Qua bài viết, người đọc sẽ biết cách chọn dây dẫn như thế nào để vừa đảm bảo an toàn, tính kinh tế của tủ điện công nghiệp

Như ta biết, dòng điện cho phép dẫn trong dây dẫn sẽ thay đổi theo tiết diện dây và theo nhiệt độ. Khi dòng điện lớn chạy qua dây dẫn có tiết diện quá nhỏ sẽ làm nóng dây dẫn, có thể gây nên hiện tượng cháy dây dẫn, nguyên nhân chính của những vụ tai nạn cháy nổ về điện. Ngược lại, nếu chọn dây dẫn quá lớn sẽ tăng chi phí sản xuất, tăng khối lượng, kích thước của máy móc. Do đó việc chọn dây dẫn phù hợp với tải là điều cần thiết mà bất cứ một kĩ sư nào cũng cần biết và thành thạo.

Việc tính chọn tiết diện được tính dựa trên dòng điện chạy qua dây dẫn. Tuy nhiên, với cùng một tiết diện nhưng với loại dây khác nhau thì dòng điện cho phép chạy qua cũng khác nhau.

Do đó việc tính chọn dây thường bắt đầu từ việc chọn loại dây trước, rồi mới chọn tiết diện phù hợp.

Vậy với trường hợp nào thì dùng loại dây nào, ở bài viết trước mình đã đề cập nên giờ mình tóm gọn lại như dưới:

Các bạn có thể tham khảo bài viết ”PHÂN LOẠI DÂY ĐIỆN TRONG TỦ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP” để có cái nhìn tổng quan về các loại dây nhé.

1. Khi không có yêu cầu về dùng dây Eco:

 + Mạch động lực:

   Dây KIV trong trường hợp tiết diện không vượt quá 22mm2.

   Dây MLFC trong trường hợp lớn hơn 22mm2.

   Dây IV cũng có thể được dùng, tuy nhiên vì tính cứng, tốn nhiều thời gian sản xuất nên hiện nay khá ít được sử dụng.

+ Mạch điều khiển

   Dây KIV thường được dùng nhất.

+ Mạch Analog

   Dây KNPEV-SB (dây cặp xoắn có bọc shield nhôm) thường được sử dụng do tính chống nhiễu của nó. Lúc trước thì thường dùng loại MVVS (khác với loại trên là không có cặp xoắn) cho những nơi ít nhiễu vì rẻ hơn loại KNPEV-SB. Nhưng hiện nay thì giá thành sản xuất dây đã giảm, đồng thời vấn đề độ tin cậy của tín hiệu được ưu tiên nên đa số dây KNPEV sẽ được lựa chọn trong mạch Analog.

2. Khi có yêu cầu về dùng dây Eco:

Dây Eco có các tính chất thân thiện với môi trường như khó cháy, không tạo ra chất độc hại khi cháy, và được sản xuất bằng các nguyên liệu có thể tái chế, do đó giá cả của loại dây này sẽ luôn cao hơn loại Non-Eco.

Chính vì lí do đó, mặc dù chúng ta luôn muốn sử dụng những sản phẩm Eco, nhưng nếu không có yêu cầu sử dụng, thì chắc chắn trong bản dự toán cho khách hàng sẽ không sử dụng loại dây Eco này. Thường để tránh các vấn đề có thể phát sinh sau này, trong bản dự toán sẽ ghi thêm 1 ghi chú không sử dụng loại dây này và nhắc nhở khách hàng xác nhận. Ngược lại, phía nhà sản xuất cần xác nhận kĩ mục này, nếu để sai sót xảy ra, tủ điện lắp đặt hoàn thành mà không đáp ứng tiêu chuẩn Eco thì….xong phim ^^.

Quay lại ở bài trước mình đã đề cập đề các loại dây tương ứng với các loại dây Non-Econ như trên, do đó có thể dễ dàng chọn được loại dây phù hợp như trên.

Vậy là chúng ta đã xác định được loại dây cần sử dụng như trên, tiếp theo chúng ta sẽ đi vào tính chọn kích thước cho dây dẫn.

Tùy vào dòng điện chạy qua dây dẫn để chọn kích thước phù hợp theo bảng dưới

Bảng trên được tính trong trường điều kiện nhiệt độ tiêu chuẩn 30℃ cho dây 1 sợi 2 lõi . Nếu nhiệt độ môi trường cao thấp khác nhau thì có các hệ số bù khác nhau như bảng dưới:

Ngoài ra, sẽ luôn có một hệ số an toàn khi tính toán, thường là 70% hoặc có nơi còn sử dụng 50% trong tính chọn dây dẫn. Để dễ hiểu, mình xin đưa ra ví dụ như dưới.

Có một mạch điện đơn giản gồm 1 breaker nối đến biến tần như hình, tổng dòng điện đi qua dây dẫn tính được cho điện áp 200V là 15A (Giá trị định mức của tải).

Trong trường hợp dùng dây KIV, tra ở bảng trên, ta thấy với dây dẫn 1.25mm2 có dòng điện cho phép chạy qua là 19A, lớn hơn dòng 15A của bài toán. Do đó việc chọn 1.25mm2 cho ví dụ này cũng không vấn đề gì.

Tuy nhiên, như mình đã đề cập ở trên, người thiết kế luôn chọn sao cho có phần dư ra, tính theo hệ số. Với bản thân mình, cũng như công ty mà mình đang làm, thì hệ số đó là 70%.

Tức là, với dây 1.25mm2 có dòng cho phép là 19A khi nhân với hệ số 70% sẽ còn 13.3A, không đáp ứng đủ 15A của bài toán. Do đó nâng lên 1 mức 2mm2 sẽ có dòng 18.9A (27A x 70%) lớn hơn 15A, do đó mình sẽ chọn dây 2mm2 cho ví dụ này.

Trong trường hợp tủ dùng trong các điều kiện nhiệt độ cao, như tủ đi Thái Lan chẳng hạn, thì nhân thêm hệ số bù nhiệt cho dòng điện chạy qua như bảng trên nữa để đảm bảo tính an toàn của thiết kế.

Ngoài ra, các yếu tố độ dài dây dẫn, số lượng dây dẫn đặt cùng máng dẫn, nhiễu trong tủ…mà người thiết kế có thể hạ hệ số an toàn xuống 50% hay thậm chí 40%. Tuy nhiên, sẽ gây lãng phí cũng như làm tăng trọng lượng của tủ đáng kể, do đó cần xem xét kĩ môi trường đặt tủ để có lựa chọn chính xác.

Có lần mình làm 1 dự án tủ điện phân phối cho các động cơ trên tàu thủy, có những động cơ cỡ lớn ~250kW. Do tủ đặt trên tàu thủy nên yêu cầu đầu tiên là giới hạn trọng lượng tủ còn dưới 1000kg. Vậy là ngoài việc thiết kế phần cơ khí sao cho ít trọng lượng, thì còn tính toán dây dẫn của các động cơ một cách cẩn thận, bởi chỉ cần lên 1 cỡ dây thôi là đã tăng lên cả 100kg rồi. Do đó phải xem xét rất nhiều ngoài những yếu tố trên, còn phải xem tải của nó chạy là gì, đến thời gian hoạt động như nào, có chạy cùng 1 lúc tất cả các động cơ không hay chạy luân phiên,…. rồi tính tổng trọng lượng của tủ theo lý thuyết mà điều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu của khách hàng.

Hình dưới là ví dụ thật tế mà mình dùng cho tủ ở Thái Lan

Tóm lại, khi chọn dây dẫn, ta cần chú ý các vấn đề sau:

Với dòng và áp thì dựa trên bảng tra ở trên thì có thể chọn được dây phù hợp, tuy nhiên các điều kiện nhiệt độ, môi trường sử dụng thì có thể không đạt, do đó cần kiểm tra kĩ để tránh sai sót trong thiết kế.

3. Kết bài

Vậy là mình đã giới thiệu cách tính chọn dây điện trong tủ điện công nghiệp. Bài viết chỉ giới thiệu các điều kiện cơ bản nhất của việc tính chọn, ngoài ra việc lựa chọn sẽ thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện đặc điểm kỹ thuật khác nhau nữa, do đó thông tin được trình bày ở đây chỉ là một phần nhỏ, và còn rất nhiều thông số kỹ thuật và điều kiện khác. Nhất là các dự án sử dụng cho các dây chuyền sản xuất có sử dụng hóa chất, liên quan đến thực phẩm, cleaning room, y tế thì thường yêu cầu khắc khe hơn bình thường và đa số là được chỉ định từ người dùng cuối. Trong trường hợp đó, chúng ta hãy tiến hành thiết kế theo yêu cầu của khách hàng là được ^^.

Mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần comment bên dưới. Cảm ơn các bạn đã ghé thăm Blog. 

Hẹn gặp các bạn trong các bài viết tới!

Tác giả bài viết: Nhan Nguyen