Giáo trình chiếu sáng công nghiệp pps

Căn cứ vào hình dáng đờng cong biểu thị sự phân bố ánh sáng chủ yếu là bán cầu dới của đèn, đợc chia thành các loại đèn nh sau xem Hình 6.1 • Loại đèn có sự phân bố ánh sáng theo chiều

Bài 6 CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆPGiới thiệu :

Trong các nhà máy phân xưởng ánh sáng có vai trò rất quan trọng, nó quyết định đếnhiệu quả và năng suất lao động của công nhân Nếu không đủ ánh sáng công nhân sẽ phải làm việctrong trạng thái căng thẳng hại mắt, hại sức khỏe và kết quả là hằng loạt phế phẩm và năng suất laođộng giảm Vì vậy vấn đề ánh sáng là một trong những vấn đề luôn được quan tâm tìm hiểu và giảiquyết một cách tối ưu

Mục tiêu thực hiện:

Học xong bài này, học viên có năng lực:

• Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sửdụng theo qui định kỹ thuật điện

Nội dung chính:

Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm:

6.1 Các yêu cầu cơ bản

Hình thức thực hành tại xưởng trường

HOẠT ĐỘNG I: NGHE GIẢNG TRÊN LỚP CÓ THẢO LUẬN

CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP

1

6.1 Các yêu cầu cơ bản:

Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổbiến nhất là dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo

Khi thiết kế chiếu sáng phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thịgiác NgoàI ra, chúng ta còn phải quan tâm đến màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự bốtrí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và còn phảI đảm bảo mỹ quan Thiết kế chiếu sángphải đảm bảo các yêu cầu sau:

a Không lóa mắt: Vì với cường độ ánh sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng phẳng, thị giác mất chính xác.

b Không lóa do phản xạ: Ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp,

do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh.

c Không có bóng tối: Ở nơi sản xuất, các phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng Muốn khử các bóng tối cục bộ, thường sử dụng bóng mờ và treo cao đèn

d Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đính khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều, gây mỏi mắt.

e Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá được chính xác.

6.2 Đặc điểm:

Hiện nay người ta thường dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo bởi vì chúng có nhiều ưu điểm:thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo được ánh sáng gần đúng ánh sáng tự nhiên Đèn bao gồm bóng đèn (nguồn phát sáng) và trang bị mang bóng đèn các loại (chụp, chao, hộp,máng )

Trang bị mang bóng đèn (hoặc trang bị đèn) dùng để chắn hay phân bố quang thông của bóngđèn, ngăn chặn hoặc hạn chế sự lóa mắt do bóng đèn gây ra và bảo vệ bóng đèn khỏi bị hư hỏng do tácđộng của môi trường xung quanh Trang bị đèn cũng còn có tác dụng bảo vệ, ngăn cách bóng đèn vớinhững môi trường có thể gây ra cháy nổ

Tính kinh tế và chất lượng chiếu sáng phần lớn phụ thuộc vào sự phân bố quang thông của đèn

Căn cứ vào sự phân bố quang thông qua bán cầu trên và bán cầu dưới, đèn được chia thành cácloại như sau (xem bảng 6.1):

2

BẢNG 6.1: PHÂN LOẠI ĐẩN THEO KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG

Phõn loại đốn

Ánh sáng

tớnh đường congcường độ sỏng, đốnđược xếp thành cỏcloại: ỏnh sỏng phõn

• Loại đèn có ánh sáng trực tiếp hoàn toàn, quang thông đi qua phần bán cầu dới so với toàn bộquang thông của đèn ≥ 90%

3

• Loại đèn có ánh sáng trực tiếp là chủ yếu, quang thông đi qua phần bán cầu dới so với toàn bộquang thông của đèn bằng 60 ữ 90%

• Loại đèn có ánh sáng phản xạ là chủ yếu, quang thông đi qua phần bán cầu trên (hoặc bán cầudới) ≤ 60% toàn bộ quang thông của đèn

• Loại đèn có ánh sáng phản xạ hoàn toàn, quang thông đi qua phần bán cầu trên so với toàn bộquang thông của đèn > 90%

Căn cứ vào hình dáng đờng cong biểu thị sự phân bố ánh sáng (chủ yếu là bán cầu dới) của

đèn, đợc chia thành các loại đèn nh sau (xem Hình 6.1)

• Loại đèn có sự phân bố ánh sáng theo chiều sâu (đèn chiều sâu), cờng độ ánh sáng của đèn đạttrị số cực đại trong giới hạn góc 00 ữ 400, trong phạm vi gúc từ 500ữ 900 trị số cường độsỏng của đốn rất nhỏ

• Loại đốn cú sự phõn bố ỏnh sỏng theo dạng cụsin, cường độ ỏnh sỏng của đốn phõn bố cúdạng gần giống như đường kinh tuyến

• Loại đốn cú sự phõn bố ỏnh sỏng đồng đều, cường độ ỏnh sỏng của đốn phõn bố theo mọiphương

• Loại đốn cú sự phõn bố ỏnh sỏng rộng, cường độ ỏnh sỏng của đốn đạt trị số cực đại trong giớihạn gúc 500ữ 900, trong phạm vi gúc từ 00ữ 400 trị số cường độ sỏng của đốn nhỏ

 Căn cứ vào cỏch gia cụng chế tạo, đốn được chia thành cỏc loại như sau:

• Đốn kiểu hở: búng đốn khụng bị ngăn cỏch với mụi trường bờn ngoài

• Đốn kiểu kớn: búng và đuụi đốn bị ngăn cỏch với mụi trường bờn ngoài qua chụp, hộp làmbằng kim loại, kớnh hoặc vật liệu khỏc

• Đốn chống ẩm: đuụi đốn, chụp đốn, hộp đốn được chế tạo chống sự thõm nhập của khớ ẩm,nước Cỏc dõy điện được đấu vào đuụI đốn chắc chắn, đảm bảo cỏch điện tốt

• Đèn chống nổ: giữa khoang đèn và môI trường bên ngoàI có sự ngăn cách đặc biệt , để khi vìmột nguyên nhân nào đó bóng đèn bị cháy, nổ thì hiện tượng này không lan ra môI trườngxung quanh, hoặc dùng các cấu tạo đặc biệt loại trừ được hoàn toàn các hiện tượng phát sinhtia lửa điện, hồ quang điện, tạo nên nhiệt độ cao trong các môi trường có nhiều nguy cơ cháy,nổ.

độ rọi đồng đều trong phân xưởng

Chiếu sáng chung được dùng trong các các phân xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu cầu

độ rọi đồng đều tại mọi điểm trên bề mặt đó, chiếu sáng chung còn được sử dụng ở cả xưởng rèn, mọc,hành lang, đường đi

b Chiếu sáng cục bộ:

Ở những nơi cần quan sát tỷ mỉ, chính xác, phân biệt rõ các chi tiết thì cần phải có độ rọi caolàm việc được Muốn vậy phải dùng phương pháp chiếu sáng cục bộ, nghĩa là đặt đèn vào nơi cần quansát Chiếu sáng cục bộ thường dùng để chiếu sáng các chi tiết gia công trên máy công cụ, chiếu sáng ởcác bộ phận kiểm tra, lắp máy Tại các nơi đó chiếu sáng chung thường không đủ độ rọi cần thiết nênphải dùng thêm các đèn chiếu sáng cục bộ Các loại đèn chiếu sáng cục bộ trên máy công cụ hoặc cácđèn cầm tay di động thường dùng với điện áp 12V hoặc 36V

c Chiếu sáng hỗn hợp:

Là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ Chiếu sáng hỗn hợpđược dùng ở những phân xưởng có những công việc thuộc cấp I, II, III ghi trong bảng phân phối côngviệc Nó cũng được dùng khi phân biệt màu sắc, độ lồi lõm, hướng sắp xếp các chi tiết chiếu sánghỗn hợp thường dùng ở các phân xưởng gia công nguội, phân xưởng khuôn mẫu, đúc ở các nhà máy

cơ khí

6.3.2 Chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố:

Ngoài hệ thống chiếu sáng làm việc cần phải đặt thêm hệ thống Độ rọi của hệ thống chiếu sáng

sự cố phải lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sáng làm việc

5

Hình 6.2: Một số hình thức chiếu sáng thông dụng

Ở những nơi nếu hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện mà có khả năng phát sinh cháy nổ gâynhiễm độc hoặc ảnh hưởng đến chính trị, kinh tế thì hệ thống chiếu sáng sự cố sẽ đảm bảo cho ngườilàm việc di chuyển ra khỏi nơi nguy hiểm hay tiếp tục làm việc trong thời gian chờ sửa chữa.

Khi chiếu sáng làm việc bị mất điện, nếu cần sơ tán người ra khỏi phân xưởng để tránh tai nạn thìcác đèn chiếu sáng sự cố phải đặt ở các nơi máy còn quay, hố dầu, bể nước, cầu nối, lan can, cầuthang và độ rọi của đèn này không được nhỏ hơn 0,1 lux

Nguồn cung cấp của hệ thống chiếu sáng sự cố phải lấy ở nguồn dự trữ hoặc ắc quy

Hệ thống chiếu sáng sự cố phải làm việc đồng thời với hệ thống chiếu sáng làm việc hoặc phải cóthiết bị đóng tự động khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện

6.3.3 Chiếu sáng trong nhà, ngoài trời và đặc điểm của phụ tải chiếu sáng:

Chiếu sáng trong nhà đã trình bày ở trên, còn chiếu sáng ngoài trời là chiếu sáng các khu vựclàm việc ngoài trời như: sân bãi, đường đi, nơi bốc dỡ hằng hóa Khi thiết kế cần chú ý đến các yếu tốkhí hậu: mưa, bụi, sương mù

Đặc điểm của phụ tải chiếu sáng là bằng phẳng với hệ số nhu cầu (knc = 0,9 ÷ 1) Phụ tải chiếusáng phụ thuộc vào mùa và vĩ độ địa lý

6.4 Các đại lượng và đơn vị đo ánh sáng

6.4.1 Quang thông:

Mắt người có cảm giác rất khác nhau với ánh sáng có cùng công suất nhưng có bước sóng khácnhau Mắt trung bình nhạy cảm nhất với ánh sáng màu xanh lá cây có bước sóng 555.10-6 m Đối vớicác bước sóng lệch khỏi 555.10-6 m về hai phía, độ cảm quang của mắt giảm đi và ra ngoài khoảngbước sóng 760.10-6 m và 380.10-6 m thì mắt không cảm nhận thấy nữa Nếu coi độ nhạy cảm của mắtvới các bước sóng 555.10-6 m là 1, rồi tính độ nhạy cảm của mắt với bước sóng còn lại theo bước sóngnày ta sẽ được độ nhạy tương đối Kλ Đối với mắt người quan trọng không phải là công suất của cáctia sáng mà chính là cảm giác về ánh sáng mà các tia sáng gây ra trong mắt Để phản ánh điều này, taquy chuyển ánh sáng có bước sóng λ bất kỳ về ánh sáng xanh lá cây bằng công thức:

Fx = F λ K λ

Trong đó:

Fλ: là công suất của ánh sáng có bước sóng λ

Kλ: là độ nhạy của mắt đối với bước sóng λ.Fx: là công suất của ánh sáng có bước sóng λ đã quy đổi về bước sóng 555.10-6m.Đại lượng Fx viết gọn là F và được gọi là quang thông

Nếu ánh sáng bao gồm bước sóng từ λ1 - λ2 thì quang thông được tính như sau:

= ∫2

1

.

Như vậy quang thông chính là công suất của ánh sáng (công suất phát sáng), được đánh giá bằngcảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ được lượng bức xạ

Đơn vị quang thông: là lumen (lm), là quang thông do một nguồn sáng điểm có cường

độ 1 can đê la phát đều trong góc khối 1 Stê ra đi an (sr)

1lm = 1cd X 1góc khối

Cũng có khi dùng đơn vị là W, với:

6

W 683

1 1lm =

6.4.2 Cường độ sáng (I) là mật độ phân bố trong không gian.

Đơn vị đo cường độ ánh sáng là can đê la (cd), là đơn vị cơ bản dùng để chỉ cường độ ánh sángtrên mặt phẳng vuông góc với nguồn sáng có diện tích 1/600.000 m2 và bức xạ toàn phần ở nhiệt độđông đặc của platin dưới áp suất 101.325 N/m2 (theo định nghĩa năm 1921 1cd = 0,995 nến quốc tế)

6.4.3 Độ chói B Là mật độ phân bố I trên bề mặt theo một phương cho trước.

Đơn vị đo độ chói: cd/m2 (hoặc nít) là độ chói của mặt phẳng có diện tích 1m2 và có cường độánh sáng 1cd theo phương thẳng góc với nguồn sáng

Trường hợp theo phương tạo với pháp tuyến của bề mặt nguồn sáng một góc φ thì độ chói đượctính theo công thức:

B = I/ S.cosφ

Trong đó: S là diện tích bề mặt được chiếu sáng

6.4.4 Độ chiếu sáng E (độ rọi): Là mật độ phân bố (Φ) trên bề mặt được chiếu sáng

Đơn vị đo độ rọi: Lux là độ rọi khi Φ phân bố đồng đều một lumen (1lm) chiếu vuông góc lênmột mặt phẳng diện tích 1m2

Như vậy:

1lux = 1lm/1m2 = 1cd/1m2

6.4.5.Độ trưng (M) là mật độ phân bố Φ trên bề mặt do một mặt khác phát ra.

Đơn vị đo độ trưng lm/m2 là độ trưng của một nguồn hình cầu có diện tích mặt ngoài1m2 phát ra một quang thông cầu một lumen phân bố đều theo mọi phương

M = S

Φ

Đối với bề mặt được chiếu sáng, độ chói và độ trưng phụ thuộc vào hệ số phản xạ (ρ),còn độ rọi không phụ thuộc vào hệ số này

6.5 Trình tự thiết kế chiếu sáng.

Trình tự một bản thiết kế chiếu sáng bao gồm:

1 Lựa chọn loại đèn, công suất, số lượng bóng đèn

2 Bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng

3 Thiết kế lưới điện cần chiếu sáng:

• Sơ đồ nguyên lý lưới chiếu sáng

• Lựa chọn các thiết bị bảo vệ: áptômát, cầu chì

• Lựa chọn dây dẫn:

Chiếu sáng dân dụng bao gồm chiếu sáng cho các khu vực ánh sáng sinh hoạt như nhà ở, hộitrường, trường học, cơ quan, văn phòng đại diện, cửa hàng, siêu thị, bệnh viện v.v… Ở những khu vực

7

này yêu cầu chiếu sáng chung, không đòi hỏi thật chính xác trị số độ rọi cũng như các thông số kỹthuật khác.

Trong chiếu sáng dân dụng tùy theo khả năng kinh phí, tùy theo mức độ yêu cầu mỹ quan có thể

sử dụng mọi loại đèn: đèn sợi đốt, đèn tuýp, đèn halôgen, đèn natri cao áp và thấp áp

Trình tự thiết kế chiếu sáng dân dụng như sau:

a Căn cứ vào tính chất của đối tượng cần chiếu sáng, chọn suất phụ tảI chiếu sáng Po

b Chọn loại đèn, công suất đèn Pđ, xác định tổng số bóng đèn cần lắp trong khu vực:

c Căn cứ vào diện tích cần chiếu sáng, vào số lượng bóng đèn, vào tính chất yêu cầu sử dụngánh sáng mà chọn cách bố trí đèn thích hợp (bố trí rảI đều hay thành rãnh, thành cụm, số lượng bóngtrong mỗi cụm v.v…)

d Vẽ sơ đồ đấu dây từ bảng điện đến từng bóng đèn Đó là bản vẽ mặt bằng cấp điện chiếu sáng

e Vẽ sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng

f Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (áptômát, cầu chì, thanh cái, dây dẫn)

Với các nhà xưởng sản xuất công nghiệp thường là chiếu sáng chung khi cần tăng cường ánhsáng tại điểm làm việc đã có chiếu sáng cục bộ

Vì là phân xưởng sản xuất, yêu cầu khá chính xác về độ rọi tại mặt bàn công tác, nên để thiết kếchiếu sáng cho khu vực này thường dùng phương pháp hệ số sử dụng

5 Xác định quang thông của đèn

6 Tra sổ tay tìm công suất bóng có F ≥ F tính toán theo

7 Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng

8 Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng

9 Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý

6.6 Trình tự tính toán chiếu sáng.

Trình tự tính toán chiếu sáng bao gồm:

• Lựa chọn các thiết bị bảo vệ: áptômát, cầu chì

Áptômát (CB) được chọn theo điều kiện:

8

UđmCB≥ UđmLĐ

IđmCB ≥ Itt

IcđmCB≥ INCầu chì được chọn theo các điều kiện:

UđmCC≥ UđmLĐ

Idc≥ IttCầu chì hạ áp thường dùng ở xa nguồn nên dòng ngắn mạch nhỏ, không cần kiểm tra điều kiệncắt dòng ngắn mạch Với cầu chì cấp trên vẫn phảI đảm bảo điều kiện chọn lọc

Áptômát có cấu tạo phức tạp và đắt, tuy nhiên do làm việc tin cậy và thao tác đóng lại nhanh làmcho thời gian mất điện ngắn nên ngày càng được dùng nhiều trong lưới điện chiếu sáng dân dụng vàcông nghiệp

Phải kiểm tra dây dẫn chọn theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ:

+ Nếu bảo vệ bằng áptômát:

k k I 1,25I 1,5dmCB

cp 2

+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:

0,8

I I

k

cp 2

NgoàI ra khi cần thiết, còn phải kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp (nếu đườngdây dài) và điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (nếu gần nguồn)

a Tính tổng công suất chiếu sáng cho khu vực có diện tích S (m2)

c Căn cứ vào diện tích cần chiếu sáng, vào số lượng bóng đèn, vào tính chất yêu cầu sử dụng ánhsáng mà chọn cách bố trí đèn thích hợp (bố trí rảI đều hay thành rãnh, thành cụm, số lượng bóng trongmỗi cụm v.v…).

d Vẽ sơ đồ đấu dây từ bảng điện đến từng bóng đèn Đó là bản vẽ mặt bằng cấp điện chiếu sáng

e Vẽ sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng

f Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (áptômát, cầu chì, thanh cáI, dây dẫn)

Trình tự tính toán như sau:

2 Xác định khoảng cách giữa hai đèn kề nhau (L) theo tỷ số hợp lý L/H, tra theo bảng 6.1:

BẢNG 6.1: TỶ SỐ L/H HỢP LÝ CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG CHIẾU SÁNG

Loại đèn và nơI sử

dụng

L/H bè trÝ nhiÒu d©y

L/H bè trÝ

1 d©y

ChiÒu réng giíi h¹n cña nhµ xëng khi bè trÝ 1 d©yTốt

nhất

Max chophép

Tốtnhất

Max chophépChiếu sáng nhà xưởng

b

x a

+

= ϕ

(6.3)

5 Từ ρtường, ρtrần, ϕ tra bảng tìm hệ số sử dụng ksd

6 Xác định quang thông của đèn

(lumen) n.k

kESZ F

Mức bụi khói, tro, mồ hóng trung

7 Tra sổ tay tìm công suất bóng có F ≥ F tính toán theo (6.4)

8 Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng

9 Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng

11

10 Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý.

Pcs = Po.S = 30 x (10x10) = 3000WChọn dùng loại đèn nê-on, dài 1,2m, công suất 40W Vậy số lượng bóng đèn cần dùng là:

40

Số lượng này được bố trí thành 5 dãy, mỗi dãy 15 bóng chia làm 5 cụm, mỗi cụm 3 bóng

Mặt bằng bố trí đèn và đi dây như Hình 6.4

Sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng cho siêu thị như sau:

Lựa chọn áptômát tổng CBT:

(A) 17,045 220.0,8

40 x 15

Iđm

Sốcực

Icđm(kA)

Sốlượng

CB1, CB2, CB3, CB4,

Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch

Lựa chọn dây dẫn cho 5 dãy đèn

k1k2Icp≥ Itt = 3,409 (A)

Dự định dùng dây đồng bọc nhựa hạ áp, lõi mềm nhiều sợi do CADIVI chế tạo, đI riêng lẽ: k1 =k2 = 1

Chọn dùng dây đôi mềm tròn loại VCm (2 x 1) có Icp = 10 (A)

Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ

1,5

5

x 1,25 1,5

1,25I 10A

cp = >> =

Vậy chọn dây VCm (2 x 1) cho các dãy đèn là thỏa mãn

Vì đường dây ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp

Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch

13

• Ví dụ 6.2:

Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí có diện tích S = 20 x 50 = 1000m2

GIẢI:

1 Xác định số lượng, công suất đèn:

Nội dung phần này bao gồm các hạng mục từ 1 đến 7 trong trình tự tính toán nêu trên

Vì là xưởng sản xuất, dự định dùng đèn sợi đốt, cosϕ = 1

Chọn độ rọi cho chiếu sáng chung là E = 30 lx

Căn cứ vào trần nhà cao 4,5m, mặt công tác h2 = 0,8m, độ cao treo đèn cách trần h 1 = 0,7m.Vậy:

3

50 20 b)

H(a

b

+

= +

= ϕ

Lấy hệ số phản xạ tường 50%, trần 30%, tra sổ tay tìm được hệ số sử dụng ksd = 0,48.Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 và hệ số tính toán Z = 1,1 Xác định được quang thông mỗi đèn là:

(lumen) 2483

36.0,48

0.1,1 1,3.30.100 n.k

kESZ F

sd

=

=

=

Tra bảng chọn bóng sợi đốt 200W có F = 2528 lumen

NgoàI chiếu sáng trong nhà xưởng, còn đặt thêm 4 bóng 100W cho 2 phòng thay quần áo và 2phòng WC Tổng công suất chiếu sáng toàn xưởng là:

P = 36 x 200 + 4 x 100 = 7600 (W) = 7,6 (kW)

2 Thiết bị lưới điện chiếu sáng:

Đặt riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào lấy điện từ tủ phân phối phân xưởng về Tủ gồm 1áptômát ba pha và 10 áptômát nhánh một pha, mỗi áptômát cấp điện cho 4 bóng đèn Sơ đồ cấp điệntrên mặt bằng và sơ đồ nguyên lý như Hình Hình 6.5 và 6.6

- Chọn áptômát đặt tại tủ phân phối và áptômát đặt tại tủ chiếu sáng

A) ( 56 , 11 1 38 , 0 3

6 , 7 cos

U 3

P I

dm

tt

ϕ

- Chọn dùng áptômát 3 pha 50A do Clipsal chế tạo có thông số ghi trong bảng:

(V)

Iđm (A)

Số cực

Icđm(kA)

14

t¹i tñ ph©n phèi

- Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng:

Chọn cáp đồng 4 lõi vỏ PVC do Clipsal chế tạo, tiết diện 6mm2 có Icp = 45 (A) → PVC(3 x 6 +1,4)

k1k2Icp = 1 1 45 > Itt = 11,56 (A)

- Chọn áptômát nhánh:

A) ( 64 , 3 1 220

20 4

Itt = =

x x

Tên áptômát Mã số Uđm (V) Iđm (A) Số cực Icđm (kA) Số lượng

- Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm 4 đèn:

Với Itt = 3,64A chọn dây đồng bọc nhựa, tiết diện 2,5mm2 có Icp = 27A → M (2 x 2.5)

Kiểm tra dây dẫn kết hợp áptômát bảo vệ:

+ Với dây PVC(3 x 6 + 1,4):

A) ( 6 , 41 5

, 1

50 25 , 1 ) A (

+ Với dây M (2 x 2.5):

A) ( 33 , 8 5 , 1

10 25 , 1 ) A (

15

Hình 6.6: Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sánãngưởng cơ khí

Hình 6.7: Sơ đồ mạng điện chiếu sáng xưởng cơ khí

HOẠT ĐỘNG II: TỰ HỌC VÀ ÔN TẬP

- Tài liệu tham khảo cho bài này:

• Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê: CUNG CẤP ĐIỆN,

NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1998

• Nguyễn Công Hiền, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Phan Đăng Khải, Nguyễn Thành: CUNG CẤP ĐIỆN, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, Hà

• Trịnh Hồng Thám, Đào Quang Thạch, Đào Kim Hoa: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ

TRẠM BIẾN ÁP, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Haf Nội, 1996

• Bùi Ngọc Thư: MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN, NXB Khoa học và Kỹ

• CUNG CẤP ĐIỆN, Dự án JICA-HIC, Ban điều khiển điện, 2003

• CUNG CẤP ĐIỆN, Vụ Trung học Chuyên nghiệp và Dạy nghề, NXB Giáo dục, HàNội, 2005

- Làm các bài tập: Giải các bài tập 6.1; 6.2; 6.3; 6.4 và các bài tập liên quan trong tài liệu

tham khảo

BÀI TẬP:

6.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng và quạt cho một lớp học có kích thước: rộng 8m và

dài 10m.

6.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng và quạt cho một phòng làm việc của văn phòng đại

diện nước ngoàI, kích thước (4 x 6)m2

6.3 Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một hội trường có diện tích S = (12 x 20)m2

6.4 Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng may xuất khẩu có kích

thước (15 x 30)m2 Yêu cầu độ rọi 100 lx

1

Bài 7

Mã bài: CIE 01 19 07Giới thiệu :

Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp Các xí nghiệp này tiêu thụkhoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điệnnăng trong các xí nghiệp công nghệp có ý nghĩa rất lớn Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra làphải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra được nhiều điện nhất, đồngthời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm điện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấnđấu để một kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một đơn vị sảnphẩm ngày càng giảm

Hệ số công suất cosϕ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý vàtiết kiệm hay không Do đó, Nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệpphấn đấu nâng cao hệ số công suất cosϕ

Việc tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosϕ không phảI là biện pháp tạmthời đối phó với tình trạng thiếu điện, mà đây là chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huyhiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng Tuy nhiên, khi thực hiện cácbiện pháp tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosϕ chúng ta cần chú ý không gây ảnhhưởng xấu đến chất lượng và số lượng sản phẩm hoặc làm xấu điều kiện lầm việc bình thường củacông nhân

Tóm lại, nâng cao hệ số công suất cosϕ là một trong những biện pháp quan trọng

để tiết kiệm điện năng Để làm được điều này thì việc phân tích, nắm vững các biện pháp nâng cao

hệ số công suất cosϕ một yêu cầu trọng tâm Nó là cơ sở để chọn phương án nâng cao hệ số côngsuất hợp lý nhất

Mục tiêu thực hiện:

Học xong bài này, học viên có năng lực:

• Chọn được biện pháp nâng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩnViệt Nam

Nội dung chính:

Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm:

7.1 Khái niệm

7.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ

7.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ

Các Hình thức học tập:

Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận

2

Hình thức tự học và thảo luận nhóm

Hình thức thực hành tại xưởng trường

HOẠT ĐỘNG I: NGHE GIẢNG TRÊN LỚP CÓ THẢO LUẬN

7.1 Khái niệm.

Các đại lượng biểu diễn công suất có liên quan mật thiết với nhau qua tam giác công suất

Trị số của góc ϕ có ý nghĩa rất quan trọng:

Lượng Q truyền tảI trên lưới điện các cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ càng lớn càng gâytổn thất lớn trên lưới điện

7.1 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ.

Các xí nghiệp công nghiệp sử dụng nhiều động cơ không đồng bộ ba pha, thườngxuyên non tảI hoặc không tảI, tiêu thụ lượng Q rất lớn, cosϕ thấp Ví dụ các xí nghiệp cơ khíthường có cosϕ = 0,5 ÷ 0,6 Lượng Q mà các xí nghiệp công nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65% ÷70% tổng công suất Q phát ra từ các nhà máy điện

Nếu các xí nghiệp công nghiệp, bằng các giảI pháp kỹ thuật nâng cao cosϕ, nghĩa

là làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tảI trên lưới điện từ các nhà máy điện đến xínghiệp, thì sẽ dẫn tới làm tăng tính kinh tế vận hành lưới điện Cụ thể là:

a Làm giảm tổn thất điện áp trên lưới điện:

Giả thiết công suất tác dụng không đổi, cosϕ của xí nghiệp tăng từ cosϕ1 lên cosϕ2, nghĩa làlượng công suất phản kháng truyền tảI giảm từ Q1 xuống Q2 Khi đó, do Q1> Q2

Hình 7.1: Tam giác công suấtS: Công suất toàn phầnP: Công suất tác dụngQ: Công suất phản kháng

ϕ: Góc giữa S và P

Pϕ

3

X Q PR

PR + = ∆

b Làm giảm tổn thất công suất trên lưới điện:

Z U

Q P

2 1 2 1

Q P

∆

= +

c Làm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện:

τ

.2

2 1 2

U

Q P

A = +

U

Q P

.

2

2 2

2

∆

=

Ta thấy ∆S và ∆ A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q.

d Làm tăng khả năng của đường dây và máy biến áp:

Từ Hình 7.2 nhận thấy S2 < S1, nghĩa là đường dây và máy biến áp chỉ cần tải công suất S2sau khi giảm lượng Q truyền tải Nếu đường dây và máy biến áp đã chọn để tải S1 thì với Q2 có thểtảI lượng P lớn hơn (xem Hình 7.2) Điều này cho thấy, khi làm giảm Q có thể làm tăng khả năngtải công suất P từ P1 lên P2 của đường dây và máy biến áp

7.2 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ.

Các biện pháp làm tăng cosϕ của xí nghiệp công nghiệp được gọi bằng một thuật ngữ là BÙ COSϕ

7.3.1 Bù cosϕ tự nhiên:

Bù cosϕ tự nhiên cũng là một thuật ngữ chỉ những giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà đãlàm tăng được trị số cosϕ Đó chính là những giải pháp đơn giản, rẻ tiền làm giảm lượng tiêu thụ Qcủa xí nghiệp Các giải pháp bù cosϕ tự nhiên thường dùng là:

a.Thay động cơ thường xuyên non tảI bằng động cơ có công suất bé hơn:

Trị số cosϕ của động cơ tỉ lệ với hệ số tải của động cơ, động cơ càng non tảI thì cosϕcàng thấp.

Mỗi xí nghiệp công nghiệp lớn có hằng ngàn động cơ các loại, nếu các động cơ thường xuyênnon tải được thay bằng động cơ có công suất nhỏ hơn (làm cho hệ số tải tăng lên) thì sẽ làm chocosϕ từng động cơ tăng lên dần đến cosϕ của toàn xí nghiệp tăng lên đáng kể

Ví dụ, động cơ máy tiện 10kW, nhưng do quá trình gia công chỉ cần sử dụng công suất5,5kW, khi đó hệ số tải:

55 , 0 10

5 ,

5 ,

+ Với những động cơ có kt < 0,45 thì nên thay

+ Với những động cơ có kt > 0,75 thì không nên thay

+ Với những động cơ có kt = 0,45 ÷ 0,75 thì cần phải so sánh kinh tế 2 phương án: thay vàkhông thay, xem phương án nào có lợi hơn, sau đó mới quyết định có thay động cơ non tải đó bằngđộng cơ có công suất nhỏ hơn không

b Tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ:

Động cơ sau khi sửa chữa thường có cosϕ thấp hơn so với trước sửa chữa, mức độ giảmthấp cosϕ tùy thuộc vào chất lượng sửa chữa động cơ

Mỗi xí nghiệp lớn thường xuyên có hằng trăm động cơ thay nhau sửa chữa, chính vì thế ởnhững xí nghiệp này phải xây dựng phân xưởng sửa chữa cơ khí, chủ yếu làm nhiệm vụ sửa chữađộng cơ

Nếu chất lượng sửa chữa đảm bảo sẽ góp phần không nhỏ vào việc giảm mức tiêu thụ Q củađộng cơ sau sửa chữa và góp phần làm tăng cosϕ của xí nghiệp Vì thế, tăng cường chất lượng sửachữa động cơ rất cần được các xí nghiệp công nghiệp lưu ý đúng mức

Tóm lại, bằng các giải pháp tổng hợp và đồng bộ kể trên, chắc chắn sẽ giúp cho cosϕ của xínghiệp được nâng cao trước khi sử dụng các thiết bị bù, điều này đem lại lợi ích kinh tế rõ rệt chocác xí nghiệp

Ví dụ, một xí nghiệp cơ khí trung, qui mô có tổng công suất tính toán là P = 10.000 kW,cosϕ = 0,5 thì lượng Q tiêu thụ sẽ là:

Q = P.tgϕ = 10.000 x 1,732 = 17,320 (kVAr)Giả sử sử dụng các giải pháp bù nhân tạo nêu trên nâng được cosϕ lên 0,6, khi đó lượng Qtiêu thụ chỉ còn:

Q = 10.000 x 1,33 = 13,300 (kVAr)Nghĩa là giảm được một lượng tiêu thụ Q là:

17,320 - 13,300 = 4,020 (kVAr)Như vậy xí nghiệp bớt được khoản tiền mua, lắp đặt, quản lý, bảo dưỡng 4,020 (kVAr) tựbù

5

7.3.2 Dùng các thiết bị bù cosϕ :

Bù cosϕ tại xí nghiệp là một thuật ngữ của ngành điện, thực chất là xí nghiệp tự đặt thiết bịphát ra Q để tự túc một phần hoặc toàn bộ nhu cầu tiêu thụ Q trong xí nghiệp, làm giảm lượng Qtruyền tảI trên lưới điện cung cấp cho xí nghiệp

Thiết bị để phát ra Q thường dùng trên lưới điện là máy bù và tụ bù Máy bù, hay còn gọi làmáy bù đồng bộ, là động cơ đồng bộ chạy quá kích thích chỉ phát ra Q Ưu khuyết điểm của hailoại thiết bị bù này giới thiệu trong bảng 7.1

BẢNG 7.1: SO SÁNH ĐẶC TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA MÁY BÙ VÀ TỤ BÙ.

Qua bảng so sánh trên, ta nhận thấy tụ bù có nhiều ưu điểm hơn máy bù, nhược điểm duynhất của tụ là công suất Qb phát ra không trơn mà thay đổi thay cấp (bậc thang) khi tăng, giảm số tụ

bù Tuy nhiên, điều này không quan trọng vì bù cosϕ mục đích là làm sao cho cosϕ của xí nghiệplớn hơn cosϕ quy định là 0,85 chứ không cần có trị số thật chính xác Thường bù cosϕ lên trị số từ0,9 đến 0,95

Tóm lại, trên lưới điện xí nghiệp công nghiệp, dịch vụ và dân dụng chỉ nên bù bằng tụ điện

7.3.3 Phân phối tối ưu công suất bù trên lưới điện xí nghiệp:

Qb = Q1 - Q2 = P.tgϕ1 - P.tgϕ2

Qb = P(tgϕ1 - tgϕ2)

(7.1)Trong đó: P là công suất tác dụng tính toán của xí nghiệp (kW)

b.Phân phối tối ưu công suất cần bù:

Hình 7.3 giới thiệu các vị trí có thể đặt tụ bù cosϕ trên lưới điện xí nghiệp