Cách chọn dây dẫn điện theo NEC 2005

Thí dụ Nguồn 600V, 3 pha
Trường hợp 1: Moteur 3 pha 10kW cách xa 100 mét
Trường hợp 2: Máy sưởi 10kW cách xa 100 m
Trường hợp 3: Hệ thống đèn 10KW cách xa 100 m
Voltage drop có bằng nhau không? Cách tính voltage drop có giống nhau không?

Có lẽ tôi cần phải đi ngược lại căn bản của điện và lấy vài ví dụ thì có lẽ dễ hiểu hơn. Rất tiếc là tôi gõ tiếng Việt chậm như trâu kéo cày nên không thể viết nhiều 1 lúc được, nhiều khi nghĩ thì dễ mà viết ra thì sai tùm lum, hy vọng bạn có thể chờ đến tuần sau. Có lẽ cần phải nói qua về mô tơ cảm ứng, công suất tác dụng, công suất phản kháng, công suất biểu kiến và power factor một chút.

Ví dụ để tính voltage drop cho mach điện của máy sưởi (heater) 240V, 2 dây, 50A, dây điện là loại dây đồng có chiều dài là 100 ft (1 chiều).
Vì máy sưởi là điện trở (resistive load) nên power factor là 100% , bạn có thể dùng công thức VD = (2xLxRxI) / 1000.
Theo bảng 8 chapter 9, NEC 2005; điện trở của dây đồng ở 75 độ C là 0,491 ohms mỗi 1000 ft.
Vì thế VD = (2x100x0,491x50) / 1000 = 4.91 volts.
%VD = 4.91V / 240V = 0,02 hoặc 2%.
Trong mạch điện 240V, 12V voltage drop sẽ tương đương với 5%. Nếu bạn mất qúa 5%, bạn phải dùng dây lớn hơn, hoặc làm khoảng cách ngắn lại, hoặc giảm cường độ dòng điện.
Lần tới sẽ trình bày ví dụ để tính voltage drop khi power factor không phải là 100%.

Ví dụ sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về những điều nói trên.
Tìm Overcurrent Protective Device (OCPB) (cầu chì hoặc CB) và dây điện nhỏ nhất cho mạch điện sau đây:
3 pha, 4 dây,
125A tải không liên tục ( dưới 3 tiếng)
200A tải liên tục (3 tiếng hoặc hơn)
Terminal của OCPB rated 75 độ C
Loại THWN insulated conductor
4 dây điện trong cùng 1 raceway.
1) Trước hết tính Amp của tải:
(200Ax1,25) + 125A = 375A
2) Tính Amp cho OCPB.
Vì không có OCPB ở tiêu chuẩn 375A, bạn có thể dùng 400A (Article 240.4 (B) & 240.6 (A))
3) Tính dây dẫn điện dùng bảng 310.16, dùng cột 75 độ C (vì OCPB terminal rated 75 độ C) bạn sẽ có 500 k-cmil (380A)
Tuy nhiên theo Article 310.15 (B) (2) , nếu bạn có 4 dây điện chạy cùng 1 raceway, bạn phải dùng 80% adjustment factor, điều này có nghĩa là dây 500k-cmil chỉ chịu được 304A mà thôi. (380A x 0,8 = 304A). 304A không được bảo vệ bởi 400A OCPB vì thế bạn phải tìm dây điện 1 bậc lớn hơn tức là 600 k-cmil.
600 k-cmil ở 75 độ C chịu được 420A, tuy nhiên nếu nhân cho 0,8 cũng chỉ có 336A. Tuy nhiên vì đây là trường hợp de-rate nên bạn có thể dùng 600 k-cmil ở 90 độ C chịu được 475A.
Nhân với 0,8 adjustment factor bạn có: 475A x 0,8 = 380A
Kết luận, cho mạch điện này bạn phải dùng 400A OCPB và dây điện 600 k-cmil rated 90 độ C.
Một điều nên biết là nếu bạn có dụng cụ cần dây đất , dây đất sẽ không cần phải lớn như dây dẫn điện, bạn có thể tính dây đất bằng cách dùng bảng 250.122. Theo bảng này nếu OCPB là 400A, bạn có thể dùng 3AWG nếu dây đất bằng đồng, 1AWG nếu bằng nhôm (aluminum). Nếu diện tích dây dẫn điện tăng thì dây đát cũng phải tăng tương đương với tỉ số đó.

Bạn có thể nói rõ hơn tại sao được dùng sang cột 90 độ C. Cảm ơn bạn.

Có bác nào biết cách tính trong hệ thống UPS không vậy? Ví dụ MCC 600V, 3 Ph, 3 W, 60Hz. 20kVA inverter thì dây dẫn từ acquy đến inverter phải AWG cỡ nào, CB trong MCC bao nhiêu amp? Bác nào biết chỉ cho tớ, cảm ơn nhiều.

Ở những nhà máy lớn, người ta thường điều khiển tất cả mô tơ ở 1 nơi. Nơi đây chính là Motor Control Center (MCC).
MCC gồm có nhiều ?ostarter?. Mỗi starter điều khiển 1 mô tơ. Tùy theo mô tơ lớn hay nhỏ, starter có thể từ size 1 đến size 5.
MCC được thiết kế không những để bảo vệ mô tơ mà còn để khởi động nữa, và đây chính là vấn đề rắc rối của MCC.
Nếu bạn để Amp tripping của CB quá thấp, bạn sẽ bảo vệ được mô tơ trong trường hợp quá tải, nhưng sẽ không khởi động được mô tơ, vì khi khởi động, cường độ cao của mô tơ sẽ mở CB.
Vì lý do đó, người ta thường dùng 2 loại bảo vệ riêng. Overload heater dùng để bảo vệ quá tải, magnetic CB để bảo vệ ngắn mạch.
Overload heater sẽ không ngắt điện ngay tức khắc, nó có 1 chút time delay, vì thế khi mô tơ khở động nó sẽ không ngắt dòng điện. Nó dùng để bảo vệ mô tơ trong trường hợp quá tải. Khi quá tải xẩy ra, overload heater sẽ mở sau một thời gian ngắn.
Magnetic CB được dùng để bảo vệ ngắn mạch, người ta thường điều chỉnh setting point cao hơn cường độ lúc mô tơ khởi động để nó không bị trip lúc khởi động mà vẫn bảo vệ được mạch điện khi ngắn mạch xẩy ra .
Bạn cũng có thể dùng dual element fuse để bảo vệ mô tơ.
Starter thường gồm có những thứ sau:
Breaker: bảo vệ ngán mạch.
Over load heater: bảo vệ quá tải.
Control transformer: biến thế từ điện 480V hoặc 380V (3 pha) xuống thấp hơn (120V hay 220V, 1 pha) để dùng cho control circuit.
Control circuit dùng rờ lê để điều khiển mô tơ ngừng hay chạy, cung cấp điện cho space heater của mô tơ lúc mô tơ không chạy (mô tơ trên 7.5HP thường có heater để tránh hơi nước vào mô tơ), cung cấp điện cho đèn báo để biết mô tơ đang chạy hay ngừng, v.v...
Thông thường người ta điều khiển starter từ xa, vì thế tín hiệu được nối vào giữa control circuit để bật hoặc tắt mô tơ.

Để trả lời câu hỏi trước, NEC cho phép bạn dùng dây điện ở nhiệt độ cao hơn để de-rate, nhờ thế bạn không phải chọn dây lớn hơn. Trong trường hợp trên, thay vì dùng 700 kcmil ở 75 độ (chịu được 460A) bạn có thể dùng 600 kcmil ở 90 độ. Nên nhớ chỉ được dùng trong trường hợp de-rate mà thôi.
Câu hỏi thứ hai của bạn tôi hiểu không rõ ràng lắm. Dòng điện 3 pha được tính theo công thức sau: I = S / (U x căn 3). Để bảo vệ tải, đầu tiên bạn phải tính tải đó tiêu thụ tố đa là bao nhiêu amps, sau đó định CB hoặc cầu chì để bảo vệ nó, cuối cùng định dây điện đủ lớn để dây điện không bị tiêu hủy trước khi cầu chì hoặc CB ngắt mạch. Nếu bạn nắm vững những điều tôi nói trước đây thì mọi thứ sẽ rất dễ dàng.
Dĩ nhiên trong trường hợp mô tơ cách tính hơi khác một chút như tôi đã trình bày trên.

Cảm ơn bạn epower. Ý mình muốn hỏi về Uninterruptible Power System có liên quan đến battery, charger, inverter..