Việc tính tổn thất trên mạng điện phân xưởng bao gồm : tính tổn thất cơng suất, tổn thất điện áp, tổn thất điện năng và tổn thất kim loại màu.
Việc tính tốn tổn thất đóng vai trị quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống cung cấp điện, tính tốn tổn thất nhằm để đánh giá các chỉ tiêu của hệ thống cung cấp điện xác định phụ tải và chọn các phần tử của mạng điện và thiết bị điện .
I. TÍNH TỔN THẤT CƠNG SUẤT:
Khi thiết kế cung cấp điện, tổn thất công suất chủ yếu xảy ra ở máy biến áp và ở trên đường dây, trong tổn thất công suất phải kể đến tổn thất công suất tác dụng và công suất phản kháng.
* Tổn thất công suất tác dụng được xác định:
* Tổn thất công suất phản kháng được xác định:
Trong đó:
Pi,Qi : Cơng suất tác dụng và công suất phản kháng trên nhánh i(KW,KVAR)
Ri,Xi: Điện trở và điện kháng của nhánh i() Với R= ro.l
X= xo.l
ro (/Km), xo(/Km) là điện trở và điện kháng trên một đơn vị chiều dài.
Uđm: điện áp định mức của mạng(KV)
1.Tổn thất công suất của máy biến áp:
Trong đó: P0 : Tổn thất khơng tải của MBA do nhà sản xuất cho,
0
P
=1000(W)
Pđmpx, Qđmpx: Cơng suất tính tốn của phân xưởng
Uđm: điện áp định mức của MBA phía thứ cấp điện áp quy đổi RT RT,XT: Điện trở và điện kháng của MBA
Với tổn hao ngắn mạch ở 75 độ C là 4810W có: RT=∆��∗�đ��đ����2∗102 3= 4.81∗0.456022∗103 = 2.45 (mΩ)
Do Un% giao động từ 4%-6% ta lấy 5% làm chuẩn: XT=��%∗�đ��đ����2∗10=5∗0.45602∗10= 14.28 (mΩ)
Qo =�%∗�đ�
100 = 2∗560
100 = 11.2 (kVA)
∆PT=∆Po +�đ����đ�2+�đ���2 2 * RT= 1000+42720.4+3562 2 *2.45*10−3 = 5732 (W)
∆QT=∆Qo +�đ����đ�2+�đ���2 2 * XT= 11200+42720.4+3562 2 *14.28*10−3 = 38784 (Var)
2.Tổn thất công suất từ máy biến áp đến tủ phân phối chính (MDB):
Với đường dây cáp dài 20(m) từ MBA đến MDB ta tính được trở kháng và điện kháng của đường dây trong phần tính sụt áp ở chương III như sau:
a.Tổn thất cơng suất từ tủ phân phối chính (MDB) đến tủ động lực (DB):
Khoảng cách từ trạm biến áp đến tủ phân phối là: l=20m=0,02Km.
R = ρCu ∗sl =22,5∗20
300∗2 = 0,75 (mΩ)
X= x0*l = 20*0,08= 1,6(mΩ)
∆PT=∆Po +�đ����đ�2+�đ���2 2 * RT= 42720.4+3562 2 *0.75*10−3 = 1448 (W)
∆QT=∆Qo +�đ����đ�2+�đ���2 2 * XT=42720.4+3562 2 *1.6*10−3 = 3090(Var)
b. Tổn thất công suất từ MDB đến DB1:
Từ MDB đến DB1 dùng sơ đồ hình tia với chiều dài cáp 42 (m)
Đường dây sử dụng cáp : 1 cáp 4 lõi (3 pha + 1 trung tính) tiết diện 120mm2 cáp điện ruột đồng CVV, cách điện PVC, vỏ bọc PVC khơng có giáp bảo vệ: 4x1Cx120mm2 = 22,5(mm2/Km) = 22,5(mmm2/m) Pđmnhóm1= 141 (kW) Stảiđmnhóm1 = 189.8 (kVA) =>Qtảiđmnhóm1 = Stảiđmnhóm12 − Pđmnhóm12 = 189.82− 1412 = 127 (kVar) R1=22.5∗42120 = 7.875 (mΩ) X1= 0,08*42 = 3.36 (mΩ) ∆PDB1= �đ����đ�2+�đ���2 2 * R1 = 1410.382+1272 2 *7.875*10−3 =1963 (W) ∆QDB1= �đ���2+�đ���2 * X1= 1412+1272 *3.36*10−3 = 838 (Var) 42m
Tính tương tự như trên ta có kết quả tổn thất công suất từ tủ phân phối đến các tủ động lực của phân xưởng ớ bảng sau:
STT Tên thiết bị Ptải đm (KW) Stải đm (KVA) Qtải đm (KVAR) R (mΩ) X (mΩ) ∆� (W) ∆� (VAR) l (m) 1 DB1 141 189.8 127 7.875 3.36 1963 838 42 2 DB2 75 97.7 62.6 9.45 1.68 624 111 21 3 DB3 84 104.8 62.7 4.5 0.8 562 100 10 4 DB4 127 163.7 103.3 11.25 4.8 2087 890 60 c. Tổn thất từ tủ động lực DB đến các động cơ : Đối với nhóm 1:
Tủ động lực DB1 có 12 tuyến dây đi ra 12 động cơ là : 1A-3A-3B-3C-4A- 4B-6A-6B-6C-12A-12B-12C
Nhánh từ tủ động lực đến động cơ 1A là: loại dây cáp điện CVV 4x1Cx1.5mm2 với chiều dài từ tủ DB1đến động cơ 1Alà L=13m , S=1.5 mm2có:
= 22,5(mm2/Km) = 22,5(mmm2/m) R1=22.5∗131.5 = 195 (mΩ)
X1= 0,08*13 = 1.04 (mΩ)
Pđm1A= 5 (kW) Sđm1A= 6.25 (kVA)
=>Qđm1A = Sđm1A2− Pđm1A2 = 6.252 − 52 = 3.75 (kVar)
∆Ptải1A= �tải1A�đ�2+�tải1A2 2 * R1 = 52+3.750.3822 *195*10−3 = 52.8 (W)
∆Qtải1A= �tải1A�đ�2+�tải1A2 2 * X1= 52+3.750.3822 *1.04*10−3 = 0.28(Var) (có thể bỏ qua thành phần tổn hao này vì nhỏ hơn nhiều lần tổn hao cơng suất tác dụng) Tính tương tự cho các thiết bị cịn lại trong nhóm 1 ta có kết quả ở bảng sau:
Thiết bị Pđm Sđm Qđm L R X Delt a P Delta Q (kW) (kVA ) (kVar) (m) (mΩ) (mΩ) (W) (Var) 1A 5 6,25 3,8 13 195,00 1,04 52,8 0,3 3A 11 15,7 11,2 4 15,00 0,32 25,6 0,5 3B 11 15,7 11,2 6 22,50 0,48 38,4 0,8 3C 11 15,7 11,2 8 30,00 0,64 51,2 1,1 4A 11 15,7 11,2 18 101,25 1,44 172, 8 2,5 4B 11 15,7 11,2 21 118,13 1,68 201, 6 2,9 6A 7 10 7,1 8 72,00 0,64 49,9 0,4 6B 7 10 7,1 10 90,00 0,8 62,3 0,6
6C 7 10 7,1 12 108,00 0,96 74,8 0,7
12A 20 25 15,0 5 11,25 0,4 48,7 1,7
12B 20 25 15,0 7 15,75 0,56 68,2 2,4
12C 20 25 15,0 9 20,25 0,72 87,6 3,1
Đối với nhóm 2:
Tủ động lực DB2 có 6 tuyến dây đi ra 6 động cơ là : 3D-3E-5A-7A-7B-7C Tính tương tự cho các thiết bị cịn lại trong nhóm 2 ta có kết quả ở bảng sau:
Thiế t bị Pđm Sđm Qđm L R X Delt a P Delta Q (kW) (kVA) (kVar) (m) (mΩ) (mΩ) (W) (Var)
3D 11 15,71 11,2 18 67,50 1,44 115,4 2,5 3E 11 15,71 11,2 21 78,75 1,68 134,7 2,9 5A 20 25 15,0 20 45,00 1,6 194,8 6,9 7A 11 13,75 8,3 6 33,75 0,48 44,2 0,6 7B 11 13,75 8,3 9 50,63 0,72 66,3 0,9 7C 11 13,75 8,3 12 67,50 0,96 88,4 1,3 Đối với nhóm 3:
Tủ động lực DB3 có 7 tuyến dây đi ra 7 động cơ là : 5C-5D-8A-8B-9C-9D- 10C. Tính tương tự cho các thiết bị cịn lại trong nhóm 3 ta có kết quả ở bảng sau: Thiết bị Pđm Sđm Qđm L R X Delt a P Delta Q (kW) (kVA ) (kVar) (m) (mΩ) (mΩ) (W) (Var) 5C 20 25 15,0 12 27,00 0,96 116, 9 4,2 5D 20 25 15,0 15 33,75 1,2 146, 1 5,2 8A 3 3,75 2,3 3 45,00 0,24 4,4 0,0 8B 3 3,75 2,3 6 90,00 0,48 8,8 0,0 9C 11 12,22 5,3 18 101,25 1,44 104, 7 1,5 9D 11 12,22 5,3 6 33,75 0,48 34,9 0,5 10C 16 22,86 16,3 21 47,25 1,68 171, 0 6,1 Đối với nhóm 4:
Tủ động lực DB4 có 12 tuyến dây đi ra 12 động cơ là : 1B-2A-2B-5B-8C- 9A-9B-10A-10B-11A-11B-11C Tính tương tự cho các thiết bị cịn lại trong nhóm 4 ta có kết quả ở bảng sau: Thiết bị Pđm Sđm Qđm L R X Delta P Delt a Q (kW ) (kVA) (kVar) (m) (mΩ) (mΩ) (W) (Var ) 1B 5 6,25 3,8 13 195,00 1,04 52,8 0,3 2A 9 10 4,4 21 189,00 1,68 130,9 1,2 2B 9 10 4,4 18 162,00 1,44 112,2 1,0 5B 20 25 15,0 8,5 19 0,68 82,8 2,9 8C 3 3,75 2,3 4 60,00 0,32 5,8 0,0 9A 11 12,22 5,3 13 73,13 1,04 75,6 1,1 9B 11 12,22 5,3 11 61,88 0,88 64,0 0,9 10A 16 22,86 16,3 8 18,00 0,64 65,1 2,3 10B 16 22,86 16,3 6 13,50 0,48 48,8 1,7 11A 9 12,86 9,2 9 33,75 0,72 38,6 0,8 11B 9 12,86 9,2 7 26,25 0,56 30,1 0,6 11C 9 12,86 9,2 5 18,75 0,4 21,5 0,5
Chương VII: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG I. Khái niệm chung :
Do điều kiện làm việc của phân xưởng, nên có những lúc ánh sáng tự nhiên của mặt trời khơng đủ hay khơng cịn chiếu sáng cho phân xưởng. Cho nên ta phải thiết kế hệ thống chiếu sáng cho phân xưởng.
Ánh sáng của hệ thống chiếu sáng phát ra phải đáp ứng được nhu cầu làm việc bình thường của con người, đảm bảo được độ rọi theo yêu cầu của cơng việc và khơng được q chói.
Tính tốn hệ thống chiếu sáng nhà xưởng cần được thực hiện kĩ càng để đáp ứng các tiêu chuẩn trong chiếu sáng. Điều này không chỉ giúp bảo vệ thị lực mà còn cải thiện hiệu suất lao động. Hệ thống chiếu sáng nhà xưởng địi hỏi sự tính tốn kĩ lưỡng, có chiếu sáng bề mặt làm việc của xưởng trong đó đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật về độ rọi, điều chỉnh hướng sáng, tất nhiên là có thể tắt đèn khi khơng làm việc…
Có nhiều hình thức chiếu sáng khác nhau:
-Chiếu sáng chung là chiếu sáng đảm bảo tại mọi điểm trên bề mặt được chiếu sáng đều nhận được lượng ánh sáng giống nhau
-Chiếu sáng cục bộ là chiếu sáng cho những nơi có yêu cầu về độ rọi cao -Chiếu sáng làm việc là chiếu sáng đảm bảo nhu cầu làm việc bình thường -Chiếu sáng dự phịng là hệ thống chiếu sáng để đảm bảo tiến hành được một số công việc khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị sự cố. Chiếu sáng dự phòng còn đảm bảo cho việc di chuyển mọi người ra khỏi khu vực làm việc một cách an tồn... Nguồn chiếu sáng dự phịng phải khác nguồn chiếu sáng làm việc.
Nguồn sáng của hệ thống chiếu sáng trong phân xưởng có thể đến từ các bóng đèn:
Hiện nay có rất nhiều loại đèn phù hợp với những ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên có bốn loại đèn thường được sử dụng rộng rãi nhất đó là:
-Bóng đèn nung sáng:
Bóng đèn nung sáng có tim là loại đèn thơng dụng trong chiếu sáng dân dụng, ánh sáng phát ra bởi bóng đèn nung sáng từ tìm đèn được đốt nóng bởi dịng điện đi qua nó. Tim đèn thường làm bằng tungstene và được đặt trong một bóng thuỷ tinh chứa đầy khí trở (azơt, argon, krypton) ở áp suất nhỏ. Khí trơ có tác dụng giảm bớt áp suất trong và ngồi bóng đèn và giảm sự bốc hơi của tim đèn, phía dưới đèn có đi đèn để lấp bóng đèn vào lưới điện. Hạn chế của loại đèn này là tuổi thọ ngắn và hiệu suất sáng thấp. Đèn nung sáng được sử dụng cho chiếu sáng dân dụng, trang trí và thương mại. Hiệu suất sáng thay đổi tuỳ theo công suất đơn vị và loại tim đèn, nhưng có giá trị trong khoảng từ 15 đến 251mW. Tuy nhiên, đèn nung sáng sản sinh ánh sáng ấm, có chỉ số hồn màu cao và khơng u cầu sử dụng kèm với cuộn chấn lưu. Đèn nung sáng cịn có thể điều chỉnh độ sáng bằng thiết bị tương đối đơn giản, có nhiều loại hình dạng khác nhau và do kích thước nhỏ nên thường được sử dụng trong chiếu sáng trang trí nội thất.
- Bóng đèn huỳnh quang: Đèn huỳnh quang làm việc theo nguyên lí phóng điện giữa hai bản cực anode và catode. Loại đèn này sinh ra ánh sáng bằng cách tác động lên lớp phosphor được bọc ở lớp trong của thành ống với năng lượng của tia cực tím được sinh ra bởi sự phóng điện hơi thủy ngân. Màu sắc của ánh sáng phát ra phụ thuộc rất lớn vào hai yếu tố đó là chất huỳnh quang và áp suất trong ống đèn.
Các ưu điểm của bóng đèn quỳnh quang bao gồm việc gia tăng hiệu suất sáng và tuổi thọ dài hơn nhiều lần so với bóng đèn nung sáng, hiệu suất sáng rất cao có thể lên tới 45 đến 90 lm/W. Nhược điểm của đèn quỳnh quang là kích thước lớn, khó điều khiển ánh sáng, quang thơng và điều kiện vận hành phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường xung quanh. Loại đèn này thường dùng cho chiếu sáng bệnh viện, trường học là những nơi sự phát nhiệt và tầm nhìn là quang trọng. (hình dưới đây minh họa cho sử dụng đèn huỳnh quang trong phân xưởng)
- Đèn LED: Đèn LED là một loại đèn của tương lai và là loại đèn thông dụng số 1 hiện nay, trong thiết kế chiếu sáng hiện nay được quy về những điều cơ bản, ta nhận thấy những ưu nhược điểm của đèn LED mà không một loại đèn nào có bao gồm:
Trước tiên phải kể đến những ưu điểm của đèn LED khiến mọi người yêu thích và tin dùng. Đó chính là khả năng tiết kiệm điện. Công suất tiết kiệm của đèn led lên tới 90% so với bóng đèn sợi đốt và 50% so với bóng đèn compact, mà tiết kiệm năng lượng mang tính tương lai, doanh nghiệp muốn tiết kiệm và sản xuất hiệu quả thì ngày nay họ thường cân nhắc sử dụng đèn LED trong chiếu sáng phân xưởng, nhà hàng, khách sạn…v.v
Chất lượng ánh sáng của đèn Led: có nhiệt độ màu 3000k và 6500k. Rất thích hợp để sử dụng cho mọi khơng gian như: trung tâm thương mại, cơ quan, văn phòng hay nhà xưởng …Một ưu điểm nữa của đèn led chiếu sáng là khi bật tắt không bị nhấp nháy khiến mắt bị khó chịu. Thiết kế ánh sáng đảm bảo khơng làm hại đến mắt nhằm hạn chế khả năng bị cận cho người sử dụng. Đèn LED có tuổi thọ lên tới 50.000 giờ cao gấp 5 lần so với bóng đèn sợi đốt. Đèn LED chiếu sáng cũng tỏa ít nhiệt hơn so với các loại đèn có cấu trúc tương tự. Nhờ đó có thể giảm được lượng phát khí thải CO2.
Đèn LED không chỉ phát ra ánh sáng với chất lượng gần như ánh sáng ban ngày, chúng còn cung cấp chất lượng ánh sáng cao cải thiện điều kiện làm việc của nhân viên trong nhà máy và nhà kho.
Hình: Đèn LED sử dụng cho chiếu sáng kho bãi, phân xưởng.
II. Tính tốn thiết kế chiếu sáng
1. Các đại lượng và yêu cầu khi thiết kế chiếu sánga) Các đại lượng và đơn vị dùng trong chiếu sáng: a) Các đại lượng và đơn vị dùng trong chiếu sáng:
Quang thông :(): lumen(lx) Cường độ sáng :(I): candela(cd) Độ chói :( L): (cd/m2)
Độ rọi:( Eyc):( lux)
Hiệu suất sáng:(): ( lx/w)
Nhiệt độ màu: ( T): (ok) Chỉ số hoàn màu : ( CRI )
b) Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống chiếu sáng:
Độ rọi yêu cầu, độ rọi yêu cầu là độ rọi cần thiết để đảm bảo cho người làm việc với thời gian lâu dài mà không giảm hiệu suất làm việc. Độ rọi yêu cầu phụ thuộc vào tính chất cơng việc và kích thước vật cần phân biệt.
Hệ thống chiếu sáng khơng được chói, nếu bị chói sẽ làm giảm thị lực, bị lóa khơng phân biệt được rõ dẫn đến làm giảm cường độ lao động
Khi thiết kế chiếu sáng trong khu vực bị che chắn thì phải bảo đảm khơng có hiện tượng bóng đổ.
2. Tính Tốn Chiếu Sáng
a) Phương án 1: Tính tốn số liệu trực tiếp.
Bước 1: Thu thập thông tin yêu cầu:
Đây là mặt bằng phân xưởng sửa chữa, gia cơng cơ khí, có dạng hình chữ nhật, phân xưởng có:
Kích thước phân xưởng cơ khí :
Chiều dài: a = 54 m Chiều rộng :b = 18 m Chiều cao : h = 7 m Độ cao mặt phẳng làm việc: hlv= 0,8m Độ phản xạ: Hệ số phản xạ của trần :tr= 50% Hệ số phản xạ của tường : t= 30% Hệ số phản xạ của sàn : s = 10% Mơi trường làm việc có ít bụi.
Tính chất cơng việc cần phân biệt màu sắc, độ tương phản giữa vật và nền tương đối cao.
+Ca 1: từ 7h đến 14h +Ca 2: từ 14h đến 22h
Độ tuổi người lao động từ 25- 40 tuổi.
Thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí này bao gồm : - Thiết kế chiếu sáng cho khu vực làm việc
- Thiết kế chiếu sáng cho phòng KCS
- Thiết kế chiếu sáng cho phòng kho nằm trong phân xưởng. Bước 2: Tính tốn
Chiếu sáng khu vực làm việc:
- diện tích làm việc = Tổng diện tích - ( diện tích phịng kho+ diện tích phịng KCS)
= 972 -[(6*6) + (6*8)] = 888 (m2)
Độ rọi yêu cầu: Eyc = 300 (lux) :(Tham khảo tiêu chuẩn TCVN 7114-1: 2008
về chiếu sáng trong cơng việc cơ khí chế tạo)
Ta chọn Đèn LED BY481P PSD WB LED250S/840 NO của hãng đèn Philips.
Thông số kỹ thuật :
+ Quang thôngFd = 25000 lm
+ Công suất đầu vào ban đầu:Pđ = 160W + Nhiệt độ màu (CCT): 3000K.
+ Điện áp: 220-240V.
+ Màu sắc nguồn sáng: 840 trắng trung tính