Thiết Kế Điện Công Trình
42
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN
CÔNG TRÌNH
Bài 1: KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI PHỤ TẢI
I. Khái quát:
Mạng điện của một công trình có các bộ phận chính sau:
➢ Nguồn điện
➢ Đường dây truyền tải điện
➢ Các thiết bị đóng cắt và điều khiển mạch điện
➢ Thiết bị bảo vệ mạch điện
Phụ tải là các thiết bị tiêu thụ điện
II. Phân loại phụ tải:
1. Phụ tải điện chiếu sáng:
- Phụ tải điện chiếu sáng là loại phụ tải tính đến phần điện năng được sử dụng để biến đổi
ra ánh sáng phục vụ cho chiếu sáng bên trong và bên ngoài công trình kiến trúc.
- Phụ tải chiếu sáng gồm: thiết bị điện chiếu sáng làm việc, thiết bị điện chiếu sáng an
toàn, thiết bị điện chiếu sáng trang trí.
- Trong xây dựng: việc lựa chọn đèn và lắp đặt đèn trong công trình không chỉ đạt được
độ rọi mà còn là công việc nghiên cứu để đạt yêu cầu về trang trí nghệ thuật cho công
trình. Khi chọn đèn cần phải chọn loại đèn phù hợp với tính chất chiếu sáng, màu sắc ánh
sáng. Ngoài ra cần phải chú ý đến cách bố trí đèn phù hợp với từng nội thất công trình và
phải đạt hiệu quả về chiếu sáng, thẩm mỹ, tiết kiệm hợp lý về việc sử dụng điện năng,
loại đèn phải phù hợp với không gian kiến trúc lắp đặt. Chọn loại đèn và chụp đèn có
màu sắc thích hợp, bố trí đèn đúng chổ trong căn phòng để đạt độ sáng tại các điểm nhấn,
tại các vị trí làm nổi bậc các đường nét, họa tiết kiến trúc, tranh, tượng để trang trí….
- Dòng điện cấp cho đèn là dòng điện xoay chiều 1 pha. Số lượng bóng đèn nung sáng
trên một pha là 50 bóng, số lượng bóng đèn huỳnh quang trên 1 pha là 20 bóng.Tuy
nhiên, ở những căn phòng có diện tích lớnđể đảm bảo độ rọi theo tiêu chuẩn, số lượng
bóng đèn có thể nhiều hơn số lượng bóng đèn nêu trên, khi đó cần cung cấp cho phòng
bằng nguồn điện 2 hoặc 3 pha và phân bố số lượng bóng đèn đều trên 2 hoặc 3 pha.
Tóm lại:
• Xác định phụ tải chiếu sáng là thiết lập mặt bằng bố trí đèn, vị trí bố trí các thiết
bị điều khiển đèn, xác định sơ đồ điều khiển, và các thiết bị bảo vệ kịp thời, tự
động đóng ngắt mạch.
• Căn cứ vào kết quả tính chọn đèn, cách bố trí đèn để thiết lặp sơ đồ điện nguyên
lý và tính công suất tiêu thụ điện của các loại đèn.
Thiết Kế Điện Công Trình
43
2. Phụ tải điện sinh hoạt:
- Phụ tải điện sinh hoạt: là phụ tải tính đến phần điện năng cung cấp cho các dụng cụ
sử dụng điện trong sinh hoạt gia đình, trong công trình công cộng hoặc trong công
trình công nghiệp.
- Phụ tải điện sinh hoạt bao gồm: các thiết bị điện dùng điện chiếu sáng, thiết bị thông
gió, ti vi, tủ lạnh, bếp điện, bàn ủi, máy lạnh, máy tính, máy bơm nước, các thiết bị
điện gia dụng khác.
- Điện áp cấp cho phụ tải điện sinh hoạt như: quạt gió, Ti vi, tủ lạnh… là điện áp pha.
Nhưng khi số lượng thiết bị lớn, thì phải phân các thiết bị này ra thành nhiều pha sao
cho phụ tải trên 3 pha luôn cân bằng. Nên nguồn cấp điện cho phụ tải điện sinh hoạt
cũng có thể là 1, 2 hoặc 3 pha.
Tóm lại:
• Xác định phụ tải sinh hoạt là thiết lập mặt bằng bố trí các thiết bị điện sinh
hoạt cố định và xác định vị trí bố trí các ổ cắm điện cho các thiết bị điện di
động. Trên cơ sở đó xác định sơ đồ điều khiển và bảo vệ thiết bị khi có sự cố
hư hỏng, chập điện, cháy nổ xảy ra, các thiết bị bảo vệ sẽ tự động ngắt mạch.
• Căn cứ vào mặt bằng bố trí thiết bị để lập bảng thống kê tính công suất tiêu
thụ điện của các thiết bị điện sinh hoạt.
3. Phụ tải điện sản xuất:
- Phụ tải điện sản xuất: là loại phụ tải tính đến phần điện năng cung cấp cho các xí
nghiệp, các nhà máy, các trạm bơm, các xí nghiêp chế biến nông sản ở nông thôn.
- Điện năng được sử dụng làm nguồn động lực là điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha
(các động cơ điện 1 pha, động cơ điện 3 pha), chúng biến đổi điện năng thành cơ
năng (máy tiện, máy bào, máy phay, máy may, …., băng tải….). Biến đổi điện năng
thành nhiệt năng (lò điện trở, lò hơi, lò đốt để nung sấy sản phẩm trong công nghiệp),
các máy đông lạnh….
- Phụ tải sản xuất phụ thuộc vào qui trình công nghệ, tính chất sản phẩm, thời gian làm
việc, đối tượng làm việc, qui mô và phạm vi công trình.
Tóm lại:
Xác định phụ tải sản suất là thiết lập mặt bằng cung cấp điện cho các phụ tải, thiết bị,
máy móc trong sản xuất. Tính nhu cầu sử dụng điện để chọn công suất, vị trí bố trí
nguồn điện, chọn thiết bị bảo vệ mạch điện để đảm bảo hoạt động của các cơ sở sản
xuất.
Thiết Kế Điện Công Trình
44
Bài 2: NHU CẦU SỬ DỤNG ĐIỆN CỦA PHỤ TẢI
I. Công suất đặt: Pđ (W/KW) = Pđm (W/KW)
1. Công suất tác dụng: (Công suất đặt): P (W/KW)
- Công suất tác dụng: đặc trưng cho khả năng tiêu thụ điện, biến điện năng thành các
dạng năng lượng khác
Công thức:
Đối với tải 1 pha: P1p = Up Ip Cosφ
Đối với tải 3 pha: P3p = 3 Up Ip Cosφ = √𝟑 Ud Id Cosφ
- Công suất đặt là giá trị được các nhà sản xuất ghi trên nhãn máy.
- Tổng công suất của tất cả các thiết bị trong công trình:
∑Pđ (W/KW) = ∑Pđm (W/KW) = Pđ1 + Pđ2 + … + Pđi
2. Công suất phản kháng: Q (Var/Kvar)
Công suất phản kháng: đặt trưng cho khả năng trao đổi năng lượng với nguồn bằng
cách nhận năng lượng từ nguồn, tích lũy trong tụ điện hoặc tích lũy trong cuộn dây
dưới dạng từ trường và trả lại cho nguồn.
Công thức:
Đối với tải 1 pha: Q1p = Up Ip Cosφ = Pp * tgφ
Đối với tải 3 pha: Q3p = 3 Up Ip Cosφ = √𝟑 Ud Id cosφ = P3p* tgφ
3. Công suất biểu kiến: S (VA/KVA)
Công suất biểu kiến đặc trưng cho khả năng lớn nhất của thiết bị. Thường dùng công
suất S để chỉ công suất của Máy Biến Áp hay công suất của Máy Phát Điện.
Công thức:
Đối với tải 1 pha: S1p = Up Ip = 𝐏𝐩
𝐜𝐨𝐬𝛗
Đối với tải 3 pha: S3p = 3 Up Ip = √𝟑 Ud Id = 𝐏𝟑𝐩
𝐜𝐨𝐬𝛗
4. Suất phụ tải: ρ0 (W/m2)
- Suất phụ tải: là công suất điện để bố trí thiết bị trên diện tích 1m2, hoặc phần công
suất điện để sản suất ra 1 đơn vị sản phẩm….
- Đối với các công trình chưa có sẵn mà dự kiến xây dựng, cần xác định nhu cầu điện.
Để chọn công suất nguồn dự kiến thì căn cứ vào suất phụ tải điện.
- Suất phụ tải điện chiếu sáng là công suất điện để bố trí đèn trên diện tích 1m2.
Công thức:
• Công suất điện chiếu sáng: Pcs (W/KW) = ρ0 * S
Với:
ρ0 (W/m2): suất phụ tải chiếu sáng
S (m2): diện tích được chiếu sáng
• Công suất điện sinh hoạt: Psh (W/KW) = ρ0 * S
• Tính số lượng bóng đèn chiếu sáng cho công trình
n (bóng) = 𝐏𝐜𝐬
𝐏đ
Ví dụ 1:
Thiết Kế Điện Công Trình
45
Cho suất phụ tải dãy văn phòng của trường nghề ρ0 (W/m2) = 0,5(KW/chỗ). Diện
tích của dãy văn phòng: S = 200(m2). Công suất đèn led huỳnh quang Pđ = 18(W).
Tính:
a. Công suất chiếu sáng của dãy văn phòng.
b. Số lượng bóng đèn cần chiếu sáng cho văn phòng
Giải:
a. Công suất điện chiếu sáng:
Pcs (W) = ρ0 * S = 0,5 * 200 = 100 (W)
b. Số lượng bóng đèn cần chiếu sáng:
n (bóng) = 𝐏𝐜𝐬
𝐏đ = 𝟏𝟎𝟎
𝟏𝟖 = 5,555 = 6(bóng)
Ví dụ 2: Trong 1 xưởng may có diện tích S = 10*20 = 200 (m2), suất phụ tải động
lực là ρ0đl = 200(W/m2), suất phụ tải chiếu sáng là ρ0cs = 15(W/m2). Tính:
a. Công suất chiếu sáng, công suất động lực ?
b. Số bóng đèn led huỳnh quang 20(W) – 220(V) cần thiết để chiếu sáng cho xưởng may
Giải:
a. Tính Pcs = ? ; Pđl = ?
Pcs = ρ0cs S = 15 * 200 = 3000(W) = 3(KW)
Pđl = ρ0đl S = 200 * 200 = 40000(W) = 40(KW)
b. Tính số lượng bóng đèn cần cho chiếu sáng: n(bóng)
n = Pcs
Pđ = 3000
20 = 150(bóng)
5. Cường độ dòng điện định mức:
o Cường độ dòng điện của tải 1pha hay của đèn:
I = 𝐏
𝐔𝐩 𝐜𝐨𝐬𝛗
o Với:
▪ P(W/KW): công suất của đèn hay của tải 1 pha
▪ Up(V/KV): điện áp pha
▪ Cosφ: hệ số công suất
▪ Cosφ = 𝑃
𝑆 : công suất đầu vào/ công suất đầu ra
o Cường độ dòng điện của phụ tải nhiệt 1 pha:
▪ I = 𝐏
𝐔𝐩 (vì phụ tải nhiệt cosφ = 1)
o Cường độ dòng điện của động cơ điện 1 pha:
▪ 𝑰 = 𝑷
𝐔𝐩 ƞ 𝐜𝐨𝐬𝛗
o Với:
▪ P(W/KW): công suất định mức của động cơ
▪ U(V/KV): điện áp pha
Thiết Kế Điện Công Trình
46
▪ Cosφ: hệ số công suất
▪ Ƞ: hiệu suất của động cơ
▪ Ƞ = S
P công suất đầu ra / công suất đầu vào
o Cường độ dòng điện của động cơ diện 3 pha
▪ Ip = 𝐏𝟑𝐩
𝟑 𝐔𝐩 ƞ 𝐜𝐨𝐬𝛗
II. Phụ tải tính toán:
➢ Công suất phụ tải xác định theo công suất định mức chưa phải là nhu cầu thực tế của phụ
tải (đó chỉ là công suất định mức được ghi trên các nhãn máy). Nhưng trên thực tế có những thiết
bị ít sử dụng hoặc thời gian sử dụng rất ngắn. Vì vậy, nếu chọn công suất MBA nguồn theo công
suất định mức của phụ tải thì MBA nguồn sẽ luôn ở tình trạng non tải làm tăng tổn hao non tải,
làm hỏng cách điện MBA nhanh chóng, làm thất thu điện năng. Nên phải tính công suất tính toán
Ptt .
➢ Công suất tác dụng tính toán được xác định dựa trên công suất định mức nhưng có xét
đến hệ số cần dùng (Kc) và hệ số đồng thời (Ks).
➢ Ks < 1 và Kc < 1⇒ Ptt < Pđ
1. Tính công suất tổng:
a. Tổng công suất tác dụng tính toán: ∑Ptt (W/KW)
- Đối với các phụ tải chung nguồn cung cấp nhưng khác Kc và Ks
∑Ptt = (Kc Ks Pđm)
- Đối với các phụ tải chung nguồn cung cấp, giống Kc và Ks
∑Ptt = Kc Ks ∑Pđm
Với:
Kc: hệ số cần dùng của phụ tải, tra bảng phụ lục (1.1÷1.2)/ (261÷ 262)
Ks: hệ số đồng thời làm việc của phụ tải, tra bảng phụ lục (1.3 ÷ 1.4)/ (262)
Note: Khi tính tương đối chỉ tính hệ số cần dùng
b. Tổng công suất phản kháng tính toán: ∑Qtt (Var/Kvar)
∑Qtt = ∑Ptt tgφ
c. Tổng công suất biểu kiến tính toán: ∑Stt (VA/KVA)
- Căn cứ vào Ptt để tính Stt ⇒ chọn công suất nguồn
- Đối với phụ tải có cùng hệ số công suất (cosφ)
∑Stt = ∑𝑷𝒕𝒕
𝑪𝒐𝒔𝝋
- Đối với phụ tải có khác hệ số công suất (cosφ)
∑Stt = ∑𝑷𝒕𝒕𝒊
𝑪𝒐𝒔𝝋𝒊
- Dựa vào Stt để chọn công suất của nguồn điện Sđm.
- Sđm là công suất thực tế chọn theo công suất MBA hoặc MPĐ
Sđm ≥ Stt
2. Tính phụ tải điện:
Căn cứ vào yêu cầu cụ thể của thiết kế kiến trúc để bố trí đèn và các thiết bị sử dụng điện
cho phòng, xưởng, xí nghiệp….
a. Tính phụ tải chiếu sáng: