Nên dùng loại dây nào cho hệ thống loa thông báo 100V?

Hệ thống loa thông báo 100V thường được dùng cho hệ thống âm thanh thông báo chung cư, tòa nhà văn phòng, trường học, bệnh viện, nhà máy, trung tâm thương mại và nhiều công trình có số lượng loa lớn. Một trong những ưu điểm của hệ thống này là có thể kéo dây đi khá xa mà vẫn hạn chế tổn hao công suất so với cách đấu loa trở kháng thấp 4–8Ω. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là có thể sử dụng bất kỳ loại dây nào.

Để hệ thống vận hành ổn định, tiếng thông báo tại các loa cuối tuyến vẫn rõ và hạn chế sự cố trong quá trình sử dụng, dây loa cần được lựa chọn dựa trên chiều dài tuyến, tổng công suất loa, môi trường lắp đặt cũng như yêu cầu về an toàn cháy của từng công trình.

Vì sao hệ thống loa 100V có thể sử dụng đường dây dài?

Hệ thống 100V còn được gọi là hệ thống âm thanh trở kháng cao hoặc hệ thống phân phối điện áp không đổi. Thay vì đưa trực tiếp tín hiệu công suất thấp áp và dòng lớn tới loa như hệ thống 4–8Ω, ampli 100V đưa tín hiệu lên mức điện áp cao hơn. Mỗi loa trên đường dây thường có biến áp để hạ điện áp và lựa chọn mức công suất phù hợp.

Cách làm này giúp giảm dòng điện chạy trên đường dây khi truyền cùng một mức công suất. Khi dòng điện giảm, lượng công suất thất thoát do điện trở của dây cũng giảm theo. Đây là lý do hệ thống 70V/100V được sử dụng rất phổ biến ở những công trình cần hàng chục hoặc hàng trăm loa phân bố trên diện tích rộng. Biamp cũng chỉ ra rằng hệ thống điện áp không đổi giúp đơn giản hóa việc kết nối nhiều loa song song và giảm tổn hao trên đường dây loa.

Chẳng hạn, hành lang của một chung cư có thể có hàng chục loa âm trần chạy dọc nhiều tầng. Nếu sử dụng hệ thống trở kháng thấp, việc tính tổng trở và kéo dây xa sẽ phức tạp hơn nhiều. Với hệ thống 100V, kỹ thuật viên chủ yếu cần quan tâm tới tổng công suất các loa trên từng tuyến, công suất ampli và tổn hao trên dây.

Dù vậy, dây càng dài thì điện trở dây vẫn càng lớn. Nếu tiết diện quá nhỏ, loa cuối đường dây có thể nhận điện áp thấp hơn, âm lượng giảm hoặc toàn tuyến hoạt động không đúng như thiết kế. Vì thế chọn dây vẫn là một phần rất quan trọng của hệ thống.

Loại dây phù hợp nhất cho loa thông báo 100V

Trong phần lớn hệ thống thông báo thông thường, loại dây nên sử dụng là dây loa 2 lõi có vỏ bảo vệ, ưu tiên lõi đồng và lựa chọn tiết diện phù hợp với tải công suất cũng như chiều dài tuyến.

Tài liệu thiết kế hệ thống của Bogen cũng khuyến nghị dây dành cho hệ thống paging sử dụng cấu trúc hai lõi nằm trong một lớp vỏ bảo vệ. Tiết diện dây không cố định mà cần thay đổi theo điều kiện của từng hệ thống.

Ở những công trình thông thường như văn phòng, cửa hàng hoặc khu vực không thuộc tuyến âm thanh sơ tán khẩn cấp, có thể sử dụng dây loa đồng hai lõi có lớp cách điện PVC phù hợp với điều kiện lắp đặt. Với các công trình yêu cầu hạn chế khói và khí độc khi cháy, dây có vỏ LSZH sẽ phù hợp hơn.

Nếu đường loa thuộc hệ thống cảnh báo hoặc sơ tán bằng giọng nói và được yêu cầu tiếp tục hoạt động trong điều kiện cháy, cần sử dụng loại cáp đáp ứng yêu cầu duy trì tính toàn vẹn của mạch theo hồ sơ thiết kế và quy chuẩn áp dụng cho công trình. Không nên chỉ nhìn thấy chữ “chống cháy” trên sản phẩm rồi mặc định rằng dây đã phù hợp với hệ thống sơ tán.

Các dòng cáp chuyên dụng cho hệ thống an toàn có thể được kiểm tra khả năng duy trì mạch trong điều kiện cháy theo những tiêu chuẩn như IEC 60331 hoặc EN 50200. Đồng thời, LSZH lại là một đặc tính khác, chủ yếu liên quan tới việc hạn chế khói và khí halogen. Hai khái niệm này không hoàn toàn giống nhau.

Nên dùng dây đồng hay dây CCA cho hệ thống loa 100V?

Nếu có thể lựa chọn, dây đồng nguyên chất vẫn là phương án đáng ưu tiên hơn cho hệ thống âm thanh thông báo cố định trong tòa nhà.

Nguyên nhân nằm ở điện trở của dây. Dây có điện trở càng thấp thì tổn hao trên đường truyền càng nhỏ. Biamp sử dụng giá trị điện trở suất khoảng 0,0172 Ω·mm²/m đối với đồng trong tài liệu tính toán đường dây loa và đồng thời lưu ý rằng các loại dây sử dụng hợp kim đồng – nhôm có thể có điện trở khác đáng kể, vì vậy cần kiểm tra dữ liệu thực tế từ nhà sản xuất cáp.

Dây CCA có ưu điểm là nhẹ và giá thành thấp, nhưng khi kéo những tuyến dài hoặc tải công suất lớn, điện trở cao hơn có thể làm tăng tổn hao. Trong một hệ thống nhỏ chỉ có vài loa và chiều dài dây ngắn, sự khác biệt đôi khi không quá rõ. Nhưng với chung cư nhiều tầng, nhà máy hoặc trung tâm thương mại có hàng trăm mét dây, việc tiết kiệm ở phần dây dẫn có thể khiến công tác kiểm tra và vận hành về sau trở nên khó khăn hơn.

Do đó, đối với hệ thống cần sử dụng lâu dài, nên ưu tiên dây đồng có nguồn gốc và thông số điện trở rõ ràng thay vì chỉ dựa vào tiết diện được in trên vỏ dây.

Dây loa 100V nên có tiết diện bao nhiêu?

Không có một tiết diện duy nhất phù hợp cho mọi hệ thống 100V. Hai yếu tố quan trọng nhất cần xem xét là chiều dài tuyến dây và tổng công suất loa trên tuyến đó.

Khi tổng công suất loa tăng, dòng điện trên đường dây cũng tăng. Khi chiều dài tuyến tăng, điện trở dây tăng. Vì vậy một đường loa 30W dài 40m có thể sử dụng dây nhỏ hơn nhiều so với tuyến 300W chạy khoảng 200m.

Trong thực tế, các tiết diện thường gặp cho đường loa thông báo là 0,75mm², 1,0mm², 1,5mm² và 2,5mm².

Dây 2 x 0,75mm² có thể phù hợp với các nhánh ngắn và tổng tải nhỏ. Đây không phải lựa chọn nên mặc định cho toàn bộ một tòa nhà vì khi công suất hoặc khoảng cách tăng, tổn hao cũng tăng nhanh.

Dây 2 x 1,0mm² thường có thể sử dụng cho những tuyến loa vừa phải, số lượng loa không quá lớn. Ví dụ một hành lang nhỏ sử dụng khoảng 6–10 loa công suất thấp thường không đòi hỏi dây quá lớn nếu khoảng cách từ ampli tới loa cuối tuyến không dài.

Dây 2 x 1,5mm² là kích thước khá thực dụng cho nhiều hệ thống thông báo trong tòa nhà. Nó tạo thêm dư địa về chiều dài và công suất, đồng thời kích thước dây vẫn thuận tiện khi đi ống và đấu nối.

Dây 2 x 2,5mm² thích hợp hơn với các tuyến dài, tải công suất lớn hoặc đường trục cấp tới nhiều nhánh. Tuy nhiên, không phải cứ dùng dây thật lớn là tốt. Đầu nối trên ampli, bộ giám sát đường dây và loa đều có giới hạn kích thước dây cho phép, vì vậy vẫn phải kiểm tra tài liệu của thiết bị.

Ví dụ, tài liệu của ampli Bosch PAVIRO cho phép tiết diện dây tại đầu kết nối từ 0,14 đến 1,5mm² và khuyến nghị dây đồng mềm 0,75mm² tại vị trí kết nối của thiết bị. Bosch đồng thời yêu cầu mức sụt áp tối đa trên đường loa phải được kiểm soát để tránh ảnh hưởng tới tín hiệu cảnh báo.

Vì vậy, tiết diện dây cuối cùng nên được xác định bằng tính toán thay vì chỉ áp dụng một con số chung cho mọi dự án.

Có thể tính nhanh tiết diện dây loa 100V như thế nào?

Một cách đơn giản là bắt đầu từ tổng công suất của tuyến loa.

Nếu một đường loa có tổng công suất 100W và sử dụng hệ thống 100V, dòng điện lý tưởng xấp xỉ:

I = 100W / 100V = 1A.

Sau đó tính điện trở của cả đường dây đi và về. Với dây đồng, có thể sử dụng gần đúng điện trở suất 0,0172 Ω·mm²/m.

Giả sử tuyến dài 100m và dùng dây 1,5mm², tổng chiều dài của hai lõi dẫn điện là khoảng 200m. Điện trở đường dây vào khoảng 2,29Ω. Với dòng khoảng 1A, mức sụt áp gần đúng là khoảng 2,29V, tương đương khoảng 2,3% của đường 100V.

Nếu vẫn là 100W nhưng khoảng cách tăng lên 200m, mức sụt áp gần như tăng gấp đôi nếu tiết diện dây giữ nguyên.

Một ví dụ khác, tuyến 200W dài 200m sử dụng dây đồng 2,5mm² sẽ có điện trở vòng dây khoảng 2,75Ω. Dòng tải xấp xỉ 2A, vì vậy mức sụt áp tham khảo vào khoảng 5,5V, tức khoảng 5,5%.

Những con số trên chỉ nhằm giúp hình dung cách lựa chọn dây. Khi thiết kế thực tế còn phải xét cấu trúc phân nhánh, công suất tap của từng loa, điện trở thực tế của loại dây, đầu nối, thiết bị giám sát và yêu cầu của nhà sản xuất.

Biamp cũng lưu ý rằng khoảng cách tối đa phụ thuộc đồng thời vào tiết diện dây và công suất đường loa. Cùng một loại dây, khi công suất tải tăng lên thì chiều dài cho phép để giữ cùng mức tổn hao sẽ giảm xuống.

Đường dây chính và đường nhánh có nên dùng cùng tiết diện?

Không nhất thiết.

Trong một tòa nhà lớn, đường dây từ phòng trung tâm tới tủ kỹ thuật tầng có thể phải truyền tổng công suất khá lớn. Sau đó từ tủ tầng mới chia thành những nhánh nhỏ chạy tới từng khu vực. Nếu tất cả các đoạn đều sử dụng cùng một loại dây nhỏ, phần đường trục rất dễ trở thành vị trí gây sụt áp nhiều nhất.

Một cách hợp lý hơn là tính công suất theo từng đoạn. Đường trục mang tải lớn có thể sử dụng tiết diện lớn hơn, còn những nhánh cuối chỉ cấp cho vài loa có thể sử dụng tiết diện nhỏ hơn.

Cách làm này vừa hạn chế tổn hao vừa tránh việc phải dùng dây 2,5mm² cho mọi vị trí trong công trình, gây tốn chi phí và khó thi công không cần thiết.

Đối với hệ thống có giám sát đường loa hoặc đấu dạng vòng Class A, việc lựa chọn dây còn phải tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Chẳng hạn hệ thống cách ly đường loa của Bosch hỗ trợ dây từ 0,8 đến 2,5mm² và có các giới hạn riêng về dòng tải cũng như chiều dài vòng dây.

Hệ thống loa thông báo có cần dây chống nhiễu không?

Đây cũng là câu hỏi khá phổ biến khi thi công.

Với đường tín hiệu loa 70/100V thông thường, dây hai lõi có vỏ bảo vệ đã có thể đáp ứng nhiều ứng dụng. Không phải hệ thống nào cũng bắt buộc sử dụng dây có lớp shield.

Bogen cho biết lớp shield có thể hữu ích ở những khu vực có nhiều thiết bị điện gây nhiễu, đặc biệt trong các ứng dụng talk-back, khi loa còn được sử dụng như một microphone. Trong khi đó, với đường loa thông báo một chiều thông thường, việc có cần shield hay không nên căn cứ vào môi trường lắp đặt và yêu cầu của hệ thống.

Điều quan trọng hơn là không nên đi dây loa chung ống một cách tùy tiện với đường điện động lực, cáp cấp nguồn cho động cơ hoặc các tuyến có khả năng gây nhiễu mạnh. Việc phân tuyến hợp lý ngay từ thiết kế thường hiệu quả hơn so với cố gắng xử lý nhiễu sau khi công trình đã hoàn thiện.

Khi nào cần dùng dây chống cháy cho hệ thống thông báo?

Nếu hệ thống chỉ phát nhạc nền hoặc thông báo vận hành thông thường, yêu cầu về dây sẽ khác với một hệ thống sử dụng để phát thông báo sơ tán khi xảy ra cháy.

Trong hệ thống voice alarm, mục tiêu không chỉ là dây “khó bắt lửa”, mà trong nhiều thiết kế còn cần đảm bảo đường truyền âm thanh tiếp tục hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định khi xảy ra sự cố. Vì vậy dây dùng cho các tuyến này có thể phải đáp ứng yêu cầu về duy trì mạch, chống cháy lan, ít khói và không halogen tùy theo tiêu chuẩn thiết kế.

Nexans phân biệt khá rõ giữa cáp chống cháy có khả năng duy trì hoạt động của mạch và cáp LSZH/LSHF có nhiệm vụ hạn chế khói cùng khí độc khi cháy. Đây là hai đặc tính liên quan nhưng không thể thay thế cho nhau.

Với chung cư, bệnh viện, khách sạn hay trung tâm thương mại, nếu hệ thống âm thanh được tích hợp với báo cháy để phục vụ sơ tán khẩn cấp, loại dây cần được lựa chọn ngay từ hồ sơ thiết kế PCCC. Không nên tới giai đoạn thi công mới quyết định dựa trên giá thành.

Một số lỗi thường gặp khi chọn dây loa 100V

Lỗi phổ biến nhất là nghĩ rằng hệ thống 100V kéo dây xa nên tiết diện bao nhiêu cũng được. Thực tế, hệ thống 100V chỉ giúp giảm đáng kể ảnh hưởng của điện trở dây chứ không loại bỏ hoàn toàn tổn hao.

Một lỗi khác là chỉ nhìn vào số mét dây mà không tính tổng công suất. Hai tuyến cùng dài 150m nhưng một tuyến chỉ tải 40W còn tuyến kia tải 300W sẽ yêu cầu rất khác nhau.

Ngoài ra, cần tránh sử dụng dây có tiết diện thực tế nhỏ hơn nhiều so với thông số công bố, dây CCA chất lượng thấp hoặc các mối nối không chắc chắn. Biamp liệt kê dây quá nhỏ và các điểm chập trên đường loa là những nguyên nhân có thể gây quá tải hoặc lỗi trên hệ thống 70/100V.

Khi đấu nối cũng phải giữ đúng cực tính trên toàn tuyến. Việc đảo cực một số loa không làm ampli cháy ngay nhưng có thể gây triệt tiêu âm thanh tại những khu vực giao thoa giữa các loa, khiến tiếng thông báo nghe thiếu rõ ràng.

Vậy nên chọn dây nào cho hệ thống loa thông báo 100V?

Với hệ thống thông báo thông thường, có thể bắt đầu từ dây loa hai lõi bằng đồng, sau đó lựa chọn tiết diện theo tổng công suất và chiều dài thực tế. Các tuyến ngắn, tải nhỏ có thể cân nhắc 0,75–1,0mm²; những tuyến phổ biến trong tòa nhà có thể xem xét khoảng 1,5mm²; còn các đường dài hoặc mang công suất lớn có thể cần 2,5mm² hoặc phương án chia tuyến khác.

Những con số này chỉ nên dùng để định hướng ban đầu. Với công trình lớn, cách chính xác hơn vẫn là tính điện trở và sụt áp riêng cho từng tuyến thay vì lấy một tiết diện cố định áp dụng cho toàn bộ hệ thống.

Nếu đường loa nằm trong hệ thống cảnh báo và sơ tán khẩn cấp, ngoài tiết diện lõi đồng còn phải quan tâm tới khả năng chống cháy, duy trì mạch, mức sinh khói và tiêu chuẩn mà hồ sơ công trình yêu cầu.

Một hệ thống loa 100V tốt không chỉ nằm ở việc chọn đúng ampli và loa. Dây dẫn, cách chia tuyến, công suất từng nhánh và chất lượng đấu nối đều ảnh hưởng trực tiếp tới độ ổn định sau nhiều năm sử dụng. Nếu đang thiết kế hệ thống âm thanh thông báo cho chung cư, tòa nhà, nhà máy hoặc công trình quy mô lớn, nên tính toán đường dây ngay từ giai đoạn thiết kế để tránh phải thay đổi khi công trình đã hoàn thiện.