ĐỀ TÀI SÁNG TẠO KHKT CẤP TỈNH LĨNH VỰC VẬT LÝ + THIÊN VĂN DÀNH CHO HS THPT, THCS

CUỘC THI SÁNG TẠO KHKT THANH, THIẾU NIÊN, NHI ĐỒNG
TỈNH ……………….. LẦN THỨ ……………
20……- 20……

ĐƠN VỊ DỰ THI: ………………………………….

Tên dự án dự thi: “Hệ thống đóng ngắt điện tự động
cho các phòng học theo thời gian biểu”
Lĩnh vực dự thi: Vật lý và Thiên văn

Tác giả: ………………………………….
1


2. Mục lục
1

Bìa…………………………………………………………………………..

Trang 1

2

Mục lục …………………………………………………………………….

Trang 2

3

Lời cảm ơn ………………………………………………………………...

Trang 3

4

Tóm tắt nội dung dự án ……….…………………………………………..

Trang 4, 5

5

Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu ………………………….

Trang 5,6

6

Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu……………….

Trang 7

7

Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm) ..………………….

Trang 7

8

Số liệu/ kết quả nghiên cứu ………………………………………………

Trang 7, 8

9

Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận ..…………………………………

Trang 8

10

Kết luận ……………………………………………………………………

Trang 9

11

Tài liệu tham khảo ………………………………………………………..

Trang 9

2


3.Lời cảm ơn
“Học đi đơi với hành. Lí luận gắn liền với thực tiễn”
Đây là một trong những nguyên lí giáo dục hàng đầu và quan trọng nhằm thể hiện
mối liên hệ giữa lí thuyết và thực tế. Điều đó khẳng định rằng: học ở trường, ở sách vở
rất hữu ích, nhưng ứng dụng việc học vào thực tiễn càng hữu ích hơn. Đáp ứng nhu cầu
và nguyện vọng chính đáng của chúng em và để hoàn thiện củng cố, làm giàu thêm vốn
kiến thức cũng như kĩ năng, thầy cơ và nhà trường THCS ………………….-một ngơi

trường có bề dày về thành tích, hoạt động giáo dục, hoạt động ngoại khóa và học tập ln
đi đầu trong khối các trường THCS của thành phố…………. Thầy cô tổ bộ môn đã tạo
điều kiện rất tốt cho em được tham gia kì thi sáng tạo khoa học kỹ thuật nhằm trau dồi
kiến thức và học hỏi nhiều từ thực tế cuộc sống.
Qua tiếp thu được kiến thức đã được học về môn Vật lý lớp 9, cộng với những
điều xảy ra trong quá trình học tập, đã tạo cho em những ý tưởng sáng tạo và ứng dụng
để làm nên đề tài “HỆ THỐNG ĐĨNG NGẮT ĐIỆN TỰ ĐỘNG CHO CÁC

PHỊNG HỌC THEO THỜI GIAN BIỂU”. Với sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng
dẫn và sự yêu mến của các bạn học, đã làm em thêm hứng khởi bộc bạch những ý tưởng
sáng tạo của mình vào thực tiễn.
Tuy em có phần hơi rụt rè và e ngại, không tự tin để thể hiện mình cho lắm.
Nhưng trong thời gian hướng dẫn tận tình và động viên của các thầy cơ, làm em đã tự tin
lên hẳn lên, khơng cịn rụt rè như trước nữa để thực hiện ý tưởng sáng tạo của mình.
Với ý tưởng qua đề tài của mình, em mong rằng sẽ góp một phần nhỏ vào việc tiết
kiệm điện năng của nhà trường và cũng hi vọng sẽ đóng góp một phần vào sự phát triển
của nhà trường và xã hội.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các cấp, ngành và các thầy cô đã tạo
điều kiện cho em được thực hiện ý tưởng qua đề tài của mình.
Trong quá trình viết báo cáo đề tài, nếu có điều gì sai và thiếu sót, kính mong q
thầy cơ trong hội đồng khoa học tỉnh nhà giúp đỡ, góp ý để đề tài được hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

3


4. Tóm tắt nội dung chủ yếu của dự án
4.1.Lý do nghiên cứu, ý tưởng nghiên cứu
Với niềm đam mê khoa học và muốn ứng dụng kiến thức đã học vào thực tế,
những bài học ở phần Điện từ học của Vật lí 9 đã cuốn hút em nhất là phần ứng dụng của

nam châm đề làm rơ le điện từ đã làm em suy nghĩ và liên hệ đến vấn đề sử dụng rơ le
thời gian, kết hợp bộ khởi động từ để tự động đóng ngắt hệ thống điện cho các phòng học
của nhà trường theo thời gian biểu. Hơn thế nữa điều quan trọng là em đã chứng kiến
nhiều bạn đã không ý thức biết tiết kiệm điện, bật mở điện, quạt chạy liên tục trong các
buổi đầu giờ trước khi lên lớp, trong các tiết ra chơi hay thậm chí nhiều bạn qn đóng
ngắt điện khi ra về, đã gây ra sự hao tổn điện năng trong nhà trường nói riêng và của
quốc gia nói chung. Từ những thực tế trên, đã làm cho em phải suy nghĩ tìm phương án
tiết kiệm điện. Dù biết rằng một số công ty đã sản xuất ra một số thiết bị điện siêu tiết
kiệm, bóng đèn Led.v.v. Tuy ý tưởng là nhỏ nhoi, nhưng cũng góp một phần nhỏ vào sự
tiết kiệm điện cho nhà trường và đất nước.
4.2. Câu hỏi nghiên cứu
Trên thực tế, tất cả nguồn năng lượng đang ngày một khang hiếm dần.Trong đó
nguồn năng lượng điện cũng không loại trừ. Bởi vậy Việt Nam chúng ta đang tìm kiếm
một số giải pháp để sản xuất năng lượng điện bị thiếu hụt như xây dựng nhà máy thủy
điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện hạt nhân ( dự án nhà máy điện hạt nhân ở tỉnh
Ninh Thuận đã được Quốc hội biểu quyết dừng dự án 11/2016 vì khơng khả thi). Chính
vấn đề năng lượng điện bị thiếu hụt đã nảy sinh trong em làm thế nào để tiết kiệm điện.
Dù mơ hình và ý tưởng của em rất nhỏ, nhưng cũng góp một phần nhỏ trong quá trình tiết
kiệm năng lượng điện của nhà trường nói chung và cả nước nói riêng.
4.3. Lợi ích đề tài mang lại
Mơ hình “HỆ THỐNG ĐĨNG NGẮT ĐIỆN TỰ ĐỘNG CHO CÁC PHỊNG
HỌC THEO THỜI GIAN BIỂU” khơng chỉ ứng dụng trong nhà trường mà còn ứng
dụng cho mỗi gia đình, nếu mắc hệ thống này thì sẽ đem lại hiệu quả thiết thực cho việc
tiết kiệm điện năng của nhà trường và hộ gia đình nói riêng, tiết kiệm điện năng của quốc
4


gia nói chung. Chính vì vậy với mơ hình “ Đóng ngắt điện tự động cho các phịng học
theo thời gian biểu” cho trước, đơn giản, do em tự thiết kế dễ dàng lắp đặt với chi phí
thấp và hiệu quả mang lại thì khơng kém như các thiết bị khác.

5


4.4. Cơng việc chính đã thực hiện
- Vẽ sơ đồ mạch, chuẩn bị các thiết bị cần thiết. Chuẩn bị các vật dụng để lắp đặt
- Mơ hình này bao gồm hai mạch điện chính: Mạch điện có rơ-le thời gian 24h và
có đèn báo. Mạch này hoạt động chỉ khi ta cấp nguồn cho nó và nó sẽ điều khiển bộ khởi
động từ.
-Mạch khởi động từ hoạt động được từ rờ le thời gian cấp nguồn.Và bộ khởi động
từ hoạt động chức năng đóng mở mạch điện cho các phòng học dưới sự điều khiển của rơ
le thời gian.
4.5. Kết quả đạt được
Sau khi kích hoạt rờ le thời gian, mạch điện sẽ hoạt động và tự động đóng, mở
điện cho các bóng đèn theo thời gian biểu định trước. Kết quả mạch hoạt động tốt, hệ
thống cấp nguồn dòng điện ra đầy đủ. Nếu hệ thống lắp đặt vào nhà trường sẽ tiết một
lượng điện không nhỏ sau một ngày học tập của học sinh trong nhà trường.
5. Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu
- Các thiết bị điện lắp ráp gồm:

Cầu dao an toànSB(Safety
Breaker)

Rờ le thời gian 24h (Relay
Timer).

- Giới thiệu các chức năng của thiết bị:
6

Bộ khởi động từ

(contactor)


Cầu dao an toàn SB (Safety Breaker)

Rờ le thời gian 24h (Relay Timer)

Điện áp sử dụng 220VAC - 50 Hz
- 3 chế độ hoạt động : ON - AUTO - OFF
- Có sẵn pin chờ khi cúp điện, với thời gian chờ là 2-3 ngày
Bộ khởi động từ (contactor)
- Bộ khởi động từ tùy theo công suất tiêu thụ
điện của tổng các phịng học mà tính tốn mua
cho phù hợp
- Mạch hoạt động khi ta đóng SB, cấp nguồn
cho rờ le thời gian hoạt động ( ở chế độ AUTO)
đưa ra mức thời gian do ta cài đặt (ON), sẽ đóng
cuộn dây R ( bộ khởi động từ). Lúc này bộ khởi
động từ sẽ đóng các tiếp điểm để cấp điện cho
các dãy phòng học
- Khi mức thời gian cài đặt trở về (OFF) thì bộ
khởi động từ ngắt kết nối, ngắt điện cấp cho các
dãy phịng học.
- Ngồi ra rờ le thời gian có các chức năng ON
và7 OFF. Khi bật chức năng ON lên, hệ thống sẽ
hoạt động liên tục khơng đóng ngắt theo thời
gian. Chức năng OFF cắt điện hoàn toàn


- Với chức năng ON của rờ le thời gian ta chỉ bật lên khi nhà trường có các hoạt

động lớn như trường đăng cai tổ chức sự kiện nào đó, hay hội thi giáo viên dạy giỏi. Vì
cần có nguồn điện hoạt động liên tục để tất cả giáo viên chuẩn bị lắp máy chiếu trước khi
vào tiết dạy hay lắp các thiết bị khác sử dụng điện.v.v..Hay chức năng OFF tồn bộ các
dãy phịng học sẽ ngắt điện hồn tồn để cho q trình sửa chữa hệ thống điện.
6. Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu
- Với hệ thống “ Đóng ngắt điện tự động cho các phòng học theo thời gian
biểu” rất ứng dụng cho các trường THCS, THPT.Với thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dễ lắp đặt
vận hành
- Tuy nhiên hệ thống này chưa khả thi cho ứng dụng các trường tiểu học, mẫu
giáo, mầm non.Vì thời gian biểu hồn tồn khác nhau. Nếu có thể cần nghiên cứu và thiết
kế riêng.
- Nếu hệ thống này ứng dụng rộng rãi, sẽ góp phần tiết kiệm điện cho mỗi cơ sở
giáo dục và tiết kiệm ngân sách quốc gia
7. Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm)
- Thiết bị: Bảng điện, cầu dao an toàn, rờ le thời gian 24h, bộ khởi động từ,ổ cắm,
cầu chì, bóng điện, ốc vít, dây điện, băng keo.
- Dụng cụ: Tuốc nơ vít 3 chấu, tuốc nơ vít dẹp, kềm điện, bút thử điện, đồng hồ đo
điện
8


- Tài liệu: Sách giáo khoa Vật lý 9. Qua mạng Internet
- Nghiên cứu bằng những phương pháp thủ công, đơn giản, như: Lắp ráp, khoan,
bắt ốc vít, đi dây điện, sơn bảng điện, đo thời gian đóng ngắt của thiết bị
8. Số liệu/ kết quả nghiên cứu
- Mỗi phòng học: 08 bóng đèn 1,2m – 40W ( 08 x 40W=320W); 04 quạt trần 75W
(4 x75W=300W)
- Tổng: 320W + 300W = 620W = 0.62kW/ 01 phịng
- Cơng thức tính lượng điện năng tiêu thụ cho các thiết bị điện cụ thể như sau:
A= P.t

+ Với A: lượng điện năng tiêu thụ trong thời gian t
+ P: công suất điện ( đơn vị kW)
+ t: thời gian sử dụng ( đơn vị giờ).
Vậy lượng điện năng tiêu thụ cho 01 phòng học trong thời gian 1 giờ ( 60 phút) là:
A = 0.62kW x 1h = 0.62kWh/ 01 phòng học ( 0.62/60 phút = 0.01kW/1 phút)
+ Ở trường em, thông thường nhiều bạn học sinh tới sớm và bật điện trước 30
phút, giờ ra chơi 15 phút. Giờ tan trường nếu quên tắt điện, đến lúc bảo vệ đi kiểm tra
phải mất 10 phút. Học sinh học ngày 2 buổi. Vậy tổng số thời gian để hao phí điện trong
một ngày là:
(45 + 10) x 2=110 phút
+ Lượng điện tiêu thụ: 110 phút x 0.01kW = 1.1kWh / 01 phòng/ngày
+ Số phòng học của mỗi trường từ 10-15 phòng: Vậy lượng điện tiêu tốn từ 11kW
-16.5kW/ngày
+ Giá điện: 1.622,01 đồng/kWh (chưa bao gồm thuế giá trị gia tăng) được áp dụng
từ ngày16/3/2015. Theo Quyết định số 2256/QĐ/BCT ngày 12 tháng 3 năm 2015 của Bộ
Công Thương
+ Tổng số tiền điện đã trả do hao phí: Từ 17.842,11 đ đến 26.763,165 đ trong 01
ngày.
+ Vậy 01 tháng có 26 ngày ( trừ 04 Chủ nhật ) mức tiêu tốn: Từ 463.894,86 đ đến
695.842,29đ/ 01 trường
9


+ Với số trường THCS trong thị xã Ninh Hòa là 28 trường, THPT là 05 trường,
khơng tính các trường Tiểu học, mẫu giáo, mầm non. Nếu mức độ hao phí như thế trong
01 tháng và 01 năm sẽ như thế nào. Nếu khắc phục được sẽ tiết kiệm cho ngân sách quốc
gia một khoản tiền khơng nhỏ.
9. Phân tích số liệu/ kết quả và thảo luận

- Cầu dao an toàn SB(Safety Breaker) 10A : 54.000đ

- Rờ le thời gian 24h (Relay Timer): 395.000đ
- Bộ khởi động từ (contactor) 9A: 240.000đ (Bộ khởi động từ tùy theo công suất
tiêu thụ điện của tổng các phịng mà tính tốn mua cho phù hợp)
- Bật chốt tác động ở vị trí 15 phút, 30 phút, 1 giờ
- Khi bật cầu dao an toàn (SB), mạch rờ le thời gian hoạt động, sau thời gian cài
đặt như trên, bộ khởi động từ đóng và cấp nguồn cho bóng đèn, quạt hoạt động
- Đo điện thế và dịng điện ngõ ra đủ khơng thay đổi
- Mạch hoạt động ổn định
- Từ kết quả trên, em nhận thấy rằng hệ thống hoạt động tốt, cấp nguồn đầy đủ,
thời gian cài đặt đúng theo lịch trình, khơng xẩy ra tình huống xấu.
10.Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài, em có thể rút ra một số kết luận như sau:
- Thiết bị gọn nhẹ, giá thành không cao, dễ lắp ráp
- Hệ thống hoạt động tốt, an toàn. Dễ vận hành, cài đặt
- Tiết kiệm được năng lượng điện năng không nhỏ khi hoạt động theo thời gian biểu đã
cài đặt
- Với rờ le thời gian trên phối hợp cùng với một số thiết bị khác, ta có thể lắp ráp các hệ
thống như tưới cây, cấp nước tự động.v.v
- Với rờ le thời gian 24h vẫn cịn hạn chế vì mức thời gian tác động cho phép thấp nhất là
15 phút.
- Với nghiên cứu tiếp theo em sẽ khắc phục và tìm kiếm thiết bị thay thế

10


11. Tài liệu tham khảo
- Sách Vật lý lớp 9- Nhà xuất bản giáo dục. Các bài “ Tác dụng của dòng điện- Từ
trường”, “ Từ trường trong ống dây có dịng điện chạy qua”, “ Ứng dụng của nam châm
điện”, “ Hiện tượng cảm ứng điện từ”.v.v
-Tìm kiếm thiết bị điện trên Website: />

11