Giáo trình điện kỹ thuật (nghề xây dựng trình độ cao đẳngtrung cấp) trường cao đẳng nghề cần thơ

1 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Điện kỹ thuật Mã số môn học: MH 09 Thời gian môn học: 30 giờ; (lý thuyết: 20 giờ; thực hành: giờ, kiểm tra giờ) I.VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: - Vị trí mơn hoc: Mơn Điện k ỹ thuật kỹ thuật sở, bố trí học trước mơn học/mơ đun chun mơn nghề - Tính chất mơn học: Mơn Điện kỹ thuật môn sở hỗ trợ kiến thức cho mơn khác, đồng thời giúp cho học viên có điều kiện tự học, nâng cao kiến thức nghề nghiệp II MỤC TIÊU MÔN HỌC Trang bị cho người học kiến thức mạch điện chiều, xoay chiều loại máy điện Giúp cho người học hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc dụng cụ đo lường điện loại máy điện Về kiến thức: Nêu kiến thức phân tích số sơ đồ mạch điện bản; Nêu trình tự bước đo, kiểm tra dụng cụ đo đảm bảo an toàn Về kỹ Sử dụng loại dụng cụ đo, tiến hành đo kiểm tra mạch điện bản, máy điện động điện Về lực tự chủ trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ phân tích sử dụng dụng cụ kiểm tra, đo mạch điện III NỘI DUNG MÔN HỌC CHƯƠNG MẠCH ĐIỆN Giới thiệu: Mạch điện thông dụng đời sống chuyên ngành kỹ thuật xây dựng, sở để tiếp cận tính toán, thiết kế mạch điện mở máy điện xoay chiều động cơng suất lớn Mục tiêu: + Trình bày khái niệm mạch điện thông số mạch điện áp, dòng điện… + Mơ hình hóa mạch điện phần tử mạch + Giải toán mạch điện + Trình bày nguyên lý tạo sức điện động xoay chiều hình sin + Vẽ giản đồ véctơ đại lượng dòng điện, điện áp, sức điện động đại lượng công suất mạch + Vận dụng để tính tốn đại lượng giá trị hiệu dụng dòng điện, điện áp, sức điện động đại lượng công suất mạch + Phân tích số tóan mạch R-L-C nối tiếp + Tính tốn nâng cao hệ số cơng suất cosφ + Trình bày xác khái niệm mạch ba pha, phương pháp tạo nguồn pha + Mơ tả xác đại lượng hình sin ba pha đồ thị hình sin, đồ thị vectơ + Phân tích mối quan hệ đại lượng điện áp, dòng điện pha, dây mạch ba pha hình sao, hình tam giác + Chứng minh công thức xác định công suất mạch ba pha để giải toán mang tính ứng dụng + Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động tích cực sáng tạo học tập Nội dung chính: Mạch điện chiều 1.1 Những khái niệm Định nghĩa mạch điện Mạch điện có phần tử nguồn điện phụ tải Nguồn điện: thiết bị điện dùng để biến đổi dạng lượng khác sang điện năng, ví dụ pin, ắc qui (năng lượng hóa học), máy phát điện (năng lượng học)… Phụ tải: thiết bị điện biến điện thành dạng lượng khác Trên sơ đồ chúng thường biểu thị điện trở R Dây dẫn: dây kim loại dùng để nối từ nguồn đến phụ tải Các phần tử mạch điện Mạch điện gồm hai phần tử nguồn điện dùng để biến dạng lượng năng, hóa thành điện năng, tải dùng để biến điện thành (động điện), nhiệt (bếp điện), hóa (acquy nạp điện) Ngồi cịn phần tử trung gian nguồn tải đường dây dẫn điện, máy biến áp, chỉnh lưu Kết cấu mạch điện Các phần tử nối với đưa đến khái niệm sau: Nhánh đường gồm hay nhiều phần tử ghép nối tiếp có dịng điện Nút điểm nối từ ba nhánh trở lên Vòng tập hợp nhiều nhánh tạo thành đường kín qua nút lần Mắt lưới vòng mà bên khơng có vịng khác Mơ hình mạch điện phân loại, chế độ làm việc mạch điện Mạch điện thực bao gồm nhiều thiết bị điện có thực Khi nghiên cứu tính tốn mạch điện thực, ta phải thay mạch điện thực mô hình mạch điện Mơ hình mạch điện gồm thơng số sau: nguồn điện áp u (t) e(t), nguồn dòng điện P (t), điện trở R, điện cảm L, điện dung C, hỗ cảm M Nếu phần tử tự hay chịu tác động khơng có chất điện từ, có khả tạo điện áp hay dịng điện điểm mạch điện gọi nguồn sức điện động (sđđ) Hai thông số đặc trưng cho nguồn sđđ : Giá trị điện áp hai đầu lúc hở mạch (khi khơng nối với phần tử khác từ đến hai đầu nó) gọi điện áp lúc hở mạch nguồn kí hiệu Uhm Giá trị dịng điện nguồn đưa mạch lúc mạch dẫn điện hồn tồn: gọi giá trị dịng điện ngắn mạch nguồn kí hiệu Ingm Một nguồn s.đ.đ coi lý tưởng điện áp hay dòng điện cung cấp cho mạch ngồi khơng phụ thuộc vào tính chất mạch ngồi (mạch tải) Trên thực tế, với tải có giá trị khác nhau, điện áp hai đầu nguồn hay dòng điện cung cấp có giá trị khác phụ thuộc vào tải Điều chứng tỏ bên nguồn có xảy q trình biến đổi dịng điện cung cấp thành giảm áp nó, nghĩa tồn giá trị điện trở bên gọi điện trở nguồn kí hiệu Rng Nguồn áp lý tưởng (cịn gọi nguồn “độc lập”) Hình 1.1 Biểu diễn nguồn áp xoay chiều Nguồn áp lý tưởng có khả trì điện áp u hai đầu độc lập với dòng điện hay gọi nguồn “độc lập” qua nguồn Ta có: u A − uB = u = e (1.1) Nguồn dòng lý tưởng Nguồn dịng lý tưởng có khả trì dịng điện chạy qua nhánh độc lập với điện áp hai đầu nhánh (hình 1.2) Ta có: j( t) = i( t) (1.2) Hình 1.2 Biểu diễn nguồn dòng I: giá trị nguồn dòng hay gọi cường độ dòng điện, đơn vị Ampe (A) Điện trở Hình 1.3 Biểu diễn điện trở kiểu Mỹ EU Điện trở thỏa quan hệ dịng – áp (định luật Ơm): u = R.i (1.3) Đơn vị R Ω Nghịch đảo G R điện dẫn, đơn vị (Ʊ); Siemems (S) G= i = R u (1.4) Công suất tiêu thụ điện trở là: i2 u2 p = u.i = R.i = G.u = = G R 2 (1.5) Cuộn cảm Hình 1.4 Biểu diễn cuộn cảm Cuộn cảm Hình 1.4 thỏa mãn quan hệ dịng – áp: di dt (1.6) u ( t ) dt + a L (1.7) u = L L điện cảm, đơn vị Henry (H) Từ (1.9) tính i theo u sau: * Tổng quát: i( t) = * Nếu biết i(t0) lúc t=t0: t i ( t ) = u ( t ) dt + i ( t0 ) (1.8) t0 * Nếu lúc t = − chưa có dịng qua cuộn cảm: t i ( t ) = u ( t ) dt L− (1.9) Theo (1.4), lượng tích trữ từ trường cuộn cảm từ t0 đến t là: t t di ωL ( t ) − ωL ( t0 ) = L i .dt =L i.di = L i ( t ) − i ( t0 ) dt t0 t0 Nếu chọn ω L ( t0 ) = ứng với i ( t0 ) = thì: ωL ( t ) = Li ( t ) (1.10) Tụ điện Hình 1.5 Biểu diễn tụ điện Tụ điện Hình 1.5 thỏa quan hệ dòng áp: i = C du dt (1.11) C điện dung, đơn vị Fara (F) Từ (1.11) tính u theo i sau: * Tổng quát: u( t) = i ( t ) dt + b C (1.12) * Nếu biết u ( t0 ) t = t0: t u( t) = i ( t ) dt + u ( t0 ) C t0 (1.13) * Nếu lúc t = − chưa có áp hai đầu cuộn cảm: t u( t) = i ( t ) dt C− (1.14) Năng lượng tích trữ điện trường tụ điện từ t0 đến t là: t u( t ) du ωC ( t ) − ωC ( t0 ) = C u dt =C udu = C u ( t ) − u ( t0 ) dt t0 u ( t0 ) Nếu chọn ωC ( t0 ) = ứng với u ( t0 ) = thì: ωC ( t ) = Cu ( t ) 1.2 Những định luật mạch điện Định luật Ohm Định luật Ohm cho đoạn mạch Xét nhánh điện trở (1.15) Biểu thức tính điện áp điện trở: U=RI (V) Biểu thức tính dịng điện qua điện trở: I= U R Hình 1.6 Giảm áp qua điện trở (A) R tính Ω Nhánh có sức điện động E điện trở R Xét nhánh có E, R Hình 1.7 Giảm áp qua đoạn mạch U = U AB = U1 + U + U + U = R1I − E1 + R2 I + E2 = ( R1 + R2 ) I − ( E1 − E2 ) U = ( R) I − (1.16) E Trong biểu thức ta quy ước dấu sau: Sức điện đông E dịng điện I có chiều trùng với chiều điện áp U lấy dấu dương, ngược lại lấy dấu âm Biểu thức tính dịng điện: I= U AB + E R (1.17) Trong biểu thức ta quy ước dấu sau: Sức điện động E điện áp U có chiều trùng với chiều dịng điện I lấy dấu dương, ngược lại lấy dấu âm Với dịng điện chưa biết chiều dịng điện ta chọn chiều cho I, sau dựa vào kết để nhận xét I > dòng điện chiều chọn (từ A đến B) I < dòng điện ngược chiều chọn 3.2 Định luật Ohm cho tồn mạch Cường độ dịng điện chạy mạch điện kín tỉ lệ thuận với suất điện động nguồn điện tỉ lệ nghịch với điện trở tồn phần mạch Hình 1.8 Mạch điện kín I= E r+R (1.18) Hiện tượng đoản mạch xảy nối cực nguồn điện dây dẫn có điện trở nhỏ Khi đoản mạch, dịng điện chạy qua mạch có cường độ lớn gây nhiều tác hại Định luật ơm tồn mạch hồn tồn phù hợp với định luật bảo tồn chuyển hóa lượng Định luật Kirchhoff (Kiếc chốp) 4.1 Định luật Kirchhoff * Tổng đại số dòng điện đến nút không i den nut = (1.19) * Trên Hình 1.9, chiều mũi tên chiều giả thiết: i1, i2, i3, i4, dương âm Theo định luật Kiêc khơp dịng điện ta có: i1 + i2 + ( −i3 ) + ( −i4 ) = (1.20) * Nếu viết: ( −i1 ) +( −i2 ) +i3 + i4 = , ta có cách phát biểu thứ hai định luật Kiêc khơp dịng điện: i roi nut = I2 I4 I3 I1 Hình 1.9 Minh họa định luật nút (1.21) * Nếu viết: i1 + i2 = i3 + i4 , ta có: i den nut = i roi nut (1.22) 4.2 Định luật Kirchhoff * Tổng đại số điện áp dọc theo vòng khơng: u doctheovong = (1.23) tất điện áp có chiều giả thiết dọc theo vòng - u2 + + u1 - + u3 - u4 + Hình 1.10 Minh họa định luật áp Trên Hình 1.10, dấu + đầu dương giả thiết tùy ý chọn: u 1, u2, u3, u4 dương âm * Nếu chọn chiều chạy ABCDA (cùng chiều kim đồng hồ), theo định luật Kiêc chơp áp ta có: −u1 − u2 + u3 + u4 = (1.24) * Nếu chọn chiều chạy (dương) chiều ADCBA (ngược chiều kim đồng hồ), theo định luật Kiêc chơp áp ta có: u1 + u2 − u3 − u4 = (1.25) 1.3 Cơng, cơng suất tác dụng nhiệt dịng điện Công Công lực điện Công lực điện di chuyển điện tích điện trường từ M đến N AMN = qEd, không phụ thuộc vào hình dạng đường mà phụ thuộc vị trí điểm đầu M điểm cuối N đường Công suất 10 nhiệt lớn nên khơng ngắt nhanh dịng điện tăng vọt có ngắn mạch, bảo vệ dịng điện tải Vì vậy, người ta thường sử dụng tổng hợp móc kiểu điện từ móc kiểu rơle nhiệt CB Loại dùng CB có dịng điện định mức đến 600A Móc bảo vệ sụt áp (hay gọi bảo vệ điện áp thấp) thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mạch điện chính, cuộn dây quấn nhiều vòng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn b Công dụng Bảo vệ tải, ngắn mạch, sụt áp mạch điện Hình 3.6 Mạch Cb bảo vệ sụt áp Hình 3.7 Mạch Cb bảo vệ dòng 73 CHƯƠNG CUNG CẤP ĐIỆN Giới thiệu: nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho xí nghiệp có đủ lượng điện u cầu với chất lượng điện tốt, hạn chế rủi ro điện Mục tiêu: + Hiểu vận dụng loại khí cụ điện hạ áp cao áp cơng nghiệp + Có thể đọc hiểu thiết kế mạch máy điện công nghiệp cho nhu cầu Nội dung chính: Cung cấp điện cho xí nghiệp 1.1 Những yêu cầu nội dung chủ yếu Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tuỳ thuộc vào xí nghiệp thuộc loại Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương án cung cấp điện có độ tin cậy cao tốt Chất lượng điện Chất lượng điện đánh giá hai tiêu tần số điện áp 74 Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh Những xí nghiệp lớn phải quan tâm đến chế độ vận hành cho hợp lý để góp phần ổn định tần sơ” hệ thơng điện Vì vậy, người thiết kế cung cấp điện thường phải quan tâm đảm bảo chất lượng điện áp cho khách hàng Nói chung, điện áp lưới trung áp hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ± 5% điện áp định mức Đối với phụ tải có yêu cầu cao chất lượng điện áp nhà máy hố chất, điện tử, khí xác v.v… điện áp cho phép dao động khoáng ± 2,5% An toàn cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện phải vận hành an toàn người thiết bị Muốn đạt yêu cầu đó, người thiết kế phải chọn sơ đồ cung cấp điện hợp lý, rõ ràng, mạch lạc để tránh nhầm lẫn vận hành; thiết bị điện phải chọn chủng loại, công suất Công tác xây dựng, lắp đặt hệ thông cung cấp điện ảnh hưởng lớn đến độ an toàn cung cấp điện Cuối cùng, việc vận hành quản lý hệ thơng điện có vai trị đặc biệt quan trọng Người sử dụng phải tuyệt đối chấp hành quy định an toàn sử dụng điện Kinh tế Khi đánh giá so sánh phương án cung cấp điện, tiêu kinh tế xét đến tiêu kỹ thuật nêu đảm bảo Chỉ tiêu kinh tế đánh giá qua: tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành thời gian thu hồi vốn đầu tư Việc đánh giá tiêu kinh tế phải thơng qua tính tốn so sánh tỷ mỉ phương án, từ đưa phương án tối ưu 1.2 Thiết kế hệ thống cung cấp điện Các bước tính tốn, thiết kế hệ thống điện: B1: Tiếp nhận dự án, tìm hiểu thơng tin dự án, lên giải pháp thiết kế cho dự án B2: Lên danh sách câu hỏi để làm việc với chủ đầu tư, cập nhật yêu cầu Chủ đầu tư B3: Tính tốn thiết kế hệ thống chiếu sáng B4: Tính tốn thiết kế hệ thống ổ cắm B5: Tính tốn phụ tải B6: Tính tốn máy phát điện, máy biến áp B7: Tính tốn dây dẫn thiết bị đóng cắt B8: Tính tốn thiết kế tụ bù, tủ bù B9: Tính tốn thiết kế nối đất B10: Tính tốn thiết kế chống sét B11: Thống kê vật tư thiết bị B12: Hoàn thiện vẽ chuyển Chủ đầu tư 75 Có nhiều bước tính tốn, thiết kế mà kỹ sư thiết kế khơng thể bỏ qua Mỗi bước tính toán quan trọng Tuy nhiên người thiết kế chuyên nghiệp B2 ( Lên danh sách câu hỏi để làm việc với Chủ đầu tư, cập nhật yêu cầu Chủ đầu tư)là quan trọng Vì giúp người thiết kế hạn chế tối đa việc bổ xung, sửa chữa, điều chỉnh giúp tiết kiệm thời gian, tiết kiệm chi phí in ấn… Các chủ đầu tư Việt Nam thường hay thay đổi phương án kiến trúc, kết cấu điện Mỗi lần thay đổi chủ đầu tư dù nhỏ Nhưng người thiết kế phải xử lý thiết kế nhiều thời gian mà chi phí thiết kế khơng thay thay đổi Việc trao đổi thông tin thường xuyên với Chủ đầu tư để nắm bắt ý kiến có điều chỉnh phù hợp việc mà kỹ sư thiết kế nên lưu ý 1.3 Các dạng nguồn điện Dòng điện điện áp Xí nghiệp khí chế tạo máy thường dùng nguồn xoay chiều có tần số cơng nghiệp 50 Hz Điện áp mạng điện áp cao thường 10-22 kv, trường hợp dùng phương pháp “dẫn sâu” dùng tới 35 – 110 kV Điện áp mạng phân xưởng chiếu sáng thường dùng loại 380/220 V, trường hợp đặc biệt dùng 36 V 12 V Để cung cấp nguồn cho thiết bị dùng dòng chiều bể mạ, truyền động chiều (truyền động bàn máy bào giường, truyền động ăn dao máy mài, máy doa v.v…) người ta dùng nguồn chiều máy phát chiều, máy điện khuếch đại, chỉnh lưu, chỉnh lưu có điều khiển (thyristor) v.v… Trong xí nghiệp có số máy dùng truyền đồng xoay chiều điều chỉnh tốc độ phương pháp biến tần, trường hợp người ta dùng biến tần có tần số biến đổi phạm vi f = 10 ÷ 50 Hz f = 50 ÷ 300 Hz Đối với thiết bị gia nhiệt cao tần (tôi, nấu chảy v.v…) người ta dùng nguồn có f = 10000 Hz, nguồn thường chế tạo phần tử bán dẫn có điều khiển thyristor 1.4 Mạng lưới điện 1.4.1 Sơ đồ mạng điện áp cao Mạng phân phối xí nghiệp 76 Hình 4.1 Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp khí quy mơ trung bình a) Sơ đồ mặt bằng; b) Sơ đồ nguyên lý Những xí nghiệp khí chế tạo máy cỡ trung bình nhỏ thường lây nguồn trực tiếp từ mạng phân phối thành phố có U = 10 – 22 kV Những xí nghiệp lớn thường lấy nguồn từ mạng điện khu vực có U = 35 – 110 kV Trong trường hợp xí nghiệp lấy nguồn từ mạng phân phối thành phố sơ đồ cung câp điện cho xí nghiệp nên có trạm phân phối từ có đường dây hình tia dẫn đến trạm biến áp phân xưởng Để tăng độ tin cậy cung cấp điện, xí nghiệp cung câp hai đường dây trạm phân phối phân đoạn đồng thời đặt thêm thiết bị tự động đóng dự trữ TĐD Ở phân xưởng có thiết bị quan trọng lị luyện thép, lị tơi cao tần, máy gia cơng xác v.v…, trạm biến áp phân xưởng nên đặt hai máy biến áp lấy điện từ hai phân đoạn trạm phân phối Cung cấp điện cho xí nghiệp loại nhỏ thường dùng đường dây Nếu có điều kiện nên thêm đường dây dự phịng (có thể lấy từ xí nghiộp bạn) để cung cấp điện đường dây bị cố (hình a) Nếu số phân xưởng xí nghiệp khơng nhiều khơng phải đặt trạm phân phối (hình b) Các xí nghiệp khí chế tạo máy quy mơ lớn thường lấy nguồn từ hệ thống điện phải đặt trạm biến áp trung gian 35 – 110 kV / 10 – 22 kV Để sơ đồ cung cấp điện đơn giản tăng tính linh hoạt nên đặt thêm trạm phân phối Theo 77 kinh nghiệm thiết kế vận hành 3000 – 5000 kVA phụ tải nên đặt thêm trạm phân phối Mạng phân phối xí nghiệp nên dùng cáp, vừa tăng độ tin cậy cung cấp điện vừa đảm bảo mỹ quan khơng cản trở giao thơng xí nghiệp, xí nghiệp nhỏ phần xây dựng tạm thời dùng đường dây khơng 1.4.2 Sơ đồ mạng điện áp thấp Hình 4.2 Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp khí loại nhỏ a) Có trạm phân phối; b) Khơng có trạm phân phối 1.4.3 Kết cấu mạng điện Mạng điện phân xưởng Xí nghiệp khí chế tạo máy có nhiều phân xưởng với đặc điểm phụ tải môi trường làm việc khác kết cấu mạng điện phân xưởng khơng giống 78 Hình 4.3 Sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp khí quy mơ lớn Những phân xưởng phân xưởng gia công cắt gọt, lắp ráp, rèn dập, hàn v.v… có mật độ phụ tải lớn máy móc thiết bị phân phôi tương đổỉ mặt sản xuất, mạng phân xưởng thường dùng sơ đồ máy biến áp – đường dây trục Đường dây trục đặt dọc theo phân xưởng, từ có đường dây dẫn đến tủ phân phối động lực Từ tủ phân phối động lực có đường cáp dây dẫn cách điện luồn ống dẫn đến máy Thông thường phân xưởng có trạm biến áp Chỉ trường hợp phụ tải phân xưởng lớn, để tránh phải đặt máy biên áp phân xưởng có cơng suất lớn (lớn 1000 kVA) tránh tổn thất điện áp nhiều đường dây trục chính, người ta đặt nhiều trạm biến áp cho phân xưởng Trong trường hợp này, trạm biến áp phân xưởng phải đặt vị trí khơng cản trở giao thơng, khơng ảnh hưởng đến làm việc bình thường cần trục phải có biện pháp thơng gió, phịng cháy, phịng nổ tốt Những phân xưởng đúc, nhiệt luyện, trạm bơm, trạm khí nén có số máy móc thiết bị khơng nhiều cơng suất chúng lớn loại lò nấu kim loại, lị hồ quang luyện thép, lị tơi, động bơm quạt v.v… Ở phân xưởng người ta thường dùng sơ đồ hình tia, trường hợp cần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, trạm biến áp phân xưởng đặt hai máy biến áp (hình b) áp dụng biện pháp tự động đóng dự trữ Những phân xưởng phụ khác xí nghiệp phân xưởng mộc, sửa chữa, kho tàng v.v… cần dùng sơ đồ phân nhánh đủ (c) 79 Hình 4.3 Sơ đồ mạng điện phân xưởng a) Máy biến áp đường dây trục chính; b) Sơ đồ hình tia; c) Sơ đồ phân nhánh 1.5 Chống sét nối đất Hệ thống tiếp địa chống sét cho cơng trình nhà cần phải thi cơng cẩn thận quy trình để hạn chế thiệt hai sét gây Hệ thống tiếp địa (đất) bao gồm cọc điện cực, cọc dàn tiếp đất liên kết với Chúng nối chung với qua mạng dây dẫn (cáp dẫn): •Điện cực tiếp đất tự nhiên (Natural Earth Electrode) Điện cực tiếp đất tự nhiên phận kim loại công trình, tiếp xúc trực tiếp với đất sử dụng mục đích tiếp đất •Điện cực tiếp đất nhân tạo (Aritificial Earth Electrode) điện cực tiếp đất nhân tạo điện điện cực sử dụng riêng cho mục đích tiếp đất Nó vật dẫn điện có hình dạng bất kỳ, khơng bọc cách điện bên ngồi chơn trực tiếp đất tiếp xúc trực tiếp với đất •Dàn tiếp đất ( Ground pole) Dàn tiếp đất hay nhiều điện cực tiếp đất liên kết với chôn trực tiếp tiếp xúc với đất •Mạng tiếp đất (Earthing Network) Mạng tiếp đất dàn tiếp đất liên kết nhiều dàn tiếp đất có chức khác khu vực địa lý •Cáp dẫn đất, dây dẫn đất (Earthing Conductor) Cáp (dây) dẫn đất cáp(dây) nối tiếp đất với dàn tiếp đất Hệ thống tiếp đất (Grounding System) Hệ thống nối đất bao gồm dàn tiếp đất cáp (dây) dẫn đất: - Thường dùng cọc đồng đường kính từ 14mm trở lên, dài 2m - Chiều sâu số lượng cọc tùy thuộc vào địa chất vùng, kiểm tra điện trở đo 10 Ohm - Các cọc phải nối với dây đồng, hàn bắt bulon đồng 1.5.1 Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp 80 Nước ta, nằm khu vực nhiệt đới nóng ẩm Khí hậu tạo thuận lợi cho việc phát triển giông bão Theo thống kê số ngày mưa giông Việt Nam lớn cường độ mạnh Chúng thường kéo dài từ tháng đến tháng 10 năm Và chúng sinh tia sét có cường độ lớn Được ghi nhận dịng sét khoảng 90 KA (Theo nghiên cứu viện Gia Sàng Thái Nguyên) Và gây thiệt hại to lớn người Vì việc đề giải pháp chống sét đánh trực tiếp cần thiết để bảo vệ cho người Cho cơng trình nhà cửa, máy móc, nhà xưởng trạm chứa xăng dầu… Là cần thiết đòi hỏi phải tiêu chuẩn nhằm giảm bớt thiệt hại xuống thấp Một số Giải pháp chống sét đánh trực tiếp, hiệu Các giải pháp áp dụng phổ biến Các nước giới Việt Nam áp dụng rộng rãi Giải pháp Chống sét dùng phương pháp lồng Faraday Hình 4.4 Dùng phương pháp lồng Faraday Giải pháp chống sét lồng Faraday Là tạo mạng lưới kim loại dày đặc, bao quanh cơng trình cần bảo vệ ( gọi lồng Faraday) Hệ thống mạng lưới lồng Faraday nối trực tiếp với hệ thống tiếp địa Thông qua dây dẫn Khi sét đánh vào dịng sét truyền xuống đất, lúc dòng sét trung hòa triệt tiêu dòng sét Giải pháp thích hợp cho cơng trình thường xuyên bị sét đánh hay khu bảo tàng lịch sử … Giải pháp dùng hệ thống kim thu sét cổ điển Giải pháp tạo mục đích để bảo vệ cơng trình nơi đặt kim thu sét tức sét đánh xuống vào khu vực có đặt kim thu sét cổ điển chúng thu lại Kim thu sét cổ điển kim loại có dạng hình trịn có đầu nhọn chiều dài khoảng – 1,5 mét, đặt vị trí cao khu vực vần bảo vệ thường cơng trình sử dụng nhiều kim thu sét Chúng nối với bãi tiếp địa thông qua dẫy dẫn đồng băng đồng tiếp địa Ưu điểm phương pháp giá thành ít, tự làm Nhược điểm hiệu bảo vệ kém, bán kính bảo vệ nhỏ Bị hư hại thời tiết thời gian ngắn sử dụng 81 Hình 4.5 Dùng phương pháp kim thu Giải pháp dùng kim thu sét tia tiên đạo ( Kim thu sét phát xạ sớm) Là Giải pháp phổ biến hiệu mà người nghiên cứu phát triển Các nước EU, Mỹ áp dụng Chúng có khả phát dịng ion sớm có bán kính lớn từ 32 đến 171 mét để bắt sét Qua giúp bảo vệ vùng rộng lớn Đặc điểm phương pháp sét chưa đánh tới cơng trình chúng chủ động phát tia tiên đạo để bắt sét Từ giúp hiệu chống sét cách tốt hơn, an toàn tuyệt đối Hình 4.5 Dùng phương pháp kim thu tiên đạo Một hệ thống chống sét đầy đủ gồm phần Hệ thống kim thu sét ( dùng kim thu sét cổ điển kim thu sét tia tiên đạo, Lồng Faraday) 82 Hệ thống dẫy dẫn sét ( dùng dây dây dẫn cáp đồng bọc nhựa băng đồng tiếp địa) Hệ thống tiếp địa chống sét ( dùng cọc V với cơng trình tạm, dùng cọc mạ đồng cọc tiếp địa tốt nhất) Khi thi công hệ thống chống sét phải yêu cầu kỹ thuật Chúng ta nên th đơn vị có chun mơn, Uy tín để làm Yêu cầu bắt buộc bãi tiếp địa chống sét kiểm tra phải có điện trở nhở 10 ôm Nếu không đảm bảo yêu cầu ta phải dùng thêm hóa chất giảm điện trở đóng thêm cọc tiếp địa Thì giải pháp chống sét đánh trực tiếp thực hiệu để bảo vệ an toàn 1.5.2 Bảo vệ chống sét đường dây tải điện Bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào đường dây không Để bảo vệ chống sét cho đường dây không tốt treo dây chống sét toàn tuyến đường dây Song biện pháp tốn kém, dùng cho tuyến đường dây 110 - 220 kV Đường dây tải điện không điện áp từ 35kV trở xuống bảo vệ dây chống sét toàn tuyến Để tăng cường khả chống sét cho đường dây này, đặt chống sét van tăng thêm bát sứ nơi cách điện yếu, cột vượt cao, chỗ giao chéo với đường dây khác, đoạn tới trạm Những mạng điện địi hỏi tính liên tục cung cấp điện cao tốt dùng đường dây cáp Bảo vệ chống tác hại dòng sét Dòng xung sét xâm nhập vào đường dây không, đe dọa cách điện đường dây, làm phóng điện pha với đất hay pha với gây nên tình trạng cắt điện đột ngột Cần thiết phải trang bị thiết bị cắt sét van chống sét… để cắt bớt biên độ đỉnh hồn tồn lượng sét xuống đất cách an toàn Như giảm nhẹ cho cách điện đường dây đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cao 1.4.3 Nối đất Dây chống sét thiết bị dùng để dẫn dòng điện sét xuống đất, bao gồm dây nối đất cực nối đất Điện trở nối đất chúng bé điện chỗ sét đánh nhỏ Tại vị trí cột phải thực nối đất cho dây chống sét, trường hợp đặc biệt nối đất đạt trị số yêu cầu bỏ qua vài vị trí cột không nối đất phải tăng cường cách điện đường dây để khơng cho xảy phóng điện sét qua cách điện vị trí cột khoảng dây khu vực Khơng nên bỏ qua đến vị trí nối đất liền đường dây Mạch điện chiếu sáng 2.1 Các yêu cầu Trong thiết kế chiếu sáng, vấn đề quan trọng phải quan tâm đáp ứng yêu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài độ rọi, hiệu chiếu sáng cịn phụ thuộc quang thơng, màu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý chao chụp đèn, bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật mỹ quan hoàn cảnh Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: Khơng bị lóa mắt Vì với cường độ ánh sáng mạnh làm cho mắt có cảm giác lố, thần kinh bị căng thẳng, thị giác xác 83 Khơng lóa phản xạ Ở số vật cơng tác có tia phản xạ mạnh trực tiếp, bố trí đèn phải ý tránh tượng Khơng có bóng tối Bóng tối có số trường hợp cần rạp hát, diễn kịch v.v… Còn nơi sản xuất (phân xưởng) khơng nên có bóng tối mà phải sáng để quan sát tồn phân xưởng Để khử bóng tối cục bộ, người ta thường dùng bóng mờ treo cao đèn Phải có độ rọi đồng Phải có độ rọi đồng để quan sát từ nơi qua nơi khác mắt điều tiết nhiều, gây tượng mỏi mắt Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Điều định thị giác ta đánh giá xác sai lầm Chiếu sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến suất lao động, chất lượng sản phẩm, sức khoẻ cơng nhân an tồn lao động Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ đặc điểm phân xưởng để có biện pháp chiếu sáng thích hợp Ở phân xưởng gia cơng cắt gọt, máy móc phân bố mặt sản xuất, đèn chiếu sáng chung thường bố trí phân xưởng đảm bảo độ rọi khoảng 30 – 50 Ix, độ rọi đủ để lại vận chuyển phân xưởng thuận tiện Ở phân xưởng có máy cỡ nặng máy bào giường, máy tiện đứng, máy doa ngang v.v… máy to, cao, gây nhiều bóng tối, nên chiếu sáng chung thường dùng hình thức phân bố có chọn lọc để tránh mảng bóng tối máy gây tăng độ sáng cho cơng nhân vận hành Ngồi chiếu sáng chung, phận chi tiết gia công cần có chiếu sáng cục Tuỳ đặc điểm chi tiết gia công, chiếu sáng cục phải đảm bảo độ rọi khoảng 150 – 1000 lx Đèn chiếu sáng cục dùng nguồn 36 V Ở phân xưởng lắp ráp, cơng việc lắp ráp tiến hành khắp mặt sản xuất, đèn chiếu sáng chung thường phân bố đảm bảo độ rọi khoảng 50 – 75 lx cao độ rọi phân xưởng gia công cắt gọt Ngồi chiếu sáng chung cịn cần có đèn di động cầm tay (24 V 36 V) để tiện cho công nhân tiến hành công việc lắp ráp Vì vị trí đặt máy để lắp ráp khơng cố định nên hệ thống chiếu sáng cục tốt có ổ cắm dọc tường nhà xưởng để công nhân cắm đèn động dễ dàng Ở phân xưởng nguội, chiếu sáng chung cịn cần có chiếu sáng cục bàn nguội Phân xưởng mộc nhiều bụi dễ cháy, đèn chiếu sáng nên dùng loại chao kín để bảo vệ Ở phân xưởng đúc có nhiêu bụi, nên đèn chiếu sáng phải dùng loại phòng bụi, ẩm Ở phận làm khn đúc, ngồi chiếu sáng chung cịn phải có đèn di động (36 V) để cơng nhân kiểm tra khuôn đúc Ở phân xưởng gia công nóng có nhiếu lị nhiệt độ cao, ngồi chiếu sáng chung để làm việc thiết phải có chiếu sáng cố để sơ tán nhân viên vận hành điện Những phân xưởng khác xí nghiệp trạm bơm, trạm khí nén, chiếu sáng ngồi trời khơng có đặc biệt 2.2 Các hình thức chiếu sáng 84 a) Chiếu sáng chung hình thức chiếu sáng tạo độ rọi đồng toàn diện tích sản xuất phân xưởng Trong hình thức chiếu sáng thơng thường bóng đèn treo cao trần nhà theo quy luật để tạo nên độ rọi đồng phân xưởng Chiếu sáng chung dùng phân xưởng có điện tích làm việc rộng, có u cầu độ rọi gần điểm bề mặt (ví dụ phân xưởng dệt) Chiếu sáng chung cịn sử dụng phổ biến ỏ nơi mà q trình cơng nghệ khơng địi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng phân xưởng rền, mộc, hành lang, đường v.v… Trong chiếu sáng chung, đèn thường đưực phân bố theo hai cách: phân bố hóng đèn bố trí theo quy luật định để đạt yêu cầu độ rọi tồn diện tích Phương pháp phân bố hay dùng phân xưởng có máy giống nhau, máy phân bố toàn phân xưởng (các phân xưởng dệt, sợi, suốt) Còn phân bố chọn lọc bố trí đèn nơi thích hợp để tạo ánh sáng có lợi cho người công nhân vận hành cụm máy tập trung Cách thường dùng phân xưởng có máy móc phân bố khơng có máy cao gây nên khoảng tối phân xưởng Hình 4.6 Một vài phương án bố trí đèn chiếu sáng b) Chiếu sáng cục Ở nơi cần quan sát xác, tỉ mỉ, phân biệt rõ chi tiết v.v… cần có độ rọi cao làm việc Muốn phải dùng phương pháp chiếu sáng cục hộ, nghĩa đặt đèn vào gần nơi cần quan sát Vì để gần cần bóng đèn có cơng suất nhỏ tạo nên độ rọi lớn trôn bề mặt chi tiết cần quan sát, giảm chi phí vốn đầu tư Chiếu sáng cục thường dùng để chiếu sáng chi tiết gia công máy công cụ, chiếu sáng phận kiểm tra, lắp máy, làm việc nồi hơi, máng ống nước v.v… Tại nơi chiếu sáng chung thường không đủ độ rọi cần thiết, nên phải dùng thêm đèn chiếu sáng cục Các loại đèn chiếu sáng cục trôn máy công cụ đèn cầm tay di động thường phải dùng với điện áp 36 V 12 V c) Chỉếu sắng hỗn hợp hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung với chiếu sáng cục Chiếu sáng hỗn hợp dùng phân xưởng có cơng việc thuộc cấp I, II, III ghi bảng phân cấp công việc Nó dùng cần phân biệt màu sắc, độ lồi lõm, hướng xếp chi tiết v.v… Chiếu sáng hỗn hợp thường dùng phân xưởng gia công nguội, phân xưởng khuôn mẫu, đúc V nhà máy khí 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐẶNG VĂN ĐÀO, LÊ VĂN DOANH, nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 NGUYỄN KIM ĐÍNH, nhà xuất Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2007 TRƯƠNG SA SANH NGUYỄN XUÂN CƯỜNG, NGUYỄN QUANG NAM, nhà xuất Đại Học Quốc Gia TPHCM, 2007 www.webdien.com 86 www.google.com 87