Tiết diện dây dẫn là gì? Lưu ý khi chọn tiết diện dây dẫn
Tại sao dây cáp điện có nhiều tiết diện khác nhau? Đâu là các yếu tố cần lưu ý khi lựa chọn tiết diện dây dẫn?
Đối với các ngành công nghiệp, sự hài hòa nhất quán của hệ thống điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo năng suất hoạt động và sự an toàn của hệ thống điện cùng các thiết bị máy móc. Tiết diện dây dẫn là tiền đề của sự tích hợp này và là một cách tiếp cận có hệ thống để đáp ứng nhu cầu thiết yếu của các ngành công nghiệp.
>>Thông tin kỹ thuật: Các loại dây cáp điện công nghiệp thông dụng
1. Tiết diện dây dẫn điện là gì?
Diện tích mặt cắt ngang dây dẫn điện
1.1 Tiết diện dây dẫn là gì?
Trong lĩnh vực điện – cáp điện, tiết diện thường dùng để chỉ diện tích mặt cắt ngang của ruột dẫn khi cắt vuông góc với chiều dài dây. Phần ruột dẫn này là lõi kim loại (đồng, nhôm…) chịu trách nhiệm dẫn điện, không bao gồm lớp cách điện bên ngoài.
- Đơn vị đo: milimét vuông (mm²).
- Chức năng: là thông số quan trọng để tính toán khả năng chịu dòng điện, quyết định dây có thể truyền tải bao nhiêu điện năng mà không bị quá nhiệt hay gây sụt áp lớn.
- Nguyên tắc: tiết diện càng lớn, điện trở dây dẫn càng thấp, từ đó dẫn được dòng điện cao hơn và giảm tổn hao năng lượng.
Ví dụ: Dây đồng 4 mm² nghĩa là diện tích mặt cắt ngang của phần lõi đồng là 4 mm², không tính lớp vỏ cách điện.
1.2 Bảng quy đổi tiết diện dây đồng
Bảng quy đổi tiết diện dây đồng giúp chuyển đổi kích thước dây từ tiêu chuẩn AWG (American Wire Gauge) sang các thông số quen thuộc như đường kính (mm) và tiết diện (mm²).
Trong khi Việt Nam và châu Âu dùng mm², nhiều thiết bị nhập khẩu lại ghi theo AWG, nên bảng quy đổi rất cần thiết để chọn đúng kích thước. Điểm đáng lưu ý: chỉ số AWG càng nhỏ, dây càng lớn – hoàn toàn ngược với cách tính bằng mm².
Ví dụ, dây AWG 10 tương đương tiết diện khoảng 5,26 mm², còn AWG 4/0 xấp xỉ 107 mm², tải dòng tới hơn 200 A. Khi chọn dây, hãy dự phòng 10–20% công suất và ưu tiên thương hiệu đạt chuẩn quốc tế như HELUKABEL để đảm bảo an toàn, giảm tổn hao và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật công nghiệp.
1.3 Sự khác nhau giữa tiết diện dây dẫn và đường kính cáp
| Đường kính cáp (cable diameter) | Tiết diện (cross-section) | |
| Định nghĩa | Là kích thước đo bên ngoài của sợi cáp, được đo trên lớp cách điện ngoài | Là diện tích mặt cắt ngang của lõi kim loại dẫn điện, không tính lớp cách điện |
| Đơn vị | Milimét (mm) | Milimét vuông (mm²) |
| Ý nghĩa | Cho biết độ lớn tổng thể của sợi cáp, giúp chọn ống luồn, máng cáp, phụ kiện đầu nối | Là thông số quan trọng để tính toán khả năng chịu dòng điện, mức sụt áp và tổn hao điện năng. |
| Đặc điểm | Đường kính chỉ phản ánh kích thước bên ngoài, không liên quan trực tiếp đến khả năng tải dòng điện. | Với dây bện nhiều sợi (stranded wire), tiết diện là tổng diện tích của tất cả sợi nhỏ, dù giữa các sợi có khoảng trống. Vì có khoảng trống, đường kính ngoài của dây bện có thể lớn hơn tới 20% so với dây lõi đặc (solid wire) cùng tiết diện. |
Tóm lại:
- Đường kính: kích thước tổng thể bên ngoài của cáp.
- Tiết diện: diện tích bên trong phần kim loại dẫn điện, quyết định khả năng tải dòng và hiệu suất truyền dẫn.
2. Phân biệt giữa 3 loại tiết diện dây dẫn
2.1 Tiết diện danh nghĩa
- Định nghĩa: Là giá trị chuẩn được quy định trong tiêu chuẩn sản phẩm (ví dụ: 1,5 mm²; 2,5 mm²; 10 mm²).
- Đặc điểm: Chỉ là tên gọi hoặc mã quy cách để nhận diện sản phẩm. Không yêu cầu đo trực tiếp diện tích thật của ruột dẫn.
- Ứng dụng: Dùng trong tài liệu kỹ thuật, sản xuất, thiết kế điện, giúp người mua và kỹ sư dễ dàng lựa chọn cáp.
2.2 Tiết diện thiết kế (Cross Design Area)
- Định nghĩa: Là giá trị tiết diện được tính toán trong quá trình thiết kế hệ thống điện, đảm bảo khả năng chịu dòng và điện trở phù hợp tải.
- Đặc điểm: Dựa trên dòng điện tải, độ dài tuyến cáp, sụt áp cho phép và các điều kiện lắp đặt. Đây là cơ sở để chọn kích thước cáp sao cho điện trở của ruột dẫn (R) thỏa tiêu chuẩn an toàn.
- Ứng dụng: Bắt buộc trong thiết kế và lắp đặt hệ thống phân phối điện, đặc biệt cho mạng điện áp thấp và công nghiệp.
2.3 Tiết diện thực tế (Actual/Real Cross-Section)
Định nghĩa: Là diện tích hình học thật của lõi kim loại dẫn điện khi cắt vuông góc với trục dây, tính bằng mm².
Đặc điểm:
- Được xác định bằng đo trực tiếp hoặc kiểm tra mẫu.
- Có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị danh nghĩa tùy vật liệu:
- Vật liệu dẫn điện tốt (đồng tinh khiết) ⇒ tiết diện thực có thể nhỏ hơn mà vẫn đạt chuẩn điện trở.
- Vật liệu dẫn điện kém hơn (hợp kim nhôm) ⇒ tiết diện thực cần lớn hơn để đạt cùng mức điện trở.
Ứng dụng: Dùng trong kiểm định chất lượng và sản xuất, bảo đảm cáp đáp ứng tiêu chuẩn điện trở.
3. Ý nghĩa của tiết diện dây dẫn
Dây cáp điện là nhân tố gắn kết tất cả các thành phần với nhau trong một hệ thống điện. Dây cáp cung cấp năng lượng từ nguồn điện để phân phối đến các thiết bị, hệ thống máy móc… Tuy nhiên, khi lắp đặt dây cáp điện, một trong những lỗi sai phổ biến nhất là lựa chọn dây cáp điện quá nhỏ hoặc quá lớn so với nhu cầu thực tế.
Lắp đặt dây cáp đúng cách chủ yếu là việc xác định kích cỡ dây cáp phù hợp, sử dụng đúng công cụ để gắn các đầu cuối và cung cấp các biện pháp bảo vệ quá dòng đầy đủ bằng cầu chì và bộ ngắt mạch. Việc xác định kích cỡ dây cáp có thể được hiểu đơn giản là chiều dài cáp đo từ nguồn điện đến thiết bị và dòng điện (cường độ dòng điện) sẽ chạy qua nó.
Cáp càng dài hoặc cường độ dòng điện càng cao thì cáp phải có tiết diện càng lớn để tránh tổn thất điện áp không thể chấp nhận được. Phải luôn có nhiều biên độ bổ sung để đảm bảo an toàn vì thiết bị thực sự có thể sử dụng nhiều dòng điện hơn mức định mức do nhiệt, điện áp thấp, phụ tải hoặc các yếu tố khác. Khi dây cáp điện có tiết diện quá khổ, hiệu suất có thể không bị ảnh hưởng. Tuy nhiên, khi tiết diện dây dẫn nhỏ hơn nhu cầu, vấn đề an toàn điện có thể là một mối nguy hiểm.
>>Xem thêm: Hướng dẫn kiểm tra chất lượng dây cáp điện điều khiển
4. Tiết diện dây dẫn đóng vai trò quan trọng như thế nào?
4.1 Lựa chọn đúng tiết diện dây dẫn giúp tối đa hóa hiệu suất
Hệ thống điện công nghiệp hoạt động hiệu quả và hiệu quả đòi hỏi phải tối ưu hóa hiệu suất thông qua việc xem xét cẩn thận tiết diện dây cáp điện cho các ứng dụng cụ thể. Tổn thất điện năng và sụt áp do dây cáp điện quá nhỏ và điện trở tăng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của các thiết bị, máy móc. Hiệu quả và độ tin cậy của thiết bị có thể bị cản trở do sụt áp quá mức. Tiết diện cáp chính xác giải quyết các mối lo ngại về sụt áp, giúp cải thiện tuổi thọ và hiệu suất của máy móc.
Do đó, tiết diện dây dẫn phù hợp giúp quá trình truyền tải điện được diễn ra thông suốt mà không bị gián đoạn. Điều này cũng góp phần ngăn ngừa sự cố có thể xảy ra và do đó nâng cao năng suất của máy móc.
4.2 Tiết kiệm chi phí và đảm bảo hiệu quả kinh tế
Lựa chọn dây cáp điện đúng tiết diện giúp tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu. Dây cáp quá lớn sẽ gây tốn kém hơn nhiều so với dây cáp đủ tiết diện cho nhu cầu sử dụng. Bên cạnh đó, tiết diện dây dẫn ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả sử dụng năng lượng, nền tảng của hoạt động công nghiệp hiện đại. Dây cáp có tiết diện không hiệu quả dẫn đến mất điện, do đó tạo ra nhiều nhiệt hơn và lãng phí năng lượng.
4.3 Đảm bảo an toàn cho hệ thống điện
Mục đích của bất kỳ dây cáp điện nào là truyền tải năng lượng điện ở một khoảng cách nhất định với ít điện trở nhất. Nhu cầu truyền tải năng lượng và kết nối các thiết bị càng nhiều thì tiết diện dây càng lớn. Nếu sử dụng tiết diện dây dẫn quá nhỏ, dây sẽ bị hỏng và lớp cách điện sẽ bị nóng chảy do dòng điện chạy qua dây lớn so với công suất định mức. Đường kính dây càng nhỏ thì điện trở đối với dòng năng lượng càng cao. Điện trở cao sẽ tạo ra nhiệt, gây ra guy cơ cháy nổ. Do đó, tiết diện dây dẫn đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu những nguy hiểm tiềm ẩn, bảo vệ lực lượng lao động và tài sản của doanh nghiệp.
>>Xem thêm: Thông tin kỹ thuật: Điện trở cách điện là gì?
4.4 Lựa chọn đúng tiết diện dây dẫn đảm bảo tuổi thọ dây cáp điện
Nếu tiết diện dây dẫn được sử dụng trong các ngành công nghiệp không phù hợp, chúng có thể tạo ra nhiệt quá mức đủ để phá hủy các bộ phận nhạy cảm, do đó làm giảm tuổi thọ của bất kỳ máy móc nào. Đồng thời, dây cáp điện được lắp đúng cách đảm bảo rằng các thiết bị cụ thể hoạt động trong điều kiện làm việc bình thường mà không bị căng quá mức hoặc có thể xảy ra hỏng hóc.
Thông qua việc định cỡ cáp phù hợp để kéo dài thời gian sử dụng, các doanh nghiệp có thể tránh được sự gián đoạn do thời gian ngừng hoạt động và bảo trì, đồng thời củng cố cơ sở hạ tầng của mình trước những tình huống không lường trước được. Cách tiếp cận này mang lại lợi ích về mặt chiến lược nhờ độ tin cậy được mở rộng, tăng cường tuổi thọ thiết bị và đảm bảo khả năng vận hành trơn tru.
4.5 Đảm bảo việc tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định
Trong môi trường công nghiệp, việc tuân thủ các tiêu chuẩn là điều cơ bản và việc hoàn thành các điều kiện tiên quyết về mặt hành chính thông qua việc định tiết diện dây dẫn là một phần quan trọng. Chẳng hạn, theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 9208:2012 về việc “Lắp đặt cáp và dây dẫn điện trong các công trình công nghiệp”, kích thước dây cáp điện được quy định như sau:
| Cách điện | Lớp bọc | Đường kính ngoài d của cáp (mm) | Bán kính uốn cong tối thiểu của cáp (tính bằng số lần d ngoài của cáp |
| Cách điện cao su hoặc PVC lõi đồng hoặc nhôm nhiều sợi bện | Không bọc thép | Đến 10 | 3 |
| Lớn hơn 10 và đến 25 | 4 | ||
| Cách điện cao su hoặc PVC lõi đồng hoặc nhôm nhiều sợi bện | Không bọc thép | Lớn hơn 25 | 6 |
| Bọc thép | Bất kỳ | 6 | |
| Cách điện PVC lõi đồng hoặc nhôm cứng | Bọc thép hoặc không bọc thép | Bất kỳ | 6 |
| Cách điện bằng giấy tẩm dầu | Bọc chì | Bất kỳ | 6 |
| Cách điện bằng chất vô cơ | Bọc đồng hoặc nhôm có hoặc không có PVC | Bất kỳ | 6 |
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn tiết diện dây cáp điện
Khi lựa chọn tiết diện dây dẫn cho từng ứng dụng cụ thể, người dùng cần lưu ý những yếu tố sau:
5.1 Phương thức lắp đặt dây cáp điện
Đây là điều đầu tiên cần xem xét vì cách thức và vị trí lắp đặt dây cáp điện sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến việc cáp có thể bị quá tải hay không (ví dụ: trong ống dẫn, trên khay cáp, lắp đặt tự do…). Nhìn chung, nếu lựa chọn phương thức lắp đặt cáp ở không gian càng kín (ví dụ: trong ống dẫn so với lắp đặt tự do), bạn càng cần sử dụng tiết diện cáp lớn hơn để đảm bảo dòng điện không bị suy hao và khoảng cách lắp đặt (khoảng trống) giữa các dây phải hợp lý để không bị ảnh hưởng hiệu suất truyền dẫn điện.
>>Xem thêm: Top 4 dòng dây cáp điện thích hợp lắp đặt ngoài trời
5.2 Lớp vỏ cách điện của dây cáp điện
Vật liệu cách điện đóng vai trò quan trọng trong việc xác định kích cỡ dây cáp điện vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ hoạt động tối đa của cáp. Các vật liệu cách nhiệt phổ biến: PVC, XLPE và cao su EPR.
Nhiệt độ hoạt động tối đa của PVC, XLPE, và cao su EPR lần lượt là 70˚C, 90˚C và 90˚C. Tuy có nhiệt độ hoạt động thấp hơn, nhưng PVC là sự lựa chọn tối ưu hơn trong một vài trường hợp. Điều này liên quan đến các đặc tính vật liệu khác hoạt động tốt hơn trong môi trường lắp đặt của bạn. Ví dụ: PVC linh hoạt hơn nhiều so với XLPE và có thể là lựa chọn tốt hơn khi bạn yêu cầu cáp uốn cong trong không gian chật hẹp hơn.
Bạn cũng có thể chọn giữa cáp đơn lõi hoặc cáp đa lõi tùy theo yêu cầu lắp đặt, điều này cũng sẽ ảnh hưởng đến khả năng mang dòng điện của cáp. Cáp đơn lõi có thể tản nhiệt tốt hơn cáp đa lõi và do đó sẽ có khả năng mang dòng điện cao hơn. Tuy nhiên, bạn vẫn có thể chọn cáp đa lõi vì việc lắp đặt các dây dẫn cần thiết có thể dễ dàng hơn.
>>Xem thêm: Cáp PVC và cáp LSZH khác nhau những điểm nào?
5.3 Chiều dài dây cáp điện
Đảm bảo đường dây tải điện nhận được điện áp tối ưu với độ sụt điện áp tối thiểu là rất quan trọng. Dây cáp có đường kính nhỏ hơn vốn có điện trở cao hơn, dẫn đến tăng độ sụt áp. Vì vậy, việc lựa chọn cáp có độ sụt điện áp tối thiểu hoặc không có hiện tượng sụt áp là điều cần thiết. Tiết diện và chiều dài cáp chủ yếu quyết định độ sụt áp của mạch. Tiết diện cáp càng nhỏ hoặc chiều dài cáp cần thiết cho mạch của bạn càng dài thì độ sụt áp càng lớn.
>>Xem thêm: Tìm hiểu về chỉ số AWG của dây cáp điện
5.4 Các yếu tố giảm tải
Định mức dòng điện hoặc cường độ dòng điện của cáp dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu bên ngoài, đòi hỏi phải áp dụng hệ số suy giảm để tính toán chính xác. Các yếu tố giảm tải chính không thể thiếu khi xem xét tiết diện dây cáp điện bao gồm:
- Hệ số giảm nhiệt độ (CT): Được quy định bởi các tiêu chuẩn như IEC 60287 và NEC 310.16, hệ số giảm nhiệt độ tính đến việc bố trí dây cáp để giảm thiểu tản nhiệt. Yếu tố này đóng vai trò then chốt trong việc cải thiện độ khuếch đại của cáp bằng cách xem xét việc sắp xếp không gian để giảm thiểu tổn thất nhiệt.
- Hệ số nhóm dây dẫn (CG): Theo các tiêu chuẩn như IEC 60287 và NEC 310.16, trường điện từ xung quanh các dây dẫn được nhóm lại với nhau sẽ làm giảm độ khuếch đại của cáp. Hệ số nhóm dây dẫn được giới thiệu để giải quyết hiệu ứng này và đảm bảo định cỡ cáp chính xác.
- Điện trở nhiệt của đất (CR): Nhận thấy rằng cáp chôn trong đất có nhiệt độ thay đổi, các tiêu chuẩn như IEC 60287 và NEC 310.16 kết hợp hệ số điện trở nhiệt của đất. Yếu tố này bù đắp cho sự gia tăng nhiệt độ, cho phép tính toán chính xác.
- Hệ số giảm độ sâu chôn (CD): Tùy thuộc vào độ sâu chôn của dây dẫn, hệ số giảm độ chôn sâu, chịu ảnh hưởng của các tiêu chuẩn như IEC 60287 và NEC 310.16, sẽ phát huy tác dụng. Việc chôn sâu hơn làm tăng hệ số suy giảm, đòi hỏi phải xem xét cẩn thận khi tính toán tiết diện cáp.
6. Những tiết diện dây dẫn thông dụng
6.1 Dây cáp điện 16 AWG
Dây cáp điện 16 AWG tương đương với đường kích lõi khoảng 1.5 mm2 là một trong những tiết diện dây dẫn thông dụng, được sử dụng rộng rãi.
Cáp điều khiển JZ-600 PUR
JZ-600 PUR là dòng cáp điều khiển có tính linh hoạt cao, sở hữu nhiều đặc tính nổi bật như khả năng chống mài mòn, chống tia cực tím, có khả năng chịu được dầu khoáng, và nhũ tương chất làm mát. Do đó, đây là loại dây cáp điện được sử dụng trong máy công cụ, băng tải và dây chuyền sản xuất, lắp đặt trong nhà máy, điều hòa không khí, trong các nhà máy sản xuất thép và nhà máy cán.
TOPSERV® 650 VFD
Dây cáp điện TOPSERV® 650 VFD có độ linh hoạt cao, cực kỳ chịu dầu dành cho động cơ servo hiện đại; lớp chống nhiễu bằng đồng mạ thiếc (có độ che phủ khoảng 85%) mang lại khả năng bảo vệ hiệu quả chống lại các nhiễu loạn điện và các hư hỏng phát sinh. Vỏ bọc TPE đặc biệt có khả năng chống dầu, chất làm mát và dung môi cực cao, do đó là giải pháp hoàn hảo cho các ứng dụng công nghiệp có lắp đặt hở, lắp đặt trong đường ống hoặc trong đất. Hơn nữa, đây còn là dòng cáp thích hợp sử dụng cho xích dẫn cáp.
6.2 Dây cáp điện có tiết diện dây dẫn 18 AWG
HELUCHAIN® MULTIFLEX 512®-C-PUR UL/CSA
HELUCHAIN® MULTIFLEX 512®-C-PUR UL/CSA là sản phẩm dây cáp điện được UL/CSA phê duyệt để sử dụng trong chế tạo máy và công cụ, chế tạo robot và các bộ phận máy chuyển động liên tục khác; cho các ứng dụng linh hoạt chuyển động tự do mà không có ứng suất kéo và không có sự kiểm soát chuyển động trong phòng khô, ẩm ướt cũng như ngoài trời. Lõi PP trơn cách nhiệt, chống cắt và vỏ ngoài PUR có độ bám dính thấp, đảm bảo độ bền tối ưu và hiệu quả về mặt chi phí.
Datasheet của dây cáp điện HELUCHAIN® MULTIFLEX 512®-C-PUR UL/CSA
HELUDATA® PLTC UL13 XLPE/LS0H OS 300
Đây là dòng cáp sở hữu những ưu điểm như: ít khói, không chứa halogen (LS0H), kháng hydrocarbon, mức độ suy giảm đường truyền thấp và điện dung lẫn nhau thấp cho phép khoảng cách truyền dài, các phần tử cáp được sản xuất bằng vật liệu không hút ẩm. Do đó, dòng cáp này được sử dụng để truyền tải tín hiệu kỹ thuật số và analog trong môi trường khắc nghiệt như ngành công nghiệp dầu khí và hóa dầu. Cáp thích hợp để lắp đặt cố định ở những nơi khô ráo và ẩm ướt, không gian mở và trong mạng lưới ngầm.
Data sheet của dây cáp HELUDATA® PLTC UL13 XLPE/LS0H OS 300
TRAYCONTROL® 500
HELUKABEL® TRAYControl® 500 là dòng cáp điều khiển linh hoạt, chịu dầu. Sự kết hợp đặc biệt của TC-ER, PLTC-ER và ITC-ER cho phép loại cáp này được sử dụng làm cáp kết nối cho nhà máy và máy móc công nghiệp theo tiêu chuẩn NFPA 79. Khả năng chống dầu vượt trội của dòng cáp này (OIL RES I & II) đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho các ứng dụng công nghiệp ở điều kiện môi trường khô và ẩm ướt. Ứng dụng được đề xuất: dây chuyền sản xuất, nhà máy đóng chai, xây dựng máy móc, tủ chuyển mạch, hệ thống băng tải, đóng gói máy móc, công nghiệp ô tô.
Nếu vẫn còn băn khoăn, đừng quên liên hệ ngay đội ngũ kỹ sư của HELUKABEL Việt Nam để được giải đáp chi tiết.
HELUKABEL® Vietnam
| Địa chỉ | 905 Nguyễn Kiệm, Phường Hạnh Thông, Thành phố Hồ Chí Minh 700000 |
| info@helukabel.com.vn | |
| Hotline | +84 28 77755578 |
| Website | www.helukabel.com.vn |
| Khám phá và đặt mua các sản phẩm của chúng tôi trên | Tiki | Shopee | Lazada | Product finder |
| Kết nối với chúng tôi trên | Facebook | LinkedIn | Instagram | Youtube | Zalo | WhatsApp | Tiktok | Spotify |
