TÊN DỰ ÁN DỰ THI: “HỆ THỐNG ĐÓNG NGẮT ĐIỆN TỰ ĐỘNG CHO CÁC PHÒNG HỌC THEO THỜI GIAN BIỂU” Lĩnh vực dự thi: Vật lý và Thiên văn Mô hình “HỆ THỐNG ĐÓNG NGẮT ĐIỆN TỰ ĐỘNG CHO CÁC PHÒNG HỌC THEO THỜI GIAN BIỂU” không chỉ ứng dụng trong nhà trường mà còn ứng dụng cho mỗi gia đình, nếu mắc hệ thống này thì sẽ đem lại hiệu quả thiết thực cho việc tiết kiệm điện năng của nhà trường và hộ gia đình nói riêng, tiết kiệm điện năng của quốc gia nói chung. Chính vì vậy với mô hình “ Đóng ngắt điện tự động cho các phòng học theo thời gian biểu” cho trước, đơn giản, do em tự thiết kế dễ dàng lắp đặt với chi phí thấp và hiệu quả mang lại thì không kém như các thiết bị khác.
CUỘC THI SÁNG TẠO KHKT THANH, THIẾU NIÊN, NHI ĐỒNG TỈNH ……………… LẦN THỨ …………… 20……- 20…… ĐƠN VỊ DỰ THI: ………………………………… Tên dự án dự thi: “Hệ thống đóng ngắt điện tự động cho phòng học theo thời gian biểu” Lĩnh vực dự thi: Vật lý Thiên văn Tác giả: ………………………………… Mục lục Bìa………………………………………………………………………… Trang Mục lục …………………………………………………………………… Trang Lời cảm ơn ……………………………………………………………… Trang Tóm tắt nội dung dự án ……….………………………………………… Trang 4, 5 Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu ………………………… Trang 5,6 Giả thuyết khoa học phát biểu mục đích nghiên cứu……………… Trang 7 Phương pháp nghiên cứu (tài liệu thực nghiệm) ………………… Trang Số liệu/ kết nghiên cứu ……………………………………………… Trang 7, Phân tích số liệu/ kết thảo luận ………………………………… Trang 10 Kết luận …………………………………………………………………… Trang 11 Tài liệu tham khảo ……………………………………………………… Trang 3.Lời cảm ơn “Học đơi với hành Lí luận gắn liền với thực tiễn” Đây nguyên lí giáo dục hàng đầu quan trọng nhằm thể mối liên hệ lí thuyết thực tế Điều khẳng định rằng: học trường, sách hữu ích, ứng dụng việc học vào thực tiễn hữu ích Đáp ứng nhu cầu nguyện vọng đáng chúng em để hồn thiện củng cố, làm giàu thêm vốn kiến thức cũng kĩ năng, thầy cô nhà trường THCS ………………….-một trường có bề dày thành tích, hoạt động giáo dục, hoạt động ngoại khóa học tập ln đầu khối trường THCS thành phố………… Thầy cô tổ môn tạo điều kiện tốt cho em tham gia kì thi sáng tạo khoa học kỹ thuật nhằm trau dồi kiến thức học hỏi nhiều từ thực tế sống Qua tiếp thu kiến thức học môn Vật lý lớp 9, cộng với điều xảy trình học tập, tạo cho em ý tưởng sáng tạo ứng dụng để làm nên đề tài “HỆ THỐNG ĐĨNG NGẮT ĐIỆN TỰ ĐỘNG CHO CÁC PHỊNG HỌC THEO THỜI GIAN BIỂU” Với giúp đỡ tận tình thầy hướng dẫn yêu mến bạn học, làm em thêm hứng khởi bộc bạch ý tưởng sáng tạo vào thực tiễn Tuy em có phần rụt rè e ngại, khơng tự tin để thể cho Nhưng thời gian hướng dẫn tận tình động viên thầy cô, làm em tự tin lên hẳn lên, khơng cịn rụt rè trước để thực ý tưởng sáng tạo Với ý tưởng qua đề tài mình, em mong góp phần nhỏ vào việc tiết kiệm điện nhà trường cũng hi vọng đóng góp phần vào phát triển nhà trường xã hội Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, cấp, ngành thầy cô tạo điều kiện cho em thực ý tưởng qua đề tài Trong trình viết báo cáo đề tài, có điều sai thiếu sót, kính mong q thầy hội đồng khoa học tỉnh nhà giúp đỡ, góp ý để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung chủ yếu dự án 4.1.Lý nghiên cứu, ý tưởng nghiên cứu Với niềm đam mê khoa học muốn ứng dụng kiến thức học vào thực tế, học phần Điện từ học Vật lí hút em phần ứng dụng nam châm đề làm rơ le điện từ làm em suy nghĩ liên hệ đến vấn đề sử dụng rơ le thời gian, kết hợp khởi động từ để tự động đóng ngắt hệ thống điện cho phịng học nhà trường theo thời gian biểu Hơn điều quan trọng em chứng kiến nhiều bạn không ý thức biết tiết kiệm điện, bật mở điện, quạt chạy liên tục buổi đầu trước lên lớp, tiết chơi hay chí nhiều bạn qn đóng ngắt điện về, gây hao tổn điện nhà trường nói riêng quốc gia nói chung Từ thực tế trên, làm cho em phải suy nghĩ tìm phương án tiết kiệm điện Dù biết số công ty sản xuất số thiết bị điện siêu tiết kiệm, bóng đèn Led.v.v Tuy ý tưởng nhỏ nhoi, cũng góp phần nhỏ vào tiết kiệm điện cho nhà trường đất nước 4.2 Câu hỏi nghiên cứu Trên thực tế, tất nguồn lượng ngày khang dần.Trong nguồn lượng điện cũng khơng loại trừ Bởi Việt Nam tìm kiếm số giải pháp để sản xuất lượng điện bị thiếu hụt xây dựng nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân ( dự án nhà máy điện hạt nhân tỉnh Ninh Thuận Quốc hội biểu dừng dự án 11/2016 khơng khả thi) Chính vấn đề lượng điện bị thiếu hụt nảy sinh em làm để tiết kiệm điện Dù mơ hình ý tưởng em nhỏ, cũng góp phần nhỏ trình tiết kiệm lượng điện nhà trường nói chung nước nói riêng 4.3 Lợi ích đề tài mang lại Mơ hình “HỆ THỐNG ĐĨNG NGẮT ĐIỆN TỰ ĐỘNG CHO CÁC PHỊNG HỌC THEO THỜI GIAN BIỂU” không ứng dụng nhà trường mà cịn ứng dụng cho gia đình, mắc hệ thống đem lại hiệu thiết thực cho việc tiết kiệm điện nhà trường hộ gia đình nói riêng, tiết kiệm điện quốc gia nói chung Chính với mơ hình “ Đóng ngắt điện tự động cho phòng học theo thời gian biểu” cho trước, đơn giản, em tự thiết kế dễ dàng lắp đặt với chi phí thấp hiệu mang lại khơng thiết bị khác 4.4 Cơng việc thực - Vẽ sơ đồ mạch, chuẩn bị thiết bị cần thiết Chuẩn bị vật dụng để lắp đặt - Mơ hình bao gồm hai mạch điện chính: Mạch điện có rơ-le thời gian 24h có đèn báo Mạch hoạt động ta cấp nguồn cho điều khiển khởi động từ -Mạch khởi động từ hoạt động từ rờ le thời gian cấp nguồn.Và khởi động từ hoạt động chức đóng mở mạch điện cho phòng học điều khiển rơ le thời gian 4.5 Kết đạt Sau kích hoạt rờ le thời gian, mạch điện hoạt động tự động đóng, mở điện cho bóng đèn theo thời gian biểu định trước Kết mạch hoạt động tốt, hệ thống cấp nguồn dòng điện đầy đủ Nếu hệ thống lắp đặt vào nhà trường tiết lượng điện không nhỏ sau ngày học tập học sinh nhà trường Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu - Các thiết bị điện lắp ráp gồm: Cầu dao an toànSB(Safety Breaker) Rờ le thời gian 24h (Relay Timer) - Giới thiệu chức thiết bị: Bộ khởi động từ (contactor) Cầu dao an toàn SB (Safety Breaker) Rờ le thời gian 24h (Relay Timer) Điện áp sử dụng 220VAC - 50 Hz - chế độ hoạt động : ON - AUTO - OFF - Có sẵn pin chờ cúp điện, với thời gian chờ 2-3 ngày Bộ khởi động từ (contactor) - Bộ khởi động từ tùy theo công suất tiêu thụ điện tổng phịng học mà tính toán mua cho phù hợp - Mạch hoạt động ta đóng SB, cấp nguồn cho rờ le thời gian hoạt động ( chế độ AUTO) đưa mức thời gian ta cài đặt (ON), đóng cuộn dây R ( khởi động từ) Lúc khởi động từ đóng tiếp điểm để cấp điện cho dãy phòng học - Khi mức thời gian cài đặt trở (OFF) khởi động từ ngắt kết nối, ngắt điện cấp cho dãy phịng học - Ngồi rờ le thời gian có chức ON và7 OFF Khi bật chức ON lên, hệ thống hoạt động liên tục không đóng ngắt theo thời gian Chức OFF cắt điện hoàn toàn - Với chức ON rờ le thời gian ta bật lên nhà trường có hoạt động lớn trường đăng cai tổ chức kiện đó, hay hội thi giáo viên dạy giỏi Vì cần có nguồn điện hoạt động liên tục để tất giáo viên chuẩn bị lắp máy chiếu trước vào tiết dạy hay lắp thiết bị khác sử dụng điện.v.v Hay chức OFF toàn dãy phịng học ngắt điện hồn tồn trình sửa chữa hệ thống điện Giả thuyết khoa học phát biểu mục đích nghiên cứu - Với hệ thống “ Đóng ngắt điện tự động cho phòng học theo thời gian biểu” ứng dụng cho trường THCS, THPT.Với thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt vận hành - Tuy nhiên hệ thống chưa khả thi cho ứng dụng trường tiểu học, mẫu giáo, mầm non.Vì thời gian biểu hồn tồn khác Nếu cần nghiên cứu thiết kế riêng - Nếu hệ thống ứng dụng rộng rãi, góp phần tiết kiệm điện cho sở giáo dục tiết kiệm ngân sách quốc gia Phương pháp nghiên cứu (tài liệu thực nghiệm) - Thiết bị: Bảng điện, cầu dao an toàn, rờ le thời gian 24h, khởi động từ,ổ cắm, cầu chì, bóng điện, ốc vít, dây điện, băng keo - Dụng cụ: Tuốc nơ vít chấu, tuốc nơ vít dẹp, kềm điện, bút thử điện, đồng hồ đo điện - Tài liệu: Sách giáo khoa Vật lý Qua mạng Internet - Nghiên cứu phương pháp thủ công, đơn giản, như: Lắp ráp, khoan, bắt ốc vít, dây điện, sơn bảng điện, đo thời gian đóng ngắt thiết bị Số liệu/ kết nghiên cứu - Mỗi phịng học: 08 bóng đèn 1,2m – 40W ( 08 x 40W=320W); 04 quạt trần 75W (4 x75W=300W) - Tổng: 320W + 300W = 620W = 0.62kW/ 01 phịng - Cơng thức tính lượng điện tiêu thụ cho thiết bị điện cụ thể sau: A= P.t + Với A: lượng điện tiêu thụ thời gian t + P: công suất điện ( đơn vị kW) + t: thời gian sử dụng ( đơn vị giờ) Vậy lượng điện tiêu thụ cho 01 phòng học thời gian ( 60 phút) là: A = 0.62kW x 1h = 0.62kWh/ 01 phòng học ( 0.62/60 phút = 0.01kW/1 phút) + Ở trường em, thông thường nhiều bạn học sinh tới sớm bật điện trước 30 phút, chơi 15 phút Giờ tan trường quên tắt điện, đến lúc bảo vệ kiểm tra phải 10 phút Học sinh học ngày buổi Vậy tổng số thời gian để hao phí điện ngày là: (45 + 10) x 2=110 phút + Lượng điện tiêu thụ: 110 phút x 0.01kW = 1.1kWh / 01 phòng/ngày + Số phòng học trường từ 10-15 phòng: Vậy lượng điện tiêu tốn từ 11kW -16.5kW/ngày + Giá điện: 1.622,01 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) áp dụng từ ngày16/3/2015 Theo Quyết định số 2256/QĐ/BCT ngày 12 tháng năm 2015 Bộ Công Thương + Tổng số tiền điện trả hao phí: Từ 17.842,11 đ đến 26.763,165 đ 01 ngày + Vậy 01 tháng có 26 ngày ( trừ 04 Chủ nhật ) mức tiêu tốn: Từ 463.894,86 đ đến 695.842,29đ/ 01 trường + Với số trường THCS thị xã Ninh Hòa 28 trường, THPT 05 trường, khơng tính trường Tiểu học, mẫu giáo, mầm non Nếu mức độ hao phí 01 tháng 01 năm Nếu khắc phục tiết kiệm cho ngân sách quốc gia khoản tiền khơng nhỏ Phân tích số liệu/ kết thảo luận - Cầu dao an toàn SB(Safety Breaker) 10A : 54.000đ - Rờ le thời gian 24h (Relay Timer): 395.000đ - Bộ khởi động từ (contactor) 9A: 240.000đ (Bộ khởi động từ tùy theo công suất tiêu thụ điện tổng phịng mà tính toán mua cho phù hợp) - Bật chốt tác động vị trí 15 phút, 30 phút, - Khi bật cầu dao an toàn (SB), mạch rờ le thời gian hoạt động, sau thời gian cài đặt trên, khởi động từ đóng cấp nguồn cho bóng đèn, quạt hoạt động - Đo điện dịng điện ngõ đủ khơng thay đổi - Mạch hoạt động ổn định - Từ kết trên, em nhận thấy hệ thống hoạt động tốt, cấp nguồn đầy đủ, thời gian cài đặt theo lịch trình, khơng xẩy tình xấu 10.Kết luận Từ kết nghiên cứu đề tài, em rút số kết luận sau: - Thiết bị gọn nhẹ, giá thành không cao, dễ lắp ráp - Hệ thống hoạt động tốt, an toàn Dễ vận hành, cài đặt - Tiết kiệm lượng điện không nhỏ hoạt động theo thời gian biểu cài đặt - Với rờ le thời gian phối hợp với số thiết bị khác, ta lắp ráp hệ thống tưới cây, cấp nước tự động.v.v - Với rờ le thời gian 24h cịn hạn chế mức thời gian tác động cho phép thấp 15 phút - Với nghiên cứu em khắc phục tìm kiếm thiết bị thay 10 11 Tài liệu tham khảo - Sách Vật lý lớp 9- Nhà xuất giáo dục Các “ Tác dụng dòng điện- Từ trường”, “ Từ trường ống dây có dịng điện chạy qua”, “ Ứng dụng nam châm điện”, “ Hiện tượng cảm ứng điện từ”.v.v -Tìm kiếm thiết bị điện Website: http://dailythietbidiencongnghiep.com/ 11 ... Điện áp sử dụng 220VAC - 50 Hz - chế độ hoạt động : ON - AUTO - OFF - Có sẵn pin chờ cúp điện, với thời gian chờ 2-3 ngày Bộ khởi động từ (contactor) - Bộ khởi động từ tùy theo công suất tiêu thụ... luận sau: - Thiết bị gọn nhẹ, giá thành không cao, dễ lắp ráp - Hệ thống hoạt động tốt, an toàn Dễ vận hành, cài đặt - Tiết kiệm lượng điện không nhỏ hoạt động theo thời gian biểu cài đặt - Với rờ... đèn, quạt hoạt động - Đo điện dòng điện ngõ đủ không thay đổi - Mạch hoạt động ổn định - Từ kết trên, em nhận thấy hệ thống hoạt động tốt, cấp nguồn đầy đủ, thời gian cài đặt theo lịch trình, khơng