Ứng dụng CAD trong thiết kế điện

Ứng dụng CAD trong thiết kế điện

LỜI MỞ ĐẦU

Trong quá trình thiết kế tính toán lắp đăt điện, việc thiết kế chi tiết và chính xác các thiết bị được sử dụng trong công trình là việc hết sức quan trọng Cho nên, với một công trình cụ thể, việc tính toán và sử dụng tất cả các catalogue để tra cưu lựa chọn là việc làm hết sức mất thời gian và không đảm bảo việc lựa chọn đó mang lại kết quả tính toán chuẩn xác nhất.

Cũng từ lý do muốn đơn giản hóa cũng như rút ngắn thời gian trong việc thiết

kế các công trình điện có quy mô lớn, các nhà sản xuất thiết bị cũng như các hãng phần mềm đã cho ra các phần mềm ứng dụng hỗ trợ người thiết kế trong việc tính toán và lựa chọn thiết bị theo các tiêu chuẩn quốc tế được định sẵn trong tiêu chuẩn của phần mềm.

Riêng trong ngành thiết kế lắp đặt điện, thời gian gần đây phần mềm hỗ trợ được cải tiến đáng kể tiêu biểu trong đó có phần mềm hỗ trợ thiết kế, tính toán như Ecodial, Visual, DIAlux,Gem, Benji,… Và các phần mềm thiết kế bản vẽ như AutoCad, Autocad Electrical, Microsoft Visio,…và một số phần mềm chuyên nghiệp trong thiết kế và mô phỏng trong lĩnh vực kỹ thuật điện như DOCWin,OrCad, Matlab,…

Vì thế trong đề tài này tôi xin trích dẫn một số phần mềm tiêu biểu và gần gũi đối với người thiết kế trong lĩnh vực thiết kế lắp đặt thiết bị điện.

MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ ĐIỆN 4

I Phần mềm thiết kế mạng phân phối điện ECODIAL 4

1 Tổng quan về phần mềm Ecodial: 4

2 Cách sử dụng phần mềm: 5

3 Ưu và khuyết điểm của phần mềm: 6

II Phần mềm thiết kế nối đất GEM 7

1 Tổng quan về phần mềm GEM 7

2 Cách sử dụng phần mềm 7

3 Đặc tính của hóa chất GEM 9

4 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 10

III Phần mềm thiết kế chống sét BENJI 10

1 Cách sử dụng công cụ thiết kế BENJI PROCALC 10

2 Ưu điểm và nhược điểm của công trình 13

IV Phần mềm thiết kế chiếu sáng VISUAL 14

1 Trình tự thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm VISUAL 14

2 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 20

V Phần mềm MICROSOFT OFFICE VISIO 22

1 Một số thư viện thường dùng trong Microsoft Office Visio 22

2 Các bước thực hiện bản vẽ với phần mềm Microsoft Office Visio 24

Chương 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 26

I Số liệu ban đầu cho phân xưởng cơ khí 26

1 Đặc điểm của phân xưởng 26

2 Thông số phụ tải và sơ đồ bố trí phụ tải 26

3 Nhiệm vụ thiết kế 27

4 Quan điểm thiết kế 27

II Thiết kế 28

1 Thiết kế chiếu sáng 28

2 Thiết kế mạng phân phối hạ áp 42

3 Kết quả chọn lựa thiết bị 57

4 Lựa chọn thiết bị bảo vệ máy biến áp (T1) 67

5 Thiết kế chống sét trực tiếp 68

6 Thiết kế hệ thống chống sét lan truyền trên đường dây truyền tải 71

7 Thiết kế hệ thống cọc nối đất 71

8 Thực hiện bản vẽ bằng phần mềm Microsoft Office Visio 75

PHỤ LỤC 76

Chương 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ ĐIỆN

Trong đề tài này, sinh viên sẽ thiết kế mạng điện cho một xưởng cơ khí thực

tế gồm các thiết bị được sử dụng cụ thể Nên một số phần mềm thiết kế - tínhtoán được đề cập đến là ECODIAL, VISUAL, GEM, BENJI, MICROSOFT VISIO

và một số phần mềm hỗ trợ khác

I Phần mềm thiết kế mạng phân phối điện ECODIAL

Phần mềm Ecodial đã được tìm hiểu trong ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1: “TÌM HIỂUPHẦN MỀM ECODIAL” Dưới đây là phần trích dẫn lại nội dung trong đề tàitrước

1 Tổng quan về phần mềm Ecodial:

Ecodial 3.0 là một chương trình chuyên dùng hỗ trợ việc tính toán, thiết lập,lắp đât mạng điện hạ áp Chương trình này cung cấp cho người thiết kế đầy đủcác loại nguồn, thư viện linh kiện, các kết quả đồ thị tính toán… với một nửa cửa

sổ giao diện làm việc đầy đủ các chức năng cho việc lắp đặt hạ áp

Chú ý: Ecodial 3.0 là chương trình cho các k ết quả tương thích với tiêu chuẩnquốc tế IEC

 Một sô tiêu chuẩn kỹ thuật của Ecodial

 Mức điện áp: Điện áp nguồn từ 220V đến 690V

 Tần số: từ 50Hz đến 60Hz

 Các sơ đồ hệ thống nối đất: IT, TT, TN-C, TN-S

 Nguồn được sử dụng: 4 nguồn chính và 4 nguồn dự phòng

 Tính toán và lựa chọn thiết bị: theo tiêu chuẩn IEC364 ,

EN60-898,

 Tiết điện cho phép tối đa của dây dẫn: 500-630 (mm)

95-120-150-185-240-300-400- Sai số khi lựa chọn tiết diện dây: từ 0% đến 5%

 Các đặc điểm chung của Ecodial

 Thiết lập sơ đồ đơn tuyến

 Xác định yêu cầu chọn lọc cho các thiết bị bảo vệ

 Đảm bảo an toàn cho người – chống điện giật

 In toàn kết quả tính toán ra giấy

 Nguyên tắc tính toán cơ bản của Ecodial

 Ecodial lấy các đặc tính của tải (thiết bị tai của mạch cần lắp đặt)được bảo vệ để chọn cách bảo vệ phù hợp nhất cho tải

 Ecodial tự xác định tiết diện cáp, tính toán các dòng ngắn mạch vàdòng sự cố

 Ecodial kiểm tra tính nhất quán của thông tin được nhập vào

 Trong quá trình tính toán, Ecodial sẽ báo lỗi bất kỳ các trục trặc nàogặp phải và đưa các yêu cầu cần thực hiện

 Hiệu chỉnh các thông số trong cửa sổ General characteristics

 Ph-Ph V (V): điện áp pha-pha (dây) định mức phía hạ áp: 220 – 230– 240 – 380 – 400 – 415 – 440 – 500 – 525 – 660 – 690 V

 Earthing arrangement (các dạng nối đất phía hạ áp): TT-IT-TNC-TNS

 Standard : chọn chuẩn khi thiết kế ( IEC947)

 System frequency (Hz): tần số của hệ thống

 CSA tolerance (%): sai số tiết diện tính theo phần trăm cho phép Sai

số lựa chọn dây dẫn trong khoảng 0 đến 5%

 Sau khi chọn xong các thông số, nếu muốn lưu lại các giá trị đã nhậpcho việc tính các sơ đồ hay dự án khác sau này hãy chọn Defaut

 Nhấp OK để hoàn tất việc cài đặt thông số

 Thư viện Library

Các phần tử thiết bị có trong thư viện Library

 Thư viện nguồn (Source)

 Thư viện thanh cái ( Busbars)

 Thư viện mạch (Feeder circuit)

 Thư viện tải (Load)

 Thư viện máy biến áp hạ áp/hạ áp ( LV LV Transformer)

 Thư viện các đường dẫn khác (Misellaneuos)

3 Ưu và khuyết điểm của phần mềm:

 Ưu điểm:

 Vẽ và tính toán các sơ đồ đơn tuyến rừ đơn giản đến phức tạp

 Ecodial cho phép thiết kế các sơ đồ điên trong mạng sinh hoạt dândụng, các mạng điện cơ quan xí nghiệp và các mạng điện khu vực

 Tính toán và lựa chọn công suât phát của các trạm biến áp

 Tính toán giá trị các dòng điện và công suất của các thiết bị, tínhtoán điện kháng, điện trở, độ sụt áp, lựa chọn thiết bị dây dẫn vàthiết bị đóng cắt…

 Khuyết điểm:

 Ecodial không thực hiện được tính toán chống sét cho mạng hạ áp

 Ecodial không tính toán việc nối đất mà chỉ đưa ra sơ đồ nối đất, đểtính toán và lựa chọn các thiết bị khác

 Trong mỗi dự án Ecodial chỉ cho phép tối đa 75 phần tử của mạch

 Các phương pháp tính toán trong phần mềm và lưu đồ thiết kế chi tiết

mạng phân phối sẽ được trình bày cụ thể trong phần thiết kế một xưởng cơ khí trong phần sau.

II Phần mềm thiết kế nối đất GEM

Trang bị nối đất gồm các điện cực và dây dẫn nối đất Điện cục nối đất

bao gồm điện cực thẳng đứng được đóng sâu vào trong đất và điện cựcngang được chôn ngầm ở một độ sâu nhất định Các dây nối đất được dùng

để nối liền các bộ phận được nối đất với các điện cực nối đất

Để tăng an toàn thì đòi h ỏi hệ thống nối đất khi thiết kế phải đảm bảorằng dòng điện rò hoặc sét tản vào đất theo con đường cực tiểu hóa điện áptiếp xúc và điện áp bước Như vậy, tổng trở nối đất phải đủ nhỏ Muốn giảmđiện trở nối đất phải giảm điện trở suất mà điện trở suất của đất giảm khi độ

ẩm càng tăng Do đó, cần phải giữ độ của đất tại nơi đặt hệ thống nối đất.Một giải pháp duy trì độ ẩm là sử dụng một loại hóa chất mà tập đoàn quốc tếERICO sản xuất

Và phần mềm GEM được xây dựng bởi tập đoàn ERICO có thể tính toán giá

trị điện trở nối đất của hệ thống nối đất và số lượng hóa chất cần sử dụng

2 Cách sử dụng phần mềm.

Giao diện

làm việc

 Chọn “Multiple Ground in a Line (with GEM)”

 Resistivity of Soil [ohm-m]: điện trở suất của đất

 Length of Ground Rods [m]: chiều dài của cọc nối đất

 Diameter of Ground Rods [cm]: đường kính của cọc nối đất

 Diameter of Holes [cm] : đường kính của hố đào chứa hóa chất (nếu phươngpháp thiết kế có dùng hóa chất)

 Spacing between Rods [m] : khoảng cách giữa hai cọc kề nhau (nếu dùngnhiều cọc )

 Number og Rods : số cọc nối đất

 Nhập các thông số cần thiết kế vào các mục trên và nhấn “Calculate” để

phần mềm tự động tính các thông số

 Electrode Resistance [ohm] : điện trở điện cực nối đất

 Bags of Gem required: số lượng hóa chất cần dùng

 Lưu ý: đơn vị tính toán có thể được chuyển đổi giữa “Imperial” và “Metric”

 Kết quả tính toán được in ra hoặc xuất thành file pdf khi nhấn nút “Print”

3 Đặc tính của hóa chất GEM

Gem (chất cải thiện đất) là chất làm giảm điện trở nối đất, không thay đổitheo nhiệt độ, không bị ăn mòn bởi muối và hóa chất khác, đảm bảo duy trì điện

trở đất thấp theo thời gian, đáp ứng tính dẫn cao trong thời gian tồn tại của hệthống nối đất.

Được sử dụng ở nhiều môi trường khác nhau

GEM có điện trở suất không vượt quá 200Ωcm

4 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm.

III Phần mềm thiết kế chống sét BENJI

Như đã biết, trong những điều kiện khí hậu thời tiết mưa bão hiện tượng sấmsét sẽ xảy ra Sét đặc biệt nguy hiểm đối với con người và các thiết bị sử dụngđiện Và con người chưa tìm ra cách để ngăn chặn hiện tượng sét xảy ra mà chỉ

có thể tránh những ảnh hưởng do sét gây ra Với hệ thống chống sét an toàncho các tòa nhà hay các công trình , thiệt hại do sét sẽ giảm ở mức thấp nhất.Điều quan trọng là phải xây dựng hệ thống bảo vệ chống sét hiệu quả và đápứng bảo vệ theo yêu cầu Chính vì thế phần mềm BENJI được giới thiệu sau đây

sẽ đưa ra các giải pháp thiết kế bảo vệ chống sét an toàn nhất

Thông qua hệ thống bảo vệ chống sét 3000, người sử dụng có thể nắm bắtmột cách tổng quát các thành phần, thiết bị cần lắp đặt cũng như đ ặc điểm vàchức năng của chúng trong hệ thống

1 Cách sử dụng công cụ thiết kế BENJI PROCALC

Khởi động chương trình Benji

Thanh công cụ thiết kế “Design”: quy trình thiết kế chống sét cho một côngtrìnhsử dụng kim thu sét phóng điện sớm Dynasphere của Erico Inc sẽ đượckích hoạt Người sử dụng nhập thông số và theo các bước hướng dẫn sau đểthực hiện thiết kế.

Màn hình làm việc của Benji

Protection Level: cấp độ bảo vệ yêu cầu của công trình 85%, 93%, 98%

 Tạo tòa nhà cần bảo vệ

Nhấp vào biểu tượng New Structure Có thể tạo thành một cấutrúc phức tạp hơn (tối đa là 8 cấu trúc) bằng cách ghép nhiều tòa nhà lại vớinhau để tạo thành tòa nhà yêu cầu

Điều chỉnh kích thước tòa nhà bằng cách nhấp vào cạnh cần thay đổi vànhập thông số vào hộp thoại.

 Tạo kim thu Dynasphere

Nhấp vào biểu tượng New Dynasphere Sau đó, dịch chuyểnkim thu sét đến vị trí thích hợp Nhấp chuột phải vào kim thu thì các thông sốcủa kim sẽ hiện ra đó là: thông số về chiều cao công trình, bán kính hấp thu

và chiều cao kim thu sét (bao gồm cả chiều cao cột đỡ)

Dysasphere Mast Height : điều chỉnh thông số chiều cao kim thu sét Protection Radius: bán kính bảo vệ của kim thu sét

 Xem thể tích hấp thu của kim và đặc tính của cấu trúc

Nhấp vào biểu tượng Plan View hoặc từ chọn View / Plan

Vùng màu xanh là vùng mà công trình được bảo vệ Nếu có vùng màu đỏ,tức là vùng đó chưa được bảo vệ thì cần phải tăng chiều cao kim thu sét

 Quan sát mặt chiếu

Nhấp vào biểu tượng Front Elevation quan sát phía trước mặt chiếu

Nhấp vào biểu tượng Side Elevation quan sát phía cạnh mặt chiếu

Nhấp vào biểu tượng 3D View quan sát không gian 3D

2 Ưu điểm và nhược điểm của công trình

 Ưu điểm:

 Xác định thể tích hấp thu của các điểm nhô cao trên cấu trúc vàphân biệt chúng với các điểm khác mà đã có sẵn vùng bảo vệ

 Dễ dàng xác định vùng bảo vệ của cấu trúc

 Đặt kim thu sét tại vị trí mong muốn bất kì, phần mềm sẽ tínhtoán và so sánh bán kính hấp thu của các điểm cạnh tranh.Bảo vệ đạt yêu cầu khi vùng bảo vệ do kim cung cấp bao phủ

 Chiều cao kim chống sét bị giới hạn không được thấp hơn 4m

 Chiều cao tối đa mà Benji Procalc có thế tính được là 150m

 Phần mềm bị giới hạn trong việc thiết kế chính xác kích thướcmột cấu trúc cho nên kết quả tính toán chỉ ở giá trị gần đúng

Nhưng có thể chấp nhận được trong việc thiết kế những côngtrình không đòi hỏi cấp bảo vệ tuyệt đối của hệ thống thu sét.

IV Phần mềm thiết kế chiếu sáng VISUAL

Ngày nay, chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống hằng ngàycũng như trong công việc Vấn đề chiếu sáng không còn là tạo ra ánh sáng đểlàm việc vào ban đêm mà còn là sử dụng ánh sáng hợp lý nhằm đảm bảo sứckhỏe cho người lao động , tạo cho con người cảm giác thỏa mái, an toàn tronglao động, vui chơi giải trí Do đó, việc tính toán, phân bố và lựa chọn thiết bịchiếu sáng rất là phức tạp, đòi hỏi người thiết kế mất nhiều thời gian trong tínhtoán, lắp đặt và vận hành

Phần mềm Visual 2.0 Basic Edition có thể giúp các kỹ sư thiết kế chiếu sángmột cách nhanh chóng và trình bày các bản vẽ về các thông số và các tính toán,cách phân bố của các thiết bị chiếu sáng rất rõ ràng, chi tiết, đầy đủ Bên cạnh

đó, Visual cho phép chỉnh sửa dễ dàng và tự động tính toán tất cả các giá trị chophù hợp với thông số vừa sửa đổi

1 Trình tự thiết kế chiếu sáng bằng phần mềm VISUAL

Khởi động chương trình Visual 2.0 Basic Edition

Phần mềm được tính toán dựa trên “ Lumen Method Tool “ tức là trênphương pháp quang thông cho chiếu sáng nội thất

Bước 1: nhập kích thước phòng

1.Chọn đơn vịtính toán : Metric

2.Demension:

nhập kích thướcchiều dài, rộng, caocủa công trình

 Commercial (thuộc về thương mại): 80 – 50 – 20

 Light Industrial (công nghiệp nhẹ) : 50 – 30 – 10

 Heavy Industrial (công nghiệp nặng): 0 – 30 – 10

Bước 2: Xác định mặt phẳng làm việc

1.Work Plance:

nhập độ cao mặtphẳng làm việc

4.Next

Lithonia\Fluorescent\Architectural\AV… ở đây ta chọn file IES để xuất thông số

bộ đèn (quang thông, số bóng đèn trong một bộ, hệ số sử dụng quang thông và

công suất của đèn ứng với loại đèn đã chọn) được chọn để thiết kế.

2.Chọn hệ số mất ánh sáng: lựa chọn trong hộp thoại có sẵn Standard hoặc

tính toán theo các đặc tính của đèn như: loại đèn sử dụng, chu kỳ lau chùi, chất

lượng không khí, loại Ballast và các đặc tính khác bằng cách nhấp vào biểu tượng Run the ISE LLF Calculator

Chọn hệ số khấu hao của đèn

được dùng và hệ sốmất sáng (LLD)sẽ

được hiển thị ở cộtphía tay phải

3.Next

Chọn hệ số khấu hao bám bẩn của đèn

1.Chọn hình thứcbảo trì có sẵn trong

3.Chọn chu kỳ bảotrì theo tháng ở

Maintenance Cycle

4.Next

Chọn lựa đặc tính của chấn lưu

1.Chọn đặc tínhchấn lưu có sẵn tronghộp thoại Ballast

chọn sẽ hiển thị trong

(Ballast)

2.Next

Chọn các đặc tính hỗn hợp khác

Click Finish để hoàn

thành tính toán hệ số tổn thất công suất Giá trị LLF sẽ được đưa vào hộp thoại

nhập 1 trong 3 thông

số sau)

 Illuminance: độ rọi yêu cầu

 Power Density: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích

3.Hoặc có thể thiết kế theo phương pháp cho sẵn số đèn và khoảng cách

theo yêu cầu trong mục “Design Constraints”

4.Click Next

Bước 5: Xác định lưới chiếu sáng

khoảng cách từ bốnloại có sẵn hoặc tựchọn giá trị khoảngcách cho lưới ở mục

Specified Spacing

2.Bấm Finish để

hoàn tất việc thiết kếchiếu sáng

Bước 6: Vẽ đường cong đẳng rọi

Sau khi hoàn thành việc tính toán chiếu sáng, có thể vẽ đường cong đẳng rọi.Đường cong đẳng rọi là các đường viền chiếu sáng mà những đường viền nàyđược vẽ trên khu vực có cùng giá trị về độ rọi Mỗi đường viền sẽ có một màu vàgiá trị chiếu sáng khác nhau, có thể lựa chọn chúng trong hộp thoại Giá trị độ rọi

ở từng khu cực chiếu sáng sẽ được hiển thị trên mỗi đường viền Để vẽ biểu đồcường độ sáng thực hiện các bước sau:

Vào Tool chọn Opition.

1.Lable

khoảng tăng giá trị

độ rọi cho cácđường viền chiếusáng

2.Contour value:

nhập các giá trị độrọi chiếu sáng từ lớnnhất đến nhỏ nhất.3.Bật các nútđiều khiển ở chế độmở

4.Nhấn OK để

hoàn tất việc vẽ biểu đồ.

Sau đó click vào biểu tượng “Contours” trên thanh công cụ ta được các

đường cong đẳng rọi có dạng như sau:

Bước 7: Phần mềm còn hỗ trợ tính năng xuất kết quả thiết kế thông qua tínhnăng in

 Lumen Method Summary: in kết quả tính toán chiếu sáng

2 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm

 Ưu điểm:

 Bố trí đèn hoàn toàn tự động trong không gian kiến trúc theo cácthông số cho trước về độ rọi, số lượng đèn, khoảng cách giữa cácđèn và quang thông của đèn

 Có thể tính toán, trình bày, in ấn và vẽ biểu đồ cường độ chiếusáng của đèn

 Các thông số của đèn có sẵn trong catalogue chỉ cần lựa chọn chophù hợp

 Hệ số phản xạ trần/tường có thể tùy biến theo công trình thực tế

 Phần mềm hỗ trợ việc chọn lọc độ rọi và hệ số tổn thất công suấtánh sáng

 Nhược điểm:

 Chỉ giới hạn cho không gian bên trong hình chữ nhật

 Chỉ duy nhất một loại đèn được bố trí sử dụng trong cùng một thờiđiểm

 Các đèn chiếu sáng bắt buộc nằm đúng hướng Đông-Tây hoặc

V Phần mềm MICROSOFT OFFICE VISIO

Microsoft Office Visio là một trong những phần mềm ứng dụng rất phổ biếnnhằm tạo ra những bản vẽ nhanh chóng và hiệu quả cho người sử dụng Hiệnnay, phần mềm Microsoft Office Visio đang áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành

và lĩnh vực khác nhau, từ các ngành kỹ thuật như xây dựng, kiến trúc, cơ khí, kỹthuật điện,…đến lĩnh vực quản lý và văn phòng

Đối với kỹ sư điện đây là phần mềm rất hữu dụng vì chỉ cần những thao tácđơn giản là có thể tạo ra những sơ đồ, những bản vẽ kỹ thuật, những mạch điện.Microsoft Office Visio có giao diện thân thiện và rất quen thuộc với người đãtừng sử dụng bộ Microsoft Office Ngoài ra, thư viện của Microsoft Office đã tíchhợp sẵn tất cả các khối hình vẽ các linh kiện điện, điện tử, cơ khí, xây dựng,kiến trúc… Và người sử dụng chỉ cần chọn ra và kết nối chúng lại để tạo ranhững bản vẽ theo đúng yêu cầu sử dụng

1 Một số thư viện thường dùng trong Microsoft Office Visio

 Map and Floor Plans (sơ đồ trong xây dựng nhà)

Trong mục này có rất nhiều thư viện được định dạng sẵn: Directional

Map, Electrical and Telecom Plan, Floor Plan, Security and Access Plan,…

Electrical and Telecom (điện và truyền

thông): thư viện chứa các biểu tượng về

các loại đèn, ổ cắm điện, công tắc, máyđiều nhiệt, quạt trần,…

Wall,Shell and Structure: thư viện chứa

các biểu tượng về hình dạng phòng, cácloại tường, cửa, cấu trúc nhà,…

Drawing Tool Shapes (các công cụ

dùng để vẽ)

Annotations: thư viện chú thích

Analog and Digital Logic: thư viện chứa

phần tử tương tự và số, các cổng logic, bộkhuếch đại, bộ biến đổi, op-amp,

Composition Assembli: thư viện chứa

các biểu tượng của những bộ khuếch đạiop-amp và bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ ngắtđiện, cơ cấu chỉ thị, bộ nhận phát, các loạicảm biến, cầu diode, biến tần,

Fundamental Items: chứa các phần tử

nối đất, các thiết bị đẳng thế, các loạinguồn, điện trở, biến trở, các loại đèn,

Integrated Circuit Components: thư viện

chứa các phần tử mạch tích hợp nhưmux, decoder, bộ biến đổi điện áp từtương tự sang số

Maintenance Symbols: thư viện các loại

nguồn máy phát tín hiệu, cuộn dây relay, công tắc relay, mạch đahợp,…

Maps and charts: thư viện chứa các hộp dây nối, các loại nhà máy

điện (hạt nhân, thủy điện, nhiệt điện,…), các thiết bị điện tín, điệnthoại

Qualifying Symbols: thư viện chứa các kí hiệu về sự phóng xạ, cực

dương, cực âm, trung tính, và các loại bảo vệ của hệ thống điện nhưloại có ba cuộn dây riêng, loại hai pha ba dây, hai pha bốn dây,…

Rotating Equip and Mech Func: thư viện chứa các thiết bị như máy

quay, trục, phần ứng, chổi than, nam châm vĩnh cửu,…

Semiconductors and Electron: thư viện chứa các linh kiện bán dẫn

và điện tử như diode, triac, transistor, UJT, MostFet,

Switches and Relays: thư viện chứa các loại công tắc và timer, khóa

liên động, các máy cắt trì hoãn theo thời gian, contactor của timer,cuộn dây timer,…

Telecoms Switch and Peripheral equip: thư viện các thiết bị ngoại vi

như mạch khuếch đại, tạo xung, công tắc chuyển mạch, bộ lọc,

Terminals and Connectors: thư viện chứa các thiết bị kết nối và cổng

nối như bộ tiếp hợp, kết nối mạch, kết nối cáp, bo kết nối,…

Transformer and Windings: thư viện chứa các loại máy biến áp và

phần cảm, van điều tiết, lõi từ, cảm biến, cuộn dây của máy biến áp,cuộn cảm đồng trục,…

Transmission Paths: thư viện chứa các loại đường truyền.

 Ngoài ra còn một số thư viện khác như: Process Engineering, Visio

Extra,…

2 Các bước thực hiện bản vẽ với phần mềm Microsoft Office Visio

Bước 1:Khởi động phần mềm Microsoft Office Visio

Bước 2: Chọn phạm trù làm việc trong hộp thoại Template Categories và chọn đối tượng thiết kế cụ thể trong hộp thoại Recent Pemplates Chọn xong click Create để vào màn hình làm việc.

Bước 3: Chọn thư viện làm việc

Để lấy các biểu tượng cần thiết cho bản vẽ, chỉ cần click chuột và kéo cácbiểu tượng có sẵn trong khung bên trái của bản vẽ ra màn hình

Để chèn thêm các thư viện, vào File/ Shapes và chọn thư viện muốn thêm

trong danh sách xổ ra của thư mục

Bước 4: Vẽ sơ đồ

Phần mềm Microsoft Office Visio hỗ trợ các thao tác vẽ đường thẳng, tròn,cung,… và các phần tử dùng để hiệu chỉnh bản vẽ sau khi đã thiết kế

Bước 5: In bản vẽ (hỗ trợ xuất ra file pdf )

Chương 2: THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ

Sau đây là phần thiết kế chi tiết một phân xưởng cơ khí bằng phần mềm CAD với các số liệu cụ thể.

I Số liệu ban đầu cho phân xưởng cơ khí

1 Đặc điểm của phân xưởng

 Nguồn điện vào: Đường dây 22kV, công suất ngắn mạch S N = 250MVA

 Yêu cầu nguồn điện dự phòng: có

 Kích thước xưởng cơ khí: 30m x 9m x 8m (dài x rộng x cao)

 Lưới trung áp: 15kV, công suất ngắn mạch phía nguồn

S N =250MVA, dây nhôm lõi thép thiết diện 240mm2, dài 2km

 Lưới hạ áp: 400V, 50Hz, hệ thống nối đất TNC, hệ số công suất yêu cầu cosφ=0.95

 Thông số nối đất: Điện trở suất 220Ωm, đất khô, nhiệt độ đất 250C

 Môi trường làm việc: sạch, ít bụi, khô ráo và thông gió Nhiệt độ trung bình của phân xưởng 350C

2 Thông số phụ tải và sơ đồ bố trí phụ tải

Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng phân xưởng

 Thiết kế hệ thống nối đất chống sét và nối đất bảo vệ.

 Thành lập các bản vẽ thiết kế chi tiết.

4 Quan điểm thiết kế

Để thực hiện các nhiệm vụ thiết kế nêu trên, nhiệm vụ thiết kế lựa chọn dây dẫn, phần tử bảo vệ phía sơ cấp máy biến áp và phần thiết kế hệ thống chống sét lan truyền trên đường nguồn sẽ thực hiện bằng tay Các nhiệm vụ thiết kế còn lại sẽ được thực hiện với sự hỗ trợ của các phần mềm CAD đã được giới thiệu ở chương I Cụ thể, sử dụng:

 Phần mềm Ecodial: thiết kế mạng động lực, máy biến áp, máy phát

dự phòng và tụ bù

 Phần mềm Visual: thiết kế hệ thống chiếu sáng

 Phần mềm Benji: thiết kế hệ thống chống sét sử dụng kim thu sét phóng điện sớm

 Phần mềm GEM: thiết kế hệ thống nối đất

 Phần mềm Microsoft Office Visio 2007: thực hiện các bản vẽ

II Thiết kế

1 Thiết kế chiếu sáng

Để có số liệu đầu vào về công suất chiếu sáng cho phần thiết kế mạng độnglực, phần thiết kế chiếu sáng thực hiện đầu tiên

Vì phần mềm Visual chỉ áp dụng thiết kế cho các khu vực hình chữ nhật, do

đó ta cần phân mặt bằng làm việc thành các vùng theo chức năng để tiện choviệc thiết kế

 Khu vực làm việc chính: khu A và khu B có kích thước 11m x 9m x8m

 Khu vực làm việc phụ: khu C có kích thước 8m x 6m x 8m

 Khu vực văn phòng: phòng điều hành có kích thước 8m x 3m x 4m

Hình 2.2 Phân vùng mặt bằng thiết kế chiếu sáng

a Thiết kế chiếu sáng cho khu A và khu B (11m x 9m x 8m)

Khởi động phần mềm thiết kế chiếu sáng Visual

Bước 1: Nhập thông số kích thước (chiều dài, chiều rộng, chiều cao) theo

đơn vị Metric cho khu vực được thiết kế trong phần Dimensions.

Chọn hệ số phản xạ của trần, tường và sàn, trong mục Standard chọn

Light Industrial [50-30-10] (công nghiệp nhẹ), các hệ số phản xạ được gán

lần lượt là 50% - 30% - 10% Trong trường hợp người thiết kế muốn chọncác giá trị khác của hệ số phản xạ, người thiết kế có thể nhập trực tiếp các

giá trị mong muốn vào các ô Celling, Walls, Floor bên dưới.

Click Next để tiếp tục quá trình thiết kế

Bước 2: Xác định mặt phẳng làm việc (tức là vị trí tính toán chiếu sáng để

đảm bảo yêu cầu về cường độ sáng cho người làm việc)

 Nhập chiều cao mặt phẳng làm việc (Work Plane): 1m

 Nhập chiều cao treo đèn (Mouting Heigh): 8m (đèn treo âm trần)

 Chọn kiểu trần: Open Ceiling (trần hở: không có phông chắn giữa

mái và đèn)

Click Next để tiếp tục quá trình thiết kế

Bước 3: Chọn bộ đèn sử dụng

Trong mục Photometric File, click vào đường dẫn C:\Program Files\Visual

2.0\Photometrics\Lithonia trong thư mục này chứa các loại đèn định sẵn của

hãng Lithonia

 Downlighting and Track:

 Fluorescent: đèn huỳnh quang

 Indoor HID: đèn phóng điện trong nhà

 Outdoor: đèn ngoài trời

Vì đèn được treo cách mặt đất 8m nên ta sử dụng loại đèn phóng điện

trong nhà (Indoor HID) Trong loại Indoor HID có 3 nhóm,

Ta chọn loại đèn có công suất lớn (High Bay), từ đó chọn loại đèn theo

mong muốn của nhà thiết kế và phụ thuộc vào nguồn hàng cung cấp từ thịtrường (C:\PROGRA~1\Visual 2.0\Photometrics\Lithonia\Indoor HID\High Bay\TE\11860.IES).

Bộ đèn ta chọn có ký hiệu TE 250M E17W (tra catalogue cung cấp bởi

nhà sản xuất)

 TE: Series của nhà sản xuất cấp cho loại đèn

 250M ( Wattage/lamp ):Bóng đèn loại Metal Halide, công suất 250W

 E17 (Reflector):Đuôi kiểu vặn mà E17

Hình minh họa kiểu đèn trong thực tế

Phần chọn hệ số mất sáng: trong hộp thoại Standard chọn chọn bóng đèn

Metal Halide có LLF = 0.72 Chú ý thông số LLF có thể được tính theo ý muốn.

Các hệ số được gán sau khi chọn đèn:

 Hệ số sử dụng (CU Value) : 0.37

 Số bóng đèn trong một bộ đèn(Lamps per Luminaire): 1 bóng

 Quang thông bóng đèn (Lumens per Lamp) : 20500 lm

 Công suất điện tiêu thụ của bộ đèn (Input Power): 292 W ( kể cả

Ballast)

 Hệ số mất mát ánh sáng (LLF Value): 0.72

Click Next để tiếp tục quá trình thiết kế

Bước 4: Chọn phương pháp thiết kế mong muốn.

Ở đây có ba giải pháp cho việc thiết kế được đề cập trong phần Design

Parameters đó là:

 Illuminance: theo độ rọi yêu cầu

 Number Luminaires:theo số bộ đèn yêu cầu

 Power Density: theo suất chiếu sáng trên đơn vị diện tíchTrong các loại thông số này, thường thông số độ rọi theo yêu cầu đượclựa chọn vì được các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đề cập (đảm bảo cường

độ sáng làm việc theo yêu cầu) Để xác định thông số độ rọi theo yêu cầu taxem phần hướng dẫn khi click vào biểu tượng chọn phần Industrial

Group ( thuộc về công nghiệp) Trong phần này, chọn mục Assembly (nhiệm

vụ lắp ráp), chọn mục Simple (đơn giản) Bên phải mục Occupants Ages chon Under 40 (độ tuổi lao động dưới 40), mục Accuracy chọn Important, mục Task Reflectances chọn 30% to 70% Kết quả giá trị độ rọi gợi ý là 323

lux

Nếu trong phần thiết kế ta chọn đúng giá trị 323lux là yêu cầu tính toán thìphần mềm cho ra kết quả tính toán sơ bộ như sau

 Giá trị độ rọi tính toán (illuminance): 331lux

 Tổng số bộ đèn được sử dụng (total Luminaires): 6 bộ

 Số cột phân bố (Number Columns): 3 cột

 Số hàng phân bố (Number Rows): 2 hàng

 Khoảng cách giữa các cột (Column Spacing): 3.67m

 Khoảng cách giữa các hàng (Row Spacing) : 4.50m

 Khoảng cách từ tường đến cột đầu gần nhất (Column Start): 1.83m

 Khoảng cách từ tường đến hàng đầu gần nhất (Row Start): 2.25m

 Suất chiếu sáng (Power Density): 17.70W/m2

Nếu người thiết kế cần chỉnh sửa các số liệu tính toán cho phù hợp vớiđặc điểm và kết cấu của phân xưởng thì có thể nhập các ràng buộc thiết kế

vào Design Constraints.

Click Next để tiếp tục quá trình thiết kế

Bước 5: Kiểm tra độ rọi trên mặt phẳng làm việc, tức là kiểm tra sự phân

bố độ rọi trên mặt phẳng làm việc có đảm bảo yêu cầu độ rọi theo yêu cầukhông?

Khoảng cách giữa các điểm tính toán được lựa chọn theo ¼ hoặc ½khoảng cách giữa hai bộ đèn hay khoảng cách theo ý muốn của người thiết

kế Ngoài ra, có thể không chọn cùng kiểm tra nếu thấy không cần thiết

Ở bước này, ta chọn khoảng cách giữa các điểm tính toán là 0.5m

Các dấu + màu đỏ là những điểm mà phần mềm sẽ tính toán độ rọi.

Click Finish để hoàn thành công việc thiết kế.

Cột bên phải là kết quả tính toán sau khi đã kiểm tra của phần mềm.Trong phần này, chúng ta chú ý đến thông số Max/Min phản ánh sự khôngđồng đều về độ rọi trên mặt phẳng làm việc Tỷ số EMax/EMin thường để chấpnhận là vào khoảng 1.6÷1.8

Để độ rọi phân bố đồng đều hơn, ta phân bố lại các bộ đèn theo chiềurộng và chiều dài theo hướng tăng khoảng cách giữa hai bộ đèn.

Để thực hiện điều này, cần quay lại bước 4 Nhấp chuột vào Tool/Lumen

Method → nhấp Next bốn lần để trở lại giao diện của bước 4.

Trong hộp thoại Design Constraints, thay đổi hai giá trị:

 Khoảng cách giữa các cột (Column Spacing): 5.00m

 Khoảng cách giữa các hàng (Row Spacing) : 5.50m Nhấp Next và sau đó nhấp Finish ở màn hình kế tiếp ta có kết quả hiệu

chỉnh Cộng với thiết lập các đường đẳng rọi, được kết quả như sau:

 Mặt phẳng làm việc:

 Độ rọi trung bình (Average): 300.6 lux

 Độ rọi cực đại (Maximum): 377.1 lux

 Độ rọi cực tiểu (Minimum): 204.3 lux

 Tỷ số EMax/EMin: 1.8:1 (thỏa yêu cầu thiết kế)

 Tỷ số ETB/EMin: 1.5:1

 Phương pháp Lumen:

 Độ rọi trung bình (Average illuminance): 331lux > Eyc= 323lux

 Tổng số bộ đèn được sử dụng (Number Luminaires): 6 bộ

 Số cột phân bố (Number Columns): 3 cột

 Số hàng phân bố (Number Rows): 2 hàng

 Khoảng cách giữa các cột (Column Spacing): 5.00m

 Khoảng cách giữa các hàng (Row Spacing) : 5.50m

 Khoảng cách từ tường đến cột đầu gần nhất (Column Start): 0.5m

 Khoảng cách từ tường đến hàng đầu gần nhất (Row Start): 1.75m

 Suất chiếu sáng (Power Density): 17.70W/m2

Qua các thông số nêu trên, nhận thấy việc bố trí lại các bộ đèn giúp phân

bố độ rọi trên mặt phẳng làm việc đều hơn: độ rọi cực đại giảm từ 457.7 luxxuống 337.1 lux nhưng không làm thay đổi độ rọi trung bình là 331 lux đểđảm bảo yêu cầu thiết kế theo phương pháp Lumen

Bước 6: Xuất kết quả tính toán ra bản vẽ

File → Project : trong giao diện Project Properties nhập tên dự án, mô tả

về dự án, tên người thiết kế, tên công ty thiết kế,…

File → Print để in các báo cáo (hoặc xuất ra file pdf) Phần mềm Visual sẽ

in hai báo cáo gồm các nội dung:

Kết quả và bản vẽ sẽ được đưa vào phần phụ lục

Tổng công suất đèn dùng cho khu vực A & B:

PA&B= Pbộđèn x (số bộ đèn)

= 292 x (6 x 2) = 3.504 [W]

b Thiết kế chiếu sáng cho khu C (8m x 6m x 8m)

Khu C dùng để ra vào và chuyển/nhận hàng nên về yêu cầu chiếu sángkhông cần yêu cầu quang trọng Thực hiện tương tự 5 bước như thiết kếchiếu sáng khu A & B với các yêu cầu sau:

 Sử dụng bộ đèn TE 250M E17W, treo cao 8m so với mặt đất

 Độ rọi yêu cầu là 215 lux

Ở bước 4, yêu cầu thiết kế về độ rọi là 215lux (Not Important)

Kết quả thiết kế như sau:

 Mặt phẳng làm việc:

 Độ rọi trung bình (Average): 157.6 lux

 Độ rọi cực đại (Maximum): 180.9 lux

 Độ rọi cực tiểu (Minimum): 125.0 lux

 Tỷ số EMax/EMin: 1.4:1 (chưa thỏa yêu cầu thiết kế)

 Tỷ số ETB/EMin: 1.3:1

 Phương pháp Lumen:

 Độ rọi trung bình (Average illuminance): 172lux < Eyc= 215lux

 Tổng số bộ đèn được sử dụng (Number Luminaires): 2 bộ

 Số cột phân bố (Number Columns): 2 cột

 Số hàng phân bố (Number Rows): 1 hàng

 Khoảng cách giữa các cột (Column Spacing): 5.20m

 Khoảng cách giữa các hàng (Row Spacing) : 6.00m

 Khoảng cách từ tường đến cột đầu gần nhất (Column Start): 1.40m

 Khoảng cách từ tường đến hàng đầu gần nhất (Row Start): 3.00m

 Suất chiếu sáng (Power Density): 12.17W/m2

Quá trình thiết kế chưa thỏa được độ rọi trung bình theo yêu cầu (172lux

< 215lux yêu cầu), nhưng vì đây là khu vực không quan trọng trong phânxưởng nên chỉ cần đảm bảo chiếu đủ sáng là đã hợp lý

Tổng công suất đèn dùng cho khu vực C:

PC= Pbộđèn x (số bộ đèn)

= 292 x 2 = 582 [W]

Xuất kết quả ra file pdf

c Thiết kế chiếu sáng cho khu Phòng điều hành ( 8m x 3m x 4m)

Phòng điều hành phục vụ cho công việc văn phòng, trần được thiết kếthấp (4m) so với khu làm việc cơ khí Và phòng được thiết kế cách ly với cáckhu còn lại trong phân xưởng

Yêu cầu thiết kế:

 Sử dụng bộ đèn TE 250M E17W, treo cao 4m so với mặt đất

 Độ rọi yêu cầu là 215 lux

Bước 1: Phần chọn hệ số phản xạ (Reflectances) theo khu thương mại,

có hệ số 80% - 50% - 20%

Bước 2:

 Nhập chiều cao mặt phẳng làm việc (Work Plane): 1m

 Nhập chiều cao treo đèn (Mouting Heigh): 4m (đèn treo âm trần)

 Chọn kiểu trần: 2 x2 Ceiling

Bước 3: chọn đèn

Chọn đèn huỳnh quang (Fluorescent) → loại đèn sử dụng cho kiến trúc

dân dụng (Architectural)→ loại bộ đèn đôi huỳnh quang

Mã hiệu đèn sử dụng CRRS 2 32 TUBI SSR

 2 (number of lamps): bộ đèn gồm 2 bóng

 32 (lamp type): đèn huỳnh quang T8 (48ʺ) công suất 32W/1 đèn

 SSR : sự phản chiếu của chóa đèn là 95%

Hệ số mất sáng LLF = 0.71

Bước 4: chọn độ rọi tối thiểu theo yêu cầu

Trong mục Illuminance → chọn mục thương mại – dân dụng (Commercial

and Residential Interiors) → chọn mục văn phòng (Offices) → chọn mục nghe nhìn ( Audio – Visual Areas) Nhập độ tuổi lao động (<40), mức độ chính xác của công việc (Important), biên dao động của các hệ số phản xạ (30% to

70%).