Tính toán cung cấp điện phòng thực hành F105

Nhận thức được sự quan trọng của điện nhưng do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên em chọn đề tài “ Tính toán cung cấp điện phòng thực hành F105 ” Giới thiệu những yêu cầu đố

Phần một : TỔNG QUAN

i) Lý do chọn đề tài :

Điện năng là một dạng năng lượng có ưu điểm là dễ sản xuất ra từ các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, hóa năng, cơ năng… dễ chuyển thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, cơ năng… và dễ dàng truyền tải đi xa với công suất cao và hiệu suất lớn

Công nghiệp điện có liên quan chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân, công nghiệp điện được xem một trong những động lực tăng năng suất lao động, tạo nên phát triển kinh tế

Nhận thức được sự quan trọng của điện nhưng do thời gian có hạn và kiến thức

còn hạn chế nên em chọn đề tài “ Tính toán cung cấp điện phòng thực hành

F105 ”

Giới thiệu những yêu cầu đối với phương án cung cấp điện, lựa chọn thiết bị trong cung cấp điện, các đại lượng đo ánh sáng, các phương pháp tính toán, xác định phụ tải tính toán, lựa chọn cung cấp điện tính toán cung cấp điện cho phòng thực hành F105

Tham khảo, nghiên cứu tài liệu khảo sát thực tế kết hợp với kiến thức đã học

iv) Giới hạn đề tài :

Tính toán cung cấp điện phòng thực hành F105

Phần hai : NỘI DUNG

I.NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN

1 Độ tin cậy cung cấp điện

- Hộ tiêu thụ điện là một bộ phận quan trọng của hệ thống cung cấp điện, nhằm biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác để sử dụng trong sản xuất hoặc dân dụng

1.1 Hộ loại 1

Là những hộ tiêu thụ điện năng mà khi hệ thống cung cấp điện bị sự cố sẽ gây ra thiệt hại về tính mạng con người hoặc ảnh hưởng về chính trị Thời gian cho phép mất điện đối với hộ loại 1 bằng thời gian tự động cấp nguồn dự phòng trở lại Đối với hộ loại 1 thường phải sử dụng hai nguồn cung cấp, đường dây hai lộ, trạm

có hai máy biến áp hoặc có nguồn dự phòng… nhằm giảm xác suất mất điện xuống rất nhỏ

1.2 Hộ loại 2

Là những hộ tiêu thụ mà khi bị ngừng cung cấp điện chỉ dẫn đến những thiệt hại về kinh tế do ngừng trệ sản xuất, hư hỏng sản phẩm, lãng phí lao động… Thời gian cho phép mất điện đối với hộ loại 2 bằng thời gian cấp nguồn dự phòng trở lại, được thao tác bằng tay Phương án cung cấp cho hộ loại 2, có hoặc không có nguồn

dự phòng, đường dây đơn hoặc kép…

1.3 Hộ loại 3

Là những hộ cho phép cung cấp điện với mức độ tin cậy thấp, nghĩa là cho phép mất điện trong thời gian sửa chữa, thay thế thiết bị sự cố, nhưng thường không quá 24 giờ Đó thường là những hộ thuộc phân xưởng phụ, nhà kho, hoặc một bộ phận của mạng cung cấp nông nghiệp Phương án cung cấp cho hộ loại 3 có thể sử dụng một nguồn, đường dây một lộ

2 Đường dây

- Yêu cầu đối với dây dẫn là phải có khả năng dẫn điện tốt Người ta thường sử dụng các loại dây dẫn như đồng, nhôm, dây nhôm lõi thép Trong các loại dây thì dây đồng là loại dẫn điện tốt nhất và thường được sử dụng trong những nơi quan trọng hoặc ở những nơi có chất ăn mòn kim loại như nhà máy hóa chất và vùng ven biển Trong các loại dây dẫn thì khả năng dẫn điện của dây đồng so với dây nhôm thì cao hơn khoảng 30% Thông thường đối với mạng điện ngoài trời trên cao, công suất truyền tải lớn, đoạn đường truyền tải xa người ta thường sử dụng dây nhôm lõi thép

Dây dẫn điện phải có độ bền Do đó thường được chế tạo có các loại dây có nhiều sợi bện với nhau hay có thể phần ngoài là dây nhôm, phần bên trong là dây thép, nhôm là

bộ phận truyền tải điện

3 Kỹ thuật

− Liên tục cung cấp điện

− Đảm bảo chất lượng điện năng (độ dao động của điện áp, dòng điện và tần số phải nằm trong phạm vi cho phép)

− Vận hành đơn giản

− An toàn cho người sử dụng

4 Kinh tế

− Vốn đầu tư phải thấp

− Tổn thất điện hàng năm xảy ra phải thấp

− Chi phí bảo trì bảo quản phải thấp

Ngoài những chỉ tiêu trên khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện ta cần quan tâm các vấn đề như: điều kiện để thu hồi vốn nhanh, thời gian xây dựng hệ thống cung cấp, và sự thuận lợi của việc mở rộng hệ thống cung cấp khi yêu cầu của phụ tải tăng

5 An toàn

- An tòan là vấn đề quan trọng, thậm chí phải đặt lên hang đầu khi thiết kế, lắp đặt,

vận hànhcông trình điện An toàn cho người vận hành, an tòan cho thiết bị, công trình điện, an toàn cho người dân và các công trình dân dụng lân cận

- Người thiết kế và vận hành công trình điện phải nghiêm chỉnh tuân thủ triệt để các quy định, nội quy an toàn, ví dụ khoảng cách an toàn giữa công trình dân dụng, khoảng cách an toàn từ dâ dẫn tới mặt đất…

II LỰA CHỌN THIẾT BỊ TRONG CUNG CẤP ĐIỆN

2.1 Giới thiệu chung

Trong quá trình vận hành các khí cụ điện phải làm việc trải qua các chế độ :

− Chế độ làm việc lâu dài

Việc lựa chọn các khí cụ điện và các bô phận dẫn điện khác phải thoã mãn yêu cầu hợp lý về kinh tế và kỹ thuật

2.2 Chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện lâu dài cho phép:

K1K2Icp ≥ Itt

Trong đó: K1: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến sự chênh lệch nhiệt độ môi trường chế tạo và môi trường đặt dây (pl 27 trang 207 giáo trình cung cấp điện )

K2: Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ kể đến số lượng cáp đặt chung 1 rãnh(pl

28 trang 208 giáo trình cung cấp điện )

Icp: Dòng điện làm việc lớn nhất (dài hạn qua dây tra bảng dòng cho phép của từng loại dây do nhà sản xuất công bố )

Điều kiện kiểm tra:

ΔUbt ≤ ΔUbtcp

ΔUsc ≤ ΔUsccp

Isc ≤ Icp

Trong đó: ΔUbt: Tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường

ΔUsc: Tổn thất điện áp lúc đường dây bị sự cố nặng nề nhất (đứt 1 đường dây trong lộ kép)

ΔUbtcp: Trị số tổn thất điện áp cho phép lúc bình thường

ΔUsccp: Trị số tổn thất điện áp cho phép lúc đường dây bị sự cố

_ với U ≥ 110(KV): ΔUbtcp = 10℅Uđm

ΔUsccp = 20℅Uđm_ với U ≤ 35(KV): ΔUbtcp = 5℅Uđm

ΔUsccp = 10℅Uđm

2 3 Lựa chọn cầu chì

Đây là loại khí cụ điện thường gặp, cầu chì sử dụng để bảo vệ mạch điện khi ngắn mạch, Thời gian cắt mạch của cầu chì phụ thuộc vào vật liệu làm dây chảy Dây chảy cầu chì làm bằng chì, hợp kim chì với thiếc, kẽm nhôm, đồng, bạc… Chì, kẽm và hợp kim chì với thiếc có nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, điện trở suất tương đối lớn

Trong đó Upđm : điện áp pha định mức, bằng 220 V

cosφ: hệ số công suất

Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh, cosφ= 1, với quạt, tủ lạnh, điều

hòa, đèn tuýp, cosφ= 0.8

Với lớp học dùng quạt + đèn sợi đốt, cosφ= 0.9

Với lớp học dùng quạt + đèn tuýp cosφ= 0.8

+ Trong lưới điện công nghiệp:

K : hệ số mở máy của động cơ nhà chế tạo cho(thường K mm =5,6,7)

a: động cơ mở máy nhẹ (hoặc không tải)như máy bơm, máy cắt gọt kim loại

a =2.5, động cơ mở máy nặng như cần cầu, cần trục, máy nâng a =1.6

- Làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn hơn cầu chì, tuy giá thành cao hơn cầu chì nhưng vẫn được dùng rộng rãi trong lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt

Áptômát được chế tạo với điên áp khác nhau : 400 (V), 440 (V), 500 (V), 600 (V), 690 (V)

Người ta cũng chế tạo các loại áptômát 1 pha , 2 pha , 3 pha với số cực khác nhau : 1 cưc , 2 cực , 3 cực , 4 cực

_ Áptômát chọn theo 3 điều kiện:

Udm A:điện áp định mức của áptômát (V)

Idm A:dòng điện định mức của áptômát (A)

Icdm A:dòng cắt định mức của áptômát (KA)

III CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐO ÁNH SÁNG

Quang thông là công suất phát sáng được đánh giá bằng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ được lượng bức xạ Đơn vị đo quang thông là lumen (lm)

Cường độ sáng là mật độ phân bố quang thông trong không gian Đơn vị đo cường độ sáng là candela (cd) là đơn vị cơ bản chỉ cường độ sáng trên mặt phẳng vuông góc với nguồn sáng có diện tích 1/600000m2.

Độ chói là mật độ phân bố (I) trên bề mặt theo một phương cho trước Đơn

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

Trường hợp theo phương tạo với pháp tuyến của bề mặt nguồn sáng một góc

α thì độ chói được tính theo công thức:

Độ trưng là mật độ phân bố quang thông Φ trên bề mặt do một mặt trái phát

ra Đơn vị đo độ trưng (lm/m2) độ trưng của một nguồn hình cầu có diện tích mặt ngoài 1.m2 phát ra một quang thông cầu 1 lumen phân bố đều theo mọi hướng:

M = Φ / S

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

Huy độ: (cd/m2) là tỉ số cường độ ánh sáng theo một hướng nào đó chia cho diện tích biểu kiến (diện tích biểu kiến là hình chiếu của nguồn sáng lên mặt phẳng vuông góc hướng ta xét).

− Đèn huỳnh quang có huy độ: L = 7.103 cd/m2

− Đèn có tim có huy độ: L = 5,5.106 cd/m2

− Đèn thủy ngân cao áp: L = 1,8.109 cd/m2

− Khi Lα nhỏ, càng tốt không chói

Quang hiệu của nguồn sáng tức là hiệu suất nguồn phát quang

H = Φ / P

− Đối với đèn tròn H = 11 ÷ 19 lm/W

− Đối với đèn huỳnh quang H = 40 ÷70 lm/W

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN :

4.1 Tính toán chiếu sáng theo phương pháp quang thông:

* Trong đó: FT T: Tổng lượng quang thông cần thiết của bóng đèn (lm)

E: Độ rọi trung bình cần đạt được trên bề mặt công trình, chọn theo tiêu chuẩn việt nam của từng công trình cụ thể (lx)

S: Diện tích bề mặt công trình chiếu sáng (m²)

UF: Hệ số sử dụng quang thông có tính đến hao hụt quang thông trong

bộ đèn và quang thông hao phí ngoài bộ đèn, thông thường UF=0.35÷0.50

MF: Hệ số duy trì chung tùy thuộc vào cấp bảo vệ của đèn (Tra bảng 7 2

trang 5 TCVN 333 năm 2005)

* Số lượng bộ đèn cần sử dụng (làm tròn lên):

bk dS dI

N= TT

bd

F F

Fbd: Quang thông của 1 bộ đèn ( trường hợp đèn 1 bóng)

4.2 Tính toán chiếu sáng theo phương pháp hệ số sử dụng:

a) Xác định độ cao đèn :

H = h – h1 – h2

Trong đó : h là độ cao nhà xưởng (m)

h1 : khoảng cách từ trần đến bóng đèn h2 : khoảng cách từ nền đến mặt bằng làm việc ( m )

b) Xác định khỏang cách giữa 2 đèn kề nhau :

Tỷ số L/H tra bảng 7.4 trang 172 giáo trình cung cấp điện

c) Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt xác định hệ số phản xạ của trường, trần, sàn nhà

E : độ rọi ( lx) theo yêu cầu của nhà xưởng

S : diện tích của nhà xưởng ( m2 )

Z : hệ số tính toán Z = 0.8  1.4

n : Số bong đèn chính xác khi bố trí

f) Tra sổ tay tìm công suất bóng có quang thông F >Ftt

_ Ngoài 2 phương pháp trên còn có phương pháp tính toán theo cường độ sáng

V XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN :

5.1 Phụ tải tính toán tại ổ cắm điện:

Trường hợp nhóm đèn và nhóm ổ cắm riêng biệt:

Poc = 300.n (w)n: số lượng ổ cắm

a) Theo nhà sản xuất:

Poc = K dt U P.cosφ.∑I

Trong đó: UP: điện áp pha(V)

I : cường độ dòng điện lớn nhất mà ổ cắm có thể chịu đựng theo

từng nhà sản xuất thường 10A hoặc 16A (A)

cosφ : hệ số công suất lưới điện 0.8÷0.85

P : công suất định mức của ballast (tăng phô)

− Các phụ tải không phụ thuộc nhau, tính cung cấp điện cao

− Dễ xây dựng đường dây dự phòng cho những phụ tải loại 1 và loại 2

− Ít xảy ra sự cố, vốn đầu tư ban đầu lớn, chi phí bảo trì bảo quản cao

− Sơ đồ hình tia có dạng như sau:

DCLT MCT DCLT

MC DCL

DCL Nguồn điện

Phụ tải

∼

Hình 6.1 - Sơ đồ hình tia mạng cao thế

Đối với sơ đồ dạng hình tia thích hợp cho phụ tải loại 1 và loại 2 Do đó trong trường hợp có nhiều phướng án thì phải lựa chọn trên cơ sở tính toán và so sánh kinh tế

Tủ phân phối

TC CB

Các thiết bị

Hình 6.2 - Sơ đồ có dạng tia mạng hạ thế

Sơ đồ có dạng tia có các đặc điểm như sau:

− Các thiết bị không phụ thuộc nhau, tính cung cấp điện cao, dễ sửa chữa

− Vốn đầu tư lớn

VII THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN PHÒNG THỰC HÀNH F105 TRƯỜNG ĐH.TIỀN GIANG :

Phòng thực hành F105 Trường Đại Học Tiền Giang gồm 1 phòng thực hành

1 phòng giáo viên và kho

Công việc với các chi tiết rất nhỏ > 1000

Nông thôn

Đô thị lớn, khu công nghiệp nặng

Đô thị vừa và nhỏ, khu công nghiệp nhẹ

Nông thôn

Đô thị lớn, khu công nghiệp nặng

Đô thị vừa và nhỏ, khu công nghiệp nhẹ

Nông thôn

0,820,800,790,78

0,890,870,840,76

0,900,880,860,82

0,920,910,900,88

0,910,900,880,83

0,920,910,890,87

0,930,920,910,90

= 9,25 bộ, chọn 10 bộ đèn 2x1,2m

* Tính toán chiếu sáng phòng giáo viên:

- Tổng lượng quang thông cần thiết:

200 8

x

x

= 4134.3 lmPhòng giáo viên = 200 lx, theo trị số độ rọi quy định ở Pháp

Hệ số sử dụng quang thông chọn: U F =0,45

* Tính toán chiếu sáng cho kho:

- Tổng lượng quang thông cần thiết:

T T

F F

U M = 0.845x200x0.86 = 4134.3 lmKho = 200 lx ( vì kho dùng để chứa các thiết bị cung cáp cho việc thực hành nên ta chọn 200 lx) , theo trị số độ rọi quy định ở Pháp

7.2 Tính toán chọn dây dẫn, cầu chì, áptomát chiếu sáng cho phòng thực hành lớn :

K1 = 0,94 (pl 27 trang 207 sách cung cấp điện)

K2 = 0.,75 (pl 28 trang 208 sách cung cấp điện)

Icp ≥

1 2

tt I

chọn cầu chì 6A (loại cầu chì ống), có Udm C C = 230(V)

Không cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch vì xa nguồn

Chọn áptomát 10A do LG chế tạo, có Udm A=600(V)

Điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ :

+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:

K1.K2.Icp ≥ Idcα

Trong đó: α =3, với mạch động lực (cấp điện cho các nhà máy)

α =0.8, với mạch sinh hoạt

+ Nếu bảo vệ bằng ápmat:

Vậy Chọn cáp đồng 1 lõi vỏ pvc, tiết diện 1,5mm² có Icp = 21(A), là thỏa mãn

- Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ:

K1.K2.Icp ≥ 0,8I dc

 0,94.0,75.21 ≥ 0,86

 14,8 ≥ 7,5

Vậy Chọn cầu chì ống có dây chảy Idc = 6 (A), là thỏa mãn

Không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp (vì ngắn)

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (vì xa nguồn)

7.3 Tính toán chọn dây dẫn, cầu chì, áptomát chiếu sáng phòng giáo viên :

K1 = 0,94 (pl 27 trang 207 sách cung cấp điện)

K2 = 0.,75 (pl 28 trang 208 sách cung cấp điện)

Icp ≥

1 2

tt I

k k = 0.940.*530.75 = 0.75 (A)

Chọn cáp đồng 1 lõi vỏ pvc, tiết diện 1 mm² có Icp = 15 (A), theo hãng cadivi

Vậy Chọn cáp đồng 1 lõi vỏ pvc, tiết diện 1mm² có Icp = 15(A), là thỏa mãn

- Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ:

K1.K2.Icp ≥

0,8

dc I

 0,94.0,75.15 ≥ 02.8

 10.575 ≥ 2.5

Vậy Chọn cầu chì ống có dây chảy Idc = 2(A), là thỏa mãn.

Không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp (vì ngắn)

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (vì xa nguồn)

7.4 Tính toán chọn dây dẫn, cầu chì, áptomát chiếu sáng kho

K1 = 0,94 (pl 27 trang 207 sách cung cấp điện)

K2 = 0.,75 (pl 28 trang 208 sách cung cấp điện)

Icp ≥

1 2

tt I

 0,94.0,75.15 ≥ 1.125.5.5

 10,575 ≥ 4.167

Vậy Chọn cáp đồng 1 lõi vỏ pvc, tiết diện 1mm² có Icp = 15(A), là thỏa mãn

- Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ:

K1.K2.Icp ≥ 0,8I dc

 0,94.0,75.15 ≥ 02.8

 10.575 ≥ 2.5

Vậy Chọn cầu chì ống có dây chảy Idc = 2(A), là thỏa mãn

Không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp (vì ngắn)

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (vì xa nguồn)

7.5 Tính toán ổ cắm phòng thực hành F105

Trường hợp nhóm đèn và nhóm ổ cắm riêng biệt:

K1 = 0,94 (pl 27 trang 207 sách cung cấp điện)

K2 = 0,75(pl 28 trang 208 sách cung cấp điện)

Icp ≥

1 2

tt I

Không cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch vì xa nguồn.

Chọn áptomát 30A do LG chế tạo, có Udm A=600(V)

- Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ:

K1.K2.Icp ≥ 1,25

1,5

dmA I

 0,94.0,75.37 ≥ 1.251.5*30

 26.08 ≥ 25

Vậy Chọn cáp đồng 1 lõi vỏ pvc, tiết diện 4 mm² có Icp = 37 (A), là thỏa mãn

- Kiểm tra điều kiện kết hợp cầu chì bảo vệ:

K1.K2.Icp ≥ 0,8I dc

 0,94.0,75.37 ≥ 020.8

 26.08 ≥ 25

Vậy Chọn cầu chì ống có dây chảy Idc = 20(A), là thỏa mãn

Không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp (vì ngắn)

Không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (vì xa nguồn)

7.6 Tính toán chọn dây dẫn, cầu chì, áptomát cho thiết bị quạt của phòng:

- Mặt bằng lắp đặt quạt do người thiết kế bố trí, nhưng thường phải xem xét đến số

lượng người và kích thước phòng, và những vị trí lắp đặt có cần sử dụng quạt hay không, diện tích 96 m², lắp đặt 6 quạt trần