Giáo trình chiếu sáng công nghiệp

Chia sẻ: Phung Van Thanh Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

531
lượt xem 191
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong các nhà máy phân xưởng ánh sáng có vai trò rất quan trọng, nó quyết định đến hiệu quả và năng suất lao động của công nhân. Nếu không đủ ánh sáng công nhân sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng hại mắt, hại sức khỏe ... và kết quả là hằng loạt phế phẩm và năng suất lao động giảm. Vì vậy vấn đề ánh sáng là một trong những vấn đề luôn được quan tâm tìm hiểu và giải quyết một cách tối ưu....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình chiếu sáng công nghiệp

Bài 6 CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP Giới thiệu : Trong các nhà máy phân xưởng ánh sáng có vai trò rất quan trọng, nó quyết định đến hiệu quả và năng suất lao động của công nhân. Nếu không đủ ánh sáng công nhân sẽ phải làm việc trong trạng thái căng thẳng hại mắt, hại sức khỏe ... và kết quả là hằng loạt phế phẩm và năng suất lao động giảm. Vì vậy vấn đề ánh sáng là một trong những vấn đề luôn được quan tâm tìm hiểu và giải quyết một cách tối ưu. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học viên có năng lực: • 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. Nội dung chính: Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm: 6.1. Các yêu cầu cơ bản. 6.2. Đặc điểm. 6.3. Các Hình thức chiếu sáng. 6.4. Các đại lượng và đơn vị đo ánh sáng 6.4.1 Quang thông. 6.4.2 Cường độ sáng. 6.4.3 Độ chói. 6.4.4 Độ chiếu sáng. 6.4.5 Độ trưng. 6.5. Trình tự thiết kế chiếu sáng. 6.6. Trình tự tính toán chiếu sáng. 6.7. Các thí dụ về thiết kế chiếu sáng. Các Hình thức học tập: Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận Hình thức tự học và thảo luận nhóm Hình thức thực hành tại xưởng trường HOẠT ĐỘNG I: NGHE GIẢNG TRÊN LỚP CÓ THẢO LUẬN CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP 1
6.1. 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: a. Không lóa mắt: Vì với cường độ ánh sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần kinh bị căng phẳng, thị giác mất chính xác. b. Không lóa do phản xạ: Ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp, do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh. c. Không có bóng tối: Ở nơi sản xuất, các phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng. Muốn khử các bóng tối cục bộ, thường sử dụng bóng mờ và treo cao đèn. d. Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đính khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác mắt người không phải điều tiết quá nhiều, gây mỏi mắt. e. Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá được chính xác. 6.2. Đặc điểm: Hiện nay người ta thường dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo bởi vì chúng có nhiều ưu điểm: thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo được ánh sáng gần đúng ánh sáng tự nhiên. Đèn bao gồm bóng đèn (nguồn phát sáng) và trang bị mang bóng đèn các loại (chụp, chao, hộp, máng . . . ). Trang bị mang bóng đèn (hoặc trang bị đèn) dùng để chắn hay phân bố quang thông của bóng đèn, ngăn chặn hoặc hạn chế sự lóa mắt do bóng đèn gây ra và bảo vệ bóng đèn khỏi bị hư hỏng do tác động của môi trường xung quanh. Trang bị đèn cũng còn có tác dụng bảo vệ, ngăn cách bóng đèn với những môi trường có thể gây ra cháy nổ. Tính kinh tế và chất lượng chiếu sáng phần lớn phụ thuộc vào sự phân bố quang thông của đèn.  Căn cứ vào sự phân bố quang thông qua bán cầu trên và bán cầu dưới, đèn được chia thành các loại như sau (xem bảng 6.1): 2
BẢNG 6.1: PHÂN LOẠI ĐÈN THEO KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG Các dạng Lượng quang phân bố ánh Các mẫu đường cong thông phát ra ở Bố trí đèn Phân loại đèn sáng của cường độ sáng bán cầu trên đèn (%) Ánh s¸ng Phụ thuộc vào đặc 0 ÷ 10 trùc tính đường cong tiÕp cường độ sáng, đèn được xếp thành các loại: ánh sáng phân bố trung bình và phân bố rộng. ánh sáng trực tiếp 10 ÷ 45 Ánh s¸ng Ánh s¸ng t¸n 45 ÷ 55 t¸n x¹ x¹ ®ång ®Òu ánh sáng phản xạ là 55 ÷ 90 chủ yếu Ánh s¸ng Phụ thuộc vào đặc 90 ÷ 100 ph¶n x¹ 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. • Lo¹i ®Ìn cã ¸nh s¸ng trùc tiÕp hoµn toµn, quang th«ng ®i qua phÇn b¸n cÇu díi so víi toµn bé quang th«ng cña ®Ìn ≥ 90%. 3
• Lo¹ i ®Ìn cã ¸nh s¸ng trùc t iÕp lµ chñ yÕu, quang th«ng ®i qua toµn bé quang th«ng cña ®Ìn b»ng 60 ÷ 90%. phÇn b¸n cÇu dí i so ví i • Lo¹ i ®Ìn cã ¸nh s¸ng ph¶n x¹ lµ chñ yÕu, quang th«ng ®i qua ≤ 60% toµn bé quang th«ng cña phÇn b¸n cÇu trªn (hoÆc b¸n cÇu dí i ) ®Ìn. • Lo¹ i ®Ìn cã ¸nh s¸ng ph¶n x¹ hoµn toµn, quang th«ng ®i qua phÇn toµn bé quang th«ng cña ®Ìn > 90%. b¸n cÇu trªn so ví i  C¨n cø vµo h×nh d¸ng ® êng cong biÓu thÞ sù ph©n bè ¸nh s¸ng ( chñ yÕu lµ b¸n cÇu dí i ) cña ®Ìn, ® chia thµnh c¸c lo¹ i ®Ìn nh sau îc ( xem H×nh 6.1) Hình 6.1: Các dạng đường cong cường độ sáng (theo ROCT 13828-74). Tập trung (T), sâu (S) côsin (cơ sở), sin (Son), đồng đều (Đ), rộng hẳn (R), rộng một nửa (r) • Lo¹ i ®Ìn cã sù ph©n bè ¸nh s¸ng theo chiÒu s©u (®Ìn chiÒu s©u), c êng ®é ¸nh s¸ng cña ®Ìn ®¹t trÞ sè cùc ®¹i trong gi í i h¹n gãc 0 ÷ 40, trong phạm vi góc từ 50 ÷ 90 trị số cường độ sáng của đèn rất nhỏ. 0 0 • Loại đèn có sự phân bố ánh sáng theo dạng côsin, cường độ ánh sáng của đèn phân bố có dạng gần giống như đường kinh tuyến. • Loại đèn có sự phân bố ánh sáng đồng đều, cường độ ánh sáng của đèn phân bố theo mọi phương. • Loại đèn có sự phân bố ánh sáng rộng, cường độ ánh sáng của đèn đạt trị số cực đại trong giới hạn góc 500 ÷ 90, trong phạm vi góc từ 00 ÷ 40 trị số cường độ sáng của đèn nhỏ.  Căn cứ vào cách gia công chế tạo, đèn được chia thành các loại như sau: • Đèn kiểu hở: bóng đèn không bị ngăn cách với môi trường bên ngoài. 4
• Đèn kiểu kín: bóng và đuôi đèn bị ngăn cách với môi trường bên ngoài qua chụp, hộp... làm bằng kim loại, kính hoặc vật liệu khác. • Đèn chống ẩm: đuôi đèn, chụp đèn, hộp đèn được chế tạo chống sự thâm nhập của khí ẩm, nước. Các dây điện được đấu vào đuôI đèn chắc chắn, đảm bảo cách điện tốt. • Đèn chống bụi. • Đèn chống nổ: giữa khoang đèn và môI trường bên ngoàI có sự ngăn cách đặc biệt , để khi vì một nguyên nhân nào đó bóng đèn bị cháy, nổ thì hiện tượng này không lan ra môI trường xung quanh, hoặc dùng các cấu tạo đặc biệt loại trừ được hoàn toàn các hiện tượng phát sinh tia lửa điện, hồ quang điện, tạo nên nhiệt độ cao trong các môi trường có nhiều nguy cơ cháy, nổ. 6.3. Các Hình thức chiếu sáng: Chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng hỗn hợp: 6.3.1. a. 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 đótạo nên độ rọi đồng đều trong phân xưởng. Hình 6.2: Một số hình thức chiếu sáng thông dụng 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... b. 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. c. 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... 5
chiếu sáng hỗn hợp thường dùng ở các phân xưởng gia công nguội, phân xưởng khuôn mẫu, đúc... ở các nhà máy cơ khí. 6.3.2. Chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố: Ngoài hệ thống chiếu sáng làm việc cần phải đặt thêm hệ thống. Độ rọi của hệ thống chiếu sáng sự cố phải lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sáng làm việc. Ở những nơi nếu hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện mà có khả năng phát sinh cháy nổ gây nhiễm độc hoặc ảnh hưởng đến chính trị, kinh tế thì hệ thống chiếu sáng sự cố sẽ đảm bảo cho người làm việc di chuyển ra khỏi nơi nguy hiểm hay tiếp tục làm việc trong thời gian chờ sửa chữa. Khi chiếu sáng làm việc bị mất điện, nếu cần sơ tán người ra khỏi phân xưởng để tránh tai nạn thì các đèn chiếu sáng sự cố phải đặt ở các nơi máy còn quay, hố dầu, bể nước, cầu nối, lan can, cầu thang... và độ rọi của đèn này không được nhỏ hơn 0,1 lux. Nguồn cung cấp của hệ thống chiếu sáng sự cố phải lấy ở nguồn dự trữ hoặc ắc quy. 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. 6.3.3. 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. Các đại lượng và đơn vị đo ánh sáng 6.4. Quang thông: 6.4.1. 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 Kλ . 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 λ bất kỳ về ánh sáng xanh lá cây bằng công thức: Fx = Fλ .Kλ Trong đó: Fλ : là công suất của ánh sáng có bước sóng λ . Kλ : là độ nhạy của mắt đối với bước sóng λ . Fx: là công suất của ánh sáng có bước sóng λ 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 λ 1 - λ 2 thì quang thông được tính như sau: 6
λ F = ∫ Fλ Kλdλ 2 . . λ1 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: 1 1lm = W 683 Cường độ sáng (I) là mật độ phân bố trong không gian. 6.4.2. 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). Độ chói B. Là mật độ phân bố I trên bề mặt theo một phương cho trước. 6.4.3. 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. Độ chiếu sáng E (độ rọi): Là mật độ phân bố (Φ) trên bề mặt được chiếu 6.4.4. sáng. Đơn vị đo độ rọi: Lux là độ rọi khi Φ phân bố đồng đều một lumen (1lm) chiếu vuông góc lên một mặt phẳng diện tích 1m2. Φ E= S Như vậy: 1lux = 1lm/1m2 = 1cd/1m2 Độ trưng (M) là mật độ phân bố Φ trên bề mặt do một mặt khác phát ra. 6.4.5. 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. Φ M= S Đối với bề mặt được chiếu sáng, độ chói và độ trưng phụ thuộc vào hệ số phản xạ (ρ ), còn độ rọi không phụ thuộc vào hệ số này. 6.5. Trình tự 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 7
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: 6.5.1. 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. Căn cứ vào tính chất của đối tượng cần chiếu sáng, chọn suất phụ tảI chiếu sáng Po b. Chọn loại đèn, công suất đèn Pđ, xác định tổng số bóng đèn cần lắp trong khu vực: 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. 6.5.2. 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 như sau: 1. Xác định độ cao treo đèn. 2. Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ của tường, trần ρ tường, ρ trần, (%). 3. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a x b) 4. Tra bảng tìm hệ số sử dụng ksd 8
5. Xác định quang thông của đèn 6. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F ≥ F tính toán theo 7. Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng. 8. Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng. 9. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý. 6.6. Trình tự tính toán chiếu sáng. Trình tự tính toán chiếu sáng bao gồm: • 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: 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. k 2: 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: 1,25I dmCB k 1 k 2 I cp ≥ 1,5 + Nếu bảo vệ bằng cầu chì: I k 1 k 2 I cp ≥ dc 0,8 9
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). 6.6.1 Tính toán chiếu sáng dân dụng: 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. 2 (W/m ) S: diện tích (m2) b. Tính tổng số bóng đèn cần lắp trong khu vực: n Pcs (6.1) Pđ = Trong đó: Pđ: công suất đèn (W) n: tổng số bóng đèn (bóng) 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. 6.6.2 Tính toán chiếu sáng công nghiệp: Trình tự tính toán như sau: 1. Xác định độ cao treo đèn: H = h - h1 – h2 h1 (6.2) Trong đó: L L h: là độ cao của nhà xưởng. h1: là khoảng cách từ trần đến bóng đèn. L L L h H h2: là độ cao mặt bàn làm việc. L L h2 10 Hình 6.3: Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng
2. Xác định khoảng cách giữa hai đèn kề nhau (L) theo tỷ số hợp lý L/H, tra theo bảng 6.1: BẢNG 6.1: TỶ SỐ L/H HỢP LÝ CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG CHIẾU SÁNG ChiÒu réng gií i h¹n L/H bè trÝ L/H bè trÝ cña nhµ xëng nhiÒu d©y 1 d©y Loại đèn và nơI sử khi bè trÝ 1 dụng d©y Tốt Tốt Max cho Max cho nhất nhất phép phép Chiếu sáng nhà xưởng dùng chao mờ hoặc 2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H sắt tráng men. Chiếu sáng nhà xưởng 1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H dùng chao vạn năng. Chiếu sáng cơ quan, 1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H văn phòng. 3. Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ của tường, trần ρ tường, ρ trần, (%). 4. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a x b) axb ϕ= H(a + b) (6.3) 5. Từ ρ tường, ρ trần, ϕ tra bảng tìm hệ số sử dụng ksd 6. Xác định quang thông của đèn kESZ F= (lumen) n.k sd (6.4) Trong đó: k: là hệ số dự trữ, tra bảng 6.2. E: là độ rọi (lx) theo yêu cầu của nhà xưởng. 11
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 6.2: HỆ SỐ DỰ TRỮ Số lần lau bóng ít Hệ số dự trữ (k) Tính chất môi trường Đèn sợi đốt Đèn tuýp nhất 1 tháng Nhiều bụi khói, tro, mồ hóng. 4 2 1,7 Mức bụi khói, tro, mồ hóng trung 3 1,8 1,5 bình Ít bôi khãi, tro, må 2 1,5 1,3 hãng. 7. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F ≥ F tính toán theo (6.4) 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. Các thí dụ về thiết kế chiếu sáng. 6.7. • Ví dụ 6.1: 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/m2 Tổng công suất cần cấp cho chiếu sáng siêu thị là: 3 3 3 3 3 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: 3000 n= = 75 bóng 40 3 3 3 3 3 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 6.4 4 3 3 3 3 3 5 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 3 3 3 3 3 Bảng điện 1 Hình 6.4: Mặt bằng cấp điện chiếu sáng cho siêu thị 12 1; 4: Bảng điện. 5. Áptômát tổng. 2. Dây đến 5 cụm đèn. 6. Các áptômát nhánh.
Sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng cho siêu thị như sau: CBT CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 Hình 6.5: Sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng cho siêu thị Lựa chọn áptômát tổng CBT: 3000 ≥I = = 17, I A T tt 045 A ) ( dm 220. 8 0, Chọn áptômát 30A do LG chế tạo. Lựa chọn áptômát nhánh: Có 5 áptômát nhánh, dòng tính toán mỗi nhánh là dòng của 15 đèn. 15 x 40 dm ≥ I = = 3, I A i tt 409 A ) ( 220. 8 0, Chọn dùng 5 áptômát 5A do LG chế tạo. Thông số kỹ thuật của các áptômát cho trong bảng sau: Số Số Tên Uđm Iđm Icđm Loại Kiểu cực lượng áptômát (V) (A) (kA) 13
CBT 600 30 50AF ABE 53a 3 2,5 1 CB1, CB2, CB3, CB4, 600 5 50AF ABE 53a 3 2,5 5 CB5. Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch. Lựa chọn dây dẫn cho 5 dãy đèn. k1k2Icp≥ Itt = 3,409 (A) Dự định dùng dây đồng bọc nhựa hạ áp, lõi mềm nhiều sợi do CADIVI chế tạo, đI riêng lẽ: k1 = k2 = 1 Chọn dùng dây đôi mềm tròn loại VCm (2 x 1) có Icp = 10 (A) Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ. 1,25I dmCB 1,25 x 5 I cp = 10A >> = 1,5 1,5 Vậy chọn dây VCm (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. • Ví dụ 6.2: 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, cosϕ = 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. 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 4 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,4m, tổng cộng 36 bóng, mỗi dãy 9 bóng. Xác định chỉ số phòng: a.b 20.50 ϕ= = ≈5 H(a + b) 3.(20 + 50) Lấy hệ số phản xạ tường 50%, trần 30%, tra sổ tay tìm được hệ số sử dụng k sd = 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: kESZ 1,3.30.1000.1,1 F= = = 2483 (lumen) n.k sd 36.0,48 14
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 Hình 6.5 và 6.6. - Chọn áptômát đặt tại tủ phân phối và áptômát đặt tại tủ chiếu sáng. Ptt 7,6 I tt = = = 11,56(A) 3.U dm . cosϕ 3.0,38.1 - Chọn dùng áptômát 3 pha 50A do Clipsal chế tạo có thông số ghi trong bảng: Số Uđm Iđm Icđm Mã số Tên áptômát cự c (V) (A) (kA) Áptômát t ổng và Ápt«m¸t G4CB3050C 400 50 3 6 nh¸nh ® t¹ i tñ ph©n Æt phèi - Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng: Chọn cáp đồng 4 lõi vỏ PVC do Clipsal chế tạo, tiết diện 6mm2 có Icp = 45 (A) → PVC(3 x 6 + 1,4) k1k2Icp = 1 . 1 . 45 > Itt = 11,56 (A) - Chọn áptômát nhánh: 4 x 20 I tt = = 3,64(A) 220 x1 Mã số Số cực Số lượng Tên áptômát Uđm (V) Iđm (A) Icđm (kA) Ápt«m¸t G4CB2010C 400 10 2 6 10 nh¸nh - Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm 4 đèn: Với Itt = 3,64A chọn dây đồng bọc nhựa, tiết diện 2,5mm2 có Icp = 27A → M (2 x 2.5) Kiểm tra dây dẫn kết hợp áptômát bảo vệ: + Với dây PVC(3 x 6 + 1,4): 1,25.50 45(A) > = 41,6(A) 1,5 + Với dây M (2 x 2.5): 15
1,25.10 27(A) > = 8,33(A) 1,5 16
Tủ PP 50A ĐL1 ĐL2 ĐL3 ĐL4 PVC (3X6+1.4) Tủ CS TO-50EC-50A 10xQCE-10A Hình 6.6: Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sánãngưởng cơ khí 17
50.000 3.000 P.thay qWC áo 1.000 uần 6.000 2 20.000 L = 5cm P.thay quần áo L = 5cm 6.000 2 1.000 WC 1 Hình 6.7: Sơ đồ mạng điện chiếu sáng xưởng cơ khí 1: Tủ điện chiếu sáng. 2: Bảng điện nhà thay quần 18
HOẠT ĐỘNG II: TỰ HỌC VÀ ÔN TẬP - Tài liệu tham khảo cho bài này: • Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê: CUNG CẤP ĐIỆN, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1998. • Nguyễn Công Hiền, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Phan Đăng Khải, Nguyễn Thành: CUNG CẤP ĐIỆN, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, Hà Nội, 1984. • Quyền Huy Ánh: CUNG CẤP ĐIỆN, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, 2006. • Trần Bách, Phan Đăng Khải, Ngô Hồng Quang: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN, Giáo trình ĐHBK, Hà Nội, 1978. • Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm: THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1998. • Trịnh Hồng Thám, Đào Quang Thạch, Đào Kim Hoa: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Haf Nội, 1996. • Bùi Ngọc Thư: MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002. • Các Catalog chào hằng của ABB, Công ty thiết bị điện Đông Anh và các hãng của Nhật, Pháp, Mỹ, Đức,... • CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1974. • CUNG CẤP ĐIỆN, Dự án JICA-HIC, Ban điều khiển điện, 2003. • CUNG CẤP ĐIỆN, Vụ Trung học Chuyên nghiệp và Dạy nghề, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005. - Làm các bài tập: Giải các bài tập 6.1; 6.2; 6.3; 6.4 và các bài tập liên quan trong tài liệu tham khảo. BÀI TẬP: 6.1. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng và quạt cho một lớp học có kích thước: rộng 8m và dài 10m. 6.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng và quạt cho một phòng làm việc của văn phòng đại diện nước ngoàI, kích thước (4 x 6)m2. 6.3. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một hội trường có diện tích S = (12 x 2 20)m . 6.4. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng may xuất khẩu có kích thước (15 x 30)m2. Yêu cầu độ rọi 100 lx. 1
Bài 7 NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSϕ Mã bài: CIE 01 19 07 Giới thiệu : Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện năng trong các xí nghiệp công nghệp có ý nghĩa rất lớn. Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra là phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra được nhiều điện nhất, đồng thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm điện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấn đấu để một kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một đơn vị sản phẩm ngày càng giảm. Hệ số công suất cosϕ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và tiết kiệm hay không. Do đó, Nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất cosϕ . Việc tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cos ϕ không phảI là biện pháp tạm thời đối phó với tình trạng thiếu điện, mà đây là chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Tuy nhiên, khi thực hiện các biện pháp tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosϕ chúng ta cần chú ý không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng và số lượng sản phẩm hoặc làm xấu điều kiện lầm việc bình thường của công nhân. Tóm lại, nâng cao hệ số công suất cosϕ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết kiệm điện năng. Để làm được điều này thì việc phân tích, nắm vững các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ một yêu cầu trọng tâm. Nó là cơ sở để chọn phương án nâng cao hệ số công suất hợp lý nhất. Mục tiêu thực hiện: Học xong bài này, học viên có năng lực: • Chọn được biện pháp nâng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn Việt Nam. Nội dung chính: Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm: 7.1 Khái niệm. 7.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ . 7.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ . Các Hình thức học tập: Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận 2