SKKN rèn luyện kỹ năng tính toán, thiết kế và thực hành lắp mạch điện chiếu sáng

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆMRÈN LUYỆN KỸ NĂNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THỰC HÀNH LẮP MẠCH ĐIỆN CHIẾU SÁNG A/ ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công cuộc CNH-HĐH hiện nay thì vấn đề điện năng giữ vai t

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

RÈN LUYỆN KỸ NĂNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THỰC

HÀNH LẮP MẠCH ĐIỆN CHIẾU SÁNG

A/ ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong công cuộc CNH-HĐH hiện nay thì vấn đề điện năng giữ vai trò rất quan trọng Hầu hết các hoạt động sản xuất và đời sống đều gắn với việc sử dụng điện năng.Ở nước ta hệ thống điện gồm có các nhà máy điện, đường dây tải điện,trạm biến áp trạm phân phối và đóng cắt

Mạng điện trong nhà (mạng điện sinh hoạt )là mạng điện có điện áp

thấp,nhận điện năng từ mạng phân phối để cung cấp điện cho các thiết bị và đồ dùng điện trong gia đình.Nó được lắp đặt theo nhu cầu của người dùng điện và đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu như an toàn,cung cấp đủ điện cho các đồ dùng điện và thiết bị dự phòng…

Môn công nghệ nói chung và môn nghệ 8 và 9 nói riêng là môn học khó Đặc biệt là phần mạng điện trong nhà ở công nghệ 8 và lắp đặt mạng điện trong nhà ở lớp 9 khó cho cả giáo viên và học sinh về phương pháp dạy của thầy cũng như phương pháp học của trò

Thực tế cho thấy nhiều giáo viên và học sinh vẫn chưa xem nhẹ môn học coi nó là môn phụ nên chưa đầu tư thích đáng về thời gian nghiên cứu tài liệu, đầu tư cho các giờ dạy lý thuyết và đặc biệt là các giờ thực hành Việc biết cách tính toán, lựa chọn, và thiết kế một mạng điện chiếu sáng mang tính thực tế cao, rất thiết thực cho cuộc sống

Hiện nay ở các trường THCS phần lớn điều kiện cơ sở vật chất còn thiếu thốn chưa đủ cho học sinh thực hành Nên phải tổ chức cho học sinh tự sưu tầm một số thiết bị điện cũ trong gia đình góp lại theo nhóm để phục vụ cho việc học tập nâng cao tay nghề, kỹ năng thực hành cho học sinh Ví dụ : công tắc, ổ cắm, phích cắm, dây điện…

Là một giáo viên Công Nghệ được đào tạo chuyên ngành kỷ thuật điện, và qua thực tế cũng như sau nhiều năm công tác tại trường, trực tiếp giảng dạy môn công nghệ 8 và 9 (lắp đặt mạng điện sinh hoạt trong nhà), trăn trở với việc làm sao để nâng cao chất lượng môn học nâng cao kiến thức và tay nghề cho học sinh tôi đã mạnh dạn áp dụng phương pháp rèn luyện kỹ năng tính toán, thiết kế và thực hành lắp mạch điện chiếu sáng Sáng kiến mới này

đã được áp dụng thành công trong nhà trường

B/ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I/ Thực trạng môn công nghệ

1 Cơ sở lý luận:

Môn công nghệ 9 được thiết kế theo mô đun nghề mô đun nghề điện dân dụng nói riêng cũng như các mô đun nghề khác của môn công nghệ 9 có thời lượng thực hành khá cao Các bài thực hành đó thường có hai dạng:

+ Vận dụng lý thuyết để giải các bài tập tình huống, bài thực hành rèn

luyện kỹ năng

+ Thực hành tạo sản phẩm: Chủ yếu là thực hành việc thực hiện quy trình Công nghệ, các thao tác kĩ thuật sản xuất ra sản phẩm đơn giản

Cấu trúc chung của các bài thực hành: Có phần chuẩn bị, nội dung thực hành, trình tự tiến hành hoặc mẫu báo cáo có phần đánh giá Cấu trúc này đã

đảm bảo được những yêu cầu của nội dung thực hành tuy nhiên để vận dụng vào thực tế, nhằm giúp cho học sinh nâng cao kỹ năng thì cần phải áp dụng một cách linh hoạt theo từng nội dung cụ thể

Một thực tế là sau khi hoàn thành chương trình thì đa phần học sinh thao tác thực hành còn yếu, để tự mình tạo ra một sản phẩm theo yêu cầu của môn học là rất khó khăn vì đặc trưng của môn học đòi hỏi người học phải được trang bị nhiều kỹ năng khác nhau như cách sử dụng các loại kìm điện, sử dụng khoan, sử sụng cưa mặt khác còn phải tính toán được các thông số

kĩ thuật của mạch điện, có óc quan sát thẩm mĩ

2 Cơ sở thực tiễn:

Hiện nay ở trường THCS Kỳ ninh phần lớn điều kiện cơ sở vật chất còn thiếu thốn chưa đủ cho học sinh thực hành Mặt khác các đồ dùng, thiết bị dạy học có sẵn chất lượng không cao, các vật liệu tiêu hao không bổ sung kịp thời Nên phải tổ chức cho học sinh tự sưu tầm một số thiết bị điện cũ trong gia đình góp lại theo nhóm để phục vụ cho việc học tập nâng cao tay nghề, kỹ năng thực hành cho học sinh Ví dụ : công tắc, ổ cắm, phích cắm, dây điện,bảng điện…

Môn học công nghệ lại là môn học khô cứng mang tính hướng nghiệp, việc lôi cuốn học sinh yêu thích môn học là khó khăn Tâm lí các em học sinh chưa thực sự yêu thích môn học khi thực hiện bài học ngay tại lớp học, điều này đã được kiểm nghiệm khi thực hiện chương trình trong các năm học vừa qua đến nay

3 Về đối tượng:

Đa số các em còn ngại khi tiếp xúc với điện, với các thiết bị điện

4 Về khách quan

Điều kiện cơ sở vật chất nhà trường chưa đủ đảm bảo cho việc thực hiện bài thực hành cho nhiều học sinh tham gia, các dụng cụ thiết bị cũng như vật

liệu điện còn thiếu nhiều chủng loại

II/ Biện pháp thực hiện

Việc tính toán thiết kế mạng điện trong nhà thường được tiến hành theo các bước sau :

- Ước tính công suất yêu cầu của phụ tải điện đối với mạng điện

- Tính toán chọn tiết diện dây dẫn trục chính và đường dây dẫn

- Chọn các khí cụ điện và các thiết bị điện cần thiết

- Bố trí đường dây dẫn điện

1- Ước tính công suất yêu cầu của phụ tải điện đối với mạng điện

- Tính theo tổng công suất của tất cả các thiết bị và đồ dùng điện sử dụng trong nhà đồng thời tính đến khả năng phát triển thêm về nhu cầu dùng điện sau này

- Công suất yêu cầu (Pyc) = Tổng công suất định mức (Pt) x Hệ số yêu cầu (Kyc)

Hệ số yêu cầu là đại lượng biểu thị cho sự làm việc không đồng thời và không hết công suất của các đồ dùng điện

Bảng hệ số yêu cầu (phụ lục )

Tính toán công suất chiếu sáng thì sử dụng những số liệu thực nghiệm.Lấy độ rọi trung bình 100lx/1 mét vuông

+ Khi chiếu sáng trực tiếp bằng đèn sợi đốt là 16-29w/mét vuông

+ Khi chiếu sáng trực tiếp bằng đèn huỳnh quang là 5-6w/mét vuông + Khi chiếu sáng gián tiếp bằng đèn sợi đốt là 20-28w/mét vuông

2- Chọn dây dẫn

a, Tiết diện dây

dòng điện sử dụng tính theo công thức : Isd = Pyc/Udm = Kyc x Pt/Udm Trong đó :

- Udm là điện áp định mức của mạng điện

- Pyc là công suất yêu cầu của mạng điện

Và Isd nhỏ hơn hoặc bằng Icp (dòng điện cho phép của từng tiết diện dây)

b, Chiều dài dây dẫn được tính theo sơ đồ lắp đặt mạng điện và cộng thêm các mối nối dây dẫn

c, Vỏ cách điện của dây dẫn phải phù hợp với điện áp lưới điện và điều kiện lắp đặt

* Những tác hại khi dùng dây và cáp điện kém chất lượng :

- Khi ruột đồng kém chất lượng hoặc không đủ tiết diện có thể gây ra các tác hại sau :

+ Dẫn điện kém, gây sụt áp trên đường dây làm cho các thiết bị hoạt động không hiệu quả, tuổi thọ thiết bị giảm nhanh

+ Phát nóng quá mức trên đường dây, gây hư hại lớp cách điện, gây chạm chập cháy nổ

+ Ruột đồng kém chất lượng rất dễ gãy, khó nối, khó lắp vào các phụ kiện khác

- Khi lớp cách điện kém chất lượng có thể gây ra các tác hại sau :

+ Nứt cách điện, hở ruột dẫn gây điện giật cho người

+ Rạn nứt cách điện sau một thời gian ngắn gây rò điện, tổn thất điện năng, chạm chập cháy nổ

+ Không chịu được nhiệt độ cho phép của ruột dẫn gây ra chạm chập cháy nổ

+ Không tự tắt khi bị phát cháy bởi tác nhân bên ngoài

+ Mất màu sau một thời gian ngắn, gây nhầm lẫn các dây với nhau khi sữa chữa thay thế

* Một số kinh nghiệm lựa chọn các loại dây dùng trong nhà

- Không nên chọn dây không có nhãn mác trên bao bì, không có tên nhà sản xuất, không địa chỉ rõ ràng

- Không nên chọn dây dẫn mà trên dây không có các thông tin cơ bản như: nhãn hiệu, tên loại dây, tiết diện, cấu trúc ruột dẫn (số sợi và đường kính mỗi sợi), tiêu chuẩn sản xuất

- Dây tốt thường có bề ngoài của vỏ nhựa bóng, láng

- Lớp nhựa cách điện của dây tốt rất dẻo, khi tuốt ra khỏi ruột dẫn, có thể kéo giãn gấp đôi, gấp ba chiều dài ban đầu mà chưa bị đứt Dây có thể bẻ gập nhiều lần hoặc xoắn gút nhưng bề mặt cách điện không bị rạn nứt

- Có thể kiểm tra ruột dẫn bằng cách đếm số sợi nhỏ bên trong so với số sợi được ghi bên ngoài Đường kính của các sợi nhỏ bên trong rất khó kiểm tra, vì phải có thước chuyên dùng mới đo được

- Dây tốt thì có ruột dẫn, sáng, bóng, nếu là dây đồng thì ruột dẫn rất mềm dẻo Đối với dây ruột dẫn đồng có nhiều sợi nhỏ thì chỉ có thể dùng hai ngón tay xoắn ruột dẫn dễ dàng mà các sợi nhỏ không bung, không gãy không đâm vào tay Đối với dây ruột dẫn có một sợi thì có thể bẻ gập ruột đồng đến vài chục lần mà không gẫy

- Thông thường dây tốt có giá cao hơn dây dỏm hoặc dây nhái với cùng cỡ loại

Hiện nay trên thực tế các người thợ điện thường lắp đặt các loại dây

CADIVI, CADISUN, SANG JIN, DONG YOU

* Ví dụ một số loại dây cáp

- Cáp Duplex ruột đồng, cách điện XLPE (Duplex Du-CX)

Cáp Duplex Du-CX có hai ruột dẫn bằng đồng, ruột dẫn là 1 sợi đồng đặc hoặc 7 sợi đồng được xoắn lại với nhau,mỗi ruột dẫn được bọc cách điện XLPE màu đen hoặc xoắn lại với nhau, một trong hai lõi có gân nổi để phân biệt pha Cấp điện áp của cáp là 0,6/1kV

Hình 1

- Dây đơn cứng (VC) là dây có ruột dẫn là 1 sợi đồng, bọc cách điện PVC Cấp điện áp của dây là 600V

Hình 2

- Dây đơn mềm

Dây đơn mềm là dây có ruột dẫn gồm nhiều sợiđồng được xoắn với

nhau.bọc cách điện bằng vật liệu PVC Cáp điện áp của dây là 250V

Hình 3

3- Chọn các khí cụ điện và các thiết bị điều khiển khác

a, Chọn cầu chi

Cầu chì là thiết bị bảo vệ dùng để phòng sự cố ngắn mạch và quá tải gây nên

Cách chọn cầu chì : Bảng 1

TT Đại lượng chọn và kiểm tra Công thức tính toán

1 Điện áp định mức Uđmcc,kv Uđmcc Uđm mạng

2 Dòng điện định mức Iđmcc,A Iđmcc Ilvmax

3 Công suất cắt định mức

Sđmcc,kv

Sđmcc s

S = Uđm mạng.I với I là giá trị hiệu dụng ban đầu của thành phần

- Cầu chì phải tác động khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch

- Cầu chì phải tác động nhanh kịp thời tách phần mạch điện bị sự cố.

- Dây chảy không bị chảy khi có dòng điện sử dụng chạy qua

- Ic lớn hơn hoặc bằng Isd và cầu chì dây dẫn chính có Iđm lớn hơn cầu chì bảo vệ

mạch nhánh là 1 cấp theo giá trị định mức.Bảng tiêu chuẩn dây chảy (phụ lục)

b, Chọn cầu dao hoặc aptomat

- Cầu dao được chọn sao cho điện áp của cầu dao phù hợp với điện áp của mạng điện,dòng điện định mức của cầu dao lớn hơn dòng điện sử dụng liên tục qua cầu dao

- Aptomat là thiết bị tự động cắt điện trong trường hợp quá tải hoặc ngắn mạch

Loại 2 cực dùng cho dòng 1 pha có Iđm : 6.3;10;16;30;45 và 60A rất thích hợp thay thế cho cầu dao và cầu chì

Hình 4

C, Chọn các thiết bị điều khiển khác

Yêu cầu chính vẫn phải là đáp ứng Uđm và dòng điện sử dụng lâu dài được tính khi chọn dây dẫn điện.Đồng thời thỏa mãn các điều kiện khác về mỹ thuật và các sự khác biệt để không sử dụng nhầm lẫn

4-Bố trí đường dây dẫn điện

- Bố trí dây dẫn theo phương thức phân tải theo nhánh hay phân tải tập trung.Cách lắp đặt có thể nổi trên sứ cách điện,trong ống nhựa hoặc lắp đặt ngầm trong tường

* Đi dây nổi :

Hình 5

Là hình thức bọc dây điện trong các ống nhựa tròn hoặc nẹp nhựa và ốp lên bề mặt tường, trần nhà Từ đó đường dây được dẫn từ mạng điện bên ngoài vào trong nhà và phân chia tới các phòng Đường dây nổi có thể lắp đặt sau khi ngôi nhà được xây dựng hoàn tất

* Nhược điểm của lắp điện kiểu nổi :

- Tính thẩm mỹ không cao

- Bố trí không hợp lý sẽ rối loạn và ảnh hưởng đến không gian sử dụng

* Một số yêu cầu kỹ thuật khi lắp mạng điện kiểu nổi

- Đường dây phải song song với vật kiến trúc (tường nhà,cột, xà…), cao hơn mặt đất 2,5m trở lên và cách vật kiến trúc không nhỏ nhơn 10mm

- Bảng điện phải cách mặt đất tối thiểu từ 1,3 – 1,5 m

- Khi dây dẫn đổi hướng hoặc phân nhánh phải tăng thêm kẹp ống

- Không luồn các đường dây khác cấp điện áp vào chung một ống

- Đường dây dẫn đi xuyên qua tường hoặc trần nhà phải luồn dây qua ống sứ,mỗi ống chỉ luồn một dây, hai đầu ống sứ phải nhô ra khỏi tường 10mm

-Tổng tiết diện của dây dẫn trong ống không vượt quá 40% tiết diện ống Một số cách nối dây dùng trong lắp đặt

Hình 6

Hình 7

Hình 8

* Lắp đặt kiểu ngầm

Hình 9

Ưu điểm và nhược điểm của lắp đặt kiểu ngầm :

- Ưu điểm :

+ Tiết kiệm không gian tăng thêm vẻ đẹp,yếu tố thẩm mỹ

+ Tránh bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài

- Nhược điểm :

+ Chi phí lắp đặt cao

+ Cần thiết kế sơ đồ lắp đặt trước khi xây dựng và lưu bản vẽ thiết kế điện + Việc sữa chữa, khắc phục sự cố phức tạp

- Nên : + sử dụng dây dẫn có chất lượng tốt, tính toán tiết diện dây dẫn phù với nhu cầu sử dụng

+ Lắp đặt aptomat cho hệ thống điện ( 1 aptomat tổng cho cả nhà,1 aptomat tổng cho từng tầng và aptomat riêng cho từng phòng

* Lưu ý :

- Không lắp dường dây điện chung ống với cáp tivi, đường dẫn internet sẽ làm nhiễu tín hiệu cho các thiết bị đầu thu

- Không lắp đặt đường dây mà không có các đường ống bảo vệ

- Không nối tắt dây điện ở các đường trục chính, chỉ được đấu nối trong hộp box hoặc hộp nối

* Hệ thống chiếu sáng trong gia đình cần đảm bảo các yếu tố sau :

- Hệ thống chiếu sáng yêu cầu cần thiết là không có bóng tối, độ rọi phải đồng đều trên diện tích chiếu sáng

- Không gây chói mắt cũng như tránh các phản xạ ảnh hưởng không tốt tới mắt, giảm năng suất công việc cũng như ảnh hưởng tới người sử dụng

- Ánh sáng tuy là nhân tạo nhưng phải thiết kế sao cho giống ban ngày để thị giác của mắt dễ phân biệt

Ngoài ra tiết kiệm điện là yêu cầu cơ bản khi thiết kế điện chiếu sáng

+ Chọn thiết bị cũng như loại đèn có hiệu suất cao.hiện nay phổ biến dùng các loại bóng compact hoặc đèn led

Hình 10

+ Bố trí vị trí lắp đặt và phân bố hợp lý Cần thiết có thể sử dụng thiết bị điều khiển chiếu sáng để dễ kiểm soát

Khi lựa chọn đèn cần chú ý :

+ Các thông tin kỷ thuật được hiển thị trên đèn cũng như catalogue của thiết bị: độ sáng, công suất …

Hình 12

+ Chức năng làm việc của thiết bị

+ Mục đích và đặc điểm của đối tượng chiếu sáng

+ Tuổi thọ của bóng

+ Hiệu suất làm việc

+ Màu chiếu sáng

Ứng dụng :

Qua quá trình làm việc thực tế và giảng dạy môn công nghệ tôi nhận thấy việc tính toán thiết kế và lắp đặt một mạng điện chiếu sáng sinh hoạt được áp dụng vào môn công nghệ 8 và 9.Cụ thể ở công nghệ 8 là các bài sử dụng hợp lý điện năng,đặc điểm cấu tạo mạng điện trong nhà, thiết bị đóng cắt, lấy điện và thiết bị bảo vệ của mạng điện trong nhà, sơ đồ điện Công nghệ 9