Bài giảng Thiết kế điện công trình: Chương 2

Bài giảng Thiết kế điện công trình: Chương 2 trình bày các nội dung chính sau: Tính toán phụ tải điện công trình, khái quát phụ tải và phân loại, nhu cầu sử dụng điện của phụ tải, phụ tải chiếu sáng, tính toán chiếu sáng trong nhà (hộ gia đình, công trình công cộng, công trình công nghiệp). Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết của bài giảng.

Thiết Kế Điện Cơng Trình CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN PHỤ TẢI ĐIỆN CƠNG TRÌNH Bài 1: KHÁI QT VÀ PHÂN LOẠI PHỤ TẢI I Khái quát: Mạng điện cơng trình có phận sau: ➢ ➢ ➢ ➢ Nguồn điện Đường dây truyền tải điện Các thiết bị đóng cắt điều khiển mạch điện Thiết bị bảo vệ mạch điện Phụ tải thiết bị tiêu thụ điện II Phân loại phụ tải: Phụ tải điện chiếu sáng: - Phụ tải điện chiếu sáng loại phụ tải tính đến phần điện sử dụng để biến đổi ánh sáng phục vụ cho chiếu sáng bên bên ngồi cơng trình kiến trúc - Phụ tải chiếu sáng gồm: thiết bị điện chiếu sáng làm việc, thiết bị điện chiếu sáng an tồn, thiết bị điện chiếu sáng trang trí - Trong xây dựng: việc lựa chọn đèn lắp đặt đèn cơng trình khơng đạt độ rọi mà cịn cơng việc nghiên cứu để đạt u cầu trang trí nghệ thuật cho cơng trình Khi chọn đèn cần phải chọn loại đèn phù hợp với tính chất chiếu sáng, màu sắc ánh sáng Ngồi cần phải ý đến cách bố trí đèn phù hợp với nội thất cơng trình phải đạt hiệu chiếu sáng, thẩm mỹ, tiết kiệm hợp lý việc sử dụng điện năng, loại đèn phải phù hợp với không gian kiến trúc lắp đặt Chọn loại đèn chụp đèn có màu sắc thích hợp, bố trí đèn chổ phịng để đạt độ sáng điểm nhấn, vị trí làm bậc đường nét, họa tiết kiến trúc, tranh, tượng để trang trí… - Dịng điện cấp cho đèn dòng điện xoay chiều pha Số lượng bóng đèn nung sáng pha 50 bóng, số lượng bóng đèn huỳnh quang pha 20 bóng.Tuy nhiên, phịng có diện tích lớnđể đảm bảo độ rọi theo tiêu chuẩn, số lượng bóng đèn nhiều số lượng bóng đèn nêu trên, cần cung cấp cho phịng nguồn điện pha phân bố số lượng bóng đèn pha Tóm lại: • Xác định phụ tải chiếu sáng thiết lập mặt bố trí đèn, vị trí bố trí thiết bị điều khiển đèn, xác định sơ đồ điều khiển, thiết bị bảo vệ kịp thời, tự động đóng ngắt mạch • Căn vào kết tính chọn đèn, cách bố trí đèn để thiết lặp sơ đồ điện ngun lý tính cơng suất tiêu thụ điện loại đèn 42 Thiết Kế Điện Cơng Trình - - - - - Phụ tải điện sinh hoạt: Phụ tải điện sinh hoạt: phụ tải tính đến phần điện cung cấp cho dụng cụ sử dụng điện sinh hoạt gia đình, cơng trình cơng cộng cơng trình cơng nghiệp Phụ tải điện sinh hoạt bao gồm: thiết bị điện dùng điện chiếu sáng, thiết bị thơng gió, ti vi, tủ lạnh, bếp điện, bàn ủi, máy lạnh, máy tính, máy bơm nước, thiết bị điện gia dụng khác Điện áp cấp cho phụ tải điện sinh hoạt như: quạt gió, Ti vi, tủ lạnh… điện áp pha Nhưng số lượng thiết bị lớn, phải phân thiết bị thành nhiều pha cho phụ tải pha cân Nên nguồn cấp điện cho phụ tải điện sinh hoạt 1, pha Tóm lại: • Xác định phụ tải sinh hoạt thiết lập mặt bố trí thiết bị điện sinh hoạt cố định xác định vị trí bố trí ổ cắm điện cho thiết bị điện di động Trên sở xác định sơ đồ điều khiển bảo vệ thiết bị có cố hư hỏng, chập điện, cháy nổ xảy ra, thiết bị bảo vệ tự động ngắt mạch • Căn vào mặt bố trí thiết bị để lập bảng thống kê tính cơng suất tiêu thụ điện thiết bị điện sinh hoạt Phụ tải điện sản xuất: Phụ tải điện sản xuất: loại phụ tải tính đến phần điện cung cấp cho xí nghiệp, nhà máy, trạm bơm, xí nghiêp chế biến nơng sản nơng thơn Điện sử dụng làm nguồn động lực điện xoay chiều pha pha (các động điện pha, động điện pha), chúng biến đổi điện thành (máy tiện, máy bào, máy phay, máy may, …., băng tải….) Biến đổi điện thành nhiệt (lò điện trở, lò hơi, lị đốt để nung sấy sản phẩm cơng nghiệp), máy đông lạnh… Phụ tải sản xuất phụ thuộc vào qui trình cơng nghệ, tính chất sản phẩm, thời gian làm việc, đối tượng làm việc, qui mô phạm vi cơng trình Tóm lại: Xác định phụ tải sản suất thiết lập mặt cung cấp điện cho phụ tải, thiết bị, máy móc sản xuất Tính nhu cầu sử dụng điện để chọn cơng suất, vị trí bố trí nguồn điện, chọn thiết bị bảo vệ mạch điện để đảm bảo hoạt động sở sản xuất 43 Thiết Kế Điện Công Trình Bài 2: NHU CẦU SỬ DỤNG ĐIỆN CỦA PHỤ TẢI I Công suất đặt: Pđ (W/KW) = Pđm (W/KW) Công suất tác dụng: (Công suất đặt): P (W/KW) - Công suất tác dụng: đặc trưng cho khả tiêu thụ điện, biến điện thành dạng lượng khác Công thức: Đối với tải pha: P1p = Up Ip Cosφ Đối với tải pha: P3p = Up Ip Cosφ = √𝟑 Ud Id Cosφ - Công suất đặt giá trị nhà sản xuất ghi nhãn máy - Tổng công suất tất thiết bị cơng trình: ∑Pđ (W/KW) = ∑Pđm (W/KW) = Pđ1 + Pđ2 + … + Pđi Công suất phản kháng: Q (Var/Kvar) Công suất phản kháng: đặt trưng cho khả trao đổi lượng với nguồn cách nhận lượng từ nguồn, tích lũy tụ điện tích lũy cuộn dây dạng từ trường trả lại cho nguồn Công thức: Đối với tải pha: Q1p = Up Ip Cosφ = Pp * tgφ Đối với tải pha: Q3p = Up Ip Cosφ = √𝟑 Ud Id cosφ = P3p* tgφ Công suất biểu kiến: S (VA/KVA) Công suất biểu kiến đặc trưng cho khả lớn thiết bị Thường dùng công suất S để công suất Máy Biến Áp hay công suất Máy Phát Điện Công thức: Đối với tải pha: S1p = Up Ip = 𝐏𝐩 𝐜𝐨𝐬𝛗 𝐏𝟑𝐩 Đối với tải pha: S3p = Up Ip = √𝟑 Ud Id = 𝐜𝐨𝐬𝛗 Suất phụ tải: ρ0 (W/m2) - Suất phụ tải: công suất điện để bố trí thiết bị diện tích 1m2, phần công suất điện để sản suất đơn vị sản phẩm… - Đối với công trình chưa có sẵn mà dự kiến xây dựng, cần xác định nhu cầu điện Để chọn công suất nguồn dự kiến vào suất phụ tải điện - Suất phụ tải điện chiếu sáng công suất điện để bố trí đèn diện tích 1m2 Cơng thức: • Cơng suất điện chiếu sáng: Pcs (W/KW) = ρ0 * S Với: ρ0 (W/m2): suất phụ tải chiếu sáng S (m2): diện tích chiếu sáng • Cơng suất điện sinh hoạt: Psh (W/KW) = ρ0 * S • Tính số lượng bóng đèn chiếu sáng cho cơng trình n (bóng) = 𝐏𝐜𝐬 𝐏đ Ví dụ 1: 44 Thiết Kế Điện Cơng Trình Cho suất phụ tải dãy văn phòng trường nghề ρ0 (W/m2) = 0,5(KW/chỗ) Diện tích dãy văn phịng: S = 200(m2) Cơng suất đèn led huỳnh quang Pđ = 18(W) Tính: a Cơng suất chiếu sáng dãy văn phòng b Số lượng bóng đèn cần chiếu sáng cho văn phịng Giải: a Công suất điện chiếu sáng: Pcs (W) = ρ0 * S = 0,5 * 200 = 100 (W) b Số lượng bóng đèn cần chiếu sáng: n (bóng) = 𝐏𝐜𝐬 𝐏đ = 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟖 = 5,555 = 6(bóng) Ví dụ 2: Trong xưởng may có diện tích S = 10*20 = 200 (m2), suất phụ tải động lực ρ0đl = 200(W/m2), suất phụ tải chiếu sáng ρ0cs = 15(W/m2) Tính: a Cơng suất chiếu sáng, cơng suất động lực ? b Số bóng đèn led huỳnh quang 20(W) – 220(V) cần thiết để chiếu sáng cho xưởng may Giải: a Tính Pcs = ? ; Pđl = ? Pcs = ρ0cs S = 15 * 200 = 3000(W) = 3(KW) Pđl = ρ0đl S = 200 * 200 = 40000(W) = 40(KW) b Tính số lượng bóng đèn cần cho chiếu sáng: n(bóng) Pcs 3000 n = Pđ = 20 = 150(bóng) Cường độ dịng điện định mức: o Cường độ dòng điện tải 1pha hay đèn: 𝐏 I = 𝐔𝐩 𝐜𝐨𝐬𝛗 o Với: ▪ P(W/KW): công suất đèn hay tải pha ▪ Up(V/KV): điện áp pha ▪ Cosφ: hệ số công suất 𝑃 ▪ Cosφ = 𝑆 : công suất đầu vào/ cơng suất đầu o Cường độ dịng điện phụ tải nhiệt pha: 𝐏 ▪ I = 𝐔𝐩 (vì phụ tải nhiệt cosφ = 1) o Cường độ dòng điện động điện pha: 𝑷 ▪ 𝑰= 𝐔𝐩 ƞ 𝐜𝐨𝐬𝛗 o Với: ▪ ▪ P(W/KW): công suất định mức động U(V/KV): điện áp pha 45 Thiết Kế Điện Cơng Trình ▪ Cosφ: hệ số công suất ▪ Ƞ: hiệu suất động S ▪ Ƞ = P công suất đầu / cơng suất đầu vào o Cường độ dịng điện động diện pha 𝐏𝟑𝐩 ▪ Ip = 𝟑 𝐔𝐩 ƞ 𝐜𝐨𝐬𝛗 II Phụ tải tính tốn: ➢ Công suất phụ tải xác định theo công suất định mức chưa phải nhu cầu thực tế phụ tải (đó cơng suất định mức ghi nhãn máy) Nhưng thực tế có thiết bị sử dụng thời gian sử dụng ngắn Vì vậy, chọn cơng suất MBA nguồn theo cơng suất định mức phụ tải MBA nguồn ln tình trạng non tải làm tăng tổn hao non tải, làm hỏng cách điện MBA nhanh chóng, làm thất thu điện Nên phải tính cơng suất tính tốn Ptt ➢ Cơng suất tác dụng tính tốn xác định dựa cơng suất định mức có xét đến hệ số cần dùng (Kc) hệ số đồng thời (Ks) ➢ Ks < Kc < 1⇒ Ptt < Pđ Tính cơng suất tổng: a Tổng cơng suất tác dụng tính tốn: ∑Ptt (W/KW) - Đối với phụ tải chung nguồn cung cấp khác Kc Ks ∑Ptt = (Kc Ks Pđm) - Đối với phụ tải chung nguồn cung cấp, giống Kc Ks ∑Ptt = Kc Ks ∑Pđm Với: Kc: hệ số cần dùng phụ tải, tra bảng phụ lục (1.1÷1.2)/ (261÷ 262) Ks: hệ số đồng thời làm việc phụ tải, tra bảng phụ lục (1.3 ÷ 1.4)/ (262) Note: Khi tính tương đối tính hệ số cần dùng b Tổng cơng suất phản kháng tính tốn: ∑Qtt (Var/Kvar) ∑Qtt = ∑Ptt tgφ c Tổng cơng suất biểu kiến tính tốn: ∑Stt (VA/KVA) - Căn vào Ptt để tính Stt ⇒ chọn cơng suất nguồn - Đối với phụ tải có hệ số công suất (cosφ) ∑Stt = - ∑𝑷𝒕𝒕 𝑪𝒐𝒔𝝋 Đối với phụ tải có khác hệ số cơng suất (cosφ) 𝑷𝒕𝒕𝒊 ∑Stt = ∑ 𝑪𝒐𝒔𝝋𝒊 - Dựa vào Stt để chọn công suất nguồn điện Sđm Sđm công suất thực tế chọn theo công suất MBA MPĐ Sđm ≥ Stt Tính phụ tải điện: Căn vào yêu cầu cụ thể thiết kế kiến trúc để bố trí đèn thiết bị sử dụng điện cho phịng, xưởng, xí nghiệp… a Tính phụ tải chiếu sáng: 46 Thiết Kế Điện Cơng Trình Căn vào mặt bố trí sơ đồ điện, cơng suất loại đèn có cơng trình để xác định tổng công suất đặt tất loại đèn (công suất đèn hệ thống làm việc + công suất đèn mạch cấp điện cố) b Tính phụ tải điện sản xuất: Để xác định phụ tải sản xuất cần có cơng tác thống kê loại máy, công suất máy, cách bố trí xác định vị trí máy cơng trình Để thống kê công suất yêu cầu cho máy sản xuất khu vực, phân xưởng STT Tên gọi Số Công suất lượng (Hp);(KW) Máy cắt 4(KW) Máy may 80 1,5(KW) Máy làm khuy 0,6(Hp) Máy ủi 15 1,5(KW) Tính tổng công suất đặt thiết bị sản xuất: Công suất tổng cho loại máy (KW) * = 20 80 * 1,5 = 120 * 0,6 * 0,735 = 0,882 15 * 1,5 = 22,5 ∑Pđm = ∑Ptti ∑Pđm = 20 +120 + 0,882 + 22,5 = 163,382 (KW) ➢ Nếu xí nghiệp có số lượng thiết bị sử dụng điện giống phân xưởng thì: Pđm (xí nghiệp) = n ∑Pđm (phân xưởng) n: số lượng phân xưởng có xí nghiệp ➢ Nếu xí nghiệp có số lượng thiết bị sử dụng điện không giống phân xưởng thì: Pđm (xí nghiệp) = ∑Pđm (phân xưởng1) + ∑Pđm (phân xưởng2) + … + ∑Pđm (phân xưởngn) c Tính phụ tải điện sinh hoạt: - Phụ tải điện sinh hoạt tính cơng trình nhà ở, cơng trình cơng cộng, bệnh viện, ngân hàng, văn phịng, quan….Ngồi việc, tính cơng suất điện chiếu sáng cịn phải tính cơng suất thiết bị máy móc chun dùng (máy bơm, thang máy….).Ngồi cơng suất thiết bị điện cố định cịn tính thêm cơng suất thiết bị điện di động liên kết vào mạch điện thông qua ổ cắm điện - Căn vào cơng cơng trình, phụ tải sinh hoạt tính theo phịng, hộ, phân xưởng… - Tính tổng cơng suất đặt: ∑Pđm - Căn vào ∑Pđm, hệ số cần dùng (Kc) hệ số đồng thời (Ks) Có thể tra hệ số Kc Ks theo bảng phụ lục (1.1/261); (1.2/261); (1.3/262); (1.4/262) - Khi phụ tải chung nguồn cung cấp hệ số nhu cầu Kc giống - Tính cơng suất tính tốn: Pttốn ⇒ Sttốn ⇒ Chọn cơng suất nguồn cho cơng trình ❖ Note: Máy tính: Pmáy tính = 0,3(KW) Ổ cắm điện: Pổ cắm = (KW) 47 Thiết Kế Điện Cơng Trình Ví dụ 1: Tính phụ tải tính tốn chung cư gồm 10 tầng với 50 hộ, phụ tải hộ sau: đèn huỳnh quang (1,2m-2);(40W-220V), biết công suất chấn lưu đèn huỳnh quang 15(W), quạt trần (80W-220V), máy tính, 12 ổ cắm điện, máy lạnh: (1,5Hp -220V) Ngoài ra, thiết bị dùng chung bơm nước, bơm có (6Hp – 380V), thang máy (12KW – 380V) G/s chung cư có cosφ = 0,9 Giải: a Tính cơng suất điện định mức hộ: STT Tên gọi Số Công suất Công suất tổng loại lượng (KW) thiết bị (KW) Đèn huỳnh quang 2(0,04+0,015) * 0,11 = 0,55 (1,2m-2); (40W-220V) = 0,11 Quạt trần 0,08 * 0,08 = 0,16 Máy tính 0,3 * 0,3 = 0,6 Ổ cắm 12 12 * = 12 Máy lạnh 1,5 * 0,735 = * 1,1025 = 2,205 1,1025 ∑Pđm = 0,55 + 0,16 + 0,6 + 12 + 2,205 = 15,515(KW) b Tính cơng suất điện định mức thiết bị điện dùng chung: STT - Tên gọi Số lượng Máy bơm nước Thang máy ∑Pđm = 8,82 + 24 = 32,82 (KW) Công suất (KW) * 0,735 = 4,41 12 Công suất tổng loại thiết bị (KW) * 3,675 = 8,82 * 12 = 24 c Tính cơng suất điện cho tồn chung cư 10 tầng có 50 hộ với thiết bị sử dụng điện giống nhau: Tra bảng phụ lục (1.1/261), ta có Kc = 0,9 cho chung cư Tra bảng phụ lục (1.3/262), ta có Ks = Kđt = 0,4 cho 50 hộ Tra bảng phụ lục (1.4/262), ta có Ks = Kđt = 0,75 với thang máy Tra bảng phụ lục (1.4/262), ta có Ks = Kđt = 0,5 với động khác ∑Pttchung cư = Kc (∑Ks Pđm) Kc ∑Pttchung cư = 0,9 [ (0,4 * 50 * 15,515) + (0,75 * 24) + (0,5 * 8,82) ] = 0,9[ 310,3 + 18 + 4,41] = 299.439 (KW) d Tính cơng suất biểu kiến với phụ tải cosφ: Stt = ∑𝑃𝑡𝑡𝑖 𝑐𝑜𝑠𝜑 = 299,439 0,9 = 332,71 (KVA) Kết luận: Chọn MBA có cơng suất Sđm = 350 (KVA) Tính tổng hợp: 48 Thiết Kế Điện Cơng Trình - Đối với cơng trình chưa có thiết kế cụ thể việc chọn công suất thiết bị nguồn điện, người thiết kế phải chọn mức công suất theo giai đoạn đầu tư xây dựng phù hợp với khả đầu tư tiến trình thực cơng trình - Tính tổng hợp cần xác định nhu cầu điện để chọn công suất nguồn điện dự kiến, ta vào suất phụ tải (ρ0) ❖ Phân loại suất phụ tải: - Suất phụ tải điện chiếu sáng: công suất điện để bố trí đèn điện diện tích 1m2 Pcs = ρ0cs * S Với: Ρ0(W/m2): suất phụ tải chiếu sáng S (m2): diện tích điện chiếu sáng - Suất phụ tải điện sinh hoạt: công suất điện để cung cấp cho phụ tải sinh hoạt cho theo đơn vị sử dụng điện khác Pcs = ρ0sh * S - Suất phụ tải điện cơng trình xây dựng vào tiêu chuẩn qui định dựa cơng trình có phụ tải tương tự để tính ρ0 Ta tính cơng suất điện để bố trí thiết bị diện tích 1m2(W/m2), cơng suất điện để sản xuất đơn vị sản phẩm (W/sản phẩm), cơng suất điện cần có để tính cho giường bệnh bệnh viện (W/giường), chỗ khách sạn(W/chỗ) … Ví dụ: Cho cao ốc đa có 10 tầng, tầng có văn phòng làm việc, S phòng 100(m2), cho ρ0cs = 0,04(KW/m2), ρ0sh = 0,05(KW/m2), hệ số Kc = 0,8 Tính tổng cơng suất cần có? Giải: Tính cơng suất tính tốn cho văn phịng: Pttvanphong = Kc (Pcs + Psh) = Kc [ (ρ0cs * S) + (ρ0sh * S)] = Kc S (ρ0cs + ρ0sh) = 0,8 * 100 (0,04 + 0,05) = 7,2(KW) Tính tổng cơng suất tính tốn cho tầng với văn phịng làm việc: Ptt (1 tầng) = * Pttvanphong = * 7,2(KW) = 36 (KW) Tính tổng cơng suất nguồn cần có cho cao ốc: Pttcao ốc = 10 * Ptt (1 tầng) = 10 * 36 (KW) = 360 (KW) Note: Tuỳ theo trường hợp cụ thể ta chọn phương pháp tính chi tiết hay tổng hợp thiết kế cấp điện cho cơng trình 49 Thiết Kế Điện Cơng Trình Bài 3: PHỤ TẢI CHIẾU SÁNG Định nghĩa: Phụ tải chiếu sáng cho công trình có phần: phần bên nhà bên ngồi nhà ❖ Chiếu sáng điện bên nhà có vị trí lắp đặt đèn bị ảnh hưởng ánh sáng phản xạ từ mặt phẳng chiếu sáng như: tường, trần, sàn nhà - Các cơng trình chiếu sáng bên nhà cụ thể sau: nhà hoặc, văn phịng, xưởng sản xuất, khơng gian bên chung cư, trường học, bệnh viện, siêu thị… - Chiếu sáng nhà phục vụ cho học tập, làm việc, nghỉ ngơi quan sát chung bên nhà Các đèn chiếu sáng bên nhà vừa làm công cụ chiếu sáng vừa sản phẩm để trang trí nghệ thuật cho cơng trình ❖ Chiếu sáng điện bên ngồi nhà gồm chiếu sáng bảo vệ chiếu sáng trang trí bên ngồi nhà, xung quanh nhà, chiếu sáng đường phố, chiếu sáng khu vực làm việc, sinh hoạt vui chơi ngồi trời, chiếu sáng cơng viên, sân vận động, chiếu sáng giao thông… II Các đại lượng bản: Quang thông: F(lumen)(lm): thông lượng ánh sáng nguồn sáng phát góc, không gian Cường độ sáng: I(Candela)(Cd): mật độ không gian quang thông nguồn sáng xạ theo hướng đặc trưng cho độ mạnh nguồn sáng - Cường độ sáng loại đèn phụ thuộc vào kiểu chụp đèn phụ thuộc vào kiểu chụp đèn vật liệu chế tạo chụp đèn - Nguồn sáng xạ đơn sắc có f = 540.1012(Hz) Độ rọi: E(lux)(lx): thông lượng ánh sáng thu đơn vị diện tích chiếu sáng 𝑭 E = 𝑺 (1 lux = 1lumen/1m2) I Độ chói: L(Cd/m2): phần ánh sáng tư nguồn sáng phát hay phản xạ lại bề mặt chiếu sáng Ltb : độ chói trung bình Nhiệt độ màu: Tm( 0K ) - Nhiệt độ màu bóng đèn xác định từ 20000K đến 100000K - Các nguồn sáng có nhiệt độ màu thấp (gọi nguồn sáng nóng) từ 20000K đến 4.0000K gồm loại đèn nung sáng, chủ yếu đèn cho ánh sáng đơn sắc - Các nguồn sáng có nhiệt độ màu cao ( gọi nguồn sáng lạnh) từ 40000K đến 10000 K gồm loại đèn huỳnh quang, đèn tiết kiệm lượng, đèn phóng điện Note: ▪ ▪ Khi thiết kế chiếu sáng cần quan tâm lựa chọn loại nguồn sáng có nhiệt độ màu phù hợp với đối tượng chiếu sáng Ví dụ: Chiếu sáng bãi cỏ hay tượng đài sử dụng đèn có nhiệt độ màu cao Chỉ số hoàn màu: IRC - Chỉ số hoàn màu: giá trị đánh giá màu thực vật ánh sangscuar nguồn sáng hay khả phân biệt xác màu sắc - Chỉ số hồn màu có 100 bậc (từ đến 100) - IRC = 0: ánh sáng đơn sắc - IRC = 0: ánh sáng trắng 50 Thiết Kế Điện Cơng Trình Đèn điện từ có IRC từ đến 98 Khi chiếu sáng không gian cần màu sắc phòng vẽ, phòng triển lãm, tranh màu, phòng in, nơi yên tĩnh, mát dịu cần sử dụng loại đèn có số hoàn màu cao - Khi chiếu sáng mẫu vật có màu sắc túy nên dùng đèn có ánh sáng đoen sắc III Các loại bóng đèn điện thơng dụng: - Đèn điện có loại chính: bóng đèn chụp đèn ▪ Bóng đèn: nguồn sáng biến điện thành quang ▪ Chụp đèn: phận bảo vệ bóng đèn dùng để hướng ánh sáng đến nơi cần chiếu sáng, chống chói dùng để trang trí ▪ Cơng suất tác dụng bóng đèn: P(W) ▪ Khả phát sáng: quang thông F(lm)(lumen) ▪ Nhiệt độ màu: Tm(0K) ▪ Chỉ số hoàn màu: IRC khả màu ánh sáng đèn ▪ Lượng tiêu thụ điện so với lượng ánh sáng phát gọi quang hiệu(𝜂) - Cần theo nhu cầu sử dụng đèn để lựa chọn loại bóng đèn, loại chụp đèn, màu sắc ánh sáng phù hợp với ánh sáng đèn thích hợp cho cơng trình thiết kế Bóng đèn nung sáng: NS - Bóng đèn nung sáng: (NS) có cấu tạo nhỏ, gọn, ánh sáng đơn sắc, màu vàng đỏ, tuổi thọ thấp - Đèn nung sáng mạch trở (Cosφ = 1) - Ví dụ: Cho NS – 100W – 220V: cơng suất Pđèn = 100(W) Điện áp đầu cực 220V - Các thông số đèn nung sáng: Nhiệt độ màu: Tm = 2500 ÷ 3000(0K) Chỉ số hồn màu: IRC = 100 Quang hiệu: 𝜂 = ÷ 38(lm/w) Tuổi thọ: 1000(h) - - 𝑃đ Iđèn = 𝑈𝑝 (Với: P- công suất đèn; U- điện áp dầu cực) Bóng đèn halogen: - Bóng đèn halogen: có tuổi thọ cao gấp 20 lần đen NS giá thành cao gấp 20 lần NS - Thông số đèn halogen: Nhiệt độ màu: Tm = 2900(0K) Chỉ số hoàn màu: IRC = 100 Quang hiệu: 𝜂 = 21 ÷ 27(lm/w) Tuổi thọ: 2000 ÷ 3000(h) Bóng đèn huỳnh quang:(HQ) - Đèn huỳnh quang cịn gọi đèn trần (khơng có chụp đèn) - Cơng suất bóng đèn HQ tăng chiều dài tăng 51 Thiết Kế Điện Cơng Trình - - - - Ánh sáng đèn huỳnh quang ánh sáng thứ cấp, đèn huỳnh quang sử dụng điện xoay chiều pha (f = 50Hz), nên dòng điện qua đèn đổi chiều 50 (lần/giây) Vì số lượng bóng đèn sử dụng phịng < 20 (bóng) Nên số lượng bóng phịng ≥20 (bóng) phải phân chia bóng đèn pha Nếu khơng gây khó chịu cho mắt có ảo giác cho người sử dụng Thông số đèn huỳnh quang: Nhiệt độ màu: Tm = 2800(0K) ÷ 6500 (0K) Chỉ số hồn màu: IRC = 55 ÷ 92 Quang hiệu: 𝜂 = 40 ÷ 105(lm/w) Tuổi thọ: 7000 ÷ 10000(h) Đối với đèn huỳnh quang ngồi bóng đèn cịn có chấn lưu Khi điện áp đặt vào đèn huỳnh quang sụt giảm 15% so với điện áp định mức nhiệt độ môi trường nơi đặt đèn xuống 50C đèn khó bậc sáng 𝑷đ +𝑷𝒄𝒍 IHQ = 𝑼𝒑 𝒄𝒐𝒔𝝋 Với : Pđ (W): công suất đèn Pcl (W): cơng suất chấn lưu 𝑷đ Pcl =𝟑÷𝟒 Bóng đèn Compacte: (CP)(hay đèn tiết kiệm lượng(TKNL) - Bóng đèn Compacte tiêu thụ điện lại cho quang thông lớn Bộ phận khởi động chấn lưu mạch điện tuer nhỏ gọn nằm đuôi đèn dễ lắp đặt đèn nung sáng, có tuổi thọ cao, kích thước nhỏ gọn - Đèn sáng bậc, khơng có thời gian mồi đèn - Khi điện áp sụt giảm 50% đèn sáng, không đạt đến quang thông tiêu chuẩn nhà sản xuất cho 𝑷đ IHQ = 𝑼𝒑 𝒄𝒐𝒔𝝋 Với : Pđ (W): công suất đèn Up (V): điện áp đặt vào đầu cực đèn Cosφ: hệ số công suất đèn Cos = 0,96 Bóng đèn cảm ứng điện từ: - Bóng đèn cảm ứng điện từ: làm việc ngun lý cảm ứng điện từ, khơng có điện cực, tuổi thọ cao - Thường sử dụng phòng ngủ 52 Thiết Kế Điện Cơng Trình Thơng số đèn cảm ứng: Nhiệt độ màu: Tm = 3000(0K) ÷ 4000 (0K) Chỉ số hoàn màu: IRC > 80 Quang hiệu: 𝜂 = 65 ÷ 70(lm/w) Tuổi thọ: 6000(h) Đèn phóng điện: - Đèn phóng điện có loại: - Đèn phóng điện lóe sáng; - Đèn phóng điện hồ quang - Đèn phóng điện lóe sáng có loại: - Đèn lóe; - Đèn ống cao - Đèn phóng điện hồ quang có loại tùy theo áp suất có hồ đèn Đèn hồ quang áp suất thấp Đèn hồ quang áp suất cao Đèn hồ quang áp suất cực cao - Đèn Natri áp suất - Đèn Natri áp suất cao - 53 Thiết Kế Điện Cơng Trình Bài 4: TÍNH TỐN CHIẾU SÁNG TRONG NHÀ Phương pháp chọn đèn, loại đèn, chiều cao treo đèn, bố trí đèn: Chọn chụp đèn: - Để tạo đồng ánh sáng hay tạo không gian có ánh sáng ban ngày người ta thiết kế nhiều loại chụp đèn (loại độc đáo hay đơn giản) Khi thiết kế cần phải lựa chọn loại chụp đèn phù hợp với yêu cầu sử dụng ánh sáng, phù hợp với màu sắc trần, tường chủ yếu phải tạo tiaanj nghi cho người sử dunhj có hài hịa với nội thất nhà - Chọn chụp đèn trực chiếu: cần độ rọi cao, chiếu sáng tập trung vào mặt làm việc, không cần trọng chiếu sáng trần nhà - Chọn chụp đèn bán trực tiếp cần độ rọi vừa phải (ngồi việc chiếu sáng mặt làm việc cịn cần chiếu sáng trần nhà để quan sát trang trí trần) - Chọn chụp đèn toàn chiếu cho nơi dạo, phòng chờ, sảnh chờ, lối xuyên qua hành lang Chọn chiều cao treo đèn: - Đối với hộ sử dụng làm phòng ngủ, nên treo đèn tường bố trí giá đỡ đặt sàn - Đối với công trình cơng cộng cần tạo khơng gian sáng, rộng lớn, nên chọn cách treo đèn sát trần âm trần siêu thị, hội trường, nhà thi đấu… - Độ cao treo đèn hợp lý để có ánh sáng hiệu quả, tiết kiệm điện đảm bảo an toàn cho người sử dụng - Đèn treo trần phải cách sàn ≥ 2,5m để đảm bảo an toàn Khi đặt đèn tường < 2,5m Bố trí đèn: - Bố trí đèn phòng phụ thuộc nhu cầu phân bố ánh sáng, kết cấu trần nhà cr yêu cầu thẩm mỹ - Sau lựa chọn loại đèn loại chụp đèn thích hợp, chọn cách bố trí phù hợp nhằm thỏa mãn nhu cầu chiếu sáng trang trí, ta cần tiến hành để tính tốn để xác định số lượng đèn, chiếu sáng đèn II Phương pháp tính chiếu sáng nhà theo hệ số lợi dụng quang thông: Phương pháp quang thông sử dụng để tính chiếu sáng cho văn phịng có nhu cầu chiếu sáng chung Căn vào kết tính tốn để xác định số bóng đèn cần thiết theo loại đèn chọn ❖ Phương pháp tính chiếu sáng: Phương pháp hệ số lợi dụng quang thơng tính chiếu sáng phụ tải hộ gia đình thực theo bước sau: - Bước 1: Căn vào công phòng chọn độ rọi tiêu chuẩn Emin(lux), tra phụ lục (1.11 ÷ 1.14) / (265/273) - Bước 2: Tính chiều cao tính tốn htt: ❖ Xác định mặt làm việc (Chiều cao mặt làm việc): hlv (m): khoảng cách từ nơi làm việc đến mặt sàn nằm ngang hay mặt đứng (tường, bảng giá sách) - Trong phòng học mặt làm việc mặt bàn, mặt bảng I 54 Thiết Kế Điện Cơng Trình Trong trường mẫu giáo mặt làm việc mặt sàn nhà Trong xí nghiệp may mặt làm việc mặt bàn máy may… ❖ Chiều cao treo đèn: hđ(m): khoản cách từ trần nhà tới đèn phụ thuộc vào loại chụp đèn phương thức chiếu sáng, phụ thuộc vị trí ánh sáng từ đèn đến mặt làm việc - Đối với phịng thấp đặt đèn sát trần âm trần - Đối với xưởng sản xuất có khơng gian rộng, cao treo đèn thành dàn với chiều cao hợp lý để tận dụng ánh sáng từ đèn đến mặt làm việc - Trường hợp đèn đặt sát trần, đèn đặt âm trần đèn đặt hộp đèn, chiếu sáng lên trần nhà, ánh sáng từ trần nhà phản xạ xuống mặt làm việc, tính tốn chọn hđ = htt = H – hlv – hđ - Với: H(m): chiều cao phòng hlv (m): chiều cao làm việc hđ (m): chiều cao treo đèn - Bước 3: Tính diện tích phịng S(m2) số hình phịng 𝑺 φ = 𝒉𝒕𝒕 (𝒂+𝒃) ⟹ S = φ 𝒉𝒕𝒕 (𝒂 + 𝒃) Với: Chỉ số hình phịng φ tra theo bảng phụ lục (1.21/277) φ: số hình phịng(chỉ số phụ thuộc hình dáng, kích thước hình phịng) htt (m): chiều cao tính tốn a,b: chiều rộng, chiều dài phòng - Bước 4: Chọn loại đèn chụp đèn có thị trường tùy ý Bước 5: Chọn hệ số dự trữ K tra bảng (1.20/276) Bước 6: Chọn bình suất ánh sáng Z = 0,8 Z = 0,9 Bước 7: Chọn màu sắc tường, trần để chọn phản xạ trần nhà ρtr, phản xạ tường ρt ρtr: hệ số phản xạ ánh sáng trần nhà ρt: hệ số phản xạ ánh sáng tường nhà Màu sắc trần tường sáng phản xạ nhiều lượng ánh sáng bổ sung thêm phần ánh sáng từ nguồn sáng đưa tới mặt làm việc ⟹ giảm số lượng đèn ⟹ tiết kiệm điện • • • • • Trần, tường sơn màu trắng: ρtr = 0,7; ρt = 0,5 Trần, tường sơn màu trắng vừa: ρtr = 0,5; ρt = 0,5 Trần, tường sơn màu nhạt: ρtr = 0,3; ρt = 0,3 Trần, tường sơn màu sẫm: ρtr = 0,1; ρt = 0,1 Trần nhà sơn màu trắng: ρtr = 0,7 55 Thiết Kế Điện Cơng Trình - Đối với nhà khơng có Lafont (bê tơng trần lợp ngói, lợp tone) nhà có Lafont làm vật liệu phản xạ ánh sáng trần gỗ, sơn PU ρtr = 0,3 Đối với nơi có tường sẫm khơng có tường tường kính ρt = 0,3 Đối với nơi yêu cầu độ rọi cao để tiết kiệm người ta sử dụng sơn nước màu trắng màu sáng để tơ tường trần Bước 8: Tìm hệ số lợi dụng quang thông U tra bảng phụ lục (1.21/277) Nội suy tìm U: U = 𝑼𝟏 (𝑼𝟐−𝑼𝟏)(𝝋−𝝋𝟏) (𝝋𝟐−𝝋𝟏) Với: - φ1: giá trị liền kề trước φ φ2: giá trị liền kề sau φ U1: giá trị ứng với φ1 U2: giá trị ứng với φ2 Bước 9: Tính quang thơng tồn phịng F∑ (lumen)(lm) F∑ = 𝑬𝒎𝒊𝒏 𝑺 𝑲 𝑼.𝒁 Với: Emin (lx)(lux): độ rọi tiêu chuẩn tra phụ lục (1.11÷1.13)/(265÷272) S(m2): diện tích phịng K: hệ số dự trữ tra bảng phụ lục (1.21/277) Z: tự chọn Z=0,8 Z= 0,9 U: hệ số lợi dụng quang thông tra phụ lục (1.21/277) Note: Tùy theo cách bố trí đèn trần, tường để tính quang thơng vị trí đặt đèn Fvị trí 𝐹∑ Fvị trí = 𝑁đ Nđ: số lượng bóng đèn - Bước 10: Tính số lượng bóng đèn cần thiết Nđ(bóng) Nđ = 𝑭∑ 𝑭đ Nđ: số lượng bóng đèn Fđ (lm): quang thơng bóng đèn Bước 11: Tính số đèn vị trí đặt đèn phịng Với: - nvị trí = 𝑭𝒗ị 𝒕𝒓í 𝑭đ Sau tính chọn số lượng đèn xác định vị trí lắp đặt đèn ta lập bảng thống kê để xác định cơng suất tiêu thụ điện tồn số đèn có phịng ⇒ Tính tổng cơng suất tiêu thụ điện tất đèn có cơng trình 56 Thiết Kế Điện Cơng Trình ❖ Bài tập: Một phòng học trường Đại học có kích thước: Dài: 12m; Rộng: 6m; Cao: 3,5m Cho biết trần, tường sơn màu trắng Phòng học sử dụng đèn huỳnh quang trần: Dài: 1,2m; công suất bóng 40W-220V, treo cách trần nhà 0,2m.Chiều cao bàn học 0,8m Tính số đèn cần có vẽ mặt bố trí đèn cho phịng học Tính độ rọi bàn làm việc phòng họp giáo viên trường Đại học, kích thước phịng họp: Dài: 10m; rộng: 8m; cao: 4m Biết phòng họp trần sơn nước trắng, tường sơn nước xanh nhạt, phòng họp bố trí 30 bóng đèn Compacte ánh sáng trắng, đặt âm trần có cơng suất bóng 26W-220V, quang thơng bóng đèn Fđ = 1800(lm), bóng đèn bố trí khóa inox đặt âm trần Chiều cao bàn họp 0,8m Tính chọn đèn chiếu sáng vẽ mặt bố trí đèn cho sàn thi đấu nhà thể thao đa loại vừa có 1000 chỗ ngồi khán giả Cho biết sàn thi đấu có kích thước: Rộng: 18m; dài: 36m; cao: 11,5m Sử dụng loại đèn phóng điện hồ quang Natri, cơng suất bóng P = 250w, quang thơng Fđ = 25000(lm), treo dàn điều chỉnh độ cao theo mơn thi đấu (đèn điều chỉnh khoảng hđ = 0m đến hđ = 1,5m so với trần Nhà thi đấu có lafont sơn màu trắng, tường sơn màu vàng nhạt III Phương pháp tính phụ tải hộ gia đình: - Phụ tải nhà gia đình bao gồm phụ tải chiếu sáng phụ tải sinh hoạt (gồm thiết bị điện nhà + ổ cấm) - Ổ cấm điện có cơng suất (1000W/1 ổ cấm) ❖ Cơng thức tính Ptt chung: Ptt chung = Kc ρo S ❖ Đối với phụ tải Kc: Ptt chung = Kc ∑𝒏𝒊=𝟏 𝑷đ𝒎𝒊 ❖ Đối với phụ tải khác Kc: Ptt chung = ∑𝒏𝒊=𝟏 𝑲𝒄 𝑷đ𝒎𝒊 Với: Ptt chung (KW): cơng suất tính tốn hộ Kc: hệ số cần dùng tra bảng phụ lục (1.1 ÷1.2)/ (261 ÷262) Pđmi (KW): cơng suất định mức thiết bị sử dụng điện thứ I hộ Ρ0 (KW/chỗ) (KW/m2): suất phụ tải Note: Khi cơng trình chung cư cơng trình đa có nhiều hộ, có phụ tải khác phải tính cho hộ tổng hợp lại 57 Thiết Kế Điện Cơng Trình IV Phương pháp tính phụ tải cơng trình cơng cộng: - Nhà cơng cộng chung cư, nhà làm việc, trường học, siêu thị, bệnh viện, rạp chiếu phim, nhà thi đấu thể thao … Khi tính tốn cơng suất điện, ta cần auws vào thiết kế thực tế để tính phần cụ thể ❖ Tính cơng suất điện cung cấp cho đèn chiếu sáng, thiết bị điện sinh hoạt cố định thiết bị điện cấm vào ổ cấm cho hộ, phòng làm việc hay phịng học Ptt = Kc Pnhóm hộ Với: Ptt (KW): cơng suất tính tốn phụ tải, giá trị sử dụng làm chọn công suất nguồn cung cấp Kc: hệ số cần dùng cho cơng trình (cho sẵn cơng trình) Pnhóm hộ (KW): cơng suất tính tốn hộ hay phịng làm việc, phịng học, phịng bệnh ❖ Tính công suất điện cho thiết bị điện chuyên dùng Ptt thiết bị = Kc ∑𝑛𝑖=1 𝑃đ𝑚𝑐ă𝑛ℎộ, 𝑖 Với: Kc: hệ số cần dùng cho cơng trình (cho sẵn cơng trình) Pnhóm hộ (KW): cơng suất định mức thiết bị sử dụng điện chuyên dùng thứ i ❖ Tính cơng suất thiết bị điện dùng chung tồn cơng trình như: bơm nước, thang máy, quạt thơng gió… - Tính cơng suất điện cung cấp cho thang máy: Pthang máy = Kc ∑𝑛𝑖=1(𝑃𝑛 √𝑇𝑆% + Pđiều khiển) Với: Kc: hệ số cần dùng thang máy (tra bảng phụ lục 3.2/297) Pn (KW): công suất động thang máy √𝑇𝑆% : hệ số thời gian làm việc (√𝑇𝑆% = 0,15; 0,2; 0,4; 0,6) Pđiều khiển: công suất điều khiển đèn, máy lạnh, …trong máy - Tính cơng suất điện cung cấp cho bơm nước Tính cơng suất điện cung cấp cho thiết bị sử dụng điện sử dụng chung ⟹ Sau tính ta thống kê lại công suất theo bảng sau: 58 Thiết Kế Điện Cơng Trình STT Tên phụ, tải thiết bị Số lượng Công suất (KW)/(Hp) (1(Hp) = 0,735(KW) Thiết bị điện chiếu sáng Thiết bị điện sinh hoạt Thiết bị điện sử dụng chung Tổng cộng (Quy đổi KW) Pcs (KW) Psh (KW) Pđộng lực = Pmax + niPi (KW) Với: Pmax: công suất thiết bị lớn Pi: công suất thiết bị thứ i ni: số thiết bị có cơng suất ⟹ Cơng suất điện tổng cộng tồn cơng trình là: Ptt ∑Ptt = 0,9(Pcs + Pđộng lực) ⟹ Công suất chọn làm để chọn công suất điện nguồn cung cấp, công suất máy biến áp hạ công suất máy phát điện Phương pháp tính phụ tải cơng trình cơng nghiệp: V - Phụ tải cơng trình cơng nghiệp: loại phụ tải tính đến phần điện cung cấp cho xí nghiệp, nhà máy, phần nhà máy công nghiệp bao gồm điện chiếu sáng, thiết bị điện sinh hoạt xí nghiệp nhà máy, điện cung cấp cho thiết bị sản xuất, trang thiết bị phục vụ sản xuất tính theo máy hay tính theo phân xưởng, tính theo dây chuyền sản xuất, theo loại sản phẩm… Ptt = Kc Pđm = Kc ρ0 S Với: Ptt (KW): cơng suất tính toán phụ tải, giá trị sử dụng làm chọn công suất nguồn cung cấp Kc: hệ số cần dùng (cho sẵn tiêu chuẩn) Pđm (KW): công suất định mức thiết bị sử dụng điện Ρ0(W/m2); (W/sản phẩm): suất phụ tải Công suất (KW);(Hp) Tính phụ tải điện chiếu sáng Tính phụ tải điện sinh hoạt Tính tải động lực Tính tổng cơng suất tính tốn: ∑ 𝑷𝒕𝒕 = Pcs + Psh + Pđộng lực STT Tên phụ tải thiết bị Số lượng Tổng cộng (KW) Pcs Psh Pđộng lực = 59 Thiết Kế Điện Cơng Trình Ví dụ: Cho liệu bảng sau STT Tên cơng trình Phịng điều hành hành Xưởng thiết kế mẫu Xưởng đo, cắt Xưởng may Xưởng may Xưởng hồn thiện Kiểm tra, đóng gói Kho, xuất xưởng Tìm cơng suất nguồn Ptt tồn quan ρođộng lực (W/m2) 120 350 250 280 300 180 50 ρ0chiếu sáng (W/m2) 16 19 19 15 15 19 17 12 Diện tích S(m2) 300 400 400 500 500 350 350 800 Kc 0,9 0,6 0,8 0,8 0,8 0,6 0,5 0,5 Ks 0,4 0,3 0,5 0,7 0,7 0,3 0,3 0,2 60 ... 8, 82 + 24 = 32, 82 (KW) Công suất (KW) * 0,735 = 4,41 12 Công suất tổng loại thiết bị (KW) * 3,675 = 8, 82 * 12 = 24 c Tính cơng suất điện cho tồn chung cư 10 tầng có 50 hộ với thiết bị sử dụng điện. .. 0,3 * 0,3 = 0,6 Ổ cắm 12 12 * = 12 Máy lạnh 1,5 * 0,735 = * 1,1 025 = 2, 205 1,1 025 ∑Pđm = 0,55 + 0,16 + 0,6 + 12 + 2, 205 = 15,515(KW) b Tính cơng suất điện định mức thiết bị điện dùng chung: STT... cơng suất đặt thiết bị sản xuất: Công suất tổng cho loại máy (KW) * = 20 80 * 1,5 = 120 * 0,6 * 0,735 = 0,8 82 15 * 1,5 = 22 ,5 ∑Pđm = ∑Ptti ∑Pđm = 20 + 120 + 0,8 82 + 22 ,5 = 163,3 82 (KW) ➢ Nếu xí