Bài giảng cung cấp điện (cao đẳng chính quy)

Chương 1: KHáI NIệM CHUNG Về CUNG CấP ĐIệN 1.1 Đặc điểm trình sản xuất phân phối điện * Đặc điểm điện - Điện sản xuất không dự trữ mang tính đồng thời (trừ số trường hợp cá biệt với công suất nhỏ pin, ắc quy) Tại lúc ta phải đảm bảo cân điện sản xuất với điện tiêu thụ kể tổn thất truyền tải - Điện tạo từ nguồn lượng khác ngược lại - Quá trình điện xảy nhanh Ví dụ: Sóng điện từ lan truyền dây dẫn với tốc độ 3.108 m/s Quá trình độ xảy nhanh Vì đòi hỏi sử dụng thiết bị tự động vận hành điều khiển cách có hiệu - Công nghiệp điện lực có liên quan chặt chẽ đến hầu hết ngành kinh tế quốc dân Đó động lực tăng suất lao động tạo lên phát triển nhịp nhành cấu trúc kinh tế - Vốn đầu tư lớn - Thời gian hoàn thành lâu * Đặc điểm cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp - Việc cung cấp điện phải đảm bảo tính đồng thời với trình sản xuất Sự khác biệt so với mạng điện nông thôn, đô thị thể hiện: Những hộ tiêu thụ điện tập trung công suất lớn Điện cấp cho xí nghiệp từ trạm trung gian đường dây trung áp Các dạng nguồn điện 1/ Nhà máy nhiệt điện:(NĐ) Quá trình biến đổi lượng nhà máy nhiệt điện xảy sau ã Nhiệt ( than) ( tua bin) điện (máy phát điện) Nhà máy nhiệt điện chạy than ã Nhiệt ( khí ga) ( tua bin khí) điện (máy phát điện) Nhà máy nhiệt điện chạy khí ã Nhiệt ( dầu) (động điêzen) điện (máy phát điện) Nhà máy nhiệt điện điêzen Nhiệt độ tạo đốt nhiên liệu( than, dầu ) làm nóng nước tới thông sè sau: (¸p suÊt P = (130  240) Kg/cm2, to = (540  565)0c råi ®­a ®Õn tua bin quay máy phát dẫn đến điện * Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: + Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có + Việc sản xuất tới đâu đưa lên lưới điện cao áp - Nhược điểm: + Tính linh hoạt + Việc khởi động tăng phụ tải + Hiệu suất thấp 30% 40% Trang + Khối lượng nguyên liệu lớn, làm ô nhiễm môi trường 2/ Nhà máy thuỷ điện:(TĐ) Quá trình biến đổi lượng nhà máy thuỷ điện xảy sau ã Thuỷ ( cột nước) ( tua bin nước) điện (máy phát điện) Nhà máy thuỷ điện Đặc điểm: Giá thành rẻ, công trình thuỷ điện kết hợp với tưới tiêu, chống lũ, giao thông Công suất nhà máy xác định: P 9,8.Q.H. Trong Q: Là lưu lượng nước (m3/giây ) H: Là chiều cao cột nước (m) : Là hiệu suất tua bin * Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: + Giá thành điện rẻ + Mức độ tự động hoá thực dễ dàng + Mở máy nhanh lên đáp ứng nhu cầu + cố + Vận hành đơn giản + Hiệu suất cao tới 80% - Nhược điểm: + So với nhà máy nhiệt điện có công suất vốn đầu tư nhiều + Thời gian xây dựng d i + Phụ thuộc nhiều vào thời tiết lưu lượng nước đổ 3/ Nhà máy điện nguyên tử (ĐNT) nước ta tiến hành nghiên cứu khả xây dựng ĐNT từ năm 2010 trở * Đặc điểm: Là trình sản xuất điện từ nhiệt phản ứng hạt nhân tạo * Nguyên lý hoạt động: Nhiệt phản ứng hạt nhân tạo biến thành từ biến thành điện * Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Khả làm việc độc lập + Tốn nhiên liệu + Vận hành linh hoạt, hiệu suất + Không thải khí khí - Nhược điểm: + Vèn x©y dùng lín + Nguy hiĨm cho ng­êi thiết bị phóng xạ 4/ Nhà máy điện nhiệt hạch Làm việc nguyên lý sử dụng phản ứng hạt nhân hyđrô siêu nặng H2(D)và triti H3 (T) Các hạt (D) (T) kết hợp với tạo thành hêli đồng thời giải phóng lượng khổng lồ Trang 5/ Nhà máy điện từ - thuỷ động Nguyên lý làm việc nhà máy đưa luồng plasma tạo từ đốt nóng thuỷ động chạy nhanh qua ống phun có từ trường mạnh, hạt điện tích âm dương chuyển động cực đối diện, chúng va đập vào điện cực sinh dòng điện nhờ hiệu điện cảm ứng 6/ Các nhà máy điện dùng lượng tái sinh ã Năng lượng mặt trời ã Năng lượng sinh khối ã Trạm phong điện ã Địa nhiệt * Nhận xét: Điện dạng lượng đặc biệt không dự trữ (việc sản xuất đồng hành với tiêu thụ) Hiện giới nói chung Việt Nam nói riêng, việc sản xuất điện phong phú, nhà máy nhiệt điện (Uông bí) thuỷ điện (Sơn la), điện nguyên tử, ta sử dụng lượng gió, mặt trời để sản xuất nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng 1.3 Những yêu cầu nội dung chủ yếu thiết kế cung cấp điện Mục tiêu thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép 1.3.1 Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện Một phương án cung cấp điện xí nghiệp, công nghiệp xem hợp lý thoả mÃn nhu cầu sau - Vốn đầu t­ nhá, chó ý ®Õn tiÕt kiƯm - Chi phÝ vận hành hàng năm thấp - Đảm bảo độ tin cËy cung cÊp ®iƯn cao t theo tÝnh chÊt tiêu thụ - Đảm bảo an toàn cho người thiết bị - Thuận tiện cho vận hành, sửa chữa - Chất lượng điện áp đánh giá tiêu (U f), sai số nằm phạm vi giá trị cho phép so với định mức Chỉ tiêu tần số quan điều khiển hệ thống điện điều chỉnh (trừ hộ tiêu thụ lớn tới hàng chục MW) Chỉ tiêu điện áp người thiết kế quan tâm đến Điện áp lưới trung hạ áp cho phép dao động quanh giá trị ( 5%) Uđm Đối với phụ tải có yêu cầu cao chất lượng điện áp như: Nhà máy hoá chất điện tử, khí xác cho phép dao động quanh giá trị ( 2,5%) Uđm 1.3.2 Những nội dung chủ u thiÕt kÕ cung cÊp ®iƯn - B­íc 1: Thu thập liệu ban đầu + Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện + Đặc điểm quy trình công nghệ chương trình cung cấp điện + Dữ liệu nguồn điện, công suất hướng cung cấp điện, khoảng cách đến hộ tiêu thụ + Dữ liệu phụ tải, công suất phân bố phân loại hộ tiêu thụ Bước 2: Tính toán phụ tải + Danh mục thiết bị điện Trang + Tính phụ tải động lực, chiếu sáng Bước 3: Chọn trạm biến áp, trạm phân phối + Dung lượng, số lượng, vị trí trạm biến áp + Số lượng, vị trí phân phối, tủ động lực mạng hạ áp Bước 4: Xác định phương án cung cấp điện + Đó mạng cao áp, hạ áp + Sơ đồ lối dây trạm biến áp, phân phối Bước 5: Tính toán ngắn mạch + Tính toán ngắn mạch mạng cao áp, hạ áp Bước 6: Lựa chọn trang thiết bị điện + Lựa chọn máy biến áp + Lựa chọn thiết bị dây dẫn + Lựa chọn thiết bị ứng với điện áp cao, hạ áp Bước 7: Tính toán chống sét nối đất + Tính toán chống sét cho chạm biến áp + Tính toán chống sét cho đường dây cao áp + Tính toán nối đất trung tính máy biến áp hạ áp Bước 8: Tính toán tiết kiệm điện nâng cao hệ số công suất cos + Các phương án tiết kiệm nâng cao hệ số cos + Phương pháp bù tụ điện: Trước hết ta phải xác định dung lượng tụ phân phối hợp lý Bước 9: Bảo vệ rơle tự động hoá + Bảo vệ rơle cho máy biến áp, đườn dây cao áp, thiết bị điện công suất lớn cần thiết + Các biện pháp tự động hoá + Các biện pháp thông tin điều khiển Bước 10: Hồ sơ thiết kế cung cấp điện + Bảng thống kê liệu ban đầu + Bảng vẽ mặt công trình phân bố phụ tải + Sơ đồ nguyên lý + Bản vẽ chi tiết phận bảo vệ rơle, đo lường tự động hoá, nối đất, thiết bị chống sét + Các dẫn vận hành quản lý hệ thống cung cấp điện Trang Chương 2: phụ tảI điện 2.1 Khái niệm chung 2.1.1 Khái niệm: - Hộ dùng điện tất thiết bị máy móc dụng cụ dùng để biến đổi điện thành dạng lượng khác - Phụ tải điện: Là đại lượng biểu thị mức độ tiêu thụ hộ dùng điện dòng điện (I), điện áp (U), công suất (P), điện (A) 2.1.2 Đặc điểm phụ tải điện xí nghiệp: 1/ Các thiết bị động lực công nghiệp Bao gồm động quạt máy, khí nén, máy bơm làm việc chế dộ dài hạn Công suất từ đến hàng nghìn kW, sử dụng điện áp (0,25ữ10) kV Có phụ tải tương đối phẳng dặc biệt động có công suất lớn Phụ tải thường đối xứng ba pha có hệ số công suất từ (0,80ữ0,85) Các thiết bị nâng hạ vận chuyển làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có hệ số công suất từ (0,3ữ0,8) sử dụng điện áp xoay chiều, chiều 2/ Các thiết bị chiếu sáng Thường thiết bị pha có công suất nhỏ Phụ tải biến đổi phụ thuộc vào thời gian mùa năm Nói chung phụ tải chiếu sáng ngừng cung cấp để sửa chữa, nhiên trường hợp không cho phép điện nâu, khu vực sản xuất, khu vực thành phố 3/ Các thiết bị biến đổi Là thiết bị có nhiệm vụ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng chiều, biến đổi dòng ba pha tần số khác 50 Hz Các thiết bị biến đổi gồm loại: Máy phát động cơ, bán dẫn, biến tần - Dùng ngành công nghệ luyện kim, thiết bị thuộc hộ loại dùng điện áp chiều, làm việc chế độ dài hạn có hệ số công suất từ (0,85ữ0,9) - Dùng cho giao thông vận tải xí nghiêp cần trục, cầu trục có phụ tải đỉnh nhọn thuộc hộ loại 4/ Các động truyền động máy gia công Là thiết bị thông dụng, có dải công xuất thông dụng từ vàiđến hàng trăm kW, gồm nhiều kiểu khác đa số động KĐB pha với điện áp định mức 220V, 380V, 660V Hệ số công suất giao động phạm vi rộng phụ thuộc vào quy trình công nghệ số máy yêu vầu tốc độ quay lớn, điều chỉnh thường xuyên, phụ tải phẳng nên dùng động ®iƯn mét chiỊu lÊy ®iƯn tõ c¸c bé biÕn ®ỉi Nói chung thiết bị xếp vaò hộ loại 2, số loại 5/ Các lò điện thiết bị nhiệt Như: Lò điện trở: Hệ số công suất gần Gồm loại: Lò phản ứng, lò hồ quang, lò hỗn hợp Trang 6/ Các thiết bị hàn Là thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại có hệ số công suất tháp Ví dụ máy hàn hồ quang (0,3ữ0,35), máy hàn tiếp xúc (0,4ữ0,7) 2.2 Đồ thị phụ tải 2.2.1 Khái niệm Đường biểu diễn thay đổi phụ tải (công suất tác dụng), công suất phản kháng, dòng điện theo thời gian gọi đồ thị phụ tải tác dụng, phản kháng, dòng điện Đối với loại hộ tiêu thụ ngành công nghiệp đưa dạng đồ thị phụ tải điển hình 2.2.2 ý nghĩa đồ thị phụ tải - Từ đồ thị phụ tải ta xác định tham số mạng điện như: Tmax, Kđk, Kmtthông qua tham số cho phép ta lựa chọn thiết bị, xác định lượng điện tiêu thụ, đánh giá chế độ làm việc mạng điện lựa chọn phương thức vận hành hợp lý, kinh tế - Ngoài nhà máy người ta vào đồ thị phụ tải để lập kế hoạch sản xuất, nhằm cân lượng điện sản xuất tiêu thụ Kế hoạch dự trữ nhiên liệu, sửa chữa định kỳ tổ máy, mà không gây thiếu hụt công suất hệ thống điện - Để liên kết nhà máy điện với nhằm giảm công suất cực đại san đồ thị phụ tải Do nâng cao hiệu suất làm việc nhà máy làm giảm giá thành điện - Hệ số điền kín cho phép xác định chế độ làm việc (quá tải hay non tải) máy biến áp, từ chọn số lượng, dung lượng MBA thời gian hoạt động kinh tế - Lựa chọn nguồn cung cấp sơ đồ cung cấp hợp lý 2.3 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải điện: 1/ Đồ thị phụ tải ngày: a/ Phương pháp thu thập số liệu + Phương pháp đo đếm từ xa: Tại vị trí cần quan sát phụ tải người ta đặt cảm biến, thiết bị đo truyền tín hiệu Các thông tin phụ tải tham số có liên quan mạng truyền tới trung tâm xử lý số liệu PP đòi hỏi vốn đầu tư cao trang thiết bị + Phương pháp bán tự động: Người ta đặt đồng hồ tự ghi cảm biến nhận thông tin cần thiết phụ tải Các thiết bị ghi vào nhớ tín hiệu cần thiết sau khoảng gian định ghi liên tục PP không đòi hỏi vốn đầu tư cao trang thiết bị + Phương pháp gián tiếp: PP dùng giai đoạn thiết kế cung cấp điện, hiệu kinh tế cao Căn vào chế độ làm việc nhóm ngày để xác định công suất thiết bị khoảng thời gian định Trang + Phương pháp trực tiếp: Dựa vào số dụng cụ theo dõi khoảng thời gian định (30 60) ngày đo nhiều ngày nhiều lần đồ thị xác b/ Xử lý số liệu: Việc xử lý số liệu thực dựa quy luật xác suất thống kê Số liệu sau thu thập xử lý sơ để loại bỏ sai số xuất phép đo, xắp xếp theo biểu bảng để tạo điều kiện thuận lợi cho bước xử lý c/ Xây dựng đồ thị phụ tải Tương ứng với chuỗi thời gian từ (1ữ24) ta chuỗi công suất tương ứng Biểu diễn mối quan hệ nên hệ trục toạ độ, với trục tung phụ tải trục hoành thời gian ta nhận đồ thị phụ tải ngày Chú ý: Khi đo đếm cần phải tuân theo đặc tính sau; Ngày làm việc, ngày nghỉ, ngày đầu tuần, ngày lễ tết Nhìn chung khu vực nông thôn chênh lệch không đáng kể Nhưng xí nghiệp công nghiệp đáng kể phải quy ngày làm việc Đồ thị phụ tải ngày sau xử lý sơ số liệu ta biểu diễn phụ tải trục tung tương ứng với thời gian trục hoành dạng bậc thang P P P Pmax 24 t (giê) 24 t (giờ) 24 t (giờ) 2/ Đồ thị phụ tải tháng Được xây dựng theo phụ tải trung bình hàng tháng Từ đồ thị ta biết nhịp độ làm việc hộ tiêu thụ từ định lịch vận hành sửa chữa thiết bị điện hợp lý đáp ứng yêu cầu sản xuất P 10 12 tháng 3/ Đồ thị phụ tải năm Đồ thị phụ tải hàng năm xây dựng dựa đồ thị phụ tải ngày đêm mùa hè đồ thị phụ tải ngày đêm mùa đông Với năm có 365 ngày có 190 ngày mùa hè 175 ngày mùa đông Trang Cách vẽ: Kẻ đường thẳng qua điểm cao đồ thị phụ tải ngày đêm xác định thời gian tác động phụ tải năm tức ứng với P1 ta có T1 = T1he + T1đong Tiếp theo kẻ đường bậc thang thứ hai xác đinh P2 P1 tương ứng với T1 = 190T1he+ 175T1đong P2 tương ứng với T2 = 190T2he+ 175T2đong Pn tương ứng với Tn = 190Tnhe+ 175Tnđong 2.3 Các đại lượng thông số thường gặp tính toán phụ tải điện 2.3.1 Các đại lượng 1/Công suất định mức ( Pđm ) - Là thông số ghi thiết bị lý lịch máy - Đối với động điện không đồng bộ, động chiều, công suất định mức kW (công suất tác dụng) - Đối với động đồng bộ, máy biến áp đo kVA (công suất biểu kiến) 2/ Công suất đặt (Pđ) - Là công suất đầu vào thiết bị Pd Pn n Trang Trong đó: n: Hiệu suất định mức động Với n = 0,8 0,95; Vì n cao lên lấy Pđ Pđm * Chú ý: Đối với thiết bị điện làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại như: Cần trục, máy hàn Khi tính phụ tải điện chúng, ta phải quy đổi công suất định mức làm việc dài hạn, tức quy đổi chế độ làm việc có hệ số tiếp điện %=100% Công thức quy đổi sau: + Đối với động điện Pđm = Pđm đm + Đối với máy biến áp hàn Pđm = Sđm co s đm Trong đó: Pđm: Là công suất định mức đà quy đổi chế độ làm việc dài hạn, Pđm, Sđm, Cosđm đm: Các tham số định mức cho lý lịch máy 3/ Phụ tải trung bình: - Là đặc trưng tĩnh phụ tải khoảng thời gian Phụ tải trung bình tính theo công suất phụ tải tiêu thụ trung bình khoảng thời gian bÊt kú Ptb = t t  p(t )dt  Q(t )dt ; Qtb = t t Trong đó: Q(t); P(t): Là hàm biến thiên theo phụ tải t: Thời gian khảo sát (gi) Trên thực tế phụ tải trung bình xác định theo mức tiêu thu điện Ptb Ap Qtb t Aq t n Đối với nhóm thiết bị n Ptb =  ptbi (kW); i 1 Qtb = Qtbi (kVAr) i Trong đó:Ap, Aq: Là điện tác dụng phản kháng tải - Phụ tải trung bình: n Pi t i i p tb n ti i Dòng điện tính theo phụ tải trung bình: I tb Với l­íi ®iƯn pha: Víi l­íi ®iƯn pha : I tb  Ptb2  Qtb2 Un * Ptb2 Qtb2 Un 4/ Phụ tải cực đại: (Pmax) a phụ tải cực đại ổn định: - Là công suất tiêu thụ lớn khoảng thời gian 30 phút Trang - Đây công suất để đánh giá chế độ làm việc chọn thiết bị điện theo điều kiện phát nóng cho phép b Phụ tải cực đại đỉnh nhọn: - Là phụ tải xuất thời gian ngắn (12) giây thường xuất khởi động động Giá trị để kiểm tra dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động - Nếu số lần xuất phụ tải lớn mức độ ảnh hưởng tới làm việc bình thường thiết bị khác mạng cao 5/ Công suất phản kháng (Q) - Khi thiết bị làm việc tiêu thu lượng công suất điện dung Qc để trao đổi với điện trườngvà công suất điện cảm Ql để trao đổi với từ trường - Ngoài Q cần thiết cho trình điều chỉnh điện áp dự trữ công suất hệ thống điện 6/ Phụ tải tính toán: Ptt;Qtt; Stt - Là phụ tải giả thiết không đổi lâu dài phần tử hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây) tương đương với phụ tải thực tế biến đổi theo điều kiện tác dụng nhiệt nặng nề - Phụ tải tính toán dùng để lựa chọn máy biến áp, thiết bị điện phát nóng cho phép Quan hệ phu tải tính toán phụ tải tính toán khác Ptb  Ptt  Pma x 2.3.2 C¸c hƯ sè tính toán phụ tải 1/ Hệ số sử dụng (ksd) §èi víi mét thiÕt bÞ: K sd  Ptb Pdm n P K sd  tb  Pdm §èi víi nhiỊu thiÕt bÞ p tbi i 1 n p đm i Nếu có đồ thị phụ tải hình vÏ P p1 p2 p3 pn t1 Th×: K sd  t2 t3 tn P1t  P2 t    Pn t n Pđm (t1  t    t n ) Trang 10 - thúc đẩy trình ion hoá chất khí cho ®Õn chun sang chÕ ®é phãng ®iƯn hå quang thủy ngân, lúc áp sụt điện cực phụ áp đèn không đủ trì phóng điện chúng Phát xạ: áp suất làm việc ống phóng điện đến at Kết tạo nên xạ tử ngoại sóng dài ánh sáng nhìn thấy có bước sóng tới 578 nm Lớp bột phát quang bầu có độ nhạy cao với xạ tử ngoại phát từ bầu phát ánh sáng vàng đỏ, có tác dụng hoàn thiện phổ màu tăng hiệu phát sáng số đèn người ta hiệu chỉnh màu việc cho vào bầu phóng điện chất Kali (tạo vạch đỏ) Natri (tạo vạch vàng) Sơ đồ nối đèn thuỷ ngân cao áp thể hình 5.7 Hình 5.7 Đánh giá chung - Ưu điểm: + Có công suất lớn, dải công suất rộng từ (801000)W, đáp ứng tốt cho chiếu sáng không gian rộng, độ cao treo đèn lớn + Phổ màu đèn đà hiệu chỉnh màu có chất lượng +Chế độ làm việc ổn định không bị ảnh hưởng môi trường (ẩm, nhiệt) Năng suất phát sáng cao gấp hai lần đèn sợi đốt đạt (4050) lm/w + Kích thước nhỏ, sơ đồ nối đơn giản - Nhược điểm: +Nhiệt độ bầu đèn cao (3000C), phải có chụp đèn bảo vệ chống ẩm rơi vào bề mặt đèn gây nổ + Thêi gian måi l©u tíi hai tắt phải chờ tới ống phóng điện nguội mồi lại được, thời gian lâu tới (710) phút 5.2.4 Các loại đèn khác Đèn natri áp suất thấp Đèn có dạng ống, có dạng hình chữ U, chứa khí natri ( nguội trạng thía giọt), ống có khí nê ông để tăng độ tin cậy mồi đèn Khi làm việc, natri bay phát xạ vạch (589589,6) nm vàng da cam gần với sóng mà mắt người nhậy cảm áp suất làm việc 10-3 mHg Các đặc tính kỹ thuật: - Hiệu phát sáng đạt 190 lm/W - Chỉ số mầu không ánh sáng phát đơn sắc - Tuổi thọ lý thuyết 8000h Trang 47 Lĩnh vực ứng dụng: chiếu sáng nơi mà việc quan sát mầu sắc không quan trọng, hiệu số lượng quan trọng chất lượng, thường dùng chiếu sáng xa lộ Đèn natri áp suất cao nhiệt độ 10000c, áp suất cao, natri phát cá vạch khác phổ nhìn thấy, tạo ánh sáng trắng có nhiệt độ mầu (20002500)0K Cấu tạo tương tự đèn thủy ngân cao áp Chỉ tiêu kỹ thuật: - Hiệu suất phát sáng đạt 120lm/W - Chỉ số mầu (Ra = 20), nhiệt độ mầu thấp nên dễ chịu dộ dọi thấp - Tuổi thọ lý thuyết 10000h đèn sử dụng chủ yếu chiếu trời vùng dân cư đường phố, bÃi đỗ xe lớn, số công trình thể thao Đèn halogen kim loại Trong hỗn hợp thủy ngân halôgen áp suất cao iođua natri tali, phóng điện cho phép thu mầu trắng có nhiệt độ mầu (4000 6000)0K Các đặc tính kỹ thuật: - Hiệu suất phát sáng đạt 95 lm/W - Chỉ số mầu từ 6090 - Tuổi thọ trung bình 4000h Đèn có công suất dải rộng từ vài trục đến 2000W, cấu tạo hoạt động tương tự đèn thủy ngân cao áp Đèn halôgen kim loại dùng chiếu diện tích yêu cầu cao quan sát mầu sân thể thao phát truyền hình mầu Nhược điểm giá thành cao, suy giảm nhiệt độ mầu trình sử dụng.Sau khoảng thời gian 500-100h phải thay đèn để giữ chất lượng truyền hình mầu Trang 48 3.2.3 Giới thiệu số loại đèn chiếu sáng (Dùng tham kh¶o) Trang 49 Trang 50 Trang 51 Trang 52 5.3 Các tiêu chuẩn chiếu sáng + Đảm bảo độ rọi cần thiết (Emin) Độ rọi phụ thuộc vào yếu tố sau: - Hệ số phản xạ bề mặt làm việc tức đặt chi tiết cần quan sát Hệ số phản xạ lớn độ chói gây lớn độ rọi Emin nhỏ - Tỉ số kích thước nhỏ vật cần quan sát với khoảng cách từ mắt tới vật - Thời gian quan sát lâu độ rọi phải lớn Người ta xây dựng độ rọi tiêu chuẩn Emin cho loại đối tượng quan sát Bảng 1: Độ rọi tối thiểu (lx) Loại phòng Phòng ở, phòng sinh hoạt Phòng làm việc Điểm vệ sinh Hành lang, cầu thang Trại chăn nuôi Phòng học Dùng đèn sợi đốt 50 100 30 10 20 ữ 30 Dùng đèn huỳnh quang 100 200 70 50 300 Mặt phẳng xác định độ rọi Mặt ngang cách sàn 0, 8m Mặt ngang cách sàn 0, 8m Mặt ngang cách sàn 0, 8m Mặt ngang cách sàn 0, 8m Trên sàn Mặt bàn Bảng tiêu chuẩn độ räi ph¹m vi xÝ nghiƯp TT Khu vực chiếu sáng Đường lại, vận chuyển a, Số lượng người lại vận chuyển nhiều b, Số lượng người lại vận chuyển trung bình - Các đường lại vận chuyển khác - Cầu thang, nhà cầu lại Đường ranh giới bảo vệ thuộc khu vực xí nghiệp, kho tàng Mặt phẳng chiếu sáng Độ rọi nhỏ nhất(Lx) Mặt đường Mặt đường Mặt đường Mặt bậc thang lại Mặt tường rào 0,5 0,3 * Yêu cầu chiếu sáng + Đảm bảo tính đồng độ rọi bề mặt làm việc Độ rọi chênh lệch lớn bề mặt quan sát làm mắt phải liên tục thích nghi, làm mỏi mắt Mặt khác tính độ rọi nhỏ không nhỏ độ rọi tối thiểu (Emin) Sự không đồng lớn quang thông cần thiết chiếu tới bề mặt làm việc lớn quang thông lý tưởng độ rọi đồng Gây lÃng phí điện Giải pháp tạo độ rọi thực việc bố trí nguồn sáng: chọn chiều cao treo đèn khoảng cách chúng vị trí tối ưu + Không có vùng tối bề mặt làm việc Vùng tối thờng bóng chi tiết cần quan sát Có thể khắc phơc b»ng bè trÝ ngn s¸ng bỉ sung, ngn ¸nh sáng tán xạ hay phản xạ + Độ ổn định độ rọi trình làm việc Độ rọi thay đổi dao động điện áp Điện áp lưới không dao động 4% với số lần dao động không 10 lần + Không bị loá mắt Với cường độ ánh sáng mạnh làm cho mắt có cảm giác loá, thần kinh bị căng thẳng, thị giác xác + Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày Điều định thị giác đánh giá xác sai lầm Trang 53 Thiết kế chiếu sáng Chọn dạng hệ thống chiếu sáng a) Người ta chia làm hai dạng chiếu sáng: - Chiếu sáng làm việc: Đảm bảo độ rọi cần thiết điều kiện làm việc Được thực hiƯn b»ng hƯ thèng chiÕu s¸ng chung, chiÕu s¸ng cơc chiếu sáng hỗn hợp - Chiếu sáng cố: Dùng để trì làm việc hay để đưa người khỏi nơi làm việc có cố + Chiếu sáng trì làm việc dùng nơi mà gián đoạn sảm xuất làm hư hỏng sản phẩm dở dang gây tổn hại lớn Độ rọi lúc không giảm 10% độ rọi chế độ làm việc bình thường + Nguồn sáng cố: nguồn độc lập ắc quy, máy phát điện Độ rọi để đưa người khỏi nơi làm việc không nhỏ 0,2 lx b) Hệ thống chiếu sáng phân thành: Chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng hỗn hợp - Hệ thống chiếu sáng chung hình thức chiếu sáng tạo độ rọi đồng toàn diện tích sản xuất.Thông thường bóng đèn treo cao trần nhà theo quy luật Hệ thống chiếu sáng chung dùng với nguồn khác nhau, công suất đèn khác bố trí để tạo độ rọi cao nơi làm việc Nó cho phép tiết kiệm thiết bị lượng, xong không hợp lý bề mặt làm việc không cố định phân tán Hệ thống chiếu sáng chung thường dùng trường hợp sau: + Các phòng làm việc có chi tiết lớn + Phòng làm việc có mật độ làm việc lớn + Các phòng học, thư viện, phòng sinh hoạt cộng đồng + Các xưởng có máy giống nhau, phân bố bề mặt phân xưởng - Chiếu sáng cục bộ: Chỉ đảm bảo độ rọi cần thiết nơi làm việc, thường dùng nguồn sáng đặt gần VD: Đèn chiếu sáng nơi thao tác máy công cụ Hệ thống chiếu sáng dùng để kết hợp, bổ sung cho hệ thống chiếu sáng chung - Chiếu sáng hỗn hợp: Kết hợp chiếu sáng chung chiếu sáng cục Chiếu sáng cục nhằm tăng cường độ rọi nơi làm việc chỗ tối gây bóng từ hệ thống chiêú sáng chung Hệ thống chiếu sáng hỗn hợp dùng cho: + Phòng yêu cầu cao vị trí làm việc (E 75 lx đèn sợi đốt) + Bề mặt làm việc phân tán cố định + Yêu cầu hướng quang thông thay đổi trình làm việc + Bề mặt làm việc bị gây bãng tõ hƯ thèng chiÕu s¸ng chung Chọn đèn phát sáng kiểu nguồn sáng a) Chọn đèn phát sáng - Đèn thuỷ ngân cao áp dùng để chiếu sáng xưởng có chiều cao treo đèn lớn - Đèn huỳnh quang dùng trường hợp sau: + Trong phòng đòi hỏi truyền màu + Trong phòng có người làm việc lâu, thiếu ánh sáng tự nhiên + Trong chuồng nuôi mà việc chiếu sáng có tác dụng tốt tới sinh trưởng suất sản phẩm gia súc gia cầm b) Chọn kiểu nguồn sáng vào yếu tố 1/Điều kiện môi trường làm việc: độ ẩm, nhiệt độ, bụi, tác động hoá học môi trường dễ cháy, nổvà đặc tính kỹ thuật nguồn sáng để chọn kiểu nguồn sáng thích hợp 2/Yêu cầu với đặc tính phân bố cường độ sáng * Nguồn có phân bố ánh sáng thẳng (trực tiếp): ưu điểm: Có tính kinh tế cao quan sát rõ vùng chiếu Trang 54 Nhược điểm: Gây bóng, ®é räi kÐm ®ång ®Ịu Trong c¸c ngn ¸nh sáng phản xạ hay tán xạ lại khắc phục tốt nhược điểm đó, chúng dùng phòng: + Cần độ rọi + Chiếu sáng tốt cho mặt ngang đứng + Làm yếu độ chói trường nhìn + Loại trừ gây bóng cho người hay vật cần quan sát Trong điều kiện hệ số phản xạ tường trần cao nguồn ánh sáng phản xạ không thua đèn ánh sáng thẳng mặt lượng tiêu thụ, đảm bảo tiện nghi nhìn tốt 3/ Tính kinh tế Hc 5.4.3 Bố trí nguồn sáng Sơ đồ tính toán chiếu sáng a) Tính chiều cao treo đèn (H) Hc: Khoảng cách từ đèn đến trần Hla: Khoảng cách từ bề mặt công tắc Lp H đến sàn nhà H: Chiều cao treo đèn Lp: Chiều cao phòng Hla Ta cã: H = Lp-(Hla+Hc) b/Bè trÝ ®Ìn: Ng­êi ta thường bố trí theo hai phương pháp e Lb L e La H×nh 5a H×nh 5a Bè trÝ theo kiểu hình vuông - Hình 5b Hình 5b Bố trí theo kiểu hình thoi Sau xác định H, tra bảng 13 48 chọn tỉ số L/ H hợp lý => L = ? Trong cách bố trí hình thoi ta cã: La = L; Lb  3.L Kho¶ng cách từ đèn đến trần tường chọn theo điều kiện sau: + Nếu bề mặt làm việc sát tường: e = (0,25ữ0,3)L + Nếu bề mặt làm việc xa tường: e = (0,4ữ0,5)L 4 Tính toán công suất đèn 1/Tính công suất đèn theo phương pháp hệ số sử dụng quang thông a Lĩnh vực áp dụng : Phương pháp dùng để tính toán chiếu sáng chung đồng cho bề mặt nằm ngang tính tới hệ số phản xạ từ tường trần Không sử dụng phương pháp cho chiếu sáng cục bộ, chiếu sáng ngoài, chiếu sáng mặt phẳng nằm nghiêng b Nội dung phương pháp Quang thông gửi tới bề mặt làm việc luôn nhỏ tổng quang thông đèn phát Trang 55 + Quang thông tính toán đèn: F tt S ZE K dt n K sd Trong đó: F- Quang thông đèn E - Độ rọi (lx) S - Diện tích cần chiếu sáng (m2) Kdt- HƯ sè dù tr÷ N - Sè bãng đèn Z - Hệ số tính toán thuộc vào loại ®Ìn vµ tû sè L/H; Z= Etb/Emin th­êng lÊy Z = 0,8÷1,4 F + TÝnh hƯ sè sư dơng quang th«ng K sd  LV F HƯ sè sư dơng Ksd Nó tỉ lệ với hiêụ suất nguồn phụ thuộc vào: - Đường cong cường độ phát sáng, nguồn, dạng chiếu thẳng có Ksd lớn nguồn khác Hệ số phản xạ tường, trần bề mặt làm việc Chiều cao H (H nhỏ Ksd lớn) Diện tích phòng tăng Ksd tăng - Dạng phòng hình vuông có Ksd lớn Hệ số sử dụng tra bảng phụ lục 6.13 trang 417 (hhệ thông CCĐ đô thị nhà cao tầng) phụ thuộc vào hệ số phản xạ tường, trần số phòng () : a b S  H (a  b) H (a b) + Tính độ rọi trung bình: Gọi n số đèn, tt quang thông tính toán đèn thời điểm bắt đầu sử dụng E tb  F LV n F tt K sd  S S K dt Trªn thùc tÕ độ rọi bề mặt chiếu không nhỏ Emin E  n F tt K sd S Z K dt VÝ dô: Mét phßng cã kÝch th­íc a= 28m, b=16 m, cao 4,5m Điện áp U = 220V,sử dụng đèn vạn có Emin= 30Lux, k=1,3, hc=0,7m, H=3m, hlv=0,8m Xác định công suất đèn Bài giải: Tra bảng 10-7 chọn l/H=1,8 L=1,8.3= 5,4m ta chọn L=5m Sơ đồ bố trí đèn sau: Đèn bố trí hình vuông có cạnh 5m, khoảng cách dÃy đèn với tường 3m 1,5m theo chiều dọc ngang phòng Có dÃy theo chiều dọc dÃy theo chiều ngang Vậy số bóng đèn = 6*3=18(bóng) Xác định số phòng: a b 28 16   ,5 H (a  b) ( 28  16 ) LÊy hÖ số phản xạ trần=50%, tường=30% Tra bảng phụ lục 6.13 ta Ksd= 0,46; Thay số vào ta có: F tt  LÊy Z= 1,2 S ZE K dt 30 28 16 1, 1,   2520 lm n K sd 18 , 46 Tra bảng chọn đèn 200 W có quang thông F=2510lm Trang 56 2.Phương pháp suất phụ tải đơn vị diện tích (phương pháp gần đúng) Có hai cách tính : Cách : Dùng tính toán thiết kế sơ Công suất tổng : Ptổng = po S Trong : po : Suất phụ tải đơn vị diện tích (W/ m2), suất phụ tải phụ thuộc vào đối tượng cần thiết kế chiếu sáng S: Diện tích cần thiết kế chiếu sáng (m2) Cách : Cách dựa vào bảng đẫ tính sẵn với công suất 10 W/m2 (bảng 10-8 trang197 sách HTCCĐ Nguyễn Công Hiền) Khi thiết kế lấy độ rọi thích hợp với độ rọi bảng tra đẫ tính sÃn không cần phải hiệu chỉnh.Nếu khác độ rọi công suất phải hiệu chỉnh theo biểu thức: po  10.E k (W / m ) E Trong : P0: Công suất (w/m2) tính theo độ rọi yêu cầu Emin : Là độ rọi tối thiểu; E : Là độ rọi tra bảng tính sẵn với tiêu chuẩn 10 (w/m2) K: Là hệ số an toàn Tổng công suất : Pđặt = po S số lượng đèn: n Pdat Pden Phương pháp điểm: Phương pháp điểm xác định độ rọi điểm không gian chiếu sáng tạo nguồn sáng thẳng, không tính tới thành phần quang thông phản xạ từ tường trần Lĩnh vực ứng dụng: Dùng trường hợp sau : - Chiếu sáng cho phân xưởng có yêu cầu quan trọng - Chiếu sáng chung không đồng - Chiếu sáng cục - Chiếu sáng cho mặt phẳng nằm ngang mặt phẳng nằm nghiêng Trình bày phương pháp Phương pháp phải phân biệt để tính độ rọi cho trường hợp điển hình - Tính độ rọi cho mặt phẳng ngang E ngang - Tính độ rọi cho mặt phẳng đứng E dứng - Tính độ rọi cho mặt phẳng nghiêng góc , E ngh Trang 57 + Độ rọi điểm A mặt phẳng nằm ngang - Độ rọi tạo nguồn sáng điểm có cường độ sáng theo phương chiếu I tính theo công thức : I cos  h2 mµ r  E ng  r2 cos  Do ®ã ta cã: E ng I  cos   h2 Trong ®ã : I: Là cường độ sáng quy ứơc chiếu theo hướng xác định bảng đường cong cường độ sáng; : Là góc hợp nguồn sáng điểm tính toán; h: Là chiều cao treo đèn r : Khoảng cách từ điểm tính tới đèn + Tính độ rọi điểm A mặt phẳng đứng E  I  sin  r  I  sin  h2  E ng tg cos + Tính độ rọi điểm A mặt phẳng nằm nghiêng I cos Mà cos = cos(- ) E ngh   r Engh = Eng(cos + tgsin) Mà : tg = P/h Từ công thøc tÝnh ®é räi cđa ®iĨm A ta nhËn thÊy®é rọi phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn tới điểm tính toán Việc tính toán độ rọi điểm A tạo tất nguồn làm tăng khối lượng tính toán nguồn sáng xa ảnh hưởng nhỏ tới điểm A Trên thực tế tính nguồn sáng gần A nhất, nguồn sáng xa tính cách nhân thêm vào hƯ sè ®é räi bỉ xung  HƯ sè ®é rọi bổ xung phụ thuộc vào hệ số phản xạ trần, tường, đặc tính cường độ sáng - Việc tính độ rọi điểm A theo công thức nhiều trường hợp phức tạp, người ta dùng phương pháp đơn giản gọi phương pháp đường đẳng lux, họ đường cong độ rọi không đổi phụ thuộc vào vị trí nguồn với điểm tính toán 5.4.5 Đối với đèn huỳnh quang - Phương pháp gần Giả sử phòng chiếu sáng đèn ống có: - Pđèn= 30 w, độ rọi định mức Eđm= 100Lx Dùng đèn U =220v, quang thông 1230 lm Phòng gọi rộng a/H0 Phòng gọi vừa a/H0 =2 Trang 58 Phòng gọi hẹp a/H0 Với: a- ChiỊu réng phßng H0- ChiỊu cao phßng HƯ sè phản xạ trần màu thẫm: tr= 0,7 Hệ số phản xạ trần màu trung bình: tr= 0,5 Hệ số phản xạ tường màu thẫm: t = 0,5 Hệ số phản xạ tường màu trung bình: t = 0,3 HƯ sè an toµn k: Khi phèi quang trực xạ: 1,3 Khi phối quang phản xạ: 1,5 Khi chủ yếu dùng phối quang trực xạ: 1,4 Khi dùng đèn ống cs độ rọi khác với Eđm 100 Lx công suất tổng đèn cần thiết ®­ỵc tÝnh theo tû lƯ: F S P E  1,25 * * Pđen S o Fđen E đm  P  1,25 Pđèè S F E S Fđèè E đm Trong ®ã: 1,25 - HƯ sè xÐt tíi công suất tổn hao cuộn cảm Pđèn- Công suất đèn dùng thiết kế Fđèn- Quang thông mét ®Ìn dïng thiÕt kÕ S - DiƯn tÝch chiếu sáng F- Quang thông đèn giả thiết E - §é räi tèi thiĨu S0 - DiƯn tÝch chiếu sáng đèn ống có Eđm= 100Lx S0 tra bảng (10.9 trang 220 sách hệ thông cung cấp điện Nguyễn Công Hiền) Số bóng đèn: n P 1,25 * P ' Với P công suất bóng đèn ống Ví dụ: Một phòng có diện tÝch 1000 m2 ChiỊu réng phßng gÊp chiỊu cao, màu trần tường loại trung bình Dùng đèn ống đôi có chao sắt tráng men, công suất đèn p =30w §é räi tèi thiĨu (Emin= 150 lx) H·y tÝnh công suất tìm số bóng đèn dùng chiếu sáng Bài giải: Theo ta có: a/H0 = tra bảng lấy giá trị a/H0 = S0 = 9,4 a/H0 = S0 = 11,5 VËy S  11,5  9,5  10,5 (m2) Tổng công suất đèn: P 1,25 Pđèè S F E S Fđèè E đm  1,25 1230 * * 30 *1000 * 150  10543 10,5 *1250 * 100 (w) Số bóng đèn là: n 10543  281 (bãng) 1,25 * 30 Trang 59 5.5 Thiết kế chiếu sáng trời Chiếu sáng trời phục vụ trực tiếp cho công tác bảo vệ tri an, giao thông thành phố, vận chuyển đI lại công trường, xí nghiệp, cho công trình kiến trúc văn hoá Chiếu sáng ngoàI trời có hình thức: Chiếu sáng tập trung chiếu sáng rộng + Chiếu sáng tập trung: Đặc điểm: có chi phí vận hành ít, số cột đường dây ít, chi phí bảo quản Tổn hao quang thông lớn, có bóng tối chi phí vận hành cao ứng dụng: Dùng khu vực lớn:Nhà ga, kho tàng, công trường, đầu mối giao thông quan trọng, sân bay, trạm biến áp, đập nước + Chiếu sáng rộng: Đặc điểm: Tổn hao quang thông nhỏ, với khu vực nhỏ, chi phí vận hành nhá Tèn nhiỊu cét, d©y dÉn øng dơng: Dïng nhiỊu chiếu sáng đường phố, công trường, nơi cần chiếu sáng hẹp dài Thiết kế chiếu sáng trời cần ý tới điều kiệm địa hình, giao thông, mỹ thuật vốn đầu tư Trang 60 CÂU HỏI, BàI TậP CHƯƠNG Câu 1: Trình bày khái niệm ánh sáng Câu 2: Trình bày tiêu chuẩn hệ thống chiếu sáng Câu 3: Trình bày trình tự thiết kế chiếu sáng Câu 4: Bán kính trái đất r = 6300 km, bán kính mặt trời R = 694000km ánh sáng mặt trời đến trái đất sau phút 20 giây Tính góc khối để mặt trời nhìn thấy trái đất từ trái đất nhìn thấy mặt trời Câu 5: Một người ngồi vào bàn ®äc s¸ch d­íi ¸nh s¸ng cđa mét bãng ®Ìn ®iƯn có quang thông 1380 lm tỏa tia theo hướng treo 1,3 m bàn Khoảng cách từ bàn đến chỗ đặt sách để đội dọi 40 lx độ chói hệ số phản xạ trang sách 0,7 ( khuyêch tán thẳng) Câu 6: Một người ngồi vào bàn đọc sách ánh sáng bóng đèn điện có quang thông lµ 1380 lm táa tia nh­ theo mäi h­íng treo 1,3 m bàn Bóng đèn đặt tâm cầu mờ có đường kính 0,3 m, khuyếch tán theo định luật Lambert 80% quang thông nguồn Độ chói chung dụng cụ Câu 7:Tính toán chiếu sáng cho quán giải khát có kích thước a*b = 14*13m2, chiều cao 3,3m có đặc điểm sau: - rọi E = 140Lx - Hệ số phản xạ trần: 0,7 - Hệ số phản xạ tường: 0,4 C©u 8: Một xưởng thực tập có kích thước 12*22 (m2) ,sử dụng đèn huỳnh quang điện áp 220V,chiều cao treo đèn m.Tính cơng suất đèn cách bố trí?Biết hệ số phản xạ tường 30%,hệ số phản xạ trần 30%,Kdt= 1,2; Z= 1,1;Emin = 140 lx Bài tập 9: Mt phòng học cú kích thước 10*12 (m2) ,sử dụng đèn huỳnh quang điện áp 220V,chiều cao treo đèn m.Tính cơng suất đèn cách bố trí?Biết hệ số phản xạ tường 30%,hệ số phản xạ trần 30%,Kdt= 1,2; Z= 1,1;Emin = 200 lx TàI liệu tham khảo 1/ Hệ thống cung cấp điện xí nghiệp công nghiệp đô thị nhà cao tầng Chủ biên: Nguyễn Công Hiền; Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2005 2/ Hệ thống cung cấp điện Chủ biên: trần Quang Khánh; Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2006 3/ Cung cấp điện Chủ biên: Nguyễn Xuân Phú; Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2003 4/ Bài tập cung cấp điện Chủ biên: trần Quang Khánh; Nhà xuất khoa học kỹ thuật năm 2005 5/ Cung cấp điện nông nghiệp Chủ biên: Nguyễn Văn Sắc; Nhà xuất giáo dục năm 1999 Trang 61 ... kế cung cấp điện Mục tiêu thiết kế cung cấp điện đảm bảo cho hộ tiêu thụ luôn đủ điện với chất lượng nằm phạm vi cho phép 1.3.1 Những yêu cầu thiết kế cung cấp điện Một phương án cung cấp điện. .. ban đầu + Nhiệm vụ, mục đích thiết kế cung cấp điện + Đặc điểm quy trình công nghệ chương trình cung cấp điện + Dữ liệu nguồn điện, công suất hướng cung cấp điện, khoảng cách đến hộ tiêu thụ +... cắt điện dầu, cấp điện phải có chế độ kiểm nghiệm định kỳ cách điện Trang 34 CÂU HỏI, BàI TậP CHƯƠNG Câu 1: Vẽ nêu đặc điểm sơ đồ cung cấp điện mạng hạ áp Câu 2: Vẽ nêu đặc điểm sơ đồ cung cấp