Giáo trình Kỹ thuật điện (Nghề Xây dựng dân dụng và công nghiệp Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN NGHÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày tháng năm 20 …… ……………… Tam Điệp, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Nội dung giáo trình xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa Đề cương giáo trình Bộ LĐTBXH đánh giá thơng qua Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất nghành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo Bộ LĐTBXH ban hành Tuy tác giả có nhiều cố gằng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết, hi vọng nhận đóng góp độc giả Mọi ý kiến đóng góp xin gửi tổ biên soạn- Khoa Xây Dựng- Trường Cao đẳng Cơ điện Việt Xô Tam Điệp, ngày 20 tháng 03 năm 2018 Tác gia biên soạn Nguyễn Văn Thảo MỤC LỤC Contents CHƯƠNG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA Giới thiệu: Sự sinh sức điện động pha 10 Cách nối dây quấn máy phát điện pha theo hình hình tam giác 11 2.1 Cách nối hình 11 2.2 Nối hình tam giác 12 Quan hệ điện áp pha điện áp dây máy phát điện pha 12 3.1 Khái niệm 12 3.2 Khi máy phát điện nối hình 12 3.3 Khi máy phát điện nối hình tam giác 13 3.4 Các ví dụ 14 Phụ tải nối hình 14 4.1 Cách nối 14 4.2 Các công thức 14 4.3 Ví dụ giải mạch điện pha nối hình 15 4.4 Nhận xét dây trung tính 16 Phụ tải nối hình tam giác 16 5.1 Cách nối 16 5.2 Công thức 17 5.3 Cách nối cuộn dây động điện pha 17 Công suất máy điện pha 18 6.1 Khi phụ tải pha không cân xứng 18 6.2 Khi phụ tải pha đối xứng 18 6.3 Bài tập 18 CHƯƠNG 20 ĐO LƯỜNG ĐIỆN 20 Tác dụng đo lường điện 20 1.1 Khái niệm đo lường điện 20 Đo lường điện trình khảo sát biểu chuyển động vật chất cách so sách đại lượng với đại lượng khác loại lấy làm đơn vị 20 1.2 Tác dụng đo lường điện 20 Phân loại ký hiệu loại dụng cụ đo 20 2.1 Phân loại 20 2.2 Ký hiệu dụng cụ đo 22 Dụng cụ đo kiểu từ điện 22 3.1 Cấu tạo 22 3.2 Nguyên lý làm việc 22 3.3 Ưu, khuyết điểm 22 Dụng cụ đo kiểu điện từ 23 4.1 Cấu tạo 23 4.2 Nguyên lý làm việc 23 4.3 Ưu, khuyết điểm 23 Dụng cụ đo kiểu điện động 24 5.1 Cấu tạo 24 5.2 Nguyên lý làm việc 24 5.3 Ưu, khuyết điểm 24 Đo dòng điện điện áp 25 6.1 Đo dòng điện chiều dùng Ampe kế kiểu từ điện kiểu khác 25 Đo điện trở 25 7.1 Phương pháp Ampe kế vôn kế 25 7.2 Phương pháp dùng Ôm kế 26 7.3 Phương pháp dùng Mêgôm kế 26 Đo công suất đo diện mạch pha 26 8.1 Đo công suất mạch điện pha 26 8.2 Đo điện mạch điện pha pha 27 CHƯƠNG 28 MÁY BIẾN ÁP 28 Tác dụng máy biến áp 28 1.1 Khái niệm máy biến áp 28 1.2 Tác dụng máy biến áp 28 Máy biến áp pha 28 2.1 Lõi thép 28 2.2 Dây quấn 29 2.3 Vỏ máy 29 Các đại lượng định mức 30 3.1 Quy ước ký hiệu máy biến áp 30 3.2 Các đại lượng định mức ghi biểu máy 30 4 Nguyên lý làm việc máy biến áp pha 31 Các tình trạng làm việc máy biến áp 31 5.1 Tình trạng ngắn mạch 31 5.2 Tình trạng có tải 32 5.3 Tình trạng khơng tải 32 Máy biến áp pha 32 6.1 Cấu tạo máy biến áp pha 32 6.2 Nguyên lý làm việc 32 6.3 Sơ đồ nối dây 33 Tổn hao hiệu xuất máy biến áp 33 7.1 Tổn hao đồng  Pd 33 7.2 Tổn hao thép lõi thép máy biến áp 33 7.3 Hiệu suất máy biến áp 34 Các máy biến áp đặc biệt 34 8.1 Máy tự biến áp 34 8.2 Máy biến áp đo lường 34 8.3 Máy biến áp hàn điện 35 CHƯƠNG 35 ĐỘNG CƠ ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ PHA 35 Khái niệm 35 Cấu tạo động không đồng pha 36 2.1 Phần tĩnh ( stato) 36 2.2 Phần quay (rôto) 36 Từ trường quay động điện không đồng 37 3.1 Sự hình thành từ trường quay stato 37 3.2 Tốc độ từ trường quay 38 3.3 Tính chất từ trường quay hệ thống dòng điện pha đối xứng gây nên 38 Nguyên lý làm việc động điện không đồng 39 4.1 Nguyên lý làm việc 39 4.2 Hệ số trượt S động 39 Sự giống khác động điện máy biến áp 40 Mô men quay động điện không đồng 40 Hiệu suất động điện không đồng 41 Cách bố trí đầu dây cuộn dây Stato hộp đấu dây 41 Các tình trạng làm việc động điện 41 9.1 Tình trạng khơng tải 41 9.2 Tình trạng ngắn mạch 41 9.3 Tình trạng có tải 42 9.4 Tình trạng làm việc điện pha 42 10 Các nguyên nhân gây cháy động 42 Bài tập 42 CHƯƠNG 43 ĐIỆN CHIẾU SÁNG 43 Đại lượng đơn vị 43 1.1 Quang thông 43 1.2 Độ rọi( Độ chiếu sáng ) 43 1.3 Mật độ công suất 43 1.4 Hệ số phản xạ, hệ số thấu xạ, hệ số hấp thụ 43 Các hình thức chiếu sáng hệ thống chiếu sáng 44 2.1 Các hình thức chiếu sáng 44 Dựa theo nhiệm vụ chiếu sáng người ta phân loại hình thức chiếu sáng sau đây: 44 a) Chiếu sáng làm việc: Chiếu sáng làm việc chiếu sáng cần thiết, thường xuyên để đảm bảo cho địa điểm làm việc có đủ độ rọi để làm việc 44 b) Chiếu sáng cố làm việc: dùng để đảm bảo tiếp tục làm việc thời gian định ánh sáng làm việc bị hỏng Những nơi cần bố trí chiếu sáng cố làm việc bưu điện, bệnh viện… 44 c) Chiếu sáng cố sơ tán: Loại chiếu sáng dùng để đảm bảo cho người sử dụng khỏi nhà ánh sáng làm việc bị Những nơi cần bố trí chiếu sáng cố sơ tán rạp hát, nhà công cộng… 44 2.2 Các hệ thống chiếu sáng 44 Theo cách bố trí đèn người ta phân loại hệ thống chiếu sáng sau đây: 44 a) Chiếu sáng chung (các đèn treo trần): dùng để chiếu sáng phòng hay phần phòng với độ rọi 44 b) Chiếu sáng cục (cố định hay di động) hệ thống chiếu sáng dùng để chiếu sáng đặc biệt thêm cho số nơi cần thiết đèn bàn máy, bàn làm việc, bàn mổ… Trịng nhiều trường hợp đặt ổ cắm điện dùng cho đèn chiếu angs cục 44 c) Chiếu sáng kết hợp: Sử dụng chiếu sáng chung chiếu sáng cục Khi dùng chiếu sáng kết hợp độ rọi chiếu sáng chung diện tích làm việc khơng nên thấp 10% tiêu chuẩn quy định tức độ rọi phải đảm bảo bề mặt làm việc từ 90% tiêu chuẩn quy định trở lên 44 Đèn điện 44 3.1 Đèn nung sáng 44 3.2 Đèn huỳnh quang 45 3.3 Đèn thuỷ ngân cao áp 46 3.4 Đèn Halogien 46 Chụp đèn 46 4.1 Công dụng chụp đèn 46 4.2 Loại đèn theo đặc tính phân bố quang thơng 46 4.3 Phân loại chụp đèn theo hình thức cấu tạo cách bảo vệ môi trường xung quanh 47 Bố trí đèn 47 5.1 Bố trí đèn theo mặt đứng theo mặt 47 5.2 Bố trí đèn huỳnh quang 48 CHƯƠNG 49 ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN 49 Các loại dây dẫn điện 49 1.1 Dây dẫn điện trần 49 1.2 Dây bọc cách điện 50 1.3 Dây cáp 50 Phân phối điện nhà công trường nhỏ 50 2.1 Sơ đồ phân phối điện cho nhà cho tầng 50 2.2 Sơ đồ phân phối điện cho công trường nhỏ 51 2.3 Bảng phân phối điện 51 2.4 Đường dây đường dây nhánh 52 2.5 Cách phân pha 52 2.6 Sơ đồ nối dây công tắc đèn Vị trí cơng tắc đèn 52 2.7 Cách bố trí dây dẫn 52 2.8 Bố trí quạt trần, ổ cắm điện thiết bị khác 53 Các điều kiện để lựa chọn tiết diện dây dẫn 53 3.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện sức bền học cho phép 53 3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nhiệt cho phép 53 3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép 53 Dự trù công suất nguồn điện 53 4.1 Xác định công suất điện phụ tải 53 4.2 Xác định công suất nguồn điện 54 4.3 Chọn máy biến áp máy phát điện lưu động 54 CHƯƠNG 54 CHỐNG SÉT CHO CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG 54 Khái niệm sét nơi dễ bị sét đánh 54 1.1 Khái niệm sét 54 1.2 Những địa điểm dễ bị sét đánh 55 Thiết bị chống sét 55 Phạm vi bảo vệ kim thu sét cách bố trí lưới thu sét 55 3.1 Phạm vi bảo vệ kim thu sét đứng riêng rẽ 55 3.2 Phạm vi bảo vệ hai kim thu sét cao 56 3.3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét khác 58 3.4 Lưới thu sét 58 Bộ phận nối đất 58 4.1 Điện trở nối đất 58 4.2 Điện trở suất đất 59 4.3 Xác định hình thức nối đất 59 Cấu tạo lắp đặt 59 5.1 Kim thu sét 59 5.2 Lưới thu sét 60 5.3 Dây dẫn xuống đất 60 5.4 Bộ phận nối đất 60 5.5 Các mối hàn mối nối 60 Bài tập 61 CHƯƠNG 62 AN TOÀN ĐIỆN 62 Tác dụng sinh lý dòng điện người 62 Những nguyên nhân gây nên tai nạn điện 62 Những biện pháp đề phòng tai nạn điện 63 3.1 Nối đất bảo vệ 63 3.2 Dùng phương tiện bảo vệ 63 3.3 Nối đất đẳng 64 Những phận điện tạm thời công trường 64 Cấp cứu người bị tai nạn điện 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã mơn học: Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học Kỹ thuật điện mơn học sở học kì năm đầu, học sau môn học: Vẽ kỹ thuật, Vật liệu - Tinh chất: Môn học kỹ thuật điện môn sở hỗ trợ kiến thức cho môn khác, đồng thời giúp cho sinh viên có điều kiện tự học, nâng cao kiến thức nghề nghiệp - Ý nghĩa vai trị mơn học: mơn học nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức điện kỹ thuật, động điện, máy biến áp điện giúp sinh viên có kiến thức để thực cơng việc nghề xây dựng có liên quan đến điện kỹ thuật Mục tiêu môn học: Về kiến thức: - Trình bày định luật mạch điện, phương pháp giải mạch điện chiều, xoay chiều - Xác định chiều dòng điện cảm ứng, véc tơ cảm ứng điện từ véc tơ lực điện từ ống dây, dây dẫn thẳng, vòng dây đặt từ trường nam châm vĩnh cửu - Giải thích số tượng điện từ thiết bị điện dân dụng Về kỹ năng: - Vận dụng biểu thức để tính tốn thông số kỹ thuật mạch điện chiều, xoay chiều, mạch ba pha trạng thái xác lập - Phân tích sơ đồ mạch đơn giản, biến đổi mạch phức tạp thành mạch điện đơn giản Về thái độ: - Kiên nhẫn, tập trung, tỷ mỷ, xác, có tư sáng tạo, trách nhiệm Nội dung mơn học: CHƯƠNG Giới thiệu: DỊNG ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA Mã chương: MH10-01 Mạch điện xoay chiều pha ba pha dùng rộng rãi dân dụng nói riêng, ngành điện công nghiệp truyền tải điện Yêu cầu hiểu rõ khái niệm, cách tạo dòng điện xoay chiều pha, pha, cách biểu diễn dòng điện xoay chiều, loại công suất mạch điện xoay chiều, hệ số công suất (cos) đưa phương pháp tính tốn giải mạch điện xoay chiều ứng với tính chất tải khác khơng thể thiếu với người làm ngành điện nói chung điện dân dụng nói riêng Chương trình bày nội dung để giải yêu cầu học sinh ngành điện dân dụng Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, tính chất mạch điện xoay chiều pha, ba pha, sơ đồ đấu dây mạch điện ba pha; ý nghĩa hệ số công suất, biện pháp cao hệ số công suất cách giải toán mạch điện xoay chiều - Giải toán mạch điện xoay chiều pha ba pha - Có tính tư duy, tinh thần trách nhiệm cơng việc Nội dung chính: Sự sinh sức điện động pha Dùng động sở cấp kéo rôto máy phát quay Từ trường nam châm rôto quét dây quấn stato, làm cảm ứng cuộn dây suất điện động hình sin biên độ, tần số, lệch pha 1200 Nếu coi pha A có góc pha đầu 0, biểu thức sức điện động tức thời pha là: Sức điện động pha A: eA  E sin .t Sức điện động pha B: eB  E sin( .t  2 ) Sức điện động pha C: eC  E sin( .t  2 4 ) )  E sin( .t  3 - Nếu pha nguồn điện pha nối riêng rẽ với pha tải, ta có hệ thống pha khơng liên hệ với (hình 3.2) Mỗi mạch điện gọi pha mạch điện pha Mạch điện pha không liên hệ cần dây dẫn, không tiết kiệm nên thực tế không dùng 10 bốn dây dẫn đến bảng điện đặt ống chôn ngầm tường, đường dây nhánh dẫn từ bảng điện phụ tầng đặt hộp kéo dọc hành lang để phân phối điện cho phòng đèn hành lang 2.2 Sơ đồ phân phối điện cho công trường nhỏ 2.3 Bảng phân phối điện 2.3.1 Tác dụng Bảng phân phối điện thiết bị để phân phối điều khiển bao vệ đường dây điện Nếu đặt cho tồn ngơi nhà bảng phân phối điện gọi bảng phân phối điện Nếu đặt cho phận nhà bảng phân phối điện gọi bảng phân phối điện phụ Ở bảng phân phối phụ có cầu chì, cầu dao, hay có cầu chì 2.3.2 Vị trí bảng điện Việc xác định vị trí bảng điện phải tùy theo cơng trình cụ thể khác Sau hướng dẫn chung: - Bảng điện đặt nơi thuận tiện cho việc sử dụng, kiểm tra theo dõi - Trong cơng trình quan trọng bảng phân phối điện ngơi nhà đặt phịng riêng có cửa khóa có nhân viên phục vụ chuyên môn thường trực vào - Nếu cơng trình dài nên chia nhiều bảng điện nhóm cho khu 2.3.3 Yêu cầu lắp đặt bảng điện 51 Bảng điện nên đặt chìm vào tường có nắp đậy Khơng có phận dẫn điện hở ngồi Phải đặt nơi khơ cách sàn 1,5m trở lên 2.4 Đường dây đường dây nhánh Đường dây đường dây từ giá đỡ dây hay đường dây ngầm nhà tới bảng điện chính, từ bảng điện đến bảng điện phụ Đường dây nhánh đường dây dẫn từ bảng điện hay bảng điện phụ kéo dọc theo nhà để trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải Dây nhánh nên đường dây ngắn Khơng bố trí phụ tải dây nhánh cần ý phân bố công suất pha Trên dây nhánh khơng nên bố trí qá 20 đèn pha, có nhiều phụ tải chập dây tìm chỗ hỏng khó 2.5 Cách phân pha Tùy theo loại cơng trình nhà ở, trụ sở quan, câu lạc bộ, rạp hát…và tùy theo cơng suất cơng trình mà có phân pha khác Nếu nhà có tính chất sử dụng quan trọng hội trường, cửa hàng bách hóa… dù nhà tầng caand kéo vào hai pha ba pha 2.6 Sơ đồ nối dây cơng tắc đèn Vị trí cơng tắc đèn 2.6.1 Sơ đồ nối dây công tắc đèn Sơ đồ dây: dây đặc trưng đường thẳng Sơ đồ nhiều dây: tất dây tuyến tượng trưng bẳng đường Số lượng dây ký hiệu số gạch chéo đường Trên vẽ mặt điện ánh sáng thường vẽ sơ đồ dây 2.6.2 Vị trí cơng tắc đèn Cơng tắc đèn nên đặt gần cửa vào thuận tay phải, độ cao cách sàn 1,5m Không nên đặt công tắc đèn phịng ẩm ướt Cơng tắc chung cho số đèn: nên đặt gian xưởng lớn, hội trường, nhà ăn Hội trường nên đặt công tắc đèn tập trung sau sân khấu, cơng tắc cho nhóm đèn Đèn nhóm nên bố trí xen kẽ Khi bố trí cơng tắc đèn tập trung nên đặt vài cơng tắc riêng vị trí cửa vào để sử dụng lúc vào hay quét dọn Đèn bảo vệ quanh nhà bố trí: dùng cơng tắc chung thuận tiện tốn dây dẫn Dùng công tắc riêng cho tưng đèn phải dùng loại cơng tắc kín đặt ngồi trời Cơng tắc đèn bảo vệ tồn khu đặt phịng thường trực 2.7 Cách bố trí dây dẫn Khi chọn tuyến để kéo dây cần ý hai điểm: Kinh tế mỹ quan Đường dây thường đặt song song với tường, đặt ngầm xiên 52 2.8 Bố trí quạt trần, ổ cắm điện thiết bị khác 2.8.1 Bố trí quạt trần Số lượng quạt nhiệm vụ thiết kế quy định Ví dụ: quy định theo số người từ 15-20 người quạt trần Nếu bố trí theo khoảng cách từ 3-4m có quạt trần 2.8.2 Bố trí ổ cắm điện Tùy theo tính chất sử dụng phịng mà bố trí ổ cắm điện Ví dụ: nhà gia đình phịng có ổ cắm điện Trụ sở quan, hội trường… nơi cần thiết đặt ổ cắm Vị trí ổ cắm điện đặt chung bảng cơng tắc đèn cách sàn 1,5m Có thể đặt cách sàn 0,4m trở lên phải có nắp đậy tháo phích cắm Mỗi ổ cắm điện cần đặt cầu chì bảo vệ 2.8.3 Các thiết bị khác Các thiết bị điện khác điều hòa nhiệt độ, bình nóng lạnh tùy theo diện tích phịng, tùy theo số người mà lựa chọn cho thích hợp Các điều kiện để lựa chọn tiết diện dây dẫn 3.1 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện sức bền học cho phép Ở mạng điện hạ áp đường dây điện nhà cần ta sử dụng bảng “tiết diện cho phép nhỏ dây dẫn theo điều kiện sức bền học” Điều kiện sức bền học cần dùng để kiểm tra sau chọn tiết diện dây dẫn thảo mãn hai điều kiện phát nhiệt tổn thất điện áp cho phép 3.2 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nhiệt cho phép Bảo đảm điều kiện phát nhiệt cho phép nghĩa tiết diện dây dẫn phải đủ lớn để dòng điện làm việc qua dây dẫn không làm dây dẫn nóng q nhiệt độ cho phép dây Vì nhiệt độ dây dẫn vượt qua trị số cho phép chúng chất cách điện dây bị hỏng, thời hạn dùng dây giảm, chí dây bốc cháy Với day dẫn điện trần chỗ nối dây bị hỏng, dây bị võng dễ đứt 3.3 Lựa chọn tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép Đảm bảo điều kiện tổn thất cho phép nghĩa tiết diện dây dẫn phải đủ lớn để tổn thất điện áp từ đầu đường dây đến cuối đường dây mức cho phép đảm bảo cho phụ tải phần cuối đường dây hoạt động bình thường Dự trù công suất nguồn điện 4.1 Xác định công suất điện phụ tải 4.1.1 Công suất chạy máy Công suất điện chạy máy tổng công suất tất động điện tồn cơng trường thời kỳ dùng máy móc nhiều Cơng suất định mức động điện phụ thuộc vào loại máy mà động phải kéo 53 4.2 Xác định công suất nguồn điện Công suất điện chiếu sáng tổng cộng tồn cơng suất diện tích chiếu sáng cơng trường Cơng suất xác định theo tiêu chuẩn nhà nước mà diện tích cần chiếu sáng thiết kế tổng mặt thi công 4.3 Chọn máy biến áp máy phát điện lưu động Căn vào cơng suất tồn S ta chọn máy biến áp hay máy phát điện lưu động cho nguồn điện chọn thỏa mãn yêu cầu sử dụng kinh tế Công suất nguồn điện cần chọn phải hay lớn cơng suất tồn S Với cơng trường lớn, diện tích thi cơng rộng làm nhiều trạm biến áp hay nhiều máy phát điện lưu động Như có lợi tiết kiệm dây dẫn có lợi có cố xảy nơi đó, nơi khác thi cơng bình thường CHƯƠNG CHỐNG SÉT CHO CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Mã chương: MH 10-07 Giới thiệu Chương 7: Chống sét cho cơng trình xây dựng giới thiệu cho học sinh dụng cụ chống sét, phạm vi bảo vệ cách lắp đặt thiết bị chống sét Mục tiêu - Hiểu khái niệm sét thiết bị chống sét - Biết cách bố trí lưới thu sét Nội dung Khái niệm sét nơi dễ bị sét đánh 1.1 Khái niệm sét Sét tượng phóng tia lửa điện đám mây giơng tích điện trái dấu chúng lại gần đám mây với mặt đất, nhà cửa, cối… Khi chúng tích điện gần Nguồn gốc sét đám mây giơng mang điện tích chúng tiến lại gần hay gần mặt đất cường độ điện trường khoảng 3000kV/m có tượng phóng điện mây mây hay mây với mặt đất Sét diễn khoảng thời gian ngắn (1/20- 1/10 giây) gồm nhiều lần phóng điện (từ 4- 40 lần) Những tia lửa điện phóng gọi chớp Do phóng điện với cường độ lớn nhiệt độ cao thời gian ngắn làm cho khơng khí giãn nở đột ngột gây tiếng nổ mạng gọi sấm Cường độ điện trường lên tới 200000A Nhiệt độ rãnh thép lên tơi 100000C 54 1.2 Những địa điểm dễ bị sét đánh Về địa thế: Ở vùng đồi núi cao, nhà cao chúng có khoảng cách gần đám mây tích điện Về địa chất: Những vùng đất dẫn điện tốt nơi có mỏ kim loại, bờ sông, bờ suối, chỗ giáp ranh vùng đất có độ dẫn điện khác Về cấu tạo cơng trình: đầu nhọn tường hồi, bờ nhà mái dốc, ống khói, ống thơng gió, chòi, cột cờ vật kiến trúc mái Góc lồi nhà mái Thiết bị chống sét Kim thu sét: kim dài, kim loại có phạm vi bảo vệ hình nón gẫy khúc thích hợp cho cơng trình nhà mái dốc có độ dốc lớn Các cơng trình có hình dạng cao vút như: đài nước, ống khói, tháp chng Dây thu sét: dây kim loại căng nhà dọc theo cơng trình Loại thích hợp cho loại cơng trình dài khơng u cầu mỹ quan Cơng trình cần cách ly với thiết bị chống sét cơng trình nhà kho chứa chất dễ cháy nổ, chuồng ngựa Lưới thu sét: loại thích hợp cho nhà mái bằng, nhà mái dốc độ dốc Lưới thu sét cịn bố trí thêm kim thu sét ngắn cao 0,4m trọng điểm bảo vệ Phạm vi bảo vệ kim thu sét cách bố trí lưới thu sét 3.1 Phạm vi bảo vệ kim thu sét đứng riêng rẽ 3.1.1 Phạm vi bảo vệ Phạm vi bảo vệ kim thu sét đứng riêng rẽ hình nón gẫy Đỉnh hình nón trùng với đỉnh kim, dấy hình trịn có đường kính 1,5 lần chiều cao kim (R0= 1,5h) Mặt cắt đứng phạm vi bảo vệ giới hạn đường sinh gẫy khúc hai đoạn thẳng tạo thành Một đoạn từ đỉnh kim đến điểm mặt đất cách chân kim 0,75h Đoạn thứ từ điểm cách chân kim 0,8h tới điểm mặt đất cách chân kim 1,5h 55 3.1.2 Công thức Biết chiều cao kim thu sét h độ cao hx bán kính bảo vệ kim thu sét rx xác định công thức sau: Nếu: Nếu hx  rx= 1,5.(h-1,25hx) h hx  rx= 0,75.(h-hx) h Trường hợp biết hx rx chiều cao kim thu sét xác định công thức sau: Nếu r  1,9.hx hx  2,67 h  x rx 1,5 Nếu r  0,75.hx hx  2,67 h  x rx 0,75 3.2 Phạm vi bảo vệ hai kim thu sét cao Phạm vi bảo vệ hai đầu xác định trường hợp kim đứng riêng rẽ Phạm vi bảo vệ hai kim có giới hạn cung trịn qua đỉnh kim tâm nằm đường trung trực đoạn thẳng nối liền kim có độ cao lần chiều cao kim thu sét (H=4h) Bán kính cung trịn xác định cơng thức sau: R  H  ho  4h  ho Trong ho chiều cao thấp cung tròn xác định công thức: ho  4h  9.h  0,25.a Khi biết a ho chiều cao kim thu sét xác định công thức sau: h  0,571.ho  0,183.ho2  0,0357.a Mặt cắt ngang phạm vi bảo vệ điểm thấp kim thu sét hoàn toàn giống phạm vi bảo vệ kim thu sét đứng riêng rẽ, có chiều cao h o Mặt cắt cho phép xác định bề rộng phạm vi bảo vệ theo mặt độ cao hx điểm kim thu sét 56 Cơng thức - Tính rx độ cao hx cột thu sét : Giống tính rx cột thu sét đứng riêng rẽ - Biết hx ho tính bx theo cơng thức sau: Nếu hx  bx= 1,5.(ho-1,25hx) ho Nếu hx  bx= 0,75.(h-hx) ho - Biết hx bx tính chiều cao thấp vùng bảo vệ kim thu sét cao nhau: Nếu b  1,9.hx hx  2,67 ho  x bx 1,5 Nếu b  0,75.hx hx  2,67 ho  x bx 0,75 57 3.3 Phạm vi bảo vệ hai cột thu sét khác Muốn vẽ phạm vi bảo vệ cột thu sét khác theo mặt đứng, ta phải thực theo bước sau đây: - Vẽ phạm vi bảo vệ theo mặt đứng cột thu sét cao - Từ đỉnh cột thu sét thấp, gióng đường song song với mặt đất đến cột thu sét cao Đường gióng gặp đường sinh gẫy khúc cột thu sét cao điểm Tại điểm coi đỉnh cột thu sét có chiều cao chiều cao cột thu sét thấp 3.4 Lưới thu sét Dây dẫn làm nhiệm vụ thu sét phải bố trí: - Quanh chu vi mái - Viền quanh phận nhô khỏi mái: ống khói, ống thơng hơi… - Kích thước lưới mái khơng lớn 12mx12m - Ngồi dây dẫn làm nhiệm vụ thu sét cần bố trí thêm kim thu sét cao 0,3-0,4m, nên đặt chỗ dễ bị sét đánh như: đầu nhọn tường hồi, góc nhà mái bằng, chịi, cầu thang, phận nhô cao khỏi mái - Về dây dẫn xuống men theo tường từ 20- 25m phải đựt dây dẫn xuống Bộ phận nối đất 4.1 Điện trở nối đất Điện trở nối đất thương số điện áp vật nối đất với dòng điện tản đất Điệp áp vật nối đất điện vật nối đất trừ điện điểm đất có điện Khi đưa dòng điện xuống đất đất có dịng điện tản Người ta đo điện trở vật nối đất máy đo điện trở nối đất, máy dùng để đo điện trở suất đất Điện trở nối đất nhỏ dòng điện sét tản vào đất nhanh Thông thường yêu cầu điện trở nối đất có dịng điện sét chạy qua khơng lớn 10  58 4.2 Điện trở suất đất Điện trở nối đất tỉ lệ với điện trở suất đất, tỷ lệ nghịch với chiều dài cọc hay nối đất Ít ảnh hưởng chiều sâu chôn phận nối đất tiết diện vật nối đất Chôn sâu để giữ độ ẩm, tiết diện đủ lớn để lâu mòn Trị số điện trở suất dùng tính tốn phải đo thực tế khu đất chôn phận nối đất Chỉ cho phép sử dụng trị số điện trở suất sổ tay thiết kế để thiết kế sơ Trị số điện trở suất tính tốn trị số điện trở suất đo nhân với hệ số thay đổi điện trở suất 4.3 Xác định hình thức nối đất Khi trị số điện trở suất đất không lớn 3.106  m sử dụng hình thức nối đất tập trung Chiều dài cọc từ 2,5-3m đóng sâu cách mặt đất 0,5-0,8m Nếu lớp đất dâu có điện trở suất nhỏ có mạch nước ngầm cần sử dụng hình thức nối đất cọc tăng chiều dài cọc đến 6m Trường hợp lớp đất có trị số điện trở suất nhỏ, lớp đất đá sỏi đất có điện trở suất lớn q sử dụng hình thức nối đất kiểu tia nằm ngang Chiều dài tia không nên 20m đặt độ sâu 0,5-0,8m Nếu tia không đạt yêu cầu điện trở nối đất tăng số tia khơng qá tia nghĩa góc tạo tia không nhỏ 900 Khi điện trở suất đất khoảng 3-7.106  m cần sử dụng hình thức nối đất hỗn hợp cọc tia Số tia không chiều dài tia không 30m Có thể sử dụng hình thức nối đất hỗn hợp kiểu hình vng, chữ nhật vịng trịn Khi điện trở suất đất lớn 7.106  m cần sử dụng hình thức nối đất tia mạch vịng hỗn hợp gặp khó khăn dẫn nối đất xa tìm chỗ đất có điện trở suất nhỏ để chôn phận nối đất, không nên 100m 4.4 Bộ phận nối đất có sẵn Bộ phận nối đất sẵn có ống dẫn nước thành phố đường ống khác chôn trực tiếp đất với điều kiện chúng dẫn điện liên tục mặt ngồi khơng có lớp sơn chống rỉ Các kết cấu cơng trình có liên hệ chặt chẽ với đất Vỏ chì thép đường cáp điện chôn ngầm đất Cấu tạo lắp đặt 5.1 Kim thu sét Kim thu sét làm thép trịn, thép dẹt, thép góc, thép ống Tiết diện phần kim loại đỉnh kim không nhỏ 100mm2 Nếu thép dẹt bề dày khơng nhỏ 3,5mm, thép ống bề dầy thành ống khơng nhỏ 3mm Nếu kim thu sét đặt nơi dễ bị ăn mịn tiết diện đỉnh kim khơng nhỏ 150mm2, thép dẹt bề dầy khơng nhỏ 4mm, thép ống bề dầy thành ống không nhỏ 3,5mm Lắp đặt kim thu sét phải đảm bảo chắn qua trình sử dụng chịu tải trọng gió quy định vùng Đặt kim thu sét mái cơng trình phải có biện pháp chống dột cho mái không làm hư hỏng lớp chống thấm lớp 59 cách nhiệt mái Đặt kim thu sét đỉnh cột gỗ đỉnh kim phải cao đỉnh cột 0,4m Đặt kim thu sét xanh đỉnh phải cao 0,5m phải cố định kim vào phần chắn 5.2 Lưới thu sét Lưới thu sét dùng thép trịn tiết diện khơng nhỏ 50mm2 Nếu dùng thép dẹt bề dày khơng nhỏ 3mm Tại nơi dễ bị ăn mịn tiết diện thép trịn khơng nhỏ 75mm2 Thép dẹt bề dày không lớn 3,5mm Lưới thu sét đặt cọc đỡ thép hình cách 1,5m có cọc đỡ Khoảng cách từ lưới đến mặt mái không nhỏ 60mm 5.3 Dây dẫn xuống đất Dây dẫn xuống thép trịn thép dẹt tiết diện không nhỏ 35mm2 bề dầy thép dẹt không nhỏ 3mm Nếu từ phận thu sét đến phận nối đất đặt dây dẫn xuống tiết diện khơng nhỏ 50mm2 Tại nơi dễ bị ăn mịn tiết diện dây khơng nhỏ 5mm2 bề dầy thép dẹt không nhỏ 3,5mm Dây dẫn xuống đất phải bố trí theo đường ngắn khơng tạo nên góc nhọn Trường hợp cần uốn cong cần phải theo quy định quy phạm chống sét Dây dẫn xuống dọc theo tường phải có cọc đỡ khoảng cách cọc khơng lớn 3m khoảng cách từ dây đến mặt tường không nhỏ 60mm Dây dẫn xuống phải đặt chỗ người gia súc qua lại Khoảng cách từ dây dẫn xuống đến mép sổ không nhỏ 1,5m Các cơng trình thường xun tập trung nhiều trẻ em dây dẫn xuống phải xa đi, lối không nhỏ 5m 5.4 Bộ phận nối đất Bộ phận nối đất thép trịn, thép dẹt, thép góc, thép ống Tiết diện phần kim loại không nhỏ 100mm2 Bề dầy thép dẹt không nhỏ 4mm, bề dầy thành ống không nhỏ 3,5mm Nếu đặt nơi ăn mòn tiết diện phải lớn 100mm2 trở lên Bộ phận nối đất tuyệt đối không quét sơn cách điện đặt chỗ người gia súc qua lại 5.5 Các mối hàn mối nối Với cơng trình cấp cấp phải hàn nối điện Đối với cơng trình cấp khơng có điề kiện hàn cho phép nối kẹp nối, bu lông đinh tán Không hàn thiếc nối cách vặn xoắn, buộc dây Những mooiso nối nơi dễ bị ăn mòn thiết phải hàn sử dụng măng sông nối đặc biệt để chống ăn mịn 60 Các mói hàn phải đảm bảo chất lượng tốt Trước hàn nối phải cạo lớp sơn rỉ, nhựa đường đầu nối Nếu dùng kẹp nối phải đệm hai mặt tiếp xúc lớp chì Bài tập Có ngơi nhà mái dốc, kích thước mặt đứng mặt diềm mái hình vẽ Người ta bố trí kim thu sét dài hai vị trí hình vẽ Hãy tính chiều cao cột thu sét, suy chiều dài kim thu sét bảo vệ an tồn cho ngơi nhà Bài giải Muốn bảo vệ an toàn cho phần nhà ho  11m Lấy ho=11m h1  0,571.11  0,183.112  0,0357.20  12,32m Biết hx=9m rx  4,25m Lấy rx=4,25m hx 4,25  1,9.9   2,67  h2   14,24m rx 4,25 1,5 Biết hx=9m, bx  3m Lấy bx=3m hx  0,75.9   2,67  ho   13m bx 0,75 Vậy h3  0,571.13  0,183.132  0,0357.20  14,2m 61 Chọn cột thu sét cao h=14,24m để bảo vệ an toan cho nhà Kết luận: Chiều cao kim thu sét h=14,24-9=5,24m Lấy 5,3m CHƯƠNG AN TOÀN ĐIỆN Mã chương: MH10-08 Giới thiệu Chương 8: An toàn điện giới thiệu cho học sinh quy đinh an tồn, biện pháp phịng cấp cứu người bị điện giật Mục tiêu - Hiểu nguy hại dòng điện tác dụng vào thể người - Biết biện pháp bảo vệ an toàn điện phương pháp cứu người bị tai nạn điện Nội dung Tác dụng sinh lý dòng điện người Khi gần phận mang điện hay liên quan đến dòng điện, điện áp, cần phải biết nguy hiểm dòng điện gây Trong tổn thương điện, tượng bị điện giật nguy hiểm nhất, dịng điện tác dụng tới khu trung tâm vỏ nào, làm hô hấp người bị ngừng trệ, tim đập rối loạn Cùng trị số dòng điện qua người tác dụng khác tùy theo đường dòng điện qua người, thời gian người bị tác dụng tần số dòng điện Khi dòng điện tần số công nghiệp qua người (f=50Hz ) khoảng 30-40mA đủ nguy hiểm đến tính mạng Trị số dịng điện an tồn quy định 10mA với dòng điện xoay chiều, 50mA với dòng điện chiều Trị số dòng điện qua người lớn hay nhỏ tùy thuộc vào điện áp đặt vào người điện trở người Nếu ta chạm phải thiết bị điện co điện áp 220V/380V dịng điện qua người khoảng 0,22 đến 0,38A Vậy mạng điện 220V/380V nguy hiểm lớn người sử dụng không nắm quy tắc an toàn điện Những nguyên nhân gây nên tai nạn điện Do chạm vào phận có điện Trường hợp xảy phận mang điện thường bảo vệ cẩn thận Chạm phải phận kim loại vốn không mang điện vỏ bàn là, vỏ động cơ…Nhưng cách điện phận bị hỏng 62 Do phóng điện hồ quang phận mang điện áp cao người khoảng cách nhỏ Điện giật điện áp bước dây Khi dây dẫn bị đứt dơi xuống điểm đó, điểm có điện cao nhất, xa điện giảm, cách xa khoảng 20m điện Nếu người hay vật điểm vùng có điện xuất chân điện áp gọi điện áp bước làm chết người vật Những biện pháp đề phòng tai nạn điện 3.1 Nối đất bảo vệ Nhiệm vụ chủ yêu nối đất bảo vệ hạ thấp điện áp phần kim loai kim loại không mang điện so với đất xảy tượng chạm vỏ Thiết bị gồm dây dẫn nối phần kim loại không mang điện xuống đất qua cọc nối đất có điện trở nhỏ Khi động bị chạm vỏ nhờ có nối đất bảo vệ ta đứng đất chạm phải vỏ động cơ, điện áp đặt lên người hiệu số điện vỏ động điện đất chỗ người đứng Điện áp chân tay người lúc nhỏ không gây nguy hiểm Do tác dụng thiết bị nối đất nên đặt máy sử dụng phải coi trọng nó, khơng tự ý tháo bỏ, phá hủy tùy tiện di chuyển thiết bị nối đất máy 3.2 Dùng phương tiện bảo vệ Phải tìm biện pháp đề phịng tiếp xúc với phận có điện: cầu dao cần có hộp bảo vệ Các phần có điện khơng bọc phải có lưới bao bọc hay có hàng rào để tránh người tiếp xúc phải Trong mạng điện hạ áp, dùng kìm cách điện có tay cầm bọc cao su cứng cách điện Ở nơi người đứng để nối thiết bị điện, động điện phải 63 có đệm cao su dầy 3-5mm Ở nơi điện áp cao hay ẩm ướt cần có găng tay hay ủng cách điện để tăng điện trở tiếp xúc, giảm nhỏ dòng điện qua người bé trị số dòng điện hco phép 3.3 Nối đất đẳng Dùng dây dẫn nối phận mà ta tiếp xúc đến với Như phận có điện chân tay người có điện nên khơng có dịng điện qua người Trường hợp dùng cho người sửa chữa điện áp cao mà không cắt điện Những phận điện tạm thời công trường Tuyệt đối cắm đặt dây dẫn điện mặt đất ngang qua lỗi đi, vắt lên đống vật liệu dù có dây bọc Cấm dùng dây dẫn điện trần để dẫn điện lên giàn giáo nhà ăn, công nhân Những đầu dây dẫn điện khơng để lịng thịng, phải cắt ngắn bọc lại treo cách sàn 2,5m Không dùng dây dẫn điện để làm phích cắm điện Ở quãng đường lại qua cơng trường mà bên có dây điện kéo ngang qua phải có biể bào cho xe biết độ cao Cấp cứu người bị tai nạn điện Phương pháp có người cấp cứu: để người bị điện giật nằm sấp xuống, cánh tay gấp lại, cánh tay đưa lên kéo lưỡi nạn nhân ngồi lên lưng người cấp cứu Tay nắm vào lưng nạn nhân ấn mạnh tay xuống vươn lên phía trước cho trọng lương thêm đếm 1,2,3 lúc thở Sau lại đưa người phía sau nới dần tay ấn nạn nhân hít vào đếm 4, 5, nạn nhân tự thở dừng lại Phương pháp có người cấp cứu: để nạn nhân nằm ngửa, có đệm êm, đầu ngửa hẳn Một người lau cho nạn nhân sẽ, cậy miệng kéo lưỡi nạn nhân cho dễ thơng khí Một người khác quỳ trước đầu nạn nhân, hai tay nắm hai cổ tay nạn nhân co vào nhực đếm 1, 2, từ từ dơ lên khỏi đầu Sau đếm 4, 5, nhè nhẹ đưa lại nhực ép lại, làm cổ nạn nhân có tiếng khị khè Nhưng khơng có tiếng kêu, lưỡi bịt kín khí quản cần phải kéo lưỡi nạn nhân Phải làm hô hấp nhân tạo khí nạn nhân thở VI Hướng dẫn thực môn học: Phạm vi áp dụng mơn học: Chương trình mơn học áp dụng giảng dạy cho sở đào tạo trình độ Trung cấp Hướng dẫn phương pháp giảng dạy, học tập môn học: - Đối với giáo viên: + Trong q trình giảng dạy mơn học sử dụng phương tiện trực quan Các phương tiện trực quan khơng phương tiện mà cịn mục đích nghiên cứu học 64 + Giáo viên giảng dạy mơn học giáo viên có trình độ kỹ sư Cao đẳng tốt nghiệp trường kỹ thuật Các trường phải có tổ mơn sở Hiệu trưởng Phó Hiệu trưởng Hiệu trưởng uỷ quyền trực tiếp đạo - Đối với người học: Cần ý lắng nghe, học tập nội dung đầy đủ Những trọng tâm cần ý: + Trình bày định luật mạch điện, phương pháp giải mạch điện chiều, xoay chiều; + Giải thích số tượng điện từ thiết bị điện dân dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật điện đại cương - Hoàng Hữu Thận - NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp - Hà Nội – 1976; Bài tập Kỹ thuật điện đại cương - Hoàng Hữu Thận - NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp - Hà Nội – 1980; Giáo trình Điện kỹ thuật, Điện cơng trình – NXB Xây dựng 2007 65 ... thuộc vào điện trở Rx, không phụ thuộc vào sức điện động nguồn điện Ơm kế nói  =f(Rx) Đo công suất đo diện mạch pha 8.1 Đo công suất mạch điện pha Công suất tác dụng mạch pha tổng công suất tác dụng. .. dùng công tơ điện pha Muốn đo điện mạch điện xoay chiều ta dùng công tơ điện pha Công tơ điện pha gồm cuộn dây Một cuộn điện trở nhỏ mắc nối tiếp với phụ tải (cuộn dịng điện) Một cuộn có điện. .. người làm ngành điện nói chung điện dân dụng nói riêng Chương trình bày nội dung để giải yêu cầu học sinh ngành điện dân dụng Mục tiêu: - Trình bày khái niệm, tính chất mạch điện xoay chiều pha,