Giáo trình kỹ thuật điện trong xây dựng

GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN TRONG XÂY DỰNG KỸ THUẬT ĐIỆN – XD CN116 (2TC) Giới thiệu mơn học Mơn học Kỹ Thuật Điện – XD được thiết kế riêng cho sinh viên chuyên ngành Kỹ Thuật Xây Dựng, mơn học giúp sinh viên phân tích, thiết kế, sửa chữa được mạch điện động lực (mạch điện cung cấp cho các loại máy điện hoạt động) và hệ thống chiếu sáng đạt tiêu chuẩn về độ rọi cũng như về độ an tồn và thẩm mỹ. Khi hồn thành mơn học này sinh viên cĩ đủ khả năng thiết kế mới hoặc giám sát thi cơng một hệ thống cung cấp điện cho những cơng trình xây dựng hạng vừa như là: Nhà ở dân dụng, Tịa nhà chung cư, Trường học, Phân xưởng, Đường giao thơng... Nội dung được chia thành năm chương: Chương 1: Các đại lượng đo ánh sáng Chương 2: Kỹ thuật chiếu sáng trong nhà Chương 3: Kỹ thuật chiếu sáng đường giao thơng Chương 4: Tính tốn phụ tải Chương 5: Chọn khí cụ Điện Tài liệu của học phần: Thiết kế lắp đặt điện (tiêu chuẩn IEC) – NXB KHKT Kỹ thuật chiếu sáng : Lê Văn Doanh - Đặng Văn Đào. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Kỹ thuật chiếu sáng : Th.S Dương Lan Hương - NXB Ðại Học Quốc Gia TPHCM Cung cấp điện – Nguyễn Xuân Phú – NXB KHKT Giáo trình An Tồn Điện – Bộ mơn Kỹ Thuật Điện – Khoa Cơng Nghệ. www.siemens.com.vn www.duhal.com.vn CHƯƠNG I CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG I. KHÁI NIỆM CHUNG I. 1: Ánh sáng: - Ánh sáng là sĩng điện từ đặc trưng bởi: bước sĩng (), tần số (f), chu kỳ (T) - Ánh sáng nhìn thấy cĩ bước sĩng nằm trong khoảng 380nm (màu đỏ) đến 780nm (tím) ( ; ) - (Hình 2) là quang phổ của ánh sáng nhìn thấy cĩ màu biến đổi liên tục từ màu tím đến màu đỏ, cĩ nghĩa là giữa các màu liền kế nhau cịn cĩ các màu trung gian, ví dụ giữa màu tím và màu chàm thì cịn cĩ các màu trung gian giữa hai màu này. - Mỗi ánh sáng đơn sắc đều cĩ một màu và đặc trưng bởi một bước sĩng nhất định. Màu Tím Xanh da trời Xanh lá cây Vàng Da cam Đỏ (nm) 412 470 515 577 600 673 - Trộn màu: Từ ba màu cơ bản người ta cịn cĩ thể trộn theo tỷ lệ để cĩ được những màu như mong muốn (Hình 3). - Trong cơng nghiệp màu người ta cịn thành lập ma trận để trộn những màu cơ bản thành những màu như mong muốn I. 2: Nguồn sáng: Trong kỹ thuật chiếu sáng chúng ta chỉ quan tâm đến hai loại nguồn sáng cơ bản: - Nguồn sáng tự nhiên như mặt trời chiếu trực tiếp, sự phản xạ ánh sáng từ những đám mây, thơng qua các cửa lấy sáng.. - Nguồn sáng nhân tạo, thường là loại đèn điện. - Nguồn sáng biến đổi năng lượng mà nĩ tiêu thụ thành một hoặc nhiều trong ba ba hiệu ứng sau đây: Hĩa năng; nhiệt năng; Điện từ. - Khi quan sát nguồn sáng là mắt đang cảm nhận những sĩng điện từ cĩ bước sĩng trong khoảng nhìn thấy (380nm – 780nm) I. 3:Sự cần thiết phải cĩ đơn vị mới đo ánh sáng - Các nhà vậy lý định nghĩa, năng lượng bức xạ trong một giây theo mọi hướng là thơng lượng năng lượng được tính bằng ốt và được tính bằng cơng thức. P: Thơng lượng năng lượng (w) : Hàm năng lượng của nguồn phát : Bước sĩng của búc xạ do nguồn phát ra Thơng lượng năng lượng trong phổ nhìn thấy là: - Trong kỹ thuật chiếu sáng, mục đính chính của chúng ta là bố trí các nguồn sáng sao cho hiệu quả, tiện nghi đối với mắt, nĩi chung là phục vụ việc quan sát của mắt. Khi mắt nhận cùng một thơng lượng năng lượng (P) của nguồn nhưng ở những bước sĩng khác nhau thì hiệu qua đối với mắt cũng khác nhau, do vậy khi tính tốn lượng ánh sáng mà mắt cảm nhận cần thiết phải đưa thêm hàm biểu diễn độ lợi của mắt theo bước sĩng. : Quang thơng của nguồn sáng : Hàm năng lượng của nguồn phát : Hàm độ lợi của mắt phụ thuộc vào bước sĩng : Bước sĩng của búc xạ do nguồn phát ra - Như vậy ta cĩ cơng thức mới và đơn vị mới khơng phải là Oát để tính tốn lượng ánh sáng do mắt cảm nhận. Đơn vị mới đĩ gọi là Quang thơng cĩ đơn vị tính là lumen. - Các nhà kỹ thuật đã tính tốn thấy sự khác nhau giữ Watt và lumen như sau: Nếu một nguồn biến đổi tồn bộ năng lượng đầu vào thành ánh sáng thì một ốt cung cấp 683 lm trong một tia đơn sắc cĩ bước sĩng 555nm, nhưng chỉ cung cấp 200lm trong phổ liên tục cĩ năng lượng phân bố đều trong phổ nhìn thấy. I. 4:Gĩc khối ,, steradian ký hiệu là sr Định nghĩa gĩc khối: Ta giả thuyết rằng một nguồn đặt tại tâm O của một hình cầu rỗng bán kính R và S là diện tích nguơn tố của mặt cầu này. Hình nĩn cĩ đỉnh tại O cắt S trên hình cầu biểu diễn gĩc khối . Gĩc khối được định nghĩa là tỷ số diện tích mặt chắn S và bình phương bán kính. Một steradian là gĩc khối triển khai trong một hình nĩn mà một người đứng ở tâm một qủa cầu cĩ bán kính là một mét nhìn thấy diện tích là một mét vuơng. I. 5: Cường độ sáng (I), Candela (ngọn nến) , ký hiệu là Cd Để so sánh được giữa các nguồn sáng khác nhau, các nhà kỹ thuật đã đưa ra khái niệm cường độ sáng (I) Nhận xét: Quang thơng của nguồn phân bố trong một gĩc khối càng lớn thì cường độ sáng càng mạnh, và cường độ sáng luơn liên quan đến một phương cho trước. Định nghĩa đơn vị candela: Candela là cường độ sáng theo một phương đã cho của nguồn phát một bức xạ đơn sắc cĩ tần số () và cường độ năng lượng theo phương này là 1/683 ốt trên một Steradian. Bảng cường độ sáng của các nguồn thơng dụng: Nguồn sáng Cường độ sáng Vị trí Hình minh họa Ngọn nến 0,8 cd Theo mọi hướng Đèn sợi đốt 40w/220v 35 cd Theo mọi hướng Đèn sợi đốt 300w/220v 400 cd Theo mọi hướng Đèn sợi đốt 300w/220v cĩ thêm bộ phản xạ 1.500 cd ở giữa chùm tia Đèn Iơt kim loại 2000w/220v 1.4800 cd Theo mọi hướng Đèn Iơt kim loại 2Kw/220v cĩ thêm bộ phản xạ 250.000 cd ở giữa chùm tia I. 6: Cơng thức liên hệ giữa quang thơng và cường độ sáng Đơn vị cường độ sáng Candela do nguồn phát ra theo mọi hướng tương ứng với đơn vị quang thơng tính bằng lumen. I. 7: Độ rọi (E), đơn vị lux (lx) Độ rọi là mật độ quang thơng rơi trên một bề mặt thẳng gĩc cĩ đơn vị là Lux (lx) Khi chiếu sáng trên một bề mặt khơng đồng đều nên tính trung bình số học tại những diện tích nguên tố khác nhau để tính độ rọi trung bình. Bảng độ rọi chiếu sáng tự nhiên và chiếu sáng nhân tạo Ngồi trời, buổi trưa trời nắng 100.000 lx Phịng làm việc 400 - 600 lx Trời cĩ mây 2000 - 10.000 Lx Nhà ở 150 - 300 Lx Trăng trịn 0.25 Lx Phố được chiếu sáng 20 - 50 Lx Khi pháp tuyến của bề mặt được chiếu sáng hợp với cường độ sáng I một gĩc . Khi đĩ gĩc khối được tính bằng cơng thức: (1) Mặt khác (2) Từ (1) và (2) ta cĩ: (3) Ta cĩ I. 7: Độ chĩi (L), đơn vị cd/m2 Độ chĩi theo một phương cho trước của một diện tích mặt phát dS là tỷ số của cường độ sáng dI phát ra bởi dS theo phương này trên diện tích biểu kiến dS Độ chĩi nhỏ nhất mà mắt bắt đầu cảm nhân là và bắt đầu gây lĩa mắt I. 8: Tri giác nhìn thấy và sự tương phản Đối với mắt khi quan sát một vật cĩ độ chĩi L0 trên một nền cĩ độ chĩi Lf , mắt chỉ cĩ thể phân biệt được ở mức chiếu sáng vừa đủ nếu: I. 9: Định luật Lamber Khi áng sáng chiếu đến một bền mặt, thì tùy theo tính chất của bề mặt mà cho ta hiện tượng sau: Một phần hay tồn bộ ánh sáng chiếu tới phát lại theo những cách sau: - Tuân theo định luật phản xạ hoặc khúc xạ (hình 5A, 5B) - Phản xạ trưyền khuyếch tán theo định luật Lamber (hình 5C) Khi ánh sáng khuyếch tán theo định luật Lamber thì bền mặt nhận một quang thơng cĩ giá trị là thì phát lại một quang thơng cĩ cường độ sáng I theo mọi hướng. Như vậy độ chĩi L của bề mặt S phải là một giá trị khơng đổi. Nội dung định luật: Với E: Độ rọi trên bền mặt S L: Độ chĩi của bề mặt S : Hệ số phản xạ của bề mặt S I. 10: Bài Tập Bài 1: Một người ngồi vào bàn đọc sách dưới ánh sáng của một bĩng đèn điện cĩ quang thơng tỏa tia như nhau theo mọi hướng và được treo ở độ cao 1,3 mét từ gữa bàn. A, Khoảng cách từ giữa bàn đến chỗ đặt sách là bao nhiêu để độ rọi của nĩ bằng 50lx, độ chĩi trên trang sách bằng bao nhiêu khi biết hệ số phản xạ của trang sách là B, Bĩng đèn được đặt tại tâm của một qủa cầu mờ cĩ đường kính 30cm khuyếch tán theo định luật Lambert 80% quang thơng của nguồn. Độ chĩi của dụng cụ đĩ bằng bao nhiêu? Bài 2: Một đèn ống huỳnh quang cĩ chiều dài l=1,2m như một nguồn sáng đường, khuyếch tán theo đinh luật Lamber. Cường độ sáng I được quan sát ở xa trên đường vuơng gĩc với trục của ống là 300cd. Hãy xác định: Đường kính đèn ống là 38mm, độ chĩi bằng bao nhiêu? Tìm cơng thức tính độ rọi ngang tại một điểm O(x,y) do một nguyên tố diện tích ống gây ra. Tính giá trị bằng số khi cho y=2,4m ; x=0.8m Bài 3: Một lỗ lấy sáng tương tự như một mặt phẳng hình trịn bán kính R và khuyếch tán áng sáng thẳng với độ chĩi L (độ chĩi của bầu trời). Tính tốn độ rọi ngang ở điểm P trên sàn, thẳng đứng từ tâm O của lỗ lấy sáng cĩ OP=h. Xác định độ rọi dE do nguyên tố diện tích của lỗ dS nhìn từ P với gĩc khối d Tính độ rọi ngang E ở P do lỗ lấy ánh sáng gây ra lấy R= 1m; h=5m; L=1000cd/m2 (trời cĩ mây) So sánh với kết quả coi lỗ sáng là một nguồn sáng điểm. Bài 4: Một bĩng đèn màu sữa hình cầu 100W-1100Lm cĩ đường kính 8,5cm. Cường độ tỏa tia theo một phương nào đĩ bằng bao nhiêu, tìm độ chĩi của đèn. 1. Đèn này được đặt dưới mộ chao đèn hình nĩn cĩ mặt biểu kiến là một vịng trịn cĩ bán kính R=40cm và chắn quang thơng bán cầu trên , mặt trong của chao đèn được sơn màu trắng cĩ hệ số phản xạ khuyếch tán . Độ chĩi của chao đèn bằng bao nhiêu? (bỏ qua kích thước của đèn) 2. Gọi là cường độ tỏa tia do chao đèn chỉ theo độ dư vĩ (Coi chụp đèn là một nguồn sáng điểm) . Lập cơng thức tính cường độ sáng của bộ đèn. 3. Tính hiệu suất của bộ đèn? Bài 4: Xác định hiệu suất và cấp của những bộ đèn DF 340; DF 240 ; BLR 2036 cĩ trong phần phụ lục. CHƯƠNG II LÝ THUYẾT CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ Tiêu chuẩn cho một hệ thống chiều sáng tốt Thiết kế hệ thống chiếu sáng phải đạt tiêu chuẩn của quốc gia: Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam hiện nay là: Độ rọi trên bề mặt hữu ích tối thiểu là 200Lux Ánh sáng phân bố phải động đều: Khi thiết bố một hệ thống chiếu sáng ta phải tìm cách bố trí các đèn sao cho vùng áng sáng do đèn này phát ra phải giao với vùng ánh sáng phát ra của bộ đèn kế cận. Phải đảm bảo trung thực về màu sắc Khi thiết kế chiếu sáng ta thường gặp những đèn kém chất lượng nĩ làm biến đổi màu của đối tượng được chiếu sáng, trong hình 2.1, xe cĩ màu đỏ nếu ta bố trí chiếu sáng bằng loại đèn kém chất lượng thì màu của xe bị biến đổi. Điều này nên tránh. Khi làm việc khơng bị bĩng che khuất Khi đọc sách họăc làm việc trên bàn cĩ hiện tượng bĩng của chính mình che khuất đối tượng cần được chiếu sáng, nguyên nhân do bộ đèn phía trước cĩ độ sáng yếu hơn bộ đèn phía sau lương. Giảm tối đa độ chĩi: Đèn với cánh giảm chĩi mắt theo phýõng thẳng đứng Phương pháp hệ số sửa dụng Mục đích: Phương pháp HỆ SỐ SỬA DỤNG dùng để thiết kế mo655t hệ thống chiếu sáng trong một khơng gian kín xác định, bằng cách xác định quang thơng của các đèn trong chiếu sáng chung đồng đều theo yêu cầu độ rọi cho trước trên mặt phẳng nằm ngang của địa điểm cần chiếu sáng, trong đĩ cĩ kế đến yếu tố ảnh hưởng đĩ là sự phản xạ của trần, tường và bề mặt hữu ích. Phương pháp này cịn cho phép ta tính được độ rọi khi biết được quang thơng của các đèn. II.2: Cơ sở: - Theo tiêu chuẩn NF C–71–121 của U.T.E và quy chuẩn của S 40-001 của AFNOR - Thiết kế theo từng bước, được giải pháp thiết kế về hình học (sơ đồ bố trí đèn), kiểm tra thiết kế, sửa thiết kế, kiểm tra. Chọn ra được giải pháp tối ưu. II.3: Các bước tiến hành: II.3.1: Nhận xét địa điểm chiếu sáng: - Tên cơng trình cần thiết kế chiếu sáng, địa chỉ, hiện trạng cơng trình - Màu sơn trần, tường và mặt hữu ích từ đĩ xác định các hệ số phản xạ - Căn cứ theo tiêu chuẩn chọn độ rọi theo yêu cầu của cơng trình cần chiếu sáng. BẢNG TIÊU CHUẨN ĐỘ RỌI ( Trích một phần trong TCXD chiếu sáng Việt nam) Địa điểm chiếu sáng Độ rọi tiêu chuẩn Cửa hàng, kho tàng Phịng ăn, xưởng cơ khí nĩi chung Phịng học, phịng thí nghiệm Phịng vẽ, siêu thị Cơng việc với chi tiết rất nhỏ 100 lux 200, 300 lux 300 đến 500 lux 750 lux >1000 lux II.3.2: Chọn loại đèn: Tùy theo địa điểm chiếu sáng mà ta lựa chọn đèn cho phù hợp, đối với phịng học, hội trường, thư viện nên chọn đèn huỳnh quang (Neon), phịng khách, phịng ngủ cần cảm giác ấm cúng chọn đèn sợi đốt. Đơi khi cần phối hợp tinh tế giữa các loại đèn. Tuy nhiên khi chọn đèn cần tuân theo tiêu chuẩn sau: Nhiệt độ màu chọn theo biểu đồ Kruithof, mơi trường tiện nghi đối với mắt trong vùng gạch chéo. - Chỉ số màu Ra (0-100), Ra=0 ứng với nguồn phát ra ánh sáng đơn sắc, Ra=100 nguồn là vật đen. - Chấp nhận sự phân loại sau đây: Ra<50 Chỉ số khơng cĩ ý nghĩa thực tế, các màu hồn tồn bị biến đổi Ra<70 Nguồn sửa dụng cho cơng nghiệp khi sửa dụng màu thứ yếu 70<Ra<85 Các sửa dụng thơng thường ở đĩ cĩ sự thể hiện màu khơng quan trọng Ra>85 Các sử dụng trong nhà hay các ứng dụng cơng nghiệp đặc biệt Liệt kê các đèn cùng loại để lựa chọn khi sửa thiết kế II.3.3: Chọn kiểu chiếu sáng và bộ đèn Phân lọai chiếu sáng: Chiếu sáng trực tiếp, hơn 90% quang thơng được chiếu xuống dưới Chiếu sáng bán trực tiếp, từ 60% đến 90% quang thơng hướng xuống dưới Chiếu sáng hỗn hợp, 40% đến 60% quang thơng hướng xuống dưới Chiếu sáng bán gián tiếp, 10% đến 40% quang thơng hướng xuống dưới Cấp A đến E Cấp F đến J Cấp K đến N Cấp O đến S Cấp T Trực tiếp Tăng cường Trực tiếp mở rộng Bán trực tiếp Hỗn hợp Bán gián tiếp Gián tiếp (Hình 2) Chiếu sáng gián tiếp, hơn 90% quang thơng hướng lên trên Bộ đèn là một trong những thiết bị quan trọng nhằm hướng ánh sáng theo phương yêu cầu đồng thời là đế gắn bĩng đèn, balat, thiết bị mồi…Bộ đèn cĩ nhiều dạng khác nhau. Nhà sản xuất cung cấp đường cong trắc quang (Đường phân bố cường độ sáng), đây chính là chứng minh thư của bộ đèn. Từ đường cong trắc quang đối với nguồn 1000 lm, dùng phương pháp tích phân số Tchebycheff xác định quang thơng phát ra trong vùng khác nhau của khơng gian, từ đĩ xác định tổng quang thơng phát xạ và hiệu suất của bộ đèn. Xuất phát từ tâm vùng khơng gian được chia thành năm hình nĩn triển khai xung quanh trục bộ đèn dưới gĩc khối khối , và , , 2 Đường cong trắc quang Vùng khơng gian Gĩc dư vĩ cường độ Quang thơng vùng 150 50 100 300 600 900 1200 00 Gĩc dư vĩ Hình nĩn gĩc khối Giữ hình nĩn và Giữ hình nĩn và Giữa hình nĩn và 2 Bán cầu trên 16,6 29 37,6 44,9 51,3 57,2 62,7 68 73 78 82.8 87.6 93.2 99.6 106.1 112.9 120 127.7 136.2 146.4 160.8 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12 I13 I14 I15 I16 I17 I18 I19 I20 I21 Khi đĩ hiệu suất của bộ đèn được tính: , đơi khi nhà sản xuất cho luơn giá trị quang thơng phân bố trong năm vùng, khi đĩ hiệu suất của bộ đèn tính theo cơng thức: Hiệu suất trực tiếp , hiệu suất gián tiếp Hiệu suất của bộ đèn Ví dụ 1: Nhà sản xuất cho biết quang thơng phân bố trong các vùng: Hiệu suất trực tiếp , hiệu suất gián tiếp Hiệu suất của bộ đèn Chọn cấp của bộ đèn: Tra bảng 1 → Cấp EFGH → Cấp GH → Cấp GH Ta chọn cấp G vì gần với giá trị trung bình nhất, bộ đèn được đặc trưng bằng 0.53G +0.16T Ý nghĩa: Hiệu suất trực tiếp , cấp G Hiệu suất gián tiếp , cấp T II.3.4: Chọn chiều cao đèn: Gọi H là chiều cao từ sàn nhà tới trần Gọi là chiều cao từ tâm đèn tới trần Gọi h là chiều cao từ đèn tới mặt hữu ích Chiều cao treo đèn được đặc trưng bởi tỉ số treo điều kiện nên chỉ số treo chỉ cĩ giá trị trong khoảng II.3.5: Bố trí bộ đèn: a, Đảm bảo sự chiếu sáng đồng đều trên mặt hữu ích, phải bố trí đèn sao cho khoảng cách giữa các đèn và chiều cao phải phù hợp theo tiêu chuẩn sau: Cấp A B C D EFGH IJ A…JT T 0.6 0.8 1 1.2 1.5 1.7 1.5 n: Khoảng cách giữa hai bộ đèn liên tiếp h: Chiều cao đèn - mặt hữu ích Nhận xét: - Vùng phân bố áng sáng của đèn này phải giao với vùng phân bố ánh sáng của đèn kế cận - Cùng kích thước phịng, nếu đèn treo càng cao thì số lượng đèn giảm, nhưng vẫn đảm bảo sự chiếu sáng đồng đều lúc đĩ độ rọi trên mặt hữu ích sẽ giảm xuống. b, Tiêu chuẩn hố U.T.E Chỉ số địa điểm: Chỉ số gần: Chỉ số lưới: Chỉ số treo: Các bảng hệ số quy chuẩn đã được thiết lập đối với: 10 giá trị của K 0.60 0.80 1.00 1.25 1.50 2.00 2.5 3.00 4.00 5.00 4 giá trị của 0.5 1.0 1.5 2 3 giá trị của 0 2 giá trị của j 0 Chú ý: Nếu khơng bố trí bàn làm việc sát tường thì cần tơn trọng điều kiện sau: hoặc tùy theo mức độ ưu tiên cho vách tường b hoặc vách tường a, nếu thỏa cả hai điều kiện thì càng tốt. II.3.6: Xác định quang thơng tổng a, Khái niệm hệ số cĩ ích U Gọi : Là quang thơng do bộ đèn phát ra Gọi : Quang thơng rơi trên bề mặt hữu ích Giá trị hệ số cĩ ích U được tra trong bảng tiêu chuẩn U.T.E phụ lục B b, Khái niệm hệ số suy giảm quang thơng: Hai nguyên nhân chính làm cho bộ đèn sau một năm sử dụng suy giảm quang thơng là: Bĩng đèn bị gìa hĩa, bộ đèn bị bán bụi. : Hệ số suy giảm quang thơng do bĩng đèn bị già hĩa : Hệ số suy giảm quang thơng do bộ đèn bị bám bụi : Hệ số suy giảm quang thơng của bộ đèn sau một năm sửa dụng c, Cơng thức xác định quang thơng tổng E: Độ rọi tiêu chuẩn đã chọn cho bề mặt hữu ích S: Diện tích phịng chiếu sáng : Hệ số suy giảm quang thơng sau một năm : Hiệu suất chiếu sáng trực tiếp : Hiệu suất chiếu sáng gián tiếp : Hệ số sử dụng trực tiếp, tra bảng chuẩn (bảng 2) : Hệ số sử dụng gián tiếp, tra bảng chuẩn (bảng 2) : Hiệu suất bộ đèn : Hệ số sử dụng bộ đèn Chú ý: Thơng thường các nhà sản xuất đèn cho giá trị trong bảng tra kèm theo bộ đèn. Quang thơng của một bộ đèn là : ; N: Là tổng số bộ đèn đã xác định được ở trên, biết được quang thơng của đèn ta tiến hành đi chọn loại đèn mà đã liệt kê ở trên. Cĩ hai xu hướng: Một là tăng hay giảm số bĩng đèn trong một bộ, xung hướng thứ hai giữ nguyên số bĩng đèn trong một bộ đèn, tăng hay giảm số bộ đèn. Như vậy ta đã sửa thiết kế và cĩ sự thay đổi về kích thước hình học với mục tiêu sao cho độ rọi thực tế tiến gần đến độ rọi chuẩn. II.3.7: Kiểm tra thiết kế a, Kiểm tra độ rọi trung bình ban đầu thiết kế N : Tổng số bộ đèn F: Quang thơng của một bộ đèn : Các hệ số cho trong quy chuẩn UTE theo K, j, nhĩm phản xạ: trần, tường, mặt hữu ích và cấp của bộ đèn. Tra bảng 3 và 4 với (i= 1, 2, 3 hoặc 4) b, Độ chĩi vách bên: là đạt yêu cầu, E3: Độ rọi trên tường, E4: độ rọi trên mặt hữu ích. c, Độ tương phản đèn và trần (r) L1: Độ chĩi trung bình của trần, tính được nhờ định luật Lamber : E1: Độ rọi trung bình trên trần lúc ban đầu : Hệ số phản xạ của trần : Hệ số suy giảm quang thơng L75: Độ chĩi của đèn khi quan sát đèn dưới gĩc dư vĩ : Bộ đèn cĩ chụp trịn bán kính R thì . Bộ đèn chiều dài b; chiều rộng a, chiều cao c thì diện tích biểu kiến quan sát theo trục dọc của bộ đèn là Độ tương phản Mức lao động r Mức I: Lao động thơng thường như: cửa hàng; nơi đĩn tiếp; giao thơng. r<20 Mức II: Lao động tinh xảo: Văn phịng, phịng học, phịng vẽ… r<50 d, Độ chĩi khi quan sát đèn: Các nghiên cứu sinh lý và thống kê đã chỉ ra rằng đối với một người lao động nhìn ngang, một đèn gây cảm giác khĩ chịu hơn khi đèn nằm trong thị trường vuơng gĩc với người quan sát. Trong thực tế với gĩc thì sự khĩ chịu đối mắt là khơng đáng kể, trong hình 5 chỉ số L/H=2 gây khĩ chịu cho mắt. Như vậy đối với các loại đèn cĩ chụp loe trịn, thì chúng ta khơng nên để gĩc xuất hiện của đèn lớn hơn 600 (hình 5) Đối với đèn huỳnh quang ta kiểm tra điều kiện khơng bị lĩa mắt bằng cách vẽ các đường cong độ chĩi dọc trên biểu đồ 1 của Sollner. Điều kiện lĩa mắt được thỏa mãn khi đường đồ thị vừa vẽ nằm rất gần bên phải của đường đồ thị chuẩn ứng với độ rọi tiêu chuẩn. (đơn vị độ) 45 50 60 70 75 80 (cd/m2) Biểu đồ Sollner tiêu chuẩn, cho độ chĩi dọc và độ chĩi ngang: Ví dụ 1: Thiết kế chiếu sáng lớp học Một phịng học cĩ chiều dài 12m, chiều rộng 8m, chiều cao từ sàn tới trần nhà là 2,75m. Trần và tường sơn màu sáng cĩ hệ số phản xạ , mặt hữu ích là bàn bằng gỗ nâu sáng cĩ hệ số phản xạ là . Độ rọi yêu cầu E=300Lux, bố trí đèn treo sát trần. Lấy hệ số suy giảm quang thơng do bám bụi là 0,9. chỉ dùng bộ đèn BLR 3036. bĩng đèn cĩ ba loại để lựa chọn trong bảng 1. Thiết kế chiếu sáng theo thứ tự sau: Chọn loại đèn Chọn kiểu chiếu sáng Tính hệ số suy giảm quang thơng Tính chỉ số địa điểm (Room Index) Tính hệ số sử dụng bộ đèn () Quang thơng tổng Sơ đồ bố trí đèn Tính chỉ số gần, chỉ số lưới Kiểm tra độ rọi trên mặt hữu ích Kết luận Bảng 1: Ngồi thị trường cĩ các loại bĩng đèn STT Loại bĩng đèn Quang thơng chỉ số màu nhiệt độ màu Hệ số suy giảm quang thơng 1 Điện Quang 2.600 lm 75 0,8 2 Rạng Đơng 2.600 lm 40 0,8 3 Philip 2.600 lm 55 0,8 Bảng 2:: Ngồi thị trường cĩ một loại bộ đèn: Ký hiệu BLR 3036 (bố trí được 3 bĩng, hiệu suất 86%; cấp E) Bài Làm 1 Chọn đèn Rạng đơng Chỉ số màu: phù hợp với chiếu sáng phịng học Nhiệt độ màu , theo biểu đồ Kruithof tiện nghi với mắt 2 Chọn kiểu chiếu sáng : Trực tiếp mở rộng, cấp từ F tới J Phù hợp với lớp học 3 Mơi trường sạch, hệ số suy giảm quang thơng do bám bụi là 0,9 Hệ số già hĩa: 0,9 4 Chiều cao treo đèn h=2,75-0,85=1,9m Chỉ số địa điểm: 5 Hệ số sử dụng bộ đèn: K=2 , ứng với bộ số 7:7:1 thì u=71/100=0,71 K=3 , ứng với bộ số 7:7:1 thì u=66/100=0,66 K=2,5 , ứng với bộ số 7:7:1 thì u=(0,66+0,71)/2=0,685 6 Quang thơng tổng: 7 Bố trí đèn Để đảm bảo chiếu sáng đều, khoảng cách giữa hai đèn lớn nhất cho phép là: Số bộ đèn: Ta bố trí :n=3m ; p=1,5m, m= 4m ; q=2m 8 Chỉ số gần: Chỉ số lưới: 9 Kiểm tra độ rọi trên mặt hữi ích: K=2,5 ; bộ số 7:7:1 ; R1= 0,516 ; S1=544 K=2,5 ; Km=2 ; Kp=1 ; cấp E ; Độ rọi đầu năm: Độ rọi cuối năm: 10 Với thiết kế trên ta bố trí được 8 bộ đèn mỗi bộ ba bĩng Đảm bảo chiếu sáng đồng đều theo chiều dọc vì khoảng cách gữi hai đèn liên tiếp theo chiều dọc (a=12m) là n=3m nằm trong giới hạn cho phép Khơng đảm bảo chiếu sáng đồng đều theo chiều ngang (b=8m) vì khoảng cách gữi hai đèn liên tiếp theo chiều ngang là n=4m lớn hơn giới hạn cho phép Khắc phục: nên dùng bộ đèn hai bĩng, như thế số bộ đèn sẽ tăng lên khi đĩ sẽ đảm bảo chiếu sáng đều cả theo chiều ngang và theo chiều dọc Nếu dùng thiết kế này ta nên để lối đi ở giữa, như thế phần tối giao giữa hai bộ đèn theo chiều ngang sẽ rơ vào phần dành cho lối đi khơng rơi trên mặt bàn học. Bảng bố trí song song với bộ đèn, tránh độ chĩi theo chiều dọc. 11 Tính suất chiếu sáng Cơng suất 24 bĩng đèn: Cơng suất 24 ballast: Diện tích chiếu sáng: S=8*12=96 Suất chiếu sáng: I.5: CHIẾU SÁNG PHỊNG KHÁCH Những nguyên tắc chiếu sáng phịng khách Phịng khách gia đình phải tạo được khơng khí ấm cúng, gần gũi chứ khơng thể lạnh lẽo như cơng sở hay sáng rực như ở quảng trường. Đèn chính của phịng khách nên là những loại đèn mang đến sự sang trọng như đèn chùm, quạt trần gắn đèn chùm... Cần tạo sự ấm cúng cho phịng khách. Tường cĩ thể dùng đèn trang trí để chiếu sáng phụ, nếu phịng rộng. Trong trường hợp tường nhà bạn trang trí bằng gạch thẻ thì cĩ thể dùng đến đèn gĩc chiếu hắt để tạo chiều sâu, nổi bật các mạch vữa với nhiều cung bậc màu sắc khác nhau. Tường cĩ treo tranh nên bố trí hai đèn âm tường cân xứng hai bên bức tranh. Bộ ghế salon nên cĩ đèn để bàn hoặc đèn sàn. Phịng khách nhỏ hoặc trần thấp khơng thích hợp với đèn chùm, bạn nên thay bằng ngọn đèn treo cĩ cơng tắc giật thấp gần bàn khách. Nhớ là khơng để ánh sáng chiếu thẳng vào mặt khách. Đối với các loại đèn âm trần nên bố trí các loại đèn bĩng trịn, halogen, neon, compact để cho một ánh sáng nền vừa phải. Cịn các đèn rọi tranh, đèn nơi tủ tường nên bố trí chiếu sáng trực tiếp làm nổi bật các chi tiết trang trí. Gian phịng khách cĩ sofa màu ấm hay sáng nên dùng những cây đèn nhỏ chiếu từng gĩc để tạo nên sự ấm cúng. Nếu tường sơn sáng màu và cĩ lắp gương lớn thì khơng cần mắc nhiều bĩng đèn. Đối với đèn cây bạn nên nhớ nhất thiết phải cĩ chao vải hoặc chao kim loại hắt ngược lên trần cho ánh sáng dịu phản quang. Chỉ nên dùng một loại sợi đốt vàng, tránh dùng đèn neon cho phịng khách. Phịng khách cĩ diện tích nhỏ chỉ nên dùng bộ đèn chùm một tầng từ 4 đến 6 bĩng. Cịn những bộ đèn chùm nhiều tầng nên dành cho các đại sảnh hoặc các kiến trúc cổ chiều cao trần từ 4 m trở lên. CHƯƠNG III: CHIẾU SÁNG NGỒI TRỜI Những cơng trình chiếu sáng ngồi trời như đường giao thơng, tượng đài, bến cảng … là những cơng trình chịu nhiều tác động của thời tiết, do vậy khi thiết kế lựa chọn thiết bị chúng ta phải tính tới yếu tố tác động này, cụ thể như khi chọn cột đèn chiếu sáng ta nên chọn cột cĩ mạ kẽm để tránh ăn mịn và luơn giữ được màu đẹp, bộ đèn phải kín nước, các mối nối điện phải kín và bền với sự tác động của mơi trường. Đối với những cơng trình chiếu sáng ngồi trời nằm trong khu vực ơ nhiễm bụi như khu vực khai thác than… Ta phải cĩ kế hoạch bảo trì thích hợp để bộ đèn luơn sạch tránh suy giảm quang thơng do bám bụi. Trong khuơn khổ giáo trình này ta chỉ quan tâm nhiều đến thiết kế hệ thống chiếu sáng cho đường giao thơng. 1: Nguyên lý Cơ bản: Đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn chiếu sáng đường bộ, địi hỏi cho phép một tri giác nhìn nhanh chĩng, chính xác và tiện nghi. Độ chĩi trung bình của mặt đường do lái xe quan sát khi nhìn mặt đường ở tầm xa 100m Hạn chế lĩa mắt khơng tiện nghi (gây khĩ chụi cho mắt), nguồn cản trở và sự mệt mỏi do số lượng và quang cảnh của các đèn xuất hiện trong thị trường nhìn liên quan đến độ chĩi trung bình của con đường. Được đặc trưng bằng chỉ số lĩa mắt G (1 đến 9), G=1 khơng chịu đựng được, G=9 khơng cảm nhận được. Để đảm bảo tri giác nhìn chính xác người ta đưa vào hệ số đồng đều U0 và U1 với cĩ thể đảm bảo tri giác nhìn chính xác khi nhì mặt đường thấy phong cảnh thấp thống cịn gọi là “hiệu ứng bậc thang”. Nếu độ đồng đều theo chiều dọc thì hiệu ứng này khơng cịn nữa. Chú ý đến hiệu qủa dẫn hướng và tín hiệu báo cho lái xe khi vào đoạn đường cong, đường vịng, chỗ thu lệ phí , ngã tư, lối vào con đường … 2: Các cấp chiếu sáng: Đối với những tuyến đường ơ tơ quang trọng C.I.E xác định 5 cấp chiếu sáng. Khi thiết kế phải đạt giá trị tối thiểu trong bảng sau: Bảng 3.1 Bảng 3.1 Cấp Loại đường Mốc Độ chĩi trung bình (Cd/m2) LTB Độ đồng đều nĩi chung Độ đồng đều chiều dọc Chia số tiện nghi G A Xa lộ Xa lộ cao tốc 2 0.4 0.7 6 B Đường cái Sáng tối 2 1 đến 2 0.4 0.7 5 6 C Thành phố hoặc đường cĩ ít người đi bộ Sáng tối 2 1 0.4 0.7 5 6 D Các phố chính Các Phố cĩ buơn bán sáng 2 0.4 0.7 4 E Đường vắng Sáng tối 1 0.5 0.5 4 5 - Trên đây là giá trị duy trì sau một năm hệ thống chiếu sáng hoạt động, nhưng vì bĩng đèn dùng lâu sẽ bị già hố và do bám bụi là hai nguyên nhân làm suy giảm quang thơng . Do vậy ngay từ khi thiết kế ta cĩ thể tăng độ chĩi trung bình khi vận hành. - Giá trị đã đảm bảo tri giác nhìn chính xác khi lưu thơng trên đường. - Giá trị : là chỉ số cho biết độ chiếu sáng đồng đều theo chiều dọc xuất hiện trên đường theo chiều dọc những điểm sáng tối xen kẽ. Khi lưu thơng nhìn mặt đường sẽ thấy thấp thống, hiện tượng này gọi là hiệu ứng bậc thang gây mất chú ý người lái xe. Nếu thì hiện tượng này khơng cịn nữa. - Chỉ số tiện nghi G: Chỉ số này được tính từ cơng thức thực nghiệm, chỉ số này càng cao thì càng ít gây lố mắt. Chỉ số này đưc chia từ theo thang từ 1 tới 9. G=1: lĩa mắt khơng chịu được G=9: Khơng cảm nhận được Cần giữ G=5: Chấp nận được 3: Thiết bị chiếu sáng: 3.1: Bĩng đèn 3.2: Bộ đèn (Chao đèn): Là thiết bị che chắn bảo vệ cho bĩng đèn vận hành anh tồn và bền bỉ theo thời gian và cũng là bộ phận hướng ánh sáng của đèn phát ra tập trung theo một hướng nhất định, cụ thể ở đây là mặt đường cần chiếu sáng. Mỗi bộ đèn được trặc trưng bằng một thơng số đĩ là hệ số sử dụng của bộ đèn: Hệ số sử dụng của bộ đèn là phần trăm quang thơng do đèn phát ra chiếu trền hữu ích của con đường cĩ chiều rộng là L. Gọi là quang thơng do bĩng đèn phát ra Gọi là quang thơng rơi trên mặt đường Hệ số sử dụng của bộ đèn là: Đối với bộ đèn đã cho, hệ số sử dụng phụ thuộc vào độ mở của gĩc nhị diện của chùm tia sáng cắt mặt đường, do vậy mà hệ số sử dụng được chia làm hai phần và tra trên đồ thị mà nhà sản xuất cung cấp. Phần phía đường : Phần phía vỉ hè: Hệ số sử dụng của bộ đèn là: Ví dụ: Nhà sản xuất cung cấp: Ta bố trí đèn như sau: Cột đèn bố trí đặt tại mép đường tra đồ thị 3.2 phần tra đồ thị 3.2 phần (Hình 3.4) Cột đèn bố trí đặt cách mép đường tra đồ thị phần tra đồ thị phần (Hình 3.5) Hình dạng: Thơng số kỹ thuật: 3.3: Cột đèn: Chiều cao thường 8m, 19m và 12m Đường 3/2 TP.CT Đường trần văn hồi – TP.CT 3.4: Thiết bị phụ trợ + Tụ: Khi dùng tụ ta cần chú ý hai thơng sồ chính sau: Chọn Điện áp nguồn phải cĩ giá trị giống như điện áp nghi trên tụ, cơng suất đèn phải cĩ giá trị nằm trong giới hạn ghi trên vỏ tụ. Khi thcách ly tụ ra khỏi mạch để sửa chữa ta phải dùng dây dẫn điện nối hai đầu tụ để xả điện tích đã tích trên hai bản tụ nhằm đảm bảo an tồn khi sửa chữa. + Tăng phơ: Tăng phơ hay cịn gọi là chấn lưu (Ballast), khi dùng phải để ý tới thơng số về cơng suất của đèn sẽ gắn chung vào mạch. Cơng suất của đèn phải nằm trong giới hạn giá trị ghi trên vỏ Ballast. 4: Phương pháp tỷ số R: 4.1: Nội dung: Gọi L:chiều rộng con đường; e: Khoảng cách giữa hai đèn ; h: Chiều cao treo đèn ; a: Khoảng cách từ hình chiếu vuơng gĩc của đèn xuống đường đến mép đường ; s: Khoảng cách từ hình chiếu vuơng gĩc của đèn xuống đường đến chân cột đèn. Trường hợp a>0 (Hình 3.2) Trường hợp a<0 (Hình 3.3) 4.2: Bố trí đèn theo từng loại đường: Tuỳ theo độ rộng của từng loại đường giao thơng và chiều cao treo đèn mà ta chọn thiết kế cho phù hợp, trên thị trường cĩ sẵn cột đèn cao 8m, 10m , 12m , khi cần cột cao hơn ta phải đặt hàng cho cơng trình của mình. a, Bố trí hai hàng song song đối diện (1) Giải pháp đề nghị b, Bố trí hai hàng song song so le Vì chiều rộng của đường tương đối Rộng chia làm 4 làn xe, hai làn xe ở giữa phục vụ phương tiện giao thơng lưu thơng nhanh, nên ta phải tăng cường ánh sáng ra giữa đường, mặt khác tầm nhơ của cột đèn chỉ cĩ hạn (khoảng 2,4m) do vậy phải chọn gĩc bẻ gĩc nhằm hướng ánh sáng ra giữa đường. 800 (2) Giải pháp đề nghị c, Bố trí một bên đường (4) Giải pháp đề nghị d, Bố trí trên trục giữa đường Giải pháp đề nghị: nên dùng vì bố trí cách này đảm bảo tầm nhìn rất tốt và rất ít ngây lĩa mắt. 900 (3) 4.3: Khoảng cách giữa các đèn Tùy theo kiểu chụp đèn mà ta bố trí khoảng cách sao cho phù hợp Kiểu bộ đèn Hướng Imax Imax dưới góc 900 Imax dưới góc 800 Chụp sâu Chụp vừa Chục rộng 0 đến 650 0 đến 750 0 đến 900 10cd/1000 lm 50cd/1000 lm 1000 cd 30cd/1000 lm 300cd/1000 lm (Hình 3.3) Để chiếu sáng đồng đều ta phải phối hợp giữa chiều cao cột đèn và khoảng cách giữa hai đèn liên tiếp. Sự phối hợp thể hiện qua chỉ số e/h cho trong bảng dưới đây: e/h max Đèn chụp sâu Đèn chụp vừa Một bên, đối diện 3 3.5 Hai bên so le 2.7 3.2 4.4: Độ rọi trung bình Định nghĩa: độ rọi trung bình trên mặt đường độ chĩi trung bình trên mặt đường Tiêu chuẩn: Tỉ số R phải tuân theo bảng dưới đây: Bê tơng Lớp phủ mặt đường Sạch Bẩn Sáng Trung bình Tối Hè đường Kiểu chụp sâu Kiểu chụp vừa 11 8 14 10 14 10 19 14 25 18 18 13 4.5: Hệ số sử dụng Cột đèn bố trí đặt cách mép đường tra đồ thị 3.2 phần tra đồ thị 3.2 phần (Hình 3.4) Cột đèn bố trí đặt tại mép đường tra đồ thị 3.2 phần tra đồ thị 3.2 phần (Hình 3.5) Bố trí đèn ở con lươn nằm giữa đường (Hình 3.6) Cánh bố trí này phù hợp với loại đường cĩ con lươn ở giữ, phần đường bên đèn số 1 được hỗ trợ ánh sáng từ đèn số 2 và ngược lại. Do vậy khi tính hệ số sử dụng ta phải cơng thêm phần chiếu sáng của đèn 2. Hệ số sử dụng : Cạnh trước: tra được Cạnh sau: tra được Cạnh sau: tra được Cạnh sau: tra được Đối với đường quá rộng ta bố trí 4 đèn như hình vẽ (Hình 3.7) Cánh bố trí này phù hợp với loại đường đại lộ cĩ chiều rộng lớn và con lươn ở giữ, phần đường bên đèn số 1 và 3 được chiếu sáng từ đèn 1 và đèn 3 đồng thời được hỗ trợ ánh sáng từ đèn số 2 và ngược lại. Do vậy khi tính hệ số sử dụng ta phải cộng thêm phần chiếu sáng của đèn 2. đèn 4 ở quá xa nên bỏ qua Hệ số sử dụng : Cạnh trước: tra được Cạnh sau: tra được Cạnh sau: tra được Cạnh sau: tra được Cạnh trước: tra được Cạnh sau: tra được Đồ thị tra hệ số sử dụng (Nhà sản xuất cung cấp) (Hình 3.8) 4.6: Suy giảm quang thơng: Cĩ hai nguyên nhân gây ra sự suy giảm quang thơng: Đĩ là sự già hố của đèn do sử dụng lâu ngày và do bộ đèn bị bám bụi từ mơi trường khơng khí. : Hệ số già hố : Hệ số bám bụi Hệ số già hố: Sự suy giảm quang thơng cũng được dự tính theo thời gian đèn hoạt động Thời gian Đèn Na tri cao áp Đèn ống huỳnh quang Bĩng hình quang Đèn Natri áp suất thấp 3000 h 6000 h 9000 h Hệ số bám bụi: Bộ đèn Khơng loe Cĩ loe Khí quyển ơ nhiễm Khí quyển khơng ơ nhiễm 4.7: Chọn cơng suất bĩng đèn L: chiều rộng đường E: Khoảng cách ngắn nhất giữa hai cột đèn : Độ chĩi trung bình R: tỉ số R V: Hệ số già hố : Hệ số sử dụng Chú ý: Nên chọn bĩng đèn cĩ quang thơng lớn hơn hoặc bằng với quang thơng tính tốn như trên. 4.8: Kiểm tra thực địa: - Khi tiếp nhận một cơng trình chiếu sáng cần phải tiến hành đo độ chĩi trên mặt đường xem cĩ đúng như yêu cầu thiết kế hay khơng, đây cũng là một tiêu chuẩn để nghiệm thu. Theo tiêu chuẩn C.I.E cần tiến hành đo độ rọi ở các gĩc của mắt lưới tạo nên bởi: - Chiều dọc bố trí mắt lưới cách nhau một khoảng e/3 - Chiều rộng bố trí mắt lưới cách nhau V/2 (Chiều rộng của một làn đường) Hai làn xe, cốt đèn bố trí một bên (Hình 3.9) Ba làn xe, cốt đèn bố trí hai bên đối diện Kiểm tra chỉ số tiện ghi (G) cĩ giá trị từ 1 tới 9 G = 1 : Khơng chịu được G = 9 : Khơng cảm nhận được G = 5 : Trung bình Biểu thức tính ISL: chỉ số gấy lĩa mắt : Chiều cao từ đèn tới vị trí quan sát cách mặt đường 1.5m P: Số bộ đèn trên một Km tuyến đường : Độ chĩi trung bình 5 : Chiếu sáng đường giao thơng Ví dụ 2: Thiết kế hệ thống chiếu sáng Đường Trần Việt Châu – Phường An Hịa – Quận Ninh Kiều - Thành Phố Cần Thơ: Khảo sát địa điểm chiếu sáng: Đường Trần Việt Châu, rộng 10m, vỉ hè hai bên, mỗi bên rộng 5m, chiều dài 500m, một đầu thơng ra đường Nguyễn Văn Cừ, đầu cịn lại thơng ra đường Phạm Ngũ Lão, lớp phủ mặt đường bê tơng nhựa nĩng do vậy mặt đường tương đối sáng, mặt đường sạch. Chọn cấp nhiếu sáng: Đường Trần Việt Châu – Phường An Hồ – Quận Ninh Kiều – TP.CT thuộc loại đường phố nên chọn cấp chiếu sáng và tiêu chuẩn như bảng dưới đây. Tiêu chuẩn cần đạt được Cấp Loại đường Mốc Độ chĩi trung bình (Cd/m2) LTB Độ đồng đều nĩi chung Độ đồng đều chiều dọc Chia số tiện nghi G D Các phố chính Các Phố cĩ buơn bán sáng 2 0.4 0.7 4 Chọn phương pháp thiết kế: Phương pháp Tỷ số R Chọn bộ đèn để thiết kế: Chọn bộ đèn SRS201-SOX 135 Philip (trang 28) Chọn vị trí cột đèn: Chọn cột đèn cao H=80m, tầm nhơ ra s=2,4m Chiều rộng đường L=10m, do Bố trí hai bên so le Tạo gĩc bẻ để hướng ánh sáng ra giữa đường Chọn khoảng cách giữa các đèn, phụ thược vào kiểu chụp đèn và cách bố trí cột đèn sao cho ánh sáng phân bố đều trên mặt đường e/h max Kiểu chụp sâu Kiểu chụp vừa Một bên, hai bên đối diện 3 3.5 Hai bên so le 2.7 3.2 Vậy tỉ số Như vậy khoảng cách giữa các đèn là 32m, nhưng khi vẽ bản vẽ mặt bằng thì ta cĩ thể nới lỏng hay thu hẹp khoảng cách này để tráng chướng ngại vật đã cĩ trên tuyến đường, như cột điện hiện hữu, đường cắt ngang… Chọn độ rọi trung bình: Bê tơng Lớp phủ mặt đường Sạch Bẩn Sáng Trung bình Tối Hè đường Kiểu chụp sâu Kiểu chụp vừa 11 8 14 10 14 10 19 14 25 18 18 13 Với lớp phủ mặt đường sáng, Bộ đèn kiểu chụp vừa, ta cĩ Chọn hệ số suy giảm quang thơng: Tuổi thọ bĩng đèn 3000h Chọn đèn Natri cao áp Bộ đèn cĩ loe (Bảo vệ bĩng đèn) Khơng khí ơ nhiễm Hệ số suy giảm quang thơng: V=0,95 * 0,7=0,665 Chọn cơng suất bĩng đèn: Tra hệ số sử dụng Phía đường Phía vỉ hè Hệ số sử dụng: L =10 m E = 32 m R=10 V= 0,665 : Chọn bĩng đèn MASTER SON-T PLA Plus P=250W Đui đèn E 40 Điện áp 100v Dịng 4,6 A Tuổi thọ 32.000 giờ Kiểm tra chỉ số tiện nghi G ISL=3,8 : Chiều cao treo đèn Kết luận: so với G=4 thì thiết kế tạm chấp nhận được, tốt hơn thiết kế lại theo hướng chọn cột đèn 8m. Kết cấu cột đèn, gĩc bẻ Bản vẽ mặt cắt Bản vẽ gĩc bẻ cột đèn chiếu sáng Bản vẽ mặt chiếu đứng: Nhận xét chung: Hệ thống chiếu sáng đường Trần Việt Châu cần 33 cộ đèn Cần 33 bịng đèn 250W Cần 33 ballast 52W Chiều dài con đường L=500m Suất chiếu sáng trên một mét đường: Chương IV: CUNG CẤP ĐIỆN A: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN Một hệ thống điện bao gồm ba phần chính: Nhà máy điện, sản xuất ra điện năng Hệ thống truyền tải, truyền điện năng đi xa Đơn vị tiêu thụ điện năng Nhà máy điện phân loại theo nhiên liệu sử dụng: Nhà máy nhiệt điện, nguyên liệu đốt sinh nhiệt như là Than đá, dầu mỏ, khí gas … Nhà máy Thuỷ điện: sử dụng thế năng của nước Nhà máy Điện hạt nhân: Dùng nhiên liệu phĩng xạ Urandium Hệ thống truyền tải cũng được chia làm nhiều cấp: Đường dây siêu cao áp: Điện áp 500kV Đường dây truyền tải: điện áp từ 22kV - 220kV Đường dây phân phối: Điện áp dưới 22kV Đơn vị tiêu thụ điện năng: trong khuơn khổ của giáo trình này ta chỉ nghiên cứu hộ tiêu thụ điện là: Một tịa nhà Một tồ nhà chung cư Một trường Học Một xưởng cơ khí Một cơng trình chiếu sáng B: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN Thiết kế cung cấp điện cho một đơn vị thiêu thụ điện ta phải tuân theo các bước sau: Bước 1: Thống kê phụ tải Bước 2: Xác định phụ tải tính tốn Bước 3: Vẽ sơ nguyên lý, xác định vị trí đặt các thiết bị bảo vệ Bước 4: Lựa chọn máy biến áp Bước 5: Chọn dây dẫn và khí cụ điện I: Thống kế phụ tải: Mục đích: Liệt kế tất cả các thiết bị tiêu thụ điện hiện tại và các thiết bị điện sẽ sử dụng trong tương lai. Một pha Cơng suất tác dụng: (W) Cơng suất phản kháng: (Var) Cơng suất biểu kiến (VA) Ba pha Cơng suất tác dụng: (W) Cơng suất phản kháng: (Var) Cơng suất biểu kiến (VA) Các dạng phụ tải: Phụ tải là động cơ điện Cơng suất định mức thường được các nhà chế tạo ghi sẵn trên lý lịch hoặc nhãn hiệu máy. Đối với động cơ điện cơng suất định mức là cơng suất trên trục động cơ. Đứng về mặt cung cấp điện, ta chỉ quan tâm đến cơng suất đầu vào của động cơ gọi là cơng suất đặt. Cơng suất đặt của động cơ được tính như sau: Pđ - cơng suất đặt của động cơ. Pđm - cơng suất định mức của động cơ. - hiệu suất định mức của động cơ. Hiệu suất định mức của động cơ tương đối cao (đối với động cơ đồng bộ rơto lồng sĩc = 0,80,95) người ta thường cho phép bỏ qua hiệu suất nên: Pđ = Pđm Đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, khi tính phụ tải điện của chúng, ta phải qui đổi về cơng suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn, tức là qui đổi về chế độ làm việc cĩ hệ số tiếp điện , cơng thức qui đổi như sau: - Đối với động cơ điện: - Đối với hàm: Trong đĩ: Pđm - cơng suất định mức đã qui đổi về chế độ làm việc dài hạn. - Chú ý dịng mở máy (dịng khởi động) xuất hiện trong thời gian ngắn Bảng Đặc tính kỹ thuật của Động cơ Phụ tải là các đèn phĩng điện Các loại đèn phĩng điện cơng suất ghi trên bĩng khơng bao gồm cơng suất của ballast Cơng suất đặt: : Khi khơng cĩ tụ bù : Khi cĩ tụ bù : Khi dùng Ballast điện tử Phụ tải là các đèn nung sáng và các thiết bị nhiệt: Lị nhiệt, bàn là … Cơng suất đặt: Mục đích xác định phụ tải Khi thiết kế cung cấp điện cho một cơng trình thì nhiệm vụ đầu tiên là phải xác định được nhu cầu điện của của cơng trình đĩ. Phụ tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, do vậy xác định chính xác phụ tải tính tốn là điều rất khĩ khăn cũng rất quan trọng. Vì phụ tải tính tốn được xác định mà nhỏ hơn phụ tải thực tế thì làm giảm tuổi thọ của các thiết bị điện, cĩ khi dẫn đến nổ, cháy và nguy hiểm. Nếu phụ tải tính tốn được xác định mà lớn hơn phụ tải thực tế thì các thiết bị điện được chọn quá lớn gây lãng phí. Khi vận hành một cơng trình điện ta phải vận hành từ từ kết hợp vừa vận hành vừa kiểm tra mức độ chịu đựng của các thiết bị điện. Tránh cùng một lúc vận hành hết các phụ tải điện. Do tính chất quan trọng nên đã cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu và cĩ nhiều phương pháp tính phụ tải điện, nhưng đến nay vẫn chưa cĩ phương pháp nào tính tốn chính xác và tiện lợi. Do vậy trong thực tế cho phép sai số giữa phụ tải tính tốn và phụ tải thực tế là 10% Các phương pháp xác định phụ tải điện Phụ tải cực đại Phụ tải cực đại Pmax là phụ tải trung bình lớn nhất tính trong khoảng thời gian tương đối ngắn (thường lấy trong khoảng thời gian từ 1030 phút). Người ta dùng phụ tải cực đại để tính tổn thất cơng suất lớn nhất, để chọn các thiết bị, chọn dây dẫn và dây cáp theo điều kiện mật độ dịng kinh tế… Phụ tải đỉnh nhọn Phụ tải đỉnh nhọn là phụ tải cực đại kéo dài trong khoảng thời gian từ 1-2 giây. Phụ tải đỉnh nhọn thường được tính dưới dạng dịng điện đỉnh nhọn. Dịng điện này dùng để kiểm tra độ lệch áp, chọn các thiết bị bảo vệ, tính tốn tự khởi động của động cơ… Đối với một máy, dịng điện đỉnh nhọn chính là dịng mở máy: Trong đĩ: kmm - bội số mở máy của động cơ. Khi khơng cĩ số liệu chính xác về bội số mở máy của động cơ cĩ thể lấy gần đúng như sau: - Đối với động cơ điện khơng đồng bộ rơto lồng sĩc kmm = 57. - Đối với động cơ điện một chiều hoặc động cơ khơng đồng bộ rơto dây quấn thì kmm = 2,5. - Đối với máy biến áp và lị điện hồ quang kmm 3. Đối với một nhĩm máy dịng điện đỉnh nhọn xuất hiện khi máy cĩ dịng điện mở máy lớn nhất trong nhĩm mở máy cịn các máy khác làm việc bình thường. Do đĩ cơng thức tính: Trong đĩ Imm(max) - là dịng điện mở máy lớn nhất trong các dịng điện mở máy của các động cơ trong nhĩm. Itt - dịng điện tính tốn của nhĩm máy. ksd - hệ số sử dụng của động cơ cĩ dịng mở máy lớn nhất. Iđn(max) - dịng điện đỉnh nhọn của động cơ cĩ dịng điện mở máy lớn nhất đã quy đổi về chế độ làm việc dài hạn. Phụ tải tính tốn Ptt Phụ tải tính tốn là phụ tải giả thiết lâu dài khơng đổi của các phần tử trong hệ thống cung cấp điện, tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề nhất. Trong thực tế thiết kế, người ta thường dùng khái niệm phụ tải tính tốn theo cơng suất tác dụng P và khi đơn giản cơng thức để xác định phụ tải điện thì cho phép sai số 10%. a. Hệ số sử dụng ksd 1 Hệ số sử dụng ksd là tỷ số giữa phụ tải tác dụng trung bình với cơng suất đặt trong một khoảng thời gian xem xét (giờ, ca, hoặc ngày đêm...). - Đối với một thiết bị: - Đối với một nhĩm thiết bị: - Nếu cĩ đồ thị phụ tải: Hệ số sử dụng nĩi lên mức sử dụng, mức độ khai thác cơng suất của thiết bị trong khoảng thời gian xem xét. b. Hệ số phụ tải Hệ số phụ tải hay cịn gọi là hệ số mang tải, là tỷ số giữa cơng suất thực tế tiêu thụ (tức là phụ tải trung bình trong thời gian đĩng điện tiêu thụ Ptb đĩng) với cơng suất định mức. c. Hệ số cực đại kmax 1 Hệ số cực đại là tỷ số giữa phụ tải tính tốn và phụ tải trung bình trong khoảng thời gian xem xét. Hệ số cực đại kmax phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả nhq, vào hệ số sử dụng ksd, và hàng loạt các yếu tố đặt trưng cho chế độ làm việc của các thiết bị trong nhĩm. Thực tế, người ta thường tính kmax theo đường cong kmax = f(ksd,nhq) hoặc cĩ thể sử dụng bảng ở trong cẩm nang điện. d. Hệ số nhu cầu Hệ số nhu cầu là tỷ số giữa cơng suất tính tốn (trong điều kiện thiết kế) hoặc cơng suất tiêu thụ (trong điều kiện vận hành) với cơng suất đặt (cơng suất định mức) của nhĩm hộ tiêu thụ. Hệ số nhu cầu thường tính cho phụ tải tác dụng. Đối với chiếu sáng knc = 0,8. e. Hệ số đồng thời Hệ số đồng thời là tỷ số giữa cơng suất tác dụng tính tốn cực đại tại nút khảo sát của hệ thống cung cấp điện với tổng cơng suất tác dụng tính tốn cực đại của nhĩm hộ tiêu thụ riêng biệt nối vào nút đĩ, tức là: Đối với đường dây cao áp của hệ thống cung cấp điện trong xí nghiệp lấy gần đúng kđt = 0,851,0. Đối với thanh cái của trạm xí nghiệp và các đường dây tải điện (của hệ thống cung cấp điện bên ngồi) thì kđt = 0,91,0. Hệ số đồng thời trong tồ dân cư: Số hộ tiêu thụ Hệ số đồng thời 2 đến 4 1 5 đến 9 0,78 10 đến 14 0,63 15 đến 19 0,53 20 đến 24 0,49 25 đến 24 0,46 30 đến 34 0,44 35 đến 39 0,42 40 đến 49 0,41 50 và hơn nữa 0,40 Hệ số đồng cho tủ phân phối: Chức năng của mạch Hệ số đồng thời 2 đến 3 tủ 0,9 4 và 5 0,8 6 đến 9 0,7 10 và lớn hơn 0,6 Tủ được kiểm nghiệm từng phần trong mỗi trường hợp được chọn 1,0 Hệ số đồng thời xác định theo chức năng của mạch: Chức năng của mạch Hệ số đồng thời Chiếu sáng 1 Sưởi và máy lạnh 1 Ổ cắm ngồi 0,1 đến 0,2 Thang máy - Động cơ mạnh nhất 1 - Động cơ mạnh thứ nhì 0,75 - Động cơ khác 0,6 f. Số thiết bị hiệu quả Giả thiết một nhĩm gồm cĩ n thiết bị cĩ cơng suất và chế độ làm việc khác nhau. Ta gọi nhq là số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả của nhĩm đĩ, đĩ là một hệ số quy đổi gồm cĩ nhq thiết bị cĩ cơng suất định mức và chế độ làm việc như nhau và tạo nên phụ tải tính tốn bằng phụ tải thực tiêu thụ bởi n thiết bị tiêu thụ trên. Cơng thức này chỉ áp dụng khi n5. Nếu tất cả các thiết bị trong nhĩm cĩ cơng suất định mức như nhau thì: Nếu các hộ tiêu thụ của nhĩm cĩ cơng suất khác nhau thì nhq < n. Khi n > 5 thì cĩ thể áp dụng phương pháp đơn giản hĩa với sai số khơng qúa 10%. - Chọn những thiết bị cĩ cơng suất lớn mà cơng suất định mức của mỗi thiết bị này bằng hoặc lớn hơn một nữa cơng suất của thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm. - Xác định số n1 là số thiết bị cĩ cơng suất khơng nhỏ hơn một nữa cơng suất của thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất và ứng với n1 này xác định tổng cơng suất định mức :. - Xác định số n và tổng cơng suất định mức ứng với số n: . - Tìm giá trị và . - Tra bảng tìm nhq*. Sau đĩ từ Xác định phụ tải tính tốn Ptt theo cơng suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu Cơng thức tính: Vì hiệu suất của thiết bị điện tương đối cao nên cĩ thể lấy gần đúng: Pđ = Pđm. Khi đĩ: Trong đĩ Pđi, Pđmi - cơng suất đặt và cơng suất định mức của thiết bị thứ i, kW. Ptt, Qtt, Stt - cơng suất tác dụng, cơng suất phản kháng, cơng suất biểu kiến của nhĩm thiết bị cĩ thứ nguyên lần lượt là kW, kVar, kVA. n - số thiết bị trong nhĩm. Trong một nhĩm thiết bị nếu một hệ số cos của các thiết bị khơng giống nhau thì phải tính hệ số trung bình: Ưu điểm: đơn giản thuận tiện nên nĩ là một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi. Nhược điểm: chủ yếu là kém chính xác vì hệ số nhu cầu kiểm tra trong sổ tay là một số liệu cho trước cố định khơng phụ thuộc và chế độ vận hành và số thiết bị trong nhĩm. Theo cơng thức xác định hệ số nhu cầu: knc = ksd.kmax Xác định phụ tải tính tốn cực đại theo phương pháp kmax và cơng suất trung bình Ptb (phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq) Cơng thức tính: Trong đĩ Pđm - cơng suất định mức, kW kmax, ksd - hệ số cực đại và hệ số sử dụng. Ưu điểm: phương pháp này cho kết quả cĩ độ chính xác cao vì khi xác định số thiết bị điện hiệu quả chúng ta đã xét tới một loạt các yếu tố quan trọng như: ảnh hưởng của các thiết bị trong nhĩm, số thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất cũng như số thiết bị khác nhau về chế độ làm việc của chúng. Trong phương pháp này cĩ thể dùng cơng thức gần đúng để áp dụng cho một số trường hợp. - Trường hợp 1 n 3, nhq < 4: phụ tải tính tốn được xác định theo cơng thức: Khi thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại - Trường hợp 2 n > 3, nhq < 4: cơng thức tính Trong đĩ kpt - hệ số phụ tải của từng máy. Hệ số phụ tải kpt cĩ thể lấy gần đúng như sau: + kpt = 0,9 đối với thiết bị làm việc ở chế độ dài hạn. + kpt = 0,75 đối với thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. - Trường hợp 3 Đối với các thiết bị cĩ đồ thị phụ tải bằng phẳng (máy bơm, quạt nén khí,…) phụ tải tính tốn cĩ thể lấy bằng phụ tải trung bình: - Trường hợp 4 Hệ số cực đại kmax phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả nhq và hệ số sử dụng ksd: + Khi nhq >10: + Khi 4 nhq 10: Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất Cơng thức tính: Trong đĩ p0 - suất phụ tải trên 1 m2 diện tích sản xuất, kW/m2. S - diện tích sản xuất, m2. Đối với từng loại nhà máy sản xuất thì giá trị p0 khác nhau. Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, nĩ được dùng trong giai đoạn thiết kế sơ bộ và được dùng để tính phụ tải tính tốn ở các phân xưởng cĩ mật độ máy mĩc sản xuất tương đối đều. Suất phụ tải đối với mức chiếu sáng (IEC) Chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang cĩ bù Dạng Tải Suất tải (VA/m2) Đèn tuyt với máng đèn cơng nghiệp Mức chiếu sáng Trung bình (Lux) Đường xa lộ, kho, hành làng 7 150 Cơng việc nặng nhọc, chế tạo và lắp ráp những thiết bị cĩ kích thước lớn 14 300 Cơng việc hành chính văn phịng 24 500 Cơng việc chính xác - Vẽ thiết kế - Chế tạo, lắp ráp chính xác cao 41 800 Suất phụ tải đối với Mạch động lực (IEC) Mạch động lực Suất tải (VA/m2) Trạm bơm khí nén 3 đến 6 Quạt 23 Lị sưởi, nhà riêng, căn hộ 115 đến 146 90 Văn phịng 25 Xưởng kho bãi 50 Xưởng lắp ráp 70 Xưởng chế tạo máy 300 Xưởng sơn 350 Xưởng xử lý nhiệt 700 Chương V LỰA CHỌN DÂY DẪN - THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn Đối với lưới điện trung áp và hạ áp xí nghiệp người ta thường chọn dây dẫn theo 2 điều kiện sau: + Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép . + Chọn tiết diện dây dẫn theo dịng điện phát nĩng cho phép Icp. Ngồi ra ta cũng cĩ thể chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dịng điện Jkt. Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép Đối với phương pháp này thì tồn đường dây sẽ được chọn theo cùng một tiết diện. Cơng thức để tính tổn thất điện áp: Trong đĩ - thành phần tổn thất điện áp do cơng suất tác dụng gây ra. - thành phần tổn thất điện áp do cơng suất phản kháng gây ra. r0 - điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài, . x0 - điện kháng của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài, . + Đối với đường dây trên khơng: x0 = 0,03 (). + Đối với đường dây cáp: x0 = 0,07 (). Thành phần được tính nhờ biểu thức: Từ đĩ xác định được trị số cho phép của thành phần : Mà Vậy, tiết diện của dây dẫn cần tìm là: Căn cứ vào trị số tính tốn của tiết diện dây dẫn F, ta chọn tiết diện dây tiêu chuẩn gần với tiết diện tính tốn. Với tiết diện này, tra bảng tìm x0 và r0 và tính tốn kiểm tra tổn thất trên đường dây. Nếu tổn thất khơng thoả thì ta tăng tiết diện dây và sau đĩ tiếp tục kiểm tra lại tổn thất. Chọn tiết diện dây dẫn theo dịng điện phát nĩng cho phép Icp Dịng cho phép Icp của dây dẫn được thiết lập trong điều kiện chuẩn. Việc đặt nhiều dây kề nhau sẽ gây bất lợi cho việc tản nhiệt vào mơi trường xung quanh ảnh hưởng nhiệt lẫn nhau. Khi ấy, dịng cho phép được cho trong điều kiện chuẩn sẽ bị giảm xuống. Tương tự như vậy cho trường hợp nhiệt độ mơi trường hoặc các điều kiện lắp đặt khác với các điều kiện chuẩn. Như vậy, dịng cho phép thực tế sẽ được xác định theo dịng cho phép theo điều kiện chuẩn và hệ số hiệu chỉnh. Như vậy tiết diện dây dẫn được chọn theo điều kiện: Trong đĩ k1 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với mơi trường đặt dây, cáp. k2 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh. Icp - dịng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn. Thử lại cáp vừa chọn theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: + Nếu bảo vệ bằng cầu chì: Điều kiện kiểm tra: Trong đĩ Idc - dịng điện định mức của dây chảy cầu chì, A. Hệ số , với mạch động lực = 3; với ánh sáng sinh hoạt = 0,3. + Nếu bảo vệ bằng áptomát: Điều kiện kiểm tra: hoặc Trong đĩ IkđđtA - dịng điện khởi động điện từ của áptomát (chính là dịng chỉnh định để áptomát cắt ngắn mạch). IkđnhA - dịng điện khởi động nhiệt của áptomát (chính là dịng điện tác động của rơle nhiệt để cắt quá tải). Kiểm tra cáp hoặc dây vừa chọn theo điều kiện ổn định nhiệt dịng ngắn mạch: Điều kiện kiểm tra: Trong đĩ IN = I” = ICK - dịng ngắn mạch hạ áp lớn nhất qua dây hoặc cáp. = 11 đối với cáp nhơm; = 6 đối với cáp đồng. - thời gian cắt ngắn mạch, giây (s). Kiểm tra cáp hoặc dây vừa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp: Điều kiện kiểm tra: Chú ý: Trong các bảng tra lựa chọn cáp hoặc dây thì điện trở r0 được tra ở 200C, tuy nhiên trong thực tế dây dẫn được sử dụng ở nhiệt độ khác 200C. Do đĩ ta cần hiệu chỉnh điện trở của dây dẫn theo nhiệt độ mơi trường đặt dây dẫn, cơng thức hiệu chỉnh: Trong đĩ - điện trở của dây dẫn ở 200C, . - điện trở của dây dẫn ở nhiệt độ t2, . - hệ số nhiệt điện trở, 0C-1, đối với đồng = 0,00393 0C-1; đối với nhơm 0C-1. 3. Tính tiết diện của dây dẫn: DÂY VÀ CÁP ĐIỆN LỰC  - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT Đặc tính kỹ thuật cho dây CV-750V - Ruột dẫy khơng ép :  ( Tech. Characteristics of  CV 750V- NC conductor ):  Mã SP Code Ruột dẫn-Conductor Bề dày cách điện Insul. thickness Đ. kính tổng gần đúng Appr.Overall diameter Kh. lượng dây (Gần đúng) Approx. weight Đ. Trở DC ở 20OC  DC res. at 20OC (max) Lực kéo Đứt Breaking load* (min) Mặt cắt Danh định Nominal area Kết cấu Structure Đ/kính Ruột dẫn Cond. diameter mm2 N0 /mm mm mm mm Kg/Km W/km N 1040101 1,0 7/0,425 1,28 0,7 3 16 18,10 393 1040102 1,5 7/0,52 1,56 0,7 3 21 12,10 589 1040103 2,0 7/0,60 1,80 0,8 3 26 9,43 785 1040104 2,5 7/0,67 2,01 0,8 4 33 7,41 979 1040105 3,5 7/0,80 2,40 0,8 4 44 5,30 1395 1040106 4 7/0,85 2,55 0,8 5 49 4,61 1576 1040107 5,5 7/1,00 3,00 0,8 5 65 3,40 2181 1040108 6 7/1,04 3,12 0,8 5 70 3,08 2340 1040109 8 7/1,20 3,60 1,0 6 95 2,31 3115 1040110 10 7/1,35 4,05 1,0 6 117 1,83 3758 1040111 11 7/1,40 4,20 1,0 6 124 1,71 4118 1040112 14 7/1,60 4,80 1,0 7 150 1,33 4649 1040113 16 7/1,70 5,10 1,0 7 176 1,15 6031 1040114 22 7/2,00 6,00 1,2 8 245 0,84 8347 1040115 25 7/2,14 6,42 1,2 9 277 0,727 9463 1040116 30 7/2,30 6,90 1,2 9 316 0,635 11034 1040117 35 7/2,52 7,56 1,2 10 374 0,524 13141 1040118 38 7/2,60 7,80 1,2 10 397 0,497 14100 1040120 50 19/1,80 9,00 1,4 12 515 0,387 17455 1040122 60 19/2,00 10,00 1,4 13 627 0,309 21120 1040124 70 19/2,14 10,70 1,4 14 702 0,268 27115 1040127 80 19/2,30 11,50 1,5 15 822 0,234 31616 1040129 95 19/2,52 12,60 1,6 16 984 0,193 37637 1040130 100 19/2,60 13,00 1,6 16 1034 0,184 40384 1040131 120 19/2,80 14,00 1,6 17 1201 0,153 46845 1040133 125 19/2,90 14,50 1,6 18 1284 0,1416 50251 1040136 150 37/2,30 16,10 1,8 20 1569 0,124 55151 1040137 185 37/2,52 17,64 2,0 22 1886 0,0991 73303 1040138 200 37/2,60 18,20 2,1 22 2012 0,0940 78654 1040141 240 61/2,25 20,25 2,2 25 2461 0,0754 93837 1040143 250 61/2,30 20,70 2,2 25 2566 0,0738 97844 1040145 300 61/2,52 22,68 2,4 27 3080 0,0601 107422 1040147 325 61/2,60 23,40 2,4 28 3269 0,0576 121467 1040149 400 61/2,90 26,10 2,6 31 4055 0,0470 144988 1040151 500 61/3,20 28,80 2,8 34 4927 0,0366 186409 1040160 630 61/3,61 32,49 2,8 38 6208 0,0283 232550 1040162 800 61/4,11 36,99 2,8 43 7934 0,0221 305934 * Áp dụng cho dây cĩ ruột bằng sợi đồng cứng ( applied to conductor of hard copper wire) Đặc tính kỹ thuật cho dây CV-750V - Ruột dẫn ép chặt :     ( Tech. Characteristics of, CV 750V- CC conductor ): Ruột dẫn - Conductor Bề dày cách điện - Insul. thickness Đ. kính tổng gần đúng Appr.Overall diameter Kh. lượng dây (Gần đúng) Approx. weight Đ. Trở DC ở 20OC DC res. at 20OC (max) Mặt cắt Danh định - (Nominal area) Kết cấu Structure Đ/kính Ruột dẫn - Cond. diameter mm2 N0 /mm mm mm mm Kg/Km W/km 16 7/1,73 4,74 1,0 6,7 173 1,15 22 7/2,03 5,58 1,2 8 240 0,84 25 7/2,17 5,97 1,2 8,4 271 0,727 30 7/2,33 6,42 1,2 8,8 310 0,635 35 7/2,56 7,03 1,2 9,4 367 0,524 38 7/2,64 7,25 1,2 9,7 389 0,497 50 19/1,83 8,37 1,4 11,2 507 0,387 60 19/2,03 9,30 1,4 12,1 618 0,309 70 19/2,17 9,95 1,4 12,7 701 0,268 80 19/2,33 10,70 1,5 13,7 810 0,234 95 19/2,56 11,72 1,6 14,9 969 0,193 100 19/2,64 12,09 1,6 15,3 1028 0,184 120 37/2,06 13,02 1,6 16,2 1183 0,153 125 19/2,94 13,49 1,6 16,7 1265 0,1416 150 37/2,33 14,97 1,8 18,6 1549 0,124 185 37/2,56 16,41 2,0 20,4 1862 0,0991 200 61/2,03 18,55 2,1 21,1 1986 0,0940 240 61/2,28 18,83 2,2 23,2 2432 0,0754 250 61/2,33 19,25 2,2 23,6 2536 0,0738 300 61/2,56 21,09 2,4 25,9 3043 0,0601 325 61/2,64 21,76 2,4 26,6 3230 0,0576 400 61/2,94 24,27 2,6 29,5 4009 0,0470 500 61/3,25 26,78 2,8 32,4 4871 0,0366 630 61/3,66 30,18 2,8 35,8 6140 0,0283 800 61/4,16 34,37 2,8 39,9 7851 0,0221 Đặc tính kỹ thuật cho dây CV-0,6/1KV Ruột dẫn khơng ép chặt :      ( Tech. Characteristics of  CV0,6/1KV-NC conductor ): Ruột dẫn -  Conductor Bề dày cách điện( Insul thickness ) Đ. kính tổng gần đúng( Appr. Overall diameter ) Kh. lượng dây (Gần đúng)( Approx. weight ) Đ. Trở DC ở 20OC /km( DC res. at 20OC (max) ) Lực kéo Đứt( Breaking load*(min) ) Mặt cắtDanh định( Nominal area ) N0 Kết cấu( Structure ) Đ/kính Ruột dẫn( Cond diameter ) mm2 N0 /mm mm mm mm Kg/Km W/km N 1,0 7/0,425 1,28 0,8 2,9 17 18,10 393 1,5 7/0,52 1,56 0,8 3,2 22 12,10 589 2,0 7/0,60 1,80 0,8 3,4 28 9,43 785 2,5 7/0,67 2,01 0,8 3,6 33 7,41 979 3,5 7/0,80 2,40 0,8 4,0 44 5,30 1395 4 7/0,85 2,55 0,9 4,4 51 4,61 1576 5,5 7/1,00 3,00 1,0 5,0 70 3,40 2181 6 7/1,04 3,12 1,1 5,3 77 3,08 2340 8 7/1,20 3,60 1,2 6,0 100 2,31 3115 10 7/1,35 4,05 1,3 6,7 125 1,83 3758 11 7/1,40 4,20 1,3 6,8 133 1,71 4118 14 7/1,60 4,80 1,4 7,6 171 1,33 4649 16 7/1,70 5,10 1,5 8,1 193 1,15 6031 22 7/2,00 6,00 1,6 9,2 261 0,84 8347 25 7/2,14 6,42 1,6 9,6 294 0,727 9463 30 7/2,30 6,90 1,6 10,1 334 0,635 11034 35 7/2,52 7,56 1,7 11,0 398 0,524 13141 38 7/2,60 7,80 1,8 11,4 426 0,497 14100 50 19/1,80 9,00 1,8 12,6 538 0,387 17455 60 19/2,00 10,00 1,8 13,6 651 0,309 21120 70 19/2,14 10,70 1,9 14,5 744 0,268 27115 80 19/2,30 11,50 2,0 15,5 856 0,234 31616 95 19/2,52 12,60 2,0 16,6 1013 0,193 37637 100 19/2,60 13,00 2,0 17,0 1074 0,184 40384 120 19/2,80 14,00 2,1 18,2 1241 0,153 46845 125 19/2,90 14,50 2,2 18,90 1333 0,1416 50251 150 37/2,30 16,10 2,2 20,5 1606 0,124 55151 185 37/2,52 17,64 2,3 22,2 1916 0,0991 73303 200 37/2,60 18,20 2,4 23 2043 0,0940 78654 240 61/2,25 20,25 2,4 25,1 2484 0,0754 93837 250 61/2,30 20,70 2,4 25,5 2589 0,0738 97844 300 61/2,52 22,68 2,5 27,7 3092 0,0601 107422 325 61/2,60 23,40 2,6 28,6 3294 0,0576 121467 400 61/2,90 26,10 2,6 31,5 4055 0,0470 144988 500 61/3,20 28,80 2,8 34,4 4927 0,0366 186409 630 61/3,61 32,49 2,8 38,1 6208 0,0283 232550 800 61/4,11 36,99 2,8 42,6 7934 0,0221 305934 *Ap dụng cho dây cĩ ruột bằng sợi đồng cứng ( applied to conductor of hard copper wire) Đặc tính kỹ thuật cho dây CV 0,6/1KV Ruột dẫn ép chặt :       ( Tech. Characteristics of CV0,6/1KV-CC conductor ): Ruột dẫn Bề dày cách điện( Insul thickness ) Đ. kính tổng gần đúng( Appr. Overall diameter ) Kh. lượng dây (Gần đúng( Approx. weight ) Đ. Trở DC ở 20OC /km( DC res. at 20OC (max) ) Mặt cắtDanh định( Nominal area ) N0 Kết cấu( Structure ) Đ/kính Ruột dẫn( Cond diameter ) mm2 N0 /mm mm mm mm Kg/Km W/km /km 16 7/1,73 4,74 1,5 77 189 1,15 22 7/2,03 5,58 1,6 88 255 0,84 25 7/2,17 5,97 1,6 92 287 0,727 30 7/2,33 6,42 1,6 96 326 0,635 35 7/2,56 7,03 1,7 104 389 0,524 38 7/2,64 7,25 1,8 109 417 0,497 50 19/1,83 8,37 1,8 12 528 0,387 60 19/2,03 9,30 1,8 129 640 0,309 70 19/2,17 9,95 1,9 138 731 0,268 80 19/2,33 10,70 2,0 147 842 0,234 95 19/2,56 11,72 2,0 157 997 0,193 100 19/2,64 12,09 2,0 161 1057 0,184 120 19/2,84 13,02 2,1 172 1221 0,153 125 19/2,94 13,49 2,2 179 1312 0,1416 150 37/2,33 14,97 2,2 194 1583 0,124 185 37/2,56 16,41 2,3 21 1890 0,0991 200 37/2,64 18,55 2,4 217 2015 0,0940 240 61/2,28 18,83 2,4 236 2453 0,0754 250 61/2,33 19,25 2,4 241 2558 0,0738 300 61/2,56 21,09 2,5 261 3055 0,0601 325 61/2,64 21,76 2,6 27 3255 0,0576 400 61/2,94 24,27 2,6 295 4009 0,0470 500 61/3,25 26,78 2,8 324 4871 0,0366 630 61/3,65 30,18 2,8 358 6140 0,0283 800 61/4,15 34,37 2,8 399 7851 0,0221 V.2: Phương pháp tính tốn ngắn mạch trong mạng điện cĩ điện áp dưới 1000V: - Điện kháng của hệ thống: Trong đĩ: + Utb - điện áp trung bình của mạng điện hạ áp: 0,23 kV, 0,4 kV + Sđm cắt, Iđm cắt - cơng suất cắt và dịng điện cắt định mức của máy cắt điện đặt ở phía cao áp máy biến áp, tính bằng kVA và kA. Nếu khơng cĩ số liệu của hệ thống thì cĩ thể bỏ qua Xht, nghĩa là coi điện áp bên cao áp của máy biến áp là hằng số. - Điện trở và điện kháng của máy biến áp: Trong đĩ: + RB, XB - điện trở và điện kháng của máy biến áp, tính bằng mΩ. + ΔPN - tổn thất ngắn mạch của máy biến áp, W. + Uđm - điện áp định mức máy biến áp, kV. + Sđm - cơng suất định mức máy biến áp, kVA. + Ux% - thành phần phản kháng của điện áp ngắn mạch, được xác định theo cơng thức: Trong đĩ: + UN% - điện áp ngắn mạch, tính % + UR - thành phần tác dụng của UN%, được xác định theo cơng thức: - Điện trở và điện kháng đường dây hạ áp: + Đường dây trên khơng x0 = 0,3 Ω/km hay mΩ/m. + Đường dây cáp x0 = 0,7 Ω/km hay mΩ/m. + Điện trở r0 tính như sau: (Ω/km), (mΩ/m) Ở đây ρ - điện trở suất vật liệu dây dẫn (đối với đồng: ρCu = 18,8 Ωmm2/km, nhơm: ρAl = 31,5 Ωmm2/km). - Điện trở và điện kháng của các thành phần khác: như cuộn dịng của áptơmát, cuộn sơ cấp của máy biến dịng, điện trở tiếp xúc của các tiếp điểm, thanh gĩp…ta cĩ thể tra ở cẩm nang. - Dịng điện ngắn mạch: thành phần chu kỳ của dịng điện ngắn mạch 3 pha: Trong đĩ: Utb - tính bằng V, RΣ và XΣ - tính bằng mΩ. - Dịng điện xung kích: Dịng điện xung kích cung cấp từ động cơ khơng đồng bộ được đặt trực tiếp ở điểm ngắn mạch phải được tính đến. Khi đĩ, dịng điện xung kích tồn phần do hệ thống và các động cơ điện được tính như sau: Trong đĩ: + IđmĐC - dịng điện định mức các động cơ nối trực tiếp vào điểm ngắn mạch. + Ick - thành phần chu kỳ dịng ngắn mạch. - Nếu dịng điện cung cấp từ máy biến áp cĩ cơng suất 560 ÷ 1000 kVA và UN = 8% thì ta lấy kxk = 1,5; cịn nếu cơng suất máy biến áp như trên nhưng UN = 5,5% thì lấy kxk = 1,3. - Nếu dịng điện cung cấp từ máy biến áp cĩ cơng suất từ 100 ÷ 320 kVA và UN = 5,5% thì lấy kxk = 1,2. - Nếu ngắn mạch ở điểm rất xa thì ta lấy kxk = 1. V.3: Chọn Thiết Bị Đĩng Cắt: Cầu chì hạ áp Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau: UđmCC UđmLĐ Idc Itt Ký hiệu: Trong đĩ UđmCC - điện áp định mức của cầu chì, V. UđmLĐ - điện áp định mức lưới điện, V. Idc - dịng điện định mức của dây chảy, A. Itt - dịng điện tính tốn là dịng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì, A. Trong lưới điện cơng nghiệp + Cầu chì bảo vệ một động cơ Cầu chì bảo vệ một động cơ được chọn theo hai điều kiện sau: Idc Itt Trong đĩ IđmD - dịng điện định mức của động cơ, A. kmm - hệ số mở máy động cơ, thường kmm = 5; 6; 7. - hệ số, lấy như sau: Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy khơng tải, = 2,5. Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy cĩ tải, = 1,6. + Cầu chì bảo vệ nhĩm động cơ (CCT) Cầu chì bảo vệ nhĩm động cơ CCT chỉ chảy khi ngắn mạch xảy ra tại thanh cái tủ điện, cịn nếu xảy ra ngắn mạch ở động cơ hoặc đoạn dây dẫn nào đĩ thì cầu chì nhánh đĩ chảy. Người ta quy định phải chọn Idc của cầu chì tổng lớn hơn ít nhất là hai cấp so với Idc lớn nhất của cầu chì nhánh. Cầu chì bảo vệ nhĩm động cơ được chọn theo các điều kiện sau: Idc Itt (nếu biết kpt) Hoặc (nếu khơng biết kpt) Trong đĩ Imm(max), Iđm(max) - dịng mở máy và dịng định mức của động cơ cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm, A. ksd - hệ số sử dụng của động cơ lớn nhất. MCCB Chức năng đĩng cắt phụ tải ra khỏi lưới điện Cắt khi cĩ ngắn mạch Cắt khi quá tải Các điều kiện lựa chọn áptomát: UđmA UđmLĐ IđmA Itt IcđmA IN CCB hai cực CCB ba cực CCB bốn cực ELCB Chức năng đĩng cắt phụ tải ra khỏi lưới điện Cắt khi cĩ điện giật Bài tập 1: Yêu cầu chọn dây dẫn từ bảng điện đến bĩng đèn sợi đốt 100W. Biết bĩng đèn được bảo vệ bằng cầu chì cĩ dịng định mức IđmCC = 0,5 A. Điện áp định mức lưới điện Uđm = 220 V. Hướng dẫn: - Tính Itt = Iđm - Chọn dây dẫn kết hợp với thiết bị bảo vệ là cầu chì (dây dẫn 1 pha). Bài tập 2: Yêu cầu lựa chọn các đường dây trục tầng cấp điện cho một nhà giảng đường gồm 3 tầng, mỗi tầng 6 lớp học. Biết rằng tủ điện của tồ nhà cĩ đặt cầu chì bảo vệ mỗi tầng với IđmCC = 63 A. Cơng suất riêng trên một đơn vị diện tích P0 = 15 W/m2. Diện tích của mỗi phịng (8x10) m2. Hệ số cơng suất trung bình cosφtb = 0,8. CCT 3 3 3 4 4 4 2 2 2 1 Hình 1: Sơ đồ nguyên lý cấp điện cho nhà giảng đường 1. Tủ điện; 2. Cầu chì tầng; 3. Đường trục tầng; 4. Các phịng học Hướng dẫn: - Tính Ptt theo phương pháp cơng suất riêng. - Tính Itt - Xác định các hệ số ki - Chọn dây dẫn kết hợp với bảo vệ bằng cầu chì (chọn dây dẫn 3 pha). Bài tập 3: Yêu cầu lựa chọn dây dẫn cho động cơ máy mài cĩ các số liệu kỹ thuật cho theo bảng dưới đây. Biết rằng dây dẫn được đặt chung rãnh với 5 dây khác, nhiệt độ mơi trường là +300C. Máy mài được bảo vệ bằng cầu chì cĩ IđmCC = 50 A. Điện áp định mức lưới điện 220/380 V. Động cơ Pđm (kW) cosφ kmm η Máy mài 10 0,8 5 0,9 Hướng dẫn: - Tính Itt = IđmĐC - Xác định các hệ số ki (dây dẫn đặt trong đất). - Chọn dây dẫn kết hợp với thiết bị bảo vệ là cầu chì (chọn dây dẫn 3 pha). Bài tập 4: Yêu cầu lựa chọn cầu chì bảo vệ bếp điện đơi cơng suất 2 kW. Điện áp định mức lưới điện 220 V. Hướng dẫn: - Tính Itt = Iđm - Chọn cầu chì Bài tập 5: Yêu cầu chọn cầu chì cho bảng điện một lớp học. Biết rằng phụ tải điện của lớp bao gồm 8 bĩng đèn sợi đốt 100 W (cosφ = 1) và 6 quạt trần 70 W (cosφ = 0,8). Hướng dẫn: - Tính Ptt - Tính Itt - Chọn cầu chì Bài tập 6: Yêu cầu xác định các cầu chì nhánh và cầu chì tổng đặt trong tủ điện cho 4 động cơ như trên hình 2, số liệu của các động cơ cho theo bảng sau: Động cơ Pđm (kW) cosφ kmm kpt η Máy mài 10 0,8 5 0,8 0,9 Cầu trục 8 0,8 7 0,8 0,9 Máy phay 10 0,8 5 0,8 0,9 Máy khoan 4,5 0,8 7 0,8 0,9 Điện áp lưới điện 220/380 V Hướng dẫn: Chọn cầu chì kết hợp với điều kiện mở máy của 1 máy và 1 nhĩm máy: - Tính chọn cầu chì CC1, CC2, CC3. - Tính chọn cầu chì tổng CCT Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 CCT CC1 CC2 CC3 Hình 2: Sơ đồ tủ điện Bài tập 7: Yêu cầu chọn áptơmát bảo vệ bình nĩng lạnh 2,5 kW (cosφ = 1). Điện áp định mức lưới điện 220 V. Dịng điện ngắn mạch IN = 2 kA. Hướng dẫn: - Tính Itt - Chọn áptơmát kết hợp kiểm tra điều kiện cắt dịng ngắn mạch. Bài tập 8: Yêu cầu lựa chọn các áptơmát đặt trong hộp điện của một phịng làm việc của văn phịng đại diện nước ngồi kích thước 4 x 6 = 24 m2. Phụ tải của phịng bao gồm: - 1 điều hồ nhiệt độ cơng suất 2,2 kW; cosφ = 0,8. - 1 ổ cắm dành cho các máy văn phịng 2 kW; cosφ = 0,8. Lấy suất chiếu sáng P0 = 15 W/m2; cosφ = 0,8. Hướng dẫn: - Tính chọn AT1, AT2, AT3 (tính phụ tải chiếu sáng theo phương pháp cơng suất riêng). - Tính chọn AT Khơng cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch. AT AT2 AT3 AT1 Điều hồ Đèn Ổ cắm Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hộp điện phịng làm việc Bài tập 9: Trạm biến áp phân phối 250 kVA, điện áp 10/0,4 kV cấp điện cho hai dãy phố, mỗi dãy cĩ cơng suất tính tốn 100 kW. Yêu cầu lựa chọn các áptơmát trong tủ phân phối của trạm. 10 kV BA-250 kVA PVC(3x120+1x95) 10 m 0,4 kV N2 N3 N1 AT2 AT1 AT Dãy phố 1 Dãy phố 2 M(30x3) ZBA ZD ZAT ZTG ZAT1 N1 N2 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp phân phối và sơ đồ thay thế tính ngắn mạch hạ áp Máy biến áp: SđmB = 250 kVA, ΔPN = 4,1 kW, UN% = 4,5%. Dây dẫn: PVC(3x120+1x95), l = 10 m, x0 = 0,1 mΩ. Áptơmát AT - 400 A: R1 + R2 = (0,4 + 0,1) mΩ, XAT = 0,15 mΩ. Hướng dẫn: - Tính dịng điện tính tốn của dãy phố 1 và 2: I tt1 = Itt2 → Chọn AT1, AT2 - Tính dịng điện định mức MBA IđmBA → chọn AT. - Tính dịng ngắn mạch để kiểm tra khả năng cắt của áptơmát: + Tính tổng trở MBA: ZBA = RB + jXB + Tính tổng trở dây dẫn: ZD = RD + jXD + Tính tổng trở áptơmát: ZAT = RAT + jXAT = (R1 + R2) + jXAT + Tính tổng trở thanh dẫn: ZTC = RTC + jXTC Tuỳ theo vị trí của điểm ngắn mạch mà ta tính được các tổng trở ngắn mạch. Ví dụ: * Để tính ngắn mạch tại điểm N1: ZN1 = ZBA + ZD * Để tính ngắn mạch tại điểm N2: ZN2 = ZBA + ZD + ZAT + ZTC + ZAT1 Bài tập 10: Một nhà học gồm 20 phịng học giống nhau. Biết mỗi phịng học bao gồm: - 16 bộ đèn huỳnh quang, mỗi bộ 2 bĩng huỳnh quang 40 W, cơng suất ballast bằng 20% cơng suất bĩng đèn, cosφ = 0,6. - 8 quạt trần, mỗi quạt cĩ cơng suất 75 W, knc = 0,9; cosφ = 0,8. - 1 máy chiếu + âm thanh, cơng suất 1000 W, cosφ = 0,6. - 2 ổ cắm, mỗi ổ cắm cĩ cơng suất 2000 W, cosφ = 0,8. Hệ số đồng thời của cả nhà học là kđt = 0,85. a. Hãy xác định phụ tải tính tốn của nhà học (Ptt, Qtt, Stt, Itt) ? b. Chọn dây dẫn, cầu chì, áptơmát cho từng phịng học và các thiết bị trong phịng ? Bài tập 11: Tính phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt, hệ số sử dụng và hệ số đồng thời Một nhà máy cĩ ba xưởng sản xuất: - Xưởng A: cĩ 4 máy tiện mơĩ máy cơng suất 5kVA, hai máy khoan mổi máy cĩ cơng suất 2kVA, 5 ổ cắm ngồi 10/16A cơng suất tổng 18kVA và 30 bộ đèn huỳnh quang cơng suất tổng là 3kVA. - Xưởng B: một máy nén 15kVA, 3 ổ cắm ngồi 10/16A cơng suất tổng là 10,6kVAvà 10 bộ đèn huỳnh quang cơng suất tổng là 1kVA. - Xưởng C: Hai quat cơng nghiệp mỗi máy cĩ cơng suất 2,5kVA, hai lị điện mổi lị cĩ cơng suất 15kVA và 5 ổ cắm ngồi 10/16A tổng cơng suất là 18kVA và 20 bộ đèn huỳnh quang tổng cơng suất là 2kVA. - Dựa vào chức năng của mạch ta chọn hệ số đồng thời - Dựa vào số tủ phân phối mà chọ hệ số đồng thời - Máy tiện, máy khoan và máy nén đều dùng động cơ nên lấy hệ số sử dụng 0,8 Như vậy rõ ràng là cơng suất thực cần cung cấp nhỏ hơn tổng cơng suất đặt của thiết bị điện mà hệ thống vẫn an tồn, tiết kiệm được khối lượng kim loại màu làm dây dẫn. Tính phụ tải tính tốn theo cơng suất đặt, hệ số sử dụng và hệ số đồng thời Sơ đồ một dây: Bài tập 12: Tính tốn phụ tải động lực cho cơng ty TNHH thuỷ sản Biển Đơng Xác định phụ tải tính tốn hiện nay cĩ nhiều phương pháp. Những phương pháp đơn giản tính tốn thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác cao thì phương pháp phức tạp. Vì vậy tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp thích hợp. cơng ty này ta sẽ chọn phương pháp số thiết bị hiệu quả nhq vì phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác, việc tính tốn cũng đơn giản. Phụ tải động lực của cơng ty TNHH thủy sản Biển Đơng chủ yếu là các động cơ khơng đồng bộ rơto lồng sĩc ba pha, điện áp định mức là 380 V. Căn cứ vào chế độ làm việc và vị trí lắp đặt ta chia phụ tải động lực của cơng ty thành 8 nhĩm để thuận tiện cho việc tính tốn cũng như việc lựa chọn các thiết bị bảo vệ cho các động cơ. Phụ tải động lực nhĩm 1: Phụ tải động lực nhĩm 1 gồm 3 máy nén lạnh N62-B. Bảng 2.1: Thơng số phụ tải nhĩm 1 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén lạnh N62-B 90 1 160,87 0,85 0,9 M1 2 Máy nén lạnh N62-B 90 1 160,87 0,85 0,9 M2 3 Máy nén lạnh N62-B 90 1 160,87 0,85 0,9 M3 Số thiết bị trong nhĩm là n = 3. Do đĩ cơng thức xác định phụ tải tính tốn cho nhĩm 1 là: Các máy nén lạnh này hoạt động liên tục cung cấp cho các 3 tủ cấp đơng trong xưởng cấp đơng nhằm đơng lạnh sản phẩm sau chế biến. Do đĩ các máy làm việc ở chế độ dài hạn với hệ số tiếp điện . Trong khi tính tốn ta cũng cần chú ý đến khả năng mang tải của các động cơ (kpt) cũng như sự làm việc đồng thời (kđt) giữa các động cơ trong nhĩm. Do đĩ cơng thức tính lúc này sẽ là: Trong đĩ kđt - hệ số đồng thời, chọn kđt = 1. kpt - hệ số mang tải hay cịn gọi là hệ số phụ tải, chọn kpt = 0,9. tgtb1 - ứng với hệ số cơng suất costb1. Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm: Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 1: Ptt1 = 1.270.1.0,9 = 243 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 1: Qtt1 = 243.0,62 = 150,66 (kVar) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 1: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 1: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 1: dịng điện này dùng để chọn cầu chì bảo vệ cho nhĩm động cơ. Trong đĩ Imm(max) - dịng điện mở máy của đơng cơ cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm. Iđm(max) - dịng điện định mức của động cơ cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm. ksd - hệ số sử dụng của động cơ cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm. kmm - hệ số mở máy của động cơ cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm, chọn kmm = 5. Iđn1 = 5.160,87 + (434,4 - 0,9.160,87) = 1093,97 (A) Phụ tải động lực nhĩm 2: bao gồm 2 máy nén lạnh N62-B/1326. Bảng 2.2: Thơng số phụ tải nhĩm 2 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén lạnh N62-B/1326 90 1 160,87 0,85 0,9 M4 2 Máy nén lạnh N62-B/1326 90 1 160,87 0,85 0,9 M5 Các máy nén lạnh N62-B/1326 làm việc liên tục cung cấp cho hai tủ cấp đơng cịn lại trong xưởng cấp đơng nhằm đơng lạnh sản phẩm sau chế biến, do đĩ 2 máy này làm việc ở chế độ dài hạn với hệ số tiếp điện . Cũng giống như nhĩm 1 khi xác định phụ tải tính tốn chúng ta cũng cần tính đến khả năng mang tải cũng như sự làm việc đồng thời giữa các động cơ, chọn kpt = 0,9; kđt = 1. Cơng thức xác định phụ tải tính tốn cho nhĩm 2: Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 2: Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 2: Ptt2 = 1.180.0,9 = 162 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 2: Qtt2 = 162.0,62 = 100,44 (kW) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 2: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 2: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 2: Iđn2 = 5.160,87 + (289,6 – 0,9.160,87) = 949,17 (A) Phụ tải động lực nhĩm 3: Phụ tải động lực nhĩm 3 bao gồm hai máy nén lạnh N42-B. Bảng 2.3: Thơng số phụ tải nhĩm 3 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén lạnh N42-B 75 1 134,06 0,85 0,9 M6 2 Máy nén lạnh N42-B 75 1 134,06 0,85 0,9 M7 Hai máy nén lạnh N42-B hoạt động liên tục nhằm bảo quản sản phẩm trong 4 kho lạnh, do đĩ hệ số tiếp điện của hai máy này là . Các hệ số chọn giống như hai nhĩm trên. Cơng thức xác định phụ tải tính tốn cho nhĩm 3: Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 3: Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 3: Ptt3 = 1.150.0,9 = 135 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 3: Qtt3 = 135.0,62 = 83,7 (kW) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 3: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 3: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 3: Iđn3 = 5.134,06 + (241,34 – 0,9.134,06) = 790,99 (A) Phụ tải động lực nhĩm 4: Phụ tải động lực nhĩm 3 bao gồm các động cơ cịn lại của phân xưởng vận hành máy, các động cơ của xưởng cấp đơng, kho lạnh. Bảng 2.4: Thơng số phụ tải nhĩm 4 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén lạnh 4-2A 80 1 143 0,85 0,90 M8 2 Máy nén lạnh SANYO 15 1 26,81 0,85 0,90 M9 3 Bơm nước làm mát 2,2 6 3,93 0,85 0,90 M10-M15 4 Bơm nước tẩy tuyết 7,5 1 13,41 0,85 0,90 M16 5 Bơm cung cấp dịch 2,2 1 3,93 0,85 0,90 M17 6 Quạt guồng kho lạnh 3,7 14 7,03 0,80 0,90 M18-M31 7 Quạt chắn lạnh 0,75 8 1,42 0,80 0,90 M32-M39 8 Bơm nước 0,35 2 0,63 0,85 0,65 M40-M41 9 Máy ra khuơn 0,75 1 1,34 0,85 0,65 M42 10 Máy mạ băng 0,75 1 1,34 0,85 0,65 M43 11 Máy ghép mí tay 1 6 1,79 0,85 0,65 M44-M49 12 Máy ghép mí đạp 1,5 2 2,68 0,85 0,65 M50-M51 13 Máy hút chân khơng 7,5 1 13,41 0,85 0,65 M52 14 Máy hút chân khơng 3,7 1 6,61 0,85 0,65 M53 15 Máy giặt 0,5 1 0,89 0,85 0,65 M54 Tổng số động cơ của nhĩm là n = 47, với tổng cơng suất định mức của nhĩm là .Trong nhĩm này ta chia thành hai nhĩm nhỏ do cĩ những động cơ làm việc ở chế độ dài hạn và những động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại. + Nhĩm nhỏ 1: bao gồm 1 máy nén lạnh 4-2A, 1 máy nén lạnh SANYO, 6 bơm nước làm mát, 1 bơm nước tẩy tuyết, 1 bơm cung cấp dịch, 14 quạt guồng kho lạnh, 8 quạt chắn lạnh; các máy này làm việc ở chế độ dài hạn với hệ số tiếp điện , tổng số thiết bị của nhĩm là n4-1 = 32, tổng cơng suất định mức của nhĩm là . + Nhĩm nhỏ 2: bao gồm 2 bơm nước, 1 máy ra khuơn, 1 máy mạ băng, 6 máy ghép mí tay, 2 máy ghép mí đạp, 2 máy hút chân khơng, 1 máy giặt; các máy này làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại với hệ số tiếp điện , tổng số thiết bị của nhĩm là n4-2 = 15, tổng cơng suất định mức của nhĩm là . Thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm là máy nén lạnh 4-2A với cơng suất định mức Pđm(max) = 80 (kW). Số thiết bị cĩ cơng suất Ta cĩ n1 = 1, Tính các giá trị n* và P*: Tính theo cơng thức: Số thiết bị hiệu quả trong nhĩm: , chọn nhq = 6 Cơng thức xác định phụ tải tính tốn của nhĩm: Qtt4 = Ptt4.tgtb4 Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 4: Trong đĩ ksdtb4 - hệ số sử dụng trung bình của nhĩm 4, được xác định như sau: kmax - hệ số cực đại. Dựa vào bảng tra giá trị kmax (Hướng Dẫn Đồ Án Mơn Học Thiết Kế Cung Cấp Điện - Phan Thị Thanh Bình - Dương Lan Hương - Phan Thị Thu Vân - NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM - Bảng A.2 - Trang 9), đồng thời dùng cơng thức nội suy Lagrange. f(nhq=6;ksd=0,87) = 1,058 Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 4: Ptt4 = 1,058.0,87.(175,7.1 + 22,9.0,7) = 174,37 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 4: Qtt4 = 174,37.0,66 = 115,09 (kVar) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 4: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 4: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 4: Iđn4 = 5.143 + (317,43 – 0,9.143) = 903,73 (A) Phụ tải động lực nhĩm 5: phụ tải động lực nhĩm 5 bao gồm các động cơ đặt tại phân xưởng sản xuất 1 và phân xưởng sản xuất 2. Bảng 2.5: Thơng số phụ tải nhĩm 5 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén Misubishi 37 1 66,14 0,85 0,70 M55 2 Quạt thơng giĩ 0,35 7 0,66 0,80 0,60 M56-M62 3 Bơm nước 0,35 1 0,63 0,85 0,60 M63 4 Máy bào đá 3,7 1 6,61 0,85 0,60 M64 5 Máy quay mực 0,75 2 1,34 0,85 0,60 M65-M66 6 Máy rà kim loại 0,5 1 0,89 0,85 0,60 M67 7 Máy nước nĩng 1,5 2 2,68 0,85 0,60 M68-M69 8 Máy giặt 0,5 2 0,89 0,85 0,60 M70-M71 9 Máy nén lạnh 8A-W 45 1 80,44 0,85 0,70 M72 10 Quạt thơng giĩ 0,35 7 0,66 0,80 0,60 M73-M79 11 Máy quay đá 0,75 4 1,34 0,85 0,60 M80-M83 12 Máy nước nĩng 1,5 5 2,68 0,85 0,60 M84-M88 13 Máy giặt 0,5 2 0,89 0,85 0,60 M89-M90 Tổng số động cơ trong nhĩm là n = 36, với tổng cơng suất định mức của nhĩm là . Trong nhĩm này ta chia thành 2 nhĩm nhỏ tuỳ theo chế độ làm việc của chúng. + Nhĩm nhỏ 1: bao gồm 1 máy nén misubishi và 1 máy nén lạnh 8A-W, n5-1 = 2, , các máy này làm việc ở chế độ dài hạn với hệ số tiếp điện . + Nhĩm nhỏ 2: bao gồm các động cơ cịn lại của nhĩm 5, n5-2 = 34, , các động cơ này làm việc ở chế độ ngắn hạn với hệ số tiếp điện . Thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm là máy nén lạnh 8A-W với cơng suất định mức Pđm(max) = 45 (kW). Số thiết bị cĩ cơng suất Ta cĩ n1 = 2, Tính các giá trị n* và P*: Tính theo cơng thức: Số thiết bị hiệu quả trong nhĩm: , chọn nhq = 4. Cơng thức xác định phụ tải tính tốn của nhĩm: Qtt5 = Ptt5.tgtb5 Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 5: Trong đĩ ksdtb5 - hệ số sử dụng trung bình của nhĩm 5, được xác định như sau: kmax - hệ số cực đại. Dựa vào bảng tra giá trị kmax (Hướng Dẫn Đồ Án Mơn Học Thiết Kế Cung Cấp Điện - Phan Thị Thanh Bình - Dương Lan Hương - Phan Thị Thu Vân - NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM - Bảng A.2 - Trang 9), đồng thời dùng cơng thức nội suy Lagrange. f(nhq=4;ksd=0,68) = 1,324 Vậy kmax = 1,324 Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 5: Ptt5 = 1,324.0,68.(82.0,8 + 26,45.0,6) = 73,35 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 5: Qtt5 = 73,35.0,63 = 46,21 (kVar) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 5: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 5: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 5: Iđn5 = 5.80,44 + (131,72 – 0,7.80,44) = 477,61 (A) Phụ tải động lực nhĩm 6: phụ tải động lực nhĩm 6 bao gồm các động cơ đặt tại trạm bơm và trạm xử lý nước thải. Bảng 2.6: Thơng số phụ tải nhĩm 6 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Moteur bơm nước 15 4 26,81 0,85 0,90 M91-M94 2 Moteur bơm nước 11 4 19,66 0,85 0,65 M95-M98 3 Moteur bơm nước 3,7 5 6,61 0,85 0,65 M99-M103 4 Moteur bơm giếng 3,7 4 6,61 0,85 0,65 M104-M107 5 Quạt trộn xử lý nước 3,7 1 7,03 0,80 0,65 M108 6 Bơm định lượng hố chất 3,7 4 6,61 0,85 0,65 M109-M112 7 Máy bơm thổi khí SBE 22 2 39,32 0,85 0,65 M113-M114 8 Bơm nước 3,7 2 6,61 0,85 0,65 M115-M116 9 Bơm hồn lưu DWO 1,5 1 2,68 0,85 0,65 M117 10 Quạt trộn 1,5 1 2,85 0,80 0,65 M118 11 Máy tách mỡ 1,5 1 2,68 0,85 0,65 M119 Tổng số động cơ của nhĩm 6 là n = 29, với tổng cơng suất định mức của nhĩm là . Trong nhĩm này ta chia thành 2 nhĩm nhỏ do chế độ làm việc của các động cơ khác nhau. + Nhĩm nhỏ 1: bao gồm 4 moteur bơm nước, n6-1 = 4, , các động cơ này làm việc ở chế độ dài hạn với hệ số tiếp điện . + Nhĩm nhỏ 2: bao gồm các động cơ cịn lại trong nhĩm 6, n6-2 = 25, , các động cơ này làm việc ở chế độ ngắn hạn với hệ số tiếp điện . Thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm là máy bơm thổi khí SBE với cơng suất định mức Pđm(max) = 22 (kW). Số thiết bị cĩ cơng suất Ta cĩ n1 = 10, Tính các giá trị n* và P*: Tính theo cơng thức: Số thiết bị hiệu quả trong nhĩm: , chọn nhq = 18 Cơng thức xác định phụ tải tính tốn của nhĩm: Qtt6 = Ptt6.tgtb6 Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 6: Trong đĩ ksdtb6 - hệ số sử dụng trung bình của nhĩm 6, được xác định như sau: kmax - hệ số cực đại. Dựa vào bảng tra giá trị kmax (Hướng Dẫn Đồ Án Mơn Học Thiết Kế Cung Cấp Điện - Phan Thị Thanh Bình - Dương Lan Hương - Phan Thị Thu Vân - NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM - Bảng A.2 - Trang 9), đồng thời dùng cơng thức nội suy Lagrange. f(nhq=18;ksd=0,76) = 1,076 Vậy kmax = 1,1 Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 6: Ptt6 = 1,1.0,72.(60.1 + 151,7.0,65) = 125,62 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 6: Qtt6 = 125,62.0,62 = 77,88 (kVar) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 6: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 6: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 6: Iđn6 = 5.39,32 + (224,56 – 0,65.39,32) = 395,6 (A) Phụ tải động lực nhĩm 7: phụ tải động lực nhĩm 7 bao gồm các động cơ đặt tại băng chuyền IQF. Bảng 2.7: Thơng số phụ tải nhĩm 7 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén khí KN7250M 90 2 160,87 0,85 0,70 M120-M121 2 Máy làm lạnh 55 1 98,31 0,85 0,70 M122 3 Moteur bơm nước 11 1 19,66 0,85 0,70 M123 4 Bơm làm mát 4 1 7,15 0,85 0,70 M124 5 Bơm dịch 6,7 1 11,98 0,85 0,70 M125 6 Moteur bơm nước 2,2 2 3,93 0,85 0,70 M126-M127 7 Quạt đối lưu 3,7 9 7,03 0,80 0,70 M128-M136 Tổng số động cơ trong nhĩm n = 17, tổng cơng suất định mức của nhĩm 7 là , các động cơ trong nhĩm làm việc ở chế độ dài hạn với hệ số tiếp điện . Thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm là máy nén khí KN7250M với cơng suất định mức Pđm(max) = 90 (kW). Số thiết bị cĩ cơng suất Ta cĩ n1 = 3, Tính các giá trị n* và P*: Tính theo cơng thức: Số thiết bị hiệu quả trong nhĩm: , chọn nhq = 5 Cơng thức xác định phụ tải tính tốn của nhĩm: Qtt7 = Ptt7.tgtb7 Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 7: Trong đĩ ksdtb7 - hệ số sử dụng trung bình của nhĩm 7, được xác định như sau: kmax - hệ số cực đại. Dựa vào bảng tra giá trị kmax (Hướng Dẫn Đồ Án Mơn Học Thiết Kế Cung Cấp Điện - Phan Thị Thanh Bình - Dương Lan Hương - Phan Thị Thu Vân - NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM - Bảng A.2 - Trang 9), đồng thời dùng cơng thức nội suy Lagrange ta tìm được: Vậy kmax = 1,26 Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 7: Ptt7 = 1,26.0,7.294,4.0,8 = 207,73 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 7: Qtt7 = 207,73.0,63 = 130,87 (kVar) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 7: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 7: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 7: Iđn7 = 5.160,87 + (373,02 – 0,7.160,87) = 1064,76 (A) Phụ tải động lực nhĩm 8: phụ tải động lực nhĩm 8 bao gồm các động cơ đặt tại kho lạnh 1000 tấn. Bảng 2.8: Thơng số phụ tải nhĩm 8 Số TT Tên thiết bị Cơng suất (kW) Số lượng Iđm (A) cos ksd Kí hiệu 1 Máy nén lạnh 37 2 66,14 0,85 0,90 M137-M138 2 Bơm dịch 1,8 1 3,22 0,85 0,90 M139 3 Bơm làm mát 3,7 2 6,61 0,85 0,90 M140-M141 4 Quạt làm mát 1,1 8 2,09 0,80 0,90 M142-M149 5 Bơm làm mát 2,2 1 3,93 0,85 0,90 M150 Tổng số động cơ của nhĩm n = 14, tổng cơng suất định mức của nhĩm 8 là , các động cơ làm việc ở chế độ dài hạn nhằm bảo quản sản phẩm sau chế biến với hệ số tiếp điện . Thiết bị cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm là máy nén lạnh với cơng suất định mức Pđm(max) = 37 (kW). Số thiết bị cĩ cơng suất Ta cĩ n1 = 2, Tính các giá trị n* và P*: Tính theo cơng thức: Số thiết bị hiệu quả trong nhĩm: , chọn nhq = 4 Cơng thức xác định phụ tải tính tốn của nhĩm: Qtt8 = Ptt8.tgtb8 Hệ số cơng suất trung bình của nhĩm 8: Trong đĩ ksdtb8 - hệ số sử dụng trung bình của nhĩm 8, được xác định như sau: kmax - hệ số cực đại. Dựa vào bảng tra giá trị kmax (“Bảng A.2”, Hướng Dẫn Đồ Án Mơn Học Thiết Kế Cung Cấp Điện, Phan Thị Thanh Bình - Dương Lan Hương - Phan Thị Thu Vân, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM), đồng thời dùng cơng thức nội suy Lagrange ta tìm được: Vậy kmax = 1,05 Cơng suất tác dụng tính tốn cho nhĩm 8: Ptt8 = 1,05.0,9.94,2.1 = 89,019 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn cho nhĩm 8: Qtt8 = 89,019.0,63 = 56,08 (kVar) Cơng suất biểu kiến tính tốn cho nhĩm 8: Dịng điện tính tốn cho nhĩm 8: Dịng điện đỉnh nhọn tính tốn cho nhĩm 8: Iđn8 = 5.66,14 + (159,85 - 0,9.66,14) = 431,024 (A) Tính tốn phụ tải chiếu sáng cho cơng ty TNHH thủy sản Biển Đơng Dựa vào sơ đồ mặt bằng tổng thể của cơng ty và tuỳ theo tính chất làm việc của các phân xưởng ta chia phụ tải chiếu sáng của cơng ty ra thành 2 bộ phận: + Bộ phận 1: bao gồm các phân xưởng sản xuất 1, phân xưởng sản xuất 2, phịng sơ chế, phịng xếp khuơn, phịng máy, phịng điều hành, phân xưởng cấp đơng, tổ sữa chữa, phịng làm việc. Cơng suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích p0 = 12 (W/m2) Diện tích chiếu sáng S1 = 12000 m2 Cơng suất chiếu sáng: Pcs1 = S1.p0 = 12000.12 = 144 (kW) + Bộ phận 2: bao gồm các nhà nghỉ ca, các kho, kho lạnh, kho bao bì, kho chờ đơng, trạm biến áp, trạm máy phát, đường nội bộ. Cơng suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích p0 = 5 (W/m2) Diện tích chiếu sáng S2 = 15500 m2 Cơng suất chiếu sáng: Pcs2 = S2.p0 = 15000.5 = 77,5 (kW) Tổng cơng suất chiếu sáng của cơng ty TNHH thủy sản Biển Đơng: Pttcs = Pcs1 + Pcs2 = 144 + 77,5 = 221,5 (kW) Qttcs = Pttcs.tgtbcs Hệ số cơng suất trung bình cho chiếu sáng: costbcs =0,6 tgtbcs = 1,33 Vậy Qttcs = 221,5.1,33 =294,595 (kVar) Tổng phụ tải tính tốn của cơng ty TNHH thủy sản Biển Đơng Phụ tải tính tốn của cơng ty TNHH thủy sản Biển Đơng bao gồm phụ tải động lực và phụ tải chiếu sáng. Phụ tải tính tốn của cơng ty được xác định theo cơng thức: Trong đĩ kđt - hệ số đồng thời của cơng ty, chọn kđt = 0,85. Cơng suất tác dụng tính tốn động lực của tồn cơng ty: Pttđl = Ptt1 + Ptt2 + ... + Ptt8 = 1210,089 (kW) C ơng suất phản kháng tính tốn động lực của tồn cơng ty: Qttđl = Qtt1 + Qtt2 + ... + Qtt8 = 760,93 (kVar) Cơng suất tác dụng tính tốn của cơng ty: Pttcty = Pttđl + Pttcs = 1210,089 + 221,5 = 1431,589 (kW) Cơng suất phản kháng tính tốn của cơng ty: Qttcty = Qttđl + Qttcs = 760,93 + 294,595 = 1055,525 (kVar) Vậy, phụ tải tính tốn của cơng ty: Dịng điện tính tốn của tồn cơng ty: Chương V LỰA CHỌN DÂY DẪN - THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Lựa chọn và kiểm tra dây dẫn Đối với lưới điện trung áp và hạ áp xí nghiệp người ta thường chọn dây dẫn theo 2 điều kiện sau: + Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép . + Chọn tiết diện dây dẫn theo dịng điện phát nĩng cho phép Icp. Ngồi ra ta cũng cĩ thể chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ kinh tế của dịng điện Jkt. Chọn tiết diện dây dẫn theo tổn thất điện áp cho phép Đối với phương pháp này thì tồn đường dây sẽ được chọn theo cùng một tiết diện. Cơng thức để tính tổn thất điện áp: Trong đĩ - thành phần tổn thất điện áp do cơng suất tác dụng gây ra. - thành phần tổn thất điện áp do cơng suất phản kháng gây ra. r0 - điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài, . x0 - điện kháng của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài, . + Đối với đường dây trên khơng: x0 = 0,03 (). + Đối với đường dây cáp: x0 = 0,07 (). Thành phần được tính nhờ biểu thức: Từ đĩ xác định được trị số cho phép của thành phần : Mà Vậy, tiết diện của dây dẫn cần tìm là: Căn cứ vào trị số tính tốn của tiết diện dây dẫn F, ta chọn tiết diện dây tiêu chuẩn gần với tiết diện tính tốn. Với tiết diện này, tra bảng tìm x0 và r0 và tính tốn kiểm tra tổn thất trên đường dây. Nếu tổn thất khơng thoả thì ta tăng tiết diện dây và sau đĩ tiếp tục kiểm tra lại tổn thất. Chọn tiết diện dây dẫn theo dịng điện phát nĩng cho phép Icp Dịng cho phép Icp của dây dẫn được thiết lập trong điều kiện chuẩn. Việc đặt nhiều dây kề nhau sẽ gây bất lợi cho việc tản nhiệt vào mơi trường xung quanh ảnh hưởng nhiệt lẫn nhau. Khi ấy, dịng cho phép được cho trong điều kiện chuẩn sẽ bị giảm xuống. Tương tự như vậy cho trường hợp nhiệt độ mơi trường hoặc các điều kiện lắp đặt khác với các điều kiện chuẩn. Như vậy, dịng cho phép thực tế sẽ được xác định theo dịng cho phép theo điều kiện chuẩn và hệ số hiệu chỉnh. Như vậy tiết diện dây dẫn được chọn theo điều kiện: Trong đĩ k1 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, ứng với mơi trường đặt dây, cáp. k2 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đi chung một rãnh. Icp - dịng điện lâu dài cho phép ứng với tiết diện dây hoặc cáp định lựa chọn. Thử lại cáp vừa chọn theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: + Nếu bảo vệ bằng cầu chì: Điều kiện kiểm tra: Trong đĩ Idc - dịng điện định mức của dây chảy cầu chì, A. Hệ số , với mạch động lực = 3; với ánh sáng sinh hoạt = 0,3. + Nếu bảo vệ bằng áptomát: Điều kiện kiểm tra: hoặc Trong đĩ IkđđtA - dịng điện khởi động điện từ của áptomát (chính là dịng chỉnh định để áptomát cắt ngắn mạch). IkđnhA - dịng điện khởi động nhiệt của áptomát (chính là dịng điện tác động của rơle nhiệt để cắt quá tải). Kiểm tra cáp hoặc dây vừa chọn theo điều kiện ổn định nhiệt dịng ngắn mạch: Điều kiện kiểm tra: Trong đĩ IN = I” = ICK - dịng ngắn mạch hạ áp lớn nhất qua dây hoặc cáp. = 11 đối với cáp nhơm; = 6 đối với cáp đồng. - thời gian cắt ngắn mạch, giây (s). Kiểm tra cáp hoặc dây vừa chọn theo điều kiện tổn thất điện áp: Điều kiện kiểm tra: Chú ý: Trong các bảng tra lựa chọn cáp hoặc dây thì điện trở r0 được tra ở 200C, tuy nhiên trong thực tế dây dẫn được sử dụng ở nhiệt độ khác 200C. Do đĩ ta cần hiệu chỉnh điện trở của dây dẫn theo nhiệt độ mơi trường đặt dây dẫn, cơng thức hiệu chỉnh: Trong đĩ - điện trở của dây dẫn ở 200C, . - điện trở của dây dẫn ở nhiệt độ t2, . - hệ số nhiệt điện trở, 0C-1, đối với đồng = 0,00393 0C-1; đối với nhơm 0C-1. Lựa chọn và kiểm tra tiết diện cáp từ tủ phân phối chính đến tủ động lực của từng nhĩm phụ tải Chọn cáp từ tủ phân phối chính đến các tủ động lực của từng nhĩm phụ tải là cáp hạ áp lõi đồng,cách điện PVC, loại nữa mềm đặt cố định do CADIVI chế tạo, kí hiệu CVV, các dây đi ngầm trong đất. Tiết diện cáp được chọn theo điều kiện dịng phát nĩng cho phép Icp: Hệ số hiệu chỉnh k1 theo nhiệt độ, đối với cáp ngầm trong đất cĩ nhiệt độ 250C, tra bảng (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 4.73 - Trang 286) ta được k1 = 1. Kiểm tra cáp theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép: Hình 3.3: Sơ đồ đấu dây đơn tuyến của trạm biến áp cơng ty Tính tốn chọn và kiểm tra cáp từ tủ phân phối chính đến tủ động lực nhĩm 1 Dịng điện tính tốn cho nhĩm 1: Itt1 = 434,4 (A) Căn cứ vào vị trí của các phân xưởng, ta bố trí 4 tủ động lực: tủ động lực nhĩm 1, tủ động lực nhĩm 2, tủ động lực nhĩm 3, tủ động lực nhĩm 4 tại phân xưởng vận hành máy và tủ động lực nhĩm 8 tại kho lạnh 1000 tấn. Ta bố trí 5 cáp dẫn đến 5 tủ động lực này cùng chung một rãnh, khoảng cách giữa các sợi cáp là a = 100 mm. Tra bảng tìm k2 (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 4.74 - Trang 286), ta được hệ số hiệu chỉnh theo số cáp đặt cùng một rãnh k2 = 0,78. Vậy Tra bảng (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 4.11 - Trang 233), ta chọn cáp hạ áp 1 lõi đồng, cách điện PVC loại nữa mềm, đặt cố định do CADIVI chế tạo, kí hiệu CVV cĩ tiết diện 250 mm2, mỗi pha ta đặt 1 cáp, chiều dài cáp 0,22 (km). Hiệu chỉnh điện trở ở nhiệt độ 250C: + Kiểm tra cáp vừa chọn theo điều kiện sụt áp Tổn thất điện áp bình thường của dây được xác định theo cơng thức: Ta cĩ Ptt1 = 243 (kW) Qtt1 = 150,66 (kVar) RD = 0,0744.0,22 = 0,0164 () XD = 0,07.0,22 = 0,0154 () Vậy Ta cĩ = 16,58 (V) Vậy, cáp được chọn thoả yêu cầu. Tính tốn tương tự ta tìm được tiết diện cáp cho các tủ động lực nhĩm 2, tủ động lực nhĩm 3, tủ động lực nhĩm 4, tủ động lực nhĩm 8. Thơng số của cáp được cho trong bảng 4.4. Tính tốn chọn và kiểm tra cáp từ tủ phân phối chính đến tủ động lực nhĩm 5 Dịng điện tính tốn cho nhĩm 5: Itt5 = 131,72 (A) Ta bố trí 3 cáp đi từ tủ phân phối chính đến 3 tủ động lực cịn lại: tủ động lực nhĩm 5 đặt tại phân xưởng sản xuất 1, tủ động lực nhĩm 6 đặt tại trạm bơm, tủ động lực nhĩm 7 đặt tại băng chuyền IQF cùng chung một rãnh. Do đĩ số cáp đặt chung một rãnh từ tủ phân phối chính về 3 tủ động lực là 4 sợi, khoảng cách giữa các sợi cáp là a = 100 mm. Tra bảng tìm k2 (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 4.74 - Trang 286), ta tìm được k2 = 0,85. Vậy Tra bảng (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 4.14 - Trang 237), ta chọn cáp hạ áp 4 lõi đồng, cách điện PVC loại nữa mềm, đặt cố định do CADIVI chế tạo, kí hiệu CVV cĩ tiết diện 150 mm2, mỗi pha ta đặt 1 cáp, chiều dài cáp 0,22 (km). Thơng số kỹ thuật của cáp được cho trong bảng 4.4. Hiệu chỉnh điện trở ở nhiệt độ 250C: + Kiểm tra cáp vừa chọn theo điều kiện sụt áp Ta cĩ Ptt5 = 73,35 (kW) Qtt5 = 46,21 (kVar) RD = 0,126.0,22 = 0,0278 () XD = 0,07.0,22 = 0,0154 () Vậy Ta cĩ = 7,24 (V) Vậy cáp được chọn thoả yêu cầu. Lựa chọn khí cụ Điện Cầu chì hạ áp Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau: UđmCC UđmLĐ Idc Itt Trong đĩ UđmCC - điện áp định mức của cầu chì, V. UđmLĐ - điện áp định mức lưới điện, V. Idc - dịng điện định mức của dây chảy, A. Itt - dịng điện tính tốn là dịng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu chì, A. Trong lưới điện cơng nghiệp + Cầu chì bảo vệ một động cơ Cầu chì bảo vệ một động cơ được chọn theo hai điều kiện sau: Idc Itt Trong đĩ IđmD - dịng điện định mức của động cơ, A. kmm - hệ số mở máy động cơ, thường kmm = 5; 6; 7. - hệ số, lấy như sau: Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy khơng tải, = 2,5. Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy cĩ tải, = 1,6. + Cầu chì bảo vệ nhĩm động cơ (CCT) Cầu chì bảo vệ nhĩm động cơ CCT chỉ chảy khi ngắn mạch xảy ra tại thanh cái tủ điện, cịn nếu xảy ra ngắn mạch ở động cơ hoặc đoạn dây dẫn nào đĩ thì cầu chì nhánh đĩ chảy. Người ta quy định phải chọn Idc của cầu chì tổng lớn hơn ít nhất là hai cấp so với Idc lớn nhất của cầu chì nhánh. Cầu chì bảo vệ nhĩm động cơ được chọn theo các điều kiện sau: Idc Itt (nếu biết kpt) Hoặc (nếu khơng biết kpt) Trong đĩ Imm(max), Iđm(max) - dịng mở máy và dịng định mức của động cơ cĩ cơng suất lớn nhất trong nhĩm, A. ksd - hệ số sử dụng của động cơ lớn nhất. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì cho các thiết bị của cơng ty TNHH thuỷ sản Biển Đơng Chọn cầu chì bảo vệ cho các máy và các nhĩm máy theo các điều kiện trong mục 4.3.2 Chọn cầu chì bảo vệ cho máy M1 Ta cĩ Uđm = 0,38 (kV) PđmM1 = 90 (kW) Dịng làm việc của máy M1: Căn cứ vào điều kiện chọn cầu chì, tra bảng (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 2.6 - Trang 108) ta chọn cầu chì ống hạ áp 3NA3 365-6 do Siemens chế tạo cĩ các thơng số: Uđm = 690 (V), IđmCC = 500 (A), IcđmCC = 120 (kA). Các thơng số kỹ thuật của cầu chì được cho trong bảng 4.10. Lựa chọn và kiểm tra áptomát Các điều kiện lựa chọn và kiểm tra áptomát Áptomát là thiết bị đĩng cắt hạ áp, cĩ chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Do cĩ ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an tồn đĩng cắt đồng thời ba pha và khả năng tự động hố cao, nên áptomát mặc dù cĩ giá đắt hơn vẫn ngày càng được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp cơng nghiệp cũng như lưới điện ánh sáng sinh hoạt. Áptomát được chế tạo với điện áp khác nhau: 400 V, 440 V, 500 V, 600 V, 690 V. Các điều kiện lựa chọn áptomát: UđmA UđmLĐ IđmA Itt IcđmA IN Tính tốn lựa chọn và kiểm tra áptomát cho các phụ tải của cơng ty Chọn áptomát bảo vệ cho các đường dây từ tủ phân phối chính đến tủ động lực của các nhĩm phụ tải cơng ty + Chọn áptomát bảo vệ cho phụ tải nhĩm 1 Ta cĩ Uđm = 0,38 (kV) Itt1 = 434,4 (A) Căn cứ vào điều kiện chọn áptomát, tra catalog áptomát do hãng Moeller (Đức) năm 2004, ta chọn áptomát kiểu hộp, dãy N loại NZMN3-AE630 cĩ các thơng số cho trong bảng 4.12. Kiểm tra áptomát NZMN3-AE630 theo điều kiện dịng ngắn mạch Sơ đồ điểm ngắn mạch: vì áptomát tổng lớn nên tổng trở khơng đáng kể, trong các sơ đồ tính ngắn mạch cĩ thể bỏ qua. ZD1 XB MBA AT N N RB AT1 ZD2 ZCD CD ZAT1 Hình 4.3 : Sơ đồ điểm ngắn mạch tại tủ động lực 1 Ta cĩ: ZB = 1,322 + j6,912() Tổng trở áptomát NZMN3-AE630, tra bảng (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 3.54 và Bảng 3.55 - Trang 189), ta được: ZCD = 0,15 () ZAT = (R1 + R2) + jXAT = RAT + jXAT = (0,12 +0,25) + j0,094 = 0,37 + j0,094 () ZD2 = 16,376 + j 15,4 () Tổng trở tính đến điểm ngắn mạch: Dịng điện ngắn mạch tại thanh dẫn: Khi ngắn mạch xa nguồn ta cần xét đến dịng xung kích khi xảy ra ngắn mạch: Ta thấy ixk = 20,107 (kA) IcđmAT = 50 (kA). Vậy áptomát chọn thoả điều kiện dịng ngắn mạch. Tính tốn tương tự, ta chọn được áptomát dãy N và dãy B do Moeller chế tạo cho các nhĩm phụ tải cịn lại. Thơng số kỹ thuật của các áptomát được cho trong bảng 4.12. Bảng 4.12: Thơng số kỹ thuật của các áptomát bảo vệ cho các nhĩm phụ tải Nhĩm Itt (A) Thơng số áptomát Mã hiệu Uđm (V) Iđm (A) Dãy điều chỉnh (A) Dãy dịng tác động (A) Icđm (A) Số cực 1 434,4 NZMN3-AE630 400 630 300-630 1260-5040 50 4 2 289,6 NZMN3-AE400 400 400 200-400 800-4400 50 4 3 241,34 NZMB2-A250 400 250 200-250 1500-2500 25 4 4 317,43 NZMN3-AE400 400 400 200-400 800-4400 50 4 5 131,72 NZMB2-A250 400 250 200-250 1500-2500 25 4 6 224,56 NZMN3-AE400 400 400 200-400 800-4400 50 4 7 373,02 NZMN3-AE630 400 630 300-630 1260-5040 50 4 8 159,85 NZMB2-A250 400 250 200-250 1500-2500 25 4 Chọn áptomát bảo vệ cho các máy, các nhĩm máy nhỏ của cơng ty + Chọn áptomát bảo vệ cho M9 Ta cĩ: Uđm = 0,38 (kV) PđmM1 = 15 (kW) IđmM1 = 26,81 (A) Căn cứ vào điều kiện chọn áptomát, tra bảng (Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị từ 0,4 đến 500 kV - Ngơ Hồng Quang - NXB KH và KT Hà Nội 2002 - Bảng 3.41 - Trang 179) ta chọn áptomát cỡ nhỏ do Siemens chế tạo loại