Giáo trình Cung cấp điện (Trình độ: Cao đẳng) - Trường cao đẳng cơ giới Ninh Bình

như sau: Phân loại đèn theo kỹ thuật chiếu sáng Các dạng phân bố ánh sáng của đèn Các mẫu đường cong cường độ sáng Bố trí đèn Lượng quang thông phát ra ở bán cầu trên (%) Phân loại đèn Ánh sáng trực tiếp 0  10 Phụ thuộc vào đặc tính đường cong cường độ sáng, đèn được xếp thành các loại: ánh sáng phân bố trung bình và phân bố rộng. 10  45 Ánh sáng trực tiếp Ánh sáng tán xạ 45  55 Ánh sáng tán xạ đồng đều 55  90 Ánh sáng phản xạ là chủ yếu Ánh sáng phản xạ 90  100 Phụ thuộc vào đặc tính đường cong cường độ sáng, đèn được xếp thành các loại: ánh sáng phân bố tập trung, phân bố trung bình và phân bố rộng. 101 Hình 4.1. Một số hình thức chiếu sáng thông dụng b. Các yêu cầu cơ bản: Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ biến nhất là dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo. Khi thiết kế chiếu sáng 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 trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và còn phảI đảm bảo mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Không lóa mắt - Không lóa do phản xạ - Không có bóng tối - Độ rọi yêu cầu phải đồng đều c. Các hình thức chiếu sáng - Chiếu sáng chung Là hình thức chiếu sáng tạo nên độ rọi đồng đều trên toàn diện tích sản xuất của phân xưởng. Trong hình thức chiếu sáng này, các bóng đèn được treo cao trên trần theo một quy luật nào đó tạo nên độ rọi đồng đều trong phân xưởng. Chiếu sáng chung được dùng trong các các phân xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu cầu độ rọi đồng đều tại mọi điểm trên bề mặt đó, chiếu sáng chung còn được sử dụng ở cả xưởng rèn, mọc, hành lang, đường đi... - Chiếu sáng cục bộ Ở những nơi cần quan sát tỷ mỉ, chính xác, phân biệt rõ các chi tiết... thì cần phải có độ rọi cao làm việc được. Muốn vậy phải dùng phương pháp chiếu sáng cục bộ, nghĩa là đặt đèn vào nơi cần quan sát. Chiếu sáng cục bộ thường dùng để chiếu sáng các chi tiết gia công trên máy công cụ, chiếu sáng ở các bộ phận kiểm tra, lắp máy... Tại các nơi đó chiếu sáng chung thường không đủ độ rọi cần thiết nên phải dùng thêm các đèn chiếu sáng cục bộ. Các loại đèn chiếu sáng cục bộ trên máy công cụ hoặc các đèn cầm tay di động thường dùng với điện áp 12V hoặc 36V. - Chiếu sáng hỗn hợp Là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ. Chiếu sáng hỗn hợp được dùng ở những phân xưởng có những công việc thuộc cấp I, II, III ghi trong bảng phân phối công việc. Nó cũng được dùng khi phân biệt màu sắc, độ lồi lõm, hướng sắp xếp các chi tiết... chiếu sáng hỗn hợp thường 102 dùng ở các phân xưởng gia công nguội, phân xưởng khuôn mẫu, đúc... ở các nhà máy cơ khí. - Chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố Ngoài hệ thống chiếu sáng làm việc cần phải đặt thêm hệ thống chiếu sáng sự cố. Độ rọi của hệ thống chiếu sáng sự cố phải lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sáng làm việc. Hệ thống chiếu sáng sự cố phải làm việc đồng thời với hệ thống chiếu sáng làm việc hoặc phải có thiết bị đóng tự động khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện. - Chiếu sáng trong nhà, ngoài trời và đặc điểm của phụ tải chiếu sáng Chiếu sáng trong nhà đã trình bày ở trên, còn chiếu sáng ngoài trời là chiếu sáng các khu vực làm việc ngoài trời như: sân bãi, đường đi, nơi bốc dỡ hằng hóa... Khi thiết kế cần chú ý đến các yếu tố khí hậu: mưa, bụi, sương mù... Đặc điểm của phụ tải chiếu sáng là bằng phẳng với hệ số nhu cầu (knc = 0,9  1). Phụ tải chiếu sáng phụ thuộc vào mùa và vĩ độ địa lý. 1.2. Một số đại lượng dùng trong tính toán chiếu sáng: a. Quang thông Mắt người có cảm giác rất khác nhau với ánh sáng có cùng công suất nhưng có bước sóng khác nhau. Mắt trung bình nhạy cảm nhất với ánh sáng màu xanh lá cây có bước sóng 555.10-6 m. Đối với các bước sóng lệch khỏi 555.10-6 m về hai phía, độ cảm quang của mắt giảm đi và ra ngoài khoảng bước sóng 760.10-6 m và 380.10-6 m thì mắt không cảm nhận thấy nữa. Nếu coi độ nhạy cảm của mắt với các bước sóng 555.10-6 m là 1, rồi tính độ nhạy cảm của mắt với bước sóng còn lại theo bước sóng này ta sẽ được độ nhạy tương đối K. Đối với mắt người quan trọng không phải là công suất của các tia sáng mà chính là cảm giác về ánh sáng mà các tia sáng gây ra trong mắt. Để phản ánh điều này, ta quy chuyển ánh sáng có bước sóng  bất kỳ về ánh sáng xanh lá cây bằng công thức: Fx = F. K Trong đó: F: là công suất của ánh sáng có bước sóng . K: là độ nhạy của mắt đối với bước sóng . Fx: là công suất của ánh sáng có bước sóng  đã quy đổi về bước sóng 555.10-6m. Đại lượng Fx viết gọn là F và được gọi là quang thông. Nếu ánh sáng bao gồm bước sóng từ 1 - 2 thì quang thông được tính như sau:  2 1 .. F    dKF Như vậy quang thông chính là công suất của ánh sáng (công suất phát sáng), được đánh giá bằng cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ được lượng bức xạ. Đơn vị quang thông: là lumen (lm), là quang thông do một nguồn sáng điểm có cường độ 1 can đê la phát đều trong góc khối 1 Stê ra đi an (sr) 1lm = 1cd X 1góc khối. Cũng có khi dùng đơn vị là W, với: W 683 1 1lm  b. Cường độ sáng (I) 103 Đơn vị đo cường độ ánh sáng là can đê la (cd), là đơn vị cơ bản dùng để chỉ cường độ ánh sáng trên mặt phẳng vuông góc với nguồn sáng có diện tích 1/600.000 m2 và bức xạ toàn phần ở nhiệt độ đông đặc của platin dưới áp suất 101.325 N/m2 (theo định nghĩa năm 1921 1cd = 0,995 nến quốc tế). c. Độ chói B Là mật độ phân bố I trên bề mặt theo một phương cho trước. Đơn vị đo độ chói: cd/m2 (hoặc nít) là độ chói của mặt phẳng có diện tích 1m2 và có cường độ ánh sáng 1cd theo phương thẳng góc với nguồn sáng. Trường hợp theo phương tạo với pháp tuyến của bề mặt nguồn sáng một góc φ thì độ chói được tính theo công thức: B = I/ S.cosφ Trong đó: S là diện tích bề mặt được chiếu sáng. d. Độ chiếu sáng E (độ rọi) Là mật độ phân bố () trên bề mặt được chiếu sáng. Đơn vị đo độ rọi: Lux là độ rọi khi  phân bố đồng đều một lumen (1lm) chiếu vuông góc lên một mặt phẳng diện tích 1m2. E = S  Như vậy: 1lux = 1lm/1m2 = 1cd/1m2 4.1. Bảng trị số độ rọi Đối tượng chiếu sáng Độ rọi (lx) Lớp học ≥ 150 Thư viện ≥ 100 Đường phố 20 đến 50 Cửa hàng, kho tàng 100 e. Độ trưng (R) Độ trưng là mật độ phân bố  trên bề mặt do 1 mặt khác phát ra Đơn vị đo độ trưng lm/m2 là độ trưng của một nguồn hình cầu có diện tích mặt ngoài 1m2 phát ra một quang thông cầu một lumen phân bố đều theo mọi phương: R = S  Đối với bề mặt được chiếu sáng, độ chói và độ trưng phụ thuộc vào hệ số phản xạ (), còn độ rọi không phụ thuộc vào hệ số này. 1.3. Nội dung thiết kế chiếu sáng: Trình tự một bản thiết kế chiếu sáng bao gồm: 1. Lựa chọn loại đèn, công suất, số lượng bóng đèn 2. Bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng. 3. Thiết kế lưới điện cần chiếu sáng: - Sơ đồ nguyên lý lưới chiếu sáng. - Lựa chọn các thiết bị bảo vệ: áptômát, cầu chì. - Lựa chọn dây dẫn: * Lựa chọn các thiết bị bảo vệ: áptômát, cầu chì. áptômát (CB) được chọn theo điều kiện: UđmCB  UđmLĐ ; IđmCB  Itt ; IcđmCB  IN Cầu chì được chọn theo các điều kiện: 104 UđmCC  UđmLĐ ; Idc  Itt Cầu chì hạ áp thường dùng ở xa nguồn nên dòng ngắn mạch nhỏ, không cần kiểm tra điều kiện cắt dòng ngắn mạch. Với cầu chì cấp trên vẫn phải đảm bảo điều kiện chọn lọc. áptômát có cấu tạo phức tạp và đắt, tuy nhiên do làm việc tin cậy và thao tác đóng lại nhanh làm cho thời gian mất điện ngắn nên ngày càng được dùng nhiều trong lưới điện chiếu sáng dân dụng và công nghiệp. * Lựa chọn dây dẫn: Dây dẫn trong lưới điện chiếu sáng hạ áp chọn theo dòng phát nóng cho phép: k1k2Icp  Itt Trong đó: k1: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến sự chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường chế tạo và nhiệt độ môi trường sử dụng, tra sổ tay. k2: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đI chung một ống (hoặc một rãnh). Icp: là dòng điện cho phép của dây dẫn ứng với tiết diện cần chọn, nhà chế tạo cho, tra sổ tay. Phải kiểm tra dây dẫn chọn theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ: + + Nếu bảo vệ bằng áptômát: 1,5 1,25I Ikk dmCBcp21  + Nếu bảo vệ bằng cầu chì: 0,8 I Ikk dccp21  Ngoài ra khi cần thiết, còn phải kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp (nếu đường dây dài) và điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (nếu gần nguồn). 1.4. Thiết kế chiếu sáng dân dụng: Chiếu sáng dân dụng bao gồm chiếu sáng cho các khu vực ánh sáng sinh hoạt như nhà ở, hội trường, trường học, cơ quan, văn phòng đại diện, cửa hàng, siêu thị, bệnh viện v.v. ở những khu vực này yêu cầu chiếu sáng chung, không đòi hỏi thật chính xác trị số độ rọi cũng như các thông số kỹ thuật khác. Trong chiếu sáng dân dụng tùy theo khả năng kinh phí, tùy theo mức độ yêu cầu mỹ quan có thể sử dụng mọi loại đèn: đèn sợi đốt, đèn tuýp, đèn halôgen, đèn natri cao áp và thấp áp. Trình tự thiết kế chiếu sáng dân dụng như sau: a. Tính tổng công suất chiếu sáng cho khu vực có diện tích S (m2): Pcs = Po.S Trong đó: Po: Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, tra bảng chọn. (W/m 2) S: diện tích (m2) b. Tính tổng số bóng đèn cần lắp trong khu vực: n = Pcs Pđ Trong đó: Pđ: công suất đèn (W) n: tổng số bóng đèn (bóng) 105 Hình 4.2. Mặt bằng cấp điện chiếu sáng cho siêu thị 1; 4. Bảng điện. 5. áptômát tổng. - 2. Dây đến 5 cụm đèn. 6. Các áptômát nhánh. Bảng điện c. Căn cứ vào diện tích cần chiếu sáng, vào số lượng bóng đèn, vào tính chất yêu cầu sử dụng ánh sáng mà chọn cách bố trí đèn thích hợp (bố trí rảI đều hay thành rãnh, thành cụm, số lượng bóng trong mỗi cụm v.v). d. Vẽ sơ đồ đấu dây từ bảng điện đến từng bóng đèn. Đó là bản vẽ mặt bằng cấp điện chiếu sáng. e. Vẽ sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng. f. Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (áptômát, cầu chì, thanh cáI, dây dẫn) Ghi chú: Trong tính toán chiếu sáng dân dụng đô thị bao gồm cả tính toán thiết kế cho quạt. Trong trường hợp này có hai cách làm: - Lấy suất phụ tải chung cho cả chiếu sáng và quạt, sau đó trừ công suất quạt (lấy theo thực tế) tìm được công suất chiếu sáng. - Lấy riêng suất phụ tải cho chiếu sáng để tính toán thiết kế chiếu sáng, còn quạt lấy theo thực tế, tính toán riêng. 4.2. Suất chiếu sáng P0 Đối tượng chiếu sáng P0 (W/m 2) Hội trường 15 đến 20 Cửa hàng 15 đến 20 Nhà công cộng 14 đến 16 Lớp học 10 đến 15 Đường phố lớn 7 đến 10 Đường phố nhỏ 2 đến 5 Ví dụ 4.1: Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho một siêu thị nhỏ, diện tích 10x10 = 100m2. Giải: Siêu thị yêu cầu mức độ chiếu sáng cao vì vậy chọn suất chiếu sáng là: Po = 30 W/m 2 . 106 Hình 4.3. SĐ nguyên lý cấp điện chiếu sáng cho siêu thị Tổng công suất cần cấp cho chiếu sáng siêu thị là: Pcs = Po.S = 30 x (10x10) = 3000W Chọn dùng loại đèn nê-on, dài 1,2m, công suất 40W Vậy số lượng bóng đèn cần dùng là: n = 3000 : 40 = 75 bóng Số lượng này được bố trí thành 5 dãy, mỗi dãy 15 bóng chia làm 5 cụm, mỗi cụm 3 bóng. Mặt bằng bố trí đèn và đi dây như hình 8.2 Sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng cho siêu thị như sau: Lựa chọn áptômát tổng CBT: (A) 17 220.0,8 3000 I I ttdmAT  Chọn áptômát tổng 30A. Lựa chọn áptômát nhánh: Có 5 áptômát nhánh, dòng tính toán mỗi nhánh là dòng của 15 đèn. (A) 3,4 220.0,8 40 x15 I I tt dmAi  Chọn dùng 5 áptômát nhánh 5A. Thông số kỹ thuật của các áptômát cho trong bảng sau: Tên áptômát Uđm (V) Iđm (A) Loại Kiểu Số cực Icđm (kA) Số lượng CBT 600 30 50AF ABE 53a 3 2,5 1 CB1, CB2, CB3, CB4, CB5. 600 5 50AF ABE 53a 3 2,5 5 Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch. Lựa chọn dây dẫn cho 5 dãy đèn. k1k2Icp Itt = 3,4 (A) Dự định dùng dây đồng bọc nhựa hạ áp, lõi mềm nhiều sợi, đi riêng lẽ: 107 Hình 4.4. Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng k1 = k2 = 1 Chọn dùng dây đôi mềm tròn M(2 x 1) có Icp = 10 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ. dmCBcp 1,25I 1,25 x 5 I 10A 1,5 1,5    Vậy chọn dây M(2 x 1) cho các dãy đèn là thỏa mãn. Vì đường dây ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp. Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch. 1.5. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp: Với các nhà xưởng sản xuất công nghiệp thường là chiếu sáng chung khi cần tăng cường ánh sáng tại điểm làm việc đã có chiếu sáng cục bộ. Vì là phân xưởng sản xuất, yêu cầu khá chính xác về độ rọi tại mặt bàn công tác, nên để thiết kế chiếu sáng cho khu vực này thường dùng phương pháp hệ số sử dụng. Trình tự tính toán như sau: 1. Xác định độ cao treo đèn: H = h - h1 – h2 Trong đó: h: là độ cao của nhà xưởng. h1: là khoảng cách từ trần đến bóng đèn. h2: là độ cao mặt bàn làm việc. 2. Xác định khoảng cách giữa hai đèn kề nhau (L) theo tỷ số hợp lý L/H, tra theo bảng 4.1: Bảng 4.3: tỷ số L/H hợp lý cho các đối tượng chiếu sáng Loại đèn và nơi sử dụng L/H bố trí nhiều dây L/H bố trí 1 dây Chiều rộng giới hạn của nhà xưởng khi bố trí 1 dây Tốt nhất Max cho phép Tốt nhất Max cho phép Chiếu sáng nhà xưởng dùng chao mờ hoặc sắt tráng men. 2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H 108 Chiếu sáng nhà xưởng dùng chao vạn năng. 1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H Chiếu sáng cơ quan, văn phòng. 1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H 3. Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ của tường, trần tường, trần, (%). 4. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a x b) b) H(a b x a   5. Từ tường, trần,  tra bảng tìm hệ số sử dụng ksd 6. Xác định quang thông của đèn (lumen) n.k kESZ F sd  Trong đó: k: là hệ số dự trữ, tra bảng 8.4. E: là độ rọi (lx) theo yêu cầu của nhà xưởng. S: là diện tích nhà xưởng (m2). Z: là hệ số tính toán Z = 0,8  1,4. n: là số bóng đèn được xác định chính xác sau khi bố trí đèn trên mặt bằng. Bảng 4.4: Hệ số dự trữ Tính chất môi trường Số lần lau bóng ít nhất 1 tháng Hệ số dự trữ (k) Đèn tuýp Đèn sợi đốt Nhiều bụi khói, tro, mồ hóng. 4 2 1,7 Mức bụi khói, tro, mồ hóng trung bình 3 1,8 1,5 ít bụi khói, tro, mồ hóng. 2 1,5 1,3 7. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F  F tính toán theo 8. Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng. 9. Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng. 10. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý. Ví dụ 4.2: Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí có diện tích S = 20 x 50 = 1000m2 Giải: 1. Xác định số lượng, công suất đèn: Nội dung phần này bao gồm các hạng mục từ 1 đến 7 trong trình tự tính toán nêu trên. Vì là xưởng sản xuất, dự định dùng đèn sợi đốt, cos = 1. Chọn độ rọi cho chiếu sáng chung là E = 30 lx. Căn cứ vào trần nhà cao 4,5m, mặt công tác h2 = 0,8m, độ cao treo đèn cách trần h1 = 0,7m. Vậy: H = h - h1 – h2 = 4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 m. 109 Tra bảng đèn sợi đốt, bóng vạn năng có L/H = 1,8. xác định được khoảng cách giữa các đèn. L = 1,8 x H = 1,8 x 3 = 5.4 m. Căn cứ vào bề rộng phòng (20m) chọn L = 5 m. Đèn sẽ được bố trí làm 9 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,5m, tổng cộng 36 bóng, mỗi dãy 4 bóng. Xác định chỉ số phòng: 5 )5020.(3 50.20 b) H(a b . a      Lấy hệ số phản xạ trần 50%, trường 30%, Tra sổ tay tìm được hệ số sử dụng: ksd = 0,48. Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 và hệ số tính toán Z = 1,1. Xác định được quang thông mỗi đèn là: (lumen) 2483 36.0,48 0.1,11,3.30.100 kESZ F nksd  Tra bảng chọn bóng sợi đốt 200W có F = 2528 lumen. Ngoài chiếu sáng trong nhà xưởng, còn đặt thêm 4 bóng 100W cho 2 phòng thay quần áo và 2 phòng WC. Tổng công suất chiếu sáng toàn xưởng là: P = 36 x 200 + 4 x 100 = 7600 (W) = 7,6 (kW) 2. Thiết bị lưới điện chiếu sáng: Đặt riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào lấy điện từ tủ phân phối phân xưởng về. Tủ gồm 1 áptômát ba pha và 10 áptômát nhánh một pha, mỗi áptômát cấp điện cho 4 bóng đèn. Sơ đồ cấp điện trên mặt bằng và sơ đồ nguyên lý như Hình 4.5 và 4.6. Chọn áptômát đặt tại tủ phân phối và áptômát đặt tại tủ chiếu sáng. A)(56,11 1.38,0.3 6,7 cos .U.3 P I dm tt tt   Chọn dùng áptômát 3 pha 50A do Clipsal chế tạo có thông số ghi trong bảng: Tên áptômát Mã số Uđm (V) Iđm (A) Số cực Icđm (kA) áptômát tổng và áptômát nhánh đặt tại tủ phân phối G4CB3050C 400 50 3 6 Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp đồng 4 lõi PVC(3 x 6 + 1,4) tiết diện 6mm2 có Icp = 48 (A) k1k2Icp = 1 . 1 . 48 ≥ Itt = 11,56 (A) Chọn áptômát nhánh: A)(64,3 1220 204 I tt  x x 110 Tên áptômát Mã số Uđm (V) Iđm (A) Số cực Icđm (kA) Số lượng áptômát nhánh G4CB2010C 400 10 2 6 10 - Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm 4 đèn: Với Itt = 3,64A Chọn dây đồng PVC(2 x 2,5) Có Icp = 25A Kiểm tra dây dẫn kết hợp áptômát bảo vệ: + Với dây PVC(3 x 6 + 1 x 4): 1,25.50 48 ( ) 41,6 ( ) 1,5 A A  + Với dây M (2 x 2.5): 1,25.10 25 ( ) 8,33 ( ) 1,5 A A  111 - Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sáng xưởng cơ khí TO- Tủ PP PVC 10xQCE- TủCS 112 Bảng 4.5: Thông số kỹ thuật của bóng đèn sợi đốt Công suất (W) Quang thông (lm) Thời gian sử dụng (h) 12 (V) 30 (V) 220 (V) 15 111 25 200 197 40 500 336 60 506 75 684 100 1004 1000 150 1722 200 2528 300 4224 500 7640 750 10875 1000 18300 Bảng 4.6: Thông số kỹ thuật của bóng đèn huỳnh quang Công suất (W) Điện áp (V) Ánh sáng trắng Ánh sáng ban ngày Thời gian sử dụng (h) Quang thông (Lm) Hiệu suất phát quang (lm/W) Quang thông (Lm) Hiệu suất phát quang (lm/W) 30 220 1230 41 1080 36 2500 40 220 1720 43 1520 38 2500 100 220 - - 4000 - 200 220 1990 - 8000 - 2. Nâng cao hệ số công suất: 2.1. Hệ số công suất cos và ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất 2.1.1. Hệ số công suất cos Các đại lượng biểu diễn công suất có liên quan mật thiết với nhau qua tam giác công suất. Hình 4.6. Tam giác công suất S: Công suất toàn phần P: Công suất tác dụng Q: Công suất phản kháng : Góc giữa S và P 113 Trị số của góc  có ý nghĩa rất quan trọng: - Nếu   thì P, Q; khi  = 0 thì P  S, Q = 0 - Nếu   thì P, Q; khi  = 90o thì Q  S, P = 0 Trong nghiên cứu và tính toán thực tế người ta thường dùng khái niệm hệ số công suất (cos) thay cho góc giữa S và P (). Lượng Q truyền tải trên lưới điện các cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ càng lớn càng gây tổn thất lớn trên lưới điện. 2.1.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cos Các xí nghiệp công nghiệp sử dụng nhiều động cơ không đồng bộ ba pha, thường xuyên non tải hoặc không tải, tiêu thụ lượng Q rất lớn, cos thấp. Ví dụ các xí nghiệp cơ khí thường có cos = 0,5  0,6. Lượng Q mà các xí nghiệp công nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65%  70% tổng công suất Q phát ra từ các nhà máy điện. Nếu các xí nghiệp công nghiệp, bằng các giải pháp kỹ thuật nâng cao cos, nghĩa là làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tải trên lưới điện từ các nhà máy điện đến xí nghiệp, thì sẽ dẫn tới làm tăng tính kinh tế vận hành lưới điện. Cụ thể là: a. Làm giảm tổn thất điện áp trên lưới điện: Giả thiết công suất tác dụng không đổi, cos của xí nghiệp tăng từ cos1 lên cos2, nghĩa là lượng công suất phản kháng truyền tảI giảm từ Q1 xuống Q2. Khi đó, do Q1 Q2 U XQPR U 11    2 2 U U XQPR   b. Làm giảm tổn thất công suất trên lưới điện: Z U QP S 2 2 1 2 1    22 2 2 2 SZ U QP   c. Làm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện: . 2 2 1 2 1 R U QP A    RAR U QP .. 22 2 2 2    Ta thấy S và A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q. d. Làm tăng khả năng tải của đường dây và máy biến áp: Hình 4.7. Trị số Q tương ứng với trị số góc  (Q1-Q2) = QB 114 Từ hình 4.7 nhận thấy S2  S1, nghĩa là đường dây và máy biến áp chỉ cần tải công suất S2 sau khi giảm lượng Q truyền tải. Nếu đường dây và máy biến áp đã chọn để tải S1 thì với Q2 có thể tải lượng P lớn hơn (xem hình 4.7). Điều này cho thấy, khi làm giảm Q có thể làm tăng khả năng tải công suất P từ P1 lên P2 của đường dây và máy biến áp. 2.2. Các giải pháp bù cos tự nhiên: Các biện pháp làm tăng cos của xí nghiệp công nghiệp được gọi bằng một thuật ngữ là bù cos . Bù cos tự nhiên cũng là một thuật ngữ chỉ những giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà đã làm tăng được trị số cos. Đó chính là những giải pháp đơn giản, rẻ tiền làm giảm lượng tiêu thụ Q của xí nghiệp. Các giải pháp bù cos tự nhiên thường dùng là: a. Thay động cơ thường xuyên non tải bằng động cơ có công suất bé hơn Trị số cos của động cơ tỉ lệ với hệ số tải của động cơ, động cơ càng non tải thì cos càng thấp. Ví dụ 4.3: Động cơ máy tiện 10kW, nhưng do quá trình gia công chỉ cần sử dụng công suất 5,5kW, khi đó hệ số tải: 55,0 10 5,5 tk Nếu thay động cơ máy tiện 10kW bằng động cơ 7kW sẽ có hệ số tải là: 8,0 7 5,5 tk Kinh nghiệm chỉ ra rằng: + Với những động cơ có kt  0,45 thì nên thay. + Với những động cơ có kt  0,75 thì không nên thay. + Với những động cơ có kt = 0,45  0,75 thì cần phải so sánh kinh tế 2 phương án: thay và không thay. b. Tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ: Động cơ sau khi sửa chữa thường có cos thấp hơn so với trước sửa chữa, mức độ giảm thấp cos tùy thuộc vào chất lượng sửa chữa động cơ. Ví dụ 4.4: một xí nghiệp cơ khí trung, qui mô có tổng công suất tính toán là P = 10000 kW, cos = 0,5 thì lượng Q tiêu thụ sẽ là: Q = P.tg = 10000 x 1,732 = 17320 (kVAr) Giả sử sử dụng các giải pháp bù nhân tạo nêu trên nâng được cos lên 0,6, khi đó lượng Q tiêu thụ chỉ còn: Q = 10000 x 1,33 = 13300 (kVAr) Nghĩa là giảm được một lượng tiêu thụ Q là: 17320 - 13300 = 4020 (kVAr) Như vậy xí nghiệp bớt được khoản tiền mua, lắp đặt, quản lý, bảo dưỡng 4020 (kVAr) tự bù. c. Giảm điện áp đặt vào cực động cơ thường xuyên non tải Đây là phương pháp làm tăng hệ số tải của động cơ làm cho cos động cơ tăng lên. Khi động cơ thường xuyên non tải ta chuyển đổi đấu động cơ từ hình sao sang hình tam giác. 115 Công suất động cơ đấu tam giác: cos3 IP U d Công suất động cơ sau khi đấu hình sao: cos3 IP U f Với công suất làm việc thực tế Plv không đổi thì hệ số tải đã được nâng cao: )( , , , pp P p K p p K dolvt lv  2.3. Các thiết bị bù cos: Bù cos tại xí nghiệp là một thuật ngữ của ngành điện, thực chất là xí nghiệp tự đặt thiết bị phát ra Q để tự túc một phần hoặc toàn bộ nhu cầu tiêu thụ Q trong xí nghiệp, làm giảm lượng Q truyền tải trên lưới điện cung cấp cho xí nghiệp. Thiết bị để phát ra Q thường dùng trên lưới điện là máy bù và tụ bù. Máy bù, hay còn gọi là máy bù đồng bộ, là động cơ đồng bộ chạy quá kích thích chỉ phát ra Q. ưu khuyết điểm của hai loại thiết bị bù này giới thiệu trong bảng 4.7 Bảng 4.7: So sánh đặc tính kinh tế, kỹ thuật của máy bù và tụ bù Máy bù Tụ bù Cấu tạo, vận hành, sửa chữa phức tạp Cấu tạo, vận hành, sửa chữa đơn giản Đắt Rẻ Tiêu thụ nhiều điện năng P = 5%Qb Tiêu thụ ít điện năng P = (2 5)%Qb Tiếng ồn lớn Yên tĩnh Điều chỉnh Qb trơn Điều chỉnh Qb theo cấp Qua bảng so sánh trên, ta nhận thấy tụ bù có nhiều ưu điểm hơn máy bù, nhược điểm duy nhất của tụ là công suất Qb phát ra không trơn mà thay đổi thay cấp (bậc thang) khi tăng, giảm số tụ bù. Tuy nhiên, điều này không quan trọng vì bù cos mục đích là làm sao cho cos của xí nghiệp lớn hơn cos quy định là 0,85 chứ không cần có trị số thật chính xác. Thường bù cos lên trị số từ 0,9 đến 0,95. Tóm lại, trên lưới điện xí nghiệp công nghiệp, dịch vụ và dân dụng chỉ nên bù bằng tụ điện. 2.4. Phân phối tối ưu công suất bù trên lưới điện xí nghiệp: Xác định tổng công suất phản kháng cần bù Từ Hình 4.7, nếu công suất tác dụng không thay đổi thì: - Ứng với cos1 có: Q1 = P.tg1 - Ứng với cos2 có : Q2 = P.tg2 Công suất cần bù tại xí nghiệp để nâng hệ số công suất của xí nghiệp từ cos1 lên cos2 là: Qb = Q1 - Q2 = P.tg1 - P.tg2 Qb = P(tg1 - tg2) Trong đó: P là công suất tác dụng tính toán của xí nghiệp (kW) Phân phối tối ưu công suất cần bù Hình 4.8 giới thiệu các vị trí có thể đặt tụ bù cos trên lưới điện xí nghiệp. 116 - - - - 1. Đặt tụ bù phía cao áp của xí nghiệp: đặt tại vị trí này chỉ làm giảm tổn thất điện năng từ 1 trở lên lưới điện, không giảm được tổn thất điện năng trong trạm biến áp và lưới hạ áp xí nghiệp. 2. Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp. Tụ điện đặt tại vị trí này, so với vị trí 1, làm giảm thêm tổn thất điện năng trong trạm biến áp và cũng không giảm được tổn thất điện năng trên lưới hạ áp xí nghiệp. 3. Đặt tụ bù tại tủ động lực. Đặt tụ bù tại các vị trí này làm giảm được tổn thất điện năng trên các đường dây từ tủ phân phối tới các tủ động lực và trong trạm biến áp xí nghiệp. 4. Đặt tụ bù tại cực của tất cả động cơ. Đặt tụ bù tại cực của động cơ có lợi nhất về giảm tổn thất điện năng, tuy nhiên vốn đầu tư sẽ cao và tăng chi phí quản lý, vận hành, bảo dưỡng tụ. Trong thực tế, để bù cos cho xí nghiệp, người ta tiến hành bù như sau: 1. Với một xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên đặt tập trung tụ bù tại thanh cái hạ áp trạm biến áp xí nghiệp. 2. Với xí nghiệp loại vừa có một trạm biến áp và một số phân xưởng với công suất khá lớn và khá xa trạm biến áp, để giảm tổn thất điện năng trên đường dây từ trạm biến áp đến các phân xưởng có thể đặt phân tán tụ bù tại các tủ phân phối phân xưởng và tại cực động cơ có công suất lớn (năm bảy chục kW). 3. Với xí nghiệp qui mô lớn bao gồm hằng chục phân xưởng, thường lưới điện khá phức tạp bao gồm trạm phân phối trung tâm và nhiều trạm biến áp phân xưởng, khi đó để xác định vị trí và công suất bù thường tính theo hai bước: 117 Bước 1: Xác định công suất bù đặt tại thanh cáI hạ áp tất cả các trạm biến áp phân xưởng. Bước 2: Phân phối công suất bù của từng trạm (đã xác định được từ bước 1) cho các phân xưởng mà trạm biến áp đó cấp điện. 4. Cũng có thể xét đặt tụ bù toàn bộ phía cao áp. hoặc một phần bù bên cao áp và một phần bù bên hạ áp tùy thuộc vào độ chênh lệch giá tụ cao và hạ áp. Trong trường hợp bù tụ nhiều điểm (trường hợp 2 và 3), công suất bù tối ưu tại điểm I nào đó xác định theo biểu thức: i td R R )Q(Q - Q Q bibi   Trong đó: iQ là công suất phản kháng yêu cầu tại nút i. Q là tổng công suất phản kháng yêu cầu:  n iQQ 1 bQ là tổng công suất bù, xác định theo (9.1) hoặc theo bước 1 của trường hợp 3. iR là điện trở nhánh đến vị trí nút i. tdR là điện trở tương đương của lưới điện. Chú ý: Ở biểu thức trên khi giải ra chỉ lấy giá trị dương (0), nếu khi giải ra xuất hiện giá trị âm thì có nghĩa là tại đó không nên đặt tụ bù, tại đó Qb = 0, ta bỏ ẩn đó đi và giải lại bài toán (n – 1) ẩn, cứ thế cho đến khi nào được 1 tập nghiệm dương. Ví dụ 4.5: Một xưởng cơ khí nông nghiệp công suất 100kW, cos = 0,6. Hãy xác định công suất bộ tụ bù để nâng cos lên 0,9. Giải Với cos = 0,6  tg = 1,33 Với cos = 0,9  tg = 0,48 Tổng công suất bộ tụ bù là: Qb = P(tg1 - tg2) = 100(1,33 – 0,48) = 85 (kVAr) Vậy chọn dùng ba bộ tụ bù công suất 30kVAr, điện áp 400V do Dac Yeong chế tạo. Ví dụ 4.6: Xí nghiệp cơ khí gồm ba phân xưởng có mặt bằng và số liệu phụ tải cho trong Hình 9.4. Yêu cầu đặt tụ bù bên cạnh các tủ phân phối của ba phân xưởng để nâng cos lên 0,95. Giải Tổng công suất tính toán của xí nghiệp là: S = S1 + S2 + S3 = 180 +J240 Với cos = 0,6  cos2 = 0,95  tg2 = 0,33 n td RRR R 1 ... 11 1 21   33,1 180 240 P Q tg 1  118 Px2 S2 = 50 + j 50 (kVA) Px S1 = 80 + j 120 (kVA) PVC(3.16+1.10); PVC(3.25+1.16); 70m PVC(3.50+1.35); 50m Hình 4.9. Mặt bằng cấp điện cho xí nghiệp Tổng công suất phản kháng cần bù tại 3 phân xưởng để nâng cos của xí nghiệp lên 0,95 là: Qb = P(tg1 - tg2) = 180(1,33 – 0,33) = 180 (kVAr) Các đường cáp từ TBA về 3 phân xưởng dùng cáp do CADIVI chế tạo có các số liệu cho trong bảng sau: Đường dây Loại cáp l (m) r0 (/km) R () TBA-PX1 PVC(3x50+1,35) 50 0,4 0,02 TBA-PX2 PVC(3x25+1,16) 70 0,7 0,05 TBA-PX3 PVC(3x16+1,10) 100 1,2 0,12 Giải: TBA TBA Q2- Qb2 Q1- Qb1 Q3- Qb3 Q- Hình 4.10. SĐ thay thế và sơ đồ tương đương lưới điện hạ áp dùng xác định Qbi 119 Điện trở tương đương của lưới điện hạ áp xí nghiệp: Công suất các tủ tụ bù đặt tại ba phân xưởng là: Áp dụng công thức: i td R R )Q(Q - Q Q bibi   Ta có: (kVAr)90 02,0 01,0 ).180402( - 120 Qb1  (kVAr)38 05,0 01,0 ).180402( - 50 Qb2  (kVAr)65 12,0 01,0 ).180402( - 70 Qb3  Vậy chọn dùng các bộ tụ bù do Dac Yeong chế tạo có các thông số kỹ thuật cho trong bảng sau: Nơi đặt Loại tụ Số lượng Qb (kVAr) Uđm (V) Iđm (A) Số pha PX1 DLE- 4D40 K5S 2 45 440 52,4 3 PX2 DLE- 4D40 K5S 1 40 440 52,4 3 PX3 DLE- 4D75 K5S 1 75 440 98,4 3 Câu hỏi và bài tập Bài tập 4.1. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một lớp học có kích thước: 8 x10 = 80m2 biết P0 = 10 (W/m 2) . 4.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một phòng làm việc của văn phòng đại diện nước ngoài có kích thước: 4 x 6 = 24m2 biết P0 = 10 (W/m 2). 4.3. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một hội trường có kích thước: 12 x 20 = 240m2 biết P0 = 15 (W/m 2). 4.4. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng may xuất khẩu có kích thước: 15 x 30 = 450m2. Biết trần nhà cao 4,5m, mặt công tác h2 = 0,8m, độ cao treo đèn cách trần h1 = 0,7m; phân xưởng dùng đèn sợi đốt cos =1; độ rọi cho chiếu sáng chung là E = 30lx. 4.5. Một siêu thị lớn, có phụ tải tính toán P = 600kW, cos = 0,7. Hãy lựa chọn tụ bù đặt tại thanh cái hạ áp TBA siêu thị để nâng cos lên 0,9. 4.6. Một trạm bơm cao áp 10kV đặt 5 máy bơm 200kW, cos = 0,7. Hãy lựa chọn tụ bù 10kV cho trạm bơm để nâng cos lên 0,9. 4.7. Một xí nghiệp gồm 2 phân xưởng và 1 động cơ bơm nước, có mặt bằng cấp điện và số liệu phụ tải cho trên hình BT 4.1. Hãy lựa chọn tụ bù để nâng cos lên 0,95. )(01,0 12,0 1 05,0 1 02,0 1 1 111 1 321      RRR Rtd 120 Hình 4.1 - PX1 24 + j 32 (kVA) PVC(3.25+ 1.16) 15m PX2 42 + j 56 (kVA) PVC(3.16+ 1.10) 50m 30+j30 (kVA) 4.8. Lưới điện cao áp của xí nghiệp gồm 1 trạm phân phối trung tâm và 3 trạm biến áp phân xưởng, các số liệu cho trên hình 4.2. Hãy xác định công suất tụ bù đặt tại thanh cái hạ áp các trạm biến áp để nâng cos lên 0,95. Hình. 4.2 PVC(3x PVC(3x PVC(3x 50kVA 500kVA 800kVA 1000kVA 0,4 0,4 0,4 kV 300 + j400 (kVA) 420 + j500 (kVA) 540 + j720 (kVA) 10 kV 121 PHỤ LỤC Lựa chọn dây dẫn và cáp CADIVI được cho trong các bảng dưới đây. PL1: Dòng điện cho phép của dây không bọc (dây trần), A Dây đồng Dây nhôm Dây nhôm lõi thép Tiết diện mm2 Dòng điện cho phép Tiết diện mm2 Dòng điện cho phép Mã hiệu dây dẫn Dòng điện cho phép khi đặt ngoài trời Đặt ngoài trời Đặt trong nhà Đặt ngoài trời Đặt trong nhà 4 50 25 10 75 55 AC - 16 105 6 70 35 16 105 80 AC – 25 135 10 95 60 25 135 110 AC – 35 170 16 130 100 35 170 135 AC – 50 220 25 180 140 50 215 170 AC – 70 275 35 220 175 70 265 215 AC – 95 335 50 270 220 95 325 260 AC – 120 380 70 340 280 120 375 310 AC – 150 445 95 415 340 150 440 370 AC – 185 515 120 485 405 185 500 425 AC – 240 610 240 610 AC – 300 700 AC – 400 800 PL2: Dây điện hạ áp lõi đồng nhiều sợi của công ty CADIVI Loại dây Ruột dẫn điện Chiều dày cách điện PVC Chiều dày vỏ ngoài PVC Điện trở dây dẫn ở 200C Đường kính tổng thể Dòng điện phụ tải mm2 N0/mm mm mm km/ Mm A Dây đơn mềm VCm 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 2.50 4.0 10 16 25 16/0.20 24/0.20 32/0.20 40/0.20 30/0.25 50/0.25 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 37.10 24.74 18.56 14.90 12.68 7.60 3,08 1,83 1,15 0,73 2.6 2.8 3.0 3.1 3.2 3.7 5 7 10 12 16 25 58 80 107 138 Dây đôi mềm tròn VCm 2 x 0.50 2 x 0.75 2 x 1.00 2 x 1.25 2 x 16/0.20 2 x 24/0.20 2 x 32/0.20 2 x 40/0.20 0.8 0.8 0.8 0.8 1 1 1 1 39.34 26.22 19.67 15.62 7.2 7.6 8.0 8.2 5 7 10 12 122 2 x 1.50 2 x 2.50 2 x 4 2 x 5 2x10 2x16 2x25 2 x 30/0.25 2 x 50/0.25 0.8 0.8 1 1 13.44 8.06 4.61 3,08 1,83 1,15 0,727 8.4 9.4 16 25 49 63 86 115 149 PL3: Cáp hạ áp 4 lõi đồng cách điện PVC, do CADIVI chế tạo Dây dẫn điện Chiều dày cách điện Chiều dày vỏ bọc Đường kính tổng thể Dòng điện phụ tải Điện trở dây dẫn ở 200C Điện áp thử Tiết diện định mức Đường kính dây dẫn mm2 Mm mm Mm mm A km/ V 1,0 1,20 0,8 1,5 15 18,10 1500 1,5 1,50 0,8 1,5 21 12,10 1500 2,0 1,80 0,8 1,5 24 9,43 1500 2,5 2,01 0,8 1,5 27 7,41 1500 3,5 2,40 0,8 1,5 34 5,30 1500 4,0 2,55 0,9 1,5 37 4,61 1500 5,5 3,00 1,0 1,5 44 3,40 1500 6,0 3,12 1,1 1,5 48 3,08 1500 8,0 3,16 1,2 1,5 55 2,31 1500 10,0 4,05 1,3 1,5 65 1,83 1500 11,0 4,20 1,3 1,5 67 1,71 2000 14,0 4,80 1,4 1,5 77 1,33 2000 16,0 5,10 1,5 1,5 83 1,15 2000 22,0 6,00 1,6 1,6 102 0,84 2000 25,0 6,42 1,6 1,6 111 0,727 2000 30,0 6,96 1,6 1,7 121 0,635 2000 35,0 7,56 1,7 1,7 132 0,524 2500 38,0 7,80 1,8 1,8 141 0,497 2500 50,0 9,00 1,8 1,9 164 0,387 2500 60,0 10,00 1,8 1,9 187 0,309 2500 70,0 10,70 1,9 1,9 201 0,268 2500 80,0 11,50 2,0 2,0 222 0,234 2500 95,0 12,00 2,0 2,1 242 0,193 2500 100,0 13,00 2,0 2,1 255 0,184 2500 120,0 14,00 2,1 2,2 284 0,153 2500 125,0 14,50 2,2 2,2 292 0,147 3000 150,0 16,10 2,2 2,3 334 0,124 3000 123 185,0 17,64 2,3 2,5 367 0,0991 3000 200,0 18,20 2,4 2,5 392 0,0940 3000 240,0 20,25 2,4 2,7 426 0,0540 3000 250,0 20,70 2,4 2,8 360 0,0738 3000 300,0 22,68 2,5 3,0 400 0,0601 3000 325,0 23,40 2,6 3,1 414 0,0576 3500 400,0 26,10 2,6 3,3 0,0470 3500 500,0 28,80 2,8 3,5 0,0366 3500 PL4: Cáp hạ áp một lõi đồng cách điện PVC loại nửa mềm đặt cố định của công ty CADIVI, kí hiệu CVV Dây dẫn Chiều dày cách điện Chiều dày vỏ bọc PVC Đường kính tổng thể Phụ tải dòng điện Điện trở dây dẫn ở 200C (max) Tiết diện định mức Kết cấu Đường kính dây dẫn mm2 N0/mm mm mm mm mm A km/ 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 5.5 6.0 8.0 10 11 14 16 22 25 30 35 38 50 60 70 80 95 100 120 125 150 185 7/0.40 7/0.50 7/0.60 7/0.67 7/0.80 7/0.85 7/1.00 7/1.04 7/1.20 7/1.35 7/1.40 7/1.60 7/1.70 7/2.00 7/2.14 7/2.30 7/2.52 7/2.60 19/1.8 19/2.0 19/2.14 19/2.30 19/2.52 19/2.60 19/2.80 19/2.90 37/2.30 37/2.52 1.20 1.50 1.80 2.01 2.40 2.55 3.00 3.12 3.60 4.05 4.20 4.80 5.10 6.00 6.42 6.90 7.56 7.80 9.00 10.00 10.70 11.50 12.60 13.00 14.00 14.50 16.10 17.64 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.3 1.4 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 2.0 2.0 2.0 2.1 2.2 2.2 2.3 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.9 1.9 2.0 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 2.5 2.6 10.16 10.88 11.61 12.12 13.06 14.00 15.57 16.34 17.79 19.75 20.12 22.25 22.96 25.81 26.82 28.18 30.26 31.52 34.62 37.23 39.41 42.02 45.08 46.24 49.34 51.03 55.09 59.69 14 17 20 22 27 30 35 38 44 49 52 62 68 82 88 97 108 113 132 150 163 177 198 206 228 236 270 298 18.10 12.10 9.43 7.41 5.3 4.61 3.4 3.08 2.31 1.83 1.71 1.33 1.15 0.84 0.727 0.635 0.524 0.497 0.387 0.309 0.268 0.234 0.193 0.184 0.153 0.147 0.124 0.0991 124 200 240 250 300 325 400 500 37/2.60 61/2.25 61/2.30 61/2.52 61/2.60 61/2.90 61/3.20 18.20 20.25 20.70 22.68 23.4 26.10 28.80 2.4 2.4 2.4 2.5 2.6 2.6 2.8 2.6 2.8 2.8 3.0 3.1 3.3 3.5 61.73 67.08 68.36 74.03 76.25 83.36 91.25 311 348 360 400 414 - - 0.0994 0.054 0.0738 0.0601 0.0576 0.0470 0.0366 PL5: Cáp hạ áp 1 lõi nhôm cách điện PVC, loại nửa mềm đặt cố định của công ty CADIVI, kí hiệu AVV Dây dẫn Chiều dày cách điện Chiều dày vỏ bọc PVC Đường kính tổng thể Phụ tải dòng điện Điện trở dây dẫn ở 200C (max) Tiết diện định mức Kết cấu Đường kính dây dẫn mm2 N0/mm mm mm mm mm A km/ 4 5.5 6.0 8.0 10 11 14 16 22 25 30 35 38 50 60 70 80 95 100 120 125 150 185 200 240 250 300 325 7/0.85 7/1.00 7/1.04 7/1.20 7/1.35 7/1.40 7/1.60 7/1.70 7/2.00 7/2.14 7/2.30 7/2.52 7/2.60 19/1.8 19/2.0 19/2.14 19/2.30 19/2.52 19/2.60 19/2.80 19/2.90 37/2.30 37/2.52 37/2.60 61/2.25 61/2.30 61/2.52 61/2.60 2.55 3.00 3.12 3.60 4.05 4.20 4.80 5.10 6.00 6.42 6.90 7.56 7.80 9.00 10.00 10.70 11.50 12.60 13.00 14.00 14.50 16.10 17.64 18.20 20.25 20.70 22.68 23.40 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.3 1.4 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9 2.0 2.0 2.0 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.4 2.5 2.6 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 7.35 8.00 8.32 9.00 9.65 9.80 10.60 11.10 12.20 12.62 13.10 13.96 14.40 15.60 16.60 17.50 18.50 19.60 20.00 21.20 22.10 23.70 25.64 26.40 28.65 29.10 31.48 32.40 31 36 40 47 55 61 67 75 92 105 119 130 143 165 187 210 230 250 265 295 302 340 390 413 465 480 528 555 7.41 4.98 4.61 3.83 3.08 2.81 2.17 1.91 1.38 1.2 1 0.868 0.814 0.641 0.507 0.443 0.384 0.320 0.300 0.253 0.242 0.206 0.164 0.154 0.125 0.120 0.1 0.0946 125 400 500 630 800 1000 61/2.90 61/3.20 91/2.95 91/3.36 91/3.75 26.10 28.80 32.45 36.96 41.25 2.6 2.8 2.8 2.8 3.0 2.0 2.1 2.2 2.4 2.6 35.30 38.60 42.45 47.36 52.45 628 752 - - - 0.0778 0.0605 0.0469 0.0367 0.0291 PL6: Điện áp và dòng điện của dây chảy cầu chì hạ áp (do ABB chế tạo) Điện áp xoay chiều (V) 230, 400, 500, 690, 750, 1000 Điện áp một chiều (V) 220, 440, 500, 750, 1200, 1500, 2400, 3000 Dòng điện định mức 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 PL7: Áptômát từ 250 đến 1200 A (do LG chế tạo) Loại 400AF 800AF 1200AF Kiểu ABE 403a ABS 403a ABH 403a ABL 403a ABE 803a ABS 803a ABH 803a ABS 1203 ABL 1203 Uđm(V) 600 600 600 600 600 600 600 600 600 PL8: Áptômát loại G4CB, điện áp 230/400 V (do Clipsal chế tạo) 1 cực 2 cực 3 cực INđm (kA) Iđm (A) Mã số Iđm (A) Mã số Iđm (A) Mã số 6 G4CB1006C 10 G4CB2010C 10 G4CB3010C 6 10 G4CB1010C 16 G4CB2016C 16 G4CB3016C 6 16 G4CB1016C 20 G4CB2020C 20 G4CB3020C 6 20 G4CB1020C 25 G4CB2025C 25 G4CB3025C 6 25 G4CB1025C 32 G4CB2032C 32 G4CB3032C 6 32 G4CB1032C 40 G4CB2040C 40 G4CB3040C 6 40 G4CB1040C 50 G4CB2050C 50 G4CB3050C 6 50 G4CB1050C 63 G4CB2063C 63 G4CB3063C 6 63 G4CB1063C 100 G4CB20100C 100 G4CB30100C 6 PL9: Điện trở và điện kháng của dây nhôm trần Loại dây A-6 A-10 A- 16 A-25 A-35 A-50 A-70 A-95 A- 120 A- 150 A- 185 /km 5,26 3,16 1,98 1,28 0,92 0,64 0,46 0,34 0,27 0,21 0,17 k/c TB(mm) Điện kháng, /km 600 - - 0,358 0,345 0,366 0,325 0,315 0,303 0,297 0,288 0,279 126 800 - - 0,377 0,363 0,352 0,341 0,331 0,319 0,313 0,305 0,298 1000 - - 0,391 0,377 0,366 0,355 0,345 0,334 0,327 0,319 0,311 1250 - - 0,405 0,391 0,380 0,369 0,359 0,347 0,341 0,333 0,328 1500 - - - 0,402 0,391 0,380 0,370 0,358 0,352 0,344 0,339 2000 - - - 0,421 0,410 0,398 0,388 0,377 0,371 0,363 0,355 PL10: Điện trở và điện kháng của dây nhôm lõi thép Loại dây AC- 10 AC- 16 AC- 25 AC- 35 AC- 50 AC- 70 AC- 95 AC- 120 AC- 150 AC- 185 ĐT:/km 3,12 2,06 1,38 0,85 0,64 0,46 0,33 0,27 0,21 0,17 k/c TB(mm) Điện kháng, /km 2000 - - - 0,403 0,392 0,382 0,371 0,365 0,358 2500 - - - 0,417 0,406 0,396 0,385 0,379 0,372 3000 - - - 0,429 0,418 0,408 0,397 0,391 0,384 0,377 PL11: Điện trở và điện kháng của dây dẫn và cáp có lõi đồng và nhôm, điện áp đến 500V (điện trở /km) Tiết diện (mm2) r0 x0 Tiết diện (mm2) r0 x0 Nhôm Đồng Đặt hở ống,cáp Nhôm Đồng Đặt hở ống, cáp 1,5 22,2 13,35 - 0,1 50 0,67 0,4 0,25 0,06 2,5 13,3 8,0 - 0,09 70 0,48 0,29 0,24 0,06 4 8,35 5,0 0,33 0,1 95 0,35 0,21 0,23 0,06 6 5,55 3,33 0,32 0,09 120 0,28 0,17 0,22 0,06 10 3,33 2,0 0,31 0,07 150 0,22 0,13 0,21 0,06 16 2,08 1,25 0,29 0,07 185 0,18 0,11 0,21 0,06 25 1,33 0,8 0,27 0,07 240 - 0,08 0,20 - 35 0,95 0,57 0,26 0,06 300 0,12 0,07 0,19 0,06 PL12: Hệ số sử dụng của 1 số loại đèn Loại đèn Sợi đốt vạn năng Đèn huỳnh quang  trần, % 30 50 70 30 50 70  trường, % 10 30 50 10 30 30 50 30 50 0,5 14 17 21 0,6 19 22 26 28 31 32 37 32 37 0,7 23 26 29 0,8 26 28 32 37 41 40 45 41 46 0,9 28 30 34 1 30 32 35 43 45 46 49 46 50 1,1 31 33 36 127 Chỉ số của phòng  1,25 33 35 37 47 48 50 53 50 54 1,5 35 36 40 50 52 52 56 51 58 1,75 37 39 41 2 39 40 43 56 57 58 61 59 62 2,25 40 42 45 2,5 42 44 46 60 62 63 65 64 67 3 43 45 47 62 64 64 67 66 69 3,5 44 46 48 4,0 45 47 49 65 67 68 70 69 72 5,0 46 48 51 67 68 69 72 71 74 PL13: Trị số trung bình ksd và cos của các nhóm thiết bị điện Nhóm thiết bị ksd cos Nhóm máy gia công kim loại - Các phân xưởng cơ khí 0,2 - 0,4 0,6 - 0,7 - Các phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,14 - 0,2 0,5 - 0,6 - Phân xưởng làm việc theo dây chuyền 0,5 - 0,6 0,7 Nhóm máy của phân xưởng rèn 0,25 - 0,35 0,6 - 0,7 Nhóm máy của phân xưởng đúc 0,3 - 0,35 0,6 - 0,7 Nhóm động cơ làm việc liên tục (quạt gió, máy bơm, máy nén khí...) 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 Nhóm động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại (cầu trục, cần cẩu, palăng) 0,05 - 0,1 0,4 - 0,5 Nhóm máy vận chuyển làm việc liên tục (băng tải, băng chuyền...) 0,6 - 0,7 0,65 - 0,75 Nhóm lò điện (lò điện trở, lò sấy) - Lò điện trở làm việc liên tục 0,7 - 0,8 0,9 – 0,95 - Lò cảm ứng 0,75 0,3 – 0,4 - Lò cao tần 0,5 - 0,6 0,7 Nhóm máy mài - Biến áp hàn hồ quang 0,3 0,35 - Thiết bị hàn hơi, hàn đường, nung tán đinh 0,35 – 0,4 0,5 - 0,6 Nhóm máy dệt 0,7 - 0,8 0,7 - 0,8 PL14: Trị số trung bình knc và cos của các phân xưởng Tên phân xưởng knc cos Phân xưởng cơ khí lắp ráp 0,3 - 0,4 0,5 - 0,6 Phân xưởng nhiệt luyện 0,6 - 0,7 0,7 - 0,9 Phân xưởng rèn, dập 0,5 - 0,6 0,6 - 0,7 Phân xưởng đúc 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 Phân xưởng sửa chữa cơ khí 0,2 - 0,3 0,5 - 0,6 Phân xưởng nhuộm, tẩy, hấp 0,65 - 0,7 0,8 - 0,9 128 Phân xưởng nén khí 0,6 - 0,7 0,7 - 0,8 Phân xưởng mộc 0,4 - 0,5 0,6 - 0,7 Phòng thí nghiệm, nghiên cứu khoa học 0,7 - 0,8 0,7 - 0,8 Nhà hành chính, quản lý 0,7 - 0,8 0,8 - 0,9 PL15 : Trị số trung bình Tmax và cos của các xí nghiệp Nhóm thiết bị Tmax(h) cos Xí nghiệp cơ khí chế tạo máy 4500 - 5000 0,6 - 0,7 Xí nghiệp chế tạo vòng bi 5000 – 5500 0,7 - 0,75 Xí nghiệp chế tạo dụng cụ 3000 – 4000 0,62 - 0,7 Xí nghiệp gia công gỗ 3000 – 3500 0,65 - 0,7 Xí nghiệp hoá chất 5500 – 6000 0,8 - 0,84 Xí nghiệp đường 4800 – 5200 0,7 - 0,8 Xí nghiệp luyện kim 5000 – 5500 0,75 - 0,88 Xí nghiệp bánh kẹo 5000 – 5300 0,7 - 0,75 Xí nghiệp ôtô máy kéo 4000 – 4500 0,72 - 0,8 Xí nghiệp in 3000 – 3500 0,75- 0,82 Xí nghiệp dệt 4800 – 5500 0,7 - 0,8 PL16: Bảng tra trị số kmax theo ksd và nhq nhq Giá trị kmax khi ksd 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 4 3,43 3,81 2,64 2,14 1,87 1,65 1,46 1,29 1,14 1,05 5 3,23 2,87 2,42 2,0 1,76 1,65 1,41 1,26 1,12 1,04 6 3,04 2,64 2,24 1,88 1,66 1,57 1,37 1,23 1,1 1,04 7 2,88 2,48 2,1 1,8 1,58 1,51 1,33 1,21 1,09 1,04 8 2,72 2,31 1,99 1,72 1,52 1,45 1,3 1,2 1,08 1,04 9 2,56 2,2 1,9 1,65 1,47 1,4 1,28 1,18 1,08 1,03 10 2,42 2,1 1,84 1,6 1,36 1,37 1,26 1,16 1,07 1,03 12 2,24 1,96 1,75 1,52 1,32 1,34 1,23 1,15 1,07 1,03 14 2,1 1,85 1,67 1,45 1,28 1,28 1,2 1,13 1,07 1,03 16 1,99 1,77 1,61 1,41 1,26 1,25 1,18 1,12 1,07 1,03 18 1,91 1,7 1,55 1,37 1,24 1,23 1,16 1,11 1,06 1,03 20 1,84 1,65 1,5 1,34 1,21 1,21 1,15 1,11 1,06 1,03 25 1,71 1,55 1,4 1,28 1,19 1,2 1,14 1,1 1,06 1,03 30 1,62 1,46 1,34 1,24 1,17 1,17 1,13 1,1 1,05 1,03 35 1,56 1,41 1,3 1,21 1,15 1,16 1,12 1,09 1,05 1,03 40 1,5 1,37 1,27 1,19 1,14 1,15 1,12 1,09 1,05 1,03 45 1,45 1,33 1,25 1,17 1,13 1,13 1,11 1,08 1,04 1,02 50 1,4 1,3 1,23 1,16 1,12 1,12 1,1 1,08 1,04 1,02 60 1,32 1,25 1,19 1,14 1,1 1,11 1,09 1,07 1,03 1,02 70 1,37 1,22 1,17 1,12 1,1 1,11 1,09 1,06 1,03 1,02 129 80 1,25 1,2 1,15 1,11 1,09 1,1 1,08 1,06 1,03 1,02 90 1,23 1,18 1,13 1,1 1,08 1,1 1,08 1,05 1,02 1,02 100 1,21 1,17 1,12 1,1 1,07 1,09 1,07 1,05 1,02 1,02 120 1,19 1,16 1,12 1,09 1,06 1,08 1,07 1,05 1,02 1,02 140 1,17 1,15 1,11 1,08 1,05 1,07 1,06 1,05 1,02 1,02 160 1,16 1,13 1,1 1,08 1,05 1,06 1,05 1,04 1,02 1,02 180 1,16 1,12 1,1 1,08 1,05 1,05 1,05 1,04 1,01 1,01 200 1,15 1,12 1,09 1,07 1,05 1,05 1,05 1,04 1,01 1,01 220 1,14 1,12 1,08 1,07 1,05 1,05 1,05 1,04 1,01 1,01 240 1,14 1,11 1,08 1,07 1,05 1,05 1,05 1,03 1,01 1,01 260 1,13 1,11 1,08 1,06 1,05 1,05 1,05 1,03 1,01 1,01 280 1,13 1,1 1,08 1,06 1,05 1,05 1,05 1,03 1,01 1,01 300 1,12 1,1 1,07 1,06 1,04 1,04 1,03 1,03 1,01 1,01 CÁC BÀI TẬP MỞ RỘNG VÀ NÂNG CAO Đề tài: Thiết kế mạng cao áp nhà máy cơ khí địa phương. Số liệu cho: Mặt bằng nhà máy và danh sách phụ tảI Trạm biến áp trung gian 110/10 (kV) cách 3 km. Mặt bằng nhà máy cơ khí địa phương Phụ tải của nhà máy cơ khí địa phương Số trên mặt bằng Tên phân xưởng Công suất đặt (kV) 1 2 3 4 5 Phân xưởng kết cấu kim loại Phân xưởng lắp ráp cơ khí Phân xưởng đúc Phân xưởng nén khí Phân xưởng rèn 2100 2500 550 800 1200 Tủ hệ thống điện ®iÖn ®Õn Khuôn viên 1:2500 130 6 7 8 9 10 Trạm bơm Phân xưởng sửa chữa cơ khí Phân xưởng gia công gỗ Bộ phận hành chính và ban quản lý Bộ phận thử ngiệm 250 525 350 100 (chưa kể chiếu sáng) 470 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê: Cung cấp điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật 1998. 2. Nguyễn Công Hiền, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Phan Đăng Khải, Nguyễn Thành: Giáo trình Cung cấp điện, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, Hà Nội, 1984. 3. Quyền Huy ánh: Giáo trình Cung cấp điện –– Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh 2006. 4. Trần Bách, Phan Đăng Khải, Ngô Hồng Quang: Hệ thống cung cấp điện - Giáo trình ĐHBK, Hà Nội,1978. 5. Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm: Thiết kế cấp điện, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1998. 6. Trịnh Hồng Thám, Đào Quang Thạch, Đào Kim Hoa: Nhà máy điện và Trạm biến áp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1996. 7. Bùi Ngọc Thư: Mạng cung cấp và phân phối điện - NXB Khoa học và Kỹ thuật 2002. 8. Các Catalog chào hàng của ABB, Công ty thiết bị điện Đông Anh và các hãng của Nhật, Pháp, Mỹ, Đức,... 9. Hướng dẫn mô-đun Trang bị điện 1 (MG), Dự án Giáo dục Kỹ thuật và Dạy nghề. 11. Cung cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật 1974. 12. Giáo trình Cung cấp điện, Vụ Trung học Chuyên nghiệp và Dạy nghề, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005. 13. Cung cấp điện – Dự án JICA-HIC, Ban điều khiển điện - 2003. CÁC CHỮ VIẾT TẮT MBA Máy biến áp TBA Trạm biến áp TBAPP Trạm biến áp phân phối (Trạm biến áp khách hàng) Trạm BATG Trạm biến áp trung gian ALL Áp tô mát liên lạc NMTĐ Nhà máy thủy điện NMNĐ Nhà máy nhiệt điện NMĐNT Nhà máy điện nguyên tử DB Tủ động lực Pđn Phụ tải đỉnh nhọn Pđm Công suất định mức 131 ĐDK Đường dây trên không trung áp BI Máy biến dòng điện DCL Dao cách ly trung áp CSV: Chống sét van trung áp AT: Áp tô mát tổng CC Cầu chì CCT Cầu chì tổng TC Thanh cái ba pha và thanh cái trung tính BA Máy biến áp phân phối A1; A2; A3: Các áp tô mát nhánh NĐ Hệ thống nối đất CSV Chống sét van hạ áp CT Cáp tổng DCL Dao cách ly (cầu dao) CB Áp tô mát CSV Chống sét van CSO Chống sét ống CÁC HÌNH THỨC HỌC TẬP CHÍNH TRONG MÔN HỌC Hoạt động học trên lớp - Các khái niệm chung về các nhà máy điện, các phương pháp sản xuất điện năng. - Khái quát về mạng điện áp, trạm biến áp, các đường dây truyền tải và phân phối điện năng. - Chọn số lượng, công suất và đấu dây vận hành trạm biến áp. - Phương pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng đạt yêu cầu, chất lượng. - Biện pháp nâng cao hệ số công suất cos. - Tính chọn chống sét và nối đất. Hoạt động thực hành tại xưởng điện - Đo điện trở tiếp đất, điện trở cách điện của thiết bị. - Tính toán chống sét cho một trạm biến áp cụ thể, một công trình cụ thể, nhà ở cụ thể mà giáo viên yêu cầu. - Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử dụng theo qui định kỹ thuật điện. Hoạt động tham quan thực tế Tham quan về các hệ thống cung cấp điện tại trường, tại một số doanh nghiệp ở địa phương.