Tiết diện là một trong những thuật ngữ được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực Vật lý và kỹ thuật điện. Bởi khi quan tâm tới tiết diện người ta mới có thể tính toán và lựa chọn chính xác tiết diện dây dẫn để phục vụ cho quá trình đấu nối cũng như sử dụng dây dẫn cấp điện. Để tìm hiểu kỹ hơn về tiết diện cũng như biết tiết diện là gì thì mời bạn đọc cùng tham khảo thông qua bài viết dưới đây.
Tìm hiểu về tiết diện và tiết diện dây dẫn
Tiết diện là gì?
Tiết diện là một hình phẳng thu được do cắt một hình khối bằng một vật nào đó vuông góc với hình phẳng. Mặt cắt đó thường dùng để mô tả về mặt có một hình hay một độ lớn nào đó. Tùy thuộc theo cách cắt thì ta sẽ thu được một tiết diện có hình dạng khác nhau. Cụ thể như sau:
- Tiết diện ngang: là hình phẳng thu được do mặt cắt ngang của một hình khối và thường là vuông góc với trục của nó.
- Tiết diện thẳng góc: là hình phẳng thu được do mặt cắt ngang thẳng góc với trục thanh
- Tiết diện nghiêng: là hình phẳng thu được do mặt cắt nghiêng so với trục thanh của góc.
Tiết diện dây dẫn là gì?
Cấu tạo của một dây dẫn điện dùng để truyền tải nguồn điện sẽ bao gồm ba phần:
- Phần dẫn điện: Phần này này thường có chất liệu là nhôm, đồng hoặc đồng pha nhôm.
- Phần cách điện: Phần này thường nằm ở giữa của dây dẫn, thường được làm từ các chất liệu tự nhiên như cao su để cách điện.
- Phần bảo vệ cơ học: Phần này chính là lớp ngoài cùng của dây dẫn điện. Chất liệu cấu thành của lớp bảo vệ cơ học này rất đa dạng. tùy thuộc vào mục đích sử dụng và điều kiện dùng của từng loại dây dẫn thì người ta lại sử dụng các chất liệu làm vỏ bọc khác nhau.
Cấu tạo của dây dẫn điện
Xem thêm:
Dòng điện trong kim loại là gì và bản chất dòng điện trong kim loại
Thông qua định nghĩa của tiết diện thì ta rút ra định nghĩa của tiết diện dây dẫn là hình phẳng thu được sau khi cắt vuông góc với lõi dây dẫn điện. Thông thường người ta không tính đến phần vỏ cách điện mà chỉ tính mặt cắt của vật dẫn điện (phần lõi). Nếu ta cắt trực tiếp và vuông góc với chiều rộng của dây thì ta sẽ thu được điểm cuối của mặt cắt có dạng giống như một vòng tròn. Khu vực này chính là diện tích tiết diện cắt ngang.
Tiết diện dây dẫn thường được dùng để chỉ đơn vị đo lường khả năng dẫn điện của dây điện. Nói như vậy có nghĩa tiết diện của dây càng lớn thì dòng điện trở sẽ càng cao và ngược lại tiết diện của dây càng nhỏ thì điện trở sẽ càng thấp. Tuy nhiên, trên nghiên cứu thực tế thì đường kính dây càng lớn thì chi phí đầu tư sẽ càng tốn kém. Vậy nên tùy theo mục đích sử dụng thì người ta sẽ chọn được những loại dây có tiết diện phù hợp với mục đích của mình nhất.
Lợi ích từ việc tính tiết diện dây dẫn là gì?
Tính tiết diện dây dẫn là công đoạn mà bắt buộc các thợ điện hay cá nhân người tiến hành đấu nối hay sử dụng dây dẫn phải thực hiện. Bởi khi tính được tiết diện dây dẫn thì người thực hiện mới có thể lựa chọn được các loại dây dẫn điện phù hợp và có khả năng truyền tải điện tốt cho hệ thống hay thiết bị.
Lợi ích từ việc tính tiết diện dây dẫn là gì?
Xem thêm:
Tìm hiểu về điện tích hạt nhân và điện tích định luật cu lông
Trong việc đầu tư và nâng cấp các cơ sở hạ tầng thì lựa chọn đúng tiết diện dây dẫn sẽ góp phần nâng cao chất lượng hệ thống điện. Đặc biệt là những tòa nhà lớn thì việc tính toán tiết diện dây dẫn có góp phần phát triển hệ thống điện dân dụng đáp ứng tốt hơn các nhu cầu sử dụng.
Tính toán tiết diện dây dẫn một cách chính xác lựa chọn được dây dẫn điện phù hợp sẽ giúp bạn tránh tình trạng lãng phí hoặc các sự cố chập cháy, không thể tải được điện.
Cách tính tiết diện dây dẫn
Để tính tiết diện dây dẫn và biết được loại dây nào phù hợp với mục đích sử dụng thì bạn cần nắm được công thức tính tiết diện dây dẫn. Tuy nhiên, trước khi tiến hành tính tiết diện dây dẫn thì bạn cần phải thực hiện các bước sau:
- Tính tổng công suất các thiết bị sử dụng điện và dự trù những thông số đó. Đối với dòng điện 1 pha thì công thức tính sẽ là I = 6P. Đối với dòng điện 3 pha thì ra sẽ có công thức tính là I = 2P.
- Tính dòng điện bằng công thức I = P/U. Trong đó, I là cường độ dòng điện có đơn vị là (A). P là tổng công suất đơn vị kW. U sẽ là hiệu điện thế đơn vị V. Dựa vào tổng công suất và hiệu điện thế thì ta sẽ có cường độ dòng điện I và dựa vào công thức tính tiết diện dây dẫn dưới đây để biết được tiết diện dây dẫn.
Công thức tính tiết diện dây dẫn
Để tính tiết diện dây dẫn một cách chính xác nhất ta có công thức như sau:
S = I/J
Trong đó:
- S: là tiết diện của dây dẫn, đơn vị là mm2
- I: là dòng điện đi qua mặt cắt vuông, đơn vị là A
- J: là mật độ dòng điện cho phép, đơn vị là A/mm2.
Lưu ý:
Mật độ dòng điện cho phép thay đổi của dây dẫn lõi bằng đồng thường từ 4 – 6A/mm2 tùy thuộc vào thời gian hoạt động nếu như dây phải tải liên tục thì ta chọn gia trị J=4.
Mật độ dòng điện lựa chọn tối ưu nhất của dây dẫn lõi bằng nhôm thường là 4,5A/mm2.
Tuy nhiên giá trị J ở từng trường hợp khác nhau sẽ được quy định tùy thuộc vào các tiêu chuẩn IOS, TCVN,… nên bất kỳ giá trị nào cũng chỉ mang tính chất tương đối không chính xác hoàn toàn.
Đối với trường hợp các thiết bị sử dụng điện có công suất dưới 1kW thì dây dẫn từ ổ cắm điện hoặc từ công tắc đến thiết bị điện phải sử dụng cùng một loại dây đó là dây súp mềm. Tiết diện của dây là 2×1,5mm2.
Đối với trường hợp tổng công suất thiết bị điện thì ta sẽ tính điện áp 220VAC.
Bên cạnh việc lựa chọn tiết diện dây dẫn điện thông qua công thức thì các bạn còn có thể lựa chọn các thông số tiết diện phù hợp thông qua bảng tra tiết diện dây dẫn dòng điện dưới đây.
Bảng tra tiết diện dây dẫn dòng điện tiêu chuẩn
Để có thể tra được bảng tiết diện dây dẫn thì người ta sẽ căn cứ vào mật độ dòng điện kinh tế dựa trên công thức:
S = I ⁄ jkt
Trong đó:
- – S: Là tiết diện dây dẫn, đơn vị là mm2
- – I: Là dòng điện trung bình sẽ đi qua phụ tải.
- – Jkt: Là mật độ dòng điện kinh tế.
Mật độ dòng điện kinh tế được biểu thị tại bảng dưới đây:
Bảng tra mật độ biểu thị dòng điện kinh tế
Công thức tính tiết diện dây dẫn 3 pha
Dây dẫn 3 pha sẽ bao gồm một dây lạn và ba dây nóng với hiệu điện thế tiêu chuẩn là U= 380 V. Và người ta thường sử dụng hình nôi tam giác và nối hình sao lại để nối dây 3 pha. Dây dẫn này thường được dùng để sử dụng trong những ngành sản xuất sử dụng nhiều thiết bị phụ tải có công suất lớn. Công thức áp dụng để tính tiết diện dây dẫn ba pha đó là:
I = S.J
Kinh nghiệm lựa chọn tiết diện dây dẫn chính xác nhất
Một vài lưu ý trong việc chọn lựa tiết diện dây dẫn
Để có thể lựa chọn được tiết dây dẫn chính xác và phù hợp với mục đích và nhu cầu sử dụng mà không phải tính toán quá nhiều thì người thực hiện cần phải xác định các vấn đề như sau:
- Phải xác định rõ nguồn điện đang sử dụng là 1 pha, 3 pha hay nguồn điện cấp cho công trình. Ở nước ta, nguồn điện mà các hộ gia đình thường hay sử dụng là nguồn điện 1 pha 2 dây.
- Hãy tính tổng công suất điện mà các thiết bị điện trong gia đình tiêu thụ bằng cách ước chừng theo tổng số công suất. Giá trị này thường được biểu thị cụ thể trên nhãn của từng thiết bị (có đơn vị là W hoặc kW).
- Lựa chọn loại dây dẫn sao cho phù hợp với từng phần của ngôi nhà. Ví dụ như dây dẫn ở trong nhà hay ngoài trời,…
Lưu ý: Những trường hợp mà các bạn không nên lựa chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ của dòng điện gồm:
- Mạng lưới điện xí nghiệp hay các công trình công nghiệp có công suất lên đến 1000V và số giờ phụ tải cực đại đạt mức 5000h.
- Lưới phân phối điện áp 1000V và lưới chiếu sáng được chọn theo tổn thất điện áp đã cho phép.
- Thanh cái mọi cấp cho điện áp.
- Dây dẫn đến biến trở hay điện trở khởi động.
- Lưới điện tạm thời hoặc lưới điện có thời hạn sử dụng dưới 5 năm.
Trên đây là toàn bộ thông tin bài viết liên quan đến tiết diện là gì, tiết diện dây dẫn là gì và công thức tính tiết diện dây dẫn. Nếu bạn đọc quan tâm đến vấn đề này thì có thể tham khảo thông tin tại bài viết trên.
