ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Thành phố Hồ Chí Minh đang trải qua sự phát triển kinh tế nhanh chóng, dẫn đến dân số đông và diện tích đất ở hạn chế, tạo ra nhu cầu lớn về nhà ở Đồng thời, nhu cầu về vui chơi giải trí và mua sắm cũng gia tăng, khiến nhiều trung tâm thương mại mới được xây dựng để đáp ứng nhu cầu này.
Thiết kế cung cấp điện cho trung tâm thương mại đóng vai trò quan trọng trong việc tiết kiệm năng lượng và đảm bảo an toàn Quy trình này bao gồm tính toán phụ tải, lựa chọn máy biến áp, dây dẫn, thiết bị đóng cắt và tủ ATS Ngoài ra, thiết kế hệ thống chiếu sáng cũng cần được chú trọng, với việc tính toán chiếu sáng, lựa chọn thiết bị phù hợp và phân bố hợp lý Đồ án sẽ nghiên cứu phương pháp lựa chọn các thành phần trong hệ thống cung cấp điện và thiết bị chiếu sáng, cùng với phương pháp tính toán chiếu sáng, nhằm áp dụng vào thiết kế cung cấp điện cho Trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn.
Mục đích
- Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho Trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn
- Thiết kế chiếu sáng cho Trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn.
Nội dung
- Chương 2: Giới thiệu trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn
- Chương 3: Phương pháp tính và các phần tử trong hệ thống cung cấp điện
- Chương 4: Thiết bị chiếu sáng và phương pháp tính toán chiếu sáng
- Chương 5: Áp dụng thiết kế hệ thống cung cấp điện cho trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn
- Chương 6: Áp dụng thiết kế hệ thống chiếu sáng trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn
- Chương 7: Kết luận và hướng phát triển.
Giới hạn đề tài
Do thời gian và khối lượng công việc hạn chế, đồ án không bao gồm các phần như điện nhẹ, hệ thống thang máy, chiếu sáng sự cố và phương án bù.
Kế hoạch thực hiện
Bảng 1.1 : Kế hoạch thực hiện đề tài
Các buớc thực hiện Thời gian
Tìm hiểu thu thập bản vẽ Tuần 1
Nghiên cứu tìm hiểu tài liệu liên quan đến mảng cung cấp điện (giáo trình, tiêu chuẩn áp dụng,…) Tuần 2
Tìm hiểu nghiên cứu các bản vẽ trong các công trình tương tự Tuần 3
Xử lý số liệu trong bản vẽ và đưa ra các phương án cung cấp điện Tuần 4-5
Lựa chọn phương án tối ưu Tính toán lựa chọn các thiết bị theo các chuẩn hiện hành Tuần 6-7
Tìm hiểu về các phương án chiếu sáng trong các công trình tương tự trong thực tế Tuần 8
Lựa chọn phương án chiếu sáng Tuần 9
Tính toán chiếu sáng theo phương án trên Tuần 10-11 Kiểm tra lại bằng phần mềm Dialux Tuần 12
Tổng hợp và hoàn thiện đề tài Tuần 13-15
THIỆU TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI LOTTE NAM SÀI GÒN
Giới thiệu
Công ty TNHH TTTM LOTTE trực thuộc tập đoàn LOTTE của Hàn Quốc
Vị trí địa lý của khu vực nằm ngay cạnh khu đô thị Him Lam, một trong những khu đất vàng của Nam Sài Gòn, nổi bật với nhiều dự án căn hộ cao cấp như Hoàng Anh Gia Lai 3 (New SaiGon), Hoàng Anh An Tiến, Dragon City và căn hộ Phú Hoàng Anh giai đoạn 1 Khu vực này được định hướng phát triển thành đô thị kiểu mẫu của Huyện Nhà Bè, dự kiến trở thành Quận Nam Sài Gòn, với các trung tâm thương mại lớn, văn phòng cao cấp, khu dân cư và căn hộ cao cấp, cùng nhiều tiện ích hiện đại.
Trung tâm thương mại Lotte Nam Sài Gòn, với diện tích hơn 34.000 m², là một điểm đến lý tưởng cho gia đình, cung cấp nhiều tiện ích hoàn hảo như siêu thị, cửa hàng mỹ phẩm, thời trang, đồ gia dụng, nhà hàng, rạp chiếu phim, khu vui chơi trẻ em, bowling, trung tâm toán học và trung tâm thể dục thể hình.
Có 100 cửa hàng cung cấp sản phẩm chất lượng cao và một khu ẩm thực độc đáo với những món ăn tinh tế mang đậm phong cách văn hóa Đây là điểm đến lý tưởng để thỏa mãn nhu cầu mua sắm và vui chơi giải trí, vì vậy cần đảm bảo nguồn điện cung cấp ổn định để phục vụ tốt nhất cho khách hàng.
Thông tin chi tiết Trung Tâm Thương Mại Lotte Mart Nam Sài Gòn - Chủ Đầu Tư APPROVAL OF THE OWNER
Chủ Đầu Tư: APPROVAL OF THE OWNER
Loại hình đầu tư: Trung tâm thương mại
Vi trí dự án: 469 Nguyễn Hữu Thọ, phường Tân Hưng quận 7, TP.HCM
Quy mô dự án: 31,235 m 2 (34,000 m 2 mặt sàn)
Bảng 2.1: Chi tiết mặt bằng tòa nhà
Khu vực ăn nhanh tự chọn 339 547 - 886
Yêu cầu
2.2.1 Độ tin cậy cung cấp điện Độ tin cậy cung cấp điện tùy thuộc vào hộ tiêu thụ loại nào Trong điều kiện cho phép người ta cố gắng chọn phương pháp cung cấp điện có độ tin cậy càng cao càng tốt
Trung tâm thương mại được phân loại là phụ tải loại hai, tuy nhiên, do yêu cầu của nhà đầu tư về độ tin cậy cung cấp điện rất cao, đặc biệt với các dịch vụ như rạp chiếu phim, thang máy và khu vui chơi, nhóm sẽ xem xét đây như là phụ tải loại một để đảm bảo cung cấp điện liên tục và ổn định, tránh tình trạng mất điện giữa chừng.
Chất lượng điện được đánh giá qua hai chỉ tiêu chính là tần số và điện áp Tần số do điều độ miền điều chỉnh, và chỉ những hộ tiêu thụ lớn từ hàng chục MW trở lên mới cần chú ý đến chế độ vận hành của mình để góp phần ổn định tần số hệ thống điện Trong khi đó, người thiết kế cung cấp điện chủ yếu chỉ cần quan tâm đến chất lượng điện áp cho khách hàng.
Nói chung điện áp ở lưới trung hạ áp cho phép dao động xung quanh giá trị ±5% điện áp định mức
2.2.3 An toàn trong cung cấp
Hệ thống cung cấp điện cần được vận hành an toàn cho cả người và thiết bị Để đảm bảo điều này, người thiết kế phải xây dựng phương án cung cấp điện hợp lý, rõ ràng và dễ hiểu, nhằm tránh nhầm lẫn trong quá trình vận hành Bên cạnh đó, việc lựa chọn thiết bị điện cũng cần chính xác về chủng loại và công suất.
Công tác Xây dựng lắp đặt hệ thống cung cấp điện ảnh hưởng đến độ an toàn cung cấp điện
Việc quản lý cung cấp điện đóng vai trò quan trọng trong vận hành hệ thống điện Người sử dụng cần tuân thủ các quy định an toàn để đảm bảo sử dụng điện hiệu quả và an toàn.
Khi so sánh các phương án cung cấp điện, cần đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật trước khi xem xét các chỉ tiêu kinh tế.
Chỉ tiêu kinh tế đánh giá thông qua: Tổng số vốn đầu tư, chi phí vận hành và thời gian thu hồi vốn
2.2.5 Tính thẩm mỹ Đây là một khu thương mại lớn nên tính thẩm mỹ là điều vô cùng quan trọng vì vậy người thiết kế phải đẩm bảm được sự tinh tế trong lắp đặt
2.2.6 Dự trù cho phát triển trong tương lai Đây là sự cần thiết vì các loại hình dịch vụ đang phát triển từng ngày nên việc mở rộng, nâng cấp hệ thống trong tương lai là điều không thể thiếu
PHÁP TÍNH VÀ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
Phương pháp tính toán phụ tải
3.1.1 Phương pháp hệ số sử dụng và hệ số đồng thời
Các tải riêng biệt thường không hoạt động hết công suất định mức cùng lúc Hệ số ku và ks giúp xác định công suất biểu kiến lớn nhất để định kích cỡ mạng Công thức tính công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất biểu kiến được xác định rõ ràng.
Công suất tính toán tác dụng (Ptt) tính bằng kW, công suất phản kháng (Qtt) tính bằng kVAr, và công suất biểu kiến (Stt) tính bằng kVA Các công suất định mức của phụ tải thứ i lần lượt là Pni (kW) và Qni (kVAr) Trong đó, n là số nhóm thiết bị, kui là hệ số sử dụng của phụ tải thứ i, và ks là hệ số đồng thời của nhóm thiết bị.
3.1.2 Phương pháp xác định công suất tính toán theo suất phụ tải
Phương pháp này thường chỉ mang lại kết quả gần đúng và được áp dụng chủ yếu trong giai đoạn thiết kế sơ bộ Công suất tính toán có thể được xác định thông qua một biểu thức cụ thể.
Trong đó: P o i (W/m 2 ) là suất phụ tải i trên một đơn vị diện tích; Si (m 2 ) là diện tích phần thứ i; ks là hệ số đồng thời
3.1.3 Phương pháp xác định công suất tính toán theo hệ số yêu cầu a Xác định công suất phụ tải chiếu sáng
Công suất của phụ tải chiếu sáng được tính toán theo số lượng và công suất của các bộ đèn chiếu sáng trong công trình theo công thức sau:
P tt = K yc ∑ n i=1 P di (5) Trong đó: Kyc là hệ số yêu cầu đối với phụ tải chiếu sáng trong công trình; Pdi
(kW) là công suất điện định mức của bộ đèn thứ i
Khi thiết kế chiếu sáng cho công trình chưa được thực hiện, phụ tải chiếu sáng sẽ được xác định dựa trên suất phụ tải chiếu sáng trên mỗi mét vuông diện tích sàn Suất phụ tải này phụ thuộc vào kiểu chiếu sáng, loại đèn sử dụng, chỉ số địa điểm chiếu sáng và độ rọi yêu cầu Đối với chiếu sáng bằng đèn huỳnh quang với máng đèn công nghiệp, suất phụ tải biểu kiến được áp dụng với hệ số công suất cosφ đạt 0,86 Ngoài ra, công suất tính toán cho các ổ cắm điện cũng cần được xem xét.
7 Ổ cắm dùng cho thiết bị điện cụ thể phải được tính toán theo công suất điện định mức của các thiết bị điện đó
Khi thiếu thông tin cụ thể về thiết bị điện kết nối với ổ cắm, công suất mạch ổ cắm sẽ được xác định theo các tiêu chuẩn chung.
Đối với các nhà làm việc, trụ sở và văn phòng, công suất phụ tải từ các ổ cắm điện cần được tính toán với suất phụ tải tối thiểu là 25VA/m² sàn.
Đối với nhà ở và công trình công cộng, công suất tối thiểu cho mỗi ổ cắm đơn là 180VA, hoặc mỗi ổ cắm trên giá kẹp Đối với thiết bị chứa từ 4 ổ cắm trở lên, công suất được tính không dưới 90VA cho mỗi ổ cắm, theo điều 220.14 của tiêu chuẩn NEC 2008 Tính toán phụ tải cho lưới điện chiếu sáng và điện động lực cung cấp cho công trình công cộng được xác định bằng công thức Pcc (kW).
Pcc = 0,9 (Pcs + Pđl) (6) Trong đó: Pcs (kW) là phụ tải tính toán chiếu sáng của công trình công cộng;
Pđl (kW) là phụ tải tính toán điện động lực của công trình công cộng
Phụ tải tính toán của lưới điện động lực cung cấp cho công trình công cộng Pđl (kW) tính theo công thức:
Công thức tính tổng công suất Pđl được xác định bởi Pđl = Pmax + n1P1 + n2P2 + … + niPi, trong đó Pmax (kW) là công suất lớn nhất của thiết bị điện, P1, P2,…Pi (kW) là công suất của các thiết bị điện khác, và n1, n2, ni là số lượng thiết bị điện cùng hoạt động đồng thời cho mỗi loại thiết bị.
Máy biến áp
3.2.1 Định nghĩa máy biến áp
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có chức năng biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp này sang điện áp khác mà không thay đổi tần số Thiết bị này chỉ thực hiện nhiệm vụ truyền tải và phân phối năng lượng mà không làm biến đổi năng lượng Khi cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn điện áp xoay chiều, nó sẽ sinh ra từ thông phụ thuộc vào điện áp và số vòng dây quấn Từ thông này sẽ tác động đến các cuộn dây quấn thứ cấp, tạo ra sức điện động mới trong dây quấn thứ cấp, có giá trị phụ thuộc vào số vòng dây quấn thứ cấp Tỷ lệ giữa số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp sẽ xác định tỷ lệ giữa điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp.
3.2.2 Nguyên lý làm việc và phân loại máy biến áp
Máy biến áp có các bộ phận chính như sau: lõi thép (mạch từ), dây quấn và vỏ máy
Máy biến áp được chia thành hai loại chính: máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp Nguyên lý hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, với cấu trúc gồm hai cuộn dây quấn quanh lõi sắt Khi cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn điện, dòng điện sẽ tạo ra một từ trường biến thiên trong lõi sắt Từ trường này sẽ sinh ra một hiệu điện thế thứ cấp trong cuộn dây thứ cấp, cho phép điều chỉnh hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường Sự thay đổi này có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh số vòng quấn trên lõi sắt.
Hình 3.1: Nguyên lý làm việc của MBA
Có hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp
Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp
Dây quấn có điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp
Máy biến áp được phân loại thành hai loại chính: máy biến áp giảm áp khi điện áp thứ cấp nhỏ hơn điện áp sơ cấp, và máy biến áp tăng áp khi điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp Đối với máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp, còn có thêm một dây quấn thứ ba với điện áp trung bình.
Máy biến áp là thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều, bao gồm máy biến áp một pha cho hệ thống một pha và máy biến áp ba pha cho hệ thống ba pha Các loại máy biến áp có thể được phân loại thành máy biến dầu, được ngâm trong dầu, và máy biến áp khô, không ngâm trong dầu Ngoài ra, máy biến áp còn được chia thành máy biến áp mạch từ phẳng với ba trụ nằm trong một mặt phẳng và máy biến áp mạch từ không gian với ba trụ nằm trong không gian.
3.2.3 Những đại lượng định mức của máy biến áp
Các đại lượng định của máy biến áp xác định các điều kiện kỹ thuật cần thiết cho thiết bị Những thông số này được quy định bởi nhà máy sản xuất và thường được ghi rõ trên nhãn của máy biến áp.
Dung lượng hay công suất định mức Sđm của máy biến áp là công suất toàn phần được thể hiện ở dây quấn thứ cấp, được đo bằng kilô vôn – ampe (KVA) hoặc vôn-ampe (VA).
9 Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm: là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng kilôvôn (KV) hay vôn (V)
Khi dây quấn sơ cấp của máy biến áp có các đầu phân nhánh, cần ghi rõ điện áp định mức của từng đầu phân nhánh Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm là điện áp của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp hoạt động không tải, với điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp ở mức định mức, được đo bằng kilô vôn (kV) hoặc vôn (V).
Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm là dòng điện của dây quấn sơ cấp và thứ cấp tương ứng với công suất và điện áp định mức, được đo bằng kilôampe (KA) hoặc ampe (A).
3.2.4 Phương pháp chọn dung lượng MBA
Hiện nay có nhiều phương pháp xác định dung lượng máy biến áp Nhưng vẫn phải dựa theo các nguyên tắc sau đây:
Khi chọn theo điều kiện làm việc bình thường với xét đến quá tải cho phép, mức độ quá tải cần được tính toán để đảm bảo hao mòn cách điện không vượt quá mức quy định tương ứng với nhiệt độ cuộn dây 98 o C Trong trường hợp quá tải bình thường, nhiệt độ tối đa của cuộn dây có thể đạt đến 140 o C trong những giờ quá tải cực đại, trong khi nhiệt độ lớp dầu phía trên không được vượt quá 95 o C.
Kiểm tra điều kiện quá tải sự cố là cần thiết để đảm bảo không gián đoạn cung cấp điện khi một trong những máy biến áp làm việc song song bị hư hỏng Để chọn máy biến áp phù hợp, thường sử dụng đồ thị phụ tải và áp dụng hai phương pháp chính.
- Phương pháp công suất đẳng trị
Nhưng ở đây ta không có đồ thị phụ tải cụ thể, do đó chọn dung lượng máy biến áp theo công thức sau:
SđmMBA ≥ STT (8) với : STT = STT tủ điện + SttCS + Sdự phòng (9)
Dự phòng năng lượng phụ thuộc vào việc dự báo nhu cầu điện của trung tâm thương mại trong tương lai, với giả định rằng nhu cầu này sẽ được dự báo trong khoảng thời gian từ 3 đến 10 năm tới.
Do vậy ta chọn công suất dự phòng cho trung tâm thương mại là 20%
Sdự phòng = 20% (STT tủ điện + SttCS) (10)
Vậy dung lượng của máy biến áp cần chọn là :
SđmMBA ≥ STT tủ điện + SttCS + Sdự phòng (11)
3.2.5 Các hãng máy biến áp có mặt tại thị trường Việt Nam
Trên thị trường hiện nay, nhiều công ty sản xuất máy biến áp với các thương hiệu nổi bật như LS, Đông Anh, Thibidi, Lioa, Standa và Vitenda.
3.2.6 Các lọai trạm biến áp
Trên thị trường hiện nay, có đa dạng loại trạm biến áp, và chúng được phân loại dựa trên mục đích sử dụng cũng như các đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm.
Trạm ngòai trời thường được sử dụng trong các trạm trung gian có công suất lớn, với máy biến áp và thiết bị có kích thước lớn, yêu cầu không gian lắp đặt rộng rãi Do đó, loại trạm này chỉ thích hợp lắp đặt bên ngoài Tuy nhiên, một nhược điểm lớn là vấn đề mỹ quan, khiến chúng thường được sử dụng trong các khu công nghiệp hoặc khu sản xuất, không phổ biến trong các khu đô thị.
Với loại trạm này, có 4 kiểu trạm biến áp đang được nhiều người sử dụng là:
Trạm điện này là nơi mà tất cả các thiết bị cao hạ áp và máy biến áp được lắp đặt trên cột, trong đó máy biến áp thường là loại một pha hoặc tổ ba máy biến áp một pha Tủ hạ áp cũng được bố trí trên cột để đảm bảo tính tiện lợi và hiệu quả trong việc cung cấp điện.
Máy phát điện xoay chiều 3 pha
3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy phát điện xoay chiều 3 pha
Máy phát điện xoay chiều 3 pha là hệ thống bao gồm ba dòng điện xoay chiều có cùng biên độ và tần số, nhưng lệch pha nhau 2/3 Ba cuộn dây của phần ứng được bố trí lệch nhau 1/3 vòng tròn trên stato.
Hình 3.9: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 3 pha
– Phần cảm (ROTO) 1 nam châm điện (được nuôi bởi dao động 1 chiều) có thể quay xung quanh trục cố định để tạo ra từ trường biến thiên
– Phần ứng: (STATO): gồm 3 cuộn dây giống hệt nhau về kích thước, số vòng và được bố trí trên ṿòng tṛên lệch nhau1 góc 120 độ
– Ngoài ra còn có các nắp, puli, cánh quạt và bộ chỉnh lưu
Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều 3 pha:
Nguyên tắc hoạt động của máy phát điện dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi nam châm quay trong cuộn dây, điện áp được sinh ra giữa hai đầu cuộn dây, tạo ra dòng điện xoay chiều.
Mối liên hệ giữa dòng điện trong cuộn dây và vị trí của nam châm được thể hiện rõ ràng; dòng điện đạt giá trị lớn nhất khi cực N và cực S của nam châm gần cuộn dây nhất Tuy nhiên, chiều dòng điện sẽ thay đổi ngược lại ở mỗi nửa vòng quay của nam châm.
Hình 3.10: Nguyên lý sinh ra điện
Máy phát điện trên ô tô sử dụng ba cuộn dây được bố trí lệch nhau 120 độ trên stato để tạo ra dòng điện hiệu quả hơn Mỗi cuộn dây A, B, C được đặt cách nhau 120 độ, khi nam châm quay, dòng điện xoay chiều được sinh ra trong từng cuộn dây.
3 dòng xoay chiều được gọi là “dòng xoay chiều 3 pha”
Hình 3.11: Nguyên lý dòng điện xoay chiều
Máy phát điện sử dụng nhiều loại nhiên liệu đầu vào khác nhau như: diesel, xăng, propan (ở dạng lỏng hoặc khí), và khí thiên nhiên
16 Động cơ nhỏ thường hoạt động bằng xăng, trong khi động cơ lớn hơn chạy dầu diezen, propan lỏng, khí propane, hoặc khí tự nhiên
3.2.2 Các tiêu chuẩn máy phát điện:
- TCVN 9729-1:2013 hoàn toàn tương đương với ISO 8528-1:2005
- TCVN 9729-1:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 70 Động cơ đốt trong biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị,
Bộ Khoa học và Công nghệ đã công bố TCVN 9729 (ISO 8528) về tổ máy phát điện xoay chiều được dẫn động bởi động cơ đốt trong kiểu pit 16ang, bao gồm nhiều phần quan trọng.
- TCVN 9729-1:2013 (ISO 8528-1:2005), Phần 1: Ứng dụng, công suất danh định và tính năng;
- TCVN 9729-2:2013 (ISO 8528-2:2005), Phần 2: Động cơ;
- TCVN 9729-3:2012 (ISO 8528-3:2005), Phần 3: Máy phát điện xoay chiều cho tổ máy phát điện ;
- TCVN 9729-4:2013 (ISO 8528-4:2005), Phần 4: Tủ điều khiển và tủ đóng cắt;
- TCVN 9729-5:2013 (ISO 8528-5:2005), Phần 5: Tổ máy phát điện;
- TCVN 9729-6:2013 (ISO 8528-6:2005), Phần 6: Phương pháp thử;
- TCVN 9729-7: 2013 (ISO 8528-7:1994), Phần 7: Bảng công bố đặc tính kỹ thuật và thiết kế;
- TCVN 9729-8: 2013 (ISO 8528-8:1995), Phần 8: Yêu cầu và thử nghiệm cho tổ máy phát điện công suất thấp;
- TCVN 9729-9:2013 (ISO 8528-9:1995), Phần 9: Đo và đánh giá rung động cơ học;
- TCVN 9729-10:2013 (ISO 8528-10:1998), Phần 10: Đo độ ồn trong không khí theo phương pháp bề mặt bao quanh;
- TCVN 9729-12:2013 (ISO 8528-12:1997), Phần 12: Cung cấp nguồn điện khẩn cấp cho các thiết bị an toàn
3.2.3 Điều kiện lựa chọn máy phát
SMFDP phải cung cấp một lượng công suất biểu kiến đầy đủ khi mất điện, do đó:
Việc lựa chọn công suất máy phát điện phù hợp là rất quan trọng đối với khách hàng Trong quá trình này, thường xuất hiện một số vấn đề cần lưu ý.
Nếu chọn công suất quá thấp sẽ dẫn đến máy phát điện không đủ công suất cần thiết, bị quá tải, giảm tuổi thọ trầm trọng
Khi chọn máy phát điện, cần tránh công suất quá cao để không lãng phí vốn đầu tư, vì máy chạy thường xuyên ở chế độ non tải sẽ tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn và giảm tuổi thọ Việc lựa chọn dung lượng máy phát cũng cần dựa vào đặc tính cụ thể của công trình, chẳng hạn như các trung tâm thương mại thường yêu cầu công suất khác biệt.
Các chủ đầu tư yêu cầu duy trì 100% tải mà không cắt giảm khi xảy ra sự cố, do đó, dung lượng máy phát thường được lựa chọn bằng với dung lượng máy biến áp.
3.2.4 Các hãng máy phát điện dự phòng có mặt tại thị trường Việt Nam
Những thương hiệu máy phát nổi tiếng như: Cusmmins, Denyo, Huyndai, Mitsubishi, Kohler và một số tương đối giá phải chăng hơn như: Hữu Toàn, Doosan, Weichai, Shineray, Ivecoaifo.
Tủ Automatic Transfer Switches (ATS)
Tủ ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, đảm bảo cung cấp điện liên tục bằng cách tự động chuyển sang nguồn dự phòng khi nguồn chính bị mất.
Tủ ATS (Automatic Transfer Switch) là thiết bị chuyển đổi giữa hai nguồn điện hoặc nhiều nguồn, thường chỉ nên sử dụng tối đa ba nguồn cho các tải đặc biệt quan trọng Tại Việt Nam, loại tủ chuyển đổi phổ biến nhất là giữa hai nguồn, trong đó nguồn dự phòng thường là máy phát điện Khi nguồn chính (điện lưới) bị mất, tủ ATS sẽ tự động khởi động và kiểm soát quá trình khởi động máy phát điện, chuyển tải sang nguồn điện dự phòng để đảm bảo cung cấp điện liên tục.
Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) không chỉ đảm bảo chuyển đổi giữa điện lưới và điện máy phát mà còn tích hợp các chức năng bảo vệ như mất pha, mất trung tính và áp thấp Thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh linh hoạt, cùng với các tính năng bổ sung như bộ định thời theo thời gian thực, giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống điện.
- Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng
- Tủ ATS 2 nguồn điện lưới, 1 nguồn máy phát điện dự phòng
- Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 2 nguồn máy phát điện dự phòng
- Tủ ATS 1 nguồn điện năng lượng gió (wind generator), 1 nguồn điện lưới dự phòng
- Tủ ATS 1 nguồn điện năng lượng mặt trời (solar generator), 1 nguồn điện lưới dự phòng
- Tủ ATS 1 nguồn điện lưới, 1 nguồn kích điện dự phòng (UPS – Inverter)
3.3.3 Chức năng hoạt động của tủ ATS
- Bảo vệ máy phát, do có thời gian trễ giữa việc cắt MC máy phát và đóng MC điện lưới nên máy phát được bảo vệ an toàn
- Bảo vệ phụ tải, do nguồn điện lưới được kiểm tra, nếu đảm bảo mới đóng điện lưới cho tải
Tự động kích hoạt máy khi xảy ra các tình huống như mất điện hoàn toàn, mất pha hoặc điện áp thấp hơn mức cho phép, với khả năng điều chỉnh giá trị này.
- Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát tùy chọn, nhưng >5s, để đảm bảo điện máy phát đã ổn định
- Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS chuyển phụ tải sang nguồn lưới Máy phát tự động tắt sau khi chạy làm mát 1-15 phút
- Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công
- Điều chỉnh được các khoảng thời gian chuyển mạch
- Có hệ thống đèn chỉ thị: a Mặt tủ :
Đèn MAIN : đèn báo điện lưới
Đèn GEN : đèn báo điện máy phát
Đèn MAIN ON LOAD : báo đang cấp điện lưới cho tải
Đèn GEN ON LOAD : báo đang cấp điện máy phát cho tải b.Trong tủ :
Đèn GOOD : đèn báo điện lưới nằm trong phạm vi cho phép
Đèn ERROR: đèn báo điện lưới không đạt c Công tắc điều khiển :
Chuyển mạch MAIN – AUTO – GEN ( chế độ của ATS )
MAIN : đóng điện lưới cho tải không điều kiện
GEN : đóng điện máy phát cho tải không điều kiện
AUTO : chạy tự động hoàn toàn
Chuyển mạch AUTO – OFF – TEST ( chế độ của máy phát )
TEST : chạy máy phát bất kể điện lưới thế nào
AUTO : chạy tự động hoàn toàn
OFF : tắt máy phát hoàn toàn d Các thông số có thể điều chỉnh được bởi người sử dụng :
Ngưỡng bảo vệ thấp áp của điện lưới ( Main Voltage Sensing )
Thời gian trễ để kiểm tra điện lưới đã hoàn toàn ổn định khi có điện trở lại (Retranfer )
Thời gian trễ đóng điện lưới cho tải ( Tranfer )
Thời gian chờ nóng máy phát ,điện máy phát ổn định để đóng điện máy phát cho tải ( Warm up )
Thời gian chờ làm nguội máy phát rồi tắt ( Cool down )
Phần AUTO START MODULE ( tùy chọn )
Thời gian trễ khởi động máy phát , hoặc làm nóng máy phát (Delay start – Preheat)
Chọn số lần khởi động máy phát (Select starting times)
Thời gian khởi động (Start)
Thời gian nghỉ giữa các lần khởi động (Idle)
Thời gian cấp tín hiệu dừng máy (Stop – với loại Stop output).TS EAC bảo uy tín
Giản đồ hoạt động cơ bản của hệ thống ATS :
Hình 3.13: Giản đồ hoạt động cơ bản của tủ ATS
Tủ thường được chọn có các yếu tố chính như sau:
- Phù hợp với công suất máy
- Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo.Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển
- Phù hợp với dòng của ACB.
Các loại dây cáp
Dây và cáp điện là sản phẩm thiết yếu cho các ngành kinh tế quốc dân và tiêu dùng, đóng vai trò quan trọng trong ngành điện lực và xây dựng các công trình điện Chúng ta không thể phủ nhận rằng dây và cáp điện là những sản phẩm không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày Để hiểu rõ hơn về vai trò và tầm quan trọng của chúng, hãy cùng tìm hiểu khái niệm về dây và cáp điện.
- Dây dẫn gồm một hay vài lõi dẫn điện , có thể có hoặc không có lớp vỏ cách điện Ta thường gọi là dây bọc hay dây trần
Cáp điện bao gồm các lõi dẫn điện, có thể là cáp đơn với một lõi, được bọc bởi lớp vỏ cách điện và nhiều lớp vỏ bảo vệ Những lớp vỏ bảo vệ này giúp tăng cường khả năng chống chịu của cáp trước các tác động bên ngoài như va chạm, nước và tia tử ngoại từ ánh nắng mặt trời.
3.4.2 Công dụng và cấu tạo
Dây và cáp điện là các thiết bị quan trọng trong việc truyền tải điện năng và tín hiệu điều khiển, đồng thời được sử dụng để kết nối các thiết bị điện trong cả ngành công nghiệp và dân dụng.
- Dây điện: trong thi công thường là dây đơn một lớp cách điện Ký hiệu : CV hoặc CE
Hình 3.14: Dây đơn một lớp cách điện
- Cáp: dây nhiều lõi, một lớp cách điện cho từng lõi và một lớp cho tồng Kí hiệu CVV, CEV, CVE (C:đồng, E:XLPE, V: PVC)
- Ruột dẫn điện: Đồng (copper: Cu) hoặc nhôm (aluminum: Al)
- Lớp cách điện: PVC hoặc XLPE
- Chất độn: sợi PP (Polypropylen)
- Băng quấn: băng không dệt
- Lớp vỏ bọc trong: PVC hoặc PE
- Giáp kim loại bảo vệ: DATA, DSTA, SWA…
- Lớp vỏ bọc ngoài: PCV, PE hoặc HPPE…
- Phân loại theo kết cấu ruột dẫn:
+ Dây điện dân dụng ruột dẫn cứng (một sợi cứng hoặc 7 sợi bện lại)
Hình 3.16: Dây điện dân dụng ruột dẫn cứng
+ Dây điện dân dụng ruột dẫn mềm (nhiều sợi mềm bện lại với nhau)
Hình 3.17: Dây điện dân dụng ruột dẫn mềm
- Phân loại theo số ruột dẫn điện:
+ Dây đơn: Cu/PVC 1x….mm2
+ Dây đôi: Cu/PVC/PVC 2x….mm2
+ Dây ba ruột dẫn: Cu/PVC/PVC 3x….mm2
Hình 3.20: Dây ba ruột dẫn
- Phân loại theo hình dạng vỏ bọc:
+ Dây dân dụng bọc tròn
+ Dây dân dụng dạng oval
+ Dây dân dụng bọc dính cách (dây sup)…
3.4.4 Phương pháp lựa chọn dây dẫn
Có nhiều phương pháp để chọn dây dẫn, bao gồm: chọn tiết diện dây dẫn dựa trên mật độ dòng điện kinh tế Jkt, phương pháp mật độ dòng điện không đổi Jkđ, và phương pháp tổn thất.
∆Ucp, chọn tiết diện dây dẫn theo phương pháp điều kiện phát nóng cho phép
Bảng 3.1: các phương pháp tính để chọn tiết diên dây dẫn
Lưới điện J kt U cp J cp
Cao áp Mọi đối tượng - -
Trung áp Đô thị, công nghiệp Nông thôn -
Hạ áp - Nông thôn Đô thị, công nghiệp
Tiết diện dây dẫn dù chọn theo phương pháp nào cũng phải thoả mãn các điều kiện sau đây:
I sc , I cp là dòng điện sự cố lớn nhất qua dây dẫn và dòng phát nóng lâu dài cho phép
U bt , U sc là tổn thất điện áp lúc đường dây làm việc bình thường và sự cố
U btcp , U sccp là trị số tổn thất điện áp cho phép lúc bình thường và sự cố
3.4.4.1 Phương pháp xác định tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp cho phép (u cp )
Cho 1 trị số xo = (0,33 ÷0,4) Từ đây tính được tổn thất điện áp do Q gây ra trên
L là chiều dài đoạn đường (km )
Q là công suất phản kháng (kVAr)
U đm là điện áp định mức (kV)
Với tải chiếu sáng : U cp = 3 %
Với các loại tải khác : U cp = 5 %
Với là điện trở suất của vật liệu cấu tạo nên dây dẫn
= 31,5 mm 2 / km với dây nhôm, nhôm lõi thép
= 18,8 mm 2 / km với dây đồng
Từ đây chọn tiết diệt tiêu chuẩn gần nhất lớn hơn
Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn
Sau khi chọn đựơc tiết diện dây dẫn ta tiến hành kiểm tra lại theo Ucp
- Nếu mà U < Ucp thì tiết diện dây dẫn là phù hợp
- Nếu mà U > Ucp thì ta phải tăng tiết diện dây dẫn đã chọn lên và tiến hành kiểm tra lại theo Ucp
3.4.4.2 Phương pháp chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế (J kt )
Căn cứ vào Tmax và loại dây dẫn ta tra bảng tìm Jkt nếu đường dây có nhiều phụ tải có Tmax khác nhau thì ta phải tính Tmaxtb
Bảng 3.2 : Trị số 𝐽 𝑘𝑡 (A/𝑚𝑚 2 ) theo 𝑇 𝑚𝑎𝑥 và loại dây
Xác định trị số dòng điện Imax đi trên đoạn đường dây
√3𝑈 (Áp dụng với bài toán lưới ) (26)
√3𝑈 (Áp dụng với bài toán cung cấp) (27)
P tt : Công suất phụ tải tính toán
Q tt : Công suất phản kháng tính toán Q tt = P tt tag (29)
Xác định tiết diện kinh tế cho mỗi đoạn đường dây
Từ F kt tra bảng tìm tiết diện dây tiêu chuẩn gần nhất bé hơn
Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn
Ta tiến hành kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn tương tự như kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp
3.4.4.3 Chọn dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép (I cp )
Dòng điện định mức (Iđm) được xác định thông qua hệ số hiệu chỉnh (khc), với công thức khc = k1×k2×k3 cho các dây không chôn trong đất, trong đó k1 là ảnh hưởng của cách lắp đặt, k2 là số mạch/dây đi chung và k3 là ảnh hưởng nhiệt độ môi trường Đối với các dây chôn ngầm trong đất, hệ số hiệu chỉnh được tính bằng khc = k4×k5×k6×k7, trong đó k4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt, k5 là số mạch/dây cáp trong một hàng đơn.
26 k6: tính chất của đất k7: nhiệt độ đất khác 20 0 C Dòng điện tính toán:
Kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn
Ta tiến hành kiểm tra lại tiết diện dây dẫn đã chọn tương tự như kiểm tra tiết diện dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp
Giải pháp được lựa chọn :
Khi áp dụng phương pháp xác định tiết diện dây dẫn dựa trên điều kiện tổn thất điện áp cho phép (ΔUcp), cần lưu ý rằng phương pháp này yêu cầu chiều dài đường dây tải điện phải đủ lớn để đảm bảo tính chính xác.
Phương pháp theo mật độ dòng kinh tế (Jkt) chỉ áp dụng cho đường dây cao áp và trung áp, do đó không thể sử dụng cho các công trình khác.
Do đó nhóm quyết định chọn áp dụng phương pháp tính tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép (Icp)
Khi tính được Icp ta sẽ tiến hành chọn theo catalog của hãng dây ( có thể tham khảo catalogue CADIVI ở phần Phụ Lục ).
Các thiết bị bảo vệ
CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện, có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp mạch điện
Chọn CB phải thoả mãn ba yêu cầu sau:
Chế độ làm việc của cầu dao (CB) thải là chế độ dài hạn, cho phép dòng điện định mức chạy qua CB trong thời gian tùy ý.
27 mạch dòng điện của CB phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng
– CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục
KA Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức
Để cải thiện tính ổn định nhiệt và điện động của thiết bị điện, cũng như giảm thiểu thiệt hại do dòng điện ngắn mạch, cần thiết phải có thời gian cắt ngắn cho cầu dao (CB) Điều này thường đòi hỏi sự kết hợp giữa lực thao tác cơ học và thiết bị dập hồ quang bên trong CB.
Máy cắt không khí (ACB) là thiết bị quan trọng dùng để bảo vệ hệ thống điện khỏi quá tải và ngắn mạch Mặc dù có cấu trúc phức tạp, ACB lại sở hữu công nghệ đơn giản và có giá thành thấp hơn so với máy cắt chân không (VCB), nhưng kích thước lớn hơn Việc bảo trì và bảo dưỡng ACB cần được thực hiện định kỳ và nghiêm ngặt Buồng dập hồ quang của ACB thường được thiết kế theo kiểu khí nén, kết hợp với tấm ngăn bằng thủy tinh hữu cơ, lá thép xẻ rãnh hình V và cuộn dây tạo từ trường để kéo dài hồ quang.
Máy cắt hoạt động dựa trên năng lượng dự trữ, sử dụng lò xo nạp trước có thể được nạp bằng tay hoặc điện Cơ chế này được áp dụng cho tất cả các máy cắt Havells, với thiết kế tối ưu hóa số lượng bộ phận, mang lại độ tin cậy cao hơn, tuổi thọ dài hơn và yêu cầu bảo trì ít hơn.
Cơ chế tiếp xúc bao gồm các tiếp điểm chính và tiếp điểm hồ quang, được lắp đặt trong các vỏ bọc modul hóa Các tiếp điểm này được chế tạo từ hợp kim bạc, cho phép hoạt động hiệu quả Khi tiếp điểm hồ quang đóng, chúng tương tác với tiếp điểm chính để đảm bảo hoạt động ổn định.
Việc đặt 28 trước và mở sau các tiếp điểm chính giúp giảm thiểu sự ăn mòn trong các trạng thái hoạt động bình thường và ngắn mạch Đồng thời, dụng cụ đo lường dòng điện được bố trí bên trong mỗi bộ cực xung quanh đầu nối thấp hơn.
Bộ phận dập hồ quang (Arc Chutes) bao gồm các tấm kim loại mỏng được lắp đặt song song trong vỏ bọc cách ly, giúp phân bổ hồ quang đều cho các tấm kim loại Điều này góp phần làm tăng hiệu quả trong việc dập tắt hồ quang nhanh chóng.
Hồ quang vì thế bị hạn chế, phân chia và dập tắt trong bộ phận dập hồ quang
Sự cách ly hợp lý giữa các bộ phận dẫn điện giúp giảm thiểu tiêu thụ năng lượng trong trường hợp ngắn mạch, đồng thời tạo điều kiện thiết lập kết nối tải và hệ thống nguồn cấp hiệu quả ở cả hai mặt.
Cơ chế nhả của máy cắt sử dụng các chốt giữ từ tính kết nối với các nút ấn báo nhả Khi xảy ra tình trạng quá dòng hoặc quá tải, mạch điện sẽ cung cấp tín hiệu cho bộ phận này, khiến nó tác động để nhả máy cắt.
Trong trường hợp bảo vệ quá dòng, dòng điện cảm ứng từ máy biến dòng (CT) lắp trên các đầu nối chính sẽ được gửi đi Nếu có lỗi xảy ra, đầu ra thứ 2 của CT sẽ tăng lên, và tín hiệu này sẽ được truyền tới bộ vi điều khiển trong mạch điện Bộ vi điều khiển được lập trình để tạo ra các tín hiệu xử lý cho từng trường hợp cụ thể Tín hiệu một chiều sẽ được tạo ra để cấp cho bộ phận nhả từ tính, giúp mở máy Thời gian cắt yêu cầu và dòng điện cắt có thể được cài đặt thông qua các công tắc chuyển đổi trên panel phía trước của mạch điện phụ.
3.5.3 Moulded case circuit breaker (MCCB)
MCCB thường có dòng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 80kA)
3.5.4 Phương pháp lựa chọn thiết bị đóng cắt
Việc chọn lựa cầu dao (CB) phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo sự ổn định và liên tục trong cung cấp điện cho công trình Để lựa chọn CB một cách hợp lý, trước tiên cần tìm hiểu các thông số cơ bản liên quan đến thiết bị này.
Các thông số kỹ thuật cơ bản
- Uđm: là giá trị điện áp làm việc dài hạn của thiết bị điện được CB đóng ngắt
- In: là dòng điện làm việc lâu dài của CB
- Im: là dòng ngắn mạch
- Icu: là dòng ngắn mạch cực đại
Với CB, cần quan tâm tới các thông số chính sau:
Chọn CB gần nhất thỏa mãn tính toán trên
Để tính toán lựa chọn thiết bị đóng cắt từ MBA đến MSB, cần xác định công suất ngắn mạch phía nguồn (SSC) và điện áp định mức phía nguồn (𝑈 đ𝑚).
Trở kháng của mạng phía nguồn:
Xup = 0,98 𝑍 𝑢𝑝 (39) chọn Xup=Zup Điện trở điện kháng của máy biến áp:
RT=0,2XT (41) Điện trở điện kháng của ACB
XACB=0,15(mΩ) Điện trở và điện kháng khi ngắn mạch tại chỗ đặt ACB
Dòng ngắn mạch 3 pha tại điểm đặt CB
Sau khi xác định ba thông số Uđm, In và Im, chúng ta cần tham khảo catalogue của các hãng CB để lựa chọn thiết bị phù hợp Bạn có thể tìm thấy các catalogue này trong phần Phụ Lục.
THIẾT BỊ CHIẾU SÁNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHIẾU SÁNG
Các khái niệm và thuật ngữ
Bộ đèn là một hệ thống phát sáng hoàn chỉnh, bao gồm nhiều đèn kết hợp với các bộ phận thiết kế để phân phối ánh sáng, định vị và bảo vệ đèn, cũng như kết nối đèn với nguồn điện.
Khi các chất rắn và chất lỏng được nung nóng đến khoảng 1000K, chúng phát ra bức xạ có thể nhìn thấy, tạo ra ánh sáng nóng sáng Cường độ ánh sáng sẽ tăng lên và màu sắc bề ngoài trở nên rực rỡ hơn khi nhiệt độ tiếp tục tăng.
Khi dòng điện đi qua chất khí, các nguyên tử và phân tử sẽ phát ra bức xạ, tạo ra quang phổ đặc trưng cho các nguyên tố có mặt trong môi trường đó.
- Phát quang điện: Ánh sáng được tạo ra khi dòng điện chạy qua những chất rắn nhất định như chất bán dẫn hoặc photpho
Phát sáng quang điện là hiện tượng khi chất rắn hấp thụ bức xạ ở một bước sóng và phát ra ở bước sóng khác Nếu bức xạ phát ra có thể nhìn thấy, hiện tượng này được gọi là phát lân quang hoặc phát huỳnh quang.
Lux là đơn vị đo độ chiếu sáng theo hệ mét, phản ánh mức độ sáng của bề mặt Độ chiếu sáng trung bình là giá trị lux được đo tại nhiều điểm khác nhau trong một khu vực xác định Một lux tương đương với một lumen trên mỗi mét vuông.
Lumen (Lm) là đơn vị đo quang thông, phản ánh lượng ánh sáng phát ra trong một đơn vị góc chất rắn từ một nguồn sáng điểm với cường độ đều Một lux tương đương với một lumen trên mỗi mét vuông Lumen cũng được xem như là đơn vị trắc quang của Oát, với tỷ lệ 1 W tương đương 683 lumen tại bước sóng 555 nm, nhằm phù hợp với phản ứng của mắt người quan sát chuẩn.
- Độ cao lắp đặt (h): Độ cao của đồ vật hay đèn so với mặt phẳng làm việc
- Hiệu suất phát sáng danh nghĩa: Tỷ số giữa công suất lumen danh nghĩa của đèn và tiêu thụ điện danh nghĩa, được thể hiện bằng lumen trên oát
Chỉ số phòng là hệ số thể hiện mối quan hệ giữa kích thước dự kiến của căn phòng và chiều cao giữa bề mặt làm việc với bề mặt của đồ đạc.
Hệ số sử dụng (UF) là tỷ lệ quang thông do đèn phát ra đến mặt phẳng làm việc, thể hiện hiệu quả của sự phối hợp chiếu sáng.
Quang thông (𝜱) và cường độ sáng (I cd) là hai khái niệm quan trọng trong ánh sáng Đơn vị quốc tế của cường độ sáng I là Candela (cd) Một lumen được định nghĩa là quang thông chiếu sáng trên mỗi mét vuông (m²) của một hình cầu có bán kính 1 mét, khi nguồn ánh sáng đẳng hướng 1 Candela nằm ở tâm hình cầu Diện tích của hình cầu có bán kính r là 4πr², do đó, hình cầu có bán kính 1m có diện tích 4πm², dẫn đến tổng quang thông do nguồn 1 cd phát ra là 4π lumen Từ đó, quang thông của một nguồn ánh sáng đẳng hướng với cường độ I có thể được tính theo công thức tương ứng.
Quang thông (lm) = 4π × cường độ sáng(cd) (46)
Lux và lumen là hai đơn vị đo ánh sáng khác nhau, trong đó lux phụ thuộc vào diện tích mà quang thông được phân bố Cụ thể, 1000 lumen chiếu sáng trên một mét vuông sẽ tạo ra độ chiếu sáng 1000 lux, trong khi nếu cùng 1000 lumen được phân bố trên diện tích mười mét vuông, độ chiếu sáng chỉ còn 100 lux.
Nhiệt độ màu (T m) được đo bằng thang Kelvin (K) và phản ánh màu sắc của ánh sáng do đèn phát ra Khi nung một tảng sắt, nó sẽ phát sáng từ màu da cam, vàng cho đến khi đạt đến trạng thái “nóng trắng” Trong quá trình này, nhiệt độ của kim loại có thể được đo bằng độ Kelvin (độ C + 273) và gán giá trị tương ứng với màu sắc phát ra Đây là lý thuyết cơ bản về nhiệt độ màu, đặc biệt quan trọng đối với đèn nóng sáng.
Nhiệt độ màu của đèn, đặc biệt là đèn huỳnh quang và đèn HID, được gọi là nhiệt độ màu tương quan và có giá trị tương đối Trong ngành công nghiệp, các thuật ngữ "nhiệt độ màu" và "nhiệt độ màu tương quan" thường được sử dụng thay thế cho nhau Nhiệt độ màu ảnh hưởng đến cảm nhận của ánh sáng, khiến đèn trở thành nguồn sáng “ấm”, “trung tính” hoặc “mát” Thông thường, nhiệt độ màu càng thấp thì ánh sáng càng ấm và ngược lại.
Độ hoàn màu (CRI) là chỉ số đo khả năng tái tạo màu sắc của nguồn ánh sáng Chỉ số này phản ánh độ chính xác của đèn khi mô phỏng một tập hợp màu kiểm tra so với đèn mẫu, với giá trị hoàn hảo đạt 100.
Các phương pháp thiết kế hệ thống chiếu sáng
Thiết kế hệ thống chiếu sáng bao gồm ba phần chính: kỹ thuật ánh sáng, điện và kinh tế Cần đảm bảo không chỉ về số lượng và chất lượng ánh sáng trong không gian cần chiếu sáng mà còn phải chú trọng đến sự an toàn hoạt động của hệ thống, tính thuận tiện trong vận hành và hiệu quả kinh tế.
Mạng chiếu sáng bao gồm: chiếu sáng làm việc, chiếu sáng sự cố, chiếu sáng an toàn, chiếu sáng bảo vệ
Chiếu sáng làm việc là yếu tố quan trọng giúp duy trì hoạt động bình thường của con người, các vật thể và phương tiện vận chuyển trong điều kiện thiếu ánh sáng tự nhiên.
Chiếu sáng sự cố giúp duy trì hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định và đảm bảo an toàn cho con người khi rời khỏi nhà, ngay cả khi hệ thống chiếu sáng chung gặp sự cố.
Chiếu sáng an toàn là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự phân tán người hiệu quả tại các lối đi lại, khu vực công cộng có trên 50 người, cầu thang của các tòa nhà từ 6 tầng trở lên và những nơi có hơn 100 người Độ rọi tối thiểu cần đạt được là 0,5 lux trong nhà và 0,2 lux ngoài trời.
Chiếu sáng bảo vệ: cần cho các công trình xây đựng hoặc những nơi sản xuất trong đêm
Các phương pháp chiếu sáng:
Mắc thiết bị chiếu sáng trên độ cao cho phép ≤ 4m
Sử dụng các hệ thống hạ xuống
Sử dụng các hệ thống đặc biệt
Lựa chọn phương án chiếu sáng ta phải tính đến tính kinh tế sao cho tối thiểu:
Với: C là chi phí vận hành
K là chi phí ban đầu
𝑇 𝑛 là thời gian phục vụ tiêu chuẩn
𝐶 𝑛𝑙 giá tiền năng lượng tiêu thụ
𝐶 𝑙𝑐 giá tiền lau chùi thiết bị chiếu sáng
𝐶 𝑠𝑐 giá tiền sửa chữa và phục vụ chiếu sáng
Chọn thiết bị chiếu sáng dựa theo điều kiện:
Tính chất của môi trường xung quanh
Các yêu cầu về sự phân bố ánh sáng và sự giảm chói
Chọn độ rọi: phải đảm bảo nhìn rõ mọi chi tiết cần mắt nhìn không bị mệt mỏi
Các giá trị độ rọi tiêu chuẩn trong thang độ rọi: 0,2; 0,5; 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 5000 lux
Theo bảng 10.6 tr.51 cuốn Sổ tay thiết kế điện hợp chuẩn 2013 PGS.TS.Quyền Huy Ánh
Chọn hệ số dự trữ k (hệ số bù d): phụ thuộc vào môi trường làm việc và loại nguồn sáng
Bảng 4.2: Hệ số dự trữ của một số loại đèn: Đối tượng được chiếu sáng
Số lần lau chùi Đèn phóng điện Đèn nung sáng
Các phòng nhiều bụi khói 2 1,7 4 lần /năm
Các phòng bụi trung bình 1,8 1,5 3 lần /năm
Các phòng ít bụi 1,5 1,3 2 lần /năm
𝛿 1 𝛿 2 (49) Với 𝛿 1 hệ số suy giảm quang thông
𝛿 2 hệ số suy giảm do các bề mặt phản xạ bị bẩn
Hình 4.1: Hệ số suy giảm quang thông của các đèn phóng điện
Hệ số suy giảm do các bề mặt phản xạ bị bẩn: Địa điểm sạch (văn phòng, lớp học…) 𝛿 2 = 0,9 Địa điểm công nghiệp (cơ khí, kho) 𝛿 2 = 0,8
Không khí ôi nhiễm (xưởng cưa, nơi có khói bụi) 𝛿 2 = 0,7
Ngoài ra ta có thể tra ở bảng 2.3 sau:
Bảng 4.3: Hệ số suy giảm
Một số cách sắp xếp thiết bị chiếu sáng và ưu nhược điểm:
Khi phân bố thiết bị chiếu sáng chung, cần chú ý đến sự thuận tiện trong việc sửa chữa và bảo trì Đối với các phòng làm việc, nên sắp xếp đèn để ánh sáng gần giống với ánh sáng tự nhiên, tạo cảm giác thoải mái và hiệu quả cho người sử dụng.
Các phương pháp tính toán:
+ Phương pháp hệ sử dụng
Quang thông mỗi bộ đèn:
𝑁 𝑏ộ đè𝑛 𝐾 𝛷 (50) Với 𝐸 𝑡𝑐 là độ rọi nhỏ nhất cho trước (lux)
S diện tích bề mặt được chiếu sáng k hệ số dự trữ
Mức độ bụi Đèn nung sáng
Huỳnh quang TNCA Natri cao áp
𝑁 𝑏ộ đè𝑛 số bộ đèn được ấn định trước khi tính
Khi phân các bộ đèn thành dãy, ta thay 𝑁 𝑏ộ đè𝑛 bằng 𝑁 𝑑ã𝑦 Khi đó 𝜱 sẽ là quang thông của một dãy đèn Số bộ đèn trong một dãy:
+ Phương pháp công suất riêng: là mật độ công suất của hệ thống chiếu sáng trên mặt phẳng chiếu sáng:
𝑁 𝑏ộ đè𝑛 𝐾 𝛷 (53) Với 𝑃 𝑑 công suất đèn
Số bộ đèn: 𝑁 𝑏ộ đè𝑛 = 𝑃 𝑡ổ𝑛𝑔 /𝑃 𝑏ộ đè𝑛 (56)
+ Phương pháp quang thông: xác định độ rọi trung binh trên bề mặt làm việc trong nhà
Với ∅ 𝑠𝑑 tổng quang thông rơi trên bề mặt làm việc
S là diện tích mặt phẳng làm việc
Hệ số sử dụng (U) là chỉ số quan trọng xác định lượng quang thông của đèn, bao gồm cả ánh sáng phát trực tiếp và ánh sáng phản xạ qua các bề mặt, chiếu xuống mặt phẳng làm việc Độ rọi trung bình ban đầu trên mặt phẳng làm việc được tính toán dựa trên hệ số này.
𝑆 (58) Độ rọi trung bình trên mặt phẳng làm việc cần duy trì sau một thời gian sử dụng:
Với 𝛷 đè𝑛 quang thông một bóng đèn
𝑛 đè𝑛/𝑏ộ số đèn trên một bộ
LLF hệ số suy giảm
+ Phương pháp điểm: sử dụng đối với chiếu sáng đèn hội tụ, đèn pha và chiếu sáng làm việc khi chỉ số địa diểm ít có hiệu quả
Nguồn sáng điểm: Độ rọi ngang trực tiếp tại một điểm do nguồn sáng điểm tạo thành:
ℎ 2 𝑐𝑜𝑠 3 𝛼 (62) Độ rọi ngang trực tiếp tại một điểm do nhiều nguồn sáng tạo thành:
𝐸 𝑡𝑏𝑑𝑡 = 𝐸 1 + 𝐸 2 + +𝐸 𝑛 (63) Nguồn sáng dài: Độ rọi tịa một điểm do một nguồn sáng dài tạo nên:
2ℎ 𝑐𝑜𝑠 2 𝛼 (65) Với 𝐼 𝛼 là cường độ ánh sáng của 1m chiều dài đèn
+ Thành phần gián tiếp của độ rọi tại một điểm
Có thể coi thành phần gián tiếp của độ rọi là như nhau tại mọi điểm trên bề mặt làm việc và được xác định:
Với 𝜱 quang thông bộ đèn
∑ 𝑆 𝑖 diện tích bề mặt căn phòng
𝜌 𝑡𝑏 hệ số phản xạ trung bình của các bề mặt
𝜌 𝑖 hệ số phản xạ của một bề mặt
Hệ số trung bình của các bề mặt:
+ Phương pháp hệ số sử dụng
Quang thông tổng của các đèn dược xác định:
Với 𝐸 𝑡𝑐 độ rọi tiêu chuẩn trên bề mặt làm việc (lux)
𝜂 𝑑 , 𝜂 𝑖 hiệu suất làm việc trực tiếp và gián tiếp của bộ đèn
𝑢 𝑑 , 𝑢 𝑖 hệ số có ích của bộ đèn theo cấp trực tiếp và gián tiếp
S diện tích bề mặt làm việc (m 2 ) d hệ số bù
Nguồn sáng điểm: Độ rọi ngang trực tiếp tại một điểm do nguồn sáng điểm tạo thành:
𝑙 2 𝑐𝑜𝑠𝜃 (69) Độ rọi ngang trực tiếp tại một điểm do nhiều nguồn sáng tạo thành:
Các thiết bị chiếu sáng
Phần này mô tả các chủng loại và thành phần của nhiều hệ thống chiếu sáng khác nhau
Đèn sợi đốt hoạt động như một "vật thể xám", phát ra bức xạ chủ yếu trong vùng nhìn thấy Bóng đèn có bộ phận chân không hoặc nạp khí, giúp ngăn ngừa oxy hóa dây tóc bằng vonfam, nhưng không thể ngăn bay hơi Khi vonfam bay hơi ngưng tụ trên bề mặt mát của bóng, đèn sẽ bị tối Bộ phận nạp khí trơ giúp ngăn chặn tình trạng này, với hiệu quả cao hơn khi trọng lượng phân tử lớn Đối với đèn thông thường, hỗn hợp argon và nitơ với tỷ lệ 9/1 được sử dụng vì chi phí thấp, trong khi kripton và xenon chỉ được áp dụng cho những trường hợp đặc biệt như đèn chu kỳ nhỏ, nơi hiệu suất là yếu tố quan trọng.
Đèn halogen là loại đèn nóng sợi đốt, sử dụng dây tóc vonfam giống như đèn sợi đốt thông thường Tuy nhiên, bóng đèn halogen được bơm đầy khí halogen, giúp tăng hiệu suất chiếu sáng và kéo dài tuổi thọ.
Đèn huỳnh quang có hiệu suất cao hơn từ 3 đến 5 lần so với đèn sợi đốt tiêu chuẩn và có tuổi thọ gấp 10 đến 20 lần Khi dòng điện chạy qua chất khí hoặc kim loại bay hơi, nó có thể tạo ra bức xạ điện từ ở những bước sóng nhất định, phụ thuộc vào thành phần hóa học và áp suất của khí.
Hình 4.5: Đèn huỳnh quang compact
Đèn huỳnh quang compact đã tạo ra một thị trường mới cho nguồn sáng huỳnh quang, cho phép thiết kế bộ đèn nhỏ gọn hơn, cạnh tranh hiệu quả với đèn nóng sáng và các loại đèn khác.
Trên thị trường đồ chiếu sáng, có 41 loại sản phẩm chứa thủy ngân với hình dạng tròn hoặc vuông Các sản phẩm này được phân loại thành hai loại: loại có bộ điều khiển gắn liền (CFG) và loại có điều khiển tách rời (CFN).
Đèn hơi Natri cao áp
Đèn hơi Natri cao áp (HPS) là lựa chọn phổ biến cho chiếu sáng ngoài trời và công nghiệp nhờ hiệu suất cao hơn so với đèn halogen kim loại, đặc biệt trong các ứng dụng không yêu cầu độ hoàn màu cao Khác với đèn thủy ngân và đèn halogen kim loại, đèn HPS không sử dụng điện cực khởi động và ballast chấn lưu, mà thay vào đó, nó sử dụng tác-te điện tử cao áp Ống hồ quang của đèn được làm từ gốm, có khả năng chịu nhiệt lên đến 2372°F, và được nạp khí xenon để tạo hồ quang cùng với hỗn hợp khí thủy ngân và natri.
Hình 4.7: Đèn hơi thủy ngân
Đèn hơi thủy ngân là loại đèn HID cổ nhất, với tuổi thọ cao và chi phí ban đầu thấp Tuy nhiên, chúng có hiệu suất kém, chỉ đạt từ 30 đến 65 lumen trên watt, chưa kể đến sự thất thoát do ballast chấn lưu Đèn phát ra ánh sáng màu xanh yếu, và vấn đề lớn nhất là cần phải thay thế chúng bằng các loại đèn HID hoặc huỳnh quang có hiệu suất và chỉ số hoàn màu tốt hơn Đèn hơi thủy ngân loại rõ phát ra ánh sáng màu xanh da trời-xanh lá cây, sử dụng ống hồ quang với các điện tử Vonfam ở hai đầu, nhưng có hiệu suất thấp nhất trong họ đèn HID, quang thông giảm nhanh và chỉ số hoàn màu cũng rất thấp.
Đèn LED là nguồn sáng hiệu quả năng lượng mới nhất, phát ra ánh sáng trắng từ dải quang phổ hẹp Chúng tạo ra ánh sáng này nhờ vào đèn LED xanh phủ photpho hoặc dải màu đỏ-xanh da trời-xanh lá cây Tuổi thọ của đèn LED có thể kéo dài từ 40.000 đến 100.000 giờ, tùy thuộc vào màu sắc.
Một số cách bố trí đèn trong thực tế
Hình 4.9: Bố trí đèn trong siêu thị COOP EXTRA Thủ Đức
Hình 4.10: Bố trí đèn trong Trung tâm thương mại VINCOM Thủ Đức
Hình 4.11: Bố trí đèn trong Trung tâm mua sắm Nguyễn Kim Thủ Đức
Giới thiệu và hướng dẫn về phần mềm Dialux
DIALux là phần mềm thiết kế chiếu sáng miễn phí, được phát triển bởi công ty DIAL GmbH tại Đức Phần mềm này thực hiện tính toán chiếu sáng theo các tiêu chuẩn châu Âu như EN 12464 và CEN 8995.
Phần mềm DIALux nổi bật với ưu điểm cung cấp nhiều lựa chọn bộ đèn, không chỉ từ DIALux mà còn từ các hãng khác Nó cũng cung cấp thông số kỹ thuật ánh sáng, giúp người dùng nhanh chóng thực hiện tính toán và điều chỉnh thông số theo nhu cầu Hơn nữa, DIALux hỗ trợ các file bản vẽ Autocad với định dạng *.DXF và *.DWG, tạo sự thuận tiện trong thiết kế.
Dialux cho phép người dùng chèn đa dạng vật dụng vào dự án như bàn, ghế, TV, giường, gác lửng và cầu thang Ngoài ra, phần mềm còn cung cấp một thư viện phong phú các vật liệu để áp dụng cho các vật dụng trong dự án, giúp người dùng dễ dàng điều chỉnh mặt bằng theo ý muốn.
Tính toán chiếu sáng cho các không gian đặc biệt như trần nghiêng, tường nghiêng và các đồ vật trong phòng là rất quan trọng, cả trong điều kiện có và không có ánh sáng tự nhiên Việc này giúp tối ưu hóa ánh sáng và tạo ra không gian sống thoải mái, hiệu quả Hướng dẫn sử dụng sẽ cung cấp các phương pháp và kỹ thuật cần thiết để đạt được kết quả chiếu sáng tốt nhất cho từng loại không gian.
Nhóm sẽ sử dụng ví dụ cụ thể về tiệm Pizza Hut nằm ở tầng 1 trong bản vẽ Sau khi cài đặt, người dùng chỉ cần nhấp vào biểu tượng chương trình để hiển thị giao diện như hình minh họa.
Hình 4.12 : Giao diện ban đầu của chưong trình
Nhấn "Next" để tiếp tục đến cửa sổ kế tiếp, nơi bạn sẽ nhập thông tin bản vẽ bao gồm họ tên, tên công ty của người thiết kế, địa chỉ công ty và logo công ty.
Hình 4.13 : Thông tin dự án
Nhấn "Next" để chuyển sang cửa sổ tiếp theo, nơi bạn sẽ nhập thông tin cần thiết cho căn phòng thiết kế, bao gồm kích thước và chọn catalogue đèn mong muốn, cùng với độ cao treo đèn.
Hình 4.14 : Chọn thông số kích thứơc
Để chọn dòng đèn phù hợp, bạn cần tham khảo các thông số kỹ thuật trong catalogue Các catalogue này có thể được tải xuống từ trang chủ của các hãng đèn; trong ví dụ này, tôi đã chọn hãng Philips.
Hình 4.15 : Giao diện catalogue để chọn đèn
Cửa sổ catalogue sẽ xuất hiện, cho phép chúng ta lựa chọn loại đèn phù hợp cho bản vẽ, bao gồm việc tìm kiếm theo tên, chủng loại, mã số, công suất và độ rọi.
Sau khi chọn đựoc loại đèn ưng ý ta bấm “Add” để nạp vào bản vẽ
Hình 4.16 : Tính tóan và kết quả
Quay lại cửa sổ của Dialux, chúng ta sẽ nhập độ rọi yêu cầu, và hệ thống sẽ tự động tính toán số lượng và bố trí bóng đèn một cách tối ưu Chúng ta có thể thực hiện những điều chỉnh nhỏ để đạt được kết quả mong muốn.
Cuối cùng khi đựợc kết quả ứng ý ta sẽ chọn định dạng xuất file để đưa ra bảng tính tóan hòan chỉnh
Hình 4.17 trình bày kết quả xuất ra, và chúng ta có thể chọn chế độ 3D để xem hình ảnh bố trí một cách sinh động hơn Dưới đây là một số hình ảnh minh họa từ chương trình khi hiển thị ở chế độ 3D.
Hình 4.18 : Hiển thị 3D của chưong trình
Chương trình hỗ trợ chèn các vật dụng nội thất vào bản vẽ, giúp thể hiện hình ảnh 3D sinh động hơn Dưới đây là một số hình ảnh minh họa.
