Bài tiểu luận này sẽ tập trung nghiên cứu các yếu tố kỹ thuật cần thiết trong việc thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí gia công chi tiết máy, từ việc lựa chọn loạiđèn, bố
TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
Tổng quan công trình
- Tên công trình: Xưởng gia công chi tiết cơ khí.
- Địa điểm: KCN Nhơn Trạch III- Giai Đoạn 2, Xã Long Thọ, Huyện NhơnTrạch, Tỉnh Đồng Nai, Việt Nam
Đặc điểm phân xưởng
Các đặc điểm chính của phân xưởng:
- Phân xưởng có tổng diện tích: 972m2.
- Nhiệt độ môi trường: 40oC.
+ Làm việc: 3 ca 8 tiếng 1 ca+ Phân xưởng cơ khí cần độ sáng cao và đồng đều để đảm bảo an toàn và hiệu quả làm việc.
Sơ đồ mặt bằng phân xưởng
Sơ đồ mặt bằng phân xưởng 1
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG
Khái niệm
- Sóng: Hiện tượng giao thoa.
Phạm vi nghiên cứu: Chỉ để ý đến loại ánh sáng thấy được ( = 380nm 780nm)
Mắt người và sự cảm nhận ánh sáng
Mắt con người có cấu tạo gồm một thấu kính (thủy tinh thể) và màn chiếu (võng mạc) Võng mạc chứa hàng triệu tế bào nhạy sáng, bao gồm tế bào hình nón (cones) và tế bào hình que (rods), là một phần của hệ thống thần kinh Tế bào hình nón nhạy cảm với ánh sáng trung bình và có khả năng nhận diện màu sắc, trong khi tế bào hình que nhạy cảm với ánh sáng yếu hơn và không nhận ra màu sắc, chủ yếu hoạt động vào ban đêm Do đó, trong bóng tối, con người không thể nhận diện màu sắc.
Ánh sáng với cùng công suất nhưng ở các bước sóng khác nhau mang lại cảm giác khác nhau cho mắt người Mắt người có độ nhạy cao nhất với ánh sáng màu xanh lá cây, có bước sóng 555nm Để đánh giá độ nhạy cảm của mắt với các loại ánh sáng khác, ta lấy ánh sáng màu xanh lá cây làm tiêu chuẩn, coi độ nhạy cảm với màu xanh lá cây là đơn vị tham chiếu Từ đó, độ nhạy cảm với ánh sáng có bước sóng khác được thể hiện qua độ nhạy tương đối k, và đường biểu diễn k theo có dạng đặc trưng.
Mối quan hệ giữa ánh sáng bất kỳ với màu xanh lá cây tính theo công thức:
F : Công suất của ánh sáng có bước sóng
k : độ nhạy mắt với ánh sáng có bước sóng
F: Công suất của ánh sáng có bước sóng đã quy đổi về ánh sáng có bước
Các đại lượng cơ bản trong thiết kế chiếu sáng
Quang thông là công suất ánh sáng mà mắt người trung bình có thể nhận biết Để tính quang thông, cần xác định bước sóng ánh sáng trong khoảng từ 1 đến 2.
- F đơn vị là lumen (1watt = 683 lm)
2.2.2 Cường độ ánh sáng I (cd) a Góc không gian: là một phần của không gian giới hạn bởi hình chóp có tâm là đỉnh của nó Độ lớn của góc không gian được xác định bằng tỉ số diện tích S của hình chóp và bình phương bán kính r 2 , được tính: ϖ=S r 2 r: khoảng cách từ đỉnh đến tâm diện tích S Đơn vị đo góc khối là steradian (sr) Góc khối tại điểm cực 0 cực đại khi
S là toàn bộ diện tích mặt cầu: ϖ=4π×r 2 r 2 =4π b Cường độ sáng: là mật độ không gian của quang thông, là đạo hàm của quang thông theo góc không gian: I=dF dϖ
Nếu quang thông phân bố đều trên góc, thì cường độ sáng (I) được tính bằng công thức I = F/ϖ Một candela (cd) tương ứng với cường độ sáng do quang thông 1 kW phát ra trong một góc không gian 1 steradian Cường độ sáng là một đặc trưng quan trọng của nguồn sáng, và trong kỹ thuật ánh sáng, mỗi nguồn sáng hoặc đèn điện đều được mô tả bằng đường biểu diễn cường độ sáng, cho phép xác định cường độ sáng theo mọi hướng xung quanh đèn.
Dựa vào đường biểu diễn cường độ sáng để chọn đèn thích hợp khi thiết kế hệ thống chiếu sáng.
Là mật độ quang thông mà mặt phẳng được chiếu thẳng từ nguồn sáng
Độ chiếu sáng E được định nghĩa là đạo hàm của quang thông F theo diện tích S, với đơn vị đo là lux (lx) Cụ thể, 1 lux tương ứng với quang thông 1 lumen chiếu trên 1 mét vuông Khi quang thông được phân bố đồng đều trên mặt phẳng S, độ chiếu sáng sẽ được tính toán dựa trên tỷ lệ này.
E=F S Độ chiếu sáng là đại lượng quan trọng, là tiêu chuẩn để thiết kế ánh sáng.
Độ sáng của mặt phẳng chiếu sáng được xác định bởi khả năng phát sáng hoặc phản xạ ánh sáng, cũng như khả năng cho ánh sáng xuyên qua Độ sáng theo một hướng nhất định được tính bằng đạo hàm của cường độ ánh sáng Iα theo hướng đó, dựa trên hình chiếu của diện tích chiếu sáng.
L α = dI α dS ' = dI α dS cos α Độ tương phản C khi mắt người quan sát một vật có độ chói Lv trên nền có độ chói
Ln được định nghĩa là:
Mắt người chỉ phân biệt được vật và nền ở mức chiếu sáng vừa đủ nếu: |C| > 0,01
2.2.6 Đặc tính quang học của vật chất Ánh sáng chiếu vào vật thể thì có thể xảy ra 3 hiện tượng: 1 phần ánh sáng bị hấp thu, 1 phần phản xạ, 1 phần ánh sáng xuyên qua Lượng ánh sáng bị hấp thu, phản xạ hay xuyên qua được đặc trưng bởi các hệ số:
Các hệ số , , phụ thuộc vào bản chất và màu sắc của vật liệu.
Đặc tính màu của ánh sáng
2.3.1 Nhiệt độ màu T đơn vị là Kelvin (K)
Nhiệt độ màu T (Kelvin) của nguồn sáng bất kỳ tương ứng với nhiệt độ (Kelvin) của vật đen tuyệt đối Khi vật đen được đốt nóng đến nhiệt độ này, nó phát ra ánh sáng có màu sắc tương tự như ánh sáng của nguồn được quan sát.
Nguồn sáng Nhiệt độ màu T (K)
Ngọn nến tiêu thụ 1800 watt, trong khi đèn sợi đốt thông thường tiêu tốn 2500 watt Đèn sợi đốt Halogen có mức tiêu thụ 2950 watt Đèn huỳnh quang với ánh sáng trắng ấm tiêu thụ 3000 watt, còn đèn huỳnh quang ánh sáng trắng trung tính có mức tiêu thụ từ 3500 đến 5500 watt Cuối cùng, đèn huỳnh quang ánh sáng trắng lạnh tiêu thụ trên 6000 watt.
Anh sáng ban ngày trời mây 6000 ÷8000
Khi nói nhiệt độ màu của ánh sáng đèn huỳng quang 4000K không có nghĩa nhiệt độ thực của bóng đèn là 4000K (nhiệt độ thực của bóng đèn khoảng 40 0 C)
2.3.2 Hệ màu RGB (Red – Green – Blue)
Mô hình màu RGB kết hợp ánh sáng đỏ, xanh lục và xanh lam theo nhiều cách khác nhau để tạo ra các màu sắc đa dạng; đây là ba màu cơ bản trong các mô hình ánh sáng bổ sung.
Chỉ số hoàn màu CRI (Color Rendering Index) đánh giá độ trung thực về màu sắc của đối tượng dưới ánh sáng so với nguồn sáng lý tưởng hoặc ánh sáng tự nhiên Được định nghĩa bởi Ủy ban Quốc tế về chiếu sáng (CIE), chỉ số CRI cao rất quan trọng trong các lĩnh vực như chăm sóc trẻ sơ sinh, nhiếp ảnh và điện ảnh - truyền hình.
Màu sắc có thể thay đổi khi quan sát dưới các nguồn sáng khác nhau Ánh sáng đơn sắc có chỉ số hoàn màu (CRI) bằng 0, trong khi ánh sáng từ đèn sợi đốt có chỉ số CRI khoảng 100 Thang đo chỉ số hoàn màu và ứng dụng của các loại ánh sáng với chỉ số khác nhau rất quan trọng trong việc xác định chất lượng màu sắc.
- CRI = 100 (ánh sáng mặt trời ban ngày, cho màu sắc của sự vật trung thực nhất)
CRI từ 85 đến 95 đảm bảo ánh sáng trung thực với màu sắc chính xác, rất phù hợp cho những không gian yêu cầu độ chính xác cao về màu sắc như phòng nghiên cứu, phòng pha chế sơn và xưởng in màu.
- CRI = 70 - 85 (ánh sáng thông dụng, cho cảm nhận trung thực)
CRI từ 50 đến 70 cho thấy màu sắc có thể bị biến đổi, thích hợp cho những khu vực không yêu cầu độ trung thực cao về màu sắc như đèn ngoài sân, đèn đường và các ứng dụng công nghiệp không cần độ chính xác màu sắc.
- CRI < 50: màu sắc nhợt nhạt, hiển thị không đúng thực tế.
CRI = 0 chỉ ra rằng các màu đơn sắc như đỏ, xanh lá cây, tím có khả năng thay đổi màu sắc khi được chiếu sáng, thường được sử dụng trong trang trí và các dịp lễ hội.
Trong môi trường chiếu sáng, có thể chọn nguồn chiếu sáng thông thường có CRI
= 70 – 85 Trong môi trường chiếu sáng chất lượng cao như công nghiệp màu, công trình văn hóa thể thao cần chọn nguồn có CRI 85.
Tính toán chọn độ rọi E
Khi thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí nên khi thiết kế chiếu sáng ta cần lưu ý các yêu tố sau:
Yêu cầu chiếu sáng công nghiệp tại phân xưởng cơ khí đòi hỏi độ sáng cao và đồng đều nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả làm việc Việc tính toán chiếu sáng cần tuân thủ các tiêu chuẩn chiếu sáng công nghiệp, trong đó quy định độ rọi (lux) tối thiểu cho từng khu vực làm việc, như khu vực gia công cần có mức chiếu sáng mạnh hơn so với khu vực lưu trữ.
Để đảm bảo an toàn và độ chính xác trong các công việc cơ khí, đặc biệt là gia công chi tiết nhỏ, cần tính toán độ sáng phù hợp với mức độ chiếu sáng từ 500 đến 1000 lux, tùy thuộc vào loại công việc cụ thể Việc này giúp tránh sai sót và nâng cao hiệu quả làm việc.
Để giảm thiểu hiện tượng bóng và lóa trong các phân xưởng cơ khí, cần tính toán cẩn thận vị trí và hướng của các nguồn sáng Sự phản chiếu ánh sáng từ các bề mặt kim loại và máy móc có thể gây khó chịu cho người lao động Việc này không chỉ giúp tạo ra một môi trường làm việc an toàn mà còn nâng cao sự thoải mái cho nhân viên.
Để thiết kế chiếu sáng hiệu quả trong phân xưởng cơ khí, cần đảm bảo ánh sáng không gây mỏi mắt trong quá trình làm việc lâu dài Sử dụng ánh sáng trắng với nhiệt độ màu và chỉ số hoàn màu (CRI) cao sẽ giúp tăng cường khả năng nhận diện màu sắc và chi tiết của vật liệu, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc.
Đèn và hệ thống chiếu sáng trong phân xưởng cơ khí cần được thiết kế để đảm bảo an toàn và bền bỉ, có khả năng chống bụi, ẩm, và chịu được rung động từ máy móc Việc ưu tiên sử dụng các loại đèn LED bền bỉ với hiệu suất cao không chỉ giúp tiết kiệm điện năng mà còn mang lại tuổi thọ lâu dài cho hệ thống chiếu sáng.
Hệ thống chiếu sáng trong phân xưởng cơ khí cần được tối ưu hóa để tiết kiệm năng lượng mà vẫn đảm bảo đủ ánh sáng cho công việc Việc áp dụng các giải pháp tự động hóa như cảm biến ánh sáng và điều chỉnh độ sáng theo điều kiện làm việc sẽ giúp nâng cao hiệu quả năng lượng và cải thiện môi trường làm việc.
Để thiết kế hệ thống chiếu sáng hiệu quả, cần phân chia khu vực chiếu sáng hợp lý trong phân xưởng Việc tính toán phải xem xét kỹ lưỡng từng khu vực như khu vực gia công, kiểm tra chất lượng và bảo trì, nhằm đáp ứng nhu cầu đặc thù của mỗi không gian.
2.4.2 Đặc điểm môi trường của phân xưởng cơ khí.
Mức độ bụi bặm và ô nhiễm
Phân xưởng cơ khí thường chứa nhiều bụi bặm từ quá trình gia công kim loại, dẫn đến sự tích tụ bụi kim loại, dầu mỡ và các hạt nhỏ trên bề mặt đèn Điều này làm giảm hiệu suất chiếu sáng, ảnh hưởng đến chất lượng công việc và an toàn trong môi trường làm việc.
Cần chọn đèn có khả năng chống bụi (IP-rated lighting fixtures) và dễ vệ sinh để đảm bảo ánh sáng luôn được duy trì ở mức hiệu quả cao.
Môi trường ồn ào và rung động
Máy móc cơ khí thường phát ra rung động và tiếng ồn khi hoạt động Do đó, hệ thống chiếu sáng cần được thiết kế để chịu đựng rung động liên tục mà không làm giảm chất lượng hoặc an toàn.
Nên sử dụng đèn LED vì chúng bền hơn, ít bị ảnh hưởng bởi rung động so với đèn huỳnh quang hoặc đèn sợi đốt truyền thống.
Nhiệt độ và độ ẩm
Trong phân xưởng cơ khí, nhiệt độ có thể tăng cao, đặc biệt trong quá trình gia công kim loại và khi làm việc gần các máy móc phát nhiệt Vì vậy, hệ thống đèn chiếu sáng cần được thiết kế để chịu đựng nhiệt độ cao mà không làm giảm hiệu suất hoặc gặp phải hư hỏng.
Trong các khu vực có độ ẩm cao, việc sử dụng đèn có khả năng chống ẩm (được xếp hạng IP cho độ ẩm) là rất cần thiết Điều này không chỉ giúp tránh hỏng hóc mà còn đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho thiết bị chiếu sáng.
Phản xạ ánh sáng từ bề mặt kim loại
Trong phân xưởng cơ khí, sự hiện diện của nhiều bề mặt kim loại sáng có thể gây ra hiện tượng lóa và bóng đổ không mong muốn Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sự thoải mái mà còn đe dọa đến an toàn trong quá trình làm việc.
Cần tính toán kỹ lưỡng vị trí, cường độ ánh sáng, và sử dụng đèn chống lóa để giảm hiện tượng phản chiếu không mong muốn.
Yêu cầu về độ sáng và chi tiết
Công việc cơ khí yêu cầu ánh sáng mạnh và phân bổ đều để công nhân có thể nhìn rõ các chi tiết nhỏ, tránh hiện tượng bóng đổ Điều này rất quan trọng, đặc biệt trong các khu vực làm việc với máy móc chính xác hoặc trong quá trình kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Sử dụng đèn có chỉ số hoàn màu (CRI) cao là rất quan trọng để công nhân có thể nhận diện màu sắc và chi tiết một cách chính xác hơn, từ đó nâng cao độ an toàn và giảm thiểu sai sót trong quá trình làm việc.
Do đặc thù công việc cơ khí có nguy cơ cao về tai nạn, việc đảm bảo độ rọi ánh sáng phù hợp là rất quan trọng để nâng cao khả năng quan sát, từ đó giảm thiểu va chạm và tai nạn lao động.
Tính toán chọn quang thông F
Trong các nhà máy và xí nghiệp công nghiệp, hệ thống chiếu sáng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm, năng suất lao động, an toàn sản xuất và sức khỏe người lao động Do điều kiện làm việc trong phân xưởng, ánh sáng tự nhiên thường không đủ để chiếu sáng không gian làm việc Vì vậy, cần thiết kế hệ thống chiếu sáng phù hợp, đảm bảo ánh sáng phát ra đáp ứng nhu cầu làm việc của con người và đạt độ rọi theo yêu cầu công việc.
Các tiêu chí trước khi thiết kế cần phải đảm bảo:
- Không lóa do phóng xạ
- Tạo được ánh sáng giống ban ngày
Đồng thời cũng cần đáp ứng được các yêu cầu về môi trường làm việc của phân xưởng cơ khí có thể kể đến như:
- Mức độ ô nhiễm và bụi bặm
- Môi trường làm việc ồn ào và có nhiều rung động từ các máy móc
- Nhiệt độ môi trường bên trong xưởng
- Phản xạ ánh sáng từ bề mặt kim loại
- Yêu cầu độ sáng giảm hiện tưởng bóng đổ
- Độ hiệu quả khi sử dụng
Vì vậy ta cần chọn loại đèn đáp ứng được các yêu cầu trên.
Đèn Led highbay nhà xưởng 200W ánh sáng trắng HBU-200T là sự lựa chọn lý tưởng cho chiếu sáng phân xưởng, với các thông số kỹ thuật phù hợp để đáp ứng nhu cầu chiếu sáng hiệu quả.
Màu sắc ánh sáng: Trắng
Chip LED: SMD 2835 Điện Áp Vào (Voltage): 100 - 240V AC
Tiêu chuẩn chống bụi nước (IP): IP65
Tương thích điện từ (EMC): Có
Kớch thước (Size): ỉ400x220mm Đóng gói (Package): 1 cái/thùng
Môi trường hoạt động: Trong Nhà, Ngoài Trời
Vật liệu cấu thành sản phẩm: Hợp Kim, Kính, Nhôm, Nhựa
Chúng tôi đã chọn loại ĐÈN TUÝP LED MPE - LED Tube Nano PC 2 x18W 1.2m, đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu chiếu sáng cho nhà ăn và kho Sản phẩm này có các thông số kỹ thuật ấn tượng, mang lại hiệu suất chiếu sáng tối ưu.
Tính toán số lượng đèn
2.6.1 Chọn hệ chiếu sáng Để thiết kế chiếu sáng trong nhà, thường sử dụng các phương thức chiếu sáng sau:
- Hệ chiếu sáng chung (general lighting)
- Hệ chiếu sáng chung đều
- Hệ chiếu sáng chung khu vực
- Hệ chiếu sáng hỗn hợp
- Hệ chiếu sáng nổi bật (accent lighting) Định nghĩa các hệ chiếu có thể tham khảo thêm ở (Sách hướng dẫn đồ án môn học thiết kế Cung Cấp Điện / T87)
Trong bài báo cáo nhóm chúng em sử dụng hệ chiếu sáng chung đều
2.6.2 Phương pháp tính toán chiếu sáng Để tính toán thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng, trong tính toán chiếu sáng dân dụng và công nghiệp thường kết hợp các phần mềm hỗ trợ tính toán chiếu sáng như Visual, Dialux,… cung cấp khả năng tính toán kiểm tra nhanh chóng và chính xác theo kết cấu công trình cũng như các chủng loại đèn có trong thực tế ( tra Catalogues của các hãng sản xuất ) Do đó, ta chọn phương pháp quang thông kết hợp phần mềm DiaLux EVO.
Phương pháp quang thông “sử dụng chiếu sáng trực tiếp”
2.6.3 Tính toán chiếu sáng trong phân xưởng
- Chiều cao trần nhà: 4m( có la phông)
- Hệ số phản xạ: công nghiệp nặng ( trần 0,7 tường 0,5 sàn nhà 0,1) “trích file bài giảng của thầy Phạm Khoa Thành”
- Chỉ số địa điểm : K = h ab tt (a+b)= 17,2.42,8
Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các thông số kích thước của một căn phòng, bao gồm chiều dài, chiều rộng và chiều cao (a, b, H tính bằng mét) Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ đề cập đến chiều cao bề mặt làm việc so với sàn (hlv), khoảng cách từ đèn đến trần (h ’), và chiều cao từ đèn đến bề mặt làm việc (htt) Cụ thể, htt được tính bằng công thức htt = H – h ’ – hlv, với H = 3,8 m, h ’ = 0,8 m, và hlv = 3 m, dẫn đến kết quả htt = 3 m.
* Số bộ đèn được tính như sau:
- Trong đó:E độ chiếu sáng = 500 (chọn ở mục 2.1.3)
- Nđ - số đèn trong một bộ = 1
- đ -quang thông của một đèn = 24000 lm
- CU-hệ số lợi dụng (coefficient of utilization) = ( tra bảng trích file bài giảng của thầy Phạm Khoa Thành) = 71,267% (áp dụng công thức nội suy: CU=n d
- LLF- hệ số suy giảm quang thông (light loss factor) = 0,8
→ N B = 26.9 Vậy ta chọn 30 bộ đèn để tăng tính thẩm mỹ cho phân xưởng
2.6.4 Tính toán chiếu sáng nhà ăn
- Chiều cao trần nhà:4m ( có la phông)
- Hệ số phản xạ: trần 0,7( trắng) tường 0,5( vàng nhạt) sàn nhà 0,1“trích file bài giảng của thầy Phạm Khoa Thành”
- Chỉ số địa điểm : K = h ab tt (a+b)= 10.10,3
Để tính toán chiều cao tối ưu cho ánh sáng trong một căn phòng, ta có công thức 0 + 3,2 = 0 Trong đó, a, b, H lần lượt là chiều dài, rộng và cao của căn phòng tính bằng mét Chiều cao bề mặt làm việc so với sàn được ký hiệu là hlv Khoảng cách từ đèn đến trần được gọi là h', và chiều cao từ đèn đến bề mặt làm việc là h Tính toán chiều cao tối ưu cho ánh sáng là htt = H – h' – hlv = 4 – 0,8 = 3,2 mét.
* Số bộ đèn được tính như sau:
- Trong đó:E độ chiếu sáng = 150 (chọn ở mục 2.1.3)
- Nđ - số đèn trong một bộ = 2
- đ -quang thông của một đèn = 3700 lm
- CU-hệ số lợi dụng (coefficient of utilization) = ( tra bảng trích file bài giảng của thầy Phạm Khoa Thành) = 54,96% (áp dụng công thức nội suy: CU=n d U d+ n i U i )
- LLF- hệ số suy giảm quang thông (light loss factor) = 0,8
→ N B =¿ 4,7 Vậy ta chọn 6 bộ đèn tăng tính thẩm mỹ cho nhà ăn.
2.6.5 Tính toán chiếu sáng nhà kho
- Chiều cao trần nhà:4m ( có la phông)
- Hệ số phản xạ: trần 0,7( trắng) tường 0,5( vàng nhạt) sàn nhà 0,1“trích file bài giảng của thầy Phạm Khoa Thành”
- Chỉ số địa điểm : K = h ab tt (a+b)= 10.6,5
Chiều dài, chiều rộng và chiều cao của căn phòng lần lượt được ký hiệu là a, b và H (đơn vị: mét) Chiều cao bề mặt làm việc so với sàn được ký hiệu là hlv (m) Khoảng cách từ đèn đến trần được ký hiệu là h’ (m), và chiều cao từ đèn đến bề mặt làm việc được tính bằng công thức htt = H – h’ – hlv Trong ví dụ cụ thể, với H = 4m và hlv = 0,8m, ta có htt = 4 – 0,8 = 3,2m.
* Số bộ đèn được tính như sau:
- Trong đó:E độ chiếu sáng = 150 (chọn ở mục 2.1.3)
- Nđ - số đèn trong một bộ = 2
- đ -quang thông của một đèn = 3700 lm
- CU-hệ số lợi dụng (coefficient of utilization) = ( tra bảng trích file bài giảng của thầy Phạm Khoa Thành) = 68,16% (áp dụng công thức nội suy: CU=n d U d+ n i U i )
- LLF- hệ số suy giảm quang thông (light loss factor) = 0,8
→ N B =¿ 2,4Vậy ta chọn 3 bộ đèn tăng tính thẩm mỹ cho nhà kho.
2.6.6 Kiểm tra lại tính toán chiếu sáng
Sử dụng phần mền Dialux để tính toán lại chiếu sáng.
Độ rọi trung bình phân xưởng là 500lux
Độ rọi trung bình nhà ăn và kho là 150lux
Theo tiêu chuẩn chiếu sáng của Nhật Bản.
Các đặc điểm chính của phân xưởng:
Phân xưởng có tổng diện tích: 736.16 m 2
Ta chọn đèn MPE-LED High bay HBU 200W 6500K có thông số như sau:
- Chúng ta chọn 30 đèn 200 W để bố trí cho Phân Xưởng như sau:
- Phương pháp lắp đặt của đèn:
Các đặc điểm chính của nhà ăn
Phân xưởng có tổng diện tích: 103m 2
Ta chọn loại đèn tuýp led MPE - LED Tube Nano PC 2 x18W 1.2mcó thông số như sau:
- Chúng ta chọn 6 đèn 18 W để bố trí cho nhà ăn như sau:
Các đặc điểm chính của nhà kho
Phân xưởng có tổng diện tích: 65m 2
Ta chọn loại đèn tuýp led MPE - LED Tube Nano PC 2 x18W 1.2mcó thông số như sau:
- Chúng ta chọn 3 đèn 18 W để bố trí cho Phân Xưởng như sau:
- Sau đó dung phần mền Dialux để mô phỏng sẽ cho ta được kết quả như hình:
Theo mô phỏng của phần mền thì độ chiếu sáng của phân xưởng đã đạt yêu cầu.
Chiếu Sáng Sự Cố Và Chỉ Dẫn Thoát Nạn
Chiếu sáng sự cố là hệ thống cung cấp ánh sáng cần thiết để đảm bảo an toàn cho người sơ tán khỏi khu vực nguy hiểm khi nguồn chiếu sáng thông thường gặp sự cố Nó bao gồm chiếu sáng đường thoát nạn, chiếu sáng các gian phòng và hỗ trợ hoạt động của các phương tiện phòng cháy chữa cháy.
Chiếu sáng đường thoát nạn là yếu tố quan trọng để đảm bảo nhận biết dễ dàng các lối thoát trong nhà và công trình, đồng thời giúp phát hiện vật cản trong quá trình thoát nạn Đối với các đường thoát nạn có chiều rộng tối đa 2 m, độ rọi trung bình trên mặt sàn dọc theo tâm đường thoát nạn phải đạt ít nhất 1 lux Ngoài ra, dải ở giữa với chiều rộng bằng hoặc lớn hơn một nửa chiều rộng của đường thoát nạn cần có độ chiếu sáng tối thiểu là 50% giá trị này.
Chiếu sáng sự cố gian phòng (open area lighting) là việc cung cấp ánh sáng cần thiết nhằm tránh hoảng sợ trong trường hợp xảy ra sự cố, đồng thời giúp người tiếp cận dễ dàng phát hiện đường thoát nạn Để đảm bảo hiệu quả, độ rọi trung bình theo phương nằm ngang phải đạt ít nhất 0,5 lux tại mặt sàn ở mọi điểm lõi của khoảng trống, không bao gồm đường viền 0,5 m theo chu vi khu vực.
Chiếu sáng cho các phương tiện phòng cháy và chữa cháy là rất quan trọng để đảm bảo người vận hành và người sử dụng có thể thực hiện đúng các quy trình khi xảy ra sự cố Ánh sáng này giúp hướng dẫn và hỗ trợ mọi người trong việc sử dụng hiệu quả các thiết bị phòng cháy và chữa cháy bên trong nhà.
Biển báo an toàn cung cấp các chỉ dẫn thoát nạn thông qua màu sắc, hình dạng và ký hiệu theo tiêu chuẩn ISO 3864-1 và TCVN 4879:1989 Có hai loại biển báo an toàn: biển báo được chiếu sáng từ bên ngoài và biển báo được chiếu sáng từ bên trong Biển báo chỉ hướng thoát nạn đánh dấu đường thoát, trong khi biển báo chỉ dẫn lối ra thoát nạn chỉ ra lối ra Để đảm bảo hiệu quả, biển báo an toàn phải được lắp đặt ở độ cao từ 2 m đến 2,7 m so với mặt sàn, hoặc ngay trên cửa nếu cửa cao hơn 2,7 m Trong các khu vực không được bảo vệ chống khói, biển báo nên gắn thấp hơn trần nhà ít nhất 0,5 m để tránh bị che khuất bởi khói, và không được lắp đặt biển báo an toàn chiếu sáng từ bên ngoài.
Sơ đồ bố trí chiếu sáng sự cố và chỉ dẫn an toàn:
CHỌN DÂY DẪN - KHÍ CỤ ĐIỆN
Phương án đi dây
Trong việc thiết kế hệ thống điện cho phân xưởng, ngoài việc tính toán phụ tải tiêu thụ, mạng đi dây cũng đóng vai trò quan trọng Cần xây dựng phương án đi dây hợp lý để đảm bảo chất lượng điện năng, đồng thời đảm bảo an toàn và tính thẩm mỹ cho không gian làm việc.
Một phương án đi dây được chọn sẽ được xem là hợp lý nếu thoã mãn những yêu cầu sau:
- Đảm bảo chất lượng điện năng
- Đảm bảo liên tục cung cấp điện theo yêu cầu của phụ tải
- An toàn trong vận hành.
- Linh hoạt khi có sự cố và thuận tiện khi sửa chữa.
- Đảm bảo tính kinh tế, ít phí tổn kim loại màu.
- Sơ đồ nối dây đơn giản, rõ ràng.
3.1.2 Xác định phương án đi dây
Để tối ưu hóa việc di chuyển và vận chuyển trong phân xưởng sửa chữa cơ khí, chúng ta cần lựa chọn phương án đi dây hợp lý.
Từ tủ phân phối chính đến tủ chiếu sáng ta đi dây hình tia và đi trên máng cáp.
Từ tủ chiếu sáng đến các line đèn ta đi trên máng cáp riêng phòng ăn và kho ta đi trên la phông.
* Ưu điểm: giảm công suất điện, tổn thất điện, không ảnh hưởng đến vận hành, khi xảy ra hư hỏng dễ sửa chữa và bảo trì.
* Nhược điểm: giá thành cao, tính thẩm mỹ không cao
Ta tiến hành đi dây cho phân xưởng như sau:
Dây dẫn là yếu tố then chốt trong mạng điện, do đó việc lựa chọn dây dẫn phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật và tiêu chí kinh tế là rất quan trọng Lựa chọn đúng giúp đảm bảo chất lượng điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời giảm thiểu chi phí truyền tải và phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn cho ngành điện và nền kinh tế quốc dân.
- Có nhiều phương pháp để lựa chọn dây dẫn dựa vào từng điều kiện cụ thể mà ta sẽ chọn phương án tối ưu.
Cung cấp điện cho mạng điện phân xưởng được thực hiện thông qua các trạm biến áp với điện áp thứ cấp 400 V Mạng điện này chủ yếu cấu trúc theo hệ thống ba pha bốn dây, trong đó trung tính được nối đất.
- Phương án chọn lựa dây dẫn phù hợp với phân xưởng này nhất là chọn lựa dây dẫn theo điều kiện phát nóng
- Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép sẽ đảm bảo độ bền, độ an toàn trong quá trình vận hành và tuổi thọ của dây dẫn.
Khi lắp đặt dây dẫn, dòng phát nóng cho phép định mức cần được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện thực tế, bằng cách nhân với hệ số hiệu chỉnh K Hệ số K được xác định dựa trên loại dây, phương thức lắp đặt và nhiệt độ môi trường tại nơi lắp đặt Điều kiện lựa chọn đảm bảo rằng K*I cp ≥ I lvmax.
Icpđm là dòng phát nóng cho phép ở các điều kiện định mức qui định bởi nhà sản xuất
Ilvmax là dòng điện làm việc dài cực đại đi trong dây
K là hệ số hiệu chỉnh theo các điều kiện lắp đặt và vận hành thực tế.
3.2.3 Các hệ số hệu chỉnh
Hệ số hiệu chỉnh K1 cho biết khả năng mang dòng điện của cáp trong không khí, dựa trên nhiệt độ trung bình 30 °C Đối với các nhiệt độ khác, hệ số hiệu chỉnh được quy định trong Bảng G12 cho các vật liệu cách điện như PVC, EPR và XLPE.
Hệ số K2 xác định khả năng mang dòng điện của cáp khi đặt trong đất, dựa trên nhiệt độ trung bình 20 °C Đối với các nhiệt độ khác, cần tham khảo bảng hiệu chỉnh dưới đây cho các vật liệu cách điện như PVC, EPR và XLPE.
Hệ số K3 Nhiệt trở suất của đất cho biết khả năng dẫn điện của cáp khi đặt trong đất, với giá trị điện trở suất của đất là 2.5 K.m/W Đối với các giá trị điện trở suất khác, hệ số hiệu chỉnh được cung cấp trong bảng dưới đây.
Dựa trên kinh nghiệm, có mối quan hệ giữa đặc tính của đất và điện trở suất Vì vậy, hệ số hiệu chỉnh K3 được đề xuất như trong bảng sẽ thay đổi tùy thuộc vào tính chất của đất.
- Hệ số K4: Khả năng mang dòng điện được cho ở bảng dưới phụ thuộc vào số lượng dây dẫn chứa trong một mạch đơn:
+ Hai dây dẫn cách điện hoặc hai cáp đơn lõi, hoặc một cáp hai lõi (áp dụng cho trường hợp mạch một pha);
Ba dây dẫn cách điện hoặc ba cáp đơn lõi, hoặc một cáp ba lõi được sử dụng cho mạch ba pha Khi dây dẫn cách điện hoặc cáp nằm trong cùng một nhóm, hệ số suy giảm nhóm (k4) sẽ được áp dụng.
Bảng trên cung cấp giá trị hệ số hiệu chỉnh k4 cho các cấu trúc khác nhau của dây dẫn và cáp không chôn, áp dụng cho trường hợp nhiều mạch của cáp đơn lõi đi trên không.
Hệ số K5 liên quan đến sóng hài dòng điện trong hệ thống dây dẫn 3 pha và cáp 4 lõi hoặc 5 lõi, khi giả định chỉ có 3 dây dẫn mang tải Sóng hài tuần hoàn làm cho dòng trung tính trở nên quan trọng, có thể vượt qua cả dòng điện pha Điều này giải thích tại sao sóng hài bậc 3 không được khử trên các pha khác và tích tụ trên dây trung tính, ảnh hưởng đến khả năng mang dòng điện của cáp Khi hài bậc ba (h3) vượt quá 33%, dòng điện trên dây trung tính sẽ lớn hơn trên dây pha, do đó kích cỡ cáp cần được chọn dựa trên dòng trung tính Hiệu ứng nhiệt từ sóng hài trên dây pha cũng cần được xem xét Giá trị của hệ số k5 phụ thuộc vào sóng hài bậc ba được chỉ định trong Bảng G19.
- Chọn dây hạ thế theo điều kiện phát nóng, theo công thức như sau:
S N = S pha được áp dụng trong các trường hợp tải bất đối xứng lớn hơn 10%, tải gây sóng hài, tải có đèn phóng điện, hoặc khi S pha nhỏ hơn hoặc bằng 16 mm² đối với cáp đồng và nhỏ hơn hoặc bằng 25 mm² đối với cáp nhôm cho các mạch một pha.
S N = 0 , 5 S pha cho các trường hợp còn lại, lưu ý dây trung tính phải có bảo vệ thích hợp.
Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng cho phép
3.3.1 Chọn dây dẫn từ Tủ MDB đến tủ DB-CS (tủ chiếu sáng)
Tổng công suất chiếu sáng của phân xưởng:
Phụ tải chiếu sáng sự cố
Theo luật PCCC và các tiêu chuẩn TCVN 7722-2-22:2013, TCVN 13456:2022, đèn chiếu sáng khẩn cấp cần được lắp đặt tại các gian phòng công cộng và xí nghiệp có khả năng tụ tập trên 100 người Ngoài ra, đèn cũng phải được bố trí ở các lối đi chính và cửa ra của các gian phòng sản xuất nơi có hơn 50 người làm việc.
Như vậy đối với phân xưởng ta thiết kế, ta chọn công suất chiếu sáng sự cố bằng
20-30% công suất chiếu sáng ( giáo trình Cung Cấp Điện – Th.s Nguyễn Bảo
+ Phụ tải chiếu sáng cho toàn phân xưởng
- Dòng điện làm việc lớn nhất qua dây dẫn
- Dây dẫn trên khay cáp đục lỗ, đi chung với dây dẫn đến tủ động lực DB-CS, ta có các hệ số K như sau:
K1 = 0.87 (Nhiệt độ môi trường 40 o C, cách điện PVC)
- Dòng điện cho phép định mức của dây dẫn là:
Cáp điện lực hạ thế VCmt ruột đồng, 2x1c-6mm2+E 1c-6mm2 với cách điện PVC và vỏ bọc PVC không có giáp bảo vệ, được sử dụng trên khay cáp đục lỗ, có các thông số kỹ thuật như sau:
(mm2) Dòng định mức (A) Độ sụt áp (mV/A/m)
3.3.2 Chọn cáp từ tủ chiếu sáng đến các nhóm đèn trong phân xưởng:
Tủ chiếu sáng (LDB) kết nối với nhóm đèn 1 thông qua việc sử dụng cáp điều khiển cách điện PVC (CVV) Dây dẫn sử dụng là loại 2 lõi (nhiều sợi) được luồng trong ruột gà cách điện chịu nhiệt, đảm bảo an toàn và hiệu suất trong môi trường có nhiệt độ lên đến 40 độ C.
- Xét hệ số K theo phương án trên như sau:
K1 = 0,87 (Nhiệt độ môi trường 40 o C, cách điện PVC)
- Dòng điện cho phép định mức của dây dẫn là:
Cáp điện lực hạ thế Cadivi VCmt ruột đồng 2x1c-1.5mm2+E 1c-1.5mm2, với cách điện và vỏ bọc PVC không có giáp bảo vệ, được lắp đặt trên khay cáp đục lỗ.
Loại cáp Tiết diện (mm2) Dòng định mức (A) Độ sụt áp (mV/A/m)
* Các nhóm khác tương tự ta chọn dây dẫn có thông số như dây dẫn của nhóm đèn 1.
3.3.3 Chọn cáp từ tủ chiếu sáng đến các nhóm đèn trong nhà ăn
Tủ chiếu sáng (LDB) và nhóm đèn 1 sử dụng cáp điều khiển cách điện PVC (CVV) với dây 2 lõi (nhiều sợi) được luồng trong ruột gà cách điện chịu nhiệt, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong môi trường có nhiệt độ lên đến 40°C.
- Xét hệ số K theo phương án trên như sau:
K1 = 1,06 (Nhiệt độ môi trường 40 o C, cách điện PVC)
- Dòng điện cho phép định mức của dây dẫn là:
Cáp điện lực hạ thế CVV ruột đồng, với cấu hình 2x1c-1.5mm2+E 1c-1.5mm2, được thiết kế với cách điện PVC và vỏ bọc PVC không có giáp bảo vệ, phù hợp cho việc lắp đặt trên khay cáp đục lỗ Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật chi tiết của sản phẩm này.
Loại cáp Tiết diện (mm2) Dòng định mức (A) Độ sụt áp (mV/A/m)
3.3.4 Chọn cáp từ tủ chiếu sáng đến các nhóm đèn trong nhà kho
Tủ chiếu sáng (LDB) và nhóm đèn 1 sử dụng cáp điều khiển cách điện PVC (CVV) với dây 2 lõi (nhiều sợi) được luồng trong ruột gà cách điện chịu nhiệt Nhiệt độ môi trường hoạt động tối đa là 40 độ C.
- Xét hệ số K theo phương án trên như sau:
K1 = 0,87 (Nhiệt độ môi trường 40 o C, cách điện PVC)
- Dòng điện cho phép định mức của dây dẫn là:
Cáp điện lực hạ thế CVV ruột đồng 2x1c-1.5mm2+E 1c-1.5mm2 có cách điện PVC và vỏ bọc PVC không có giáp bảo vệ, phù hợp để lắp đặt trên khay cáp đục lỗ.
Loại cáp Tiết diện (mm2) Dòng định mức (A) Độ sụt áp (mV/A/m)
Sơ Đồ Đi Dây
Sơ đồ đi dây trong phân xưởng:
Sơ đồ đi dây trong nhà ăn
Sơ đồ đi dây trong phòng kho
Chọn CB
Trong mạng lưới hạ áp, có thể xảy ra các chế độ làm việc không bình thường dẫn đến sự cố, như gia tăng giá trị dòng điện do quá tải, tự khởi động động cơ hoặc hiện tượng ngắn mạch.
Sự cố trong lưới điện có thể gây hư hỏng cách điện và tiếp điểm, tạo ra nguy hiểm cho người vận hành Do đó, việc bảo vệ lưới điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch là vô cùng cần thiết.
Cầu chì và CB là những thiết bị bảo vệ quan trọng, yêu cầu phải cắt nhanh phần bị sự cố khỏi lưới điện và đảm bảo tính chọn lọc trong quá trình hoạt động.
Dòng điện định mức của cầu chì và cầu dao (CB) cần được lựa chọn với giá trị nhỏ nhất, tuy nhiên phải đảm bảo không bị tác động khi động cơ khởi động và trong các trường hợp quá tải ngắn hạn.
Thiết bị bảo vệ được lắp đặt tại đầu nhánh mỗi đường dây, bắt đầu từ thanh cái của trạm hạ áp, và được bố trí trên tủ phân phối, tủ động lực, cũng như ở đầu ra của máy biến áp (MBA).
CB là thiết bị đóng cắt duy nhất, ngoài dao cách ly, đáp ứng đầy đủ các chức năng cơ bản của hệ thống điện Nó còn tích hợp thêm nhiều chức năng khác nhờ vào các linh kiện hỗ trợ như báo hiệu, bảo vệ điện áp thấp và điều khiển từ xa Những đặc điểm này khiến CB trở thành thiết bị thiết yếu trong tất cả các lưới điện hạ áp.
- Có 3 loại CB chính trong mạng điện hạ áp:
+ MCCB (Molded Case Circuit Breaker): đây là loại CB vỏ đúc, thường là loại
CB 3 pha Có cấu tạo gồm: tiếp điểm đóng cắt, buồng dập hồ quang, rơ le nhiệt, rơ le từ, tay gạt, nút gạt và một số phụ kiện khác Loại CB này có dòng định mức (16A – 2500A) hoặc lớn hơn và có khả năng cắt dòng ngắn mạch từ(25kA – 100kA) MCCB thường được trang bị cho những đường dây có công suất lớn như ngõ vào của các tủ điện chính và ngõ vào của các tủ điện phụ.
MCB (Miniature Circuit Breaker) là thiết bị đóng cắt nhỏ gọn, có dòng định mức từ 6A đến 63A và dòng cắt ngắn mạch lên tới 10kA Thiết bị này có thể được sản xuất với 1, 2, 3 hoặc 4 cực, thường được lắp đặt cho các đường dây tải nhỏ, kết nối từ tủ phân phối đến các thiết bị tiêu thụ điện.
RCCB (Cầu dao dòng rò) không chỉ có chức năng đóng cắt và bảo vệ như các cầu dao thông thường, mà còn cung cấp tính năng chống dòng rò, giúp bảo vệ an toàn cho người sử dụng khi thiết bị điện gặp sự cố rò điện Các dòng rò định mức phổ biến của RCCB là 10mA, 30mA và 300mA.
- Các thông số và đặc tính của CB:
Điều khiển CB có thể bằng tay có thể từ xa
Có dạng hiệu chỉnh được và không hiệu chỉnh được
Điện áp định mức là điện áp AC, DC lớn nhất mà CB có thể làm việc bình thường.
Dòng điện định mức CB là dòng làm việc lâu dài lớn nhất CB.
Dòng cắt nhiệt I CAT NHIET : là dòng tác động khi quá tải của CB.
Dòng cắt từ I CAT TU là dòng điện cắt ngắn mạch có thời gian.
Dòng cắt nhanh I CAT NHANH là dòng cắt tức thời.
Dòng ICu là dòng phá huỷ CB.
MCB bảo vệ các đèn trong tủ động lực, cho phép bỏ qua điện trở và điện kháng của dây dẫn khi xác định khoảng cách từ MCCB đến MCB Do vị trí xa nguồn, không cần kiểm tra điều kiện cắt mạch cho các MCB của đèn.
Điều kiện lựa chọn CB
+ Các đặc tính của lưới điện mà CB được lắp đặt.
+ Môi trường sử dụng của thiết bị, nhiệt độ xung quanh, lắp đặt trong tủ hay không, các điều kiện khí hậu,…
+ Khả năng tạo và cắt dòng ngắn mạch
+ Các chức năng yêu cầu: tính chọn lọc, điều khiển từ xa,…
+ Các quy tắc lắp đặt và bảo vệ người
+ Các đặc tính tải: động cơ, chiếu sáng, máy biến áp,…
+ Dòng định mức của CB (phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường)
+ Chọn CB theo khả năng cắt: Lắp đặt CB trong mạng phân phối điện hạ thế cần phải đáp ứng một trong hai điều kiện sau:
Có khả năng cắt ít nhất có giá trị bằng dòng ngắn mạch giả định tại điểm lắp đặt.
Phải kết hợp với một thiết bị cắt khác đặt phía trước và có khả năng cắt cần thiết.
CB chính của tủ chiếu sáng ta chọn CB 2P 50A 230v 10kA của schneider mã sản phẩmA9F84250
Tương tự CB từng nhánh chiếu sáng trong xưởng ta chọn CB
Tên thiết bị Vị trí I đm