Chọn tiết diện dây điện theo dòng: bảng tra, hệ số hiệu chỉnh, cách tính sụt áp dây 220 V và 12 V

Chọn tiết diện dây điện theo dòng: bảng tra dây đồng 1,5, 2,5, 4, 6 mm², hệ số nhiệt độ và đi chung ống, chọn theo aptomat bảo vệ, cách tính sụt áp dây 220 V và dây 12–24 V, script chọn dây.

Chọn tiết diện dây điện phải đạt hai điều kiện cùng lúc: dây không nóng quá mức khi có dòng chạy qua, và điện áp tới thiết bị không bị sụt quá nhiều. Dây nhỏ quá thì nóng, chảy vỏ, cháy; dây dài mà nhỏ thì thiết bị ở đầu xa yếu đi (bơm khó khởi động, dải LED tối và ngả màu). Bài này đưa ra bảng tra dòng cho phép của dây đồng, hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ và số dây đi chung ống, cách tính sụt áp cho cả dây 220 V và dây 12–24 V một chiều, cùng script Python chọn dây cho từng trường hợp.

Lưu ý: đây là cách chọn sơ bộ cho nhà ở và đồ tự làm. Lắp đặt điện công trình phải do thợ điện, kỹ sư tính theo tiêu chuẩn hiện hành.

1. Bảng tra dòng cho phép

Dòng cho phép Iz phụ thuộc cách đi dây: dây đi trong ống trên tường (bảng trên), chôn kín trong tường cách nhiệt, đi trên máng thoáng, chôn đất… mỗi cách một bảng. Nguyên tắc với dây trong nhà có aptomat bảo vệ:

• Dòng tải ≤ dòng định mức aptomat ≤ dòng cho phép của dây. Dây được chọn theo aptomat bảo vệ nó, không chỉ theo dòng thiết bị đang dùng.
• Dây cố định trong nhà ở 220 V không nhỏ hơn 1,5 mm²; nhánh ổ cắm thường đi 2,5 mm² để dư khi cắm thêm thiết bị.

Chọn aptomat theo tải và dây có ở bài cùng cụm về aptomat và RCD chống giật.

2. Hệ số hiệu chỉnh

Dòng cho phép thật bằng Iz trong bảng nhân hệ số nhiệt độ và hệ số đi chung. Dây 1,5 mm² đi trên trần mái tôn nóng 35 °C, chung ống với hai mạch khác chỉ còn chịu khoảng 11,5 A, không đủ cho aptomat 16 A.

3. Sụt áp

Dây có điện trở, dòng chạy qua gây sụt áp: ΔU = 2 × L × I × ρ / S, trong đó L là chiều dài một chiều (m), I là dòng (A), S là tiết diện (mm²), ρ của đồng khoảng 0,0225 Ω·mm²/m khi dây ấm, số 2 vì dòng đi trên dây đi và dây về. Thường giữ sụt áp từ nguồn tới thiết bị không quá 3 % cho đèn và 5 % cho thiết bị khác.

Với điện 220 V, sụt áp chỉ đáng kể khi dây rất dài (bơm giếng, đèn sân vườn xa). Với 12 V, 24 V một chiều (dải LED, camera, pin xe), vài volt sụt đã là vài chục phần trăm: dây phải to hơn nhiều so với chỉ tính theo nhiệt. Cách đỡ: cấp nguồn từ hai đầu dải LED, đặt nguồn gần tải, hoặc dùng điện áp cao hơn (24 V thay 12 V).

4. Script chọn dây

Script dưới đây tìm tiết diện nhỏ nhất đạt cả hai điều kiện cho từng trường hợp trong danh sách VI_DU (dòng, chiều dài, điện áp, giới hạn sụt áp, nhiệt độ, số mạch chung ống). Mạch 220 V tự chọn aptomat bảo vệ và kiểm tra dây theo aptomat đó. Chạy bằng Python 3:

# PYWORLD.VN - Chọn tiết diện dây đồng theo hai điều kiện: dây không quá nóng (dòng cho phép đã hiệu chỉnh) và sụt áp không quá giới hạn
# PYWORLD.VN - Dòng cho phép theo IEC 60364-5-52 (dây đồng PVC, 2 dây mang tải, trong ống trên tường, 30 °C); sụt áp ΔU = 2 × L × I × ρ / S
# PYWORLD.VN - Chạy: python chon_tiet_dien.py            (các ví dụ 220 V và 12 V một chiều; sửa danh sách VI_DU cho trường hợp của bạn)
"""Phép chọn sơ bộ; công trình thật còn xét cách đi dây khác, ngắn mạch, tiêu chuẩn địa phương và do thợ điện quyết định."""

IZ = {0.5: 6, 0.75: 9, 1.0: 13.5, 1.5: 17.5, 2.5: 24, 4: 32, 6: 41, 10: 57, 16: 76, 25: 101}   # A
HE_SO_NHIET = {25: 1.06, 30: 1.00, 35: 0.94, 40: 0.87, 45: 0.79, 50: 0.71}                    # PVC
HE_SO_DI_CHUNG = {1: 1.00, 2: 0.80, 3: 0.70, 4: 0.65, 6: 0.57}                                  # số mạch chung ống
RHO = 0.0225                       # Ω·mm²/m, đồng ở khoảng 70 °C
CO_APTOMAT = [6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63]


def sut_ap_phan_tram(i: float, dai_m: float, s: float, u: float) -> float:
    return 2 * dai_m * i * RHO / s / u * 100


def chon(i: float, dai_m: float, u: float, gioi_han_sut: float, nhiet: int = 30, di_chung: int = 1):
    """Tiết diện nhỏ nhất đạt cả hai điều kiện. Mạch 220 V: dây phải chịu được dòng của aptomat bảo vệ (không chỉ dòng tải)
    và không nhỏ hơn 1,5 mm². Trả về (S mm², dòng cho phép đã hiệu chỉnh, % sụt áp, aptomat A hoặc None)."""
    k = HE_SO_NHIET[nhiet] * HE_SO_DI_CHUNG[di_chung]
    xoay_chieu = u >= 100
    i_bao_ve = next(c for c in CO_APTOMAT if c >= i) if xoay_chieu else i
    for s, iz in IZ.items():
        if xoay_chieu and s < 1.5:
            continue
        if iz * k >= i_bao_ve and sut_ap_phan_tram(i, dai_m, s, u) <= gioi_han_sut:
            return s, iz * k, sut_ap_phan_tram(i, dai_m, s, u), (i_bao_ve if xoay_chieu else None)
    raise ValueError("Can day lon hon 25 mm2")


VI_DU = [  # tên, dòng A, dài m (một chiều), điện áp V, sụt áp cho phép %, nhiệt độ °C, số mạch chung ống
    ("Ổ cắm phòng 16 A, 15 m", 16, 15, 220, 5, 30, 1),
    ("Bình nóng lạnh 2500 W, 10 m", 11.4, 10, 220, 5, 30, 1),
    ("Điều hòa 18000 BTU, 25 m", 9, 25, 220, 5, 35, 3),
    ("Máy bơm giếng 1,5 kW, 60 m", 9, 60, 220, 5, 30, 1),
    ("Dải LED 12 V 5 A, 5 m", 5, 5, 12, 5, 30, 1),
    ("Dải LED 24 V 5 A, 5 m", 5, 5, 24, 5, 30, 1),
]

if __name__ == "__main__":
    for ten, i, l, u, gh, t, n in VI_DU:
        s, iz, du, ap = chon(i, l, u, gh, t, n)
        print(f"{ten}: day {s:g} mm2 (cho phep {iz:.1f} A), sut ap {du:.1f} %" + (f", aptomat {ap} A" if ap else ""))

5. Lỗi hay gặp

Xem thêm: công suất điện, nhiệt tỏa ra và dung lượng pin; điện DC, AC và an toàn điện 220 V.

Bài cùng cụm chủ đề: aptomat và RCD chống giật; an toàn khi tự làm mạch 220 V; nguồn tổ ong 12 V, 24 V.