(Sáng kiến kinh nghiệm) rèn luyện kỹ năng tính toán, thiết kế và thực hành lắp mạch điện chiếu sáng

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM RÈN LUYỆN KỸ NĂNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ THỰC HÀNH LẮP MẠCH ĐIỆN CHIẾU SÁNG A/ ĐẶT VẤN ĐÊ Trong công cuộc CNH-HĐH hiện thì vấn đề điện giữ vai trò rất quan trọng Hầu hết các hoạt động sản xuất và đời sống đều gắn với việc sử dụng điện năng.Ở nước ta hệ thống điện gồm có các nhà máy điện, đường dây tải điện,trạm biến áp trạm phân phối và đóng cắt Mạng điện nhà (mạng điện sinh hoạt )là mạng điện có điện áp thấp,nhận điện từ mạng phân phối để cung cấp điện cho các thiết bị và đồ dùng điện gia đình.Nó được lắp đặt theo nhu cầu của người dùng điện và đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu an toàn,cung cấp đủ điện cho các đồ dùng điện và thiết bị dự phòng… Môn công nghệ nói chung và môn nghệ và nói riêng là môn học khó Đặc biệt là phần mạng điện nhà công nghệ và lắp đặt mạng điện nhà lớp khó cho cả giáo viên và học sinh về phương pháp dạy của thầy phương pháp học của trò Thực tế cho thấy nhiều giáo viên và học sinh chưa xem nhẹ môn học coi nó là mơn phụ nên chưa đầu tư thích đáng về thời gian nghiên cứu tài liệu, đầu tư cho các giờ dạy lý thuyết và đặc biệt là các giờ thực hành Việc biết cách tính toán, lựa chọn, và thiết kế mợt mạng điện chiếu sáng mang tính thực tế cao, rất thiết thực cho cuộc sống Hiện các trường THCS phần lớn điều kiện sở vật chất còn thiếu thốn chưa đủ cho học sinh thực hành Nên phải tổ chức cho học sinh tự sưu tầm một số thiết bị điện cũ gia đình góp lại theo nhóm để phục vụ cho việc học tập nâng cao tay nghề, kỹ thực hành cho học sinh Ví dụ : cơng tắc, ổ cắm, phích cắm, dây điện… Là mợt giáo viên Cơng Nghệ được đào tạo chuyên ngành kỷ thuật điện, và qua thực tế sau nhiều năm công tác tại trường, trực tiếp giảng dạy môn công nghệ và (lắp đặt mạng điện sinh hoạt nhà), trăn trở với việc làm để nâng cao chất lượng môn học nâng cao kiến thức và tay nghề cho học sinh mạnh dạn áp dụng phương pháp rèn luyện kỹ tính toán, thiết kế và thực hành lắp mạch điện chiếu sáng Sáng kiến mới này được áp dụng thành công nhà trường B/ GIẢI QUYẾT VẤN ĐÊ I/ Thực trạng môn công nghệ Cơ sở lý luận: Môn công nghệ được thiết kế theo mô đun nghề mô đun nghề điện dân dụng nói riêng các mô đun nghề khác của môn công nghệ có thời lượng thực hành khá cao Các bài thực hành đó thường có hai dạng: + Vận dụng lý thuyết để giải các bài tập tình huống, bài thực hành rèn luyện kỹ + Thực hành tạo sản phẩm: Chủ yếu là thực hành việc thực hiện quy trình Công nghệ, các thao tác kĩ thuật sản xuất sản phẩm đơn giản Cấu trúc chung của các bài thực hành: Có phần chuẩn bị, nội dung thực hành, trình tự tiến hành hoặc mẫu báo cáo có phần đánh giá Cấu trúc này đảm bảo được những yêu cầu của nội dung thực hành nhiên để vận dụng vào thực tế, nhằm giúp cho học sinh nâng cao kỹ thì cần phải áp dụng một cách linh hoạt theo từng nội dung cụ thể Một thực tế là sau hoàn thành chương trình thì đa phần học sinh thao tác thực hành còn yếu, để tự mình tạo một sản phẩm theo yêu cầu của môn học là rất khó khăn vì đặc trưng của môn học đòi hỏi người học phải được trang bị nhiều kỹ khác cách sử dụng các loại kìm điện, sử dụng khoan, sử sụng cưa mặt khác còn phải tính toán được các thơng sớ kĩ thuật của mạch điện, có óc quan sát thẩm mĩ Cơ sở thực tiễn: Hiện trường THCS Kỳ ninh phần lớn điều kiện sở vật chất còn thiếu thốn chưa đủ cho học sinh thực hành Mặt khác các đồ dùng, thiết bị dạy học có sẵn chất lượng không cao, các vật liệu tiêu hao không bổ sung kịp thời Nên phải tổ chức cho học sinh tự sưu tầm một số thiết bị điện cũ gia đình góp lại theo nhóm để phục vụ cho việc học tập nâng cao tay nghề, kỹ thực hành cho học sinh Ví dụ : cơng tắc, ổ cắm, phích cắm, dây điện,bảng điện… Mơn học công nghệ lại là môn học khô cứng mang tính hướng nghiệp, việc lơi ćn học sinh u thích mơn học là khó khăn Tâm lí các em học sinh chưa thực sự u thích mơn học thực hiện bài học tại lớp học, điều này được kiểm nghiệm thực hiện chương trình các năm học vừa qua đến Về đối tượng: Đa số các em còn ngại tiếp xúc với điện, với các thiết bị điện Về khách quan Điều kiện sở vật chất nhà trường chưa đủ đảm bảo cho việc thực hiện bài thực hành cho nhiều học sinh tham gia, các dụng cụ thiết bị vật liệu điện còn thiếu nhiều chủng loại II/ Biện pháp thực Việc tính toán thiết kế mạng điện nhà thường được tiến hành theo các bước sau : - Ước tính cơng śt u cầu của phụ tải điện đới với mạng điện - Tính toán chọn tiết diện dây dẫn trục và đường dây dẫn - Chọn các khí cụ điện và các thiết bị điện cần thiết - Bớ trí đường dây dẫn điện 1- Ước tính cơng śt u cầu của phụ tải điện đới với mạng điện - Tính theo tổng công suất của tất cả các thiết bị và đờ dùng điện sử dụng nhà đờng thời tính đến khả phát triển thêm về nhu cầu dùng điện sau này - Công suất yêu cầu (Pyc) = Tổng công suất định mức (Pt) x Hệ số yêu cầu (Kyc) Hệ số yêu cầu là đại lượng biểu thị cho sự làm việc không đồng thời và không hết công suất của các đồ dùng điện Bảng hệ sớ u cầu (phụ lục ) Tính toán cơng śt chiếu sáng thì sử dụng những số liệu thực nghiệm.Lấy độ rọi trung bình 100lx/1 mét vuông + Khi chiếu sáng trực tiếp đèn sợi đốt là 16-29w/mét vuông + Khi chiếu sáng trực tiếp đèn huỳnh quang là 5-6w/mét vuông + Khi chiếu sáng gián tiếp đèn sợi đốt là 20-28w/mét vuông 2- Chọn dây dẫn a, Tiết diện dây dòng điện sử dụng tính theo công thức : Isd = Pyc/Udm = Kyc x Pt/Udm Trong đó : - Udm là điện áp định mức của mạng điện - Pyc là công suất yêu cầu của mạng điện Và Isd nhỏ hoặc Icp (dòng điện cho phép của từng tiết diện dây) b, Chiều dài dây dẫn được tính theo sơ đờ lắp đặt mạng điện và cộng thêm các mối nối dây dẫn c, Vỏ cách điện của dây dẫn phải phù hợp với điện áp lưới điện và điều kiện lắp đặt * Những tác hại dùng dây và cáp điện kém chất lượng : - Khi ruột đồng kém chất lượng hoặc không đủ tiết diện có thể gây các tác hại sau : + Dẫn điện kém, gây sụt áp đường dây làm cho các thiết bị hoạt động không hiệu quả, tuổi thọ thiết bị giảm nhanh + Phát nóng quá mức đường dây, gây hư hại lớp cách điện, gây chạm chập cháy nổ + Ruột đồng kém chất lượng rất dễ gãy, khó nối, khó lắp vào các phụ kiện khác - Khi lớp cách điện kém chất lượng có thể gây các tác hại sau : + Nứt cách điện, hở ruột dẫn gây điện giật cho người + Rạn nứt cách điện sau một thời gian ngắn gây rò điện, tổn thất điện năng, chạm chập cháy nổ + Không chịu được nhiệt độ cho phép của ruột dẫn gây chạm chập cháy nổ + Không tự tắt bị phát cháy tác nhân bên ngoài + Mất màu sau một thời gian ngắn, gây nhầm lẫn các dây với sữa chữa thay thế * Một số kinh nghiệm lựa chọn các loại dây dùng nhà - Không nên chọn dây không có nhãn mác bao bì, không có tên nhà sản xuất, không địa rõ ràng - Không nên chọn dây dẫn mà dây không có các thông tin bản như: nhãn hiệu, tên loại dây, tiết diện, cấu trúc ṛt dẫn (sớ sợi và đường kính sợi), tiêu chuẩn sản xuất - Dây tốt thường có bề ngoài của vỏ nhựa bóng, láng - Lớp nhựa cách điện của dây tốt rất dẻo, tuốt khỏi ruột dẫn, có thể kéo giãn gấp đôi, gấp ba chiều dài ban đầu mà chưa bị đứt Dây có thể bẻ gập nhiều lần hoặc xoắn gút bề mặt cách điện không bị rạn nứt - Có thể kiểm tra ruột dẫn cách đếm số sợi nhỏ bên so với số sợi được ghi bên ngoài Đường kính của các sợi nhỏ bên rất khó kiểm tra, vì phải có thước chuyên dùng mới đo được - Dây tốt thì có ruột dẫn, sáng, bóng, nếu là dây đồng thì ruột dẫn rất mềm dẻo Đối với dây ruột dẫn đồng có nhiều sợi nhỏ thì có thể dùng hai ngón tay xoắn ruột dẫn dễ dàng mà các sợi nhỏ không bung, không gãy không đâm vào tay Đối với dây ruột dẫn có một sợi thì có thể bẻ gập ruột đồng đến vài chục lần mà không gẫy - Thông thường dây tốt có giá cao dây dỏm hoặc dây nhái với cùng cỡ loại Hiện thực tế các người thợ điện thường lắp đặt các loại dây CADIVI, CADISUN, SANG JIN, DONG YOU * Ví dụ mợt số loại dây cáp - Cáp Duplex ruột đồng, cách điện XLPE (Duplex Du-CX) Cáp Duplex Du-CX có hai ruột dẫn đồng, ruột dẫn là sợi đồng đặc hoặc sợi đồng được xoắn lại với nhau,mỗi ruột dẫn được bọc cách điện XLPE màu đen hoặc xoắn lại với nhau, một hai lõi có gân để phân biệt pha Cấp điện áp của cáp là 0,6/1kV Hình - Dây đơn cứng (VC) là dây có ruột dẫn là sợi đồng, bọc cách điện PVC Cấp điện áp của dây là 600V Hình - Dây đơn mềm Dây đơn mềm là dây có ruột dẫn gồm nhiều sợiđồng được xoắn với nhau.bọc cách điện vật liệu PVC Cáp điện áp của dây là 250V Hình 3- Chọn các khí cụ điện và các thiết bị điều khiển khác a, Chọn cầu chi Cầu chì là thiết bị bảo vệ dùng để phòng sự cố ngắn mạch và quá tải gây nên Cách chọn cầu chì : Bảng TT Đại lượng chọn và kiểm tra Cơng thức tính toán Điện áp định mức Uđmcc,kv Uđmcc Uđm mạng Dòng điện định mức Iđmcc,A Iđmcc Ilvmax Công suất cắt định mức Sđmcc s Sđmcc,kv S = Uđm mạng.I với I là giá trị hiệu dụng ban đầu của thành phần - Cầu chì phải tác động có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch - Cầu chì phải tác động nhanh kịp thời tách phần mạch điện bị sự cố - Dây chảy không bị chảy có dòng điện sử dụng chạy qua - Ic lớn hoặc Isd và cầu chì dây dẫn có Iđm lớn cầu chì bảo vệ mạch nhánh là cấp theo giá trị định mức.Bảng tiêu chuẩn dây chảy (phụ lục) b, Chọn cầu dao hoặc aptomat - Cầu dao được chọn cho điện áp của cầu dao phù hợp với điện áp của mạng điện,dòng điện định mức của cầu dao lớn dòng điện sử dụng liên tục qua cầu dao - Aptomat là thiết bị tự động cắt điện trường hợp quá tải hoặc ngắn mạch Loại cực dùng cho dòng pha có Iđm : 6.3;10;16;30;45 và 60A rất thích hợp thay thế cho cầu dao và cầu chì Hình C, Chọn các thiết bị điều khiển khác Yêu cầu phải là đáp ứng Uđm và dòng điện sử dụng lâu dài được tính chọn dây dẫn điện.Đồng thời thỏa mãn các điều kiện khác về mỹ thuật và các sự khác biệt để không sử dụng nhầm lẫn 4-Bớ trí đường dây dẫn điện - Bớ trí dây dẫn theo phương thức phân tải theo nhánh hay phân tải tập trung.Cách lắp đặt có thể sứ cách điện,trong ống nhựa hoặc lắp đặt ngầm tường * Đi dây : Hình Là hình thức bọc dây điện các ống nhựa tròn hoặc nẹp nhựa và ốp lên bề mặt tường, trần nhà Từ đó đường dây được dẫn từ mạng điện bên ngoài vào nhà và phân chia tới các phòng Đường dây có thể lắp đặt sau nhà được xây dựng hoàn tất * Nhược điểm của lắp điện kiểu : - Tính thẩm mỹ khơng cao - Bớ trí khơng hợp lý rới loạn và ảnh hưởng đến không gian sử dụng * Một số yêu cầu kỹ thuật lắp mạng điện kiểu - Đường dây phải song song với vật kiến trúc (tường nhà,cột, xà…), cao mặt đất 2,5m trở lên và cách vật kiến trúc không nhỏ nhơn 10mm - Bảng điện phải cách mặt đất tối thiểu từ 1,3 – 1,5 m - Khi dây dẫn đổi hướng hoặc phân nhánh phải tăng thêm kẹp ống - Không luồn các đường dây khác cấp điện áp vào chung một ống - Đường dây dẫn xuyên qua tường hoặc trần nhà phải luồn dây qua ống sứ,mỗi ống luồn một dây, hai đầu ống sứ phải nhô khỏi tường 10mm -Tổng tiết diện của dây dẫn ống không vượt quá 40% tiết diện ống Một số cách nối dây dùng lắp đặt Hình Hình Hình * Lắp đặt kiểu ngầm Hình Ưu điểm và nhược điểm của lắp đặt kiểu ngầm : - Ưu điểm : + Tiết kiệm không gian tăng thêm vẻ đẹp,yếu tố thẩm mỹ + Tránh bị ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài - Nhược điểm : + Chi phí lắp đặt cao + Cần thiết kế sơ đồ lắp đặt trước xây dựng và lưu bản vẽ thiết kế điện + Việc sữa chữa, khắc phục sự cố phức tạp - Nên : + sử dụng dây dẫn có chất lượng tớt, tính toán tiết diện dây dẫn phù với nhu cầu sử dụng + Lắp đặt aptomat cho hệ thống điện ( aptomat tổng cho cả nhà,1 aptomat tổng cho từng tầng và aptomat riêng cho từng phòng * Lưu ý : - Không lắp dường dây điện chung ống với cáp tivi, đường dẫn internet làm nhiễu tín hiệu cho các thiết bị đầu thu - Khơng lắp đặt đường dây mà không có các đường ống bảo vệ - Không nối tắt dây điện các đường trục chính, được đấu nới hợp box hoặc hộp nối * Hệ thống chiếu sáng gia đình cần đảm bảo các yếu tố sau : - Hệ thống chiếu sáng yêu cầu cần thiết là không có bóng tối, độ rọi phải đồng đều diện tích chiếu sáng - Khơng gây chói mắt tránh các phản xạ ảnh hưởng không tốt tới mắt, giảm suất công việc ảnh hưởng tới người sử dụng - Ánh sáng là nhân tạo phải thiết kế cho giống ban ngày để thị giác của mắt dễ phân biệt Ngoài tiết kiệm điện là yêu cầu bản thiết kế điện chiếu sáng + Chọn thiết bị loại đèn có hiệu suất cao.hiện phổ biến dùng các loại bóng compact hoặc đèn led Hình 10 + Bố trí vị trí lắp đặt và phân bớ hợp lý Cần thiết có thể sử dụng thiết bị điều khiển chiếu sáng để dễ kiểm soát Khi lựa chọn đèn cần ý : + Các thông tin kỷ thuật được hiển thị đèn catalogue của thiết bị: độ sáng, công suất … Hình 12 + Chức làm việc của thiết bị + Mục đích và đặc điểm của đối tượng chiếu sáng + Tuổi thọ của bóng + Hiệu suất làm việc + Màu chiếu sáng Ứng dụng : Qua quá trình làm việc thực tế và giảng dạy môn công nghệ nhận thấy việc tính toán thiết kế và lắp đặt mợt mạng điện chiếu sáng sinh hoạt được áp dụng vào môn công nghệ và 9.Cụ thể công nghệ là các bài sử dụng hợp lý điện năng,đặc điểm cấu tạo mạng điện nhà, thiết bị đóng cắt, lấy điện và thiết bị bảo vệ của mạng điện nhà, sơ đồ điện Công nghệ là các nội dung: nối dây dẫn điện, lắp đặt các mạch điện chiếu sáng, lắp đặt dây dẫn, và kiểm tra an toàn mạng điện nhà Từ đó giúp học sinh có thể tự thiết kế và lắp đặt được mợt mạch điện chiếu sáng đơn giản sau Tính toán thiết kế mạng điện cho một phòng có diện tích 5m x 10m chiếu sáng trực tiếp.Các đờ dùng điện phòng gồm : máy bơm nước 175w, bàn là 1000w, máy nóng lạnh 2500w, quạt 20w, đèn huỳnh quang 20W a, Ước tính cơng śt u cầu của mạng điện Cơng śt chiếu sáng : lấy công suất riêng là 16w/mxm.cho chiếu sáng đèn huỳnh quang.Ta có : P1 = S x = 30 x =150 (w) Tổng công suất định mức là : Pt =175 + 1000 + 2500 +20 +20 =3715 (w) b, Chọn dây dẫn điện và các khí cụ điện Vì sớ đợng nhỏ nên chọn Kyc =1 Dòng điện sử dụng mạch là : Isd = Kyc x Pt/Uđm = x 3695/220 =16.79 A Tra bảng chọn dây dẫn (I = 20A) được dây dẫn mạch đờng cỡ 2.5 mm vuông và dây chảy chì có đường kính 1.8mm Lắp đặt aptomat loại 25A điều khiển cả mạch điện phòng Các mạch nhánh phòng là các đường dây xuống các bảng điện,ở đó có ổ cắm điện.Và sử dụng các đường dây đồng cỡ 1.5 mm vuông cho các mạch nhánh Kết quả đạt được Sau năm học 2016- 2017 tại trường THCS Kỳ Ninh khảo sát kết quả của lớp 9A và 9B sau : Bảng khảo sát chất lượng môn công nghệ giữa học kỳ I Giỏi Khá Trung bình Yếu G.chú Lớ T.số SL TL SL TL SL TL SL TL p 9A 36 12 33,3 14 39 10 27,7 Lớpchọn 9B 29 13,7 10 34,6 15 51,7 Lớp thường Bảng khảo sát chất lượng môn công nghệ giữa học kỳ II Lớ T.số p 9A 36 9B 29 Giỏi SL TL Khá SL TL Trung bình SL TL Yếu SL TL 16 44,4 15 41,8 13.8 27,5 12 41,5 31 G.chú Lớp chọn Lớp thường Qua kết quả khảo sát thực tế cho thấy lớp 9A là lớp chọn đa số các e chăm học tập, tiếp thu bài tốt nên tỷ lệ giỏi, khá, trung binh cao lớp 9B Cụ thể giữa kỳ I giỏi cao 19,6%, khá là 4,4%, trung bình thấp 24% Cuối kỳ II : giỏi lớp 9A cao 16,9%, khá là 0,3% và trung bình thấp 17,2% So sánh sự tiến bộ giữa lớp 9A và 9B giữa kỳ I và cuối kỳ II Lớp 9A : Giỏi tăng 11,1% khá tăng 2,8%, trung bình giảm 13,9% Lớp 9B : Giỏi tăng 13,8%, khá tăng 6,9%, trung bình giảm 20,7% Như vậy qua áp dụng những cách làm học sinh trường THCS kỳ Ninh có những tiến bộ vượt bậc, đưa chất lượng môn học công nghệ ngày càng tiến bộ C/ KẾT LUẬN Trên là một sáng kiến của cá nhân qua đó giúp bản thân bổ sung thêm được những kiến thức phương pháp những nhằm nâng cao nhận thứcvà góp phần rèn luyện kỹ thiết kế được một mạng điện sinh hoạt cho các em học sinh lớp Giúp các e trường trang bị cho mình những kiến thức, kỷ cần thiết để tự mình tính toán, thiết kế mạch điện chiếu sáng cho gia đình và xã hội Tuy nhiên, sáng kiến còn nhiều thiếu sót để hoàn thiện nữa rất mong nhận được sự đóng góp chân thành từ các bạn bè đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn D/ KIẾN NGHỊ Đối với nhà trường: - Mua sắm và bổ sung mới một số thiết bị đồ dùng cầu chì, aptomat, cầu dao - Đầu tư đầy đủ một số bóng đèn sợi đốt và đèn huỳnh quang phục vụ cho việc dạy và học - Tạo điều kiện cho học sinh được tham quan trải nghiệm thực tế một số nhà xưởng,cơng trình nhà dân để các em tích lũy thêm kiến thức và nâng cao tay nghề Đối với phụ huynh: Ln quan tâm, đợng viên, khún khích sự sáng tạo và khơi dậy niềm đam mê học tập môn công nghệ đặc biệt là phần mạng điện sinh hoạt Bảng phụ lục 1/ Phụ lục hình ảnh Hình Tên gọi H.1 Cáp Duplex ruột đồng, cách điện XLPE (Duplex Du-CX) H.2 Dây đơn cứng (VC) là dây có ruột dẫn là sợi đồng, bọc cách điện PVC Cấp điện áp của dây là 600V H.3 Dây đơn mềm H.4 Các loại aptomat H.5 Mạch điện lắp đặt kiểu H.6 Mối nối thẳng (mối nối nối tiếp) H.7 Mối nối rẽ (mối nối phân nhánh) H.8 Mối nối dùng phụ kiện (mối nối hộp nối dây) H.9 Lắp đặt mạng điện kiểu ngầm H.10 Bóng đèn led tiết kiệm điện H.11 Nhãn mác bóng đèn 2/ Phụ lục biểu bảng: Bảng : cách chọn cầu chì Ghi ... Biện pháp thực Việc tính toán thiết kế mạng điện nhà thường được tiến hành theo các bước sau : - Ước tính cơng śt u cầu của phụ tải điện đới với mạng điện - Tính toán... điện 1- Ước tính cơng śt u cầu của phụ tải điện đới với mạng điện - Tính theo tổng công suất của tất cả các thiết bị và đờ dùng điện sử dụng nhà đờng thời tính đến khả... góp phần rèn luyện kỹ thiết kế được một mạng điện sinh hoạt cho các em học sinh lớp Giúp các e trường trang bị cho mình những kiến thức, kỷ cần thiết để tự mình tính toán,