Thiết kế cung cấp điện cho công ty TNHH MTEX việt nam

Phân nhóm phụ tải : Việc phân nhóm thiết bị trong một phân xưởng , nhà máy … là bước đầu tiên và có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế cung cấp điện.. Phân nhóm và xác định phụ tải toàn

Trang 1

SVTH: Đoàn Văn Tân MSSV: 0851030065

LỜI MỞ ĐẦU

Dine9

LỜI CẢM ƠN

size 12 ………

………

……… ………

Điện năng giữ một vai trò then chốt trong sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại

hóa đất nước Từ khâu sản xuất, truyền tải đến phân phối điện năng tới các hộ tiêu thụ

phải thực hịên đồng bộ, đúng quy hoạch theo phát triển năng lượng của quốc gia Và

điều này tùy thuộc vào các nhà thiết kế hệ thống điện, những nhà thiết kế cung cấp điện

Phải thiết kế sao cho phải đảm bảo an toàn, đảm bảo chất lượng điện và kinh tế nhất,

nếu đạt được đều này thì nhà thiết kế đã thành công

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện - đại hóa, khi xây dựng nhà máy, khu dân

cư, thành phố…trước tiên người ta phải xây dựng hệ thống cung cấp điện để cung cấp

cho các máy móc và nhu cầu sinh hoạt của con người Trong lĩnh vực cung cấp điện,

nhiều thiết bị điện mới đã được sử dụng nên hệ thống cung cấp điện cũng có nhiều thay

đổi

Với mục đích trên, nhiệm vụ của luận văn này đưa ra phương pháp thiết kế cung

cấp điện cho Công ty TNHH MTEX (Việt Nam)

Đây là bước đầu tập sự của người kỹ sư, nhưng do hạn chế về trình độ, thiếu

kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những sai sót Kính mong sự góp ý chỉ dạy

của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Quốc Dũng và các thầy cô trong Khoa Xây

dựng và Điện của trường Đại Học Mở TP.HCM đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi

điều kiện tốt cho em hoàn thành luận văn này

Tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực hiện

ĐOÀN VĂN TÂN

Trang 2

SVTH: Đoàn Văn Tân MSSV: 0851030065

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quí thầy cô của trường

Đại Học Mở Thành Phố Hồ Chí Minh, và đặc biệt là các thầy cô của khoa Điện -

Điện Tử đã hướng dẫn và giảng dạy tận tình để có thể hoàn thành tốt luận văn tốt

nghiệp này

Em xin cảm ơn thầy Phan Quốc Dũng là người đã trực tiếp hướng dẫn em

trong suốt giai đoạn làm luận văn này

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ em trong suốt khóa học

và trong thời gian thực hiện đề tài này

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã đọc, phản biện và góp ý kiến để em

hoàn chỉnh đề tài này

Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng

hợp những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm

đạt được kết quả tốt nhất Tuy nhiên, do tài liệu tham khảo, thời gian có hạn và

nhất là khuôn khổ đề tài rộng lớn nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi

Kính mong quý thầy cô, bạn bè đóng góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài

được hoàn thiện hơn

Tháng 01 năm 2013 Sinh viên thực hiện

ĐOÀN VĂN TÂN

Trang 3

Contents

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện: 1

1.2 Giới thiệu sơ lược về nhà máy Mtex (Việt Nam) 1

CHƯƠNG 2: PHÂN NHÓM PHỤ TẢI 3

2.1 Phân nhóm phụ tải : 3

2.2 Xác định tâm phụ tải : 3

2.2.1 Mục đích : 3

2.2.2 Xác định tọa độ: 3

2.2.3 Phương pháp xác định tâm phụ tải: 3

2.3 Phân nhóm và xác định phụ tải toàn nhà máy: 4

2.3.1 Xác định tâm phụ tải cho chuyền sản xuất I : 4

2.3.2 Xác định tâm phụ tải cho chuyền sản xuất II: 5

2.3.3 Xác định tâm phụ tải cho tủ phân phối : 7

2.3.4 Xác định tâm phụ tải cho TPPC: 8

CHƯƠNG 3: PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 9

3.1 Yêu cầu chung: 9

3.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán: 9

3.3 Tính phụ tải tính toán : 13

3.3.1 Tính toán phụ tải phân xưởng I: 13

3.3.2 Tính toán phụ tải phân xưởng II: 17

CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG 22

4.1 Các yêu cầu chung đối với hệ thống chiếu sáng : 22

4.2 Các khái niệm cơ bản về kỹ thuật chiếu sáng : 22

4.2.1 Khái niệm về các đại lượng cơ bản : 22

4.2.2 Các lọai nguồn sáng : 23

4.2.3 Các hệ chiếu sáng : ( gồm 2 hệ ) 26

4.3 Lựa chọn các thông số : 26

4.4 Tính toán chiếu sáng chi tiết : 28

4.5 Tổng công suất đèn của toàn công ty : 47

4.6 Tính toán phụ tải lạnh : 49

4.7 Tính toán phụ tải quạt: 51

4.8 Phụ tải ổ cắm : 52

4.9 Tính toán phụ tải cho toàn nhà máy: 53

CHƯƠNG 5: CHỌN MÁY BIẾN ÁP, MÁY PHÁT DỰ PHÒNG 57

Trang 4

5.1 Yêu cầu chung chọn máy biến áp(MBA) và máy phát dự phòng : 57

5.2 Xác định vị trí, số lượng và dung lượng của trạm biến áp phân xưởng: 57

5.3 Tính toán dung lượng máy biến áp cho nhà máy: 58

5.4 Chọn máy biến áp và máy phát dự phòng cho nhà máy: 58

5.4.1 Chọn máy biến áp : 58

5.4.2 Chọn máy phát dự phòng : 58

5.4.3 Hệ thống ATS: 59

5.5 Tính toán bù cho nhà máy: 60

5.5.1 Lý thuyết chọn tụ bù công suất phản kháng : 60

5.5.2 Chọn tụ bù cho nhà máy : 61

CHƯƠNG 6: LỰA CHỌN DÂY DẪN VÀ TÍNH TOÁN SỤT ÁP 63

6.1 Lựa chọn dây dẫn: 63

6.1.1 Yêu cầu chung : 63

6.1.2 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng : 63

6.2 Kiểm tra và chọn dây dẫn cho nhà máy: 64

6.2.1 Chọn dây dẫn cấp điện cho các thiết bị: 64

6.2.2 Chọn dây dẫn cấp điện cho các tủ động lực: 68

6.2.3 Chọn dây dẫn cấp điện cho tủ chiếu sáng : 73

6.2.4 Chọn dây dẫn cấp điện cho các tủ phân phối : 73

6.2.5 Lựa chọn dây trung tính (N): 75

6.3 Tính toán sụt áp 78

6.3.1 Tiêu chuẩn kiểm tra và phương pháp tính toán : 78

6.3.2 Tính toán độ sụt áp : 80

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH VÀ LỰA CHỌN 90

7.1 Khái niệm ngắn mạch: 90

7.2 Tính toán ngắn mạch: 90

7.2.1 Tính toán ngắn mạch ba pha N (3) : 90

7.2.2 Tính toán ngắn mạch một pha N (1) : 94

7.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ: 101

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ BẢO VỆ AN TOÀN ĐIỆN 109

8.1 Mục đích và ý nghĩa của việc nối đất : 109

8.2 Chọn sơ đồ bảo vệ và dây nối đất : 109

8.2.1 Các sơ đồ đất thông dụng: 109

8.2.2 Chọn dây nối đất PE: 112

8.3 Tính toán ngắn mạch 1 pha(dòng chạm vỏ): 114

Trang 5

8.4 Thiết kế hệ thống nối đất 121

8.5 Thiết kế hệ thống chống sét cho nhà máy: 125

8.5.1 Hiện tượng sét và các hậu quả của phóng điện sét : 125

8.5.2 Phương pháp chống sét: 126

8.5.3 Thiết kế chống sét cho nhà máy: 128

Trang 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Những yêu cầu khi thiết kế cung cấp điện:

Khi thiết kế cung cấp điện cho một công trình nào đó đều phải có yêu cầu nhất định Do đó thiết kế cung cấp điện phải đảm bảo cho hộ tiêu thụ có đủ diện năng yêu cầu

và chất lượng tốt

 Độ tin cậy của cung cấp điện

- Tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào, trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt

 Chất lượng điện

- Được đánh giá bằng hai chỉ tiêu: tần số và điện áp

- Tần số do cơ quan điều chỉnh hệ thống điều khiển và chỉ ảnh hưởng đến hệ thống khi các hộ tiêu thụ loại lớn vận hành chưa hợp lý hoặc bị sự cố các trạm biến áp trung gian hay nhà máy phát điện cỡ lớn

 An toàn cung cấp điện

- Công trình cấp điện phải được thiết kế có tính an toàn cao An toàn cho người vận hành, người sử dụng, an toàn cho thiết bị, cho toàn bộ công trình Tóm lại người thiết kế ngoài việc tính toán chính xác, chọn lựa đúng thiết bị và khí cụ còn phải nắm vững quy định về an toàn,những qui phạm cần thiết khi thực hiện công trình Hiểu rõ môi trường hệ thống cấp điện và đối tượng cấp điện

- Người vận hành hệ thống và người sử dụng thiết bị phải tuyệt đối chấp hành những quy định về an toàn điện

 Kinh tế

- Trong quá trình thiết kế thường xuất hiện nhiều phương án, các phương án thường

có những ưu và khuyết điểm riêng, có thể lợi về kinh tế nhưng xét về kỉ thuật thì không được tốt Một phương án đắt tiền thường có đặt điểm là độ tin cậy và an toàn cao hơn, để đảm bảo hài hoà giữa 2 vấn đề kinh tế kỹ thuật cần phải nghiên cứu kỉ lưỡng mới đạt được tối ưu

1.2 Giới thiệu sơ lược về nhà máy Mtex (Việt Nam)

 Giới thiệu về nhà máy MTEX (VN):

Nhà máy MTEX (VN) nằm tại đường 18 KCX Tân Thuận, phường Tân Thuận Đông, Quận 7, Tp.HCM thuộc tập đoàn MTEX của Nhật Bản, có vốn đầu tư 100% nước ngoài được xây dựng hoàn tất và đi vào hoạt động đầu năm 1998 Nhà máy chuyên sản xuất phụ tùng ôtô, sản phẩm làm ra được xuất khẩu đi nước ngoài

Nhà máy MTEX (VN) có diện tích vào khoảng 4176m2 Toàn thể cán bộ và công nhân viên của nhà máy làm việc thường xuyên 3ca/ngày

 Qui trình công nghệ của nhà máy :

Cắt phôi  Tiện CNC  Gia công ren  Lăn then hoa  Nhiệt luyện

Trang 7

 Những đặc điểm về mạng điện của nhà máy :

Nguồn điện cung cấp cho nhà máy lấy từ mạng lưới điện 22 KV qua máy biến áp 22/0.4KV trước khi đến tủ phân phối chính của nhà máy

Việc mất điện sẽ dẫn đến tình trạng đình trệ sản xuất gây thiệt hại lớn về kinh tế cho nhà máy Do vậy cần thiết kế nguồn điện dự phòng để sử dụng cho nhà máy khi có sự

cố mất điện toàn bộ

Trang 8

CHƯƠNG 2: PHÂN NHÓM PHỤ TẢI

2.1 Phân nhóm phụ tải :

Việc phân nhóm thiết bị trong một phân xưởng , nhà máy … là bước đầu tiên và có

ý nghĩa quan trọng trong thiết kế cung cấp điện

Phân nhóm phụ tải là phân bố thiết bị sao cho tiện lợi trong vận hành dễ dàng xử lí

sự cố và phân bố công suất phụ tải hợp lí trên mặt băng tổng thể để việc lựa chọn lắp đặt thuận lợi

2.2 Xác định tâm phụ tải :

2.2.1 Mục đích :

Mục đích của việc xác định tâm phụ tải là tìm vị trí trung tâm của phụ tải , ở vị trí này công suất trên mặt bằng được cân bằng Nó là cơ sở để lựa chọn vị trí lắp đặt các tủ động lực và tủ phân phối của nhà máy

2.2.2 Xác định tọa độ:

Để xác định tâm phụ tải , ta dựng hệ trục Oxy trên mặt bằng cần thiết cung cấp Hệ trục này có thể chọn tùy ý , ở đây ta chọn góc tọa độ tại góc trái của phân xưởng , trục tung

là X ,trục hoành là Y

2.2.3 Phương pháp xác định tâm phụ tải:

Tâm phụ tải được xác định theo thứ tự từng nhóm nhỏ , sau cùng là toàn bộ các phân xưởng trong nhà máy

n

dmi i

x P X

n

dmi i

y P Y

xi ; yi :tọa độ của từng thiết bị

Pđmi : công suất định mức của từng thiết bị

 Tính tâm phụ tải toàn công ty :

i i

X P X

i i

Y P Y

Xi ;Yi : tọa độ tâm phụ tải nhóm

Pi : công suất của từng nhóm

Trang 9

2.3 Phân nhóm và xác định phụ tải toàn nhà máy:

Do đặc tính của nhà máy, các thiết bị hoàn toàn mới, công suất mỗi thiết bị trong mỗi nhóm cũng tương đồng, do đó ta phân nhóm phụ tải theo công suất Mặt bằng công ty MTEX (VN) được chia làm 2 chuyền sản xuất , dựa theo công suất và vị trí của mỗi chuyền ta chọn tủ phân phối P1 cung cấp cho chuyền sx I : gồm có 5

tủ động lực P1/1 ; P1/2 ;P1/3, P1/4, P1/5 Tủ phân phối P2 cung cấp cho chuyền sxII : gồm

có 6 tủ động lực : P2/1; P2/2; P2/3;P2/4; P2/5 và P2/6 Ta xác định phụ tải cũng là vị trí các tủ theo công thức :

1

n

dmi i i

n

dmi i

P X X

n

dmi i

P Y Y

2.3.1 Xác định tâm phụ tải cho chuyền sản xuất I :

Chọn góc tọa độ tại góc trái của phân xưởng , trục tung là x , trục hoành là y

 Tủ động lực P1/1:

Toạ độ các thiết bị trong tủ động lực P1/1:

STT Tên phụ tải Ký hiệu Pđm(Kw) X(m) Y(m) Pđm.X Pđm.Y

Toạ độ các thiết bị trong tủ động lực P1/2 :

Trang 10

Toạ độ các thiết bị trong tủ động lực P1/3:

Tọa độ các thiết bị trong tủ động lực P1/4 :

3 Máy lăn then hoa 4c 22 9 16 198 352

4 Máy lăn then hoa 4d 22 9 22 198 484

Tọa độ các thiết bị trong tủ động lực P1/5:

Trang 11

Để tạo vẽ mỹ quan ,thuận tiện việc lắp đặt , bảo trì sửa chửa ,ta di dời tủ P2/1 vào sát tường MP2/1 (22;31)

 Tủ động lực P2/2 :

4 Máy mài thô 8d 18.5 23 51 425.5 943.5

Trang 12

Để tạo vẽ mỹ quan ,thuận tiện việc lắp đặt , bảo trì sửa chửa ,ta di dời tủ P2/4 vào sát tường MP2/4 (37;59)

1 Máy nhiệt luyện 10a 150 38 36 5700 5400

2 Máy nhiệt luyện 10b 150 38 44 5700 6600

STT Tên phụ tải Kí hiệu Pđm(KW) X(m) Y(m) Pđm.X

Tọa độ các tủ động lực trong tủ phân phối P1:

STT Tên phụ tải Pđm(Kw) X(m) Y(m) Pđm.X Pđm.Y

Trang 13

Để tạo vẽ mỹ quan ,thuận tiện việc lắp đặt , bảo trì sửa chửa ,ta di dời tủ P2 vào sát tường MP2 (2;44)

2.3.4 Xác định tâm phụ tải cho TPPC:

Tọa độ các tủ phân phối trong TPPC:

STT Tên phụ tải Pđm(Kw) X(m) Y(m) Pđm.X Pđm.Y

Trang 14

CHƯƠNG 3: PHỤ TẢI TÍNH TOÁN

3.1 Yêu cầu chung:

Khi thiết kế cung cấp điện cho nhà máy hoặc xí nghiệp nào đó, nhiệm vụ đầu tiên

là phải xác định phụ tải điện của công trình ấy

Việc xác định cụ thể phụ tải điện sẽ giúp giải quyết hàng loạt các vấn đề cụ thể như tính toán lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: máy biến áp, dây dẩn , thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, tính toán sụt áp…

Vì vậy nhờ những thông số phụ tải điện người thiết kế có thể khảo sát và tính toán

từ đó lựa chọn phương án tối ưu cả về kỹ thuật cũng như kinh tế

Có nhiều phương án để phân chia nhóm phụ tải nhưng thông thường là 3 phương

án sau:

Phân nhóm theo vị trí mặt bằng của thiết bị

 Phân nhóm theo công suất

 Phân nhóm theo chức năng làm việc , theo tính chất yêu cầu của công việc

3.2 Phương pháp xác định phụ tải tính toán:

Pđm : công suất định mức

Ptb : công suất trung bình

Pmax : phụ tải trung bình lớn nhất trong khoảng thời gian tương đối ngắn

Kmax: hệ số cực đại

Ksd: hệ số sử dụng

 Một số phương pháp tính phụ tải thường dùng:

 Phương pháp 1: xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt và hệ số nhu cầu

Pđi :công suất đặt thứ i( KW)

Pđmi : công suất định mức thứ i(KW)

Ptt ,Qtt : công suất tác dụng , phản kháng của nhóm thiết bị(KW, KVAR)

n : số thiết bị trong nhóm

Trang 15

Nếu hệ số công suất của các thiết bị trong nhóm không giống nhau thì :

cos 1

1

i

n

dm i

tb n

dm i

P Cos

M W P

T





M: số đơn vị sản phẩm sản xuất ra trong một năm

Wo :suất tiêu hao điện năng cho một đơn vị sản phẩm(KWh/đơn vị sản phẩm)

 Phương pháp 4: xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại Kmax và công suất trung bình Ptb (phương pháp thiết bị hiệu quả) :

tt dmi i i

1

n

tt dmi pti i

Trang 16

Kpti : hệ số mang tải theo công suất tác dụng của thiết bị thứ i

Kpti = 0,9 đối với các thiết bị làm việc lâu dài

Kpti = 0,75 đối với các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại

Ptb , Qtb : công suất tác dụng , công suất phản kháng trung bình từ

P



+ Hệ số Kmax phụ thuộc vào số thiết bị hiệu quả Nhq và hệ số sử dụng Ksd và nhiều yếu tố khác đặc trưng cho chê độ làm việc của các thiết bị điện trong nhóm

 Hệ số thiết bị hiệu quả (Nhq) :

+ Số thiết bị hiệu quả của một nhóm có chế độ làm việc khác nhau , công suất khác nhau là số thiết bị tiêu thụ điện năng hiệu quả của nhóm đó hay nói cách khác là số thiết bị tạo nên phụ tải có công suất cực đại tương ứng với thiết bị ta dang xét + công thức :

 

2

1 2 1

n

dmi i

hq n

dm i

P n

P K P



Trang 17

Đối với 1 nhóm có n thiết bị :

dmi i

P K K

tb

P cos

S I

Kmm : hệ so mở máy Đối với động cơ rotor lồng sóc : Kmm = 5 7 Đối với động cơ dây quấn : Kmm = 2,5

 Nhóm thiết bị :

Iđnn = Imm max + ( Itt n – Ksdi x Iđn max )

= Kmm x Iđm max + ( Itt n – Ksdi x Iđm max)

 Tính phụ tải toàn công ty :

Trang 18

Nhận xét : phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định số thiết bị hiệu quả nhq , chúng ta đã xét đến một loạt các yếu tố quan trọng như : ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong nhóm, số thiết bị có công suất lớn nhất…

Do vậy, đây là phương pháp được sử dụng trong tập luận án này

tb

dmi i

0.8 4 5.5

0.8

4 5.5

i tb

sd dmi i

sd

dmi i

K P K

2 1

4 5.5

4

4 5.5

dmi i hq

dmi i

P n

Vì: 4n hd 10, nên công xuất tác dụng và công xuất phản kháng của nhóm 1 đính theo công thức sau:

Trang 19

37.64( )

tt tt

Trình tự tính tóan như nhóm 1; ta có : costb= 0.7; tgtb= 1.02

Ksdtb = 0.4, nhq = 10; tra bảng PL1.5(HTCC Điện), ta được: Kmax = 1.36

2

10 max

Trang 20

2 2

dm dm

S

U P I

44.59

67.77( )

tt tt

P I

Trang 21

Trình tự tính tóan như nhóm 1, ta có: costb= 0.7; tgtb =1.02

Ksdtb= 0.4 ; nhq = 4 ; tra bảng P.L1.5(HTCC Điện), ta được Kmax = 1.87

4

4 max

dm dm

S

U P I

Trang 22

Trình tự tính tóan như nhóm 1, ta có: costb= 0.6; tgtb =1.33

Ksd= 0.3 ; nhq = 4 ; tra bảng P.L1.5(HTCC Điện), ta được Kmax = 2.14

5

4 max

23.33

35.46( )

tt tt

10 Máy nhiệt luyện 2 150 300 0.9 0.7

 Nhóm 6: Gồm các thiết bị số 6

Tổng số thiết bị n =6

Trình tự tính tóan tương tự như nhóm1; ta có: costb= 0.6; tgtb= 1.33

Ksd = 0.2,nhq = 6; tra bảng PL1.5(HTCC Điện), ta được : Kmax = 2.24

6

6 max

Trang 23

6 1

17.66

26.84

tt tt

Trình tự tính toán tương tự như nhóm1; ta có: costb= 0.7; tgtb= 1.02

Ksd = 0.4,nhq= 4; tra bảng PL1.5(HTCC Điện), ta được: kmax = 1.87

7

4 max

dm dm

S

U P

Trang 24

Trình tự tính toán tương tự như nhóm1; ta có: costb= 0.7; tgtb= 1.02

Ksd = 0.4,nhq = 8; tra bảng PL1.5(HTCC Điện), ta được: kmax =1.52

8

8 max

dm dm

S

U P

Trình tự tính toán tương tự như nhóm 1; ta có : costb= 0.8; tgtb= 0.75, nhq = 2

Vì n ≤ 3 và nhq < 4, phụ tải tính toán theo công thức

9 2 1

tt dmi i

Trang 25

 

9 9

dm dm

S

U P

Trình tự tính tóan tương tự như nhóm 1; ta có : costb= 0.9; tgtb= 0.48, nhq = 2

Vì n ≤ 3 và nhq < 4 , phụ tải tính tóan được tính tóan theo công thức :

10 2 1

tt dmi i

dm dm

S

U P

Trình tự tính toán tương tự như nhóm 1; ta có: costb= 0.7; tgtb= 1.02

Ksd = 0.4,nhq = 4; tra bảng PL1.5(HTCC Điện), ta được: kmax =1.87

11

4 max

Trang 26

4 1

dm dm

S

U P

Trang 27

Bảng kết quả tính toán phụ tải

đỉnh nhọn

Trang 28

CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG

4.1 Các yêu cầu chung đối với hệ thống chiếu sáng :

Trong thiết kế chiếu sáng vấn đề quan trọng nhất ta phải quan tâm là đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác Ngòai độ rọi, hiệu quả chiếu sáng còn phụ thuộc vào quang thông, màu sắc ánh sáng , sự lựa chọn hợp lý cho các chao chụp đèn , sự bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật và mỹ quan Vì vậy khi thiết

kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau :

- Không bị lóa mắt, vì với cường độ ánh sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng thẳng, thị gíc sẽ mất chính xác

- Không bị lóa do phản xạ, ở một số vật công tác có các phản xạ cũng khá mạnh và trực tiếp do đó khi bố trí đèn phải chú ý hiện tượng này

- Không có bóng tối, nơi sản xuất không nên có bóng tối mà phải sáng đều, có thể quan sát được tòan bộ phân xưởng Để khử các bóng tối cục bộ người ta thường dùng các bóng mờ và treo cao đèn

- Phải có độ rọi đồng đều, để khi quan sát từ nơi này qua nơi khác mắt không điều tiết quá nhiều gây nên mỏi mắt

- Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày, điều này quyết định thị giác của

ta đánh giá được chính xác hay sai lầm

- Đảm bảo độ rọi ổn định trong quá trình chiếu sáng bằng cách hạn chế sự giao động của điện áp lưới điện, cố định đèn chắc chắn, cần hạn chế Quang Thông bù

- Đảm bảo độ rọi đầy đủ trên bề mặt làm việc

4.2 Các khái niệm cơ bản về kỹ thuật chiếu sáng :( Sách KTCS – Dương Lan Hương) 4.2.1 Khái niệm về các đại lượng cơ bản :

 Quang Thông : , đơn vị tính Lumen (lm)

Là quang thông bức xạ hữu ích trong hệ chiếu sáng là lượng ánh sáng

 = 683  e   V  d

Với : V  : độ nhạy cảm phổ tương đối

e

 : mật độ thông lượng bức xạ

 Quang Hiệu : H (lm/w) (hay hiệu suất phát sáng )

Quang hiệu được xác định bằng tỷ số quang thông phát ra trên công suất của ánh sáng

H = / P

 Độ rọi : E (lux, lx)

Độ rọi là mật độ quang thông rớt lên mặt phẳng được chiếu sáng

d Ia dw E

Trang 29

Đó là mô tả màu của một nguồn bằng cách so sánh với màu của một vật đen nói chung được nung nóng giữa 2000 và 10.000K Nói chung nhiệt độ này không phài nhiệt độ của nguồn, trừ khi nguồn chính là vật đen bị nung nóng

Sau đây ta có thể xác định độ lớn của nhiệt độ màu này đối với các ánh sáng trắng khác nhau thường gặp :

- 2500 – 3000oK : ánh sáng mặt trời lặn, đèn sợi đốt, ánh sáng “ nóng” nhiều bức

xạ đỏ

- 4500 – 5500oK : ánh sáng ban ngày trời sáng

- 6000 – 8000oK : ánh sáng trời có mây, ánh sáng “lạnh” nhiều bức xạ màu xanh

Ra < 70 : sử dụng trong công nghiệp khi sự thể hiệ màu thứ yếu

70 < Ra < 85 : sử dụng thông thường ở đó sự thể hiện màu không quan trọng

Ra > 85 : sử dụng ở những nơi đòi hỏi sự thể hiện màu quan trọng hàng đầu

4.2.2 Các lọai nguồn sáng :

 Các lọai đèn nung sáng : ( Incandestcent filmen lamps)

Đèn nung sáng pháp sáng là do có dòng điện chạy qua dây tóc bóng đèn và được nung nóng đến phát sáng, dây tóc làm bằng Wolfram có chất lượng tốt do nhiệt độ nóng chảy của nó cao (3650oK), sự bóc hơi chậm, độ bền cao Thông thường các đèn có công suất nhỏ thì hút chân không, với đèn có công suất lớn (P >75w) thì người ta nạp khí Ne và Argon

bị có tuổi tho ít

Ưu điểm :Có nhiều lọai công suất, kích thước với nhiều cấp điện áp, không đòi hỏi thiết bị phụ, bực sáng tức thời, không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường bên ngòai, màu sắc ấm áp, giá thành rẽ

Nhược điểm : Quang Hiệu thấp < 20 (lm/w), tuổi thọ thấp, tiêu thụ năng lượng nhiều khi độ rọi cao, phổ vàng có màu đỏ

 Các lọai đèn phóng điện :

Trang 30

Đèn Huỳnh Quang : ( Fluorescent Lamps )

Là đèn phóng điện trong hơi thủy ngân áp suất thấp, nhờ lớp bột Huỳnh Quang ở bên trong thành bóng đèn mà biến đổi tia cực tím thành các tia ánh sáng nhìn thấy

Cấu tạo bằng một ống thủy tinh mờ có các điện cực đốt nóng bên trong chứa khí Trơ và một lượng Thủy Ngân rất nhỏ, khi phóng điện ở áp suất thấp 0.001 mmHg, phát xạ chủ yếu của Thủy Ngân nằm ở bước sóng 254mm trong khi nhiệt độ Thủy Ngân vẫn nguội khoảng 50oC, khí Trơ thường được nạp đến 2 – 3 mmHg với mục đích tạo điều kiện dễ dàng cho mồi phóng điện và làm chất đệm bảo vệ điện cực

Có nhiều màu sắc để lựa chọn, khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho phép quang hông giảm ít khoảng 1% Nhiệt độ thành ống đèn thấp khoảng 45oC

Nhược điểm : ít loại công suất lớn, kích thước lớn, cần thiết bị phụ, ở nơi treo cao ánh sáng không đủ, kích thước đèn phụ thuộc vào điện áp và công suất, công suất càng cao – kích thước đèn càng lớn, khó làm việc ở những nơi quá nóng hoặc quá lạnh, quang thông giảm nhiều ( đến 60% ) ở cuối tuổi thọ đèn

Đèn Thủy Ngân Cao Áp: (Mercury Lamps)

Trong đèn ngòai khí Trơ (Ne, Argon) còn có hơi Thủy Ngân, khi làm việc áp suất hơi Thủy Ngân đạt tới (2 – 5 ) atm

Ưu điểm : Quang Hiệu cao, tuổi thọ lớn, bền chắc, không chịu ảnh hưởng môi trường

Nhược điểm : Diễn sắc kém do thiếu bức xạ màu đỏ, chỉ làm việc được ở điện áp xoay chiều, cần có thiết bị phụ thời gian bật sáng lâu, do giao động quang thông lớn, Quang Thông giảm nhiều ở cuối tuổi thọ đèn , đèn chỉ bật sáng trở lại sau khi đã nguội từ (5 – 6 ) phút

Một số loại đèn khác :

* Có tráng lớp bột Huỳnh Quang

- Công suất : P = 80 – 2000 (w)

Trang 31

- Quang Hiệu : H = 40 – 65 (lm/w)

- Chỉ số màu :Ra = 42

- Tuổi thọ :  = 10.000 (h) Đèn này dùng để chiếu sáng trung tâm thành phố

Đèn HALOGEN kim loại : ( Halogenua Metal Halide Lamps )

Đèn NATRI áp suất thấp : ( Low Pressure Sodium Lamps )

- Công suất : P = 18 – 180 (w)

- Quang Hiệu : H = 100 – 183 (lm/w)

- Tuổi thọ :  3000 – 3500 (h)

- Chỉ số màu : Ra = 0, độ chói thấp Đèn này nhìn rõ ở những nơi có sương mù, chỉ số màu thấp dùng để chiếu sáng các Tunnels, bãi chứa

Đèn NATRI áp suất cao : ( Hight Pressure Sodium Lamps)

- Công suất : P = 50 – 400 (w)

- Quang Hiệu : H = 60 – 120 ( lm/w)

- Nhiệt độ màu : Tm = 10.000 (h)

Trang 32

- Chỉ số màu : Ra = 20 – 25

Ở nhiệt độ trên 1000oC, Natri phát các vạch phổ nhìn thấy do đó ánh sáng trắng hơn , đèn này dùng để chiếu sáng trung tâm thành phố, đường phố, sân bãi thể thao, công nghiệp

4.2.3 Các hệ chiếu sáng : ( gồm 2 hệ )

 Hệ chiếu sáng chung :

Hệ này không những bề mặt làm việc được chiếu sáng mà tất cả phòng nói chung cũng được chiếu sáng nữa, đèn được đặt dưới trần có bề cao cách sàn tương đối

* Chiếu sáng chung đều :

Là hệ thống chiếu sáng trong đó ánh sáng được phân bố đều khắp phòng làm việc đượ sử dụng trong các trường hợp khi cần có các điều kiện chiếu sáng giống nhau

đi trong phòng

Để tránh sự sai biệt về huy độ chiếu sáng chung phải hòa với chiếu sáng tại chỗ, do

đó chiếu sáng chung trong hệ chiếu sáng hổn hợp cần phải lập trên bề mặt phẳng làm việc một độ rọi có giá trị bằng 10% trị số độ rọi của chiếu sáng hổn hợp Ngoài ra các mức đó không thấp hơn 150 (lx) nếu dùng đèn phóng điện và không thấp hơn 50 (lx) nếu dùng đèn nung sáng

 Các loại chiếu sáng :

Chiếu sáng làm việc : là dạng chiếu sáng cung cấp đầy đủ ánh sáng cho những họat động của con người và các phương tiện vận chuyển khi không có hoặc thiếu ánh sáng tự nhiên

Chiếu sáng sự cố : dùng để chiếu sáng cho con người tiếp tục làm việc trong một thời gian hoặc an tòan của người khi ra khỏi nhà khi chiếu sáng làm việc bị hư

Chiếu sáng an toàn : để phân tán người ( trong nhà hoặc ngoài trời) cần thiết ở những lối đi lại những nơi trong xí nghiệp, công cộng khi mất chiếu sáng làm việc

Chiếu sáng bảo vệ : là loại chiếu sáng bên ngoài phạm vi công trình để phục vụ việc bảo vệ

Yêu cầu : chỉ sử dụng đèn nung sáng để chiếu sáng sự cố và chiếu sáng an toàn 4.3 Lựa chọn các thông số :

 Chọn nguồn sáng :

Nguồn sáng có rất nhiều loại, có thể phân loại theo công suất tiêu thụ từ vài chục Watt đến vài chục Kilowatt, phân loại theo điện áp sử dụng, phân loại theo hình dáng và kích thước nguồn sáng Ta cần phải phân tích các tính năng của nguồn sáng và các điều kiện của vật chiếu sáng như tính năng điện ( điện thế, công suất), kích thước và hình dạng bóng, tính chất ánh sáng (quang hiệu, tuổi thọ, huy độ), tính chất màu sắc ( thành phần thổ, màu sắc) và tính kinh tế

Trang 33

Ta chọn nguồn sáng theo công suất sau :

- Nhiệt độ màu được chọn theo tiêu chuẩn Kruithof

Sự lựa chọn các thiết bị chiếu sáng phải dựa trên các điều kiện sau :

- Tính chất môi trường sung quanh

- Các yêu cầu về sự phân bố ánh sáng và giảm sự chói

Không nên dùng dạng phân bố ánh sáng rộng ( chiếu rộng ) để chiếu sáng các phòng bên trong nhà

Trang 34

Ngoài ra còn có một số điều kiện khác ảnh hưởng đến sự lựa chọn giá trị E như sự làm việc mất cân bằng kéo dài trong ngày làm việc, vật nằm cách xa người quan sát 0.5(m), không có ánh sáng tự nhiên và một số phòng đặc biệt

Chọn độ rọi trên bề mặt làm việc hay còn gọi là bề mặt hữu ích (thường có độ cao trung bình là 0.8 m so với mặt bàn)

Độ rọi này phụ thuộc vào bản chất của địa điểm, vào tính năng thị giác của tính chất công việc (phòng làm việc, lối đi, phòng đặt máy phát …)

* Một số giá trị của một số phòng : (Liên xô cũ)

4.4 Tính toán chiếu sáng chi tiết :

 Thiết kế chiếu sáng cho chuyền sản xuất :

 Chiếu sáng cho chuyền sx I :

+ Kích thước:

Chiều dài : 43 (m) Chiều rộng : 30 (m) Chiều cao : 4 (m) Diện tích : 1290 (m2) + Màu sơn và hệ số phản xạ :

Trần trắng nhạt : Hệ số phản xạ : tr = 0.7 Tường vàng nhạt : Hệ số phản xạ : t = 0.5 Sàn bê tông thô : Hệ số phản xạ : s = 0.1 + Độ rọi yêu cầu : Etc = 300 lux

+ Chọn hệ chiếu sáng : chung đều

Trang 35

Cấp - Hiệu suất : 0.54D + 0.24T

Số đèn/1 bộ: 2 bóng Quang thông bộ đèn:  các bóng/1 bộ đèn = 2x 3350 = 6700 (lm)

Ldọcmax= 1.6htt =1.6 x 3.2 = 5.12 (m)

Lngangmax = 1.9htt = 1.9 x 3.2 = 6.08 (m)

+ Phân bố các bộ đèn :

Phân bố cách sàn 4m(sát trần) h’= 0 (m)

Bề mặt làm việc :hlx = 0.8 (m) Chiều cao đèn so với bề mặt làm việc

Chọn hệ số suy giảm quang thông  1 = 0.8

Chọn hệ số suy giảm do bám bụi  2 = 0.8

Suy ra hệ số bù :

1 2

1.560.8 0.8

tc

E S d

lm U

+ Xác định số bộ đèn :

Trang 36

tong BD boden

Với điều kiện trên kết quả đã thỏa

+ Độ rọi trung bình trên bề mặt làm việc :

301.14

1290 1.56

BD bd tb

+ Phân bố đèn: Phân bố đèn thành 15 dãy, mỗi dãy 9 bộ đèn

Khoảng cách giữa 2 dãy đèn Lng= 43

15 2.86 (m) Khoảng cách giữa 2 đèn trong 1 dãy Ldọc=30

9  2,6 (m)

 Chiếu sáng cho chuyền sx II :

+ Kích thước:

+ Chọn nhiệt độ màu : Tm= 0

2900 K - 4200 K0 theo đường cong Kruithof + Chọn bóng đèn : Loại Philips trắng công nghiệp Tm = 4000oK

Công suất đèn Pđ = 72 (W)

Trang 37

+ Chọn bộ đèn :

Mã hiệu: TMS022 2xTL-D36W HFS +GMS022 R Công suất: 2x36

Cấp - Hiệu suất : 0.54D + 0.24T

Số đèn/1 bộ: 2 bóng Quang thông bộ đèn: các bóng/1 bộ đèn = 2x 3350 = 6700 (lm)

Ldọcmax= 1.6htt =1.6 x 3.2 = 5.12 (m)

Lngangmax = 1.9htt = 1.9 x 3.2 = 6.08 (m)

htt = h – h’- hlx = 3.2 (m) + Chỉ số địa điểm :

1 2

1.560.8 0.8

tc

E S d

lm U

Trang 38

+ Xác định số bộ đèn :

tong BD boden

301.14

1290 1.56

BD bd tb

9  2,6 (m)

 Chiếu sáng cho kho nguyên liệu :

+ Kích thước:

2900 K - 4200 K0 theo đường cong Kruithof + Chọn bóng đèn : Loại Philips trắng công nghiệp Tm = 4000oK

Công suất đèn Pđ = 72 (W)

Trang 39

Ldọcmax= 1.6htt =1.6 x 3.2 = 5.12 (m)

Lngangmax = 1.9htt = 1.9 x 3.2 = 6.08 (m)

htt = h – h’- hlx = 3.2 (m) + Chỉ số địa điểm :

1 2

1.560.8 0.8

Hệ số sử dụng:

U= Ud x dd + Ui x i = 0.78 x 0.54 + 0.49 x 0.24= 0.55

+ Hệ số quang tổng :

Trang 40

tổng 200 98 1.56

55592.72( )0.55

tc

E S d

lm U

2 3.5 (m)

 Chiếu sáng cho kho CCDC và phòng KCS :

+ Kích thước:

Chiều dài : 7.5 (m) Chiều rộng : 7 (m) Chiều cao : 4 (m) Diện tích : 52.5 (m2)

+ Màu sơn và hệ số phản xạ :

4200 K theo đường cong Kruithof

Định dạng
Số trang	138
Dung lượng	2,97 MB