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. Ta biết : Q
ϕ =acgtg ; Nếu tăng Cosϕ thì ϕ giảm với P không đổi thì Q giảm
P Q2 + P2
Mà ∆P = R ⇒ ∆P giảm
U2
- Giảm đợc tổn thất điện áp trong mang điện. PR + QX PR QX
∆U = = + = ∆Up + ∆Uq giảm.
U U U
- Tăng khả năng truyền tải của đờng dây và máy biến áp. √ P2 + Q2
I =
3U
Biểu thức này chứng tỏ rằng với cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đờng dây và máy biến áp (I là hằng số ) chúng ta có khả năng truyền tải công suất tác dụng P của chúng bằng cách giảm công suất phản kháng Q mà chúng ta phải tải đi.
Ngoài ra khi tăng Cosϕ còn đa đến nhiều hiệu quả khác là giảm chi phí kim
loại màu góp phần làm ổn định điện áp, tăng khả năng phát điện của máy phát
điện …
6.3 Các biện pháp năng cao hệ số công suất Cosϕ tự nhiên.
- Thay đổi và cải tiến quy trình công nghệ để các thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
- Thay thế những động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.
- Hạn chế động cơ chạy non tải.
- Thay thế những máy biến áp chạy non tải bằng những máy biến áp có công suất nhỏ hơn.
- Dùng phơng pháp bù công suất phản kháng để năng cao Cosϕ.
Việc bù Q ngoài mục đích năng cao Cosϕ còn để điều chỉnh và để ổn định điện áp
của mạng cung cấp.Thiết bị bù chủ yếu là tụ điện và máy bù đồng bộ.
6.4 Các biện pháp năng cao hệ số công suất Cosϕ nhân tạo.6.4.1 Xác định dung lợng và chọn thiết bị bù. 6.4.1 Xác định dung lợng và chọn thiết bị bù.
a) Xác định dung lợng bù.
Đợc xác định theo công thức sau.
Qbù =P (tgϕ1 +tgϕ2 )α (kVAr). Trong đó : P - phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ (kW)
ϕ1 - Góc ứng với hệ số công suất trung bình trớc khi bù. ϕ2 - Góc ứng với hệ số công suất muốn đạt đợc sau khi bù. α = 0,9 ữ 1 ,hệ số xét đến khả năng nâng cao Cosϕ.
Hệ số công suất Cosϕ2 nói ở trên thờng lấy bằng hệ số công suất do cơ quan
quản lý hệ thống điện quy định cho một hộ tiêu thụ phải đạt đợc, thờng nằm trong
khoảng Cosϕ = 0,8- 0,95.
Chý ý: Đứng về mặt tổn thất công suất tác dụmg của hộ dùng điện, thì dung l- ợng bù có thể xác định theo quan điểm tối u sau đây:
Do bù có thể tiết kiệm đợc một lợng công suất tác dụng là : ∆P tk =kkt Qbù - kbù Qbù =Qbù(kkt - kbù).
Trong đó :kkt – Dơng lơng kinh tế của công suất phản kháng (kW/kVAr)
kbù – Suất tổn thất công suất tác dụng trong thiết bị bù (kW/kVAr)
Nh vậy ∆P tk =f(Qbù), từ đó chúng ta có thể tìm đợc dung lợng bù tối u ứng với
∆Ptk đạt cực đại là :
Qbù.t ,u =Q – U2kbù/2R.
Nhận xét : Qbù.t ,u không nhất thiết trùng với Qbù. Đứng trên phơng diện của hộ tiêu thụ thì nên bù một lợng bằng Qbù.t,u là kinh tế hơn cả.
b)Chọn thiết bị bù.
Thiết bị bù phải đợc chọn trên cơ sở tính toán so sánh về kinh tế - kĩ thuật. Bảng sau trình bày các thiết bị bù và suất tổn thất công suất tác dụng của chúng .
Loại thiết bị bù kbù, kW/kVWAr
Tụ điện 0,003- 0,005
Máy bù đồng bộ S =5000 – 30.000 kVA 0,002 - 0,027
Máy bù đồng bộ S < 5000 kVA 0,03 - 0,05
Động cơ dây quấn đợc đồng bộ hoá 0,02- 0,08
Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù 0,1 - 0,15
Máy phát đồng bộ dùng làm máy bù, không tháo
động cơ sơ cấp. 0,15 - 0,3
- Tụ điện : Là loại thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vợt trớc điện áp do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng.
*. Ưu điểm:
+ Suất tổn thất công suất tác dụng bé, không có phần quay nên lắp giáp bảo quản dễ dàng.
+ Việc chế tạo thành từng đơn vị nhỏ, vì thế mà chúng ta ghép dần tụ điện vào mạng tuỳ theo sự phát triển của của phụ tải. Nhằm tăng hiệu suất sử dụng và không phải bỏ qua nhiều vốn đầu t ngay một lúc.
*. Nhợc điểm:
+ Nhạy cảm với sự biến động của điện áp đặt lên cực tụ điện. Vì Q do tụ điện sinh ra tỷ lệ với bình phơng của điện áp.
+ Tụ điện cấu tạo kém chắc chắn, dễ bị phá hỏng khi xảy ra ngắn mạch khi
điện áp tăng đến 110% Uđm thì tụ điện dễ bị chọc thủng .
+ Khi cắt tụ điện ra khỏi mạng, trên tụ vẫn tồn tại điện áp d có thể gây nguy hiểm cho ngời vận hành.
- Máy bù đồng bộ : Là một động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ không tải do không có phụ tải trên trục nên máy bù đồng bộ đợc chế tạo gọn nhẹ và rẻ hơn so với động cơ đồng bộ cùng công suất, ở chế quá kích thích máy bù sản suất ra cộng suất phản kháng cung cấp cho mạng, còn ở chế độ thiếu kích thích máp bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng. Ngoài công dụng bù công suất phản kháng máy bù còn là thiết bị rất tốt để để điều chỉnh điện áp.
*. Nhợc điểm: của máy bù là có phần quay lên lắp giáp, bảo quản, vận hành khó
khăn. Để cho kinh tế máy bù thờng đợc chế tạo với công suất lớn máy bù đồng bộ thờng đợc dùng ở những nơi cần bù tập trung với dung lợng lớn.
- Động cơ không đồng bộ dây quấn đợc đồng bộ hoá khi cho dòng điện một chiều
vào rô to của động cơ không đồng bộ dây quấn, động cơ sẽ làm viẹc nh một động cơ đồng bộ với dòng điện vợt trớc điện áp. Do đó nó có khả năng sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng.
*. Nhợc điểm: Của loại động cơ này tổn thất công suất khá lớn, khả năng quá tải
kém .Vì vậy thờng động cơ chỉ đợc làm việc với 75% công suất định mức.Với lý do trên, động cơ không đồng đồng bộ rô to dây quấn đợc đồng bộ hoá đợc coi là loại thiết bị bù kém nhất, nó chỉ đợc dùng khi không có sẵn các thiết bị bù khác. *. Nhận xét: Ngoài các thiết bị kể trên, còn có thể dùng động cơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích từ hoặc dùng máy phát điện làm việc ở chế độ bù để làm máy bù. Nh ở các xí nghiệp có nhiều tổ máy Diezen-máy phát làm nguồn dự phòng, khi cha dùng đến có thể làm máy bù đồng bộ.
6.4.2 Phân phối dung lợng bù trong mạng điện.
1. Vị trí đặt thiết bị bù.
Sau khi tính dung lợng bù và chọn thiết bị bù thì vấn đề quan trọng là bố trí thiết bị bù vào trong mạng sao cho đạt hiệu quả kinh tế nhất. Thiết bị bù có thể đợc đặt ở phía điện áp cao (lớn hơn 1000V) hoặc ở phía điện áp thấp ( nhỏ hơn 1000V).
a) Tụ điện diện áp cao (6-15 kV) đợc đặt thanh cái của trạm biến áp trung gian hoặc trạm phân phối.
*. Ưu điểm:
- Nhờ đợc đặt tập trung nên việc theo dõi vận hành các tụ điện dễ dàng và có khả năng thực hiện việc tự động hoáđiều chỉnh dung lợngbù.
- Tận dụng đợc hết khả năng của tụ điện, nói chung các tụ điện vận hành liên tục nên chúng phát ra công suất bù tối đa.
*. Nhợc điểm:
- Không bù đợc công suất phản kháng ở mạng điện áp thấp, do đó không có tác dụng giảm tổn thất điện áp và công suất ở mạng điện áp thấp.
b) Tụ điện điện áp thấp (0,4 kV) đợc đặt theo ba cách: