TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ
BÀI TẬP LỚN
CUNG CẤP ĐIỆN
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ
Người hướng dẫn : PGS TS Nguyễn Tiến DũngSinh viên thực hiện: Trần Sỹ Hạnh
Lớp: Kỹ thuật điện, điện tửKhóa : 62
NGHỆ AN, 2024
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU
Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp hiện đại, việc đảmbảo điều kiện làm việc tối ưu cho người lao động trong các phân xưởng sản xuấtngày càng trở nên quan trọng Chiếu sáng là một yếu tố then chốt, không chỉgiúp nâng cao hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn lao động, giảm thiểurủi ro tai nạn và bảo vệ sức khỏe cho công nhân Đặc biệt, đối với phân xưởngcơ khí, nơi thường xuyên thực hiện các công việc đòi hỏi độ chính xác cao, ánhsáng chất lượng cao và phù hợp là yếu tố không thể thiếu.
Đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠKHÍ" trong môn Cung Cấp Điện nhằm mục đích nghiên cứu và đề xuất các giảipháp thiết kế hệ thống chiếu sáng tối ưu cho một phân xưởng cơ khí điển hình.Báo cáo này sẽ trình bày một cách chi tiết các bước tính toán, lựa chọn thiết bịchiếu sáng, và bố trí hệ thống đèn sao cho đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuậtcũng như tiêu chuẩn an toàn Thông qua việc ứng dụng các kiến thức lý thuyếtvà thực tiễn, đề tài không chỉ góp phần cải thiện điều kiện làm việc trong phânxưởng cơ khí mà còn đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành côngnghiệp.
Hy vọng rằng, những nghiên cứu và kết quả từ báo cáo này sẽ mang lại nhữngđóng góp thiết thực cho công tác thiết kế và triển khai hệ thống chiếu sáng trongngành cơ khí, đồng thời tạo tiền đề cho các nghiên cứu và ứng dụng trong tươnglai.
Trang 3MỤC LỤC
PHẦN 1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU 03
1.1 Gới thiệu chung 03
1.2 Cơ sở lý thuyết 04
1.3 Các dạng chiếu sáng 05
PHẦN 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 08
2.1 Yêu cầu thiết kế 08
2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ 08
KẾT LUẬN 16
TÀI LIỆU THAM KHẢO 17
Trang 4PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
1.1.1.Hệ thống chiếu sáng là gì?
Hệ thống chiếu sáng là một tập hợp các thiết bị và công nghệ được sử dụng đểcung cấp ánh sáng cho một không gian hoặc khu vực cụ thể nhằm đáp ứng cácnhu cầu về thị giác, thẩm mỹ, và an toàn Một hệ thống chiếu sáng hiệu quảkhông chỉ giúp đảm bảo ánh sáng đủ và phù hợp cho các hoạt động mà còn gópphần tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
1.1.2 Các thành phần chính
- Nguồn sáng (Đèn): Đây là thành phần chính tạo ra ánh sáng Các loại đèn phổbiến bao gồm đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang, đèn LED, và đèn halogen Mỗi loạiđèn có đặc điểm và ứng dụng riêng, với hiệu suất năng lượng và tuổi thọ khácnhau.
- Thiết bị điều khiển: Bao gồm các bộ điều chỉnh, cảm biến, và công tắc dùng đểkiểm soát cường độ, màu sắc và thời gian hoạt động của đèn Thiết bị điều khiểnhiện đại có thể được tự động hóa để tăng hiệu quả sử dụng và tiết kiệm nănglượng.
- Hệ thống dây dẫn: Các dây dẫn và mạch điện kết nối các nguồn sáng vớinguồn điện, đảm bảo cung cấp điện năng ổn định và an toàn cho toàn bộ hệthống.
- Thiết bị phụ trợ: Bao gồm các bóng đèn, chóa đèn, và các phụ kiện khác giúptối ưu hóa hướng chiếu sáng và bảo vệ nguồn sáng khỏi các yếu tố môi trường.
1.1.3 Vai trò của hệ thống chiếu sáng
- Đảm bảo tầm nhìn: Hệ thống chiếu sáng cung cấp đủ ánh sáng để các hoạtđộng như đọc, viết, lắp ráp, và vận hành máy móc diễn ra thuận lợi và chính xác.- An toàn: Ánh sáng đủ và đúng mức giúp giảm nguy cơ tai nạn lao động, đặcbiệt trong các môi trường làm việc có nhiều máy móc và thiết bị nguy hiểm như
Trang 5phân xưởng cơ khí.
- Tăng năng suất lao động: Ánh sáng phù hợp giúp giảm mệt mỏi mắt, tăng khảnăng tập trung và nâng cao hiệu quả công việc.
- Tạo môi trường làm việc tốt: Một hệ thống chiếu sáng được thiết kế tốt khôngchỉ cải thiện điều kiện làm việc mà còn tạo cảm giác thoải mái và dễ chịu chongười lao động.
1.2 Cơ sở lý thuyết
1.2.1 Tiêu chuẩn của hệ thống chiếu sáng.a) Đối với hệ thống chiếu sáng trong nhà: - Khu vực văn phòng: 400 - 500 lux - Trung tâm thương mại: 400 - 500 lux - Sảnh, hành lang: 100 - 150 lux.
- Phòng máy, phòng kỹ thuật: 150 - 200 lux - Phòng vệ sinh: 100 - 150 lux.
- Cầu thang bộ: 150 - 200 lux - Bàn tiếp tân: 250 - 300 lux - Phòng kho: 100 - 200 lux - Tầng hầm: Trên 75 lux - Căn hộ: 200 - 250 lux.
b) Đối với hệ thống chiếu sáng ngoài trời: - Chiếu sáng đường cao tốc đô thị: 2 cd/m² - Chiếu sáng đường cấp đô thị: 1.5 - 2 cd/m² - Chiếu sáng đường phố cấp khu vực: 1 cd/m² - Chiếu sáng đường nội bộ: 0.5 - 0.75 cd/m² - Đường ngõ xóm: 0.2 - 0.4 cd/m²¹.
c) Đối với hệ thống chiếu sáng đường phố:
- Là hệ thống đèn, cột đèn, dây, đường dây điện dùng để tạo ra hệ thống chiếusáng các khu vực đường phố, đường quốc lộ, khu dân cư, cao tốc, cầu vượt, v.v.
Trang 6- Chiếu sáng đường phố cần đáp ứng các tiêu chuẩn về chất lượng ánh sáng,nguồn điện ổn định, ánh sáng chân thực cho khả năng quan sát tốt và nhìn xa tốt,đảm bảo giao thông diễn ra một cách thuận tiện.
- Mạng lưới chiếu sáng đường phố trải dài trên khắp các khu vực, là hệ thốngđiện quan trọng để đảm bảo mọi hoạt động giao thông diễn ra ổn định Hệ thốngnày phải đáp ứng các tiêu chuẩn chống nước, chống sét và bền bỉ khi sử dụngngoài trời.
1.2.2 Đại lượng đo lường ánh sáng
Đo lường ánh sáng là một phần quan trọng trong thiết kế hệ thống chiếu sáng,giúp đảm bảo ánh sáng đủ và phù hợp với nhu cầu sử dụng Dưới đây là các đạilượng cơ bản thường được sử dụng trong lĩnh vực chiếu sáng:
1 Quang Thông (Luminous Flux) - Ký hiệu: Φ (Phi)
- Đơn vị: Lumen (lm)
- Định nghĩa: Quang thông là tổng lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sángtheo mọi hướng Đây là đại lượng biểu thị công suất ánh sáng của nguồn sáng,không phụ thuộc vào hướng phát sáng.
2 Độ Rọi (Illuminance) - Ký hiệu: E
Trang 7- Ký hiệu: L
- Đơn vị: Candela trên mét vuông (cd/m²)
- Định nghĩa: Độ chói là đại lượng đo lường cường độ ánh sáng phát ra hoặcphản xạ từ một bề mặt theo một hướng nhất định Độ chói liên quan đến cảmnhận của mắt người về độ sáng của bề mặt.
- Công thức: L = I / A cos(θ), trong đó I là cường độ sáng (cd), A là diện tích), trong đó I là cường độ sáng (cd), A là diện tíchbề mặt và θ), trong đó I là cường độ sáng (cd), A là diện tích là góc giữa hướng quan sát và pháp tuyến của bề mặt.
4 Cường Độ Sáng (Luminous Intensity) - Ký hiệu: I
- Đơn vị: Candela (cd)
- Định nghĩa: Cường độ sáng là lượng quang thông phát ra theo một hướngnhất định từ nguồn sáng Nó cho biết mức độ sáng của nguồn sáng theo mộthướng cụ thể.
- Công thức: I = Φ / Ω, trong đó Ω là góc khối (sr, steradian).5 Hiệu Suất Sáng (Luminous Efficacy)
- Ký hiệu: η
- Đơn vị: Lumen trên watt (lm/W)
- Định nghĩa: Hiệu suất sáng là tỷ lệ giữa quang thông và công suất điện tiêuthụ Nó cho biết mức độ hiệu quả của nguồn sáng trong việc chuyển đổi điệnnăng thành ánh sáng.
6 Nhiệt Độ Màu (Color Temperature) - Ký hiệu: Tc
- Đơn vị: Kelvin (K)
Trang 8- Định nghĩa: Nhiệt độ màu là thước đo màu sắc của ánh sáng phát ra từ mộtnguồn sáng, dựa trên cơ sở so sánh với ánh sáng phát ra từ một vật đen tuyệt đốiđược nung nóng đến nhiệt độ đó Ánh sáng có nhiệt độ màu thấp (<3000K) cómàu vàng ấm, trong khi ánh sáng có nhiệt độ màu cao (>5000K) có màu trắngxanh lạnh.
7 Chỉ Số Hoàn Màu (Color Rendering Index - CRI) - Ký hiệu: Ra
- Đơn vị: Không có đơn vị, giá trị từ 0 đến 100
- Định nghĩa: CRI là chỉ số đo lường khả năng của nguồn sáng trong việc hiểnthị màu sắc của các vật thể một cách trung thực so với ánh sáng tự nhiên Chỉ sốcàng cao, màu sắc càng được tái tạo chính xác.
Các đại lượng này đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và đánh giá hệthống chiếu sáng, đảm bảo cung cấp đủ ánh sáng với chất lượng cao cho cáchoạt động trong môi trường làm việc Việc hiểu và áp dụng đúng các đại lượngđo lường này giúp tối ưu hóa hiệu quả chiếu sáng và tiết kiệm năng lượng.
Trang 9PHẦN II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG PHÂNXƯỞNG CƠ KHÍ
2.1 Yêu cầu thiết kế
2.1.1 Kích thước phân xưởng cơ khí
- Kích thước giảng đường: a*b*h= 6m*7m*4.2m- Diện tích sàn: 42 m2
2.1.2 Các thiết bị điện
- 8 ổ đôi cắm điện (Pđ = 300w)- Quạt
- 02 điều hòa
2.2 Thiết kế chiếu sáng sơ bộ
- Bước 1 Chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát
Theo TCVN 7114 - 1 : 2008, độ rọi yêu cầu E= 1000lx đối với phân xưởng cơkhí
Bước 2: Chọn chỉ số hoàn màu CRI:
Theo TCVN 7114 - 1 : 2008, ISO 8995 - 1 : 2002, chỉ số hoàn màu CRI 80%.Bước 3: Chọn nhiệt độ màu:
Dựa vào biểu đồ Kruithof với độ rọi yêu cầu Eyc = 500lx nên chọn đèn có T=6000 oK
Bước 4: Chọn loại đèn:
Trang 10Hình 2: Đèn led panel 40W rạng đông D P08 30x120/40W.
Dựa vào các thông số trên ta chọn loại Đèn led panel 80W rạng đông D P0830x120/40W
- Chỉ số treo đèn: j = h+h 'h ' = 4 ,2+00 = 0
Trang 11- Chỉ số không gian: k = h(a+b)a b = 4 ,2 (7+6)7 x 6 = 0,77
- Để đảm bảo độ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng làm việc khoảng cách giữa cácbộ đèn thỏa mãn điều kiện sau: ¿)max = 1,1
=> nmax = 1,1h = 1,1 x 4,2m = 4,62 m- Số đèn tối thiểu theo chiều dài:Na = na
max = 4 ,627 =1,51 => Chọn tối thiểu 2 đèn
- Số đèn tối thiểu theo chiều rộng:Nb = nb
max = 4 ,626 = 1,29 => Chọn tối thiểu 2 đèn
- Tổng quang thông: Đèn LED trong môi trường bụi trung bình, bảo dưỡng tốtcó δ = 1.25, bộ đèn B có j = 0; k = 1,27; U =1,17
Tổng quang thông trong không gian chiếu sáng là: FΣ= E S δƞ U = 1000.7 6 1,250 , 9.1,17 =49857,5 lm
- Số lượng đèn tối thiểu cần thiết: Nđ = 49857,58 000 = 6,2 => 6 đèn
Dựa vào số lượng đèn tối thiểu theo 2 chiều ta chọn theo chiều dài 3 đèn, chiềurộng 2 đèn
- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều dài: x = Na
a = 73 = 2,3 m- Khoảng cách giữa các đèn theo chiều rộng: y = Nb
b = 62 = 3 m- Khoảng cách giữa đèn với tường theo chiều dài: 2,33 ≤p ≤ 2,3
Trang 12+ Chiều rộng phòng : b = 6 m
+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều dài : p = 1,2 m+ Khoảng cách từ tâm đèn đến tường theo chiều rộng : q = 1,5 m+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều dài : x = 2,3 m
+ Khoảng cách của 2 đèn theo chiều rộng : y = 3 m
SƠ ĐỒ BỐ TRÍ
Phương pháp tính toán điều hòa.
Chọn điều hòa
Trang 13Với phòng đọc có diện tích 48 m2 ta chọn Điều hòa Daikin 2 chiều inverter17100 btu FTHF50VVMV có công suất 2HP - 17.700 BTU =1710 W với sốlượng là 2 cái.
Hình 3: Điều hòa Daikin 2 chiều inverter 17100 btu FTHF50VVMV
Phương pháp tính toán quạt.
Trang 14Hình 4: Quạt trần 3 cánh Panasonic F-60MZ2.
Phương pháp tính toán thiết bị bảo vệ.Tổng công suất đèn là 6 x 80 = 480 WTổng công suất quạt là 4 x 75 = 450 WTổng công suất điều hòa 2 x 1710 = 3420 WTổng công suất ổ cắm là 300W
Từ hai điều kiện trên ta chọn MCB 2P 50A Sino Vanlock
Trang 16Sơ đồ đấu nối
Trang 17KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau quá trình nghiên cứu và tính toán chi tiết, đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾCHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ" trong môn Cung Cấp Điện đãđạt được các mục tiêu đề ra và mang lại những kết quả thiết thực Hệ thốngchiếu sáng được thiết kế đảm bảo độ rọi phù hợp, tạo điều kiện làm việc tốt nhấtcho công nhân trong phân xưởng cơ khí, tuân thủ các tiêu chuẩn về chiếu sángcông nghiệp Việc sử dụng các nguồn sáng hiệu suất cao như đèn LED cùng vớicác giải pháp điều khiển thông minh đã giúp giảm thiểu tiêu thụ điện năng, tiếtkiệm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường Đồng thời, hệ thống chiếu sángđược thiết kế với mức độ chói hợp lý và nhiệt độ màu thích hợp, bảo vệ sứckhỏe mắt và đảm bảo an toàn lao động cho công nhân Hệ thống linh hoạt, cóthể điều chỉnh cường độ và phân bố ánh sáng theo nhu cầu thực tế của từng khuvực trong phân xưởng, đảm bảo hiệu quả chiếu sáng tối đa trong mọi tình huốnglàm việc Để duy trì hiệu quả chiếu sáng và tuổi thọ của hệ thống, cần thực hiệnkiểm tra và bảo dưỡng định kỳ, phát hiện sớm và khắc phục kịp thời các sự cố.Ngoài ra, cần nâng cao nhận thức và kỹ năng của nhân viên về việc sử dụng vàbảo trì hệ thống chiếu sáng, đảm bảo họ hiểu rõ cách thức vận hành và các biệnpháp an toàn Liên tục cập nhật và áp dụng các công nghệ chiếu sáng tiên tiếncũng là điều cần thiết để cải thiện hơn nữa hiệu suất và hiệu quả của hệ thốngchiếu sáng Việc thiết kế một hệ thống chiếu sáng hiệu quả và tiết kiệm nănglượng cho phân xưởng cơ khí không chỉ nâng cao năng suất lao động mà cònđảm bảo an toàn và sức khỏe cho người lao động
Trang 18TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] QCVN 01:2008/BXD - Quy chuẩn quốc gia về quy hoạch xây dựng.[2] QCVN 07-4:2016/BXD - Quy chuẩn quốc gia về các công trình hạ tầng kỹ thuật/Công trình giao thông.
[3] QCVN 07-5:2015/BXD - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình cấp điện.