ME design , thiet ke ME

LỜI NÓI ĐẦU Cuối thế kỷ XIX với sự bùng nổ của ngành kỹ thuật điện đã đưa điện năng vào ứng dụng trong công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày Sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật và công nghệ điện đã làm thay đổi nền công nghiệp chạy bằng hơi nước trước đó cũng như thay đổi xã hội loài người ngày hôm nay Nghành cung cấp điện được xem là xương sống và ảnh hưởng đến hầu hết các lĩnh vực Vì vậy việc cung cấp điện năng là một vấn đề rất quan trọng Nhờ vào việc tính toán thiết kế cung cấp điện mà nguồn.

LỜI NÓI ĐẦU Cuối kỷ XIX với bùng nổ ngành kỹ thuật điện đưa điện vào ứng dụng công nghiệp sinh hoạt hàng ngày Sự phát triển nhanh chóng kỹ thuật công nghệ điện làm thay đổi công nghiệp chạy nước trước thay đổi xã hội lồi người ngày hơm Nghành cung cấp điện xem xương sống ảnh hưởng đến hầu hết lĩnh vực Vì việc cung cấp điện vấn đề quan trọng Nhờ vào việc tính tốn thiết kế cung cấp điện mà nguồn lượng điện tiêu thụ cách an toàn, tiết kiệm hiệu Nắm bắt điều này, môn cung cấp điện thiếu nghành điện nói chung Việc học lý thuyết cung cấp điện nắm bắt vào chi tiết Vì đồ án mơn học cung cấp điện cơng cụ hữu giúp việc học môn hiệu quả, thú vị có trãi nghiệm sát với thự tế Một phương án cung cấp điện hợp lí phải kết hợp cách hài hòa yêu cầu kinh tế, kỹ thuật Đồng thời phải đảm bảo tính tiện lợi vận hành,sữa chữa hỏng hóc đảm bảo chất lượng điện nằm phạm vi cho phép.Hơn phải thuận lợi cho việc mở rộng phát triển lai Các yếu tố làm rõ chương đồ án: Chương 1: Tính tốn chiếu sáng làm mát cho phân xưởng Chương 2: Tính tốn phụ tải điện cho phân xưởng Chương 3: Vạch phương án dây lựa chọn thiết bị điện cho phân xưởng Chương 4: Tính tốn tổn thất cơng suất mạng điện phân xưởng Chương 5: Tính chọn tụ bù nâng cao hệ số công suất Nội dung đồ án môn học cung cấp điện chắn số vấn đề cần bổ sung hoàn thiện, mong bạn đồng nghiệp quý độc giả đóng góp ý kiến Chân thành cảm ơn giúp đỡ quý thầy cô, bạn bè khoa điện – điện tử trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đặt biệt hướng dẫn tận tâm từ thầy Lê Công Thành MỤC LỤC CHƯƠNG I TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG Các tiêu chí đảm bảo Tính tốn chiếu sáng CHƯƠNG II TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN: Đặc điểm phân xưởng sửa chữa thiết bị điện thông số phụ tải .7 Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng .10 Chọn máy biến áp cho phân xưởng 13 Xác định tâm phụ tải 14 Lựa chọn vị trí đặt tủ động lực 16 CHƯƠNG III VẠCH SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN, CHỌN PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN HỢP LÝ Đặt vấn đề 18 Phân tích phương án dây 18 Vạch phương án dây .20 Sơ đồ dây .22 CHƯƠNG IV LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CÁC THIẾT BỊ CỦA SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN Đặt vấn đề 24 Lựa chọn dây dẫn 24 Chọn thiết bị bảo vệ 33 CHƯƠNG V TÍNH CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSφ Ý nghĩa việc nâng cao hệ số cos φ .38 Chọn thiết bị bù 39 Chọn phương án bù tính bù cho phân xưởng 40 C PHỤ LỤC BẢNG CATALOGUE Đèn 52 MBA 53 Dây dẫn 54 CB 57 Tụ bù .60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG VÀ LÀM MÁT CHO PHÂN XƯỞNG  I ĐẶC ĐIỂM PHÂN SƯỞNG VÀ THÔNG SỐ, SƠ ĐỒ MẶT BẰNG PHỤ TẢI ĐIỆN CỦA PHÂN XƯỞNG Phân xưởng sửa chữa thiết bị điện gồm 15 thiết bị (từ đến 15), số liệu thiết kế cho bảng - Kích thước phân xưởng: dài 13[m], rộng 39[m], cao [m] - Công suất thiết bị [kW] - Khoảng cách từ nguồn đến phân xưởng L=55 [m] - Hệ thống làm mát thơng thống quạt trần quạt hút - Độ rọi tối thiểu yêu cầu Emin = 230 [Lx] - Thời gian sử dụng công suất lớn Tmax =3500giờ - Hệ số công suất cosφ cần nâng lên 0,93 - Uđm = 380/220V Mặt phân xưởng cho hình Hình 1: Sơ đồ mặt phân xưởng II TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG Thiết kế, tính tốn chiếu sáng cho phân xưởng - Chiều cao treo đèn so với bề mặt làm việc : Htt =3.7 [m] - Nhận thấy Htt =3.7 [m] dựa đặc điểm phân xưởng ta chọn đèn Metal Halide có cơng suất 100w Chủng loại đèn LED mã hiệu: BY120P G2 LED105S/840 PSU WB GR hãng Philips với thông số phụ lục - Quang thông đèn: Fđ = 10500 [Lm], nhiệt độ màu 4000 K - Chiều cao phòng h = [m] - Đèn cách trần hđ = 0.5 [m] - Bề mặt làm việc hlv = 0.8 [m] - Chỉ số phòng i= S 13.39 = = 2.63 Htt ( D 1+ D2) 3,7.(13+39) - Các hệ số phản xạ + Trần : 50% + Tường: 30% + Sàn : 10% Tra hệ số CU bảng:  CU = 0,91 - Hệ số mát ánh sáng LLF: + Môi trường việc tương đối chế độ bảo trì 12 tháng nên LLF: 0.66 - Độ rọi yêu cầu tối thiểu Emin = 230 [Lx] - Xác định số đèn: nđ = - Eyc S 230.13.39 = = 18,7755 Fđ CU LLF 10500.0,91.0,65 Để đảm bảo độ rọi ta chọn 21 đèn Tiến hành phân bố đèn: + Theo chiều dài xưởng có dãy đèn cách 4m cách tường 2.5m + Theo chiều rộng xưởng có dãy đèn cách 5.5m cách tường 3m - Đối với chiếu sáng cho WC: WC không cần yêu cầu khắc khe độ rọi nên ta chọn đèn Led Buld 9W Philips E27 với thông số: +Công suất : 9W ( thay bóng compact 14 & 18w ) + Độ chuẩn màu CRI : 80 + Chuẩn đuôi : E27 + Nguồn điện : 200-240 VAC / 50 – 60Hz + Cường độ ánh sáng : 806 lm + Nhiệt độ màu : vàng (3000K), trắng (6500K) + Nhà sản xuất : Philips Kiểm tra thiết kế, tính tốn chiếu sáng cho phân xưởng phần mềm DIAlux - Ta có: + Theo chiều dài xưởng có dãy đèn cách 4m cách tường 2.5m + Theo chiều rộng xưởng có dãy đèn cách 5.5m cách tường 3m - Kiểm tra độ đồng theo hệ số α, β : L = = 1,081 Htt 3,7 L 5,5 + α2 = = = 1,486 Htt 3,7 Dt 2,5 + β1 = = = 0,625 L + α1 = + β2 = Dt = = 0,54 L 5,5  Hệ thống chiếu sáng đạt u cầu độ đồng III TÍNH TỐN LÀM MÁT CHO PHÂN XƯỞNG Phương pháp làm mát cooling pad kết hợp quạt thơng gió cho phân xưởng (http://www.nakami.vn/vn/tin-tuc/tam-mang-giay-cooling-pad18.html) 1.1 cooling pad Nguyên lý hoạt động: Nước bơm lên hệ thống bể chứa sau chảy qua giấy thơng minh (Cooling pad) từ xuống theo vịng tuần hồn Tấm cooling pad thiết kế thơng minh để tăng diện tích tiếp xúc khơng khí nước đến vài ngàn lần, diện tích tiếp xúc lớn tốc độ bay nhanh nước làm mát nhiều Toàn bơ lượng khí lưu thơng lien tục qua hệ thống quạt thơng gió Ưu điểm phương pháp làm mát cooling pad: tiết kiệm điện, tiết kiệm chi phí đầu tư Chất lượng khơng khí cao, tốt cho sức khỏe than thiên với mơi trường An tồn tuyệt thiết bị điện tử Hình 2: Tấm cooling pad 1.2 tính tốn làm mát Tính tốn hệ thống làm mát cho phân xưởng có kích thước sau : dài *rộng*cao 13x39x5 =2535 m3 khơng khí Từ thơng số ta chọn số lần trao đổi gió 60 lần/h có nghĩa phút có lần trao đổi hết tồn lượng khơng khí xưởng Thể tích khơng khí cần trao đổi h V= 2535x60 = 152,100 m3/h Chọn quạt: Quạt vuông công nghiệp cánh nhôm DHF DHF-1 (1380x1380x350mm) Cơng suất: 1,1KW 380V lưu lượng khí: 44500 m3/h Số quạt cần thiết Nq = 152100 = 3.4 => ta chọn quạt 44500 Hình 3: Quạt vng cơng nghiệp cánh nhơm DHF DHF-1 Tính tốn chọn diện tích làm mát cooling pad: Trong kỹ thuật điều hòa khơng khí thơng gió vận tốc gió qua cửa phân phối gió tốt từ 2-2,5 m/s tương đương 7200 m3/h- 9000m3/h Diện tích làm mát S=152100 /9000 = 17 m2 Chiều cao trung bình pad m Chiều dài pad theo phương ngang L=17/2= 8.5 mét ngang Hình 2: sơ đồ bố trí hệ thống làm mát CHƯƠNG 4: TÍNH TỔN THẤT CỦA MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG  I TỔN THẤT CÔNG SUẤT CỦA MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG Một yếu tố để đánh giá phương án cung cấp điện tổn thất công suất việc xác định tổn thất công suất giúp xác định tổn thất điện năng, tổn thất công suất bao gồm tổn thất công suất tác dụng tổn thất công suất phản kháng  Tổn thất công suất tác dụng xác định: ΔP=∑ P2i +Q 2i U 2đm Ri  Tổn thất công suất phản kháng xác định: ΔQ=∑ Trong đó: P i +Qi U đm Xi Pi, Qi: Công suất tác dụng công suất phản kháng nhánh i Ri, Xi: Điện trở điện kháng nhánh i Với R = r0.l, X = x0.l ( tải pha ) R = 2.r0.l, X = 2.x0.l ( tải pha ) r0 (/Km), x0 (/Km) điện trở điện kháng đơn vị chiều dài Uđm điện áp định mức mạng Tổn thất công suất từ lưới điện đến tủ phân phối MDB 2 P2 +Q 34 , 2297 22 , −3 ΔP= R= 55 10 =401, W U đm 25 , 38 2 P2 +Q 34 , 2297 −3 ΔQ= X= ,08 55 10 =35 ,7 Var U đm , 38 2 Tổn thất công suất từ tủ phân phối MDB đến tủ phân phối phụ DBA P2 +Q 13 , 05 22 ,5 −3 ΔP= R= 15 10 =159 ,2 W U đm , 38 2,5 2 P2 +Q 13 , 052 ΔQ= X= , 08 15 10−3 =1 , 41Var U đm , 38 Tổn thất công suất từ tủ phân phối MDB đến tủ phân phối phụ DBB P2 +Q 17,14 22 ,5 −3 ΔP= R= 10 10 =152, 58 W U đm , 38 2 2 P2 +Q 17 , 14 −3 ΔQ= X= ,08 10 10 =1 , 63 Var U đm , 38 Tổn thất công suất từ tủ phân phối MDB đến tủ phân phối phụ LDB P2 +Q ,81 22 ,5 −3 ΔP= R= 10 =3,8W U đm ,38 2,5 2 2 P2 +Q , 81 −3 ΔQ= X= , 08 10 =0 , 034 Var U đm , 38 Tổn thất công suất từ tủ phân phối phụ DB1 đến quạt đèn  Tủ DB1 đến đèn: ( tính cho tia gồm đèn) 2 2 P2 +Q ,343 22 , −3 ΔP= R= 36 10 =122 , 5W U đm , 22 0,5 P2 +Q ,343 ΔQ= X= , 08 36 10−3 =0 , 07 Var U đm , 38  Tủ DB1 đến quạt 2 P2 +Q 5,5 22 ,5 −3 ΔP= R= 32,4 10 =101,8W U đm ,38 0,5 2 P2 +Q 5,5 −3 ΔQ= X= ,08 32 ,4 10 =0 ,54 Var U đm ,38 Tổn thất công suất từ tủ phân phối phụ DBA, DBB DBC đến thiết bị P2 +Q ΔP= R U đm 2 P2 +Q ΔQ= X U đm Bảng 7.1 tổn thất công suất thiết bị STT thiết bị F mm2 L   P (KW)   S Q (KVA) (KVAr) ΔP (W)   ΔQ (Var)  Bể ngâm dung dịch kiềm 22 1,5 3,5 3,5 28,00 0,15 Bể ngâm nước nóng 24 1,5 3,6 3,6 32,31 0,17 Bể ngâm tăng nhiệt 28 1,5 4,5 4,5 58,90 0,31 22 1,5 3 20,57 0,11 1,5 1,2 1,5 0,9 1,40 0,01 Máy quấn dây 1,5 2,5 1,5 1,95 0,01 Máy khoan bàn 12 1,5 0,75 0,96 0,6 1,15 0,01 Tủ sấy Máy quấn dây 10 11 12 13 14 15 Tổng I Máy khoan đứng Bàn thử nghiệm Máy mài Máy hàn Máy tiện Máy mài tròn Cần cẩu điện Máy bơm nước 1,5 0,85 1,09 0,68 1,11 0,01 18 1,5 4,5 5,29 2,79 52,32 0,28 18 1,5 2,7 3,86 2,75 27,86 0,15 1,5 3,5 4,27 2,44 11,36 0,06 1,5 4,5 5,92 3,85 10,92 0,06 10 1,5 4,17 2,89 18,06 0,10 10 8,75 5,25 29,82 0,42 20 1,5 3,2 3,81 2,07 30,16 0,16      326  2       TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG CỦA MẠNG ĐIỆN PHÂN XƯỞNG ΔA= ΔP τ Trong đó: - tổn thất cơng suất tồn xưởng (kW) - thời gian tổn thất công suất cực đại (h) xác định theo quan hệ sau:  Tổn thất điện toàn xưởng: ΔP=326+401 ,6+159 ,2+152 ,58+3,85+122, 5+101 , 8=1 ,27kW τ =(0 , 124+T max 10−4 )2 8760=(0 ,124 +3500 10−4 )2 8760=1968 h ΔA= ΔP.τ=1,27.1968=2500 kWh CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CHỌN TỤ BÙ NÂNG CAO HỆ SỐ CƠNG SUẤT COSφ  Chọn thiết bị bù Có nhiều thiết bị dùng để bù công suất phản kháng nâng cao hệ số cos φ sau số thiết bị thường hay ứng dụng để bù là: 1.1 Bù tự nhiên Sắp xếp thiết bị sử dụng điện cách tối ưu Thay động non tải bắng dộng có công suất nhỏ Thay máy biến áp non tải máy biến áp có cơng suất nhỏ Hạn chế tối đa việc sử dụng thiết bị non tải 1.2 Bù nhân tạo - Tụ bù Là loại thiết bị điện tĩnh làm việc với dịng diện vượt trước điện áp sinh công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng điện  Ứng Dụng Tụ điện sử dụng rộng rãi xí nghiệp trung bình nhỏ, địi hỏi dung lượng bù không lớn - Máy bù đồng bộ: loại động đồng làm việc chế độ không tải * Ứng dụng Thường ứng dụng xí nghiệp địi hỏi dung lượng bù lớn => chọn thiết bị bù tụ bù Chọn phương án bù Có phương án bù: - Bù tập trung: Thiết bị bù đấu vào góp hạ áp tủ phân phối đóng thời gian tải hoạt động thiết bị Bù nhóm: Các thiết bị bù bù vào tủ phân phối khu vực nhóm - Bù riêng lẻ: Thiết bị bù mắc trực tiếp vào mối nối dây thiết bị dung điện có tính cảm Bù riêng lẻ xét đến công suất động đáng kể so với công suất mạng điện => chọn phương pháp bù tập trung Xác định dung lượng bù cho phân xưởng Ta có: cosφ = 0,87 Ta định bù cho phân xưởng có cosφ = 0,93 (theo tiêu chuẩn IEC) Dung lượng bù tính theo cơng thức sau: Qbù=Ptảiđm px ¿ Trong đó: Ptảiđmpx : cơng suất tồn phân xưởng tan φt1 : hệ số công suất trước bù s tan φ2 : hệ số công suất sau bù Để nâng cao hệ số công suất phân xưởng từ 0,872 lên 0,93 ta cần bù cho phân xưởng lượng Qbủ là: Qbù=Ptảiđm px ¿ ¿ 29,78 [ tan ( arccos ( 0,87 ) )−tan ( arccos ( 0,93 ) ) ]=5,11 ( KVar )  Vì ta chọn tụ bù pha 380V Mikro dung lượng bù KVar KẾT LUẬN Hệ thống chiếu sáng làm mát ln có hệ thống cung cấp điện nên tính tốn trước tiên, sau đến phụ tải phân xưởng Sau tiến hành tính tốn cơng suất tiêu thụ tồn hệ thống để xem có cần phải trang bị máy biến áp hay không Tiếp theo chọn dây dẫn, khí cụ bảo vệ, cuối kiểm tra sụt áp tổn thất công suất Bên cạnh đó, hệ thống có hệ số cơng suất nhỏ (0,87) nên phải tiển hành bù công suất phản kháng mang lại hiệu kinh tế kỹ thuật Phương án dây hạn chế mặt khó thi cơng phải chơn dây đất nhiều, tổn hao cơng suất cịn lớn số dây dẫn có dịng định mức lớn nhiều so với dịng tính tốn Đồ án môn học cung cấp điện giải nhiều vấn đề thiết kế hệ thống cung cấp điện thực tế, đồ án trãi nghiệm mở rộng hiểu biết kinh nghiệm người thiết kế Cuối lời xin cảm ơn khoa điện – điện tử tạo điều kiện để sinh viên thực đồ án đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy Lê Công Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng Dẫn Thiết Kế Lắp Đặt Điện Theo Tiêu Chuẩn Quốc Tế IEC – NXB KHKT – Hà Nội - 2006 Giáo trình cung cấp điện - PGS.TS.Quyền Huy Ánh – TPHCM - 2015 Sổ tay thiết kế điện hợp chuẩn - PGS.TS.Quyền Huy Ánh – TPHCM – 07/2013 Catalogue tra cứu khí cụ điện – CADIVI, MITSUBISHI, MIKRO, công ty Cơ điện thủ đức ... 0,0 1 18 1,5 4,5 5,2 9 2,7 9 5 2,3 2 0,2 8 18 1,5 2,7 3,8 6 2,7 5 2 7,8 6 0,1 5 1,5 3,5 4,2 7 2,4 4 1 1,3 6 0,0 6 1,5 4,5 5,9 2 3,8 5 1 0,9 2 0,0 6 10 1,5 4,1 7 2,8 9 1 8,0 6 0,1 0 10 8,7 5 5,2 5 2 9,8 2 0,4 2 20 1,5 3,2 3,8 1... 1,5 3,5 3,5 2 8,0 0 0,1 5 Bể ngâm nước nóng 24 1,5 3,6 3,6 3 2,3 1 0,1 7 Bể ngâm tăng nhiệt 28 1,5 4,5 4,5 5 8,9 0 0,3 1 22 1,5 3 2 0,5 7 0,1 1 1,5 1,2 1,5 0,9 1,4 0 0,0 1 Máy quấn dây 1,5 2,5 1,5 1,9 5 0,0 1... nhiệt 0,8 4,5 4,5 0 6,8 4 Tủ sấy 0,8 3,0 0 4,5 6 Máy quấn dây 0,7 5 0,8 1,2 1,5 0 0,9 2,2 8 Máy quấn dây 0,7 5 0,8 2,5 0 1,5 3,8 0 Máy bàn khoan 0,8 0,7 8 0,7 5 0,9 6 0,6 0 1,4 6 Máy đứng khoan 0,8 0,7 8 0,8 5 1,0 9