Bảo toàn và sử dụng hợp lý nguồn năng lượng: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu Bảo toàn và sử dụng hợp lý nguồn năng lượng tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Hệ số công suất cos - nâng cao cos và tiết kiệm năng lượng trong chiếu sáng; Bảo trì và bảo dưỡng hệ thống năng lượng. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

CHƯƠNG 5

5.1.1 Các định nghĩa về hệ sô công suất hay cos ự)

Hệ s‹c‹ng suất: là tỉ số giữa công suất tác dụng tính bằng KW,

và công suất biểu kiến tính bằng KVA

Hệ số công suất càng lớn càng có lợi cho việc cung cấp điện lẫn khách hàng tiêu thụ điện

Hệ số công suất lớn nhất bằng 1

P[KW] _ p

Hình 5.1

5.1.2 Ỷ nghĩa của việc nâng cao hệ sô công suất cos(p

Nâng cao hệ sô' công suất costp là một trong những biện phấp quan trọng để tiết kiệm điện năng Sau đây chúng ta sẽ phân tích hiệu quả do việc nâng cao hệ sô' công suất đem lại

Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng p

và công suất phản kháng Q những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là:

- Động cơ không đồng bộ, chúng tiêu thụ khoảng 60 - 65% tổng công suất phản kháng của mạng

183

Đường dây trên không, điện kháng và các thiêt bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%.

Sau đây là bảng cho ta giá trị của cosọ và tg(p trung bình của máy móc thiết bị điện phổ biến

Bảng 5.1 Giá trị cosọ và tg(p của các máy móc thiết bị điện

Máy hàn hồ quang có điện áp + chỉnh lưu 0.7 - 0.8 1.02 - 0.75

^Nâng cao costp sẽ dẫn đến kết quá l‚:

1) Giả… được tổn thất của …áy biến áp:

-

Ta biết tổn thất máy biến áp: APÐ = AP0 + APk cos p,' dmTải

COS <PGm

Nếu cosọ tải tăng thì APÐ sẽ giảm

2) Giả… đưực tổn thát t„ong …ạng điện do t„uyền tải

a) Giả… đưực tổn thát c‹ng suất

Nếu nâng costpi đến C0S(p2 thì tổn thất công suất trên dường dây

Người tạ còn thây tổng quát rằng: nếu giảm dòng tổng đi qua dây dẫn 10% sẽ giảm được tổn thất gần bằng 20%

c) Cải thiện hệ s‹ c‹ng suất coscp sẽ cho phép sử dụng máy biến áp có công suất nhỏ hơn; hay nói một cách khác, với máy biến áp công suất không đổi, ta có thể tăng khả năng mang tải của nó

185

-Bằng cách cải thiện hệ số công suất của phụ tải được cung cấp từ máy biến áp, dòng điện đi qua máy biến áp sẽ giảm, do đó cho phép ta tăng thêm phụ tải mắc vào máy biến áp.

Do dó, trên thực tố, biện pháp cải thiện hệ sô' công suất có thể cho ta dỡ tốn kém hơn do việc phải thay thế máy biến áp cỡ lớn khi có yêu cầu

Ví dụ: Có một siêu thị dược cung cấp điện từ trạm biến áp 200 KVA (máy biến áp TG5344G) ủa CHLB Đức, hệ số công suất cosípi của

hộ tiêu thụ là 0.7 tức là công suất tác dụng là 140 KW Nếu siêu thị này dùng các biện pháp để nâng lên đến COSỌ2 = 0.95 thì công suất của trạm cần thiết chi’ là:

14% 95 = 147-4 KVA

Do vậy chỉ cần máy biến áp có dung lượng 150 KVA đã đủ để cung cấp điện cho siêu thị Như vậy, sẽ rút bớt đưực công suất biến áp, chỉ còn = 75% công suất máy hiện nay; hoặc nói một cách khác, đôi với máy biến áp 200 KVA, ta có thể tăng thêm khả năng tải công suất tác dụng là AP = P[ - P2 (Hình 5.2) Trong trường hợp này, ta đã tăng được dung lượng thực tế là AP = 200 X 0.95 - 140 = 50 KW, hay tăng dung lượng biểu kiến:

AS= 5(>- = 52.63 KVA 0.95

187

-Bảng 5.2 Giới thiệu khả năng tải p của máy biến áp, với giá trị costp khác

4) Khi coscp giả…, hiệu suất cua …áy biến áp cũng giả…

Chúng ta đều biết, hiệu suất của máy được xác định bằng tỉ số sau:

Công suất đầu ra của máy biến áp (P.ra)

-Công suât đâu vào cúa máy biên áp (P.vào) Pj p.

Công suất tác dụng đầu vào gồm:

-

188-+ Tổn thất công suất thông qua lõi thép hay gọi tổn thất sắt APsắt, được đo lường khi không tải, hay APsắt = AP0.

4- Tổn thất công suất thông qua cuộn dây hay gọi là tổn thất đồng APđàng, được đo bằng tổn thất ngắn mạch

Nếu máy biến tải đinh mức thì Sptmax = Sđm, do đó tổn thất trong máy biến áp là: APmba = AP() + APngm

s ra

~ Pra + AP„ + APngm

S2 cosọ2

r’ lb'1 = S2 cosọ, + AP() + APngnl

Ví dụ: các số liệu đo được ở máy biến áp Sra = 500 VA là:

- Tổn thất không tải AP() = low

Rõ ràng coscp giảm thì hiệu suất của máy biến áp cũng giảm tức

là hiệu suất của máy biến áp giảm hay kém đi do vì hệ sô' công suất phía thứ cấp bị giảm Từ đây chúng ta cũng rút ra được kết luận: nếu cos(pphía thứ cấp máy hiến áp tăng, thì hiệu suấ sử dụng máy biến áp cũng sẽ tăng theo.

5 Việc nâng cao hệ s‹' c‹ng suất coscp đã đe… lại những ưu điể… về kinh tế v‚ kỹ thuật như đã nêu t„ên, đặc biệt l‚ giả… tiền điện

189-Ở các nước châu Âu, qui tấc thanh toán tiền điện thực tế áp đụng dựa trên cơ sở khuyên khích người dùng điện giảm tối đa việc tiêu thụ năng lượng phản kháng.

Theo qui định về dịch vụ cung câp điện, các công ty điện lực, hoặc nhà phân phôi điện sẽ cung cấp công suất phản kháng miễn phí nếu:

- Năng lượng phản kháng chỉ giới hạn ở mức 40% năng lượng tác

Q(KVAr) _ A A _ >dụng, tức là tg(p = —pyyyợy-= 0.4, trong thoi gian toi đa 16 giờ trong ngày (từ 6 giờ sáng đến 22 giò' đêm) trong suốt thời gian tải lớn nhất (thường xảy ra trong mùa đông)

Trong giai đoạn sử dụng điện có giới hạn theo qui định này, nếu việc tiêu thụ năng lượng điện phản kháng vượt quá 40% năng lượng tác dụng, tức là tg(p > 0.4 thì người sử dựng năng lượng phản kháng sẽ phải trả tiền hàng tháng theo giá hiện hành

Do vậy, tổng năng lượng phản kháng được tính tiền cho thời gian

sử dụng sẽ là:

AAÛ = h X AQphải trả tiền là = P(tg<p - 0.4) X h hoặc KV Arhphải trả tiền = KWh(tg(p - 0.4)

Ở đây:

® KWh - là nàng lượng tiêu thụ trong giai đoạn bị hạn chế

• KWh.tgcp - là tổng năng lượng phản kháng trong thời gian

áp dụng quy định hạn chế

® 0.4 KWh - tổng nàng lượng phản kháng được tính miễn phí trong thời gian chịu qui định hạn chế

• tg(p = 0.4 tương ứng với hệ số coscp = 0.93

Vì thế nếu người dùng điện thực hiện biện pháp nào đó, ví dụ đặt tụ điện để điều chỉnh hệ số công suất trong các mạng điện, để đảm bảo hệ số’ công suất không tháp hơn 0.93 trong thời gian bị hạn chế thì người dùng điện sẽ khổng phải trả tiền cho năng lượng phản kháng đã tiêu thụ

-

190-Mặc dù được lợi về giảm tiền điện, song người dùng điện cũng phải cân nhắc các yếu tố phí tổn do mua sắm, lắp đặt, bảo trì các tụ điện

để cải thiện hệ sô' công suất, đồng thời cũng tính đến các thiết bị điều khiển tự động khi có yêu cầu bù nhiều cấp và công suất tác dụng do tổn hao điện môi (tính bằng KW) xuất hiện trong các tụ điện Thực tế bài toán điều chỉnh hệ sô'công suất là bài toán tô'i líu

5.1.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất coscp

Các biện pháp nâng cao hệ sô' công suất costp được chia làm hai nhóm chính: nhóm các biên pháp nâng cao hệ sô' cosip tự nhiên (không dùng thiết bị bù) và nhóm các biện pháp nâng cao hệ sô' coscp bằng cách

bù công suất phản kháng

1 Các biện pháp nâng cao hệ s‹' cosọ tự nhiên

a) Thay đổi và cải tiến quy trình câng nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chê độ hợp lý nhất.

Căn cứ vào điều kiện cụ thể cần sắp xếp quy trình công nghệ một cách hợp lý nhất Việc giảm bớt những động tác, những nguyên công thừa và áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến v.v đều đưa tới hiệu quả tiết kiệm điện, giảm bớt điện năng tiêu thụ cho một đơn vị sản phẩm

Ví dụ, phương pháp đúc tiên tiến cho phép giảm độ dư của phôi,

do đó giảm bớt các nguyên công cắt gọt Phương pháp gia công cắt gọt tốc

độ cao hoặc phương pháp gia công nhiều dao có thể rút ngắn thời gian gia công và giảm được điện năng tiêu hao

Trong xí nghiệp các thiết bị có công suất lớn thường là nơi tiêu thụ nhiều điện năng nhất, vì thế cần nghiên cứu các thiết bị đó vận hành ở

chế độ kinh tế và tiết kiệm nhất

ở các nhà máy cơ khí lớn, máy nén khí thường tiêu thụ 30 - 40% điện năng cung cấp cho toàn nhà máy Vì vậy, định chế độ vận hành hợp

191

-lý cho máy nén khí có ảnh hưởng đến vấn đề tiết kiệm điện Theo kinh nghiệm vận hành khi hệ số phụ tải của máy nén khí gần bằng 1 thì điện năng tiêu hao cho một đơn vị sản phẩm sẽ giảm tới mức tối thiểu Vì vậy cần bố trí sao cho các máy nén khí luôn luôn làm việc đầy tải; lúc phụ tải của xí nghiệp nhỏ (ca 3) thì nên cắt bớt máy nén.

Máy bơm và máy quạt cũng là những hộ tiêu thụ nhiều điện Khi

có nhiều máy bơm hay máy quạt làm việc song song thì phải điều chỉnh tốc độ, lưu lượng để chúng đạt được phương thức vận hành kinh tế và tiết kiệm điện nhất Các loại lò điện (điện trở, điện cảm, hồ quang) thường có công suất lớn và vận hành liên tục trong thời gian dài Vì vậy cần sắp xếp

để chúng làm việc phân bố đều trong 3 ca, tránh tình trạng làm việc cùng một lúc gây tình trạng căng thẳng về phương diện cung câp điện

b) Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ công suất nhỏ.

Khi làm việc, động cơ không đồng bộ, tiêu thụ lượng công suất phản kháng bằng:

Hệ số' công suất của động cơ được tính theo công thức sau:

cos (p = — = — - ■ ■

s Ị Ị Qo+(Qto-Qo)kp,

-

192-Từ các công thức trên chúng ta để thấy rằng nếu động cơ làm việc non tải (kpl bé) thì cosọ sẽ thấp.

Ví dụ, nếu một động cơ có cosq) = 0.8 thì kpt = 1, khi kpt = 0.5 thì coscp = 0.65 và khi kpt = 0.3 thì coscp = 0.51 Rõ ràng rằng thay thế động

cơ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn ta sẽ tăng được hệ

số phụ tải kpt, do đo nâng cao được costp của động cơ

Điều kiện kinh tế cho phép thay thế động cơ là: việc thay thế phải giảm được tổn thát công suất tác dụng trong mạng và động cơ, vì có như vậy việc thay thê mới có lợi Các cách tính toán cho thây rằng:

- Nếu kpị < 0.45 thì việc thay thế bao giờ cũng có lợi;

- Nếu 0.45 < kpt < 0.78 thì phải so sánh kinh tế kỹ thuật mới xác định được việc thay thế có lợi hay không

Điều kiện kỹ thuật cho phép thay thế động cơ là: việc thay thế phải đảm bảo nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt đọ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy làm việc ổn định của động cơ

Biện pháp này được dùng khi không có điều kiện thay thế động cơ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn

Công suất phản kháng mà động cơ không đồng bộ tiêu thụ được tính như sau:

do đó cosọ của động cơ được nâng lên

Trong thực tê' người ta thường dùng các biện pháp sau để làm giảm điện áp đặt lên các động cơ không đồng bộ làm việc non tải:

Đổi nô'i dây quấn stato từ tam giác sang sao

Thay đổi cách phân nhóm của dây quấn stato

-

193-Thay đổi đầu phân áp của máy biến áp để hạ thấp điện áp của mạng phân xưởng.

Khi đổi nối dây quấn stato từ tam giác sang sao (A ->Y) thì điện áp đặt lên 1 pha của động cơ sè giảm đi V3 lần, do đó cos<p và hiệu suất động cơ đều được nâng lên Đồng thời moment cực đại của động cơ sẽ giảm 3 lần so với trước Vì vậy, chúng ta hãy kiểm tra lại khả năng mở máy và làm việc ổn định của động cơ Biện pháp này thường được dùng cho động cơ có u< 1000V và hệ số phụ tải nằm trong khoảng 0,35 - 0,4

Biện pháp thay đổi các phân nhóm của stalo thường được dùng đối với động cơ công suất lổn có nhiều mạch nhánh S( Ig song trong một pha Biện pháp này khó thực hiện vì phải tháo động cơ ra mới thay đổi dược cách đâu dây của stato

Biện pháp thay đổi đầu phân áp của máy biến áp để giảm điện áp của mạng phân xưởng chỉ được phép thực hiện khi tất cả các động cơ trong phân xưởng đều làm việc non tải và phân xưởng không có các thiết

bị yêu cầu cao về mức điện áp Trong thực tế, biện pháp này ít khi sử dụng

d Hạn chế động cơ chạy không tải:

Các máy công cụ, trong quá trình gia công nhiều lúc phải chạy không tải, chẳng hạn khi chuyển từ động tác gia công này sang động tác gia công khác, khi chạy lùi dao hay rà máy -Cũng có thể do thao tác của công nhân không hợp lý mà nhiều lúc máy phải chạy không tải Nhiều thống kê cho thây rằng đối với máy công cụ, thời gian chạy không tải chiếm từ 35 - 65% toàn bộ thời gian làm việc Chúng ta đã biết khi chạy non tải thì coscp của nó rât tháp Vì thế, hạn chế động cơ chạy không tải là một trong những biện pháp tốt để nâng cao coscp của động cơ Biện pháp hạn chế động cơ chạy không tải dược thực hiện theo hai hướng:

Vạn động công nhân hợp lý hóa các thao tác, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian chạy không tải

Đặt bộ hạn chế chạy không tải trong sơ đồ khống chế động cơ Thông thường động cơ chạy không tải quá thời gian qui định to nào đó thì động cơ bị cắt ra khỏi mạng

-

194-e Dùng động cơ đồng bộ thay thế cho động cơ không đồng bộ

Ớ những máy sản xuất có công suất tương đối lớn và không yêu cầu điều chỉnh tốc độ như máy bơm, máy quạt, máy nén khí ta nên dùng động cơ đồng bộ, vì nó có những ưu điểm sau đây so với động cơ không đồng bộ:

Hệ số công suất caơ, khi cần có thể cho làm việc ở chế độ quá kích từ để trở thành một máy bù cung cấp thêm công suất phản kháng cho mạng

Momen quay tỉ lệ bậc nhất với điện áp của mạng, vì vậy ít phụ thuộc vào sự dao động của điện áp Khi tần số nguồn không đổi, tốc độ quay của động cơ không phụ thuộc vào phụ tải, do

đó năng suất làm việc của máy cao

Khuyết điểm của động cơ đồng bộ là cấu tạo phức tạp, giá thành đắt Chính vì vậy mà động cơ đồng bộ mới chỉ chiếm khoảng 20% tổng số động cơ dùng trong công nghiệp Ngày nay, nhờ đã chế tạo được động cơ tự kích từ giá thành hạ và có giải công suất tương đối rộng nên người ta có xu hướng sử dụng ngày càng nhiều động cơ đồng bộ

*

f Năng cao chất lượng sửa chữa động cơ:

Do chát lượng động sửa chữa động cơ không tốt nên sau khi sửa chữa các tính năng của động cơ thường kém trước: tổn thất trong động cơ tăng lên, coscp giảm Vì thế cần chú trọng đến nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ nhằm gc5p phần giải quyết vấn đề cải thiện hệ số cosọ của

195

-các máy biến áp non tải, biện pháp này cũng có tác dụng lớn để nâng cao

hệ số cosíp tự nhiên của xí nghiệp

KHÁNG ĐỂ NÂNG CAO HỆ s‹ CÔNG SƯÂT COSọ

a Chọn loại thiết bị bù:

Thiết bị bù được lựa chọn dựa trên cơ sở tính toán các so sánh về kinh tế

và kỹ thuật Bảng 5.3 trình bày các loại thiết bị bù thường dùng và suất tổn thất của chúng:

Bảng 5.3: Suất tổn thất công suất tác dụng của các thiết bị bù

suất kbù, KW/KVAr

l.Tụ điện l‚ loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt

trước điện áp, do đó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mang Tụ điện có nhiều ưu điểm hơn như tổn thất công suất bé, không có phần quay nên lắp ráp bảo quản và vận hành dễ dàng Tùy theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất, ta có thể ghép dần tụ điện vào mạng khiến hiệu suất sử dụng cao và không phải bỏ nhiều vôn đầu tư ngay một lúc Tuy vậy tụ điện cũng có những nhược điểm sau đây:

- Nhạy c$m với sự biến động của điện áp (Q do tụ điện sinh ra tỉ lệ với bình phương điện áp)

- Kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá trị số định mức (khi điện áp tăng đến 110% Ưđm thì tụ điện không được phép vận hành.) Mặt khác khi đóng tụ điện vào mạng,

-

196-trong mạng sẽ có dòng điện xung; còn lúc cắt tụ điện ra khỏi mạng trên cực tụ điện vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho công nhân vận hành.

- Tụ điện ngày nay được dùng rộng rãi nhất đặc biệt là ở các xí nghiệp trung bình và nhỏ, đòi hỏi lượng bù không lớn lắm Thông thường nếu dung lượng bù nhỏ hơn 5000 kVAr thì người ta dùng tụ điện tĩnh, còn nếu lớn hơn 5000 kVAr thì khi quyết định thiết bị bù cần so sánh giữa tụ điện và máy bù đồng bộ

2 Máy bù đồng bộ: là một loại động cơ đồng bộ làm việc ở chế

độ không tải Do không có phụ tải trên trục, máy bù đồng bộ có thể được chế tạo gọn nhẹ hơn so với động cơ đồng bộ Vì vậy, máy bù đồng bộ rẻ hơn động cơ đồng bộ cùng công suất Ớ chế độ quá kích thích, máy bù sản xuất ra công suất phản kháng cung câp cho mạng, còn ở chế độ thiếu kích thích, máy bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng Vì vậy ngoài tác dụng bù công suất phản kháng, máy bù còn là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp trong hệ thông điện

Nhược điểm của máy bù là có phần quay nên lắp ráp, bảo quản và vận hành khó khăn Để cho kinh tế máy bìi thường được chế tạo với công suất lớn Chính vì vậy mà người ta thường dùng máy bù đồng bộ để bù tập trung với dung lượng bù lớn

Khi cho dòng điện một chiều vào roto của động cơ không đồng bộ, dây quấn dộng cơ sẽ làm việc như một động cơ đồng bộ với dòng điện vượt trước điện áp Do đó nó có khả năng sinh ra công suất phản kháng cung câp cho mạng Nhược điểm của loại động cơ này là tổn thất công suất kháng lớn (Bảng 5.3) và khả năng quá tải kém Vì vậy, động cơ thường chỉ làm việc được với 75% công suất định mức Với những lý do trên, động cơ không đồng bộ dây quấn được đồng bộ hoá được coi là loại thiết bị bù kém nhất chỉ được dùng khi không có các loại thiết bị bù khác

197

-Ngoài các thiết bị bù kể trên còn có thể dùng động cơ đồng bộ bù, hoặc dùng máy phát điện để làm máy bìi Ớ các xí nghiệp có nhiều tổ' diezen - máy phát làm nguồn dự phòng, khi chưa dùng đến, có thể lấy máy phát làm máy bù đồng bộ Theo kinh nghiệm thực tế, việc chuyển máy phát làm máy bù cũng không phiền phức lắm Vì vậy biện pháp này được nhiều xí nghiệp ưa dùng.

5.1,4 Các thiết bị bù công suất ở phía hạ áp

1 Bù lưới điện áp

Trong mạng điện hạ áp, bù công suất thực hiện bằng:

tụ điện với lượng bù cố định (bù nền);

thiết bị điều chỉnh bù tự động hay một bộ tụ cho phép điều chỉnh liên tục theo yêu cầu khi tải thay đổi (Hình 5.3)

Thiết bị này cho phép điều khiển bù công suất một cách tự động

Hệ số công suất dược duy trì trong một giới hạn cho phép được chọn

-

198-Thiết bị này được lắp đặt tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng.

Bộ tụ bù gồm nhiều phần và mỗi phần được điều khiển bằng côngtắctơ Việc đóng côngtắctơ sẽ đóng một số tụ song song với các tụ đang vận hành Do đó, lượng công suất bù có thể tăng hay giảm theo từng cấp bằng cách thực hiện đóng hay ngắt côngtắctơ điều khiển tụ Một rơle điều khiển và kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ tiến hành đóng

và mở các công tắctơ tương ứng để giữ hệ số công suất cả hệ thông không thay đổi Khi thực hiện bù chính xác bằng giá trị phụ tải yêu cầu sẽ tránh được hiện tượng quá điện áp khi phụ tải giảm xuống thấp và do đó sẽ khử

và loại bỏ các điều kiện phát sinh quá điện áp, tránh các thiệt hại xảy ra cho thiết bị

Hình 5.3 Thiết bị điều chỉnh bù lự động

-

199-Hình 5.4 giới thiệu nguyên lý điều khiển bù tự động

c) Chọn phương án bù nền (c‹ định) hay bù điều khiến tự động:

-+ tiền điện tương lai sau khi đặt tụ bù;

-202-Sc ỷỏ _

&ui>c âu Ờ Ỉ-ÌA AP sổ&Ồ TH~ẻ HlỀN c Ô¨ 6 S © ª « ỉ<Hi 8Ũ 3QũV

Hình 5.9 Sơ đồ thể hiện công suất đưa đến hộ tiêu thụ trước và sau khi bù

5.1.5 Tính toán công suất bù

1 Phương pháp tính toán đơn giản

Thông thường, cách tính gần đúng có thể áp dụng cho hầu hết các trường hợp trong thực tế và ta có thể chọn lấy giá trị hệ số công suất bằng 0,8 trước khi bù đế’ làm chuẩn Để nâng cao hệ số công suất đến giá trị đủ

để khỏi bị tra tiền phạt (giả sử là 0,93 theo tiêu chuẩn các nước châu Âu) đồng thời làm giảm bớt tổn hao và độ sụt áp cho mạng điện, các giá trị tính toán cần thiết được cho trong bang 5.15

Từ bảng ta thấy để nâng cao hệ số công suất từ 0,8 đến 0,93 cần

bù công suất 0,355 kVAr cho một kW công suất tiêu thụ

Dung lượng tụ tại thanh góp của tủ phân phối chính của mạng điện:

QckVAr=0,355.P (kW)

Cách tính đơn giản này cho phép ta xác định nhanh dung lượng tụ

bù cho các chế độ bù tập trung bù nhóm hay bù riêng

Ví dụ:

203

-Một xí nghiệp tiêu thụ p = 500 KW để cải thiện coscp =0,75 lên coscp=0,93 thì cần.

Thời gian thu hồi vốn của các tụ bù công suât và các thiết bị đi kèm thường kéo dài khoảng 18 tháng

Phương pháp sau đây cho phép xác định công suất tụ dựa vào bảng

kê khai chi tiết tiền điện, trong đó khung giá tiền điện phù hợp với diều kiện đã nêu trên Phương pháp này xác định công suất bù tối thiểu để không phải trả tiền sử dụng công suất phản kháng

Trình tự như sau:

a) Kiể… t„a tiền điện t„ả cho 5 tháng …ùa đ‹ng l‚

…ùa phụ tải thường cao nhát (ở Pháp v‚ Châu Âu từ tháng 11 đến tháng 3)

Chú ý: ớ vùng điều kiện khí hậu nhiệt đới, giai đoạn tiêu thụ điện cao nhất có thể xảy ra vào mùa hè (do sử dụng nhiều máy lạnh), vì thế cần xét đến giá trị tiền điện trong giai đoạn này

b) Kiểm tra hóa đơn tiền điện liên quan đến lượng kVArh đã tiêu thụ, đồng thời ghi nhận số kVArh phải trả tiền Sau đó, chọn hóa đơn ìiền điện có giá kVArh cao nhất phải trả (không xét trường hợp ngoại lệ)

Ví dụ: trong tháng giêng là: 15965 kVArh

c) + Tính tổng thời gian hoạt động trong tháng đó, ví dụ: 220 h (22ngàyxl0giờ) sổ giờ để tính là giờ mà hệ thông điện chịu

-

204-tải lớn nhất và 204-tải đạt giá trị đỉnh cao nhát Các số liệu này được cho trong số liệu tính tiền điện và trong suốt thời gian 16h trong ngày hay là

từ 6h đến 22h hay từ 7h đến 23h tuỳ theo vùng Ngoài thời gian trên, việc tiêu thụ công suất phản kháng là miễn phí

giá trị công suất cần bù:

- Qc = gốKVArhphải trầ tiền JkVAr]

Sô gìơ hoạt động

Bảng 5.4 Dung lượng Qbù tính bằng kVAr cần đặt cho mỗi KW để cải thiện hệ số công

&‘Ị 0.59"

lièn CQSt? iiaăc 0.25 ị 0.20 0.97Ị 0.98

tgp 0.14 0.9 ó.o

2.29 0.40 1 557 0.691 1.805 1,832 1.861 1.895 1,924 195$ 1.998 2.037: 2.085 2,146 2,288 2-22 ấS 1.474 1,625 1.742 1.769 1.798 1.831 1840"' 1896 1935 1973 2,021 2,082 2.225 2,18 0.42 5.413 1.561 1.681 1.709 1,738 1.771 "1800 1836 1674 1,913 1,961 2.022 2.184 2.10 ^0743 •5S 1499 "TêaTịTõsí "l""713 1,742 "'1778 ’"1816 ’ 1.855 1903" 1964 2,107 2,04

1.441 í,384 1,330

1.558 Ị.501 1,446

1.585 1.532 £.473

1.6i 4 1.561 1,502

1.647 1.592 1533

1.677 1.628 1.567

1712 1,659 1600

1751 .1695 1636

1.790 1.737

”1677

1837 17/4

"1725

1899 1,846 1786

2^041 1.988 1,929

"~1 ,93"" 0,47

0,48

Ị.,j30 1.076

1.278 1" 228 1.3971.343 14251,370 1,4001,45 1 4851.430 1.5191.464 14971532 15681534„.1,629.1.575' 16231,677 16841,758 18811826

173 õ < " 1.030 1,179 1.297 1326 1355 1,386 1.420' 1,453 1.489 1530 1578 1639 1,7852 1,73 0.50 0.982 1.232 1.248 1.2-76 í 1.303 1.337 1.369 1.403 1441 1481 1.529 1590 1732

189 0.51 0,938 1,087 1,202 1.230 1.257 1291 1,323 1357 1395 1,435 1,483 1,544 1636 1,64

1,188 1.144

1,215 1,171

1.249 1,205

1281 1.237

1,315 1,271

ĩ ,353 1309

1393 1349

1,441 ỉ 1502

1397 ị 1,458 160016441,56 0.54 0.809 0,959 1,075 1.103 1.130 1.164 1,196 1230 1,266 1,308 1356 1417 1550

152 0.55 0,769 0,918 1.035 1.063 1,090 1.124 1156 1190 1228 1268 1316 1377 1519 1.48 0.56 0.730 0.879 0.996 1.024 1.051 1,085 1.117 1151 1189 1.229 1277 1338 1,480 1,44 0.57 0,692 0,841 0,958 q,98X 1,013 1.047 1079 1113 1,151 1191 1239 1.300 1442 1.40 0.58 o* 0.685 0.805 0,921 0.949 0,975 1.010 1.042 1076 1114 1,154 1202! V263 1405 1,37 0,59 0,618 0.768 0.881 0.912 0.939 0,973 1.005 1039 1,077 1.117 1165I 1226 1368 1.33 0.60 0.584 0.733 0.849 0.878 0,905 0.939 0.97' 1005 1043 0.083 1,131 1192 1334 1,30 0'01 0.549 0.699 0.81 s 0.843 0^870 0,904 0.936 0.970 1.008 1048 1,096 1,157 1.29S

127 0.62 0,515 0.665 0,781 0.809 0.836 0,670 0.902 0.936 0.974 1014 1062 ị 1123 1,265

-i 9 (21 (4) (5) (6) (71 (BI Í9> (10) (11ị (12) ị (13) (14} J15)

1,23 0 63 0.483 0.633 0.749 0.777 0,804 0.838 0.870 0.904 0.942 0 582 '.030 1 091 1.2'331.20 0,64 0.450 0.601 0.716 ị 0.744 0.771 0.805 0.837 0.871 0.309 0.949 0 997 1,058 í ,20’3 1.17 0.65 _0'419 0.569 0.685 0,713 0.740 0.774 0 806 ”c84o1 0.878 0.918 0.066 1.007 1 169

! 0,96 C.72 0.213 0.364 0.475) 0.507 0.534 0.568 0.600 0.634 0.672 0.712 0.75-1 0.821' O.ỒỔS

ị 0.94' 0.73 0.166 0.336 0.452 0.480 0.507 0.541 0 573 0,607 0.645 0.685 0,727 0,794 0.826 M3’ ■ ,_.O74 0.159 0.309 0.425 0.453 0.480 0.541 0.546 0.580 0.618 0.858 0.700 0.76? 0.3ỌG 0.88 0.75 0.132 0.82 0.398 0.426 0,453 0.487 0.519 0.553 0.59 í 0,631 0.673 0.7-10 0.862 0.76 0.105 0.2.55 0.371 0.399 0426 0.460 0.492 0.526 0,56-1 0.604 0.652 0, ỉ 13 0,855 0.83 0.77 0,079 •0,229 0.345 0 373 0.400 0.434 0,466 0.500 0,538 0.578 0.620 0.687 0,829 0.30 0.78 0.053 0.202 0.319 0.347 0.374 0,408 0,440 0,474 0.512 0.552 0,594 0.661 0.803

ị 0.78 0.79 0.026 0.176 0.292 0.320 0,347 0.381 0.413 0.447 0.435 0.525 (1567 Ọ, 634 0.776

I 0.75 0,80 0,150 0,266 0.294 0.321 0.355 0.387 0.421 0.453 0.499 0.5-41 0.808 0.750

1 0.72 0.31 0.124 0.240 0568 0.295 0.329 0,361 0,395 0,433 0.473 0.515 0.582 0.724 0,70 0.82 0.098 0.214 0.242 0,269 0,303 0,335 0.369 0.407 0.447 0.489 0.556 0,689

Dung lượng tụ thường được chọn cao hơn giá trị tính toán một chút

Do vậy ta chọn dung lượng cần bù là 75 kVAR

Một số hãng cung cấp qui tắc thước loga thiết kê' đặc biệt cho việc tính toán này theo các khung giá riêng

3 Phương pháp tính dựa v‚o điều kiện giả… bớt c‹ng suất biểu kiến cực đại đăng ký:

Đốì với* khách hàng dùng điện theo khung giá tiền dựa vào một phần vào sô kVA cô' định đã đăng ký, cộng thêm phần trả cho sô' kWh tiêu thụ, việc giảm sô' KVA đăng ký sẽ mang lại lợi nhuận Giản đồ vẽ trên Hình 5.10 cho thấy: khi hệ sô' công suất được cải thiện từ coscp lên costp’, giá trị s giảm xuống ứng với giá trị p đã cho Ngoài những ưu điểm

đã nói đến, việc nâng cao hệ sô' công suất còn nhằm vào mục đích giảm

-

206-công suất biểu kiến đăng ký và không cho vượt qua giá trị đó Do đó tránh trả thêm phụ thu tiền trên mỗi kVA trong suốt thời giai đoạn có khă năng

sử dụng vượt trội, hoặc tránh việc ngắt áptômát tổng Bảng 5.4 cho thấy giá trị công suất bù kVAr trên 1 kW tiêu thụ để nâng cao hệ số công suất

từ giá trị này đến giá trị khác

COSỌ] = 0,7 coscp’ = 0,95

s = 120 kVAS’ = 88,42kVA

Qe = 58,04 KVAR

Hình 5.10 Giảm lượng kVA đăng ký nhờ cải thiện hệ sô' công suất

Ví dụ: Có một xí nghiệp đăng ký S=120 kVA với hệ số công suất cos(p=0,7, tức ỉà công suất tác dụng P=84kW Hựp đồng riêng của khách hàng này dựa vào từng bậc giá trị tại kVA đăng ký

Hãy tìm xem để nâng cos(p lên coscp’=0,95 thì cần phải bù công suất Qc là bao nhiêu Nếu bù như vậy, công suất đăng ký của xí nghiệp chỉ cần là bao nhiều và có thể rút xuống được là bao nhiêu Nói cách khác, chỉ cần máy biến áp có s 1 à bao nhiêu có thể đủ

Giải:

Tra Bảng 5.4 thấy rằng nâng cos(p=0,7 lên cos(p’=0,95 thì lượng

bù kVAr cho mỗi KW để cải thiện hệ sô' công suất theo yêu cầu sẽ là 0,691

Vậy lượng Qc cần thiết là:

Nói cách khác chỉ cần máy biến áp có công suất 88,42 gần bằng

90 kVA là dủ phục vụ cho xí nghiệp

207

-5.2 CHIẾU SÁNG VÀ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG

CHIẾU SÁNG

5.2.1 Khái quát và một sô định nghĩa:

♦♦♦ Ánh sáng: Đố là những bức xạ điện từ có chiều dài sóng nằm giữa khoảng 400 và 760 nm hay pm (Inm = mụ = 10‘9m) mà mắt người có thể cảm nhạn trực tiếp được Đó là ánh sáng nhìn thấy hoặc gọi đơn giản là ánh sáng

Màu sắc: đó là sự nhạy cảm của mắt đốì với nguồn sáng đã cho và nó phụ thuộc chủ yếu vào sự cấu thành phổ của ánh sáng được phát ra Do vậy, mắt người là một bộ phận thu phổ rất tinh vi và có độ nhạy cảm màu đi từ màu đỏ đến màu tím

1 Cường độ ánh sáng I - dơn vị là nến hay candela

2 Độ „ọi;E - đơn vị của độ rọi là lux, viết tắt là lx Lux là độ rọi trên một bề mặt pháp tuyến ở bán kính tỏa sáng 1 mét của nguồn sáng mà cường độ ánh sáng là 1 candela

3 Quang th‹ng o Đại lượng đo quang cơ bản là quang thông Đơn vị đo của quang thông là lumen, viết tắc là Im

Để xác định lumen, chúng ta hãy khảo sát quả cầu Hình 5.11 Giả thiết cho rằng: điểm sáng s cho trong tất cả các hương một cường độ ánh sáng 1 candela, rằng quả cầu có bán kính là Im, và diện tích của tấm biển

A là một mét vuông: thì quang thông đi qua lỗ cửa bằng 1 lumen

Vậy lumen là quang thông, bắt nguồn từ điểm sáng mà cường độ là ỉ candela và di qua một diện tích ỉ m2 nằm trên quả cầu có bán kính một mét mà tâm là điềm sáng. Diện tích tổng của quả cầu là 4I~IR2 = 12,57 m2 Vậy quang thông tổng được phát ra từ một nguồn sáng có cường độ 1 candela là 12,57 lumen

Chúng ta đã biết rằng các bóng đèn điện không cho cùng một cường

độ trong mọi hương , do vậy người ta thích đặc trưng chúng bằng quang thông tổng của chúng tính bằng lumen hơn là bằng cường độ ánh sáng tính bằng candela

Như vậy, một ngọn đèn sử dụng chất Kripton (Kr) 64KW, 115V cung cấp 1000 lumen, thì cường độ ánh sáng trung bình của nó là

-208-1000:12,57=80 candela Đèn này đã sinh ra quang thông đối với một w là: 1000:64 = 15,6 lumen/w.

Để hiểu rõ hơn các định nghĩa về đơn vị độ rọi (lux) và đơn vị quang thông (lumen), chúng ta hãy lưu ý: lux độ rọi của một diện tích 1 mét vuông nhận được một quang thông 1 lumen

đơn vị diện tích m

4 Đo độ „ọi bằng lux kế th‹ng dụng hiện nay.

Lux kế quang điện là loại lux kế thông dụng hiện nay

Nó gồm có một tế bào quang diện và một điện kế

Tế bào quang điện (Hình 5.12) được thực hiện từ một điện cực hay một đĩa bằng lá thép mềm phủ trên một trong các mặt của nó một lớp Selenium (1*) có dạng kết tinh dày khoảng chừng một phần mười milimét Trên Sêlen đặt một lớp vàng hay Platin (Pt) được gọi là lơp điện cực - đối, mỏng mà nó có màu sáng đục

Khi Sêlen được chiếu sáng, một sức diện động dược thiết lập giữa lớp điện cực của thép và điện cực đối bằng vàng hay Platin này Sức điện động này tỉ lệ với độ rọi lux Điện kế ở day là một vôn kế rất nhạy dùng

để đo sức điện động, song nó đưực khắc trên mặt đồng hồ theo độ rọi lux

Sử dụng lux kế rất đơn giản: ta chỉ cần đặt tế bào ở chỗ mà ta muốn đo độ rọi và đọc chỉ sô' điện kế, thông qua mặt lux kế

Các giá trị độ rọi trong tự nhiên:

Anh sáng trăng lúc bầu trơi quang đãng: 0,25 lux

Gần cửa sổ khi thời tiết hơi âm u có mây xám từ 1000 lux đến

3000 lux

Giữa mặt trời mùa hè từ 10.000 đến 100.000 lux

Vào một đêm tối trời không trăng không sao:0,003 lux

Yêu cầu để thực hiện một công việc, độ rọi phải bao gồm giừa 20

và 2000 độ lux

-

209-Hình 5.11 Do lỗ cửa được khoét cong quả cầu chắn sáng, nên quang thông

sẽ xuyên qua lỗ cửa này

Hình 5.12 Sơ đồ cấu tạo của Lux kế để do độ rọi

4 Lớp điện ci£c - đốì (bằng lớp vàng hay platin)

5 Đĩa thép mềm

6 Lớp selenium

7 Điện kế

-

210-5 Hiệu quả ánh sáng:

Để so sánh những khác biệt của các nguồn sáng, người ta tính toán số' lượng lumen nhận được đối với một đơn vị công suất điện mà nguồn sáng tiêu thụ là 1 oát

a) Nhiệt độ của …‚u:

Nó đặc trưng cho môi trường sáng hay còn đặc trưng cho vẻ của ánh sáng Người ta bảo rằng: môi trường nóng, trung bình hay lạnh Nhiệt độ màu được xác định bằng độ Kelvin ký hiệu K từ 2000°K đến 10.0000°K

Nhiệt độ màu càng cao thì môi trường thu được càng mạnh.Thông thường, việc lựa chọn nhiệt độ màu sẽ được thực hiện tùy vào mức độ rọi được dự kiến Đốì với các mức độ rọi yếu, một môi trường nhiệt độ màu lạnh thì nhận biết sẽ kém

Sau đây là nhiệt độ màu từ 2000GK đến 10.000°K (từ màuhoa đỏ trước màu xanh da trời (Hình 5.13)

Bằi/rả xa :i?.

£-Đẻ: ;uỳ:;

.1'

A:; sả:F MạT Trời MỊ? Trũi Á:; sá:F mặT TTởi cỏ bó:F To<

cũacăy? ?ặ: Suối sổ:F-buổi u;iéu Tru:F bi:; TrAixa:;y

-b) Chỉ sô' thể hiện phẩ… chất ánh sáng hay còn gọi l‚ chỉ s‹' ho‚n …ẫu (viết tắt IRC: indice de „endu des

couleu„s)

Phẩm chất của ánh sáng phụ thuộc vào khả năng thể hiện thị giác về các màu của nó có tốt không, hay nói cách khác: chất lượng

ánh sáng được đánh giá theo sự cảm thụ chính xác các màu sắc Đặc biệt,

phẩm chất này được định nghĩa bằng chỉ số hoàn màu (IRC), được các

nhà sản xuất đèn huỳnh quang đưa ra

c) Đường cong phổ (hay còn gọi l‚ phố ánh sáng)

Đường cong phổ của một nguồn sáng chỉ rõ sự hợp thành của ánh

sáng phát ra tùy vào chiều dài sóng Đường cong này cho các chỉ tiêu về

trội hơn của các màu và về sự cân bằng của các bức xạ

d) Đo nhiệt độ …‚u:

Nhiệt độ màu đo được nhờ dụng cụ đo nhiệt màu kế

(thermocolorimetre) Dụng cụ này có 3 tế bào để đo 3 thành phần (xanh

da trời, xanh lá cây và đỏ) của ánh sáng Nhiệt độ thể hiện trên bề mặt

đồng hồ là độ “Kelvin.”

7 Phổ ánh sáng:

Lựa chọn bóng đèn.

Phải dựa vào ba yếu tô':

a)Môi trường: xác định bằng nhiệt độ màu (màu nóng:

2700°K, màu lạnh -r6500°K)

b) Phẩm chất: xác định bằng chỉ sô' hoàn màu (IRC 80- hoàn màu loại trung bình, IRC 100-hoàn màu hoàn toàn)

Sau đây các hình chụp: Hình 5.14 thể hiện sự phân phối công suất

phổ ánh sáng của các loại đèn và Hình 5.15 thể hiện cường độ ánh sáng

tính bằng nến (Cd), độ rọi tính bằng Ix của một sô' loại đèn

5.2.2 Khái niệm về kỹ thuật chiếu sáng:

Vào ban ngày cũng như ban đêm, chúng ta thực hiện nhiều hoạt động khác nhau ở trong căn hộ hay căn nhà của chúng ta như: đi lại, ăn uống, nghỉ ngơi, giải trí, giặt giũ, ngủ Tất cả các hoạt động này đòi hỏi một hệ thông chiếu sáng thích hợp, thể hiện về thẩm mỹ và nó cũng góp phần làm thuận tiện và thoải mái trong việc ăn ở

-213-1 Những đặc điể… của chiếu sáng t‹i.

Một hệ thông chiếu sáng tốt đòi hỏi phải thoả mãn nhiều điều kiện

cụ thể như sau:

Đảm bảo mức độ tương đôi đủ về độ rọi

Tránh lóa mắt

Tiệt trừ các bóng tối ở các mặt phẳng hay khu vực làm việc

- Tôn trọng các màu (hoàn trả các màu tự nhiên của đồ vật) Tạo nên sự tương phản cần thiết để làm nổi bậc giá trị của các

đồ vật

- Ánh sáng lan truyền theo đường thẳng hay trực tiếp từ một bóng đèn, hay phản xạ từ một chiếc gương soi, hay khuếch tán thông qua một diện tích không thật nhẩn bóng

5.2.3 Các loại đèn

1 Đèn nung sáng (sựi tóc)

Năm 1879, nhà khoa học Mỹ Edison đã chế tạo ra bóng đèn đầu tiên loại nung sáng hay còn gọi là đèn sợi tóc và sử dụng dây cacbon để nung sáng, chịu đựng ở nhiệt độ 1600°C Khoảng năm 1913, người ta cải tiến bằng cách sử dụng dây tóc bằng Vonfram và bầu chứa khí trơ Nhiệt

độ chịu đựng của Vonfram lên đến 2200°C, sau đó đưa lên đến 2300°C

CẤƯ TẠO CỦA ĐÈN NUNG SÁNG

Hình 5.16 Cấu tạo của đèn nung sáng

-214-Sợi tóc hay dây nung sáng bằng Vonfram 1 được giữ bởi các móc bằng molipđen 2 được cắm sâu vào thâu kính 3 ở trên đầu tự do của một thanh thuỷ tinh 4 gắn vào phần 5a của đĩa thuỷ tinh.Phần 5b của đĩa được gắn với bầu 12 của đèn Ong tháo bằng thuỷ tinh 6 được đóng kín ở bầu tự

do 6a của nó, sau khi không khí đã được tháo rút ra khỏi đèn qua lỗ 6b, tương ứng đèn đã được làm đầy bằng khí trơ Dây dẫn các dòng điện (các điện cực) 8a được tạo nên từ đồng Cu và khí trơ hay chân không ở bên trong đèn Chúng được gắn chặt ỏ phần 5a thông qua đoạn 8b của chúng tạo nên từ hợp kim có cùng hệ sô' giãn nở như hệ sô' giãn nở của thuỷ tinh Thực hiện việc tiếp xúc cực đê' bằng kim loại 9 và cực 10 bằng cách hàn đồng Cu hay thiếc với phần 8c

Dây nung sáng vôníram chịu được nhiệt độ 2250°C, nó sẽ sản sinh

ra nhiệt và do nung nóng nên sẽ tạo ra ánh sáng Để tránh oxy hoá và làm hỏng dây vonfram, hiện nay người ta nạp khí Ne và Argon đô'i với bóng

có công suất lớn và đối với bóng có công suất nhỏ thì hút chân không

+ Tuổi thọ của đèn nung sáng trung bình là 1000 giờ

+ Quang thông sinh ra từ 12 đến 14 lumen đối với công suất đèn 1W rõ ràng quá thấp Hiệu quả ánh sáng 12-Ỉ-14 [lm/W]

2 Đèn halogen

Đèn halogen là một loại đèn nằm trong họ loại đèn nung sáng Trong hỗn hợp hơi thủy ngân và halogen áp suất cao, cho phép sự làm việc của dây tóc ở nhiệt độ rất cao 2650”C

a)Nguyên tắc l‚… việc.

Việc sử dụng hơi halogen cho phép bù lại sự bay hơi của dây tóc làm bằng vonfram Chu trình của halogen cần thiết để phụ thêm khí halogen vào khí của bóng đèn, và người ta chê' tạo bóng thủy tinh bằng thạch anh Bóng thủy tinh bằng chất thạch anh có thể chịu đựng được nhiệt độ cao đến 6OO'’C

Chu trình của vonfram Halogen có thể mô tả thành 4 giai đoạn và được thể hiện trên các hình vẽ 5.17a,b,c,d như sau:

Khi dây tóc vonfram bị đốt nóng sẽ bốc hơi, hơi này có khuynh hướng chạy đến bờ vách thủy tinh của bóng đèn (hình a) Trong quá trình hơi vonfram đi/a xa khỏi dây tóc vonfram, hơi này sẽ gặp halogen dưới dạng phân tử (gồm hai nguyên tử ) và sẽ tạo nên tổ hợp khí Halogen-hơi vonfram (hình b)

Khi tổ hợp khí quay trở vào dây tóc vonfram đang nóng thì vonfram ở dạng hơi sẽ ký gởi trở vào dây tóc vonfram (hình c) Chính vì vậy nên việc sử dụng hơi halogen cho phép bù lại sự bay hơi của dây tóc vonfram Còn phân tử hơi halogen của tổ hợp khí, sau khi đã ký gỏi hơi

-215-vonfram vào dây tóc -215-vonfram thì sẽ được tự do và quay trở về chu trình (hình d) Rõ ràng vai trò của halogen là tạo điều kiện tái tạo lại dây tóc vôníram.

Hình 5.17: Mô tả về chu trình von/'ram-halogen

Dây tóc vonfram chịu được nhiệt độ đến 2650°C

Ớ công suất bằng nhau, các đèn halogen có kích thước rất bé và đạt được thành tựu tôt hơn nhiều so với đèn nung sáng cổ điển

b ) Nhiệt độ của đèn halogen

Dây tóc vonfram như đã nêu ở trên có thể chịu đựng được nhiệt độ đến 2650°C Còn loại thủy tinh bằng chất thạch anh để làm bóng đèn có thể chịu được nhiệt độ từ 300°C đến 900°C, trong khi đuôi đèn có thể chịu dược nhiệt độ 250°C

Hĩnh 5.18: cấu tạo của đèn Halogen

c) Những ưu nhưực điể… của đèn halogen

Tuổi thọ trung bình là từ 2000 giờ đến 4000 giờ thay vì bóng đèn nung sáng có tuổi thọ trung bình là 1000 giờ

Ánh sáng của nó rất trắng, đảm bảo sự phát màu tốt hơn (2900°K)

Hiệu quả ánh sáng có thể đạt được đến 901m/WCòng suất của loại đèn halogen có nhiều loại từ 20 đến 500W Ngoài ra còn có loại công suất lớn hơn đến 2000W được sử dụng

để chiếu sáng diện tích lớn với yêu cầu cao trong việc thể hiện màu sắc như chiếu sáng các sân thể thao khi cần truyền hình màu

-216-Nhược điểm của loại này là giá thành cao và trong quá trình sử dụng bị giảm nhiệt độ màu.Thông thường dùng từ 500 đến 1000 giờ thì nên thay đổi để giữ vững chất lượng màu trong việc truyền hình.

Hình 5.19: ứng dụng của đèn Halogen vào chiếu sáng các công trình nghệ thuật, các khu vực triển lãm nghệ thuật tranh vẽ, các gian trưng bày ở

trong viện bảo tàng

Hình 5.20 Đèn halogen loại hĩnh thu nhỏ VIH (Mazda) Đui đặt biệt: GY

6,35 Điện áp: Ỉ2V

Quang thông: 350 - 975 - 1575 - 2400 Im Kích thước: đường kính 12 mm, chiều dài 44 mm

3 Đèn huỳnh quang (đèn ‹ng)

Nghiên cứu sự phóng điện trong chất khí ở áp suất rất thấp đã cho

ta quan sát được hiện tượng phát quang của các chát khí, để tăng cường lượng ánh sáng đưực phát minh, người ta phủ ở bên trong đèn một lớp bột huỳnh quang

a Nguyên tắc l‚… việc.

Đèn huỳnh quang hay đèn ống được cấu tạo từ một ống thuỷ tinh

mà vách bến tròng được phủ bằng một lớp bột huỳnh quang mỏng Ông này được trang bị mỗi đầu một điện cực và chứa một lượng thủy ngân rất nhỏ trong khí hiếm Khi đặt dưới điện áp, dòng điện sẽ chạy qua sưởi nóng các điện cực do đó làm thủy ngân bốc hơi Sự phóng điện sẽ phát sinh trong hơi thủy ngân áp suất thấp Chúng biến đổi một phần của các tia bức xạ cực tím của quá trình phóng thành các tia sáng nhận thấy được

-217-Sự biến đổi này thực hiện được nhờ màn huỳnh quang ở trên các bờ bên trong của ống.

aẾưộciỔệ

TXcdxhJ-'ỉ’ ĩ>rỊf thùỳbnmr ■s''

Hình 5.21 Giới thiệu nguyên tắc làm việc của đèn huỳnh quang

1 Ông thủy tinh

2 2 lớp phốtpho tráng ở bên trong

Phôt pho ở bờ vách bên trong ông thuỷ tinh sẽ chuyển đổi tia bức

xạ cực tím thành ánh sáng trông thấy được

b Các đặc tính của đèn huỳnh quang

Đèn huỳnh quang có đặc tính là hiệu quă ánh sáng gấp từ 8 đến 10 lần so với đèn nung sáng

Tuổi thọ có thể đạt được 8000 giờ

Bảng 5.5 sau đây cho thây đặc tính chính của đèn huỳnh quang

Bảng 5.5:

Công suất

[W]

Chiều dài ông [mm]

Đường kính ống [mm]

Quang thông [1m]

Hiệu quả ánh sáng [lm/W]

-218-Công suất

[W]

Chiều dài ống [mm]

Đường kính ống [mm]

Quang thông [1m]

Hiệu quả ánh sáng [lm/W]

4 Đèn huỳnh quang-co…pact-tiết kiệ… điện năng

Đây là dạng mới của bóng đèn huỳnh quang Nó được sản xuất với công nghệ tiên tiến nhằm tạo nguồn sáng tôi ưu và đảm bảo tiết kiệm điện năng nhiều nhất Người ta thường gọi tắt là đèn Compact

Thông thường đèn Compact-tiết kiệm điện năng có các thông số sau:

Công suất tiêu thụ thấp hơn đèn nung sáng đến 44-5 lần và nhỏ hơn đèn huỳnh quang thông thường:

Hiệu quả ánh sáng: 851m/w

Tuôi thọ trung bình khoảng 8000 giờ

Khả năng sinh nhiệt thấp, ít hơn đèn nung sáng đến 44-5 lần

Nhiệt màu từ 2700°K đến 4000°K

Chỉ số hoàn màu IRC trung bình 85

-219-Hình 5.22 giới thiệu loại đèn huỳnh quang conpact, tiết kiệm điện năng.

* Nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang-compact: Giông như nguyên lý làm việc của đèn huỳnh quang nhưng nó chiếm không gian bé hơn so với đèn huỳnh quang Chất phốt pho đặt ở bên trong ống thủy tinh

sẽ làm biến đổi tia bức xạ cực tím của quá trình phóng thành các tia sáng nhận thấy đưực Vật chất photpho có khác nhau về mức độ, và một số các chất phụ gia khác nhau sẽ cho các màu khác nhau Ưu điểm chính là: đảm bảo giá tiền tiêu tốn về điện năng rất nhỏ, chỉ bằng 20% so với đèn nung sáng có cùng công suất Tuổi thọ gâp mười lần so với đèn nung sáng

Bảng: 5.6 bảng kê khai đèn huỳnh quang - Compact do Selco- ESL sản xuất

Tuổi thọ giờ

So sánh với đèn nung sáng có công suất

Nhiệt độ màu [0K]

Đường kính

d (mm)

Chiều dài

1 (mm)

Đui đèn

-220-2SC-ESL9 9 AC220/50-60 8000 40W 2700/4100/6400 40 135 E27

5 Đèn xenon-nat„i (xe-na)

(hệ thống đèn chiếu sáng thành phố-ds)

Sự tổ hợp hoàn thiện của đèn đã được thiết kế và sử dụng dể chiếu sáng trang trí ở bên ngoài tòa nhà Hệ thống các đèn DS của OSRAM có tuổi thọ được ghi nhận là rất cao khoảng 15.000 giờ

- Hệ thông sẽ ngừng làm việc một cách tự động nếu đèn đang cháy

bị hỏng hay khi đèn đạt đến mức tuổi thọ tôi đa

- Không tổn thất quang thông thậm chí ở nhiệt độ môi trường thấp

- Thể hiện màu tốt hơn so với màu loại đèn natri áp suất cao thông dụng

Không có bức xạ cực tím; do vậy, ít hấp dẫn các côn trùng hay sâu bọ Đây'là thông tin tốt cho những ai muốn đồ đạc trưng bày được luôn luôn sạch sẽ mà không bị các con sâu hay côn trùng bay đến bám vào

-Hình 5.23 giới thiệu hình dựng đèn Xe-Na của OSRAM

ứng dụng:

Các trung tâm thành phô' hay đô thị, hay khu vực dành riêng cho người đi bộ, các quàng trường, các nơi diễu hành, các nơi cần trưng bày, các dường mà giao thông được yên tĩnh, các khu nhà ở, các công viên, mặt tiền của các toà nhà mang tính lịch sứ hay nhưng kiến trúc hiện đại

Hình 5.24 giới thiệu hệ thống chiếu sáng dùng đèn Xe-non-Natri, loại DS

cùa OSRAM.

999