5.2.1 Đèn nung sáng.
a)Cấu tạo:
- Sợi đốt: Chủ yếu đợc làm bằng vol fam. Và nó nóng chảy ở 3650 oK và sự
bốc hơi chậm của nó ( áp suất của bốc hơi 5.10-6mmHg ở 28000K) đồng thời sức
bền cơ khí lớn của dây đốt. Dây này đợc gia công theo phơng pháp tổng hợp và đ- ợc kéo nhỏ đến đờng kính 0.01 mm. Dây đốt đợc soắn kép là công nghệ phổ biến
nhất cho phép đạt hiệu quả ánh sáng từ 10ữ20 lm/W, tuổi thọ trung bình là 1000h.
Hiệu quả ánh sáng đạt 20ữ27lm/W và tuổi thọ trung bình 2000h .
- Bóng đèn: Các bóng đèn chiếu sáng thông dụng 15ữ150W, thờng làm
bằng thuỷ tinh có thêm chì và có nhiều hình dạng khác nhau. - Đui đèn: Đui ngạnh trê cho công suất nhỏ hơn 150W
Đui xoáy với mọi công suất. b) Nguyên tắc làm việc:
Dựa trên cơ sở bức xạ nhiệt khi dòng điện đi qua sợi dây tóc dây tóc sẽ phát sáng và phát quang.
c) Ưu, nhợc điểm: Ưu điểm:
- Nối trực tiếp vào lới điện . - Kích thớc nhỏ.
- Giá rẻ.
- Bật sáng ngay.
- Tạo ra màu sắc ấm áp. - Hệ số cosϕ cao ( =1).
Nhợc điểm: Tốn điện, phát nóng và tính năng của đèn thay đổi đáng kể theo biến thiên điện áp nguồn.
5.2.2 Đèn huỳnh quang.
a)Cấu tạo:
- Bầu đèn: Làm bằng thuỷ tinh dạng hình trụ, đờng kính và chiều dài phụ thuộc vào công suất của đèn. Mặt trong của đèn có tráng một lớp bột huỳnh quang.
- Điện cực : Làm bằng vol fam có phủ lớp Oxít kiềm thổ làm giảm công thoát điện tử và tăng mật độ bức xạ điện tử. Không gian trong bầu đèn chứa Agon và một chút thuỷ ngân, áp suất trong bình khoảng 3mmHg.
b)Nguyên lý hoạt động:
Nguyên tắc phát quang của loại đèn này dựa trên cơ sở phóng điện của các chất khí. Khi đóng điện hai đầu cực của Stắc-te có điện thế khá lớn làm cho Stắc-te phóng điện, mạch điện đợc nối liền. Hai điện cực A và B của bóng đợc đốt nóng,
dây tóc nóng lên 800ữ9000C tác dụng làm giảm công thoát điện tử, sau 1ữ2s cặp
điện cực của Stắc-te nguội đi và tiếp điểm của Stắc-te mở ra, lúc này áp trên đèn
tăng cao có thể gấp 2ữ3 lần Unguồn bắt đầu chuyển mạch L - C và tạo bức xạ tử
ngoại kích thích bột phát quang trên thành ống làm chúng phát sáng.
Stac-te Bal lac B c) Ưu, nhợc điểm: Ưu điểm: - Hiệu suất ánh sáng lớn. - Tuổi thọ cao. - Điện tích phát quang lớn.
- Khi điện áp thay đổi trong phạm vi cho quang thông giảm ít(1%). Nhợc điểm:
- Chế tạo phức tạp, giá thành cao, Cosϕ thấp .
- Quang thông phụ thuộc vào nhiệt độ, phạm vi phát quang cũng phụ
thuộc vào nhiệt độ . Khi nhiệt độ dới 15oc thì Stắc-te làm việc khó khăn.
- Khi đóng điện đèn không sáng ngay.
5.2.3 Đèn thuỷ ngân cao áp.
a) Cấu tạo : Bầu đèn đợc làm bằng thuỷ tinh chịu nhiệt, thành trong bầu phủ lớp bột phát quang, bên trong đặt một giá đỡ có gắn ống phóng điện và các phụ kiện khác ống phóng điện làm bằng thuỷ tinh thạch anh, cho xuyên qua bức xạ tử ngoại
và ánh sáng nhìn thấy trong ống phóng có thuỷ ngân, khí Argon và các điện cực phụ. Điện cực chính làm bằng Vol fam có phủ lớp Oxít kiềm thổ để giảm công thoát điện tử.
Khoảng trống bên trong bầu chứa khí Co2 để bảo toàn tính chất bột phát quang
và cân bằng áp suất hai bên thành bầu. b) Nguyên lý hoạt động:
Giai đoại mồi đèn: Khi nối đèn vào đèn, điện áp lới đặt lên các cặp cực chính phụ tạo phóng điện trong không gian giữa chúng. Các điện tích đợc tạo ra về các cực tơng ứng và thúc đẩy quá trình Iôn hoá chất khi cho đến khi chuyển sang chế độ phóng điện hồ quang trong hơi thuỷ ngân.
Giai đoạn phát xạ: áp suất làm việc trong ống phóng điện cao cỡ 3ữ10at tạo lên
bức xạ tử ngoại sóng dài và cả ánh sáng nhìn thấy có bức sóng λ = 578nm. Lớp
bột ở bên bầu ngoài có độ nhậy cao với bức xạ tử ngoại phat ra từ bầu trong và phát ra ánh sáng vàng đỏ, nó có tác dụng hoàn thiện phổ màu và tăng hiệu quả phát sáng.
c) Ưu, nhợc điểm: Ưu điểm:
- Đèn có công suất cao từ 80ữ1000W, đáp ứng rất tốt cho chiếu sáng ở không
gian rộng, có độ cao treo đèn lớn. - Phổ màu có chất lợng khá.
- Năng suất phát sáng từ 40ữ50lm/W ( gấp 2 lần đèn sợi đốt).
- Chế độ làm việc làm việc ổn định, không ảnh hởng môi trờng ngoài (to ,độ ẩm)
- Kích thớc nhỏ ,sơ đồ nối đơn giản. Nhợc điểm:
- Nhiệt độ bầu ngoài tới 3000c phải có chụp bảo vệ .
- Thời gian mồi đèn lâu khoảng2 phút,và khi đèn tắt phải chờ nguội mới mồi lại
đợc khoảng 5ữ10 phút.
5.2.4 Các loại đèn khác.
- Đèn vạn năng có chụp bằng thuỷ tinh và tán bằng sắt. Hiệu suất từ 55% đến 59% đây là loại đèn chiếu sáng trực tiếp, có thể dùng ở các nơi ít hơi nớc, bụi và khói. Công suất từ 200 đến 500W để chiếu sáng chung cho phân xởng.
- Đèn chiếu sâu phía trong chao đèn có tráng một lớp phản xạ ánh sáng.
Quang thông đợc tập trung trong khoảng không gian 00 -50o. Hiệu suất 58% đến
61%. Dùng với bóng đèn có công suất 200, 500 và 1000W hay dùng cho phân x- ởng.
- Đèn phòng bụi, nớc đèn có cấu tạo chắc chắn, kín. Bóng đèn lắp sẵn bên
trong có công suất dới 200W. Thờng dùng ở nhà máy hoá chất hầm mỏ và những nơi nhiều bụi, nhiều hơi nớc .
- Đèn dùng trong phòng làm việc loại đèn này có chao thuỷ tinh mờ, đợc sử dụng ở nơi làm việc ,sinh hoạt ít bụi ,thờng có công suất dới 200W. Hiệu suất 83%.
- Đèn chiếu sáng cục bộ thờng dùng với bóng 75W. Hiệu suất 50%.
5.3 Yêu cầu và tiêu chuẩn chiếu sáng.
*. Đảm bảo độ rọi tối thiểu (Emin) Độ rọi phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
- Hệ số phản xạ của bề mặt làm việc, hệ số này càng lớn thì độ chói do nền càng lớn thì Emin càng nhỏ.
- Tỷ số giữ kich thớc nhỏ nhất của vật cần quan sát khoảng cách từ mắt tới vật.
- Độ tơng phản cần quan sát và nền.
- Thời gian quan sát, thời gian càng lâu thì độ rọi càng lớn. Bảng sau qui định độ rọi tối thiểu Emin cho từng đối tợng :(l x)
Loại phòng Đèn sợi đốt Đèn huynh
quang Mặt phẳng xác địnhđộ dọi
Phòng ở phòng sinh hoạt 50 100 Mặt ngang cách
sàn0.8m
Phòng làm việc 100 200 Mặt ngang cách
sàn0.8m
Phòng vệ sinh 30 75 Mặt ngang cách
sàn0.8m
Hành lang,cầu thang 10 50 Mặt ngang cách
sàn0.8m
Trại chăn nuôi 20 - 30 Sàn
Phòng học 300 Mặt bàn
*. Không loá mắt: Vì với cờng độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt có cảm loá thần kinh bị căng thẳng, thị giác mắt chính xác.
*. Không loá do phản xạ : ở một số vật công tác có tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp.
Do đó khi bố trí đèn cần phải chú ý tránh.
*. Không có bóng tối. ở nơi sản xuất, các phân xởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều để quan sát đợc toàn bộ phân xởng.
*. Độ rọi yêu cầu phải đồng đều nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt ngời không điều tiết quá nhiều, gây mỏi mệt.
*. Phải tạo đợc ánh sáng giống ánh sáng bên ngày để thị giác đánh giá đợc chính xác.
5.4 Các phơng pháp tính công suất chiếu sáng.5.4.1 Phơng pháp hệ số sử dụng quang thông. 5.4.1 Phơng pháp hệ số sử dụng quang thông.
Phơng pháp này dùng để tính toán chiếu sáng chung, không chú ý đến hệ số phản xạ của tờng, của trần và của vật cảnh. Thờng dùng để tính chiếu sáng cho các phân
xởng có diện tích lớn hơn 10m2, không thích hợp để tính chiếu sáng cục bộ và
chiếu sáng ngoài trời. Trình tự các bớc tính nh sau.
Bớc 1: xác định H = h – ( h1 + h2 )
Bớc 2: xác định L (Khoảng cách giữa 2 đèn kề nhau theo tỷ lệ hợp lý L/ H – Bảng 7.4 của giáo trình cung cấp điện ).
Bớc 3: xác định chỉ số phòng có diện tích : S = a.b S
ϕ = H ( a + b )
Bớc 4: xác định hệ số phản xạ trần: ρtrần, , ρtờng
- Đối với trần trắng, tờng trắng, cửa sổ tre dèm trắng: ρ =70 %
- Tờng trắng, cửa sổ không che, trần trắng : ρ = 50 %
- Trần ghỗ, bê tông, tờng có cửa sổ : ρ = 30 % - Tờng và trần trong buồng nhiều bụi, gạch đỏ : ρ = 1 0 %
Bớc 5 : Từ ρtrần, , ρtờng và ϕ xác định ksd tra bảng P L 35. Trang 212. Bớc 6 : Xác định quang thông của đèn .
E S k Z φtt =
n ksd Trong đó:
φtt- Là quang thông của mỗi đèn, lu-men. E - độ rọi .
S - diện tích cần chiếu sáng ,m2. k - hệ số dự trữ.
n - số bóng đèn.
ksd- hệ số sự dụng của đèn, nó phụ vào loạiđèn, kích thớc và điều kiện của phản xạ của phòng.
Z = Etb / Emim - hệ số tinh toán, Emin cho trong bảng 13- 36 và 13 -37. Hệ số Z phụ thuộc vào loại đèn và tỷ số L/H
Thông thờng lấy Z = 0,8 ữ 1,4.
Bớc 7: Tra bảng 7.2 tìm công suất của bóng có φ≥ φtt Nhận xét: dùng cho đèn sợi đốt.
Ví dụ :Cho một phòng a = 28 m, b =16 m, cao=4.5 m, U=220V.
Xác định công suất đèn sử dụng đèn Ym. yêu cầu E tối thiểu là 30lx .
k=1.3, hc=0,7, H =3, hlv=0,8 .
Bài giải:
Tra bảng 7.4 ta chọn đợc L/H =1,8; suy ra L=5,4 m(lấy L=5 m) .Căn cứ vào mặt bằng của căn phòng ta bố chí đèn nh hình vẽ.
Lấy hệ số phản xạ của tờng và trần: : ρtrần, =30% , ρtờng =50% S 28 .16
C hỉ số phòng :ϕ = = =3,5
H(a+b) 3(28 +16)
Sử dụng bảng tra một số loại đèn của Liên Xô cũ tìm đợc hệ số sử dụng ksd=0,46
và lấy Z=1,2.
Quang thông của một đèn :
E S k Z 30 .448 .1,3 .1,2
φtt = = =2520 lu-
men
Chọn đèn 200W có ( φ ≥ φ tt) với φ = 2528 lu -men
Hình vẽ. 5.4.2 Phơng pháp tính từng điểm.
Phơng pháp này dùng để tính chiếu sáng cho các phân xởng có yêu cầu quan trọng và khi tính không quan tâm đến hệ số phản xạ. Để đơn giản trong tính
toán ngời ta coi đèn là một điểm sáng để áp dụng đợc định luật bình phơng khoảng cách. Trong phơng pháp này ta phải phân biệt đẻ tính độ rọi cho ba trờng hợp điển hình sau:
- Tính độ rọi trên mặt phẳng ngang ( Engang ).
- Tính độ rọi trên mặt phẳng đứng ( Eđ ).
- Tính độ rọi trên mặt phẳng nghiêng một góc ( Enghieng).
5.4.3 Phơng pháp tính gần đúng.
Phơng pháp này thích hợp để tính toán chiếu sáng cho các phòng nhỏ hoặc chỉ phòng nhỏ hơn 0,5; yêu cầu tính toán không cần chính xác lắm. Phơng pháp gần đúng này cũng có hai cách tính.
Cách tính thứ nhất : Phơng pháp này khá thích dụng trong khi thiết kế và tính toán sơ bộ. Sử dụng phơng pháp này chỉ cần xác định công suất ánh sáng trên đơn
vị diện tích (W/m2) theo từng yêu cầu chiếu sáng khác nhau, sau đó nhân với diện
tích cần chiếu sáng là đợc công suất tổng. Đợc công suất tổng rồi mới xác định số đèn, loại đèn và độ treo cao của đèn khi cần thiết thì kiểm tra lại tiêu chuẩn theo phơng pháp tính độ rọi từng điểm đã nêu trên.
Ptổng=p.S (W)
Trong đó : p – Là công suât trên đơn vị mét vuông W/m2
S – Diện tích cầnchiếu sáng m2.
Cách tính thứ hai: Cách tính này chủ yếu dựa vào một bảng đã tính toán sẵn
với công suất 10W/1m2. Khi thiết kế nếu lấy độ rọi phù hợp với độ rọi trong bảng
đã tính sẵn thì không phải hiệu chỉnh. Nếu khác nhau về độ rọi thì công suất phải hiệu chỉnh theo biểu thức.
10.Emin.k P =
E
Trong đó : Emin - Độ rọi tối thiểu cần có đối với nơi tính toán chiếu sáng.
E - Độ rọi tra bảng tính sẵn với tiêu chuẩn 10W/m2, với các bóng đèn khác nhau (bảng13 – 49 sách cung cấp điện ).
K - Hệ số an toàn.
Sau khi tính toán đợc P ta phải nhân với diện tích của phòng mà ta thiết kế để đợc
công suất đặt Pđ. Từ đây ta tìm đợc công suất đèn tơng ứng với công suất đã dự
tính khi sử dụng bảng.
Pđ Số lợng đèn n =
p
5.5 Thiết kế chiếu sáng công nghiệp. 5.5.1 Những vấn đề chung.
Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo. Khi chiếu sáng công nghiệp phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị giác. Ngoài ra chúng ta còn phải quan tâm đến màu sắc ánh sáng lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố chí chiếu sáng vừa đảm bảo kinh tế kỹ thuật và phải đảm bảo mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Không loá mắt : vì với cờng độ ánh sáng mạnh sẽ làm cho mắt cảm giác loá ,thần kinh bị căng thẳng, thị giác mắt chính xác.
- Không loá do phản xạ.
- Không có bóng tối: ở nơi sản suất, các phân xởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát đợc toàn bộ phân xởng.
- Độ rọi yêu cầu phải đồng đều : Nhằm mục đích khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt ngời không phải điều tiết quá nhiều, gây mỏi mắt.
- Phải tạo đợc ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá đợc chính xác.
5.5.2 Những số liệu ban đầu.
Muốn thiết kế chiếu sáng cần có số liệu sau :
- Mặt bằng của xí nghiệp, của phân xởng, vị trí các máy đặt trên mặt bằng phân xởng.
- Mặt bằng và mặt cắt nhà xởng để xác định vị trí treo đèn.
- Những đặc điểm của quá trình công nghệ (làm viêc chích xác, cần phân biệt màu sắc). Các tiêu chuẩn về độ rọi của các khu vực làm việc.
- Số liệu về nguồn điện, nguồn vật t.
5.5.3 Bố trí đèn.
Chiếu sáng cục bộ khá đơn giản và phải căn cứ vào hoàn cảnh cụ thể để quyết định. Dới đây sẽ trình bày cách bố trí đèn cho chiếu sáng chung.
Chiếu sáng chung sẽ phải dùng nhiều đèn.Vấn đề đặt ra là phải xác định đ- ợc vị trí hợp lý của các đèn và khoảng cách giữa đèn với trần nhà và mặt công tác. Có hai cách bố trí đèn trong chiếu sáng chung hay đợc sử dụng
- Bố trí theo hình chữ nhật: Nếu bố trí theo phơng pháp này mà độ rọi đạt yêu cầu công nghệ thì công suất chiếu sáng sẽ là nhỏ nhất.
- Bố trí theo hình thoi: Trong thực tế việc bố trí đèn còn phụ thuộc vào các xà ngang của xởng, đờng đi di chuyển của cầu trục trong phân xởng.
CHƯƠNG 6: NÂNG CAO Hệ Số CÔNG SUấT COSϕ
6.1 Khái niệm chung.
Hệ số công suất công suất Cosϕ là chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có
hợp lý và tiết kiệm hay không. Viêc sử dụng hợp lí và tiết kiệm điện năng có ý nghĩa to lớn về mặt sản xuất điện năng phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản suất ra đợc nhiều điện năng nhất sử dụng điên năng phải hết sức tiết kiệm, giảm tổn thất điện năng đến mắc nhỏ nhất.
6.2 ý nghĩa của việc năng cao hệ số công suất Cosϕ.
Nâng cao hệ số công suất Cosϕ là một trong những biện pháp quan trọng để
tiết kiệm điện năng.
- Giảm đợc tổn thất công suất trong mạng.