Tính toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị điện cho phân xưởng cơ điện thuộc trung tâm thực hành công nghệ cơ khí

Mục lục DANH MỤC HÌNH ẢNH 4 DANH MỤC BẢNG 5 LỜI CẢM ƠN 6 LỜI CAM ĐOAN 7 LỜI MỞ ĐẦU 8 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG CƠ ĐIỆN THUỘC TRUNG TÂM THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ 10 1.1 Tổng quan 10 1.2. Chức năng và nhiệm vụ của trung tâm thực hành công nghệ cơ khí 12 1.3. Giới thiệu về hệ thống thông gió 13 1.3.1 Phân loại 14 1.3.2 Theo động lực tạo ra thông gió 14 1.3.3 Theo phương pháp tổ chức 15 1.3.4Theo mục đích 16 1.3.5 Mục đích 16 1.4. Giới thiêu về chức năng của điện năng 16 1.4.1. Khái niệm 16 1.4.2. Phân loại 17 Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ TRANG BỊ ĐIỆN 18 2.1 Tổng quan về cung cấp điện 18 2.1.1. Sơ lược: 18 2.1.2Một số ưu điểm về điện năng 18 2.1.3. Những yêu cầu chủ yếu khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện: 21 2.1.4. Các bước thực hiện thiết kế cung cấp điện: 21 2.2. Một số dạng nguồn điện 21 2.2.1. Nhà máy nhiệt điện 21 2.2.2. Nhà máy thuỷ điện 24 2.2.3. Nhà máy năng lượng mặt trời 27 2.2.4.Lưới điện 28 2.2.5. Các đại lượng đặc trưng của phụ tải điện 29 2.2.6. Góc φ và cos φ 30 2.3. Đặc điểm của các thiết bị dùng điện 31 2.3.1. Các thiết bị điện công nghiệp chung 31 2.4. Chiếu sáng nhà xưởng 32 2.4.1. Ánh sáng 32 2.4.2 Màu sắc 34 2.4.3. Phép do và đơn vị đo 34 2.4.4. Một số loại đèn thông dụng được sử dụng trong nhà xưởng 35 2.5. Thiết bị bảo vệ dòng điện cho nhà xưởng 38 2.5.1. Rơle 38 2.5.2. Aptomat 40 2.5.3. Công tắc tơ 43 2.6 An toàn điện 45 2.6.1. Tác dụng của dòng điện đối với cơ thể con người 45 2.6.2. Điện trở cơ thể con người 46 2.6.3. Điện áp cho phép 47 2.6.4. Phân loại xí nghiệp theo quan điểm an toàn điện 47 2.6.5 Các thiết bị trong xưởng 48 Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO XƯỞNG CƠ ĐIỆN THUỘC TRUNG TÂM THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ 49 3.1. Thiết kế hệ thống gió 49 3.1.1. Miệng thổi và miệng hút không khí 49 3.1.2. Thông gió và cấp gió tươi 50 3.1.3. Hệ thống vân chuyển không khí 53 3.1.4. Các cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế hệ thống đường ống gió 55 3.1.5. Phương pháp tính toán thiết kế đường ống gió 58 3.1.6. Phương pháp tính toán tổn thất đầu ra và chọn quạt 62 3.2. Chọn thông số tính toán 64 3.2.1. Tính toán nhiệt thừa và ẩm thừa 66 3.2.2. Tính lưu lượng cần thiết 69 3.3. Tính toán thông gió 71 3.3.1. Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió 71 3.3.2. Phương pháp thiết kế đường ống thông gió 72 3.3.3. Tính chọn quạt 77 3.3.4. Thiết kế quạt 78 4.1.Khái niệm chung về hệ thống điện: 80 4.1.1. Mục đích 80 4.1.2. Xác định các phương pháp tính toán phụ tải: 81 4.1.3. Nội dung chi tiết của phương pháp hệ số kmax và công suất trung bình Ptb để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng 83 4.1.4.Xác định phụ tải tính toán thiết bị của phân xưởng 84 4.1.5. Xác định định phụ tải chiếu sáng 85 4.1.6. Chọn nguồn dự phòng 86 4.1.7. Đặt vấn đề 88 4.1.8 Tính toán, lựa chọn và kiểm tra aptomat, dây và cáp điện 88 4.1.14. Chọn dây dẫn từ tủ động lực đến máy nén khí 92 4.1.15.Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến điều hòa 93 4.1.16.Chọn dây dẫn từ tủ phân phối đến quạt loại nhỏ 93 4.1.17. Chọn dây dẫn từ tủ động lực đến quạt ly tâm 94 Kết luận và Kiến nghị 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 100 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN 101 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. chi tiết mặt bằng phân xưởng cơ điện 10 Hình 2 độ cao mặt trước phân xưởng cơ điện 11 Hình 3 độ cao mặt sau phân xưởng cơ điện 11 Hình 4 Cung cấp ôxi cho con người bằng hệ thống thông gió 13 Hình 5 Phương pháp thông gió tự nhiên 14 Hình 6 Phương pháp thông gió bằng kênh gió 15 Hình 7 Mô hình hệ thống điện 19 Hình 8 Nguyên lí nhà máy nhiệt điện 22 Hình 9 Sơ đồ mặt cắt ngang nhà máy thủy điện kiểu đập 24 Hình 10a Sơ đồ mặt bằng nút thủy lực, 26 Hình 11 Sơ đồ nguyên lí sử dụng pin mặt trời kết hợp máy phát điện gió 27 Hình 12 Tam giác công suất 29 Hình 13 Phân loại động cơ điện dùng trong công nghiệp 32 Hình 14 Đèn led công nghiệp 130 lmw, tuổi thọ lên đến 65.000 giờ chiếu sáng 36 Hình 15Sơ đồ nối dây đèn huỳnh quang 37 Hình 16 đèn cao áp Metal Halide 38 Hình 17 Hình ảnh rơle 39 Hình 18 Cấu tạo của rele (1: cuộn dây;2: lõi thép tĩnh;3: lõi thép động;4; 5: vít ốc điều chỉnh; 6, 7: tiếp điểm thường mở;8, 12: lò xo;9: giá cách điện; 10, 11: tiếp điểm thường đóng) 40 Hình 19 Cấu tạo của aptomat 42 Hình 20 Thiết bị bảo vệ Contactor và cấu trúc cơ bản của contactor 44 Hình 21 Điện trở cơ thể con người 46 Hình 22 hệ thống gió trong nhà xưởng 51 Hình 23 đường ống gió treo tường 55 Hình 24 quạt hướng trục 63 Hình 25 quạt ly tâm 64 Hình 26 hình dạng cảu miệng gió 73 Hình 27 Sơ lược về dường ống quạt gió của phân xưởng 74 Hình 28 Máy phát điện S12H PTA 87 Hình 29 Sơ đồ tủ ATS với máy phát 88 Hình 30: Mặt bằng cấp điện chiếu sáng cho phân xưởng 92 Hình 31: Mặt bằng sơ đồ đi điện từ tủ phân phối tới các thiết bị trong nhà xưởng 94 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Cho chúng ta thấy những màu sắc chính của quang phổ 34 Bảng 2 Đặc tính của các loại đèn thông dụng trên thị trường, công suất từ 15 đến 1000 w, có điện áp 110, 120 và 220V. 35 Bảng 3 thông số các thiết bị trong xưởng 49 Bảng 4 lưu lượng gió yêu cầu trong không gian quy định theo Nam TCVN 5687 – 1992 63 Bảng 5 lựa chọn tốc độ không khí theo nhiệt độ 67 Bảng 6 xác định lượng ẩm tỏa ra nhờ nhiệt độ 69 Bảng 7 tổng kết lưu lượng cần thiết 72 Bảng 8 kết quả tinh toán cỡ ống 75 Bảng 9 tính hệ số ma sát và đường kính tương đương của đường ống 76 Bảng 10 tổn thất ma sát trên đường ống 77 Bảng 11 hệ số kháng cục bộ và tổn thất cục bộ trên đường ống 78 Bảng 12 Bảng thông số kĩ thuật của máy phát điện 89 Bảng 13 PL1 Trị số trung bình kgd và costp của các nhóm thiết bị điện 97 Bảng 14 PL3 Trị số trung bình Tmax và coscp của các xí nghiệp 98 Bảng 15 PL2. Trị sô trung bình knc và costp của các phân xưởng 98 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Nguyễn Hải Hà, giảng viên Bộ môn Cơ Điện Lạnh và Điều Hòa Không Khí thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học sư phạm kĩ thuật Hưng Yên nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Cơ Điện Lạnh và Điều Hòa Không Khí riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy cô, gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. .........., ngày.....tháng....năm..... Sinh Viên Thực Hiện LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị điện cho phân xưởng Cơ điện thuộc trung tâm thực hành công nghệ Cơ khí” này do em tự nghiên cứu,tính toán và thiết kế dưới sự hướng dẫn của giảng viênTh.s Nguyễn Hải Hà. Để hoàn thành đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị điện cho phân xưởng Cơ điện thuộc trung tâm thực hành công nghệ Cơ khí” này, em chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi.

thành đến Th.s Nguyễn Hải Hà, giảng viên Bộ môn Cơ Điện Lạnh và Điều Hòa KhôngKhí thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án.

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học sư phạm kĩthuật Hưng Yên nói chung, các thầy cô trong Bộ môn Cơ Điện Lạnh và Điều Hòa KhôngKhí riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyênngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốtquá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy cô, gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điềukiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ ántốt nghiệp

, ngày tháng năm

Sinh Viên Thực Hiện

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị

điện cho phân xưởng Cơ điện thuộc trung tâm thực hành công nghệ Cơ khí” này do

em tự nghiên cứu,tính toán và thiết kế dưới sự hướng dẫn của giảng viênTh.s Nguyễn HảiHà

Để hoàn thành đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị điện cho

phân xưởng Cơ điện thuộc trung tâm thực hành công nghệ Cơ khí” này, em chỉ sử

dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứtài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo pháp luật

Hưng yên, ngày tháng năm

Sinh viên thực hiện

LỜI MỞ ĐẦU

Trong vài năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước, nhu cầu về kĩthuật lạnh, điều hòa không khí và trang bị điện cho từng máy móc nói đang gia tăngmạnh mẽ Có thể nói hầu như trong tất cả cao ốc, văn phòng, khách sạn và các hệ thốngnhà xưởng… Đã và đang được xây dựng đều có trong bị hệ thống điều hòa không khí,thông gió và ứng dụng trang bị điện hiện đại nhằm tạo ra môi trường dễ chịu và tiện nghicho người sử dụng

Với mục đích củng cố kiến thức đã học và ứng dụng vào thực tiễn đồ án về “Tính

toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị điện cho phân xưởng Cơ điện thuộc trung tâm thực hành công nghệ Cơ khí”

Trong phạm vi đồ án này nhằm tính toán thiết kế hệ thống thông gió và trang bị điệncho phân xưởng Nhóm có khảo sát thực tế kích thước nhà xưởng, số máy móc được sửdụng, số người trong xưởng và làm việc, các thiết bị phát sinh nhiệt thừa, các thông số vềnhiệt thừa, các thông số về nhiệt độ và độ ẩm trong không gian cần thông gió, sau đó tínhlượng gió để đáp ứng nhu cầu khử ẩm lượng nhiệt thừa các khí thải (chủ yếu là CO2)chọn vị trí phân bố miệng gió hút và miệng gió cấp, chọn kích thước ống phù hợp vớitừng không gian trong xưởng Từ đó tính tổn thất cột áp động và tĩnh, tính chọn quạt vàthiết kế cấu trúc của quạt.Vì vậy trong phạm vi đồ án này em xin phép một cách sơ lượcnhất về việc tính toán thiết kế thông gió và trang bị điện cho nhà xưởng Với kiến thứccòn nhiều hạn chế, nội dung của nhà xưởng nên không thể tránh được những sai sót, hạnchế, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô nhận xét để ngày càng hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Hải Hà.

Trong quá trình thực hiện đồ án, thầy đã cung cấp cho em một số tài liệu tham khảo giúp

em dễ dàng tiếp cận với đề tài, thầy đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình em mỗi khi gặp khókhăn để em có điều kiện hoàn thành đồ án này

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN PHÂN XƯỞNG CƠ ĐIỆN THUỘC TRUNG TÂM THỰC HÀNH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

1.1 Tổng quan

Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên có trụ sở chính tại xã Dân Tiến,huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên, được thành lập vào năm 1966 với tiền thân làTrường Trung học Công nghiệp Hưng Yên thuộc Bộ Công nghiệp nặng

Trải qua gần 50 năm phát triển và trưởng thành, Trường đã có những bước pháttriển vượt bậc cả về quy mô và chất lượng Từ những ngày đầu mới thành lập, với nhiệm

vụ chính là đào tạo Kỹ thuật viên (1966) và Giáo viên dạy nghề (1970) Năm 1979,trường được nâng cấp thành trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật 1 trực thuộc Bộ Giáodục & Đào tạo Năm 2003, Thủ tướng Chính phủ ký quyết định thành lập Trường Đại học

Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, đánh dấu bước phát triển mới mang tính đột phá với Nhàtrường Sau nhiều năm phấn đấu và nỗ lực, Trường đã phát triển trở thành Trường Đạihọc đa ngành, trọng điểm của khu vực đồng bằng sông Hồng, đào tạo định hướng nghềnghiệp - ứng dụng có chất lượng cao đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của xã hội vềnguồn lực lao động

Đặc biệt từ năm 2011 cho đến nay, Trường được Bộ Giáo dục và Đào tạo giaonhiệm vụ đào tạo Thạc sĩ cho 5 chuyên ngành: Kỹ thuật điện, Kỹ thuật điện tử, Kỹ thuậtđiều khiển và Tự động hóa, Cơ khí động lực và Kỹ thuật cơ khí Đây chính là bước pháttriển quan trọng nâng thêm tầm cao và vị thế của Nhà trường trong khối các trường Đạihọc, Cao đẳng của cả nước

Hiện tại số lượng cán bộ giảng viên của Nhà trường là 602 người, trong đó ngạchgiảng viên là 459 người bao gồm: GS: 04, PGS: 33, TS: 93, NCS: 130, ThS: 196, Caohọc: 03 Tỉ lệ giảng viên có trình độ sau đại học chiếm 99,3% trên tổng số giảng viêntrong toàn Trường

Cơ sở vật chất phục vụ đào tạo được Nhà trường chú trọng đầu tư và không ngừng

mở rộng Hiện trường có 3 cơ sở đào tạo:

Cơ sở 1: 12,2 ha, đặt tại xã Dân Tiến, huyện Khoái Châu, tỉnh Hưng Yên

Cơ sở 2: 25,4 ha, đặt tại xã Nhân Hòa, huyện Mỹ Hào, tỉnh Hưng Yên

Cơ sở 3: 3375 m2, đặt tại 198 Nguyễn Lương Bằng, phường Tân Bình, Tp HảiDương

Với 182 giảng đường và phòng hội thảo; 51 phòng, xưởng thực hành; 25 phòng thínghiệm Thư viện truyền thống có hơn 2000 đầu sách hầu hết là sách chuyên ngành và cơ

sở ngành Thư viện số đang được Nhà trường chú trọng đầu tư và phát triển Cơ sở vậtchất của Nhà trường liên tục đầu tư mới và hiện đại hóa đáp ứng tốt nhu cầu nghiên cứu,làm việc và học tập của giảng viên và học sinh sinh viên

Trong những xưởng thực hành của nhà trường có tòa phân xưởng cở điện Em xin giớithiệu công trình tòa nhà xương cơ điện là gồm có các phòng là : khu vực thực hành cơđiện, khu vực phòng học và khu vực phòng họp của giáo viên.

- 6 là phòng thực hành lấp rắp máy

Hình 2 độ cao mặt trước phân xưởng cơ điện

Hình 3 độ cao mặt sau phân xưởng cơ điện 1.2 Chức năng và nhiệm vụ của trung tâm thực hành công nghệ cơ khí

- Xây dựng, quản lí chương trình đào tạo kế hoạch giảng dạy các kĩ năng nghề thuộc cáctrình độ đào tạo Đại học, Cao đẳng chuyên ngành cơ khí chế tạo và Công nghệ Cơ điện

- Trong quá trình công nghiệp hóa đất nước, nhà xưởng cắt gọt kim loại có vai tròquan trọng trong các công trình máy móc hiện nay.Các máy móc trong xưởng cắt gọtđược trang bị các máy móc hiện đại và tự động hóa, đưa ra những sản phẩm kim loại đạtchất lượng cao và chuẩn xác.

1.3 Giới thiệu về hệ thống thông gió

- Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người trong không gian điều hoàthường sinh ra các chất độc hại và nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho các thông số khí hậutrong đó thay đổi, mặt khác nồng độ ôxi cần thiết cho con người giảm, sinh ra mệt mỏi vàảnh hưởng lâu dài về sức khoẻ

- Vì vậy cần thiết phải thải không khí đã bị ô nhiễm (bởi các chất độc hại và nhiệt) rabên ngoài, đồng thời thay thế vào đó là không khí đã được xử lý, không có các chất độchại, có nhiệt độ phù hợp và lượng ôxi đảm bảo Quá trình như vậy gọi là thông gió Quátrình thông gió thực chất là quá trình thay đổi không khí trong phòng đã ô nhiễm bằngkhông khí mới bên ngoài trời đã qua xử lý

Hình 4 Cung cấp ôxi cho con người bằng hệ thống thông gió

• Thông gió kiểu hút: Hút xả không khí bị ô nhiễm ra khỏi phòng và không khí bên ngoài tràn vào phòng theo các khe hở hoặc cửa lấy gió tươi nhờ chênh lệch cột áp

Thông gió kiểu hút xả có ưu điểm là có thể hút trực tiếp không khí ô nhiễm tại nơi phát sinh, không cho phát tán ra trong phòng, lưu lượng thông gió nhờ vậy không yêu cầu quálớn, nhưng hiệu quả cao Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là gió tuần hoàn trong phòng rất thấp, hầu như không có sự tuần hoàn đáng kể, mặt khác không khí

tràn vào phòng tương đối tự do, do đó không kiểm soát được chất lượng gió vào phòng, không khí từ những vị trí không mong muốn có thể tràn vào.

• Thông gió kết hợp giữa hút xả và thổi gồm hệ thống quạt hút và thổi Vì vậy có thể chủ động hút không khí ô nhiễm tại những vị trí phát sinh chất độc và cấp vào những vị trí yêu cầu gió tươi lớn nhất Phương pháp này có tất cả các ưu điểm của hai phương pháp nêu trên, nhưng loại trừ các nhược điểm của hai kiểu cấp gió đó Tuy nhiên phương pháp kết hợp có nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn

1.3.2 Theo động lực tạo ra thông gió

• Thông gió tự nhiên: Là hiện tượng trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời nhờ chênh lệch cột áp Thường cột áp được tạo ra do chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và bên trong, dòng gió tạo nên

Hình 5 Phương pháp thông gió tự nhiên

• Thông gió cưỡng bức: Quá trình thông gió thực hiện bằng ngoại lực tức là sử dụng quạt, được chia ra nhiều kênh gió trực tiếp phân phối cho những nơi cần thông gió, làm mát không khí

Hình 6 Phương pháp thông gió bằng kênh gió

1.3.3 Theo phương pháp tổ chức

- Thông gió tổng thể: Thông gió tổng thể cho toàn bộ phòng hay công trình

- Thông gió cục bộ: Thông gió cho một khu vực nhỏ đặc biệt trong phòng hay các phòng có sinh các chất độc hại lớn

- Thải các chất độc hại trong phòng ra bên ngoài Các chất độc hại bao gồm rất nhiều

và đã được liệt kê mức độ ảnh hưởng Trong các không gian sinh hoạt chất độc hại phổbiến nhất là khí CO2

- Thải nhiệt thừa và độ ẩm thừa ra bên ngoài

- Cung cấp một lượng ôxi cần thiết cho sinh hoạt con người

- rong một số trường hợp đặc biệt mục đích thông gió là để khắc phục các sự cố nhưlanỏa chất độc hại hoặc hỏa hoạn

1.4 Giới thiêu về chức năng của điện năng

1.4.1 Khái niệm

- Điện năng là một dạng năng lượng có nhiều ưu điểm như: từ điện năng dễ chuyển

thành năng lượng khác (Cơ năng, nhiệt năng, hóa năng…), dễ truyền tải phân phối điệnnăng Chính vì thế điện năng được sử dụng rộng dãi trong đời sống xã hội

-Điện năng là nguồn năng lượng chính của các ngành công nghiệp, là điều kiện đến

sự phát triển của xã hội Chính vì đó khi ta lập kế hoạch phát triển kinh tế xã hội thì kếhoạch phát triển điện năng phải đi trước một bước nhằm thỏa mãn về nhu cầu điện năngkhông những giai đoạn trước mắt mà còn dự kiến cho sự phát triển trong tương lai nămnăm, mười năm có thể lâu hơn nữa

-Ngày nay nền kinh tế của xã hội hiện nay đang phát triển mạnh mẽ đời sống xã hộiđược nâng cao Đặc biệt với nền kinh tế hội nhập với nền kinh tế thế giới và nước ta đangtrong quá trình công nghiệp hóa đất nước cho nhu cầu về điện năng trong các lĩnh vựccông nghiệp, nông nghiệp dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng

- Hệ thống điện gồm 3 khâu: nguồn điện truyền tải điện và tiêu thụ điện

+ Nguồn điện là các nhà máy điện (nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên tử…) vàcác trạm điện

+ Tiêu thụ điện là bao gồm tất cả các đối tượng sử dụng điện năng trong các lĩnh vực kinh tế và đời sống: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, công nghệ thông tin

+ Để truyền tải điện từ nguồn phát đến các hộ tiêu thụ người ta thường sự dụnglưới điện Lưới điện bao gồm đường dây tải điện và trạm biến áp Lưới điện nước ta có nhiều cấp áp: 0,4 kV, 6kV, 10kV, 110kV, 220kV, và 500kV Một

số chuyên gia cho rằng trong tương lai lưới điện Việt Nam chỉ nên tồn tại 5 cấp điện áp 0,4 kV, 22kV, 110kV, 220kV và 500kV

1.4.2 Phân loại

- Căn cứ vào trị số của điện áp bao gồm:

+ Lưới siêu cao áp (500kV)

+ Lưới cao áp 220kV và 110kV

+ Lưới trung áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV

+ Lưới hạ áp 0,4kV

– Căn cứ vào nhiệm vụ của điện áp bao gồm:

+ Lưới cung cấp 500kV, 220kV, 100kV

+ Lưới phân phối 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 0,4kV

Chương II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN VÀ

Trong những năm gần dây, nước ta đã đạt được những thành tựu to lớn trong phát triểnkinh tế, xã hội Số lượng các nhà máy công nghiệp, các hoạt động thương mại, dịch vụ,…gia tang nhanh chóng, dẫn đến sản lượng điện sản xuất và tiêu dùng ở nước ta tăng lênđáng kể và dự báo sẽ tiếp tục tang nhanh trong những năm tới Do đó mà hiện nay chúng

ta đang rất cần đội ngũ những người am hiểu về điện để làm công tác thiết kế cũng nhưvận hành, cải tạo và sửa chữa lưới điện nói chung, trong đó có khâu thiết kế cung cấpđiện

Cùng với xu thế hội nhập quốc tế hiện nay là việc mở rộng quan hệ quốc tế, ngày càng

có them nhiều nhà đầu tư nuốc ngoài đến với chúng ta Do vậy vấn đề đặt ra là chúng tacần phải thế kế các hệ thống các hệ thống cung cấp điện một cách có bài bản và đúng quycách, phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành Có như chúng ta mới co thể theo kịp với

2.1.2Một số ưu điểm về điện năng

+ Dễ chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác thông qua các thiết bị có hiệu suấtcao (quang năng, nhiệt năng, hoá năng, cơ năng…)

+ Dễ dàng truyền tải và truyền tải với hiệu suất khá cao

+ Không có sẵn trong tự nhiên, các dạng năng lượng khác đều được khai thác rồichuyển hoá thành điện năng Ở nơi sử dụng điện năng lại dễ dàng chuyển thành các dạngnăng lượng khác

Ngày nay phần lớn năng lượng tự nhiên khác được khai thác ngay tại chỗ rồi đượcđổi thành điện năng (ví dụ: nhà máy nhiệt điện thường được xây dựng tại nơi gần nguồnnhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt, nhà máy thuỷ điện gần nguồn thế năngcủa dòng nước…) Đó cũng chính là lý do xuất hiện hệ thống truyền tải, phân phối vàcung cấp điện năng mà thường gọi là hệ thống điện

Hình 7 Mô hình hệ thống điện

 Vài nét đặc trưng của năng lượng điện:

- Các quá trình về điện xảy ra rất nhanh, chẳng hạn sóng điện từ lan tuyền trong dâydẫn với tốc độ xấp xỉ tốc độ ánh sáng 300.000.000 km/s (quá trình ngắn mạch, sóng sét

lan truyền lan truyền trên đường dây và thiết bị) Tốc độ đóng cắt của các thiết bị bảo vệ

… đều phải xảy ra trong vòng nhỏ hơn 1/10 giây, điều này rất quan trọng trong thiết đểthiết kế, hiệu chỉnh các thiết bị bảo vệ

- Công nghiệp điện lực có quan hệ chặt chẽ đến nhiều ngành kinh tế quốc dân (luyệnkim, hoá chất, khai thác mỏ, cơ khí, công nghiệp dệt…) và là một trong những động lựctăng năng suất lao động tạo nên sự phát triển nhịp nhàng trong cấu trúc kinh tế Vớinhững đặc điểm kể trên, có những quyết định hợp lý trong mức độ điện khí hoá đối vớicác ngành kinh tế, các vùng lãnh thổ khác nhau đóng vai trò hết sức quan trọng Bên cạnh

đó, mức độ xây dựng nguồn điện, mạng lưới truyền tải, phân phối cũng phải được tínhtoán hợp lý nhằm đáp ứng sự phát triển cân đối, tránh được những thiệt hại kinh tế quốcdân do phải hạn chế nhu cầu của các hộ dùng điện

 Các chỉ tiêu kỹ thuật trong cung cấp điện xí nghiệp

- Tính liên tục cung cấp điện: hệ thống cung cấp điện phải đảm bảo được cấp điện liên tục theo yêu cầu của phụ tải (yêu cầu của các hộ loại I, II và III) Chỉ tiêu này thườngđược cụ thể hoá bằng xác suất làm việc tin cậy của hệ thống cung cấp điện.thiết kế cần phải quán triệt để có được phương án cung cấp điện hợp lý

- Tần số: độ lệch tần số cho phép được qui định là ± 0,5 Hz Để đảm bảo tần số của

hệ thống điện được ổn định công suất tiêu thụ phải nhỏ hơn công suất của hệ thống

- Điện áp: Độ lệch điện áp cho phép so với điện áp định mức được qui định (ở chế độlàm việc bình thường) như sau:

+ Mạng động lực: ∆U% = ± 5 % Uđm

+ Mạng chiếu sáng: ∆U% = ± 2,5 % Uđm

Trường hợp mở máy động cơ hoặc mạng điện đang trong tình trạng sự cố thì độ lệchđiện áp cho phép có thể tới(-10 ÷ 20 %)Uđm Tuy nhiên vì phụ tải điện luôn thay đổi nêngiá trị điện áp lại khác nhau ở các nút của phụ tải, dẫn đến điều chỉnh điện áp là một vấn

biến của điện áp không những theo độ lệch so với giá trị định mức, mà còn phải thể hiệnđược mức độ kéo dài Khi đó chỉ tiêu đánh giá mức độ chất lượng điện áp là giá trị tích

phân

dtdtTrong đó: U(t) - giá trị điện áp tại nút khảo sát ở thời điểm t

T - khoảng thời gian khảo sát Udm - giá trị định mức của mạng

2.1.3 Những yêu cầu chủ yếu khi thiết kế một hệ thống cung cấp điện:

Thiết kế hệ thống cung cấp điện như một tổng thể và lực chọn các phần tử của hệthống sao cho các phần tử này đấp ứng được các yêu cầu kĩ thuật, vận hành an toàn vàkinh tế Trông đó mục tiêu chính là đảm bảo cho hộ, các công ti phân sưởng,… tiêu thụluôn đủ điên năng với chất lượng trong pham vi cho phép

Một phương án cung cấp điện được xem là hợp lý khi thỏa mãn được các yêu cầu sau:

- Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện cao tùy theo tính chất tiêu dùng

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Đảm bảo chất lượng điện năng mà chủ yếu làm đảm bảo độ lẹch và độ dao động điện trong phạm vi cho phép

- Vốn đầu tư nhỏ, chi phí vận hành hàng năm thấp

- Thuật tiện cho các công tác vận hành và sủa chữa,…

Những yêu cầu trên thường mâu thuẫn nhau, nên người thiết kế cần phải cân nhắc, kếthợp hài hòa tùy vao hoàn cảnh cụ thể

2.1.4 Các bước thực hiện thiết kế cung cấp điện:

Sau đây là những bước chính để thực hiện bản thiết kế kỹ thuật đối với phương áncung cấp điện cho xí nghiệp:

1 Xác định phụ tải tính tốn của từng thiết bị

2 Xác định phương án về nguồn điện

3 Xác định cấu trúc mạng

4 Chon thiết bị

5 Tính tốn chống sét, nối đất chống sét và đất an toàn

6 Tính tốn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cụ thể đối với mạng lưới điện thiết kế(các tổnthất, hệ số công suất, dung lượng bù…)

2.2 Một số dạng nguồn điện

2.2.1 Nhà máy nhiệt điện

Trong nhà máy nhiệt điện, năng lượng của các nhiên liệu (than, dầu, khí đốt….)được chuyển hóa thành năng lượng điện và năng lượng nhiệt có 2 loại hình nhà máy điện

và nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện trích hơi Mỗi loại hình nhà máy có các trang thiết

bị và chế độ làm việc riêng Nhiên liệu dùng cho các nhà máy nhiệt điện này là cácnguyên liệu rắn (than đá, than bùn, ) nhiên liệu lỏng (các loại dầu đốt) Đôi khí khí đốtcòn được dùng làm nhiên liệu phụ trong các nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu rắn vàlỏng

Hình 8 Nguyên lí nhà máy nhiệt điện -Nguyên liệu than được khai thác ở các mỏ than và được vận chuyển theo đường

thủy, đường bộ và đường sắt tập trung về cảng than, các phễu rót xuống các băng tải than

để vận chuyển than lên cao đổ vào băng tải ngangQua các băng tải ngang than được phânphôi cho các kho than nguyên Máy cấp than nguyên sẽ cấp than cho các máy nghiềnthan Tại máy nghiền than, than được nghiền thành than bột nhờ các viên bi làm bằngthép va đập vào các tấm lượn sóng khi thùng nghiền quay Gió nóng cùng than mịn đãđược nghiền thành bột được quạt gió tải bột đưa lên kho than bột Nhờ cácmáy cấp thanbột, than bột được phun vào buồng lửa của lò hơi, than bột dược đốt cháy trong buồnglửa cấp nhiệt cho các ông sinh hơi, khói có nhiệt độ cao sau khi được đưa qua bộ hâmnước để lấy bớt nhiệt (hâm nước nóng), tiếp tục qua bộ sấy không khí để tận dụng nhiệt(sấy không khí), qua bộ khử bụi tĩnh điện để xử lý bụi và thoát ra ngoài ông khói nhờquạt khói Xỉ than được làm nguội và đập nhỏ rồi được gạt xuốngmương thải xỉ và đượcbơm ra bỏ thải xỉ bằng bơm thải xỉ,không khí được quạt gió thổi qua bộ sấy không khí,nhò đó mà không khí được sấy nóng, không khí được sấy khô và làm tăng nhiệt độ chothan bột.

Nước đã qua xử lý hoá học được bơm tuần hoàn đưa qua bộ hâm nước rồi đưa vàocác ống sinh hơi của lò hơi Tại đây nước nhận nhiệt năng, chuyển hoá thành có áp suất

và nhiệt độ cao được đưa tới bao hơi Từ bao hơi, hơi nước được đưa tới tua bin, tại đây,

áp suất và nhiệt độ của hơi nước giảm cùng với quá trình biến đổi nhiệt náng thành cơnăng để quay tua bin Tua bin quay kéo máy phát điện, cơ năng được chuyển hoá thànhđiện năng Điện năng được đưa qua máy biến áp tăng áp rồi đưa vào hệ thống điện.Thông qua mạng lưới điện truyền tải và phân phối điện, điện nâng được cung cấp tới các

hộ tiêu thụ

Hơi nước sau khi ra khỏi tua bin có áp suất và nhiệt độ thấp dược đưa vào bìnhngưng, trong bình ngưng, hơi nước được ngưng đọng thành nước nhờ hệ thông làm lạnhtuần hoàn Nước dùng làm lạnh được bơm từ sông vào nhờ bơm tuần hoàn Từ bìnhngưng, nước ngưng tụ được đưa đến bình gia nhiệt hạ áp để tăng nhiệt độ và đưa lên bộkhử khí nhờ bơm ngưng tụ Đổ bù lượng nước thiếu hụt trong quá trình làm việc, lượngnước bổ sung thường xuyên được đưa vào bộ khử nhờ bơm khử khí BZK

 Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có những ưu, nhược điểm sau:

- Có công suất lớn, thường được xây dựng ỏ gần sông và gần nguồn nhiên liệu.

- Phụ tải cung cấp tại chỗ (gần nhà máy) rất nhỏ, phần lổn điện nàng phát ra đượcđưa qua trạm biến áp tăng áp để cung cấp cho các phụ tải ở xa

- Có thể làm việc với phụ tải bất kỳ

- Thời gian khỏi động lâu (khoảng 3-10 giờ)

- Có hiệu suất thấp khoảng 30 - 35%

- Lượng điện tự dùng lớn khoảng 3 - 15%

Gây ô nhiễm môi trpờng do khói, bụi ảnh hưởng tới một vùng khá rộng;

- Vốn đầu tư nhỏ, thời gian xây dựng nhanh hơn nhà máy thuỷ điện

2.2.2 Nhà máy thuỷ điện

vào lưu lượng

nước chảy qua

tua bin và chiều cao cột nưốc hiệu dụng.nhà máy thuỷ điện được chia thành hai loạichính: nhà máy thuỷ điện kiểu đập và nhà máy thuỷ điện kiểu kênh dẫn.Nhà máy thuỷđiện được chia thành hai loạichính: nhà máy thuỷ điện kiểu đập và nhà máy thuỷ điệnkiểu kênh dẫn

a,Nhà máy thuỷ điện kiểu đập

- Các nhà máy thuỷ điện kiểu đập thường được xây dựng trên các dòng sông có độdốc không lớn Để tạo được độ cao cột nước cần thiết cho sự hoạt động của tua bin vàmáy phát điện cần xây đập ngăn giữa dòng sông

- Để tạo độ cao nước cần thiết cần thực hiện xây dựng đập chắn ngang giũa dòngsông 3, gian máy được xây dựng và lắp đặt sau đập Nưóc được cấp vào tua bin thôngqua cửa nước 6 vào ông dẫn 4 qua tuabin 9 rồi xả xuống hạ lưu qua ông thoát 10 Ngoài

ra, để phục vụ cho giao thông vận tải, trên công trình đập còn xây dựng âu thuyền và cáckênh dãn để hạ thấp dần cột nước từ thượng lưu xuổhg hạ lưu phục vụ cho thuyền bè qualại

- Trên hình 2.3 vẽ mặt cắt ngang của nhà máy thuỷ điện kiểu đập Gian máy 12 đượcxây lắp phía sau đập 3, về phía hạ lưu 2 Nước từ thượng lưu 1 qua cửa nước 6, theo ôngdẫn 4 vào buồng xoắn 8 rồi được phân phối vàocác cánh tua bin 9 làm quay trục tua bin,nước từ tuốc bin chảy xuống hạ lưu qua ống thoát 10 Buồng xoắn tua bin có tiết diệnngang thay đổi để đảm bảo phân phôi đều áp lực nước vào cánh tua bin Tua bin và máy

Hình 9 Sơ đồ mặt cắt ngang nhà máy thủy điện kiểu đập

phát điện 11 được chế tạo theo kiểu trục đứng Trục của tua bin và trục của máy phát điệnđược nốì đồng trục.

Máy phát điện được đặt trong gian máy Các tua bin thuỷ lực được chế tạo có tốc độchậm nên các máy phát thuỷ điện được chế tạo theo kiểu cực lồi và có nhiều cực

- Khi tua bin quay sẽ làm quay rôto máy phát điện Nàng lượng điện do máy phátphát ra được đưa vào các thiết bị phân phối điện đặt trong nhà ở cấp điện áp máy phát 14

và được đưa tiếp ra các máy biến áp tăng áp 15 đặt ngoài trời Máy biến áp tăng áp cónhiệm vụ tăng điện áp đầu cực máy phát lên cấp điện áp phù hợp với cấp điện áp của hệthông điện Năng lượng điện do máy phát phát ra, qua máy biến áp tăng áp, thông qua cácthiết bị phân phôi điện ngoài trời điện áp cao được đưa vào các đường dây trên không 16tải đến các phụ tải ở xa hoặc cấp điện cho hệ thống điện Để bảo vệ sét cho đường dâytrên không, trên đường dây được lắp đặt dây chống sét 17

Cửa 6 dùng để điều tiết nước vào tua bin; cửa phải ngăn nước 5 dùng để ngăn chặnnước khi lắp đặt, sửa chữa tua bin và máy phát Hệ thông dàn nâng 17 phục vụ

cho việc lắp đặt và nâng các của và lưới chắn rác khi cần sửa chữa và vớt rác Hệ thốngcầu trục 13 phục vụ cho việc rút ruột rôto và sửa chữa máy phát điện

b, Nhà máy thuỷ điện kiểu Ống dẫn

Nhà máy thuỷ điện kiểu ống dẫn (hình 2.4) thường được xây dựng trên các sông có

độ dốc cao ỏ miền núi Cột nước hiệu dụng cần thiết được tạo rà bằng cách sử đụng độdốc lớn tự nhiên của các con sông

- Tại đầu

Ống dẫn 2

là cửa nhận

nước 1 Qua của 1 nước chảy vào Ống dẫn 2 để vào bể áp lực 3 Đập chắn ngang sông 7

để tập trung nước vào ống dẫn 2 Ông dân 2 có độ dốc lớn hơn so với độ đốc của đoạnsông A - B Do vậy cột nước H hiệu dụng của nhà máy nhỏ hơn một chút so với cột nước

có độ nghiêng tự nhiên Htn của đoạn sông A - B

Từ bể áp lực 3 nưốc theo ông dân áp lực 4 xả vào cánh tua bin 5 Từ tua bin thuỷ lực

5 nước theo kênh xả 6 để trở lại dòng sông tại B

Như vậy, nhờ đập 7 có thể tạo ra bể chửa nhân tạo để tạo ra một dự trữ nưốc nhấtđịnh và nâng cao thêm mức nước nhằm tăng áp lực cho tua bin

Dể tận dụng nàng lượng của dòng nước, trên các con sông có độ dô'c và dòng chảylớn có thể xây dựng nhiều cấp nhà máy thuỷ điện theo từng cấp hạ thấp dần mức nưốc.Việc sử đụng tổng hợp năng lượng của dòng nước như vậy góp phần nâng cao đượccác chỉ tiêu kinh tế của các nhà máy thuỷ điện do được bù lại bằng các nguồn lợi khácnhư giao thông vận tải, tưới tiêu nước, nguồn lợi về thuỷ sản, du lịch và môi trường

2.2.3 Nhà máy năng lượng mặt trời

Hình 10a- Sơ đồ mặt bằng nút thủy lực,

b- Sơ đồ tạo cột nước

Hình 11 Sơ đồ nguyên lí sử dụng pin mặt trời kết hợp máy phát điện gió

- Sơ đồ nguyên lý của nhà máy điện mặt tròi cũng tương tự như nhà máy điện dịanhiệt và chỉ khác ở chỗ hệ thông ông dẫn 1 dẫn khí nóng đun nước được thay bằng hộthông kính cảm quang 1 phản xạ các tia sáng mặt trời vào lò hơi 2 để đun nước bốc thànhhơi có nhiệt độ và áp suất cao cấp cho tua bin làm quay máy phát điện

- Các nhà máy điện mặt trời phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết nên thường được xâydựng ở các nước có nhiều ngày nắng Giá thành xây dựng đắt và hiệu suất khống cao

- Ngoài nhà máy điện mặt trời có sơ đồ nguyên lý nêu trên hình 2.6 hiện nay còn sửdụng phổ biến các pin mặt trời đổ sản xuất điện năng với công suất nhỏ Thường chỉ dùngcho các vùng ở xa không có lưới điện quốc gia: phục vụ cho các bệnh viện,trường học,các xưởng máy và xí nghiệp nhỏ, các làng, xóm, nhà nghỉ, khách sạn, sân bay, công

15kVA, lượng điện năng cung cấp hằng ngày có thể đạt tói 3 - 360kWh.

Để có thể sử dụng điện năng theo ý muốn, điện năng do các pin sản xuất ra được tíchtrữ trong các bình ắc quy nhỏ các bộ chuyển đổi DC/DC và DC/AC

2.2.4.Lưới điện

Các nhà máy điện và lưới điện là hai bộ phận cấu thành hệ thống điện Lưới điệngồm có hai phần tử chính là các đường dây truyền tải, các đường dây phân phối và cáctrạm biến áp giảm áp

Các đường dây (đưòng dây trên không và cáp) làm nhiệm vụ truyền tải năng lượngđiện qua khoảng cách không gian từ nguồn (các nhà máy điện) tới các hộ tiêu thụ điện(các nhà máy, xí nghiệp, đô thị, nông thôn) thông qua các trạm biến áp tăng, giảm áp.Các trạm biến áp tăng áp có thể nâng điện áp từ điện áp đầu cực các máy phát diện(6, lOkV) lên điện áp cao áp (35, 110, 220kV), siêu cao áp (300, 400, 500, 750kV) hoặccực cao áp (1150kV) để cung cấp điện năng cho các đường dây truyền tải điện đi xa Tuỳtheo lượng công suất và chiều dài cần truyền tải mà các đường dây truyền tải có các cấpđiện áp khác nhau Tên đường dây thường được gọi theo cấp điện áp truyền tải Ví dụ,đường dây 110kv có khả năng truyền tải lượng công suất 25 -50MW với chiều dài truyềntảii khoảng 50 - 150km; tương tự đường dây 220kV - 100 - 200MW,150 -250km; đườngdây 500kV - 700 -900MW - 800 -1200km; đưòng dây 750kV - 1800 - 2200MW - 1200 -2000km; đường dây 1150kV - 4000 - 6000MW - 3000km

Các đường dây phân phôi và các đường dây cung cấp điện cao áp có các cấp điện áp

6, 10, 15, 22, 35kV Như vậy, từ đường dây truyền tải điện năng phải qua 3 : 4 lần biếnđôi qua máy biến giảm áp trung gian mới chuyển tới được các đường dây phân phôi vàcung cấp điện (còn được gọi là đường dây trung áp)

 Từ năm 1993 Bộ Năng lượng có Quyết định số 149NL/KHKT ngày 24/03/1993 về việcchuyển đổi dần các cấp điện áp trung áp 6, 10, 15, 35kV về 22kV thông nhất trongtoànquốc

- Các dường dây trung áp có khả năng và chiều dài truyền tải hạn chế hơn nhiều sovới các đường dây truyền tải điện cao áp Ví dụ, đường dây 6kV có khả năng truyền tải

công suất 4 + 5MW với chiều dài truyền tải khoảng 5-7km; tương tự, đường dây 10,15kV - 6 -8MW - 8 - 15km; dường dây 22, 35kV - 10 - 15MW - 15 - 30km

2.2.5 Các đại lượng đặc trưng của phụ tải điện

- Công suất tác dụng (P)

Cống suất tác dụng p (còn gọi là công suất hữu công) được dùng để sinh ra cônghữu ích, nghĩa là, sinh ra các công cơ học (lực hút, đẩy, lực kéo, lực quay, lực cắt gọt kimloại ), sinh ra nhiệt năng (các lò điện, các dụng cụ dôt nóng), sinh ra hoá năng (điệnphân, mạ điện), quang năng (các loại đèn điện), tín hiệu nghe, nhìn (đài điện, tivi, video).Như vậy, công suất tác dụng p mang ý nghĩa cụ thể trong việc hình thành hàng hoá haysản phẩm xã hội

- Công suất toàn phần (S)

Công suất toàn phần (còn được gọi là công suất biểu kiến), s là đại lượng đặc trưngcho cả công suất tác dụng p và công suất phản kháng Q thông qua tam giác công suất(hình 1.18)

Công suất toàn phần không có ý nghĩa cụ thể, rõ ràng về mặt vật lý như công suất tácdụng p và công suất phản kháng Q Công suất toàn phần s chỉ mang ýnghĩa biểu trưng

và đại diện cho cả p lân Q

Về mặt biểu thức, môì quan hệ giữa công suất toàn phần s với công suất tác dụng p và

Hình 12 Tam giác công suất

công suất phản kháng Q được viết dưới các dạng:

+ Dạng mô đun:

S = + Dạng phức (Vecto)

S = P + JQ2.2.6 Góc φ và cos φ

- φ là góc lệch pha giữa s và p trong tam giác công suất (hình 1.11) Về bản chất, góclệch pha φ do các véc tơ P và Q tạo thành:

φ = arctg

- Cos φ là đại lượng đặc trưng cho khả năng phát ra công suất tác dụng nhiều hay ítđối với máy phát điện và đặc trưng cho nhu cầu tiêu thụ (sử dụng) công suất tác dụngnhiều hay ít đôi với phụ tải điện

Bốn đại lượng đặc trưng (P, Q, s, φ) trên có mốì liên hệ lẫn nhau theo tam giác côngsuất và được xác định theo các biểu thức sau:

=

P = S cosφ, Q= S sinφ = Ptgφ

-Phụ tải điện còn được cho dưới dạng dòng điện phụ tải I

Nếu tính theo dòng điện phụ tải thì:

S = UI

Vì vậy, dòng điện phụ tải được xác định theo:

I = = = = Trong đó:U: điện áp dây trong lưới điện ba pha, kV

I: dòng điện phụ tải, A

2.3 Đặc điểm của các thiết bị dùng điện

2.3.1 Các thiết bị điện công nghiệp chung

Nhóm phụ tải công nghiệp chung bao gồm các máy nén khí, quạt gió, máy bơm vàcác thiết bị nâng vận chuyển

Các động cơ của các thiết bị này làm việc theo các chế độ Công suất của chúng nhỏ,lớn tuỳ theo cấp điện áp cung cấp từ 0,127 tới 1OkV Các động cơ công suất nhỏ dùngđiện áp thấp, các động cơ công suất lớn dùng điện áp cao Dải công suất rất rộng từ vàichục oát tới hàng nghìn kilôoát

Các động cơ này làm việc ở tần số công nghiệp Phụ tải mang tính bằng phang, đồngđều Nếu ngừng cung cấp điện có thể dẫn đến chết người (quạt gió trong xưởng, cần cẩu,cần trục ) hoặc gây sự cố nghiêm trọng cho các trang thiết bị và gây thương tích cho conngười (máy nén khí dùng trong truyền động, kẹp giữ phôi liệu trong các xí nghiệp chế tạomáy, các trạm bơm trong nhà máy luyện kim )

Hình 13 Phân loại động cơ điện dùng trong công nghiệp

Đối với các trạm bơm, các trạm khí nén, các trạm quạt gió công suất lớn thưòngdùng động cơ đồng bộ có hệ số công suất (cos) vượt trước

- Sau đây, xin thông kê một số sóng mà chúng ta thường đề cập đến :

• Quá 3000m: sóng dài (tần số dưới 100 KHz)

• 200 m - 3000 m:Sóng trung (tần số 1,5 MHz - 100 kHz)

- Đặc tính: của phụ tải là đồng đều, không dao động nhưng giá trị của nó thay đổi theothời gian ngày đêm Hệ số công suất đèn sợi đốt bằng 1, đèn huỳnh quang khoảng 0,6(đối với chấn lưu sắt từ) và xấp xỉ bằng 1 (đối với chấn lưu điện tử) Chỉ cho phép mấtđiện một vài giây khi sự cố còn mất điện từ vài phút đến vài giờ trong sản xuất côngnghiệp là không cho phép Trong các trường hợp này cần phải sử dụng nguồn cung cấp

dự phòng từ nguồn thứ 2 hoặc từ nguồn ắc quy Trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệpkhi mất nguồn chiếu sáng có thể dẫn tới nguy hiểm cho con người và phải dùng hệ thôngchiếu sáng sự cố Các thiết bị chiếu sáng trong các xí nghiệp công nghiệp dùng điện áp từ

6 đến 220V

2.4.2 Màu sắc

Bảng1 Cho chúng ta thấy những màu sắc chính của quang phổ

Màu sắc X, tính [mpl Màu sắc X, tính [mplCực tím, tử ngoại < 380 Vàng 570 - 592

- Sau đây, để thấy rõ hơn về đại lượng này trong thực tế, chúng em xin nêu lên một

số đại lượng cường độ sáng của các nguồn sáng thông dụng:

+ Ngọn nến : 0.8 cd (theo mọi hướng)

+ Đèn sợi đốt 40W/220V : 35 cd (theo mọi hướng)

+ Đèn sợi đốt 300W/220V : 400 cd (theo mọi hướng)

+ Có bộ phản xạ 1500 cd (ở giữa chùm tia)

+ Đèn iỏt kim loại 2KW : 14800 cd (theo mọi hướng)

Tính hiệuquả ánhsáng

Đườngkính củabẩu thủytinh[mm]

Chiếu dàitổng lớnnhấtL[mm]

Chiềucao củatrung tâmsáng H[mm]

Thờigiangiọi[h]

2.4.4 Một số loại đèn thông dụng được sử dụng trong nhà xưởng

– Với những mô hình xưởng sản xuất hiện đại đèn led nhà xưởng hay còn được gọi là bóngđèn led highbay là sản phẩm chiếu sáng vô cùng quen thuộc Có thể nói rằng đèn led nhà xưởng là sản phẩm có thể đáp ứng được mọi tiêu chí tiêu chuẩn ánh sáng trong sản xuất

+ Sử dụng chip led tiên tiến hiện đại đạt Ra > 80 Với những bộ đèn sử dụng chip led chất lượng cao còn có khả năng đạt Ra >85 Với Haledco chỉ sử dụng những linh kiện chính hãng vì vậy những bộ đèn led nhà xưởng luôn đạt Ra >85 Theo đó led nhà xưởng đã đáp ứng được tiêu chí hoàn màu ánh sáng trong tiêu chuẩn ánh sáng trong sản xuất.

Hình 14 Đèn led công nghiệp 130 lm/w, tuổi thọ lên đến 65.000 giờ chiếu sáng

Đèn huỳnh quang lá những đèn ông, đạt cơ sở trên sự phóng điện trong hơi thủy ngân ápsuất tháp Chúng biến đổi một phần của các tia bức xạ cực tím của quá trình phóng thànhcác tia nhận thấy được Sự biến đổi này thực hiện nhớ màn huỳnh quang ở trên các bờbên trong của ống Đèn huỳnh quang nhìn chung có 3 phân rất quan trọng các điện cực,hơi được nạp đầy ống và chất huỳnh quang

Hình 15Sơ đồ nối dây đèn huỳnh quang (1.bóng đèn, 2 chấn lưu, 3.Tắcte, 4 tụ điện bù cos)

- Ưu điểm của đèn huỳnh quang:

+ Hiệu suất quang học lớn

+ Diện tích phát quang lớn

+ Tuổi thọ cao

+ Khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho phép quang thông giảm ít 1%

- Nhược điểm của đèn huỳnh quang

+ Chế tạo phức tạp, giá thành cao, cos thấp

+ Quang thông phụ thuộc nhiệt độ, phạm vi phát quang cũng phụ thuộc nhiệt độ.Khi nhiệt độ dưới 15 độ thì tắcte làm việc khó khăn

+ Khi bóng điện đèn không sáng ngay

Đèn cao áp Metal HalideNguyên lý phát sáng của đèn là dựa trên phản ứng hóa học của hợp chất kim loại Hợp chất kim loại bao gồm muối natri, thalium, Indium.

Hình 16 đèn cao áp Metal Halide

2.5 Thiết bị bảo vệ dòng điện cho nhà xưởng

2.5.1 Rơle

Ý nghĩa: Trong quá trình vận hành hệ thống cung cấp điện có thể xảy ra những sự cố

hư hỏng và những chế độ làm việc không bình thường của lưới điện và các trang thiết bịđiện của các hộ tiêu thụ.Phần lốn sự hư hỏng đều dẫn tới làm tăng dòng điện và giảmđiện áp trong các phần tủ của hệ thông cung cấp điện.Trạng thái hư hỏng nặng nề nhất làngắn mạch các dạng

Dòng điện và hồ quang xuất hiện ở những chỗ hư hỏng gây phát sinh nhiệt, phá huỷthiết bị về mặt nhiệt và vê mặt cơ học khi dòng xung kích lớn

- Điện áp giảm sẽ phá huỷ sự làm việc bình thường của các hộ tiêu thụ và gâygâynên mất ổn định cho các máy phát điện đồng bộ đang làm việc song song

Các chế độ làm việc không bình thường do điện áp và tần số giảm sẽ ảnh hưởng tới sự

làm việc của các hộ tiêu thụ và có nguy cơ làm mất đồng bộ của các máy phát điện

- Các chế độ làm việc không bình thường do dòng điện và điện áp tăng cao hơn giátrị định mức sẽ dẫn tới sự huỷ hoại cách điện và làm hư hỏng các thiết bị điện

- Để thực hiện nhiệm vụ trên, người ta dùng các thiết bị bảo vệ như; cầu chì, rơle vàcác thiết bị tự động hoá…

Hình 17 Hình ảnh rơle

Hình 18 Cấu tạo của rele (1: cuộn dây;2: lõi thép tĩnh;3: lõi thép động;4; 5: vít ốc điều chỉnh; 6, 7: tiếp điểm thường mở;8, 12: lò xo;9: giá cách điện; 10, 11: tiếp điểm

thường đóng)

 Thiết bị bảo vệ rơle phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau:

+ Tỉnh tác dộng nhanh của bảo vệ

+ Tính tác dộng chọn lọc của bảo vệ

+ Tỉnh tác động tin cậy của bảo vệ

+ Độ nhạy của bảo vệ

2.5.2 Aptomat

a Chức năng

- Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang)hoặc ba tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóngtrước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại,tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Nhưvậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang nên nó bảo vệ được tiếp điểm chính đểdẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểmchính

b Phân loại

Aptomat thường được phân ra làm 3 loại như sau:

– Loại bảo vệ dòng (quá tải, ngắn mạch…)

– Loại bảo vệ điện áp (mạng lưới có điện áp không ổn định hay sụt áp…)

– Loại thứ ba là kết hợp của hai loại trên

1 cực +

Ngoài Aptomat thông thường, người ta còn chế tạo loại Aptomat chống rò điện,Aptomat chống rò tự động cắt mạch điện nếu dòng rò có trị số 30mA, 100mA hoặc300mA tuỳ loại

Hình 19 Cấu tạo của aptomat

c Lựa chọn aptomat

Điều kiện để chọn Aptomat là: aptomat >=(1.25÷ 1.5) Iđm, vì vậy tính toán chọn lắpđặt trong thực tế phải dựa vào bất đẳng thức trên Chủ yếu dựa vào:

• Dòng điện tính toán đi trong mạch

• Dòng điện quá tải

• Tính thao tác có chọn lọc

- Ngoài ra,lựa chọn aptomat còn phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải,aptomat không được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra trong điều kiện làmviệc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ.

 Aptomat được chọn theo 3 điều kiện:

- Yêu cầu chung là dòng điện định mức của móc bảo vệ Iaptomat không được bé hơn dòngđiện tính toán Itt của mạch: aptomat>=Itt

Chú ý: Do khi có điện trở lại, tất cả thiết bị điện khởi động cùng lúc, các thiết bị có

công suất lớn như máy điều hòa không khí, tủ lạnh, máy giặt cùng khởi động, nên tổngdòng là rất lớn từ 3-10 lần so với lúc hoạt động ổn định tác động đến aptomat bảo vệ Vìthế khi bị cúp điện nên ngắt tất cả các thiết bị điện có công suất lớn, sau khi có điện trởlại mới khởi động lại từng thiết bị trên nếu có nhu cầu

+ Theo dạng dòng điện: contactor một chiều và contactor xoay chiều (công tắc tơ 1

pha và 3 pha)

Hình 20 Thiết bị bảo vệ Contactor và cấu trúc cơ bản của contactor