Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống cung cấp điện

Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện PHẦN I: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC Ngành chế biến thức ăn gia súc từ lâu nghành tương đối quan trọng kinh tế quốc dân Với nhiệm vụ sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế nơng nghiệp nói chung Ngày nay, với phát triển ngành công nghiệp khác, chế biến thức ăn gia súc không ngừng phát triển số lượng chất lượng Phân xưởng có tổng diện tích 6375m2 với máy có cơng suất đặt cho bảng 1-1 Bảng 1-1: Tên công suất đặt máy phân xưởng Ký hiệu mặt Tên máy Đóng bao Nghiền bột Lị Quạt thơng gió Số lượng 16 Công suất đặt(KW) 5KW 12KW 20KW 2KW Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TỐN Khi thiết kế cung cấp điện cho cơng trình (cụ thể phân xưởng ta thiết kế) nhiệm vụ người thiết kế phải xác định nhu cầu điện phụ tải cơng trình (hay cơng suất đặt phân xưởng ) Tuỳ theo quy mơ cơng trình (hay phân xưởng ) mà phụ tải điện phải xác định theo phụ tải thực tế phải kể đến khả phát triển tương lai Cụ thể muốn xác định phụ tải điện cho phân xưởng chủ yếu dựa vào máy móc thực tế đặt phân xưởng phải kể đến tương lai xa Như vậy, việc xác định nhu cầu điện giải toán dự báo phụ tải ngắn hạn (đối với xí nghiệp, nhà máy cơng nghiệp) dự báo phụ tải dài hạn (đối với thành phố, khu vực ) Nhưng ta xét đến dự báo phụ tải ngắn hạn liên quan trực tiếp đến công việc thiết kế cung cấp điện phân xưởng ta Dự báo phụ tải ngắn hạn xác định phụ tải cơng trình sau cơng trình vào sử dụng Phụ tải thường gọi phụ tải tính tốn Người thiết kế cần phải biết phụ tải tính tốn để chọn thiết bị điện như: máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng, cắt, bảo vệ để tính tổn thất công suất, tổn thất điện áp, để lựa chọn thiết bị bù Chính vậy, phụ tải tính tốn số liệu quan trọng để thiết kế cung cấp điện Phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất số lượng thiết bị điện, chế độ vận hành chúng, quy trình cơng nghệ phân xưởng , trình độ vận hành cơng nhân v.v Vì vậy, xác định xác phụ tải tính tốn nhiệm vụ khó khăn lại quan trọng Bởi vì, phụ tải tính tốn xác định nhỏ phụ tải thực tế làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, có khả dẫn đến đến cháy nổ nguy hiểm Nếu phụ tải tính tốn lớn phụ tải thực tế nhiều thiết bị điện chọn lớn so với u cầu, gây lãng phí khơng kinh tế Do tính chất quan trọng vậy, nên có nhiều cơng trình nghiên cứu có nhiều phương pháp tính tốn phụ tải điện Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Nhưng phụ tải điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình bày biến động theo thời gian nên thực tế chưa có phương pháp tính tốn xác tiện lợi phụ tải điện Nhưng áp dụng số phương pháp sau để xác định phụ tải tính tốn: + Phương pháp tính theo cơng suất đặt hệ số nhu cầu + Phương pháp tính theo hệ số cực đại cơng suất trung bình + Phương pháp tính theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm + Phương pháp tính theo suất phụ tải đơn vị diện tích sản xuất Trong q trình chuẩn bị thiết kế tuỳ theo quy mơ, đặc điểm cơng trình (nhà máy, xí nghiệp ) tuỳ theo giai đoạn thiết kế sơ hay kỹ thuật thi cơng mà chọn phương pháp tính tốn phụ tải cho thích hợp Sau trình bày số đại lượng, hệ số tính tốn phương pháp tính phụ tải tính tốn I Các đại lượng hệ số tính tốn Cơng suất định mức Pđm: Công suất đinh mức thiết bị tiêu thụ điện thường nhà chế tạo ghi sẵn nhãn hiệu máy lý lịch máy Đối với động cơ, công suất định mức ghi nhãn hiệu máy cơng suất trục động Công suất đặt công suất đầu vào động cơ, công suất đặt trục động tính sau: Pđ = Pdm ηdc (2.1) Trong đó: Pđ : Cơng suất đặt động (kW) Pđm : Công suất định mức động (kW) ηdc : Hiệu suất định mức động Trên thực tế, hiệu suất động tương đối cao (ηdc= 0,85ữ0,95) nên ta xem Pđ ≈ Pđm - Đối với thiết bị chiếu sáng: Công suất đặt công suất ghi đèn Công suất công suất tiêu thụ đèn điện áp mạng điện định mức Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện - Đối với thiết bị làm việc chế độ ngắn hạn lặp lại (như cầu trục, máy hàn v.v ) tính tốn phụ tải điện chúng, ta phải quy đổi công suất định mức chế độ làm việc dài hạn Có nghĩa quy đổi chế độ làm việc có hệ số tiếp điện ε% = 100% Cơng thức quy đổi sau: + Đối với động cơ: P'đm = Pđm ε% (2.2) + Đối với máy biến áp hàn: P'đm = Sđm.cos ϕ ε% (2.3) Trong đó: P'đm công suất định mức quy đổi chế độ làm việc dài hạn Phụ tải trung bình Ptb: Phụ tải trung bình đặc trưng tĩnh phụ tải khoảng thời gian Tổng phụ tải trung bình thiết bị cho ta để đánh giá giới hạn phụ tải tính tốn Trong thực tế, phụ tải trung bình tính tốn theo cơng thức sau: ΔP t Trong đó: ptb = ; qtb = ΔQ t (2.4) ΔP , ΔQ : Điện tiêu thụ khoảng thời gian khảo sát, kW, kVAr t: thời gian khảo sát, h * Phụ tải trung bình cho nhóm thiết bị: Ptb = n ∑ p tbi ; i =1 Qtb = n ∑ q tbi (2.5) i =1 Biết phụ tải trung bình ta đánh giá mức độ sử dụng thiết bị, xác định phụ tải tính tốn tính tổn hao điện Phụ tải cực đại Pmax: Phụ tải cực đại phụ tải trung bình lớn tính khoảng thời gian tương đối ngắn (từ 5ữ30 phút) Thông thường lấy thời gian 30 phút ứng với ca làm việc có phụ tải lớn ngày Phụ tải cực tính tổn thất cơng suất lớn nhất, để chọn thiết bị điện, dây dẫn dây cáp theo mật độ kinh tế Phụ tải đỉnh nhọn: Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Phụ tải đỉnh nhọn (Pđnh) phụ tải cực đại xuất khoảng thời gian ngắn (1÷ 2s) Thường xảy mở máy động Phụ tải dùng để kiểm tra độ dao động điện áp, điều kiện tự khởi động động cơ, chọn dây chảy cầu chì, tính dịng khởi động rơle bảo vệ Phụ tải đỉnh nhọn làm ảnh hưởng đến làm việc thiết bị khác mạng điện Phụ tải tính tốn Ptt: Phụ tải tính tốn tính theo điều kiện phát nóng cho phép, phụ tải giả thiết lâu dài không đổi 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 lớn Nói cách khác phụ tải tính tốn làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ lớn phụ tải thực tế gây Do để đảm bảo an toàn trạng thái vận hành, thực tế thiết kế ta sử dụng phụ tải tính tốn theo công suất tác dụng Ptb ≤ Ptt ≤ Pmax Hệ số sử dụng ksd: Hệ số sử dụng tỉ số phụ tải tác dụng trung bình với công suất định mức thiết bị + Đối với thiết bị: ksd = p tb p dm (2.6) n P + Đối với nhóm thiết bị: ksd = tb = Pdm ∑ p tbi i =1 n ∑ p dmi (2.7) i =1 Nếu có đồ thị phụ tải hệ số sử dụng tốn sau: ksd = P1 t + P2 t + + Pn t n Pdm (t + t + + t n ) (2.8) Hệ số sử dụng nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị điện chu kỳ làm việc số liệu để tính phụ tải tính tốn Hệ số phụ tải kPt: Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Hệ số phụ tải (còn gọi hệ số mang tải) tỉ số công suất thực tế với công suất định mức Thường ta phải xét đến hệ số phụ tải khoảng thời gian n P P Nên: kpt = th−ctÕ = tb = Pdm Pdm ∑ p tbi i =1 n (2.9) ∑ p dmi i =1 Nếu có đồ thị phụ tải hệ số sử dụng tính công thức (2.8) sau: kpt = P1 t + P2 t + + Pn t n Pdm (t + t + + t n ) Hệ số phụ tải nói lên mức độ sử dụng, mức độ khai thác công suất thiết bị điện khoảng thời gian xét Hệ số cực đại kmax: k max ≥ Hệ số cực đại tỉ số phụ tải tính tốn phụ tải trung bình khoảng thời gian xét: kmax = Ptt Ptb (2.10) Hệ số cực đại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu số thiết bị hiệu nhq hệ số sử dụng ksd hàng loạt yếu tố đặc trưng cho chế độ làm việc thiết bị nhóm làm phức tạp nên tính tốn thường tra theo đường cong: kmax = f(nhq, ksd) Hệ số nhu cầu knc: Hệ số nhu cầu tỉ số phụ tải tính tốn cơng suất định mức knc = Ptt P P = tt tb = kmax.ksd Pdm Ptb Pdm (2.11) Hệ số nhu cầu thường dùng tính cho phụ tải tác dụng Trong thực tế hệ số nhu cầu thường kinh nghiệm vận hành tổng kết lại 10 Hệ số thiết bị hiệu nhq: Hệ số thiết bị hiệu số thiết bị giả thiết có cơng suất chế độ làm việc Chúng đòi hỏi phụ tải phụ tải tính tốn nhóm phụ tải thực tế (gồm thiết bị có chế độ làm việc khác nhau): Báo cáo tốt nghiệp ⎛ n ⎞ ⎜ ∑ Pdmi ⎟ ⎠ nhq = ⎝ni=1 ∑ (Pdm )2 Thiết kế hệ thống cung cấp điện (2.12) i =1 Khi số thiết bị dùng điện nhóm lớn (n >5), tính nhq theo cơng thức phức tạp nên người ta tìm nhq theo bảng đường cong Trình tự tính sau: Trước hết tính: n* = n1 ; n P* = P1 P (2.13) Trong đó: n: Số thiết bị nhóm n1: Số thiết bị có cơng suất khơng nhỏ cơng suất thiết bị có cơng suất lớn nhóm P, P1 tổng cơng suất ứng với n n1 thiết bị Sau tính n* P* tra bảng đường cong tìm n*hq, từ tính nhq theo cơng thưc sau: nhq = n.n*hq (2.14) Số thiết bị hiệu số liệu quan trọng để xác định phụ tải tính tốn II Các phương pháp tính phụ tải tính tốn Hiện nay, có nhiều phương pháp để tính phụ tải tính tốn Những phương pháp đơn giản, tính tốn thuận tiện thường kết khơng xác Ngược lại, độ xác nâng cao phương pháp tính phức tạp Vì tuỳ theo giai đoạn thiết kế, tuỳ theo yêu cầu cụ thể mà chọn phương pháp tính cho thích hợp, sau số phương pháp xác định phụ tải tính tốn thường dùng Xác định phụ tải tính tốn theo công suất đặt hệ số nhu cầu: Công thức tính: n Ptt =knc ∑ Pdi (2.13) i =1 Báo cáo tốt nghiệp Qtt = Ptt.tg ϕ Stt = P tt + Q tt = Thiết kế hệ thống cung cấp điện (2.14) Ptt cosϕ (2.15) Một cách gần lấy Pđ = Pđm nên: Ptt = knc n ∑ p dmi (2.16) i =1 Trong đó: : Cơng suất đặt, cơng suất định mức thiết bị thứ i Pđi, Pđmi (kW) Ptt, Qtt, Stt : Công suất tác dụng, công suất phản kháng, cơng suất tồn phần tính tốn nhóm có n thiết bị, (kW, kVAr, kVA) n : Số thiết bị nhóm knc: Hệ số nhu cầu, tra sổ tay kỹ thuật tg ϕ : ứng với cos ϕ đặc trưng cho nhóm thiết bị, tra sổ tay kỹ thuật Nếu hệ số công suất cos ϕ thiết bị nhóm khơng giống phải tính hệ số cơng suất trung bình theo công thức sau: cosϕ tb = P1 cosϕ + P2 cosϕ + + Pn cosϕ n P1 + P2 + + Pn (2.17) Hệ số nhu cầu máy khác thường cho sổ tay ¾ Phương pháp có ưu điểm đơn giản, tính tốn thuận tiện Tuy nhiên, nhược điểm chủ yếu phương pháp độ xác khơng cao Bởi hệ số nhu cầu knc tra sổ tay cố định cho trước không phụ thuộc vào chế độ vận hành số thiết bị nhóm Trong lúc đó, theo cơng thức ta có knc = kmax.ksd, có nghĩa hệ số nhu cầu phụ thuộc nhiều yếu tố kể Xác định phụ tải tính tốn theo suất phụ tải đơn vị diện tích Cơng thức tính: Ptt = p0.F Trong đó: (2.18) Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện p0: Suất phụ tải 1m2 đơn vị diện tích sản xuất (kW/m2) F : Diện tích sản xuất (m2) Giá trị p0 cho sẵn bảng, phụ thuộc vào tính chất phụ tải phân tích theo số liệu thống kê ¾ Phương pháp cho kết gần Nó dùng để tính phụ tải, phân xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối nên áp dụng giai đoạn thiết kế sơ Xác định phụ tải tính tốn theo suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm Cơng thức tính: Ptt = M.w Tmax (2.19) Trong đó: M: Số đơn vị sản phẩm sản xuất năm (sản lượng) w : Suất tiêu hao điện cho đơn vị sản phẩm (kWh/đơn vị sản phẩm) Tmax: Thời gian sử dụng cơng suất lớn (h) ¾ Phương pháp thường dùng để tính tốn cho thiết bị điện có đồ thị phụ tải biến đổi hay khơng thay đổi như: quạt gió, máy nén khí phụ tải tính tốn gần phụ tải trung bình kết tương đối xác Xác định phụ tải tính tốn theo hệ số cực đại cơng suất trung bình.(phương pháp số thiết bị hiệu quả): Khi khơng có số liệu cần thiết để áp dụng phương pháp tương đối đơn giản nêu cần nâng cao độ xác phụ tải tính tốn nên dùng phương pháp Cơng thức tính: (2.20) Ptt = kmax.ksd.Pđm Trong đó: Pđm: Cơng suất định mức (kW) ksd : Hệ số sử dụng, tra sổ tay kỹ thuật kmax: Hệ số cực đại, tra sổ tay kỹ thuật theo quan hệ: kmax = f(nhq, ksd) Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện ¾ Phương pháp cho kết tương đối xác xác định số thiết bị hiệu nhq, xét tới hàng loạt yếu tố quan trọng ảnh hưởng số lượng thiết bị nhóm, số thiết bị có cơng suất lớn khác chế độ làm việc chúng Trình tự tính tốn sau: + Trước tiên dựa vào sổ tay tra số liệu ksd, cos ϕ nhóm, sau từ số liệu cho xác định Pđmmax Pđmmin Tính: m= Pdmmax Pdmmin (2.21) Trong đó: Pdmmax: Cơng suất định mức thiết bị có cơng suất lớn nhóm Pdmmin: Cơng suất định mức thiết bị có cơng suất nhỏ nhóm + Sau kiểm tra điều kiện: a Trường hợp : m ≤ k sd ≥ 0,4 nhq = n Chú ý, nhóm có n1 thiết bị mà tổng công suất chúng không lớn 5% tổng công suất nhóm thì: nhq = n - n1 b Trường hợp : m > k sd ≥ 0,2 , nhq xác định theo biểu thức: n nhq = 2.∑ p dmi i =1 (2.22) p dmmax c Khi không áp dụng trường hợp trên, việc xác định nhq phải tiến hành theo trình tự: Trước hết tính: n* = n1 ; n P* = P1 P Trong đó: n: Số thiết bị nhóm n1: Số thiết bị có cơng suất không nhỏ nửa công suất thiết bị có cơng suất lớn P P1: Tổng cơng suất n n1 thiết bị 10 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện quang thông theo phương nguồn sáng người ta đưa khái niệm cường độ ánh sáng Như vậy, cường độ ánh sáng nguồn sáng theo phương quang thơng mà nguồn gửi đơn vị góc khối nằm theo phương Gọi Iα cường độ ánh sáng nguồn theo phương α ta có: Iα = dFα dΩ Trong đó: dFα : vi phân quang thơng gửi góc khối d Ω theo phương α Đơn vị đo cường độ ánh sáng Cendela, ký hiệu Cd 1(Lm) 1Cd = 1(Sr) Cendela cường độ sáng theo phương cho nguồn phát xạ đơn sắc có tần số 540.1012 Hz ( λ = 550 nm) cường độ lượng theo phương 1/683 (W/Sr) Như vậy, cường độ sáng mật độ khối quang thông theo phương xác định Quang thông - Φ (Lm) Lumen quang thông nguồn phát góc mở Steridian Đơn vị cường độ sáng Cendela nguồn phát theo hướng tương ứng với đơn vị quang thông Lumen Do đó, ta biết phân bố cường độ sáng nguồn không gian ta biết quang thơng nguồn Trường hợp đặc biệt thường gặp cường độ xạ I khơng phụ thuộc vào phương quang thơng là: 4.π Φ = ∫ I dΦ = π I Độ rọi - E (Lux) Độ rọi mật độ quang thông rơi bề mặt, có đơn vị Lux Φ (Lux) E= S 37 Báo cáo tốt nghiệp hay Lux = Thiết kế hệ thống cung cấp điện 1(lm) 1(m ) Khi chiếu sáng bề mặt không nên tính trung bình số hình học điểm khác để tính độ rọi trung bình Một số giá trị thông thường chiếu sáng tự nhiên hay nhân tạo: + Ngoài trời buổi trưa, trời nắng: 100 000 lux + Trời có mây : 2000 ÷ 10 000 lux + Trăng tròn : 0,25 lux + Phòng làm việc : 400 ÷ 600 lux + Nhà : 159 ÷ 300 lux + Phố chiếu sáng : 20 ÷ 50 lux Khái niệm vể độ rọi cịn liên quan tới vị trí mặt chiếu sáng Ta coi nguồn sáng điểm O xạ tới mặt nguyên tố dS cách O khoảng R, có cường độ sáng I r Gọi α góc hợp pháp tuyến n dS với phương R Góc khối d Ω chắn hình cầu bán kính R diện tích dS cos α dS.cosα dΦ dΩ = = R2 I Ta có: dΦ I.cosα = E= dS R2 Biểu thức với nguyên tố bề mặt chứng tỏ độ rọi thay đổi với độ nghiêng tương đối bề mặt tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách Độ chói - L (Cd/m2) Các vật chiếu sáng nói chung phản xạ ánh sáng cách khác tác động nguồn sáng thứ cấp cường độ sáng khác theo hướng Để đặc trưng cho quan hệ nguồn kể nguồn sơ cấp lẫn nguồn thứ cấp mắt cần phải thêm vào cường độ sáng cách xuất ánh sáng Quan hệ minh hoạ ví dụ sau: Một đèn sợi đốt 40 W thực tế phát quang thơng, cường độ sáng theo hướng dù bóng đèn thuỷ tinh hay thuỷ tinh mờ Tuy nhiên mắt, xuất cách khác nhau, chói mắt bóng đèn thuỷ tinh 38 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Người ta định nghĩa độ chói L phương cho trước tỷ số cường độ sáng dI theo phương diện tích biểu kiến dS dI (Cd/m2) L= dS.cosα Độ chói đóng vai trị kỹ thuật chiếu sáng, sở khái niệm tri giác thị giác 39 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC I Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng ánh sáng phần thiếu trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp Để đảm bảo sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt, suất lao động cao, đảm bảo an tồn cho cơng nhân ngồi ánh sáng tự nhiên cần có hệ thống chiếu sáng nhân tạo PX Chiếu sáng nhân tạo điện sử dụng rộng rãi, chiếu sáng điện có nhiều ưu điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo ánh sáng gần với ánh sáng tự nhiên Với tầm quan trọng vấn đề chiếu sáng nghiên cứu nhiều lĩnh vực chuyên sâu như: nguồn sáng, chiếu sáng công nghiệp, chiếu sáng công cộng v v đây, yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng ta quan tâm đến chiếu sáng công nghiệp Khi thiết kế chiếu sáng điều quan trọng phải đáp ứng nhu cầu độ rọi hiệu chiếu sáng thị giác Ngoài độ rọi, hiệu chiếu sáng cịn phụ thuộc vào quang thơng, mầu sắc ánh sáng, lựa chọn hợp lý chao đèn, bố trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, mỹ quan Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu sau: • Khơng bị lố mắt: Vì với cường độ sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác loá, thần kinh bị căng thẳng, thị giác xác • Khơng lố phản xạ: số vật cơng tác có có tia phản xạ mạnh trực tiếp Do đó, bố trí đèn cần phải tránh tượng • Khơng có bóng tối: nơi sản xuất phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều, quan sát toàn phân xưởng Muốn khử bóng tối cục thường sử dụng bóng mờ treo cao đèn • Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đích quan sát từ vị trí sang vị trí khác mắt người khơng điều tiết nhiều, gây mỏi mắt 40 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện • Phải tạo ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá xác II Các phương pháp tính tốn chiếu sáng Phương pháp hệ số sử dụng Phương pháp dùng để sử dụng tính chiếu sáng chung, khơng ý đến hệ số phản xạ tường vật cảnh Phương pháp thường dùng để tính chiếu sáng cho phân xưởng có diện tích lớn 10 m2, khơng thích hợp để tính chiếu sáng cục chiếu sáng ngồi trời Theo phương pháp quang thơng xác định: F= E.S.k.Z n.k sd Trong đó: F: quang thơng đèn, lm E: độ rọi, lx S : diện tích cần chiếu sáng, m2 k: hệ số dự trữ n: số bóng đèn sử dụng phân xưởng ksd: hệ số sử dụng đèn, phụ thuộc vào loại đèn điều kiện phản xạ phòng Khi tra bảng để tìm hệ số sử dụng phải xác định trị số gọi số phịng Chỉ số phịng tính: ϕ= a.b H.(a + b) Với: a, b: chiều dài chiều rộng phịng, m H: khoảng cách từ đèn đến mặt cơng tác, m Z: hệ số tính tốn, phụ thuộc vào loại đèn tỷ số khoảng cách đèn, Z = L , với L H E tb E Phương pháp tính theo điểm Phương pháp dùng để tính chiếu sáng cho phân xưởng có u cầu quan trọng tính khơng quan tâm đến hệ số phản xạ Để đơn 41 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện giản tính tốn người ta coi đèn điểm sáng để áp dụng luật bình phương khoảng cách Trong phương pháp ta phải phân biệt để tính độ rọi cho trường hợp điển hình: 2.1 Tính độ rọi mặt phẳng nằm ngang, Eng E ng = Iα cos 2α h2 2.2 Tính độ rọi mặt phẳng thẳng đứng, Eđ Iα cos 2α tgα Eđ = h2 2.3 Tính độ rọi mặt phẳng nghiêng góc θ, Engh Engh = Eng.(cosθ + tg α sinθ) Trong đó: P h Iα : tra sổ tay ứng với loại đèn tgα = Phương pháp tính gần Phương pháp thích hợp để tính tốn chiếu sáng cho phịng nhỏ số phòng nhỏ 0,5 yêu cầu tính tốn khơng cần độ xác cao Phương pháp gần có hai cách: 3.1 Cách Phương pháp thích hợp thiết kế tính tốn sơ Sử dụng phương pháp cần xác định công suất ánh sáng đơn vị diện tích (W/m2) theo yêu cầu chiếu sáng khác nhau, sau nhân với diện tích cần chiếu sáng ta công suất tổng Công suất tổng: Ptổng = p.S (W) Trong đó: p: cơng suất tổng đơn vị diện tích, W/m2 S: diện tích cần chiếu sáng, m2 3.2 Cách 42 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Cách chủ yếu dựa vào bảng số tính tốn sẵn với công suất 10W mét vuông Khi thiết kế lấy độ rọi phù hợp với độ rọi bảng tính sẵn khơng phải hiệu chỉnh Nếu khác phải hiệu chỉnh theo biểu thức: 10.E k E Trong đó: p: cơng suất đơn vị diện tích, W/m2 Emin:độ rọi tối thiểu cần có E: độ rọi tra bảng tính sẵn với tiêu chuẩn 10 W/m2 k: hệ số an tồn Sau tính p ta tìm cơng suất đặt: Pđ = p.S với S diện tích phịng p= Pd với P công suất đèn mà ta chọn, W P Phương pháp tính tốn với đèn huỳnh quang Đèn huỳnh quang thường dùng để chiếu sáng chung, đèn huỳnh quang có ưu điểm cơng suất tiêu thụ độ rọi khơng cao, ánh sáng dịu mát Giả thiết nguồn sáng song song với mặt phẳng khảo sát Độ rọi M xác định theo biểu thức: Số lượng đèn n = I'α cos 2α ⎡ l.r l⎤ ⎢ + arctg ⎥ E= 2.h r⎦ ⎣l + r Trong đó: I'α : cường độ ánh sáng thước nguồn quang r: cự ly nguồn sáng đến điểm M h: độ treo cao bóng so với mặt cơng tác α : góc h r l: chiều dài nguồn quang III Yêu cầu mạng điện chiếu sáng • Với hệ thống cấp điện cho sinh hoạt, chiếu sáng cấp chung với mạng điện cấp cho phụ tải khác Với hệ thống cấp điện cho xưởng máy, nên hệ thống chiếu sáng theo mạng riêng ( đường dây riêng, 43 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện tủ điện riêng), tránh cho việc đóng mở động làm dao động điện áp lớn cực đèn • Độ lệch điện áp mạng động lực cho phép ± 5% Uđm, mạng chiếu sáng cho phép ± 2,5% Uđm • Tủ chiếu sáng nên dùng áptơmát (tổng nhánh) để điện đóng trở lại nhanh, khơng thời gian thay dây chì • Tủ, bảng chiếu sáng nên đặt gần cửa vào nhà xưởng, phịng làm việc • Tại nhà xưởng, ngồi chiếu sáng làm việc cịn cần thiết kế chiếu sáng cố đề phòng trường hợp điện lưới Nguồn chiếu sáng cố thường ắcquy 12V, 24V, 36V nhằm chiếu sáng an tồn cho cơng nhân vận hành điện lưới • Lựa chọn áptômát cho tủ chiếu sáng lựa chọn áptơmát cho mạng động lực • Lựa chọn dây dẫn, cáp cho mạng chiếu sáng chọn theo dịng phát nóng cho phép kiểm tra theo điều kiện kết hợp bảo vệ: + Nếu bảo vệ cầu chì: k.Icp ≥ I dc 0,8 + Nếu bảo vệ áptômát: k.Icp ≥ I kdnh 1,25.I dmA = 1,5 1,5 • Cần ý việc phân pha cho đều, tránh trường hợp điện áp chênh lệch đầu cực đèn đầu cuối đường dây IV Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc xác định số lượng cơng suất bóng đèn Phân xưởng phân xưởng sản xuất có bụi bặm, có độ chói dụng cụ sản xuất nên phân xưởng cần có ánh sáng thật, ổn định, không gây mỏi mắt cho người sản xuất Vì đặc điểm ta chọn bóng đèn dây tóc loại đèn vạn để chiếu sáng cho phân xưởng Bóng đèn dây tóc có ưu điểm phát ánh sáng thật, bị nhạy cảm với thay đổi điện áp, ánh sáng khơng gây mỏi mắt, đèn có giá thành rẻ, có hệ số cơng suất cos ϕ cao 44 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Để giảm độ tương phản, đảm bảo độ rọi đồng tồn diện tích ta dùng hệ thống chiếu sáng với cách bố trí đèn bốn góc Hình 2.1: Sơ đồ bố trí đèn Tính chọn cơng suất đèn Vì chiếu sáng chung nên ta dùng phương pháp hệ số sử dụng (phương pháp quang thông) để tính chọn cơng suất cho đèn F= E.S.k.Z n.k sd Trong đó: F: quang thơng đèn, lm E: độ rọi, lx S: diện tích cần chiếu sáng, m2 k: hệ số dự trữ n: số bóng đèn sử dụng phân xưởng ksd: hệ số sử dụng đèn, phụ thuộc vào loại đèn điều kiện phản xạ phòng Phân xưởng chế biến thức ăn gia súc có chiều dài a = 75 m chiều rộng b = 85 m với tổng diện tích S = 6375 m2 Các bước thực hiện: 45 Báo cáo tốt nghiệp n T Thiết kế hệ thống cung cấp điệnn Hình 2-2: Độ treeo cao củaa đèn Trong oảng cách từ t đèn tới m mặt công tác, t m H: kho hlv: độ cao mặt m công tácc so với nềền nhà, m t đèn đếnn trần, m hc: khooảng cách từ Căn ứ vào độ cao c nhàà xưởng 6,5 (m), độ cao mặt m công táác so với nhhà hlv = 0,8 (m) đđèn cao cáách trần hc = 0,7 (m) ta xác địnnh ợc khoảngg cách từ đèèn tới mặt công tác: đượ H = 6,55 - hlv - hc = 6,5 - 0,88 = 5,7(m) L Tra bảảng với đèn n vạn năngg trị số s = 1,88 thích hợp h Khoảnng H cáh h đèn là: m) L = 1,88.H = 1,8.33,5 = 6,3 (m Dựa vàào chiều dàài, chiều rộộng phhân xưởng ta chọn L = (m) Do D vậyy, ta bố trí phân xưở ởng 1275 bóng chia làm 30 dããy, dããy bónng, bónng cách nh hau 25 m, ccách tườngg 2,5 m Xác địịnh số phòng: p ϕ= a.b = 6,9 99 H.((a + b) Lấy hệệ số phản xạ x tườ ờng βtg = 50% trần làà βtr = 30% % Traa bảng phụ ụ lục ta có ksd = 0,4522 Xác địịnh quang thông t F: Độ rọi yêu cầu: E = 30 lx d trữ: k = 1,3 Hệ số dự 446 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Hệ số tính tốn: Z = 1,1 Quang thông đèn là: F= E.S.k.Z 30.825.1,3 1,1 = = 2372,8 (lm) n.k sd 33.0,425 Ta chọn đèn sợi đốt chao vạn có cơng suất đặt Pđ = 200 W, quang thông F = 2528 lm điện áp Uđm = 220 V Tổng công suất chiếu sáng toàn phân xưởng là: PCS = 1275 6375= 8128125 W = 8128,125 kW Thiết kế mạng điện chiếu sáng Theo tính tốn chương III, nguồn chiếu sáng phân xưởng chế biến thức ăn gia súc lấy từ lộ tủ phân phối phân xưởng Lộ cung cấp cho tủ chiếu sáng đặt cạnh cửa vào phân xưởng Tủ gồm áptômát tổng 11 áptômát nhánh pha, áptômát nhánh cấp điện cho bóng đèn • Chọn áptơmát tổng: Chọn áptômát theo điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmA ≥ Uđm.m = 0,38 kV Dòng điện định mức: PCS 6,6 = = 10,03 (A) IđmA ≥ Itt = 3.0,38.1 3.U dm.m cosϕ Chọn áptômát loại C60H hãng Merlin Gerin chế tạo với thông số sau: UđmA = 415 V IđmA = 25 A IN = 10 kA • Chọn cáp từ tủ phân phối phân xưởng đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp theo điều kiện phát nóng cho phép: khc.Icp ≥ Itt = 10,03 (A) khc = 1: hệ số hiệu chỉnh Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ áptômát: I 1,25.I dmA 1,25.25 = = 20,83 (A) Icp ≥ kdnh = 1,5 1,5 1,5 Chọn cáp đồng lõi, vỏ PVC LENS sản xuất có tiết diện F = 2,5 mm với dòng cho phép Icp = 41 A 47 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện • Chọn áptơmát nhánh: Chọn áptômát theo điều kiện sau: Điện áp định mức: UđmA ≥ Uđm.m = 220 V Dòng điện định mức: n.Pd 3.0,2 = = 2,73 (A) IđmA ≥ Itt = 0,22 U dm.m Chọn áptômát loại NC45a hãng Merlin Gerin chế tạo với thông số sau: UđmA = 400 V IđmA = A ICắt N = 4,5 kA • Chọn dây từ tủ chiếu sáng tới bóng đèn: Chọn dây theo điều kiện phát nóng: khc.Icp ≥ Itt = 2,73 A khc = 1: hệ số hiệu chỉnh Kiểm tra theo điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ áptômát: I 1,25.I dmA 1,25.6 = = (A) Icp ≥ kdnh = 1,5 1,5 1,5 Chọn cáp đồng lõi, vỏ PVC LENS sản xuất có tiết diện F = 2x1,5 mm2 với dịng cho phép Icp = 26 A Tổng cơng suất đèn sợi đốt toàn Px là: PΣ = 0,3.(96 + 140 + 120 + 60 + 120 + 24) + 0,2.(24 + 33 + 36) = 186,6 (kW) Phương án tính chiếu sáng đèn huỳnh quang phần tính tốn này, ta cần ý khơng phải phân xưởng thay đèn sợi đốt đèn huỳnh quang Tuỳ theo tính chất cơng việc mà ta thay Các phân xưởng chế biến thức ăn gia súc khơng địi hỏi cao chiếu sáng nên ta không thay đèn sợi đốt đèn huỳnh quang 2.1 Thay cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc 48 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Thay tồn bóng đèn sợi đốt bóng đèn huỳnh quang có cơng suất bóng 40 (W) quang thơng 2250 (lm) Mỗi bóng đèn sợi đốt thay bóng đèn huỳnh quang Vậy tổng số bóng đèn huỳnh quang là: n = (4x96) = 384 (bóng) Cơng suất tổng bóng đèn là: PΣ = n.P = 384.40 = 15360 (W) = 15,36 (kW) 3.Phân tích kinh tế - kỹ thuật phương án 3.1.Phân tích kinh tế - kỹ thuật Tổng công suất tiêu thụ phương án dùng đèn sợi đốt là: PΣ = 186,6 (kW) Tổng công suất tiêu thụ phương án dùng đèn sợi đốt đèn huỳnh quang : PΣ = 108,2 (kW) Chênh lệch công suất tiêu thụ hai phương án là: ΔP = 186,6 - 108,2 = 78,4 (kW) Lượng điện tiết kiệm năm là: Atk = ΔP 8760 = 78,4.8760 = 686 784 (kWh) Nếu giá điện tiêu thụ 500 (đồng/kWh) năm nhà máy tiết kiệm số tiền là: 500.686 784 = 343 392 000 (đồng) Như vậy, sau phân tích hai phương án ta nhận thấy phương án chiếu sáng dùng phần đèn sợi đốt đèn huỳnh quang đem lại lợi ích rõ rệt Điều có lợi cho xí nghiệp, nhà máy sản xuất kinh doanh, giảm chi phí sản xuất hàng năm 3.2 Phân tích vốn đầu tư ban đầu Với phương án thiết kế chiếu sáng dùng tồn đèn sợi đốt vốn đầu tư ban đầu (như chi phí mua thiết bị, chi phí vận chuyển, lắp đặt, vận hành sửa chữa) tương đối rẻ so với dùng đèn huỳnh quang ta phân tích sâu phương án dùng đèn huỳnh quang kết hợp với đèn sợi đốt để cuối xem vốn đầu tư ban đầu chấp nhận hay khơng + Giá đèn huỳnh quang hợp bóng hãng Clípal 300 000 (đồng) Tổng giá trị 560 là: 49 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện K1 = 560.300 000 = 168 106 (đồng) Chi phí vận chuyển lắp đặt 1000 (đồng/bộ) nên tổng chi phí vận chuyển lắp đặt là: K2 = 560.10 000 = 5,6.106 (đồng) + Giá trung bình bóng đèn sợi đốt hợp 50 000 (đồng) Tổng giá trị 93 là: K3 = 93.50 000 = 4,65.106 (đồng) Chi phí vận chuyển lắp đặt 5000 (đồng/bộ) nên tổng chi phí vânh chuyển lắp đặt là: K4 = 93.5000 = 0,47.106 (đồng) Tổng vốn đầu tư cho phương án là: K = K1 + K2 + K3 + K4 = (168 + 5,6 + 4,65 + 0,47).106 = 178,72.106 (đồng) Nếu phương án sử dụng tồn đèn sợi đốt tổng vốn đầu tư ban đầu là: K = 653.(50 000 + 5000) = 35,92.106 (đồng) Sau phân tích vốn đầu tư ban đầu ta thấy dùng hoàn toàn đèn sợi đốt vốn đầu tư ban đầu nhỏ chi phí năm lớn Cịn dùng bóng đèn huỳnh quang có vốn đầu tư lớn lại có chi phí năm nhỏ Ta chọn phương án sử dụng bóng đèn sợi đốt kết hợp với đèn huỳnh quang phương án chiếu sáng cho nhà máy Vậy để có phương án chiếu sáng cho phù hợp nhà máy, xí nghiệp phương án khơng thoả mãn kỹ thuật mà cịn thoả mãn kinh tế 50 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện MỤC LỤC Phần I Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc Chương I Giới thiệu chung phân xưởng chế biến thức ăn gia súc Chương II Xác định phụ tải tính tốn I / Các đại lượng hệ số tính tốn II/ Các phương pháp tính phụ tải tính tốn III/Xác định phụ tải tính tốn cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc Chương III Thiết kế mạng điện hạ áp cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc I/Sơ đồ cung cấp điện phân xưởng chế biến thức ăn gia súc Phần II Thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng chế biến thức ăn gia súc I/ Khái niệm chung ánh sáng II/ Phổ ánh sáng III/ Độ nhạy mắt với ánh sáng IV/ Các đại lượng đo ánh sáng 51 ... tạo Tủ có sơ đồ: 16 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện AT A1 A2 A3 A4 A5 A6 ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 ĐL5 CS 17 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Hình - 1: Sơ đồ tủ phân... sáng, sở khái niệm tri giác thị giác 39 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG CHẾ BIẾN THỨC ĂN GIA SÚC I Yêu cầu thiết kế hệ thống. .. 73,5 4G10 87 Tủ PP - ĐL5 47,5 4G10 87 20 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện 21 Báo cáo tốt nghiệp Thiết kế hệ thống cung cấp điện Chọn tủ động lực Chọn tủ động lực cho nhóm phụ