Ý nghĩa của “class” ở dây cáp điện – Phân loại ruột dẫn điện theo tiêu chuẩn IEC 60228

Trong thiết kế và lựa chọn cáp điện, cấp độ ruột dẫn (conductor class) là một yếu tố kỹ thuật cốt lõi nhưng thường bị bỏ qua. Cấp độ này không chỉ cho biết cách các sợi đồng được bện bên trong lõi cáp, mà còn quyết định trực tiếp đến độ linh hoạt, bán kính uốn cong tối thiểu, độ bền cơ học và tuổi thọ vận hành của toàn bộ hệ thống.

Việc lựa chọn sai cấp độ ruột dẫn có thể dẫn đến cáp nhanh gãy, nứt vỏ, suy giảm hiệu suất truyền dẫn hoặc giảm tuổi thọ trong môi trường rung động, chuyển động liên tục. Ngược lại, lựa chọn đúng Class 1, 2, 5 hay 6 theo tiêu chuẩn quốc tế sẽ đảm bảo cáp phù hợp với điều kiện lắp đặt cố định, chuyển động linh hoạt hay ứng dụng công nghiệp đặc thù.

2.1 Tiêu chuẩn IEC 60228 là gì?

IEC 60228 là tiêu chuẩn quốc tế quy định tiết diện danh định của ruột dẫn dùng trong cáp điện và dây mềm, với phạm vi tiết diện được áp dụng từ 0.5 mm² đến 3.500 mm². Tiêu chuẩn này áp dụng cho:

• Ruột dẫn đơn (solid conductor)
• Ruột dẫn bện (stranded conductor)
• Ruột dẫn kiểu Milliken
• Vật liệu: đồng, nhôm và hợp kim nhôm

Tiêu chuẩn áp dụng cho cả cáp lắp đặt cố định và ruột dẫn đồng mềm dùng cho ứng dụng linh hoạt. Tuy nhiên, tiêu chuẩn này không áp dụng cho các ứng dụng viễn thông, hệ thống RF hoặc dây dẫn trần trên không.

2.2 Ý nghĩa của tiêu chuẩn IEC 60228 đối với việc phân loại ruột dẫn điện

Bên trong mỗi sợi cáp nguồn, cáp điều khiển hay cáp tín hiệu đều là ruột dẫn theo tiêu chuẩn IEC 60228, và chính cấu trúc ruột dẫn này quyết định:

• Dòng điện có thể tải
• Mức tổn hao và phát nhiệt
• Tuổi thọ vận hành của cáp

Tiêu chuẩn IEC 60228, với tên đầy đủ “Conductors of insulated cables”, là tài liệu nền tảng quy định:

• Cấu trúc ruột dẫn (số lượng và kích thước sợi)
• Giá trị điện trở một chiều (DC) tối đa tại 20 °C
• Yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính đồng nhất và hiệu suất điện

Nhờ đó, khi ruột dẫn đáp ứng IEC 60228, nhà sản xuất và kỹ sư thiết kế có thể sử dụng sản phẩm tại nhiều thị trường quốc tế mà không cần kiểm tra lại theo tiêu chuẩn ruột dẫn riêng của từng quốc gia.

3.2 Ruột dẫn điện class 2

Ruột dẫn điện Class 2 là loại ruột dẫn bện nhiều sợi, được cấu tạo từ các sợi đồng hoặc nhôm xoắn lại với nhau. So với ruột dẫn class 1, cấu trúc bện giúp cải thiện khả năng chịu lực và tăng độ linh hoạt ở mức vừa phải.

• Ưu điểm kỹ thuật: Nhờ nhiều sợi kim loại xoắn lại, ruột dẫn Class 2 có độ linh hoạt cao hơn, có khả năng chịu rung động và ứng suất cơ học tốt hơn class 1. Điều này giúp giảm nguy cơ đứt gãy trong quá trình lắp đặt và vận hành lâu dài.
• Hạn chế: Mặc dù linh hoạt hơn ruột dẫn đặc, Class 2 vẫn không đủ mềm dẻo cho các ứng dụng yêu cầu uốn cong liên tục hoặc chuyển động lặp đi lặp lại (xích cáp, robot công nghiệp…)
• Ứng dụng điển hình: Đường dây phân phối điện, mạng điện công nghiệp, hạ tầng năng lượng và công trình công nghiệp quy mô lớn yêu cầu độ bền cơ học cao.
• Loại cáp tương thích: Chủ yếu dùng trong cáp điện trung thế và cao thế

Một số sản phẩm cáp điện có ruột dẫn class 2 của HELU như:

• Cáp dữ liệu: PAAR-TRONIC-Li-2YCYv (21129), RE-2Y(St)Yv PiMF (20115), HELUDATA® EN-50288-7 FIRE RES OSA 500 (11016406), HELUDATA® PLTC UL13 PVC/PVC OSA 300 (11010660)
• Cáp ethernet và bus: CC-Link BUS PVC STATIC red 3 x 0.5 mm² (800497), HELUKAT® PROFInet B CAT.5e HYBRID SF/UTP FRNC FLEX (801651), Profibus PA LONG DISTANCE PVC STATIC (800650)
• Dây cáp điện cho cơ sở hạ tầng – năng lượng: HELUPOWER® SOLARFLEX®-X RPVU90-AL (18089432), (N)A2XH-J / (N)A2XH-O (50073), N2XS(FL)2Y (33054)

4.1 Thông số kỹ thuật về điện trở một chiều (DC) của ruột dẫn được đo tại 20 °C

4.2 Ý nghĩa của thông số điện trở một chiều (DC) của ruột dẫn được đo tại 20 °C

Theo tiêu chuẩn IEC 60228, mỗi tiết diện, mỗi cấp độ (Class 1, 2, 5, 6) và mỗi loại vật liệu (đồng trần hoặc đồng mạ kim loại) đều có quy định điện trở tối đa cho phép trên một đơn vị chiều dài, thường được biểu thị bằng Ω/km.

Điện trở một chiều (DC) của ruột dẫn được đo tại 20 °C, và giá trị tối đa này là cơ sở để:

• Xác định khả năng mang dòng của cáp
• Tính toán tổn hao điện năng
• Kiểm soát phát nhiệt trong quá trình vận hành
• Đảm bảo phù hợp với yêu cầu thiết kế hệ thống điện

Giá trị Ω/km càng thấp, khả năng dẫn điện càng tốt.

4.3 Ý nghĩa của điện trở ruột dẫn đối với việc lựa chọn cấp độ ruột dẫn

Với cùng một tiết diện danh định:

• Ruột dẫn Class 1 và Class 2 thường có điện trở thấp hơn
• Ruột dẫn Class 5 và Class 6 có điện trở cao hơn

Nguyên nhân là do cấu trúc bện nhiều sợi mảnh ở Class 5 và đặc biệt là Class 6 làm tăng tổng chiều dài thực tế của dòng điện di chuyển trong ruột dẫn (đường đi xoắn), từ đó làm tăng nhẹ điện trở so với lõi đặc.

Do đo, việc lựa chọn cáp điện class 1-2 hay class 5-6 không chỉ phụ thuộc duy nhất vào độ linh hoạt của ứng dụng mà cân nhắc nhiều yếu tố như yêu cầu mang tải dòng, tổn hao cho phép trong hệ thống, điều kiện nhiệt độ vận hành…

5.1 Sự khác biệt giữa mm², AWG và kcmil khi lựa chọn ruột dẫn điện là gì?

Đơn vị mm² là đơn vị đo tiết diện được tiêu chuẩn hóa theo IEC 60228 và được sử dụng phổ biến tại nhiều quốc gia trên thế giới. Trong khi đó AWG và kcmil (kilocircular mil) là các hệ đơn vị được sử dụng chủ yếu tại Bắc Mỹ.

Do ba hệ đo này khác nhau về nguyên tắc tính toán tiết diện, để tránh sai lệch khi lựa chọn hoặc thay thế cáp, nên sử dụng bảng quy đổi tiết diện tiêu chuẩn. Để hạn chế nhầm lẫn kỹ thuật trong quá trình thiết kế và mua hàng, bạn có thể liên hệ với bộ phận kỹ thuật của HELU Việt Nam để được hỗ trợ tư vấn đối chiếu chính xác giữa mm², AWG và kcmil.

Tìm hiểu về chỉ số AWG và bảng quy đổi AWG sang mm²