Dây điện 3 pha là gì? Cách chọn dây điện 3 pha theo công suất
Dây điện 3 pha là dây dẫn dùng cho hệ thống điện xoay chiều 3 pha, gồm 3 dây pha và có thể thêm dây trung tính, dây bảo vệ. Đây là loại dây cấp điện cho hầu hết động cơ, máy nén và thiết bị trong nhà xưởng. Bài viết giúp bạn hiểu cấu tạo, phân biệt các loại dây 3 pha và chọn đúng tiết diện theo công suất.
Nội dung bài viết:
1. Dây điện 3 pha là gì?
Dây điện 3 pha có 3 dây pha L1, L2, L3 và có thể có thể dây trung tính và/hoặc dây nối đất
Dây điện 3 pha là loại dây dẫn dùng để truyền điện trong hệ thống điện xoay chiều 3 pha. Loại dây này có 3 dây pha L1, L2, L3. Tùy hệ thống, cáp có thêm dây trung tính (N), dây bảo vệ nối đất (PE), hoặc cả hai.
Ở lưới hạ thế Việt Nam, điện áp giữa hai dây pha là 380 V. Điện áp giữa một dây pha và dây trung tính là 220 V. Ba dòng điện lệch pha nhau 120°, nên công suất cấp cho tải đều hơn so với điện 1 pha.
Nhờ đặc điểm này, dây 3 pha được dùng cho các tải công suất lớn như động cơ, máy nén khí, hệ thống HVAC, thang máy và tủ phân phối. Với cùng một công suất, dòng điện trên mỗi dây của hệ 3 pha thấp hơn hệ 1 pha, nên tiết diện dây cũng nhỏ hơn.
So sánh cáp điện 3 pha và 1 pha
Với cùng một công suất, dây điện 3 pha mang dòng điện thấp hơn khoảng 3 lần so với dây 1 pha. Vì vậy, tiết diện mỗi lõi nhỏ hơn, cáp gọn hơn và ít tốn đồng hơn.
| Tiêu chí | Dây điện 1 pha | Dây điện 3 pha |
| Số dây dẫn điện | 1 pha + 1 trung tính | 3 pha (có thể thêm N) |
| Số lõi cáp phổ biến | 2 hoặc 3 lõi | 3, 4 hoặc 5 lõi |
| Điện áp (Việt Nam) | 220 V | 380 V giữa hai pha |
| Tiết diện dây cần thiết | Lớn | Nhỏ hơn nhiều, do dòng mỗi dây thấp |
| Tải điển hình | Thiết bị gia đình, chiếu sáng | Động cơ, máy công nghiệp, tủ phân phối |
2. Cấu tạo cáp điện 3 pha
Một sợi cáp điện 3 pha thường gồm 4 thành phần từ trong ra ngoài: ruột dẫn, lớp cách điện, lớp bảo vệ (nếu có) và vỏ bọc ngoài.
2.1 Ruột dẫn điện
Ruột dẫn làm bằng đồng hoặc nhôm. Đồng dẫn điện tốt hơn, nên cùng dòng điện thì dây đồng có tiết diện nhỏ hơn. Ngược lại, nhôm thì nhẹ và rẻ hơn, thường dùng cho tuyến cáp lớn, đi xa.
Theo tiêu chuẩn IEC 60228 , ruột dẫn điện được chia thành nhiều cấp (class):
- Class 1: sợi đơn, cứng.
- Class 2: nhiều sợi bện, vẫn khá cứng. Loại này phổ biến ở cáp lắp đặt cố định.
- Class 5 và 6: nhiều sợi nhỏ, mềm dẻo, dùng cho ứng dụng chuyển động hoặc cần uốn cong thường xuyên.
2.2 Lớp cách điện
Hai vật liệu phổ biến nhất là PVC và XLPE. Ưu điểm của PVC là chịu được nhiệt độ ruột dẫn tối đa 70°C khi vận hành liên tục, trong khi XLPE chịu được 90°C. Nhờ vậy, cùng một tiết diện, cáp cách điện XLPE mang được dòng lớn hơn. Tìm hiểu thêm về cáp điện XLPE.
Một số dây điện 3 pha có thể có thêm lớp chống nhiễu để tránh tác động của nhiễu điện từ
2.3 Lớp chống nhiễu và lớp giáp
Tùy môi trường lắp đặt, cáp 3 pha có thể có thêm lớp chống nhiễu, lớp giáp, hoặc cả hai:
- Lớp chống nhiễu (bện đồng, lá nhôm): cần cho cáp nối biến tần với động cơ, để hạn chế nhiễu điện từ (EMC) sang các thiết bị xung quanh.
- Giáp thép (băng thép hoặc sợi thép): chống va đập, dùng cho cáp chôn ngầm. Lớp giáp được chọn theo môi trường lắp đặt, không phải theo cấp điện áp.
2.4 Vỏ bảo vệ bên ngoài
Vỏ bọc bảo vệ cáp trước tác động của môi trường bên ngoài như độ ẩm, dầu, tia UV và hóa chất. Vật liệu thường là PVC, PE, PUR hoặc hợp chất không chứa halogen (LSZH) cho công trình công cộng.
3. Các loại dây điện 3 pha phổ biến
Dây điện 3 pha không phải một loại cáp duy nhất, mà là cả một nhóm cáp dùng cho nguồn 3 pha. Cách phân loại đơn giản nhất là theo số lõi. Số lõi phụ thuộc vào cách nối đất của hệ thống và loại tải.
| Loại cáp | Thành phần lõi | Hệ thống phù hợp | Ứng dụng điển hình |
| 3 lõi | L1, L2, L3 | 3 pha 3 dây | Động cơ và tải 3 pha cân bằng, không cần dây trung tính |
| 4 lõi | L1, L2, L3 + N (hoặc PEN) | 3 pha 4 dây, TN-C | Tủ phân phối cấp cả tải 3 pha và 1 pha |
| 4 lõi | L1, L2, L3 + PE | 3 pha 3 dây có nối đất riêng | Động cơ, máy công cụ |
| 5 lõi | L1, L2, L3 + N + PE | 3 pha 5 dây, TN-S | Nhà xưởng, tòa nhà, hệ thống yêu cầu an toàn cao |
3.1 Dây điện 3 pha 3 lõi
Dây điện 3 pha 3 lõi (thường gọi là dây 3 lõi) là loại cáp điện chỉ bao gồm 3 dây pha L1, L2, L3, không có dây trung tính. Loại này dùng khi mạch chỉ cấp cho tải 3 pha cân bằng, như động cơ công suất lớn hay máy công nghiệp. Lúc đó, dòng điện trên dây trung tính gần như bằng 0 nên không cần dây này.
3.2 Dây điện 3 pha 4 lõi
Dây điện 3 pha 4 lõi (thường gọi là dây 4 lõi) là loại cáp điện bao gồm 3 dây pha (L1, L2, L3). Lõi thứ tư có thể là dây trung tính, hoặc dây PEN (vừa là trung tính vừa là bảo vệ) trong hệ TN-C. Dây 4 lõi có độ linh hoạt cao hơn, phục vụ cho các ứng dụng có nhu cầu cấp điện phức tạp như tòa nhà thương mại, hệ thống phân phối điện tích hợp.
3.3 Dây điện 3 pha 5 lõi
Dây 5 lõi gồm 3 dây pha, 1 dây trung tính (N) và 1 dây bảo vệ nối đất (PE). Dây PE không mang dòng làm việc, nên luôn sẵn sàng dẫn dòng sự cố xuống đất. Tách riêng dây trung tính và dây bảo vệ giúp hệ thống an toàn hơn. Đây là cấu hình chuẩn của hệ TN-S, thường dùng cho:
- Công trình công nghiệp có yêu cầu an toàn cao
- Nhà máy hiện đại và hệ thống tự động hóa
- Dự án có tiêu chuẩn bảo vệ thiết bị nghiêm ngặt
3.3 Phân loại theo môi trường lắp đặt
- Cáp đi cố định trong nhà, trên máng hoặc thang cáp: cáp cách điện PVC hoặc XLPE, ví dụ cáp CVV, CXV. Xem thêm cáp CVV, CXV là gì .
- Cáp chôn ngầm: cáp có giáp thép.
- Cáp cho thiết bị di động, rung động: cáp mềm, ruột dẫn class 5, vỏ cao su hoặc PUR. Xem cáp cao su và cáp PVC .
- Công trình công cộng, khu vực cần duy trì nguồn khi cháy: cáp chống cháy chống nhiễu , cáp không chứa halogen.
4. Quy ước màu dây điện 3 pha
4.1 Ký hiệu màu dây cáp điện 3 pha theo IEC
Theo tiêu chuẩn quốc tế IEC 60445, dây điện 3 pha được ký hiệu màu như sau: L1 nâu, L2 đen, L3 xám, trung tính xanh dương, dây bảo vệ xanh lá sọc vàng.
| Dây | Ký hiệu | Màu theo IEC 60445 |
| Pha 1 | L1 | Nâu |
| Pha 2 | L2 | Đen |
| Pha 3 | L3 | Xám |
| Trung tính | N | Xanh dương |
| Bảo vệ nối đất | PE | Xanh lá sọc vàng |
Màu xanh lá sọc vàng chỉ dành cho dây bảo vệ. Không dùng lõi màu này làm dây pha hay dây trung tính.
Cần lưu ý 2 điểm khi đấu nối thực tế:
- Công trình cũ có thể dùng quy ước màu khác: Khi cải tạo hoặc nối thêm, hãy đo và đánh dấu lại từng pha, không dựa vào màu vỏ.
- Nhiều cáp công nghiệp không phân biệt pha bằng màu: Các lõi cùng màu đen và được in số 1, 2, 3, kèm một lõi xanh lá sọc vàng. Khi đó, bản vẽ đấu nối cần ghi rõ số lõi tương ứng với từng pha.
4.2 Ký hiệu -J và -O trên cáp: có lõi bảo vệ hay không?
Trên bề mặt cáp được sản xuất theo tiêu chuẩn Đức, hậu tố -J cho biết cáp có lõi xanh lá sọc vàng làm dây bảo vệ (PE). Hậu tố -O cho biết cáp không có lõi này. Màu lõi được quy định theo DIN VDE 0293-308 như sau:
| Số lõi | Có lõi bảo vệ (-J) | Không có lõi bảo vệ (-O) |
| 3 | Xanh lá sọc vàng, xanh dương, nâu | Nâu, đen, xám |
| 4 | Xanh lá sọc vàng, nâu, đen, xám | Xanh dương, nâu, đen, xám |
| 5 | Xanh lá sọc vàng, xanh dương, nâu, đen, xám | Xanh dương, nâu, đen, xám, đen |
| Từ 6 lõi | Xanh lá sọc vàng, các lõi còn lại màu đen in số | Màu đen in số |
Nhìn vào bảng, có thể đọc nhanh cấu hình của cáp 3 pha:
- 4 lõi -J: 3 pha (nâu, đen, xám) và PE, không có dây trung tính.
- 4 lõi -O: 3 pha và trung tính (xanh dương), không có dây PE.
- 5 lõi -J: 3 pha, trung tính và PE, dùng cho hệ TN-S.
Ví dụ, cáp ghi 5G6 hoặc có hậu tố -J với 5 lõi 6 mm² là cáp 3P + N + PE. Ký hiệu "G" trong cách ghi tiết diện và hậu tố "-J" cùng chỉ một điều: cáp có lõi xanh lá sọc vàng.
5. Cách chọn dây điện 3 pha theo công suất
Chọn dây điện 3 pha theo công suất gồm 3 bước. Đầu tiên, tính dòng điện tải. Tiếp theo, chọn tiết diện có khả năng mang dòng điện lớn hơn dòng điện định mức của CB, sau khi đã tính đến nhiệt độ và cách lắp đặt. Cuối cùng, kiểm tra sụt áp theo chiều dài tuyến cáp.
Bước 1: Tính dòng điện tải
Dòng điện tải của mạch 3 pha được tính theo công thức sau: I = P / (√3 x U x cosφ x η)
Trong đó P là công suất (W), U là điện áp giữa hai pha (380 V ở lưới hạ thế Việt Nam), cosφ là hệ số công suất ghi trên nhãn máy. η là hiệu suất, chỉ dùng cho động cơ, vì công suất trên nhãn động cơ là công suất cơ trên trục. Với tải khác, lấy η = 1. Nếu nhãn động cơ có ghi dòng định mức, hãy dùng trực tiếp số đó.
Ví dụ: động cơ 15 kW, 380 V, cosφ = 0,85, η = 0,9. Dòng tải I = 15.000 / (1,732 × 380 × 0,85 × 0,9) ≈ 29,8 A. Nếu bỏ qua hiệu suất, kết quả chỉ còn 26,8 A, thấp hơn thực tế khoảng 10%.
Bước 2: Chọn tiết diện theo khả năng mang dòng
Dây cáp 3 pha được chọn đúng khi: dòng tải ≤ dòng định mức của CB ≤ khả năng mang dòng của dây. Khả năng mang dòng được tra theo bảng, với mạch 3 pha tra cột "3 lõi mang tải" (dây PE không tính). Bảng dưới áp dụng cho cáp đồng nhiều lõi, nhiệt độ môi trường 30°C:
| Tiết diện | PVC, trong ống trên tường | PVC, đi trực tiếp trên tường | XLPE, đi trực tiếp trên tường |
| 4 mm² | 27 A | 32 A | 40 A |
| 6 mm² | 34 A | 41 A | 52 A |
| 10 mm² | 46 A | 57 A | 71 A |
Giá trị tra bảng còn phải giảm trong hai trường hợp:
- Nhiệt độ môi trường trên 30°C: ở 40°C, nhân 0,87 với cáp PVC hoặc 0,91 với cáp XLPE.
- Nhiều cáp đi sát nhau: ví dụ 3 mạch bó chung trên tường hoặc trong máng thì nhân 0,70.
Tiếp ví dụ: dòng tải 29,8 A, chọn CB 32 A, cáp đi trực tiếp trên tường.
| Điều kiện | Cáp | Khả năng mang dòng | Đạt ≥ 32 A? |
| 30°C | PVC 4 mm² | 32 A | Đạt |
| 40°C | PVC 4 mm² | 32 × 0,87 ≈ 27,8 A | Không đạt |
| 40°C | PVC 6 mm² | 41 × 0,87 ≈ 35,7 A | Đạt |
| 40°C, 3 mạch đi chung | PVC 6 mm² | 41 × 0,87 × 0,70 ≈ 25,0 A | Không đạt |
Ở trường hợp cuối, cần tăng lên PVC 10 mm² (≈ 34,7 A) hoặc đổi sang XLPE 6 mm² (52 × 0,91 × 0,70 ≈ 33,1 A). Cùng một động cơ, tiết diện cần dùng thay đổi từ 4 đến 10 mm² chỉ vì nhiệt độ và cách đi cáp.
Bước 3: Kiểm tra sụt áp
Dây đủ dòng vẫn có thể không dùng được nếu tuyến cáp quá dài. Với cáp tiết diện nhỏ, có thể tính gần đúng (bỏ qua cảm kháng): ΔU = (√3 x I x L x ρ x cosφ)/S
Trong đó L là chiều dài tuyến (m), S là tiết diện (mm²), ρ = 0,0225 Ω·mm²/m với ruột đồng.
Tiếp ví dụ với cáp 6 mm², dòng 29,8 A: tuyến 50 m sụt khoảng 8,2 V (2,2%), tuyến 100 m sụt khoảng 16,4 V (4,3%). IEC 60364-5-52 khuyến nghị sụt áp không quá 5% cho mạch động lực cấp từ lưới điện hạ thế công cộng. Tuyến 100 m vẫn đạt nhưng sát ngưỡng. Khi động cơ khởi động trực tiếp, dòng và sụt áp còn tăng cao hơn nhiều lần, nên với tuyến dài nên cân nhắc tăng lên 10 mm² hoặc dùng khởi động sao–tam giác, khởi động mềm, biến tần.
Lưu ý:
Các giá trị trong ví dụ dùng để minh họa cách tính. Khi thiết kế thực tế, hãy tra bảng theo đúng loại cáp và điều kiện lắp đặt, hoặc liên hệ kỹ sư HELU để được tư vấn.
6. Ứng dụng của cáp điện 3 pha
Cáp điện 3 pha có mặt ở hầu hết hệ thống công suất lớn:
- Sản xuất công nghiệp: động cơ, máy CNC, bơm, quạt, máy nén khí, dây chuyền tự động. Đây là nhóm thiết bị công suất lớn, chạy liên tục nhiều giờ, nên gần như luôn dùng nguồn 3 pha.
- Tòa nhà và cơ sở hạ tầng: hệ thống HVAC, thang máy, bơm cấp nước. Tòa nhà lớn tiêu thụ điện tập trung và cần nguồn ổn định hơn nhà ở thông thường.
- Phân phối điện: cáp nối từ tủ điện tổng đến các tủ phân phối, cấp nguồn cho từng xưởng, từng tầng hoặc từng khu trong khu công nghiệp.
- Năng lượng tái tạo: phía AC của hệ điện mặt trời, từ biến tần năng lượng mặt trời đến tủ hòa lưới; phần kết nối lưới của hệ thống lưu trữ năng lượng BESS.
- Trạm sạc xe điện: trụ sạc AC công suất lớn thường dùng nguồn 3 pha.
7. Lưu ý khi chọn dây 3 pha cho môi trường công nghiệp
Trong nhà xưởng, tiết diện đúng chưa đủ. Cáp còn phải phù hợp với tải và môi trường xung quanh.
| Tình huống | Yêu cầu với cáp |
| Động cơ chạy biến tần | Cáp có lớp chống nhiễu, ưu tiên cấu trúc đối xứng, nối đất lớp chống nhiễu ở cả hai đầu |
| Thiết bị di chuyển, xích dẫn cáp | Cáp mềm, chịu uốn liên tục |
| Ngoài trời | Vỏ chống tia UV, chịu ẩm |
| Chôn ngầm | Cáp có giáp thép, vỏ chống thấm |
| Gần lò nhiệt, khu vực nóng | Cáp chịu nhiệt; tính lại khả năng mang dòng theo nhiệt độ thực tế |
| Môi trường dầu, hóa chất | Vỏ chịu dầu (PUR hoặc hợp chất chuyên dụng) |
| Công trình công cộng, hầm, đường thoát hiểm | Cáp chống cháy, ít khói, không chứa halogen |
Ngoài ra, hãy chọn cáp có chứng nhận rõ ràng (IEC, VDE, UL) và thông số kỹ thuật đầy đủ. Không có datasheet, bạn sẽ không tra được khả năng mang dòng chính xác.
8. Giải pháp cáp điện 3 pha từ HELU
HELU cung cấp cáp điện 3 pha cho nhiều điều kiện lắp đặt: cáp động lực đi cố định, cáp mềm cho máy móc, cáp chống nhiễu cho biến tần và cáp chống cháy. Mỗi sản phẩm đều có datasheet ghi rõ cấu trúc, tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật, giúp kỹ sư tra cứu và tính toán chính xác.
| Dòng cáp | Đặc điểm chính | Ứng dụng điển hình | Ví dụ dòng cáp HELU |
| Cáp động lực cách điện PVC, 0,6/1 kV | Phổ biến, chi phí thấp; nhiệt độ ruột dẫn tối đa 70°C | Đi cố định trong nhà, ngoài trời, chôn ngầm | NYY-J / NYY-O; NAYY (lõi nhôm) |
| Cáp động lực cách điện XLPE, 0,6/1 kV | Chịu 90°C, mang dòng lớn hơn cáp PVC cùng tiết diện | Phân phối điện trong nhà máy, tòa nhà | N2XY |
| Cáp không halogen | Vỏ ít khói, không sinh khí halogen khi cháy | Tòa nhà công cộng, bệnh viện, trung tâm dữ liệu | N2XH-J / N2XH-O |
| Cáp có lớp dẫn đồng tâm | Có lớp sợi đồng quấn quanh các lõi (ký hiệu C) | Mạch cần thêm lớp bảo vệ bằng kim loại | NYCY, NYCWY, N2XCH |
| Cáp chống cháy duy trì mạch | Duy trì cách điện và chức năng khi có cháy (FE 180, E30/E90) | Bơm chữa cháy, quạt hút khói, chiếu sáng sự cố | (N)HXH-FE 180, (N)HXCH-FE 180 |
| Cáp động cơ cho biến tần (EMC) | Có màn chắn bện đồng; một số dòng có cấu trúc đối xứng | Nối biến tần với động cơ bơm, quạt, băng tải | TOPFLEX®-EMV |
| Cáp servo | Lõi động lực cho động cơ servo, có màn chắn; nhiều dòng chịu được xích dẫn cáp | Robot, máy CNC, dây chuyền tự động | TOPSERV® |
| Cáp cao su mềm | Mềm, chịu thời tiết, 450/750 V | Thiết bị di động, công trường, nguồn tạm | H07RN-F |
| Cáp trung thế | Cấp điện áp 6/10 kV đến 18/30 kV, có màn chắn đồng | Lưới trung thế, trạm biến áp | N2XSY, NA2XS(F)2Y. Xem thêm cáp điện trung thế |
Cáp servo cũng là cáp 3 pha, vì động cơ servo dùng nguồn xoay chiều 3 pha từ bộ điều khiển. Khác với cáp động lực thông thường, cáp servo phải chống nhiễu tốt và thường phải chịu uốn liên tục. Xem thêm động cơ servo là gì và sự khác nhau giữa cáp servo và cáp motor .
Phần lớn các dòng cáp hạ thế trên có bản nhiều lõi cho mạch 3 pha (ví dụ 4G hay 5G); cáp trung thế thường là cáp 1 lõi, dùng 3 sợi cho một mạch.
Liên hệ ngay với HELU Việt Nam để được tư vấn cáp 3 pha cho các dự án hạ tầng, năng lượng, và động cơ VFD
9. Câu hỏi thường gặp
Cáp 3 pha luôn có 3 dây pha L1, L2, L3. Tùy hệ thống, có thêm dây trung tính (N, dây nguội), dây bảo vệ nối đất (PE), hoặc cả hai. Vì vậy, mạch 3 pha có thể dùng 3, 4 hoặc 5 dây.
Dây 3 pha 4 lõi có 3 dây pha và 1 lõi là dây trung tính hoặc dây bảo vệ. Dây 5 lõi có 3 dây pha, 1 dây trung tính và 1 dây bảo vệ riêng, dùng cho hệ TN-S. Dây 5 lõi an toàn hơn vì dây bảo vệ không mang dòng làm việc, luôn sẵn sàng dẫn dòng sự cố xuống đất.
Có. Dây nhôm nhẹ và rẻ hơn, nên hay dùng cho tuyến cáp lớn và đi xa. Tuy nhiên, nhôm dẫn điện kém hơn đồng, nên cùng dòng điện sẽ cần tiết diện lớn hơn. Khi nối nhôm với đồng, cần dùng đầu cốt chuyển tiếp đồng–nhôm để tránh ăn mòn điện hóa. Xem thêm dây điện nhôm là gì .
Giá dây điện 3 pha phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu ruột dẫn (đồng hay nhôm), tiết diện và số lõi, vật liệu cách điện (PVC hay XLPE), vỏ và lớp giáp. Các tính năng thêm như chống cháy, chống nhiễu, không halogen, cùng tiêu chuẩn và chứng nhận, cũng làm giá thay đổi. Ngoài ra, giá cáp ruột đồng biến động theo giá đồng trên thị trường. Để nhận báo giá theo quy cách cụ thể, hãy liên hệ HELU.
