Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho nhà máy cơ khí trung quy mô số 2

uÊt. + Ngoµi c«ng dông cung cÊp c«ng suÊt ph¶n kh¸ng m¸y bï ®ång bé cßn cã kh¶ n¨ng tiªu thô c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña m¹ng trong chÕ ®é thiÕu kÝch thÝch gãp phÇn vµo viÖc ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p trong m¹ng. · Nh­îc ®iÓm cña m¸y bï ®ång bé. M¸y bï ®ång bé cã phÇn quay nªn l¾p r¸p, b¶o qu¶n vµ vËn hµnh khã kh¨n h¬n so víi tô ®iÖn. Víi c¸c ­u, nh­îc ®iÓm trªn vµ ®Ó cho kinh tÕ th× m¸y bï ®ång bé th­êng ®­îc sö dông ë nh÷ng n¬i cÇn bï tËp trung víi dung l­îng lín. 1.3. §éng c¬ kh«ng ®ång bé R«to d©y quÊn ®­îc ®ång bé ho¸. Khi cho dßng ®iÖn mét chiÒu vµo R«to cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé d©y quÊn, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc nh­ ®éng c¬ ®ång bé víi dßng ®iÖn v­ît tr­íc ®iÖn ¸p. Do ®ã, ®éng c¬ cã kh¶ n¨ng sinh ra c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cung cÊp cho m¹ng. Lo¹i m¸y bï nµy ®­îc coi lµ kÐm hiÖu qu¶ nhÊt nªn Ýt ®­îc sö dông trõ khi kh«ng cã tô hoÆc m¸y bï ®ång bé. Ngoµi c¸c thiÕt bÞ trªn cßn cã thÓ dïng ®éng c¬ ®ång bé lµm viÖc ë chÕ ®é qu¸ kÝch tõ hoÆc m¸y ph¸t ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é bï. 2. VÞ trÝ vµ ph©n phèi thiÕt bÞ bï trong m¹ng h×nh tia. 2.1. VÞ trÝ ®Æt bï. ThiÕt bÞ bï cã thÓ ®Æt ë m¹ng cao ¸p hoÆc m¹ng h¹ ¸p víi nguyªn t¾c bè trÝ thiÕt bÞ bï sao cho ®¹t ®­îc chi phÝ tÝnh to¸n nhá nhÊt. M¸y bï ®ång bé do cã c«ng suÊt lín nªn th­êng ®Æt tËp trung ë nh÷ng ®iÓm quan träng cña hÖ thèng ®iÖn. Tô ®iÖn cã thÓ ®Æt ë m¹ng ®iÖn cao ¸p hoÆc ®iÖn ¸p thÊp. Tô ®iÖn ¸p cao ®­îc ®Æt tËp trung ë thanh c¸i cña tr¹m biÕn ¸p trung gian hoÆc tr¹m ph©n phèi. Nhê ®Æt tËp trung nªn viÖc theo dâi vËn hµnh c¸c tô ®iÖn dÓ dµng vµ cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn viÖc tù ®éng ho¸ ®iÒu chØnh dung l­îng bï. Bï tËp trung ë thanh c¸i ®iÖn ¸p cao cßn cã ­u ®iÓm n÷a lµ tËn dông hÕt kh¶ n¨ng bï cña tô v× ë vÞ trÝ nµy tô lµm viÖc liªn tôc nªn chóng ph¸t ph¸t c«ng suÊt bï tèi ®a. Nh­îc ®iÓm chÝnh cña ph­¬ng ¸n nµy lµ kh«ng bï ®­îc c«ng suÊt ph¶n kh¸ng ë m¹ng ®iÖn ¸p thÊp, do ®ã kh«ng cã t¸c dông gi¶m tæn thÊt c«ng suÊt vµ ®iÖn ¸p ë m¹ng ®iÖn ¸p thÊp. Tô ®iÖn ®iÖn ¸p thÊp ®­îc ®Æt theo 3 c¸ch: + §Æt tËp trung ë phÝa thanh c¸i ®iÖn ¸p thÊp cña tr¹m BAPX. + §Æt thµnh nhãm ë tñ ph©n phèi ®éng lùc. + §Æt ph©n t¸n ë tõng thiÕt bÞ dïng ®iÖn. Trong 3 c¸ch trªn th× c¸ch ®Æt tô thµnh nhãm ë tñ ph©n phèi ®éng lùc th­êng ®­îc sö dông nhiÒu nhÊt v× c¸ch nµy cã hiÖu suÊt sö dông cao, gi¶m ®­îc tæn thÊt trong c¶ m¹ng ®iÖn ¸p cao lÉn m¹ng ®iÖn ¸p thÊp. 2.2. Ph©n phèi dung l­îng bï trong m¹ng h×nh tia. Bµi to¸n ®Æt ra trong m¹ng ®iÖn h×nh tia cã n nh¸nh, tæng sè dung l­îng bï lµ Qbï. Ph©n phèi dung l­îng bï trªn c¸c nh¸nh sao cho tæn thÊt c«ng suÊt t¸c dông do c«ng suÊt ph¶n kh¸ng g©y ra lµ nhá nhÊt ®Ó hiÖu qu¶ bï ®¹t ®­îc lín nhÊt. Gi¶ sö dung l­îng bï ®­îc ph©n phèi trªn c¸c nh¸nh lÇn l­ît lµ: Qbï1, Qbï 2,..., Qbïn. Phô t¶i ph¶n kh¸ng vµ ®iÖn trë c¸c nh¸nh lÇn l­ît lµ Q1, Q2,..., Qn vµ R1, R2,..., Rn. Ta cã c«ng thøc sau: Qbï 1 = Q1 - .Rtd (5.1) Qbï 2 = Q2 - .Rtd (5.2) Qbï n = Qn - .Rtd (5.3) Trong ®ã: Q: tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cña phô t¶i tr­íc khi bï, kVAr. Rt®: tæng trë t­¬ng ®­¬ng cña n nh¸nh. Rt® = (5.4) III. Bï c«ng suÊt ph¶n kh¸ng cho nhµ m¸y c¬ khÝ. §Ó ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n vµ ®Ó dÔ ®iÒu chØnh dung l­îng bï ta quyÕt ®Þnh ®Æt thiÕt bÞ bï tËp trung ë thanh c¸i ®iÖn ¸p thÊp cña tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng. Ta chän thiÕt bÞ bï lµ tô ®iÖn tÜnh lµm viÖc víi dßng ®iÖn v­ît tr­íc ®iÖn ¸p do ®ã nã cã thÓ sinh ra c«ng suÊt ph¶n kh¸ng Q cung cÊp cho m¹ng ®Ó n©ng cao hÖ sè c«ng suÊt cos cña toµn nhµ m¸y. 1. x¸c ®Þnh dung l­îng bï. Dung l­îng bï cÇn thiÕt cho nhµ m¸y ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Qbï = .PttNM.( tg) kVAr (5.5) Trong ®ã: PttNM: phô t¶i t¸c dông tÝnh to¸n cña nhµ m¸y, kW PttNM = 4125,64 (kW) : gãc øng víi hÖ sè c«ng suÊt trung b×nh tr­íc khi bï. = 0,76 tg= 0,86 : gãc øng víi hÖ sè c«ng suÊt sau khi bï. = 0,95 tg= 0,33 : hÖ sè xÐt ®Õn kh¶ n¨ng n©ng cao cos b»ng nh÷ng biÖn ph¸p kh«ng ®ßi hái ®Æt thiÕt bÞ bï, = 0,9¸1. Ta lÊy = 1. Dung l­îng bï cÇn thiÕt cho nhµ m¸y lµ: Qbï = .PttNM.( tg) = 1.4125,64.( 0,86 - 0,33 ) = 2186,59 kVAr 2. Ph©n phèi dung l­îng bï cho c¸c tr¹m BAPX. Tõ c¸c tr¹m PPTT vÒ c¸c tr¹m BAPX lµ m¹ng h×nh tia gåm 6 nh¸nh cã s¬ ®å thay thÕ tÝnh to¸n sau: 2.1. X¸c ®Þnh ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng. · §iÖn trë cña c¸p. Theo tÝnh to¸n cña ch­¬ng IV ta ®· x¸c ®Þnh ®­îc ®iÖn trë cña c¸p cao ¸p tõ tr¹m PPTT vÒ tr¹m BAPX. §­êng d©y lé kÐp: RC = () (5.6) B¶ng 5-1: §iÖn trë cña c¸p cao ¸p. TuyÕn c¸p ChiÒu dµi (m) r0 () RC () PPTT - B1 110 1,47 0,081 PPTT - B3 45 1,47 0,033 PPTT - B4 110 1,47 0,081 PPTT - B5 70 1,47 0,051 PPTT - B6 155 1,47 0,114 · §iÖn trë cña m¸y biÕn ¸p. Víi tr¹m cã hai m¸y biÕn ¸p lµm viÖc song song th×: RB = () (5.7) Tr¹m B1 cã S®mB = 1000 kVA víi = 13 kW. RB1 = = = 0,65 () Tr¹m B2, B3, B5 cã S®mB = 800 kVA víi = 10,5 kW. RB2 = RB3 = RB5 = = = 0,82 () Tr¹m B4, B6 cã S®mB = 500 kVA víi = 7,0 kW. RB4 = RB6 = = = 1,4 () · §iÖn trë cña c¸c nh¸nh. §iÖn trë cña mçi nh¸nh ®­îc x¸c ®Þnh: R = RC + RB B¶ng 5-2: KÕt qu¶ tÝnh ®iÖn trë c¸c nh¸nh. Tªn nh¸nh RB () RC () R () PPTT - B1 0,65 0,081 0,731 PPTT - B2 0,82 0,063 0,883 PPTT - B3 0,82 0,033 0,853 PPTT - B4 1,4 0,081 1,481 PPTT - B5 0,82 0,051 0,871 PPTT - B6 1,4 0,114 1,514  · §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng toµn m¹ng cao ¸p. Rt® = (5.8) = Rt® = 0,163 () 2.2. X¸c ®Þnh dung l­îng bï t¹i thanh c¸i tr¹m BAPX. ¸p dông c«ng thøc tÝnh dung l­îng bï trong m¹ng h×nh tia th× dung l­îng bï t¹i mçi thanh c¸i cña tr¹m BAPX ®­îc x¸c ®Þnh: Qbï i = Qi - .Rtd Trong ®ã: Qbïi: Dung l­îng bï cho nh¸nh i, kVAr. Qi: C«ng suÊt ph¶n kh¸ng khi ch­a bï cña nh¸nh i, kVAr. Q: Tæng c«ng suÊt ph¶n kh¸ng tr­íc khi bï, kVAr Q = 4404,8 kVAr Rt®: §iÖn trë t­¬ng ®­¬ng m¹ng cao ¸p, Ri: §iÖn trë cña nh¸nh i, VËy: Qbï 1 = Q1 - .Rtd = 937,5 - .0,163 = 442,88 kVAr Qbï 2 = Q2 - .Rtd = 937,4 - .0,163 = 527,9 kVAr Qbï 3 = Q3 - .Rtd = 810 - .0,163 = 386,12 kVAr Qbï 4 = Q4 - .Rtd = 420 - .0,163 = 175,86 kVAr Qbï 5 = Q5 - .Rtd = 816,16 - .0,163 = 401,04 kVAr Qbï 6 = Q6 - .Rtd = 483,76 - .0,163 = 244,94 kVAr C¨n cø vµo c«ng suÊt bï cÇn ®Æt t¹i mçi tr¹m biÕn ¸p ph©n x­ëng ta chän tô chÕ t¹o s½n cña Liªn X«. Ta cã b¶ng kÕt qu¶: B¶ng 5-3: KÕt qu¶ ph©n bè dung l­îng bï trong nhµ m¸y. TuyÕn c¸p Qtt (kVAr) Ri () Qbï (kVAr) Lo¹i tô Qtô (kVAr) Sè l­îng PPTT-B1 937,5 0,731 442,88 KC2- 0,38- 50- 3Y3 50 8 PPTT-B2 937,4 0,883 527,9 KC2- 0,38- 50- 3Y3 50 10 PPTT-B3 810 0,853 386,12 KC2- 0,38- 50- 3Y3 50 8 PPTT-B4 420 1,481 175,86 KC2- 0,38- 50- 3Y3 50 4 PPTT-B5 816,16 0,871 401,04 KC2- 0,38- 50- 3Y3 50 8 PPTT-B6 483,76 1,514 244,94 KC2- 0,38- 50- 3Y3 50 4 Tæng dung l­îng bï cho nhµ m¸y lµ: = 2100 kVAr HÖ sè cosj cña nhµ m¸y sau khi bï lµ: cosjsaubï == (5.9) = = 0,95 VËy sau khi bï hÖ sè c«ng suÊt ®· ®¹t yªu cÇu. C¸c tr¹m ®Æt hai m¸y biÕn ¸p th× dung l­îng bï chia ®«i ®Æt vÒ hai phÝa cña thanh c¸i h¹ ¸p. S¬ ®å ph©n phèi dung l­îng bï nh­ h×nh vÏ trang sau. Ch­¬ng 6 TÝnh to¸n nèi ®Êt I. §Æt vÊn ®Ò HÖ thèng cung cÊp ®iÖn lµm nhiÖm vô truyÒn t¶i vµ ph©n phèi ®iÖn n¨ng ®Õn c¸c hé tiªu dïng ®iÖn. V× vËy, ®Æc ®iÓm quan träng cña hÖ thèng cung cÊp ®iÖn lµ ph©n bè trªn diÖn tÝch réng vµ th­êng xuyªn cã ng­êi lµm viÖc víi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn. C¸ch ®iÖn cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn bÞ chäc thñng, ng­êi vËn hµnh kh«ng tu©n theo c¸c quy t¾c vÒ an toµn,... ®ã lµ nh÷ng nguyªn nh©n chñ yÕu dÉn ®Õn tai n¹n ®iÖn giËt. SÐt ®¸nh trùc tiÕp hoÆc gi¸n tiÕp vµo thiÕt bÞ ®iÖn kh«ng nh÷ng lµm h­ háng thiÕt bÞ ®iÖn mµ cßn g©y nguy hiÓm cho ng­êi vËn hµnh. V× thÕ trong hÖ thèng ®iÖn nhÊt thiÕt ph¶i cã biÖn ph¸p an toµn cã hiÖu qu¶ vµ t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n lµ thùc hiÖn viÖc nèi ®Êt vµ ®Æt c¸c thiÕt bÞ chèng sÐt. Møc ®é tæn th­¬ng do ®iÖn giËt phô thuéc vµo c­êng ®é, thêi gian t¸c dông vµ ®­êng ®i cña dßng ®iÖn ch¹y qua ng­êi. §ång thêi còng phô thuéc vµo søc khoÎ vµ tÝnh chÊt c¸ch ®iÖn cña c¬ thÓ ng­êi bÞ ®iÖn giËt. Nãi chung dßng ®iÖn cã trÞ sè 100 mmA ®· cã thÓ lµm cho chÕt ng­êi song còng cã tr­êng hîp ng­êi bÞ chÕt khi dßng ®iÖn chØ cã 5 ¸ 10 mmA, ®ã lµ v× cßn phô thuéc vµo t×nh tr¹ng søc khoÎ cña n¹n nh©n. Tai n¹n bÞ ®iÖn giËt th­êng x¶y ra do ng­êi vËn hµnh v« ý ch¹m vµo bé phËn mang ®iÖn hoÆc do tiÕp xóc víi c¸c bé phËn cña thiÕt bÞ ®iÖn b×nh th­êng kh«ng mang ®iÖn nh­ng do c¸ch ®iÖn bÞ háng trë nªn mang ®iÖn. §Ó tr¸nh bÞ ®iÖn giËt tr­íc tiªn ph¶i chÊp hµnh nghiªm chØnh quy t¾c vËn hµnh c¸c thiÕt bÞ ®iÖn, thø n÷a, ph¶i thùc hiÖn nèi ®Êt c¸c bé phËn cã thÓ mang ®iÖn khi c¸ch ®iÖn bÞ háng: th«ng th­êng c¸c vá m¸y b»ng kim lo¹i ®Òu ph¶i nèi ®Êt. Nèi ®Êt lµ biÖn ph¸p an toµn vµ hiÖu qu¶ ®Ó b¶o vÖ chèng ®iÖn giËt do tiÕp xóc gi¸n tiÕp. II. Nèi ®Êt vµ trang bÞ nèi ®Êt Nèi ®Êt lµ biÖn ph¸p an toµn trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn.. NÕu c¸ch ®iÖn bÞ h­ háng vá thiÕt bÞ sÏ mang ®iÖn ¸p vµ cã dßng ®iÖn rß ch¹y tõ vá thiÕt bÞ xuèng ®Êt. Lóc nµy nÕu ng­êi vËn hµnh ch¹m ph¶i vá thiÕt bÞ th× ®iÖn trë cña ng­êi sÏ m¾c song song víi ®iÖn trë nèi ®Êt do ®ã dßng ®iÖn ch¹y qua ng­êi sÏ b»ng: (6.1) Trong ®ã: - I®: Dßng ®iÖn ch¹y qua ®iÖn trë ®Êt (A). - R®: §iÖn trë nèi ®Êt (). - Rng: §iÖn trë cña ng­êi (). Tõ biÓu thøc trªn ta thÊy nÕu thùc hiÖn ®iÖn trë nèi ®Êt tèt ®Ó cã R® << Rng th× dßng ®iÖn ch¹y qua ng­êi sÏ nhá ®Õn møc kh«ng g©y nguy hiÓm cho ng­êi. Trang bÞ nèi ®Êt bao gåm c¸c ®iÖn cùc vµ d©y nèi ®Êt. C¸c ®iÖn cùc nèi ®Êt ®­îc ch«n trùc tiÕp trong ®Êt, c¸c d©y nèi ®Êt dïng ®Ó nèi liÒn c¸c bé phËn ®­îc nèi ®Êt víi c¸c ®iÖn cùc nèi ®Êt. Nèi ®Êt lµ biÖn ph¸p kü thuËt rÊt quan träng trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn gãp phÇn vËn hµnh an toµn cung cÊp ®iÖn III. TÝnh to¸n trang bÞ nèi ®Êt. 3.1. C¸ch thùc hiÖn nèi ®Êt. Cã hai lo¹i nèi ®Êt, nèi ®Êt tù nhiªn vµ nèi ®Êt nh©n t¹o. · Nèi ®Êt tù nhiªn: Nèi ®Êt tù nhiªn lµ sö dông c¸c èng dÉn n­íc hay c¸c èng b»ng kim lo¹i kh¸c (trõ c¸c èng dÉn nhiªn liÖu láng vµ khÝ dÔ ch¸y) ®Æt trong ®Êt, c¸c vá bäc kim lo¹i cña c¸c cöa, c¸c c«ng tr×nh nèi ®Êt, c¸c vá bäc kim lo¹i cña c¸p ®Æt trong ®Êt, ... lµm trang bÞ nèi ®Êt. Khi tÝnh to¸n trang bÞ nèi ®Êt cÇn ph¶i tËn dông c¸c vËt nèi ®Êt tù nhiªn cã s½n. §iÖn trë nèi ®Êt tù nhiªn cña c¸c vËt nèi ®Êt tù nhiªn ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®o l­êng thùc tÕ t¹i chæ hay lÊy theo c¸c tµi liÖu thùc tÕ. · Nèi ®Êt nh©n t¹o: Th­êng ®­îc thùc hiÖn b»ng cäc thÐp, èng thÐp, thanh thÐp dÑt h×nh chö nhËt hoÆc thÐp gãc dµi 2 ¸ 3 m ch«n s©u xuèng ®Êt sao cho ®Çu trªn cña chóng c¸ch mÆt ®Êt kho¶ng 0,5 ¸ 0,7 m. Nhê vËy gi¶m ®­îc sù thay ®æi cña ®iÖn trë nèi ®Êt theo thêi tiÕt. C¸c èng thÐp hoÆc thanh thÐp ®ã ®­îc nèi víi nhau b»ng c¸ch hµn víi thanh thÐp n»m ngang ®Æt ë ®é s©u 0,5 ¸ 0,7 m. §Ó chèng ¨n mßn, c¸c èng thÐp ®Æt trong ®Êt ph¶i cã bÒ dµy kh«ng ®­îc nhá h¬n 3,5 mm, bÒ dµy c¸c thanh thÐp dÑt thÐp gãc kh«ng ®­îc nhá h¬n 4 mm. TiÕt diÖn nhá nhÊt cho phÐp cña thanh thÐp lµ 48 mm2. D©y nèi ®Êt cÇn cã tiÕt diÖn tho¶ m·n ®é bÒn c¬ khÝ vµ æn ®Þnh nhiÖt, chÞu ®­îc dßng ®iÖn cho phÐp l©u dµi, d©y nèi kh«ng ®­îc bÐ h¬n 1/3 tiÕt diÖn d©y dÉn pha, th­êng dïng thÐp cã tiÕt diÖn 120 mm2, nh«m cã tiÕt diÖn 35 mm2 hoÆc ®ång cã tiÕt diÖn 25 mm2. §iÖn trë nèi ®Êt cña trang bÞ nèi ®Êt kh«ng ®­îc lín h¬n c¸c trÞ sè ®· ®­îc quy ®Þnh trong c¸c quy ph¹m. §èi víi l­íi ®iÖn cã ®iÖn ¸p trªn 1000 V cã dßng ch¹m ®Êt lín, tøc lµ trong c¸c m¹ng cã ®iÓm trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt hay nèi ®Êt qua ®iÖn trë nhá (m¹ng ®iÖn 110 kV vµ cao h¬n) th× hÖ thèng nèi ®Êt ph¶i cã ®iÖn trë nèi ®Êt tho¶ m·n Rn® 0,5 víi bÊt kú thêi ®iÓm nµo trong n¨m. Trong m¹ng cã dßng ch¹m ®Êt lín b¾t buéc ph¶i cã nèi ®Êt nh©n t¹o trong mäi tr­êng hîp kh«ng phô thuéc vµo nèi ®Êt tù nhiªn, ®iÖn trë nèi ®Êt nh©n t¹o kh«ng ®­îc lín h¬n 1 . Víi l­íi ®iÖn cã ®iÖn ¸p trªn 1000 V, dßng ch¹m ®Êt bÐ, tøc lµ m¹ng ®iÖn cã ®iÓm trung tÝnh kh«ng nèi ®Êt trùc tiÕp hoÆc nèi ®Êt qua cuén dËp hå quang. Trong l­íi ®iÖn nµy th­êng b¶o vÖ r¬le kh«ng t¸c ®éng c¾t bé phËn hoÆc thiÕt bÞ cã ch¹m ®Êt 1 pha. V× thÕ ch¹m ®Êt 1 pha cã thÓ kÐo dµi, ®iÖn ¸p UN trªn thiÕt bÞ ®iÖn bÞ ch¹m ®Êt còng sÏ tån t¹i l©u dµi lµm t¨ng x¸c suÊt ng­êi tiÕp xóc víi thiÕt bÞ cã ®iÖn ¸p U®. V× vËy quy ph¹m quy ®Þnh ®iÖn trë cña trang bÞ nèi ®Êt t¹i thêi ®iÓm bÊt kú trong n¨m nh­ sau: - Khi dïng trang bÞ nèi ®Êt chung cho c¶ ®iÖn ¸p d­íi vµ trªn 1000 V: R® (6.2) - Khi dïng riªng trang bÞ nèi ®Êt cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã ®iÖn ¸p trªn 1000 V: R® (6.3) Trong ®ã: - 125 vµ 250: ®iÖn ¸p lín nhÊt cho phÐp cña trang bÞ nèi ®Êt. - I®: dßng ®iÖn tÝnh to¸n ch¹m ®Êt 1 pha. Trong c¶ hai tr­êng hîp ®iÖn trë nèi ®Êt kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 10 . §èi víi m¹ng ®iÖn cã ®iÖn ¸p nhá h¬n 1000 V, ®iÖn trë nèi ®Êt t¹i mäi thêi ®iÓm trong n¨m kh«ng ®­îc v­ît qu¸ 4 . IV. TÝnh to¸n nèi ®Êt cho nhµ m¸y. Nh­ ®· ph©n tÝch ë trªn th× hÖ thèng nèi ®Êt cña nhµ m¸y ph¶i cã ®iÖn trë nèi ®Êt tho¶ m·n R® 4 HÖ thèng nèi ®Êt nµy bao gåm: · Nèi ®Êt lµm viÖc · Nèi ®Êt an toµn · HÖ thèng nèi ®Êt chèng sÐt ®­îc thùc hiÖn riªng rÏ vµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai hÖ thèng nèi ®Êt nµy Ýt nhÊt lµ 6 m. HÖ thèng nèi ®Êt chèng sÐt cã ®iÖn trë nèi ®Êt lµ: R® 4 4.1. X¸c ®Þnh ®iÖn trë cña mét ®iÖn cùc ch«n th¼ng ®øng. HÖ thèng nèi ®Êt bao gåm c¸c thanh thÐp gãc L 60 ´ 60 ´ 6 mm dµi 2,5 m lµm cäc th¼ng ®øng cña thiÕt bÞ nèi ®Êt, c¸c cäc ®­îc ch«n s©u 0,7 m vµ ®­îc ch«n thµnh m¹ch vßng c¸ch nhau 5 m, c¸c cäc ®­îc nèi víi nhau bëi thÐp dÑt 40 ´ 4 mm ë ®é s©u 0,8 m. §iÖn trë t¶n cña mét cäc tÝnh nh­ sau: Trong ®ã: d: §­êng kÝnh ngoµi cña cäc, d = 0,95.6 = 5,7 cm b: BÒ réng cña thanh thÐp gãc, b = 6 cm l: ChiÒu dµi cña cäc, l = 2,5 m t: §é ch«n sau tÝnh tõ mÆt ®Êt ®Õn gi÷a cäc, t =70 + 205/2 = 195 cm = 1,5.0,4.104 = 0,6.104 Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc ®iÖn trë nèi ®Êt cña mét cäc = 18,36 4.2. X¸c ®Þnh s¬ bé cäc. Dù kiÕn ®Æt 10 cäc ®­îc ch«n thµnh m¹ch vßng c¸ch nhau 5 m, do vËy tû sè: Tra b¶ng phô lôc 6.6 gi¸o tr×nh cung cÊp ®iÖn ta cã ksd = 0,69 Trong ®ã ksd lµ hÖ sè sö dông cäc. §iÖn trë khuyÕch t¸n cña 10 cäc lµ: Rc = = = 2,7 Thanh nèi cã chiÒu réng 4 cm ®­îc ch«n s©u 0,8 m vµ ®­îc nèi qua 10 cäc, vËy chiÒu dµi cña thanh nèi lµ 50 m §iÖn trë khuyÕch t¸n cña thanh nèi ®­îc tÝnh nh­ sau: R't = Trong ®ã: l: ChiÒu dµi m¹ch vßng t¹o nªn bëi thanh nèi, l = 5000 cm b: ChiÒu réng thanh nèi, b = 4 cm t: ChiÒu s©u ch«n thanh nèi, t = 0,8 m = 1,5.0,4.104 = 0,6.104 Tõ ®ã tÝnh ®­îc ®iÖn trë cña thanh nèi. R't = = 2,3 Tra b¶ng ta cã hiÖu suÊt sö dông thanh nèi lµ ksd = 0,4 VËy Rt = = 5,75 §iÖn trë nèi ®Êt cña hÖ thèng nèi ®Êt lµ Rn® = = = 1,84 TrÞ sè nµy tho¶ m·n Rn® 4 , vËy hÖ thèng nèi theo thiÕt kÕ tho¶ m·n yªu cÇu V. S¬ ®å nèi c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®Õn hÖ thèng nèi ®Êt. V× nhµ m¸y cã nhiÒu ph©n x­ëng mµ mçi ph©n x­ëng dïng mét hÖ thèng nèi ®Êt ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn d­íi 4 th× chóng ta thÊy nh­ sau: +RÊt tèn kÐm. +Trong nhiÒu tr­êng hîp xÈy ra ch¹m ®Êt hai pha cã hËu qu¶ nghiªm träng. +NÕu trong nhµ m¸y ta sö dông mét hÖ thèng nèi ®Êt th× dÔ dµng ®¹t ®­îc ®iÖn trë nèi ®Êt cÇn thiÕt. V× vËy tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ®­îc nèi chung mét hÖ thèng nèi ®Êt. Vâ cña thiÕt bÞ ®iÖn ®­îc nèi ®Õn d©y cña c¸c ph©n nh¸nh, råi ®Õn d©y chÝnh vµ ®­a ®Õn hÖ thèng nèi ®Êt. §­êng d©y chÝnh b¶o vÖ ®­îc gäi lµ vµnh ®ai tiÕp ®Êt, vµnh ®ai nµy ®i qua c¸c ph©n x­ëng cã ®Æt c¸c thiÕt bÞ cÇn ®­îc tiÕp ®Êt b¶o vÖ vµ vµnh ®ai nµy t¹o thµnh mét m¹ch kÝn. Vµnh ®ai tiÕp ®Êt nµy sÏ ®­îc nèi ®Õn hÖ thèng nèi ®Êt b»ng hai ®iÓm nèi c¸ch xa nhau: S¬ ®å nèi thùc hiÖn nh­ sau: PhÇn II. ThiÕt kÕ hÖ thèng chiÕu s¸ng cho nhµ m¸y c¬ khÝ Ch­¬ng 1 Kh¸i niÖm vÒ ¸nh s¸ng I. Kh¸i niÖm chung vÒ ¸nh s¸ng. 1. Sãng ®iÖn tõ. Ta gäi bøc x¹ ®iÖn tõ cña mét vËt lµ hiÖn t­îng lan truyÒn ®ång thêi theo ®­êng th¼ng cña ®iÖn tr­êng biÓu diÔn b»ng vÐct¬ c­êng ®é ®iÖn tr­êng vµ tõ tr­êng biÓu diÔn b»ng vÐct¬ tõ c¶m , chóng cã c¸c tÝnh chÊt sau ®©y: + Sù ph©n bè tr­êng theo ph­¬ng truyÒn ký hiÖu lµ xoay chiÒu h×nh sin cã b­íc sãng vµ tiÕn hµnh trong hai mÆt ph¼ng vu«ng gãc sao cho , , t¹o nªn mét tam diÖn thuËn. + C¸c biªn ®é cña tr­êng t¹i mäi thêi ®iÓm tû lÖ nghÞch víi kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm ®ã ®Õn nguån ph¸t. + Sù ph©n bè ®iÖn tr­êng tõ ë xa nguån cã biªn ®é suy gi¶m, cã vËn tèc phô thuéc vµo m«i tr­êng truyÒn sãng, cßn gäi lµ vËn tèc truyÒn hay vËn tèc pha. Do vËy ë mét thêi ®iÓm ®· cho trong kh«ng gian tr­êng ®iÖn tö cã tÇn sè giao ®éng . Mét nguån bøc x¹ bÊt kú ph¸t ra v« sè bøc x¹: + Sè ph­¬ng xung quanh nguån lµ v« h¹n. + Víi mçi ph­¬ng cã v« sè mÆt ph¼ng cã thÓ chøa vµ . + Trong mçi cÆp mÆt ph¼ng chøa vµ cã v« sè sãng ®iÖn tõ gäi lµ "sãng ph¼ng" cã b­íc sãng . Khi ®ã, vËn tèc truyÒn sãng lµ: C = (m/s) NÕu trong m«i tr­êng kh«ng khÝ C = 3.108 (m/s) Khi ®· cã vËn tèc truyÒn sãng, ng­êi ta còng chøng minh ®­îc lµ n¨ng l­îng ®iÖn tõ truyÒn t¶i cã quan hÖ víi c¸c tÝch vÐct¬ vµ ®­îc thÓ hiÖn b»ng l­îng ®iÖn tö h÷u h¹n tu©n theo c¸c quy luËt c¬ häc l­îng tö. Cã thÓ nãi mét c¸ch ®¬n gi¶n r»ng sãng ®iÖn tõ truyÒn c¸c "h¹t" nhá n¨ng l­îng gäi lµ c¸c ph«t«n n¨ng l­îng. N¨ng l­îng: W = h. Trong ®ã: h: lµ h»ng sè Blank lÊy b»ng 6,6.10-34 J/Hz 2. Kh¸i niÖm vÒ ¸nh s¸ng. Mäi vËt ®Òu bøc x¹ ra kh«ng gian mét n¨ng l­îng nhÊt ®Þnh d­íi d¹ng sãng cña ®iÖn tõ. N¨ng l­îng ®ã ph¸t sinh ra do sù dao ®éng cña c¸c phÇn tö vËt chÊt cÊu t¹o nªn vËt. Khi c¸c ph©n tö hay nguyªn tö bÞ kÝch thÝch c¸c ®iÖn tö (electron) cña chóng sÏ thay ®æi møc n¨ng l­îng kh¸c, ®ång thêi gi¶i phãng n¨ng l­îng d­íi d¹ng sãng ®iÖn tõ vµ c¸c h¹t ph«t«n. C¸c bøc x¹ cña mét vËt ph¸t ra cã tÊt c¶ c¸c b­íc sãng tõ 0 ®Õn v« cïng, nh­ng thùc nghiÖm ®· x¸c ®Þnh ®­îc r»ng chØ c¸c bøc x¹ cã b­íc sãng n»m trong d¶i ­u tiªn hÑp tõ 380 nm ¸ 760 nm míi cã t¸c dông lªn tÕ bµo thÇn kinh vâng m¹c vµ g©y ra c¶m gi¸c nh×n thÊy cña m¾t ng­êi cßn gäi lµ ¸nh s¸ng nh×n thÊy. Nh­ vËy, ¸nh s¸ng nh×n thÊy ®­îc lµ nh÷ng sãng ®iÖn tõ cã mang theo n¨ng l­îng. Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ta chØ quan t©m ®Õn d¶i ¸nh s¸ng nh×n thÊy ®­îc mµ th«i. II. Phæ cña ¸nh s¸ng. N¨ng l­îng cña ¸nh s¸ng ph©n bè kh«ng ®Òu cho tõng b­íc sãng, ®ång thêi g©y c¶m gi¸c cho m¾t ng­êi cña tõng lo¹i bøc x¹ kh¸c nhau. NghÜa lµ mçi b­íc sãng x¸c ®Þnh sÏ g©y ra trong m¾t ng­êi mét c¶m gi¸c mµu s¾c nhÊt ®Þnh. Ng­êi ta còng ®· chøng minh ®­îc r»ng phæ cña c¸c b­íc sãng ¸nh s¸ng gåm 7 mµu s¾c kh¸c nhau tõ cËn mµu tÝm t­¬ng øng víi b­íc sãng = 780 nm. Gi÷a c¸c mµu nµy kh«ng cã ranh giíi râ rÖt, do ®ã phæ ¸nh s¸ng thÊy ®­îc lµ phæ liªn tôc. Trong quang phæ cña ¸nh s¸ng nh×n thÊy ®­îc, m¾t ta nhËy c¶m nhiÒu nhÊt ®èi víi ¸nh s¸ng cã b­íc sãng = 550 nm. Cßn víi hai cËn tÝm mµu vµ mµu ®á t­¬ng øng víi c¸c b­íc sãng = 380 nm vµ = 780 nm th× m¾t ta hÇu nh­ kh«ng cã t¸c dông g©y c¶m gi¸c s¸ng. V× vËy, trong thiÕt kÕ chiÕu s¸ng cÇn chó ý tíi ®Æc ®iÓm nµy ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn ¸nh s¸ng phï hîp víi ho¹t ®éng cña m¾t. Khi nghiªn cøu vÒ y häc, ng­êi ta ®· c«ng nhËn m¾t ng­êi lµ mét bé phËn thu " th«ng d¶i" rÊt tinh vi, h¬n n÷a m¾t cã nhËy c¶m mµu ®i tõ mµu tÝm ®Õn mµu ®á t­¬ng øng víi mçi b­íc sãng cña d¶i 380 ¸ 780 nm. Sù nhËy c¶m nµy thay ®æi theo tõng ng­êi vµ ®· ®­îc Uû ban quèc tÕ vÒ chiÕu s¸ng (C.I.E) m· ho¸ ®­a ra c¸c giíi h¹n cùc ®¹i cña phæ mµu: 380 nm 439 nm 498 nm 568 nm 592 nm 631 nm 760 nm Tö ngo¹i TÝm 412 max Xanh da trêi 470 Xanh l¸ c©y 515 Vµng 577 Da cam 600 §á 673 Hång ngo¹i III. §é nh¹y cña m¾t víi ¸nh s¸ng. NÕu ®¸nh gi¸ nh¹y c¶m th× thu nhËn cña m¾t ®èi víi ¸nh s¸ng cã b­íc sãng = 550 nm lµ ®¬n vÞ th× c¶m gi¸c thu nhËn cña m¾t ®èi víi ¸nh s¸ng mµu kh¸c sÏ ®­îc biÓu thÞ b»ng mét sè nhá h¬n 1 gäi lµ ®« nh¹y K ®èi víi ¸nh s¸ng mµu ®á. §é nh¹y t­¬ng ®èi K víi ¸nh s¸ng cã b­íc sãng nµo ®ã ®­îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè gi÷a th«ng l­îng bøc x¹ cña ¸nh s¸ng mµu = 550 nm víi th«ng l­îng bøc x¹ t­¬ng ®­¬ng víi ¸nh s¸ng b­íc sãng ®ang xÐt. Th«ng l­îng t­¬ng ®­¬ng ë ®©y cã nghÜa lµ th«ng l­îng cã ®é lín cÇn thiÕt ®Ó g©y cho m¾t cã c¶m gi¸c vÒ ®é s¸ng t­¬ng ®­¬ng víi c¶m gi¸c do th«ng l­îng cña ¸nh s¸ng mµu cã b­íc sãng = 550 nm. K = Trong ®ã: F550: th«ng l­îng cña ¸nh s¸ng cã b­íc sãng = 550 nm. F: th«ng l­îng cña ¸nh s¸ng cã b­íc sãng cÇn t×m. IV. C¸c ®¹i l­îng ®o ¸nh s¸ng. Kh¸i niÖm vÒ quang th«ng lµ kh¸i niÖm ®Çu tiªn mµ con ng­êi thÊy ®­îc lµ ¸nh s¸ng ngän nÕn vµ ®Ìn m¨ng song kh«ng cho cïng mét l­îng s¸ng. Nh­ng kh¸i niÖm nµy kh«ng nªu nªn bÊt kú sù ph©n bè ¸nh s¸ng nµo ®ã trong c¸c miÒn kh¸c nhau cña kh«ng gian chiÕu s¸ng, h¬n n÷a nã kh«ng thÓ ®o ®­îc. §iÒu nµy thóc ®Èy nhµ vËt lý Lambert ë thÕ kû 18 ®· ®­a ra c¸c c¬ së cña phÐp ®o ¸nh s¸ng dùa trªn c¬ së quang häc, h×nh häc vµ sinh lý häc. 1. Gãc khèi (). Gãc khèi lµ phÇn kh«ng gian h×nh nãn cã ®Ønh n»m t¹i t©m cña nguån s¸ng vµ cã ®­êng sinh tùa trªn chu vi cña mÆt ®­îc chiÕu s¸ng. Ta gi¶ thiÕt r»ng cã mét nguån s¸ng cã ®Æt tai t©m O cña mét h×nh cÇu rçng cã b¸n kÝnh R vµ ký hiÖu S lµ nguyªn tè mÆt cña h×nh cÇu nµy. H×nh nãn ®Ønh O c¾t S trªn h×nh cÇu biÓu diÔn gãc khèi , nguån s¸ng nh×n mÆt S d­íi gãc ®ã. Gãc khèi ®­îc ®Þnh nghÜa lµ tû sè cña diÖn tÝch S víi b×nh ph­¬ng cña b¸n kÝnh R: = Ta cã gi¸ trÞ cùc ®¹i cña gãc khèi khi tõ t©m O ta ch¾n c¶ kh«ng gian, tøc lµ toµn bé mÆt cÇu: = = = 4. §¬n vÞ cña gãc khèi lµ Stera®ian, ký hiÖu lµ Sr. VËy 1 Sr lµ mét gãc khèi cã ®Ønh t¹i t©m cña mÆt cÇu t­ëng t­îng ch¾n trªn mét mÆt cÇu cã diÖn tÝch b»ng b×nh ph­¬ng b¸n kÝnh mÆt cÇu ®ã. 2. C­êng ®é s¸ng - (Cd). Lµ ®¹i l­îng míi nhÊt ®­a vµo hÖ ®¬n vÞ SI hîp lý ho¸ tõ kh¸i niÖm vÒ quang th«ng. XÐt mét nguån s¸ng O gëi ¸nh s¸ng lªn mét mÆt S nµo ®ã. kh«ng ph¶i mäi vÞ trÝ nµo trªn mÆt ph¼ng ®ã ®Òu nhËn ®­îc ¸nh s¸ng nh­ nhau, v× quang th«ng cña nguån s¸ng ph¸t ra theo tõng ph­¬ng kh«ng ®ång ®Òu do cÊu tróc cña nguån s¸ng kh«ng ®èi xøng ( nguån s¸ng trong thùc tÕ kh«ng ph¶i lµ nguån ®iÓm). V× vËy, ®Ó ®Æc tr­ng cho sù ph©n bè nhiÒu hay Ýt quang th«ng theo tõng ph­¬ng cña nguån s¸ng ng­êi ta ®­a ra kh¸i niÖm c­êng ®é ¸nh s¸ng. Nh­ vËy, c­êng ®é ¸nh s¸ng cña mét nguån s¸ng theo mét ph­¬ng nµo ®ã lµ quang th«ng mµ nguån göi ®i trong mét ®¬n vÞ gãc khèi n»m theo ph­¬ng Êy. Gäi lµ c­êng ®é ¸nh s¸ng cña nguån theo ph­¬ng nµo ®ã th× ta cã: = Trong ®ã: : lµ vi ph©n cña quang th«ng göi ®i trong 1 gãc khèi d theo ph­¬ng . §¬n vÞ ®o c­êng ®é ¸nh s¸ng lµ Cendela, ký hiÖu lµ Cd. 1Cd = Cendela lµ c­êng ®é s¸ng theo mét ph­¬ng ®· cho cña nguån ph¸t mét bøc x¹ ®¬n s¾c cã tÇn sè 540.1012 Hz (= 550 nm) vµ c­êng ®é n¨ng l­îng theo ph­¬ng nµy lµ 1/683 (W/Sr). Nh­ vËy, c­êng ®é s¸ng lµ mËt ®é khèi cña quang th«ng theo nh÷ng ph­¬ng x¸c ®Þnh. 3. Quang th«ng - F (Lm). Lumen lµ quang th«ng do nguån ph¸t ra trong mét gãc më b»ng mét Steridian. §¬n vÞ cña c­êng ®é s¸ng lµ Cendela do nguån ph¸t ra theo mäi h­íng t­¬ng øng víi ®¬n vÞ quang th«ng lµ Lumen. Do ®ã, nÕu ta biÕt ®­îc sù ph©n bè c­êng ®é s¸ng cña mét nguån trong kh«ng gian ta cã thÓ biÕt ®­îc quang th«ng cña nguån. Tr­êng hîp ®Æc biÖt nh­ng th­êng gÆp khi c­êng ®é bøc x¹ I kh«ng phô thuéc vµo ph­¬ng th× quang th«ng lµ: F dF = 4..I 4. §é räi - E (Lux). §é räi lµ mËt ®é quang th«ng r¬i trªn mét bÒ mÆt, cã ®¬n vÞ lµ Lux E = (Lux) hay 1 Lux = Khi sù chiÕu s¸ng trªn bÒ mÆt kh«ng ®Òu nªn tÝnh trung b×nh sè h×nh häc ë c¸c ®iÓm kh¸c nhau ®Ó tÝnh ®é räi trung b×nh. Mét sè gi¸ trÞ th«ng th­êng khi chiÕu s¸ng tù nhiªn hay nh©n t¹o: + Ngoµi trêi buæi tr­a, trêi n¾ng: 100 000 lux + Trêi cã m©y : 2000 ¸ 10 000 lux + Tr¨ng trßn : 0,25 lux + Phßng lµm viÖc : 400 ¸ 600 lux + Nhµ ë : 159 ¸ 300 lux + Phè ®­îc chiÕu s¸ng : 20 ¸ 50 lux Kh¸i niÖm vÓ ®é räi cßn liªn quan tíi vÞ trÝ cña mÆt ®­îc chiÕu s¸ng. Ta coi mét nguån s¸ng ®iÓm O bøc x¹ tíi mét mÆt nguyªn tè dS ë c¸ch O mét kho¶ng R, cã c­êng ®é s¸ng I. Gäi lµ gãc hîp bëi ph¸p tuyÕn cña dS víi ph­¬ng R. Gãc khèi d ch¾n trªn mét h×nh cÇu b¸n kÝnh R mét diÖn tÝch lµ dS .cos. d = Ta cã: E = BiÓu thøc nµy ®óng víi c¸c nguyªn tè bÒ mÆt chøng tá r»ng ®é räi thay ®æi víi ®é nghiªng t­¬ng ®èi cña bÒ mÆt vµ tû lÖ nghÞch víi b×nh ph­¬ng kho¶ng c¸ch. 5. §é chãi - L (Cd/m2). C¸c vËt ®­îc chiÕu s¸ng nãi chung ph¶n x¹ ¸nh s¸ng mét c¸ch kh¸c nhau vµ t¸c ®éng nh­ 1 nguån s¸ng thø cÊp ra c­êng ®é s¸ng kh¸c nhau theo mäi h­íng. §Ó ®Æc tr­ng cho quan hÖ cña nguån kÓ c¶ nguån s¬ cÊp lÉn nguån thø cÊp ®èi víi m¾t cÇn ph¶i thªm vµo c­êng ®é s¸ng c¸ch xuÊt hiÖn ¸nh s¸ng. Quan hÖ nµy ®­îc minh ho¹ b»ng vÝ dô sau: Mét ®Ìn sîi ®èt 40 W thùc tÕ ph¸t ra cïng mét quang th«ng, do ®ã c­êng ®é s¸ng theo mäi h­íng dï bãng ®Ìn thuû tinh trong hay thuû tinh mê. Tuy nhiªn ®èi víi m¾t, nã xuÊt hiÖn mét c¸ch kh¸c nhau, chãi m¾t h¬n ®èi víi bãng ®Ìn thuû tinh trong. Ng­êi ta ®Þnh nghÜa ®é chãi L trong mét ph­¬ng cho tr­íc lµ tû sè cña c­êng ®é s¸ng dI theo ph­¬ng nµy trªn diÖn tÝch biÓu kiÕn cña dS. L = (Cd/m2) §é chãi ®ãng vai trß c¬ b¶n trong kü thuËt chiÕu s¸ng, nã lµ c¬ së cña c¸c kh¸i niÖm vÒ tri gi¸c vµ thÞ gi¸c. Ch­¬ng 2 ThiÕt kÕ hÖ thèng chiÕu s¸ng cho nhµ m¸y c¬ khÝ. I. Yªu cÇu c¬ b¶n khi thiÕt kÕ hÖ thèng chiÕu s¸ng. ¸nh s¸ng lµ phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®­îc trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ë c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp. §Ó ®¶m b¶o s¶n xuÊt, ®¶m b¶o chÊt l­îng s¶n phÈm ®­îc tèt, n¨ng suÊt lao ®éng cao, ®¶m b¶o an toµn cho c«ng nh©n th× ngoµi ¸nh s¸ng tù nhiªn cÇn cã mét hÖ thèng chiÕu s¸ng nh©n t¹o trong nhµ m¸y. ChiÕu s¸ng nh©n t¹o b»ng ®iÖn hiÖn nay ®­îc sö dông réng r·i, bëi v× chiÕu s¸ng b»ng ®iÖn cã rÊt nhiÒu ­u ®iÓm: thiÕt bÞ ®¬n gi¶n, sö dông thuËn tiÖn, gi¸ thµnh rÎ, t¹o ®­îc ¸nh s¸ng gÇn víi ¸nh s¸ng tù nhiªn. Víi tÇm quan träng ®ã vÊn ®Ò chiÕu s¸ng ®· ®­îc nghiªn cøu trªn nhiÒu lÜnh vùc chuyªn s©u nh­: nguån s¸ng, chiÕu s¸ng c«ng nghiÖp, chiÕu s¸ng c«ng céng v v ... ë ®©y, trong yªu cÇu thiÕt kÕ hÖ thèng chiÕu s¸ng cho ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ ta chØ quan t©m ®Õn chiÕu s¸ng c«ng nghiÖp. Khi thiÕt kÕ chiÕu s¸ng ®iÒu quan träng nhÊt lµ ph¶i ®¸p øng ®­îc nhu cÇu vÒ ®é räi vµ hiÖu qu¶ cña chiÕu s¸ng ®èi víi thÞ gi¸c. Ngoµi ®é räi, hiÖu qu¶ chiÕu s¸ng cßn phô thuéc vµo quang th«ng, mÇu s¾c ¸nh s¸ng, sù lùa chän hîp lý c¸c chao ®Ìn, sù bè trÝ chiÕu s¸ng võa ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ, mü quan. ThiÕt kÕ chiÕu s¸ng ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: · Kh«ng bÞ lo¸ m¾t: V× víi c­êng ®é s¸ng m¹nh mÏ sÏ lµm cho m¾t cã c¶m gi¸c lo¸, thÇn kinh bÞ c¨ng th¼ng, thÞ gi¸c mÊt chÝnh x¸c. · Kh«ng lo¸ do ph¶n x¹: ë mét sè vËt c«ng t¸c cã cã tia ph¶n x¹ kh¸ m¹nh vµ trùc tiÕp. Do ®ã, khi bè trÝ ®Ìn cÇn ph¶i tr¸nh hiÖn t­îng nµy. · Kh«ng cã bãng tèi: ë n¬i s¶n xuÊt c¸c ph©n x­ëng kh«ng nªn cã bãng tèi mµ ph¶i s¸ng ®ång ®Òu, cã thÓ quan s¸t ®­îc toµn bé ph©n x­ëng. Muèn khö c¸c bãng tèi côc bé th­êng sö dông bãng mê vµ treo cao ®Ìn. · §é räi yªu cÇu ph¶i ®ång ®Òu: Nh»m môc ®Ých khi quan s¸t tõ vÞ trÝ nµy sang vÞ trÝ kh¸c m¾t ng­êi kh«ng ®­îc ®iÒu tiÕt qu¸ nhiÒu, g©y mái m¾t. · Ph¶i t¹o ®­îc ¸nh s¸ng gièng ¸nh s¸ng ban ngµy: §Ó thÞ gi¸c ®¸nh gi¸ ®­îc chÝnh x¸c. II. C¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n chiÕu s¸ng. 1. Ph­¬ng ph¸p hÖ sè sö dông. Ph­¬ng ph¸p nµy dïng ®Ó sö dông tÝnh chiÕu s¸ng chung, kh«ng chó ý ®Õn hÖ sè ph¶n x¹ cña t­êng vµ vËt c¶nh. Ph­¬ng ph¸p nµy th­êng dïng ®Ó tÝnh chiÕu s¸ng cho c¸c ph©n x­ëng cã diÖn tÝch lín h¬n 10 m2, kh«ng thÝch hîp ®Ó tÝnh chiÕu s¸ng côc bé vµ chiÕu s¸ng ngoµi trêi. Theo ph­¬ng ph¸p nµy th× quang th«ng ®­îc x¸c ®Þnh: F = Trong ®ã: F: quang th«ng cña mçi ®Ìn, lm E: ®é räi, lx S : diÖn tÝch cÇn chiÕu s¸ng, m2 k: hÖ sè dù tr÷ n: sè bãng ®Ìn sö dông trong ph©n x­ëng ksd: hÖ sè sö dông cña ®Ìn, phô thuéc vµo lo¹i ®Ìn vµ ®iÒu kiÖn cña ph¶n x¹ phßng. Khi tra b¶ng ®Ó t×m hÖ sè sö dông ph¶i x¸c ®Þnh ®­îc mét trÞ sè gäi lµ chØ sè cña phßng. ChØ sè cña phßng ®­îc tÝnh: Víi: a, b: chiÒu dµi vµ chiÒu réng phßng, m H: kho¶ng c¸ch tõ ®Ìn ®Õn mÆt c«ng t¸c, m Z: hÖ sè tÝnh to¸n, phô thuéc vµo lo¹i ®Ìn vµ tû sè , víi L lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn, Z = 2. Ph­¬ng ph¸p tÝnh theo tõng ®iÓm. Ph­¬ng ph¸p nµy dïng ®Ó tÝnh chiÕu s¸ng cho c¸c ph©n x­ëng cã yªu cÇu quan träng vµ khi tÝnh kh«ng quan t©m ®Õn hÖ sè ph¶n x¹. §Ó ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n ng­êi ta coi ®Ìn lµ mét ®iÓm s¸ng ®Ó ¸p dông ®­îc luËt b×nh ph­¬ng kho¶ng c¸ch. Trong ph­¬ng ph¸p nµy ta ph¶i ph©n biÖt ®Ó tÝnh ®é räi cho 3 tr­êng hîp ®iÓn h×nh: 2.1 TÝnh ®é räi trªn mÆt ph¼ng n»m ngang, Eng. 2.2 TÝnh ®é räi trªn mÆt ph¼ng th¼ng ®øng, E®. E® 2.3. TÝnh ®é räi trªn mÆt ph¼ng nghiªng mét gãc q, Engh. Engh = Eng.(cosq + tg.sinq) Trong ®ã: tg = : tra trong sæ tay øng víi c¸c lo¹i ®Ìn. 3. Ph­¬ng ph¸p tÝnh gÇn ®óng. Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch hîp ®Ó tÝnh to¸n chiÕu s¸ng cho c¸c phßng nhá hoÆc chØ sè phßng nhá h¬n 0,5 yªu cÇu tÝnh to¸n kh«ng cÇn ®é chÝnh x¸c cao. Ph­¬ng ph¸p gÇn ®óng nµy cã hai c¸ch: 3.1. C¸ch 1. Ph­¬ng ph¸p nµy thÝch hîp khi thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n s¬ bé. Sö dông ph­¬ng ph¸p nµy chØ cÇn x¸c ®Þnh c«ng suÊt ¸nh s¸ng trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch (W/m2) theo tõng yªu cÇu chiÕu s¸ng kh¸c nhau, sau ®ã nh©n víi diÖn tÝch cÇn chiÕu s¸ng ta sÏ ®­îc c«ng suÊt tæng. C«ng suÊt tæng: Ptæng = p.S (W) Trong ®ã: p: c«ng suÊt tæng trªn mét ®¬n vÞ diÖn tÝch, W/m2 S: diÖn tÝch cÇn chiÕu s¸ng, m2 3.2. C¸ch 2. C¸ch nµy chñ yÕu dùa vµo b¶ng sè ®· tÝnh to¸n s½n víi c«ng suÊt 10W mét mÐt vu«ng. Khi thiÕt kÕ nÕu lÊy ®é räi phï hîp víi ®é räi trong b¶ng ®· tÝnh s½n th× kh«ng ph¶i hiÖu chØnh. NÕu kh¸c nhau th× ph¶i hiÖu chØnh theo biÓu thøc: p = Trong ®ã: p: c«ng suÊt trªn ®¬n vÞ diÖn tÝch, W/m2 Emin:®é räi tèi thiÓu cÇn cã E: ®é räi tra b¶ng tÝnh s½n víi tiªu chuÈn 10 W/m2 k: hÖ sè an toµn Sau khi tÝnh ®­îc p ta t×m ®­îc c«ng suÊt ®Æt: P® = p.S víi S lµ diÖn tÝch cña phßng Sè l­îng ®Ìn n = víi P lµ c«ng suÊt mçi ®Ìn mµ ta chän, W 4. Ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n víi ®Ìn huúnh quang. §Ìn huúnh quang th­êng dïng ®Ó chiÕu s¸ng chung, ®Ìn huúnh quang cã ­u ®iÓm lµ c«ng suÊt tiªu thô Ýt nh­ng ®é räi kh«ng cao, ¸nh s¸ng dÞu m¸t. Gi¶ thiÕt r»ng nguån s¸ng song song víi mÆt ph¼ng kh¶o s¸t. §é räi t¹i M x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: E = Trong ®ã: : lµ c­êng ®é ¸nh s¸ng cña mét th­íc nguån quang r: lµ cù ly nguån s¸ng ®Õn ®iÓm M h: ®é treo cao cña bãng so víi mÆt c«ng t¸c : gãc gi÷a h vµ r l: chiÒu dµi nguån quang. III. Yªu cÇu cña m¹ng ®iÖn chiÕu s¸ng. · Víi hÖ thèng cÊp ®iÖn cho sinh ho¹t, chiÕu s¸ng ®­îc cÊp chung víi m¹ng ®iÖn cÊp cho c¸c phô t¶i kh¸c. Víi hÖ thèng cÊp ®iÖn cho x­ëng m¸y, nªn ®Ó cho hÖ thèng chiÕu s¸ng ®i theo m¹ng riªng ( ®­êng d©y riªng, tñ ®iÖn riªng), tr¸nh cho viÖc ®ãng më ®éng c¬ lµm dao ®éng ®iÖn ¸p lín trªn cùc ®Ìn. · §é lÖch ®iÖn ¸p m¹ng ®éng lùc cho phÐp ± 5% U®m, ®èi víi m¹ng chiÕu s¸ng chØ cho phÐp ± 2,5% U®m. · Tñ chiÕu s¸ng nªn dïng ¸pt«m¸t (tæng vµ nh¸nh) ®Ó khi mÊt ®iÖn cã thÓ ®ãng trë l¹i nhanh, kh«ng mÊt thêi gian thay d©y ch×. · Tñ, b¶ng chiÕu s¸ng nªn ®Æt ë gÇn cöa ra vµo cña nhµ x­ëng, phßng lµm viÖc. · T¹i c¸c nhµ x­ëng, ngoµi chiÕu s¸ng lµm viÖc cßn cÇn thiÕt kÕ chiÕu s¸ng sù cè ®Ò phßng trong tr­êng hîp mÊt ®iÖn l­íi. Nguån chiÕu s¸ng sù cè th­êng lµ c¸c bé ¾cquy 12V, 24V, 36V chØ nh»m chiÕu s¸ng an toµn cho c«ng nh©n vËn hµnh khi mÊt ®iÖn l­íi. · Lùa chän ¸pt«m¸t cho tñ chiÕu s¸ng còng nh­ lùa chän ¸pt«m¸t cho m¹ng ®éng lùc. · Lùa chän d©y dÉn, c¸p cho m¹ng chiÕu s¸ng còng chän theo dßng ph¸t nãng cho phÐp vµ kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn kÕt hîp b¶o vÖ: + NÕu b¶o vÖ b»ng cÇu ch×: k.Icp + NÕu b¶o vÖ b»ng ¸pt«m¸t: k.Icp · CÇn hÕt søc chó ý viÖc ph©n pha cho ®Òu, tr¸nh tr­êng hîp ®iÖn ¸p qu¸ chªnh lÖch trªn ®Çu cùc ®Ìn ë ®Çu vµ cuèi ®­êng d©y. IV. ThiÕt kÕ chiÕu s¸ng cho ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ. 1. x¸c ®Þnh sè l­îng vµ c«ng suÊt cña bãng ®Ìn. Ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ lµ ph©n x­ëng s¶n xuÊt cã bôi bÆm, khãi vµ cã ®é chãi gi÷a dông cô s¶n xuÊt nªn ph©n x­ëng cÇn cã ¸nh s¸ng thËt, æn ®Þnh, kh«ng g©y mái m¾t cho ng­êi s¶n xuÊt ... V× nh÷ng ®Æc ®iÓm ®ã ta chän bãng ®Ìn d©y tãc lo¹i ®Ìn v¹n n¨ng ®Ó chiÕu s¸ng cho ph©n x­ëng. Bãng ®Ìn d©y tãc cã ­u ®iÓm lµ ph¸t ra ¸nh s¸ng thËt, Ýt bÞ nh¹y c¶m víi sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p, ¸nh s¸ng kh«ng g©y mái m¾t, ®Ìn cã gi¸ thµnh rÎ, cã hÖ sè c«ng suÊt cos cao. §Ó gi¶m ®é t­¬ng ph¶n, ®¶m b¶o ®é räi ®ång ®Òu trªn toµn diÖn tÝch ta dïng hÖ thèng chiÕu s¸ng víi c¸ch bè trÝ ®Ìn ë bèn gãc. H×nh 2.1: S¬ ®å bè trÝ ®Ìn 2. TÝnh chän c«ng suÊt ®Ìn. V× chiÕu s¸ng chung nªn ta dïng ph­¬ng ph¸p hÖ sè sö dông (ph­¬ng ph¸p quang th«ng) ®Ó tÝnh chän c«ng suÊt cho ®Ìn. F = Trong ®ã: F: quang th«ng cña mçi ®Ìn, lm E: ®é räi, lx S: diÖn tÝch cÇn chiÕu s¸ng, m2 k: hÖ sè dù tr÷ n: sè bãng ®Ìn sö dông trong ph©n x­ëng ksd: hÖ sè sö dông cña ®Ìn, phô thuéc vµo lo¹i ®Ìn vµ ®iÒu kiÖn cña ph¶n x¹ phßng. Ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ cã chiÒu dµi a = 55 m vµ chiÒu réng b = 15 m víi tæng diÖn tÝch S = 825 m2 C¸c b­íc thùc hiÖn: H×nh 2-2: §é treo cao cña ®Ìn Trong ®ã H: kho¶ng c¸ch tõ ®Ìn tíi mÆt c«ng t¸c, m hlv: ®é cao cña mÆt c«ng t¸c so víi nÒn nhµ, m hc: kho¶ng c¸ch tõ ®Ìn ®Õn trÇn, m C¨n cø vµo ®é cao cña nhµ x­ëng 5,0 (m), ®é cao cña mÆt c«ng t¸c so víi nÒn nhµ hlv = 0,8 (m) vµ ®Ìn cao c¸ch trÇn hc = 0,7 (m) ta x¸c ®Þnh ®­îc kho¶ng c¸ch tõ ®Ìn tíi mÆt c«ng t¸c: H = 5,0 - hlv - hc = 5,0 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng víi ®Ìn v¹n n¨ng ®­îc trÞ sè = 1,8 lµ thÝch hîp. Kho¶ng c¸h gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo chiÒu dµi, chiÒu réng cña ph©n x­ëng ta chän L = 5 (m). Do vËy, ta bè trÝ ph©n x­ëng 33 bãng trong ®ã chia lµm 11 d·y, mçi d·y 3 bãng, c¸c bãng c¸ch nhau 5 m, c¸ch t­êng 2,5 m. X¸c ®Þnh chØ sè phßng: LÊy hÖ sè ph¶n x¹ cña t­êng lµ vµ cña trÇn lµ . Tra b¶ng phô lôc ta cã ksd = 0,452. X¸c ®Þnh quang th«ng F: §é räi yªu cÇu: E = 30 lx HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Quang th«ng cña mçi ®Ìn lµ: (lm) Ta chän ®Ìn sîi ®èt chao v¹n n¨ng cã c«ng suÊt ®Æt P® = 200 W, quang th«ng F = 2528 lm vµ ®iÖn ¸p U®m = 220 V. Tæng c«ng suÊt chiÕu s¸ng toµn ph©n x­ëng lµ: PCS = 33. 200 = 6600 W = 6,6 kW 3. ThiÕt kÕ m¹ng ®iÖn chiÕu s¸ng. Theo tÝnh to¸n ch­¬ng III, nguån chiÕu s¸ng cña ph©n x­ëng söa ch÷a c¬ khÝ ®­îc lÊy tõ mét lé ra cña tñ ph©n phèi ph©n x­ëng. Lé nµy cung cÊp cho tñ chiÕu s¸ng ®Æt c¹nh cöa ra vµo cña ph©n x­ëng. Tñ gåm 1 ¸pt«m¸t tæng vµ 11 ¸pt«m¸t nh¸nh 1 pha, mçi ¸pt«m¸t nh¸nh cÊp ®iÖn cho 3 bãng ®Ìn. · Chän ¸pt«m¸t tæng: Chän ¸pt«m¸t theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®mA U®m.m = 0,38 kV Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®mA Itt = = = 10,03 (A) Chän ¸pt«m¸t lo¹i C60H do h·ng Merlin Gerin chÕ t¹o víi c¸c th«ng sè sau: U®mA = 415 V I®mA = 25 A IN = 10 kA · Chän c¸p tõ tñ ph©n phèi ph©n x­ëng ®Õn tñ chiÕu s¸ng: Chän c¸p theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng cho phÐp: khc.Icp Itt = 10,03 (A) khc = 1: hÖ sè hiÖu chØnh KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn phèi hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ lµ ¸pt«m¸t: Icp (A) Chän c¸p ®ång 4 lâi, vá PVC do LENS s¶n xuÊt cã tiÕt diÖn F = 2,5 mm2 víi dßng cho phÐp Icp = 41 A. · Chän c¸c ¸pt«m¸t nh¸nh: Chän ¸pt«m¸t theo c¸c ®iÒu kiÖn sau: §iÖn ¸p ®Þnh møc: U®mA U®m.m = 220 V Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®mA Itt = = = 2,73 (A) Chän ¸pt«m¸t lo¹i NC45a do h·ng Merlin Gerin chÕ t¹o víi c¸c th«ng sè sau: U®mA = 400 V I®mA = 6 A IC¾t N = 4,5 kA · Chän d©y tõ tñ chiÕu s¸ng tíi bãng ®Ìn: Chän d©y theo ®iÒu kiÖn ph¸t nãng: khc.Icp Itt = 2,73 A khc = 1: hÖ sè hiÖu chØnh KiÓm tra theo ®iÒu kiÖn phèi hîp víi thiÕt bÞ b¶o vÖ lµ ¸pt«m¸t: Icp (A) Chän c¸p ®ång 2 lâi, vá PVC do LENS s¶n xuÊt cã tiÕt diÖn F = 2x1,5 mm2 víi dßng cho phÐp Icp = 26 A. V. ThiÕt kÕ chiÕu s¸ng cho c¸c ph©n x­ëng kh¸c. 1. Ph­¬ng ¸n tÝnh to¸n chiÕu s¸ng b»ng ®Ìn sîi ®èt cho c¸c ph©n x­ëng. Nhµ m¸y thiÕt kÕ lµ nhµ m¸y c¬ khÝ trung quy m« nªn chñ yÕu c¸c ph©n x­ëng lµm c¸c c«ng ®o¹n gia c«ng vµ chi tiÕt m¸y víi nhiÒu c«ng cô th­êng cã ®é cao g©y ra nhiÒu bãng tèi, v× thÕ cÇn ®­îc chiÕu s¸ng tèt víi ¸nh s¸ng thËt. Ta sö dông h×nh thøc chiÕu s¸ng chung ph©n bè ®Òu cã chän läc b»ng ®Ìn sîi ®èt cho c¸c ph©n x­ëng. Ta gi¶ thiÕt c¸c ph©n x­ëng cã cïng ®é cao cña trÇn nhµ, cã cïng ®é treo cao cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c, hÖ sè ph¶n x¹ cña t­êng vµ trÇn nhµ nh­ nhau. Cô thÓ: HtrÇn = 5,0 m; hC = 0,7 m; hlv = 0,8 m; = 30%; = 50%  1.1 Ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i. Ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i cã diÖn tÝch S = (65x40) = 2600 m2, ta chia thµnh 3 khu chiÕu s¸ng víi diÖn tÝch mçi khu lµ (21,7x40) = 868 m2. Ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña mét khu, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 32 bãng ®Ìn cho mçi khu, ®Ìn ®­îc chia thµnh 4 d·y mçi d·y 8 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 4,02 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,47 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i lµ: E = 100 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 300 W cã quang th«ng F = 8700 lm. Tæng sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: = 3.32 = 96 (bãng)  1.2. Ph©n x­ëng l¾p r¸p c¬ khÝ. Ph©n x­ëng l¾p r¸p c¬ khÝ cã diÖn tÝch S = (100x35) = 3500 m2, ta chia thµnh 4 khu chiÕu s¸ng víi diÖn tÝch mçi khu lµ (25x35) = 875 m2. Ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña mét khu, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 35 bãng ®Ìn cho mçi khu, ®Ìn ®­îc chia thµnh 5 d·y mçi d·y 7 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 4,17 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,472 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ph©n x­ëng l¾p r¸p c¬ khÝ lµ: E = 100 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 300 W cã quang th«ng F = 8700 lm. Tæng sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: = 4.35 = 140 (bãng) 1.3. Ph©n x­ëng ®óc. Ph©n x­ëng ®óc cã diÖn tÝch S = (75x40) = 3000 m2, ta chia thµnh 3 khu chiÕu s¸ng víi diÖn tÝch mçi khu lµ (25x40) = 1000 m2. Ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña mét khu, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 40 bãng ®Ìn cho mçi khu, ®Ìn ®­îc chia thµnh 5 d·y mçi d·y 8 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 4,39 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,474 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ph©n x­ëng ®óc lµ: E = 100 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 300 W cã quang th«ng F = 8700 lm. Tæng sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: = 3.40 = 120 (bãng) 1.4. Ph©n x­ëng nÐn khÝ. Ph©n x­ëng nÐn khÝ cã diÖn tÝch S = (50x30) = 1500 m2, ta chia thµnh 2 khu chiÕu s¸ng víi diÖn tÝch mçi khu lµ (25x30) = 750 m2. Ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña mét khu, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 40 bãng ®Ìn cho mçi khu, ®Ìn ®­îc chia thµnh 5 d·y mçi d·y 8 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 3,89 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,469 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ph©n x­ëng ®óc lµ: E = 100 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 300 W cã quang th«ng F = 8700 lm. Tæng sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: = 2.30 = 60 (bãng) 1.5. Ph©n x­ëng rÌn. Ph©n x­ëng rÌn cã diÖn tÝch S = (60x50) = 3000 m2, ta chia thµnh 3 khu chiÕu s¸ng víi diÖn tÝch mçi khu lµ (20x50) = 1000 m2. Ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña mét khu, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 40 bãng ®Ìn cho mçi khu, ®Ìn ®­îc chia thµnh 4 d·y mçi d·y 10 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 4,08 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,471 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ph©n x­ëng ®óc lµ: E = 100 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 300 W cã quang th«ng F = 8700 lm. Tæng sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: = 3.40 = 120 (bãng) 1.6. Tr¹m b¬m. Tr¹m b¬m cã diÖn tÝch S = (30x20) = 600 m2, ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña tr¹m b¬m, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 24 bãng ®Ìn cho tr¹m b¬m, ®Ìn ®­îc chia thµnh 6 d·y mçi d·y 4 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 3,43 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,458 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu cho tr¹m b¬m lµ: E = 30 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 200 W cã quang th«ng F = 2528 lm. Sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: n = 24 (bãng) 1.7. Ph©n x­ëng gia c«ng gç. Ph©n x­ëng gia c«ng gç cã diÖn tÝch S = (45x20) = 900 m2, ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña ph©n x­ëng, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 36 bãng ®Ìn cho tßan ph©n x­ëng, ®Ìn ®­îc chia thµnh 9 d·y mçi d·y 4 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 3,96 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,47 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ph©n x­ëng gia c«ng gç lµ: E = 30 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 200 W cã quang th«ng F = 2528 lm. Sè bãng sö dông cho ph©n x­ëng lµ: n = 36 (bãng) 1.8. Ban qu¶n lý nhµ m¸y. Ban qu¶n lý nhµ m¸y cã diÖn tÝch S = (40x15) = 600 m2, ta bè trÝ ®Ìn ë d¹ng h×nh vu«ng cã c¹nh lµ L (m), vÞ trÝ cña ®Ìn so víi mÆt c«ng t¸c lµ: H = 5,0 - 0,7 - 0,8 = 3,5 (m) Tra b¶ng chän chao ®Ìn v¹n n¨ng cã , kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Ìn lµ: L = 1,8.H = 1,8.3,5 = 6,3 (m) Dùa vµo diÖn tÝch cña ban qu¶n lý nhµ m¸y, chän L = 5 m. Ta bè trÝ 24 bãng ®Ìn cho mçi khu, ®Ìn ®­îc chia thµnh 8 d·y mçi d·y 3 bãng. ChØ sè cña phßng lµ: = = 3,12 Tra b¶ng phô lôc ta ®­îc hÖ sè sö dông lµ: ksd = 0,454 HÖ sè dù tr÷: k = 1,3 HÖ sè tÝnh to¸n: Z = 1,1 Chän ®é räi tèi thiÓu trªn bÒ mÆt lµm viÖc cña ban qu¶n lý nhµ m¸y lµ: E = 100 lx Quang th«ng cña mçi bãng ®Ìn lµ: (lm) Chän bãng ®Ìn sîi ®èt cã ®iÖn ¸p 220/380 V, c«ng suÊt P = 300 W cã quang th«ng F = 8700 lm. Sè bãng sö dông cho ban qu¶n lý nhµ m¸y lµ: n = 24 (bãng) 1.9. Tæng kÕt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng b»ng ®Ìn sîi ®èt. B¶ng 2-1: Tæng kÕt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng dïng ®Ìn sîi ®èt. Tªn ph©n x­ëng DiÖn tÝch (m2) §iÖn ¸p (V) C«ng suÊt (W) Quang th«ng (lm) Tæng sè bãng P.x kÕt cÊu kim lo¹i 2600 220/380 300 8700 96 P.x l¾p r¸p c¬ khÝ 3500 220/380 300 8700 140 P.x ®óc 3000 220/380 300 8700 120 P.x nÐn khÝ 1500 220/380 300 8700 60 P.x rÌn 3000 220/380 300 8700 120 Tr¹m b¬m 600 220/380 200 2528 24 P.x söa ch÷a c¬ khÝ 825 220/380 200 2528 33 P.x gia c«ng gç 900 220/380 200 2528 36 Ban q.lý nhµ m¸y 600 220/380 300 8700 24 Tæng 653 Tæng c«ng suÊt cña ®Ìn sîi ®èt trong toµn nhµ m¸y lµ: = 0,3.(96 + 140 + 120 + 60 + 120 + 24) + 0,2.(24 + 33 + 36) = 186,6 (kW) 2. Ph­¬ng ¸n tÝnh chiÕu s¸ng b»ng ®Ìn huúnh quang. ë trong phÇn tÝnh to¸n nµy, ta cÇn chó ý r»ng kh«ng ph¶i ph©n x­ëng nµo còng cã thÓ thay thÕ ®Ìn sîi ®èt b»ng ®Ìn huúnh quang. Tuú theo tÝnh chÊt cña c«ng viÖc mµ ta cã thÓ thay thÕ ®­îc. C¸c ph©n x­ëng SCCK, gia c«ng gç vµ tr¹m b¬m kh«ng ®ßi hái cao vÒ chiÕu s¸ng nªn ta kh«ng thay ®Ìn sîi ®èt b»ng ®Ìn huúnh quang. 2.1. Thay thÕ cho ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i. Thay thÕ toµn bé bãng ®Ìn sîi ®èt b»ng bãng ®Ìn huúnh quang cã c«ng suÊt mçi bãng lµ 40 (W) vµ quang th«ng lµ 2250 (lm). Mçi bãng ®Ìn sîi ®èt thay b»ng 4 bãng ®Ìn huúnh quang. VËy tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang lµ: n = (4x96) = 384 (bãng) C«ng suÊt tæng cña c¸c bãng ®Ìn lµ: = n.P = 384.40 = 15360 (W) = 15,36 (kW) 2.2. Thay thÕ cho ph©n x­ëng l¾p r¸p c¬ khÝ. T­¬ng tù nh­ ®èi víi ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i, ta thay thÕ toµn bé bãng ®Ìn sîi ®èt b»ng bãng ®Ìn huúnh quang cã c«ng suÊt mçi bãng lµ 40 (W) vµ quang th«ng lµ 2250 (lm). Mçi bãng ®Ìn sîi ®èt thay b»ng 4 bãng ®Ìn huúnh quang. VËy tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang lµ: n = (4x140) = 560 (bãng) C«ng suÊt tæng cña c¸c bãng ®Ìn lµ: = n.P = 560.40 = 22400 (W) = 22,4 (kW) 2.3. Thay thÕ cho ph©n x­ëng ®óc. T­¬ng tù nh­ ®èi víi ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i, ta thay thÕ toµn bé bãng ®Ìn sîi ®èt b»ng bãng ®Ìn huúnh quang cã c«ng suÊt mçi bãng lµ 40 (W) vµ quang th«ng lµ 2250 (lm). Mçi bãng ®Ìn sîi ®èt thay b»ng 4 bãng ®Ìn huúnh quang. VËy tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang lµ: n = (4x120) = 480 (bãng) C«ng suÊt tæng cña c¸c bãng ®Ìn lµ: = n.P = 480.40 = 19200 (W) = 19,2 (kW) 2.4. Thay thÕ cho ph©n nÐn khÝ. T­¬ng tù nh­ ®èi víi ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i, ta thay thÕ toµn bé bãng ®Ìn sîi ®èt b»ng bãng ®Ìn huúnh quang cã c«ng suÊt mçi bãng lµ 40 (W) vµ quang th«ng lµ 2250 (lm). Mçi bãng ®Ìn sîi ®èt thay b»ng 4 bãng ®Ìn huúnh quang. VËy tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang lµ: n = (4x60) = 240 (bãng) C«ng suÊt tæng cña c¸c bãng ®Ìn lµ: = n.P = 240.40 = 9600 (W) = 9,6 (kW) 2.5. Thay thÕ cho ph©n x­ëng rÌn. T­¬ng tù nh­ ®èi víi ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i, ta thay thÕ toµn bé bãng ®Ìn sîi ®èt b»ng bãng ®Ìn huúnh quang cã c«ng suÊt mçi bãng lµ 40 (W) vµ quang th«ng lµ 2250 (lm). Mçi bãng ®Ìn sîi ®èt thay b»ng 4 bãng ®Ìn huúnh quang. VËy tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang lµ: n = (4x120) = 480 (bãng) C«ng suÊt tæng cña c¸c bãng ®Ìn lµ: = n.P = 480.40 = 19200 (W) = 19,2 (kW) 2.6. Thay thÕ cho ban qu¶n lý nhµ m¸y. T­¬ng tù nh­ ®èi víi ph©n x­ëng kÕt cÊu kim lo¹i, ta thay thÕ toµn bé bãng ®Ìn sîi ®èt b»ng bãng ®Ìn huúnh quang cã c«ng suÊt mçi bãng lµ 40 (W) vµ quang th«ng lµ 2250 (lm). Mçi bãng ®Ìn sîi ®èt thay b»ng 4 bãng ®Ìn huúnh quang. VËy tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang lµ: n = (4x24) = 96 (bãng) C«ng suÊt tæng cña c¸c bãng ®Ìn lµ: = n.P = 96.40 = 3840 (W) = 3,84 (kW) 2.7 Tæng kÕt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng dïng ®Ìn sîi ®èt vµ ®Ìn huúnh quang. B¶ng 2-2: Tæng kÕt tÝnh to¸n chiÕu s¸ng dïng ®Ìn sîi ®èt vµ ®Ìn huúnh quang. Tªn ph©n x­ëng DiÖn tÝch (m2) §iÖn ¸p (V) C«ng suÊt (W) Quang th«ng (lm) Tæng sè bãng P.x kÕt cÊu kim lo¹i 2600 220/380 40 2250 384 P.x l¾p r¸p c¬ khÝ 3500 220/380 40 2250 560 P.x ®óc 3000 220/380 40 2250 480 P.x nÐn khÝ 1500 220/380 40 2250 240 P.x rÌn 3000 220/380 40 2250 480 Tr¹m b¬m 600 220/380 200 ‘*’ 2528 24 P.x söa ch÷a c¬ khÝ 825 220/380 200 ‘*’ 2528 33 P.x gia c«ng gç 900 220/380 200 ‘*’ 2528 36 Ban q.lý nhµ m¸y 600 220/380 40 2250 96 Trong ®ã ‘*’lµ c«ng suÊt bãng ®Ìn sîi ®èt kh«ng thay thÕ. Tæng sè bãng ®Ìn huúnh quang thay thÕ lµ: n = 2240 (bãng) Tæng c«ng suÊt tiªu thô cña c¸c lo¹i bãng ®Ìn lµ: = 0,04.2240 + 0,2.(24 + 33 + 36) = 108,2 (kW) 3.Ph©n tÝch kinh tÕ - kü thuËt c¸c ph­¬ng ¸n. 3.1.Ph©n tÝch kinh tÕ - kü thuËt. Tæng c«ng suÊt tiªu thô cña ph­¬ng ¸n dïng ®Ìn sîi ®èt lµ: = 186,6 (kW) Tæng c«ng suÊt tiªu thô cña ph­¬ng ¸n dïng ®Ìn sîi ®èt vµ ®Ìn huúnh quang : = 108,2 (kW) Chªnh lÖch c«ng suÊt tiªu thô cña hai ph­¬ng ¸n lµ: 186,6 - 108,2 = 78,4 (kW) L­îng ®iÖn n¨ng tiÕt kiÖm trong n¨m lµ: Atk = .8760 = 78,4.8760 = 686 784 (kWh) NÕu gi¸ ®iÖn tiªu thô lµ 500 (®ång/kWh) n¨m nhµ m¸y tiÕt kiÖm ®­îc sè tiÒn lµ: 500.686 784 = 343 392 000 (®ång). Nh­ vËy, sau khi ph©n tÝch hai ph­¬ng ¸n trªn ta nhËn thÊy ph­¬ng ¸n chiÕu s¸ng dïng mét phÇn ®Ìn sîi ®èt vµ ®Ìn huúnh quang ®em l¹i lîi Ých râ rÖt nhÊt. §iÒu nµy rÊt cã lîi cho xÝ nghiÖp, nhµ m¸y s¶n xuÊt kinh doanh, gi¶m chi phÝ s¶n xuÊt hµng n¨m. 3.2. Ph©n tÝch vèn ®Çu t­ ban ®Çu. Víi ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ chiÕu s¸ng dïng toµn bé ®Ìn sîi ®èt th× vèn ®Çu t­ ban ®Çu (nh­ chi phÝ mua thiÕt bÞ, chi phÝ vËn chuyÓn, l¾p ®Æt, vËn hµnh vµ söa ch÷a) lµ t­¬ng ®èi rÎ h¬n so víi dïng ®Ìn huúnh quang. ë ®©y ta chØ ph©n tÝch s©u ph­¬ng ¸n dïng ®Ìn huúnh quang kÕt hîp víi ®Ìn sîi ®èt ®Ó cuèi cïng xem vèn ®Çu t­ ban ®Çu cã thÓ chÊp nhËn ®­îc hay kh«ng. + Gi¸ ®Ìn huúnh quang hîp bé 4 bãng cña h·ng ClÝpal lµ 300 000 (®ång) Tæng gi¸ trÞ cña 560 bé lµ: K1 = 560.300 000 = 168. 106 (®ång) Chi phÝ vËn chuyÓn l¾p ®Æt lµ 1000 (®ång/bé) nªn tæng chi phÝ vËn chuyÓn l¾p ®Æt lµ: K2 = 560.10 000 = 5,6.106 (®ång) + Gi¸ trung b×nh bãng ®Ìn sîi ®èt hîp bé lµ 50 000 (®ång) Tæng gi¸ trÞ cña 93 bé lµ: K3 = 93.50 000 = 4,65.106 (®ång) Chi phÝ vËn chuyÓn l¾p ®Æt lµ 5000 (®ång/bé) nªn tæng chi phÝ v©nh chuyÓn l¾p ®Æt lµ: K4 = 93.5000 = 0,47.106 (®ång) Tæng vèn ®Çu t­ cho ph­¬ng ¸n nµy lµ: K = K1 + K2 + K3 + K4 = (168 + 5,6 + 4,65 + 0,47).106 = 178,72.106 (®ång). NÕu ph­¬ng ¸n sö dông toµn ®Ìn sîi ®èt th× tæng vèn ®Çu t­ ban ®Çu lµ: K = 653.(50 000 + 5000) = 35,92.106 (®ång) Sau khi ph©n tÝch vèn ®Çu t­ ban ®Çu ta thÊy dïng hoµn toµn ®Ìn sîi ®èt th× vèn ®Çu t­ ban ®Çu nhá nh­ng chi phÝ h»ng n¨m rÊt lín. Cßn dïng bãng ®Ìn huúnh quang sÏ cã vèn ®Çu t­ lín nh­ng l¹i cã chi phÝ h»ng n¨m nhá. Ta chän ph­¬ng ¸n sö dông bãng ®Ìn sîi ®èt kÕt hîp víi ®Ìn huúnh quang lµ ph­¬ng ¸n chiÕu s¸ng cho nhµ m¸y. VËy ®Ó cã ®­îc ph­¬ng ¸n chiÕu s¸ng cho phï hîp ®èi víi tõng nhµ m¸y, tõng xÝ nghiÖp th× ph­¬ng ¸n ®ã kh«ng nh÷ng tho¶ m·n vÒ kü thuËt mµ cßn tho¶ m·n vÒ kinh tÕ. Môc lôc