Giáo trình chiếu sáng công nghiệp pps

Bài 6
CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP
Giới thiệu :
Trong các nhà máy phân xưởng ánh sáng có vai trò rất quan trọng, nó quyết định đến
hiệu quả và năng suất lao động của công nhân. Nếu không đủ ánh sáng công nhân sẽ phải làm việc
trong trạng thái căng thẳng hại mắt, hại sức khỏe và kết quả là hằng loạt phế phẩm và năng suất lao
động giảm. Vì vậy vấn đề ánh sáng là một trong những vấn đề luôn được quan tâm tìm hiểu và giải
quyết một cách tối ưu.
Mục tiêu thực hiện:
Học xong bài này, học viên có năng lực:
• Tính chọn dây dẫn, bố trí hệ thống chiếu sáng phù hợp với điều kiện làm việc, mục đích sử
dụng theo qui định kỹ thuật điện.
Nội dung chính:
Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm:
6.1. Các yêu cầu cơ bản.
6.2. Đặc điểm.
6.3. Các Hình thức chiếu sáng.
6.4. Các đại lượng và đơn vị đo ánh sáng
6.4.1 Quang thông.
6.4.2 Cường độ sáng.
6.4.3 Độ chói.
6.4.4 Độ chiếu sáng.
6.4.5 Độ trưng.
6.5. Trình tự thiết kế chiếu sáng.
6.6. Trình tự tính toán chiếu sáng.
6.7. Các thí dụ về thiết kế chiếu sáng.
Các Hình thức học tập:
Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận
Hình thức tự học và thảo luận nhóm
Hình thức thực hành tại xưởng trường
HOẠT ĐỘNG I: NGHE GIẢNG TRÊN LỚP CÓ THẢO LUẬN

CHIẾU SÁNG CÔNG NGHIỆP
1
6.1. Các yêu cầu cơ bản:
Trong bất kỳ xí nghiệp nào, ngoài chiếu sáng tự nhiên còn phải dùng chiếu sáng nhân tạo, phổ
biến nhất là dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo.
Khi thiết kế chiếu sáng phải đáp ứng yêu cầu về độ rọi và hiệu quả của chiếu sáng đối với thị
giác. NgoàI ra, chúng ta còn phải quan tâm đến màu sắc ánh sáng, lựa chọn các chao chụp đèn, sự bố
trí chiếu sáng vừa đảm bảo tính kinh tế, kỹ thuật và còn phảI đảm bảo mỹ quan. Thiết kế chiếu sáng
phải đảm bảo các yêu cầu sau:
a. Không lóa mắt: Vì với cường độ ánh sáng mạnh mẽ làm cho mắt có cảm giác lóa, thần
kinh bị căng phẳng, thị giác mất chính xác.
b. Không lóa do phản xạ: Ở một số vật công tác có các tia phản xạ khá mạnh và trực tiếp,
do đó khi bố trí đèn cần chú ý tránh.
c. Không có bóng tối: Ở nơi sản xuất, các phân xưởng không nên có bóng tối mà phải sáng
đồng đều để có thể quan sát được toàn bộ phân xưởng. Muốn khử các bóng tối cục bộ, thường sử
dụng bóng mờ và treo cao đèn.
d. Độ rọi yêu cầu phải đồng đều: Nhằm mục đính khi quan sát từ vị trí này sang vị trí khác
mắt người không phải điều tiết quá nhiều, gây mỏi mắt.
e. Phải tạo được ánh sáng giống ánh sáng ban ngày: Để thị giác đánh giá được chính xác.
6.2. Đặc điểm:
Hiện nay người ta thường dùng đèn điện để chiếu sáng nhân tạo bởi vì chúng có nhiều ưu điểm:
thiết bị đơn giản, sử dụng thuận tiện, giá thành rẻ, tạo được ánh sáng gần đúng ánh sáng tự nhiên.
Đèn bao gồm bóng đèn (nguồn phát sáng) và trang bị mang bóng đèn các loại (chụp, chao, hộp,
máng . . . ).
Trang bị mang bóng đèn (hoặc trang bị đèn) dùng để chắn hay phân bố quang thông của bóng
đèn, ngăn chặn hoặc hạn chế sự lóa mắt do bóng đèn gây ra và bảo vệ bóng đèn khỏi bị hư hỏng do tác
động của môi trường xung quanh. Trang bị đèn cũng còn có tác dụng bảo vệ, ngăn cách bóng đèn với
những môi trường có thể gây ra cháy nổ.
Tính kinh tế và chất lượng chiếu sáng phần lớn phụ thuộc vào sự phân bố quang thông của đèn.
Căn cứ vào sự phân bố quang thông qua bán cầu trên và bán cầu dưới, đèn được chia thành các

loại như sau (xem bảng 6.1):
2
BẢNG 6.1: PHÂN LOẠI ĐÈN THEO KỸ THUẬT CHIẾU SÁNG
Các dạng
phân bố ánh
sáng của đèn
Các mẫu đường cong
cường độ sáng
Bố trí đèn
Lượng quang
thông phát ra ở
bán cầu trên
(%)
Phân loại đèn
Ánh s¸ng
trùc tiÕp
0 ÷ 10
Phụ thuộc vào đặc
tính đường cong
cường độ sáng, đèn
được xếp thành các
loại: ánh sáng phân
bố trung bình và phân
bố rộng.

10 ÷ 45
ánh sáng trực tiếp
Ánh s¸ng
t¸n x¹
45 ÷ 55

Ánh s¸ng t¸n x¹ ®ång
®Òu
55 ÷ 90
ánh sáng phản xạ là
chủ yếu
Ánh s¸ng
ph¶n x¹
90 ÷ 100
Phụ thuộc vào đặc
tính đường cong
cường độ sáng, đèn
được xếp thành các
loại: ánh sáng phân bố
tập trung, phân bố
trung bình và phân bố
rộng.
• Lo¹i ®Ìn cã ¸nh s¸ng trùc tiÕp hoµn toµn, quang th«ng ®i qua phÇn b¸n cÇu díi so víi toµn bé
quang th«ng cña ®Ìn ≥ 90%.
3
Loại đèn có ánh sáng trực tiếp là chủ yếu, quang thông đi qua phần bán cầu dới so với toàn bộ
quang thông của đèn bằng 60 ữ 90%.
Loại đèn có ánh sáng phản xạ là chủ yếu, quang thông đi qua phần bán cầu trên (hoặc bán cầu
dới) 60% toàn bộ quang thông của đèn.
Loại đèn có ánh sáng phản xạ hoàn toàn, quang thông đi qua phần bán cầu trên so với toàn bộ
quang thông của đèn > 90%.
Căn cứ vào hình dáng đờng cong biểu thị sự phân bố ánh sáng (chủ yếu là bán cầu dới) của
đèn, đợc chia thành các loại đèn nh sau (xem Hình 6.1)
Loại đèn có sự phân bố ánh sáng theo chiều sâu (đèn chiều sâu), cờng độ ánh sáng của đèn đạt
trị số cực đại trong giới hạn góc 0
0

ữ 40
0
, trong phm vi gúc t 50
0
ữ 90
0
tr s cng
sỏng ca ốn rt nh.
Loi ốn cú s phõn b ỏnh sỏng theo dng cụsin, cng ỏnh sỏng ca ốn phõn b cú
dng gn ging nh ng kinh tuyn.
Loi ốn cú s phõn b ỏnh sỏng ng u, cng ỏnh sỏng ca ốn phõn b theo mi
phng.
Loi ốn cú s phõn b ỏnh sỏng rng, cng ỏnh sỏng ca ốn t tr s cc i trong gii
hn gúc 50
0
ữ 90
0
, trong phm vi gúc t 0
0
ữ 40
0
tr s cng sỏng ca ốn nh.
Cn c vo cỏch gia cụng ch to, ốn c chia thnh cỏc loi nh sau:
ốn kiu h: búng ốn khụng b ngn cỏch vi mụi trng bờn ngoi.
ốn kiu kớn: búng v uụi ốn b ngn cỏch vi mụi trng bờn ngoi qua chp, hp lm
bng kim loi, kớnh hoc vt liu khỏc.
ốn chng m: uụi ốn, chp ốn, hp ốn c ch to chng s thõm nhp ca khớ m,
nc. Cỏc dõy in c u vo uụI ốn chc chn, m bo cỏch in tt.
ốn chng bi.
4

Hỡnh 6.1: Cỏc dng ng cong cng sỏng (theo
ROCT 13828-74).
Tp trung (T), sõu (S) cụsin (c s), sin (Son), ng u
(), rng hn (R), rng mt na (r)
• Đèn chống nổ: giữa khoang đèn và môI trường bên ngoàI có sự ngăn cách đặc biệt , để khi vì
một nguyên nhân nào đó bóng đèn bị cháy, nổ thì hiện tượng này không lan ra môI trường
xung quanh, hoặc dùng các cấu tạo đặc biệt loại trừ được hoàn toàn các hiện tượng phát sinh
tia lửa điện, hồ quang điện, tạo nên nhiệt độ cao trong các môi trường có nhiều nguy cơ cháy,
nổ.
6.3. Các Hình thức chiếu sáng:
6.3.1. Chiếu sáng chung, chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng hỗn hợp:
a. Chiếu sáng chung:
Là hình thức chiếu sáng tạo nên độ rọi đồng đều trên toàn diện tích sản xuất của phân xưởng.
Trong hình thức chiếu sáng này, các bóng đèn được treo cao trên trần theo một quy luật nào đótạo nên
độ rọi đồng đều trong phân xưởng.
Chiếu sáng chung được dùng trong các các phân xưởng có diện tích làm việc rộng, có yêu cầu
độ rọi đồng đều tại mọi điểm trên bề mặt đó, chiếu sáng chung còn được sử dụng ở cả xưởng rèn, mọc,
hành lang, đường đi
b. Chiếu sáng cục bộ:
Ở những nơi cần quan sát tỷ mỉ, chính xác, phân biệt rõ các chi tiết thì cần phải có độ rọi cao
làm việc được. Muốn vậy phải dùng phương pháp chiếu sáng cục bộ, nghĩa là đặt đèn vào nơi cần quan
sát. Chiếu sáng cục bộ thường dùng để chiếu sáng các chi tiết gia công trên máy công cụ, chiếu sáng ở
các bộ phận kiểm tra, lắp máy Tại các nơi đó chiếu sáng chung thường không đủ độ rọi cần thiết nên
phải dùng thêm các đèn chiếu sáng cục bộ. Các loại đèn chiếu sáng cục bộ trên máy công cụ hoặc các
đèn cầm tay di động thường dùng với điện áp 12V hoặc 36V.
c. Chiếu sáng hỗn hợp:
Là hình thức chiếu sáng bao gồm chiếu sáng chung và chiếu sáng cục bộ. Chiếu sáng hỗn hợp
được dùng ở những phân xưởng có những công việc thuộc cấp I, II, III ghi trong bảng phân phối công
việc. Nó cũng được dùng khi phân biệt màu sắc, độ lồi lõm, hướng sắp xếp các chi tiết chiếu sáng
hỗn hợp thường dùng ở các phân xưởng gia công nguội, phân xưởng khuôn mẫu, đúc ở các nhà máy

cơ khí.
6.3.2. Chiếu sáng làm việc và chiếu sáng sự cố:
Ngoài hệ thống chiếu sáng làm việc cần phải đặt thêm hệ thống. Độ rọi của hệ thống chiếu sáng
sự cố phải lớn hơn 10% độ rọi của hệ thống chiếu sáng làm việc.
5
Hình 6.2: Một số hình thức chiếu sáng thông dụng
Ở những nơi nếu hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện mà có khả năng phát sinh cháy nổ gây
nhiễm độc hoặc ảnh hưởng đến chính trị, kinh tế thì hệ thống chiếu sáng sự cố sẽ đảm bảo cho người
làm việc di chuyển ra khỏi nơi nguy hiểm hay tiếp tục làm việc trong thời gian chờ sửa chữa.
Khi chiếu sáng làm việc bị mất điện, nếu cần sơ tán người ra khỏi phân xưởng để tránh tai nạn thì
các đèn chiếu sáng sự cố phải đặt ở các nơi máy còn quay, hố dầu, bể nước, cầu nối, lan can, cầu
thang và độ rọi của đèn này không được nhỏ hơn 0,1 lux.
Nguồn cung cấp của hệ thống chiếu sáng sự cố phải lấy ở nguồn dự trữ hoặc ắc quy.
Hệ thống chiếu sáng sự cố phải làm việc đồng thời với hệ thống chiếu sáng làm việc hoặc phải có
thiết bị đóng tự động khi hệ thống chiếu sáng làm việc bị mất điện.
6.3.3. Chiếu sáng trong nhà, ngoài trời và đặc điểm của phụ tải chiếu sáng:
Chiếu sáng trong nhà đã trình bày ở trên, còn chiếu sáng ngoài trời là chiếu sáng các khu vực
làm việc ngoài trời như: sân bãi, đường đi, nơi bốc dỡ hằng hóa Khi thiết kế cần chú ý đến các yếu tố
khí hậu: mưa, bụi, sương mù
Đặc điểm của phụ tải chiếu sáng là bằng phẳng với hệ số nhu cầu (k
nc
= 0,9 ÷ 1). Phụ tải chiếu
sáng phụ thuộc vào mùa và vĩ độ địa lý.
6.4. Các đại lượng và đơn vị đo ánh sáng
6.4.1. Quang thông:
Mắt người có cảm giác rất khác nhau với ánh sáng có cùng công suất nhưng có bước sóng khác
nhau. Mắt trung bình nhạy cảm nhất với ánh sáng màu xanh lá cây có bước sóng 555.10
-6
m. Đối với
các bước sóng lệch khỏi 555.10

-6
m về hai phía, độ cảm quang của mắt giảm đi và ra ngoài khoảng
bước sóng 760.10
-6
m và 380.10
-6
m thì mắt không cảm nhận thấy nữa. Nếu coi độ nhạy cảm của mắt
với các bước sóng 555.10
-6
m là 1, rồi tính độ nhạy cảm của mắt với bước sóng còn lại theo bước sóng
này ta sẽ được độ nhạy tương đối Kλ. Đối với mắt người quan trọng không phải là công suất của các
tia sáng mà chính là cảm giác về ánh sáng mà các tia sáng gây ra trong mắt. Để phản ánh điều này, ta
quy chuyển ánh sáng có bước sóng λ bất kỳ về ánh sáng xanh lá cây bằng công thức:
F
x
= Fλ.Kλ
Trong đó:
Fλ: là công suất của ánh sáng có bước sóng λ.
Kλ: là độ nhạy của mắt đối với bước sóng λ.
F
x
: là công suất của ánh sáng có bước sóng λ đã quy đổi về bước sóng 555.10
-6
m.
Đại lượng F
x
viết gọn là F và được gọi là quang thông.
Nếu ánh sáng bao gồm bước sóng từ λ
1
- λ

2
thì quang thông được tính như sau:

∫
=
2
1
F
λ
λ
λλλ
dKF

Như vậy quang thông chính là công suất của ánh sáng (công suất phát sáng), được đánh giá bằng
cảm giác với mắt thường của người có thể hấp thụ được lượng bức xạ.
Đơn vị quang thông: là lumen (lm), là quang thông do một nguồn sáng điểm có cường
độ 1 can đê la phát đều trong góc khối 1 Stê ra đi an (sr)
1lm = 1cd X 1góc khối
Cũng có khi dùng đơn vị là W, với:
6
W
683
1
1lm =
6.4.2. Cường độ sáng (I) là mật độ phân bố trong không gian.
Đơn vị đo cường độ ánh sáng là can đê la (cd), là đơn vị cơ bản dùng để chỉ cường độ ánh sáng
trên mặt phẳng vuông góc với nguồn sáng có diện tích 1/600.000 m
2
và bức xạ toàn phần ở nhiệt độ
đông đặc của platin dưới áp suất 101.325 N/m

2
(theo định nghĩa năm 1921 1cd = 0,995 nến quốc tế).
6.4.3. Độ chói B. Là mật độ phân bố I trên bề mặt theo một phương cho trước.
Đơn vị đo độ chói: cd/m
2
(hoặc nít) là độ chói của mặt phẳng có diện tích 1m
2
và có cường độ
ánh sáng 1cd theo phương thẳng góc với nguồn sáng.
Trường hợp theo phương tạo với pháp tuyến của bề mặt nguồn sáng một góc φ thì độ chói được
tính theo công thức:
B = I/ S.cosφ
Trong đó: S là diện tích bề mặt được chiếu sáng.
6.4.4. Độ chiếu sáng E (độ rọi): Là mật độ phân bố (Φ) trên bề mặt được chiếu sáng.
Đơn vị đo độ rọi: Lux là độ rọi khi Φ phân bố đồng đều một lumen (1lm) chiếu vuông góc lên
một mặt phẳng diện tích 1m
2
.
E =
S
Φ
Như vậy:
1lux = 1lm/1m
2

= 1cd/1m
2
6.4.5.Độ trưng (M) là mật độ phân bố Φ trên bề mặt do một mặt khác phát ra.
Đơn vị đo độ trưng lm/m
2

là độ trưng của một nguồn hình cầu có diện tích mặt ngoài
1m
2
phát ra một quang thông cầu một lumen phân bố đều theo mọi phương.
M =
S
Φ
Đối với bề mặt được chiếu sáng, độ chói và độ trưng phụ thuộc vào hệ số phản xạ (ρ),
còn độ rọi không phụ thuộc vào hệ số này.
6.5. Trình tự thiết kế chiếu sáng.
Trình tự một bản thiết kế chiếu sáng bao gồm:
1. Lựa chọn loại đèn, công suất, số lượng bóng đèn
2. Bố trí đèn trong không gian cần chiếu sáng.
3. Thiết kế lưới điện cần chiếu sáng:
• Sơ đồ nguyên lý lưới chiếu sáng.
• Lựa chọn các thiết bị bảo vệ: áptômát, cầu chì.
• Lựa chọn dây dẫn:
6.5.1. Thiết kế chiếu sáng dân dụng:
Chiếu sáng dân dụng bao gồm chiếu sáng cho các khu vực ánh sáng sinh hoạt như nhà ở, hội
trường, trường học, cơ quan, văn phòng đại diện, cửa hàng, siêu thị, bệnh viện v.v…. Ở những khu vực
7
này yêu cầu chiếu sáng chung, không đòi hỏi thật chính xác trị số độ rọi cũng như các thông số kỹ
thuật khác.
Trong chiếu sáng dân dụng tùy theo khả năng kinh phí, tùy theo mức độ yêu cầu mỹ quan có thể
sử dụng mọi loại đèn: đèn sợi đốt, đèn tuýp, đèn halôgen, đèn natri cao áp và thấp áp.
Trình tự thiết kế chiếu sáng dân dụng như sau:
a. Căn cứ vào tính chất của đối tượng cần chiếu sáng, chọn suất phụ tảI chiếu sáng P
o

b. Chọn loại đèn, công suất đèn P

đ
, xác định tổng số bóng đèn cần lắp trong khu vực:
c. Căn cứ vào diện tích cần chiếu sáng, vào số lượng bóng đèn, vào tính chất yêu cầu sử dụng
ánh sáng mà chọn cách bố trí đèn thích hợp (bố trí rảI đều hay thành rãnh, thành cụm, số lượng bóng
trong mỗi cụm v.v…).
d. Vẽ sơ đồ đấu dây từ bảng điện đến từng bóng đèn. Đó là bản vẽ mặt bằng cấp điện chiếu sáng.
e. Vẽ sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng.
f. Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (áptômát, cầu chì, thanh cái, dây dẫn)
Ghi chú:
Trong tính toán chiếu sáng dân dụng đô thị bao gồm cả tính toán thiết kế cho quạt. Trong trường
hợp này có hai cách làm:
- Lấy suất phụ tải chung cho cả chiếu sáng và quạt, sau đó trừ công suất quạt (lấy theo thực tế)
tìm được công suất chiếu sáng.
- Lấy riêng suất phụ tải cho chiếu sáng để tính toán thiết kế chiếu sáng, còn quạt lấy theo thực tế,
tính toán riêng.
6.5.2. Thiết kế chiếu sáng công nghiệp:
Với các nhà xưởng sản xuất công nghiệp thường là chiếu sáng chung khi cần tăng cường ánh
sáng tại điểm làm việc đã có chiếu sáng cục bộ.
Vì là phân xưởng sản xuất, yêu cầu khá chính xác về độ rọi tại mặt bàn công tác, nên để thiết kế
chiếu sáng cho khu vực này thường dùng phương pháp hệ số sử dụng.
Trình tự như sau:
1. Xác định độ cao treo đèn.
2. Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ của tường, trần ρ
tường
,
ρ
trần
, (%).
3. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a x b)
4. Tra bảng tìm hệ số sử dụng k

sd
5. Xác định quang thông của đèn
6. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F ≥ F tính toán theo
7. Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng.
8. Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng.
9. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý.
6.6. Trình tự tính toán chiếu sáng.
Trình tự tính toán chiếu sáng bao gồm:
• Lựa chọn các thiết bị bảo vệ: áptômát, cầu chì.
Áptômát (CB) được chọn theo điều kiện:
8
U
đmCB
≥ U
đmLĐ

I
đmCB
≥ I
tt

I
cđmCB
≥ I
N
Cầu chì được chọn theo các điều kiện:
U
đmCC
≥ U
đmLĐ

I
dc
≥ I
tt

Cầu chì hạ áp thường dùng ở xa nguồn nên dòng ngắn mạch nhỏ, không cần kiểm tra điều kiện
cắt dòng ngắn mạch. Với cầu chì cấp trên vẫn phảI đảm bảo điều kiện chọn lọc.
Áptômát có cấu tạo phức tạp và đắt, tuy nhiên do làm việc tin cậy và thao tác đóng lại nhanh làm
cho thời gian mất điện ngắn nên ngày càng được dùng nhiều trong lưới điện chiếu sáng dân dụng và
công nghiệp.
• Lựa chọn dây dẫn:
Dây dẫn trong lưới điện chiếu sáng hạ áp chọn theo dòng phát nóng cho phép
k
1
k
2
I
cp
≥
I
tt

Trong đó:
k
1
: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến sự chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường chế
tạo và nhiệt độ môi trường sử dụng, tra sổ tay.
k
2

: là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, kể đến số lượng dây hoặc cáp đI chung một ống
(hoặc một rãnh).
I
cp
: là dòng điện cho phép của dây dẫn ứng với tiết diện cần chọn, nhà chế tạo cho,
tra sổ tay.
Phải kiểm tra dây dẫn chọn theo điều kiện kết hợp với thiết bị bảo vệ:
+ Nếu bảo vệ bằng áptômát:

1,5
1,25I
Ikk
dmCB
cp21
≥
+ Nếu bảo vệ bằng cầu chì:
0,8
I
Ikk
dc
cp21
≥
NgoàI ra khi cần thiết, còn phải kiểm tra dây dẫn theo điều kiện tổn thất điện áp (nếu đường
dây dài) và điều kiện ổn định nhiệt dòng ngắn mạch (nếu gần nguồn).
6.6.1 Tính toán chiếu sáng dân dụng:
a. Tính tổng công suất chiếu sáng cho khu vực có diện tích S (m
2
)
P
cs

= P
o
.S
Trong đó:
P
o
: Suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích, tra bảng chọn.
(W/m
2
)
S: diện tích (m
2
)
b. Tính tổng số bóng đèn cần lắp trong khu vực:
9
n
=
P
cs
P
đ
Trong đó:
P
đ
: công suất đèn (W)
n: tổng số bóng đèn (bóng)
c. Căn cứ vào diện tích cần chiếu sáng, vào số lượng bóng đèn, vào tính chất yêu cầu sử dụng ánh
sáng mà chọn cách bố trí đèn thích hợp (bố trí rảI đều hay thành rãnh, thành cụm, số lượng bóng trong
mỗi cụm v.v…).
d. Vẽ sơ đồ đấu dây từ bảng điện đến từng bóng đèn. Đó là bản vẽ mặt bằng cấp điện chiếu sáng.

e. Vẽ sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng.
f. Lựa chọn và kiểm tra các phần tử trên sơ đồ (áptômát, cầu chì, thanh cáI, dây dẫn)
Ghi chú:
Trong tính toán chiếu sáng dân dụng đô thị bao gồm cả tính toán thiết kế cho quạt. Trong trường
hợp này có hai cách làm:
- Lấy suất phụ tải chung cho cả chiếu sáng và quạt, sau đó trừ công suất quạt (lấy theo thực tế)
tìm được công suất chiếu sáng.
- Lấy riêng suất phụ tải cho chiếu sáng để tính toán thiết kế chiếu sáng, còn quạt lấy theo thực tế,
tính toán riêng.
6.6.2 Tính toán chiếu sáng công nghiệp:
Trình tự tính toán như sau:
1. Xác định độ cao treo đèn:
H = h - h
1
– h
2

(6.2)
Trong đó:
h: là độ cao của nhà xưởng.
h
1
: là khoảng cách từ trần đến bóng đèn.
h
2
: là độ cao mặt bàn làm việc.
2. Xác định khoảng cách giữa hai đèn kề nhau (L) theo tỷ số hợp lý L/H, tra theo bảng 6.1:
BẢNG 6.1: TỶ SỐ L/H HỢP LÝ CHO CÁC ĐỐI TƯỢNG CHIẾU SÁNG
10
(6.1)

L L L
L L
L L
h H
h
1
h
2
Hình 6.3: Bố trí đèn trên mặt bằng và mặt đứng
Loại đèn và nơI sử
dụng
L/H bè trÝ
nhiÒu d©y
L/H bè trÝ
1 d©y
ChiÒu réng giíi h¹n
cña nhµ xëng
khi bè trÝ 1 d©y
Tốt
nhất
Max cho
phép
Tốt
nhất
Max cho
phép
Chiếu sáng nhà xưởng
dùng chao mờ hoặc sắt
tráng men.
2,3 3,2 1,9 2,5 1,3H

Chiếu sáng nhà xưởng
dùng chao vạn năng.
1,8 2,5 1,8 2,0 1,2H
Chiếu sáng cơ quan,
văn phòng.
1,6 1,8 1,5 1,8 1,0H
3. Căn cứ vào sự bố trí đèn trên mặt bằng, mặt cắt, xác định hệ số phản xạ của tường, trần ρ
tường
,
ρ
trần
, (%).
4. Xác định chỉ số của phòng (có kích thước a x b)
b) H(a
b x a
+
=
ϕ
(6.3)
5. Từ ρ
tường
, ρ
trần
, ϕ tra bảng tìm hệ số sử dụng k
sd
6. Xác định quang thông của đèn
(lumen)
n.k
kESZ
F

sd
=
(6.4)
Trong đó:
k: là hệ số dự trữ, tra bảng 6.2.
E: là độ rọi (lx) theo yêu cầu của nhà xưởng.
S: là diện tích nhà xưởng (m
2
).
Z: là hệ số tính toán Z = 0,8 ÷ 1,4.
n: là số bóng đèn được xác định chính xác sau khi bố trí đèn trên mặt
bằng.
Bảng 6.2: HỆ SỐ DỰ TRỮ
Tính chất môi trường
Số lần lau bóng ít
nhất 1 tháng
Hệ số dự trữ (k)
Đèn tuýp Đèn sợi đốt
Nhiều bụi khói, tro, mồ hóng. 4 2 1,7
Mức bụi khói, tro, mồ hóng trung
bình
3 1,8 1,5
Ít bôi khãi, tro, må hãng.
2 1,5 1,3
7. Tra sổ tay tìm công suất bóng có F ≥ F tính toán theo (6.4)
8. Vẽ sơ đồ cấp điện chiếu sáng trên mặt bằng.
9. Vẽ sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng.
11
10. Lựa chọn các phần tử trên sơ đồ nguyên lý.
6.7. Các thí dụ về thiết kế chiếu sáng.

• Ví dụ 6.1:
Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho một siêu thị nhỏ, diện tích 10x10 = 100m
2
.
GIẢI:
Siêu thị yêu cầu mức độ chiếu sáng cao vì vậy chọn suất chiếu sáng là:
P
o
= 30 W/m
2
Tổng công suất cần cấp cho chiếu sáng siêu thị là:
P
cs
= P
o
.S = 30 x (10x10) = 3000W
Chọn dùng loại đèn nê-on, dài 1,2m, công suất 40W. Vậy số lượng bóng đèn cần dùng là:
n =
3000
= 75 bóng
40
Số lượng này được bố trí thành 5 dãy, mỗi dãy 15 bóng chia làm 5 cụm, mỗi cụm 3 bóng.
Mặt bằng bố trí đèn và đi dây như Hình 6.4
Sơ đồ nguyên lý lưới điện chiếu sáng cho siêu thị như sau:
12
Hình 6.5: Sơ đồ nguyên lý cấp điện chiếu sáng cho siêu thị
CB
1
CB
T

CB
2
CB
3
CB
4
CB
5
Hình 6.4: Mặt bằng cấp điện chiếu sáng cho siêu thị
1; 4: Bảng điện. 5.
Áptômát tổng.
2. Dây đến 5 cụm đèn. 6. Các áptômát
nhánh.
3. Cụm đèn.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3

3
3
3
3
3
3
3
2 2 2 2 2
1
3
5
6 6 6 6 6
4
Bảng điện
3
Lựa chọn áptômát tổng CB
T
:
(A) 17,045
220.0,8
3000
I I
ttdmAT
==≥
Chọn áptômát 30A do LG chế tạo.
Lựa chọn áptômát nhánh:
Có 5 áptômát nhánh, dòng tính toán mỗi nhánh là dòng của 15 đèn.
(A) 3,409
220.0,8
40 x 15

I I
tt dmAi
==≥
Chọn dùng 5 áptômát 5A do LG chế tạo.
Thông số kỹ thuật của các áptômát cho trong bảng sau:
Tên
áptômát
U
đm
(V)
I
đm
(A)
Loại Kiểu
Số
cực
I
cđm
(kA)
Số
lượng
CB
T
600 30 50AF ABE 53a 3 2,5 1
CB
1
, CB
2
, CB
3

, CB
4
,
CB
5
.
600 5 50AF ABE 53a 3 2,5 5
Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra điều kiện cắt ngắn mạch.
Lựa chọn dây dẫn cho 5 dãy đèn.
k
1
k
2
I
cp
≥ I
tt
= 3,409 (A)
Dự định dùng dây đồng bọc nhựa hạ áp, lõi mềm nhiều sợi do CADIVI chế tạo, đI riêng lẽ: k
1
=
k
2
= 1
Chọn dùng dây đôi mềm tròn loại VCm (2 x 1) có I
cp
= 10 (A)
Kiểm tra điều kiện kết hợp áptômát bảo vệ.
1,5
5 x 1,25

1,5
1,25I
10A I
dmCB
cp
=>>=
Vậy chọn dây VCm (2 x 1) cho các dãy đèn là thỏa mãn.
Vì đường dây ngắn nên không cần kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp.
Vì xa nguồn nên không cần kiểm tra ổn định nhiệt dòng ngắn mạch.
13
• Ví dụ 6.2:
Yêu cầu thiết kế chiếu sáng cho phân xưởng cơ khí có diện tích S = 20 x 50 = 1000m
2
GIẢI:
1. Xác định số lượng, công suất đèn:
Nội dung phần này bao gồm các hạng mục từ 1 đến 7 trong trình tự tính toán nêu trên.
Vì là xưởng sản xuất, dự định dùng đèn sợi đốt, cosϕ = 1.
Chọn độ rọi cho chiếu sáng chung là E = 30 lx.
Căn cứ vào trần nhà cao 4,5m, mặt công tác h
2
= 0,8m, độ cao treo đèn cách trần h
1
= 0,7m.
Vậy:
H = h - h
1
– h
2
= 4,5 – 0,7 – 0,8 = 3 m.
Tra bảng đèn sợi đốt, bóng vạn năng có L/H = 1,8. xác định được khoảng cách giữa các đèn.

L = 1,8 x H = 1,8 x 3 = 5.4 m.
Căn cứ vào bề rộng phòng (20m) chọn L = 5 m.
Đèn sẽ được bố trí làm 4 dãy cách nhau 5m, cách tường 2,4m, tổng cộng 36 bóng, mỗi dãy 9
bóng.
Xác định chỉ số phòng:
5
)5020.(3
50.20
b) H(a
b . a
≈
+
=
+
=
ϕ
Lấy hệ số phản xạ tường 50%, trần 30%, tra sổ tay tìm được hệ số sử dụng k
sd
= 0,48.
Lấy hệ số dự trữ k = 1,3 và hệ số tính toán Z = 1,1. Xác định được quang thông mỗi đèn là:
(lumen) 2483
36.0,48
0.1,11,3.30.100

n.k
kESZ
F
sd
===
Tra bảng chọn bóng sợi đốt 200W có F = 2528 lumen.

NgoàI chiếu sáng trong nhà xưởng, còn đặt thêm 4 bóng 100W cho 2 phòng thay quần áo và 2
phòng WC. Tổng công suất chiếu sáng toàn xưởng là:
P = 36 x 200 + 4 x 100 = 7600 (W) = 7,6 (kW)
2. Thiết bị lưới điện chiếu sáng:
Đặt riêng 1 tủ chiếu sáng cạnh cửa ra vào lấy điện từ tủ phân phối phân xưởng về. Tủ gồm 1
áptômát ba pha và 10 áptômát nhánh một pha, mỗi áptômát cấp điện cho 4 bóng đèn. Sơ đồ cấp điện
trên mặt bằng và sơ đồ nguyên lý như Hình Hình 6.5 và 6.6.
- Chọn áptômát đặt tại tủ phân phối và áptômát đặt tại tủ chiếu sáng.

A)(56,11
1.38,0.3
6,7
cos .U.3
P
I
dm
tt
tt
===
ϕ
- Chọn dùng áptômát 3 pha 50A do Clipsal chế tạo có thông số ghi trong bảng:
Tên áptômát Mã số
U
đm
(V)
I
đm
(A)
Số
cực

I
cđm
(kA)
Áptômát tổng và Ápt«m¸t nh¸nh ®Æt
G4CB3050C 400 50 3 6
14
t¹i tñ ph©n phèi
- Chọn cáp từ tủ phân phối đến tủ chiếu sáng:
Chọn cáp đồng 4 lõi vỏ PVC do Clipsal chế tạo, tiết diện 6mm
2
có I
cp
= 45 (A) → PVC(3 x 6 +
1,4)
k
1
k
2
I
cp
= 1 . 1 . 45 > I
tt
= 11,56 (A)
- Chọn áptômát nhánh:

A)(64,3
1220
204
I
tt

==
x
x
Tên áptômát Mã số U
đm
(V) I
đm
(A) Số cực I
cđm
(kA) Số lượng
Ápt«m¸t nh¸nh G4CB2010C
400 10 2 6 10
- Chọn dây dẫn từ áptômát nhánh đến cụm 4 đèn:
Với I
tt
= 3,64A chọn dây đồng bọc nhựa, tiết diện 2,5mm
2
có I
cp
= 27A → M (2 x 2.5)
Kiểm tra dây dẫn kết hợp áptômát bảo vệ:
+ Với dây PVC(3 x 6 + 1,4):
A)(6,41
5,1
50.25,1
)A(45 =>
+ Với dây M (2 x 2.5):
A)(33,8
5,1
10.25,1

)A(27 =>
15
16
Hình 6.6: Sơ đồ nguyên lý mạng chiếu sánãngưởng cơ khí
TO-50EC-50A
ĐL
1
ĐL
2
50A
Tủ PP
ĐL
3
ĐL
4
PVC (3X6+1.4)
10xQCE-10A
Tủ CS
Hình 6.7: Sơ đồ mạng điện chiếu sáng xưởng cơ khí
1: Tủ điện chiếu sáng.
2: Bảng điện nhà thay quần
áo và WC.
1
WC
20.000
50.000
L = 5cm
L = 5cm
WC P.thay quần áoP.thay quần áo
1.000 1.000 6.0006.000

2
2
3.000
17
HOẠT ĐỘNG II: TỰ HỌC VÀ ÔN TẬP
- Tài liệu tham khảo cho bài này:
• Nguyễn Xuân Phú, Nguyễn Công Hiền, Nguyễn Bội Khuê: CUNG CẤP ĐIỆN,
NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1998.
• Nguyễn Công Hiền, Đặng Ngọc Dinh, Nguyễn Hữu Khái, Phan Đăng Khải,
Nguyễn Thành: CUNG CẤP ĐIỆN, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, Hà
Nội, 1984.
• Quyền Huy Ánh: CUNG CẤP ĐIỆN, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí
Minh, 2006.
• Trần Bách, Phan Đăng Khải, Ngô Hồng Quang: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN,
Giáo trình ĐHBK, Hà Nội, 1978.
• Ngô Hồng Quang, Vũ Văn Tẩm: THIẾT KẾ CẤP ĐIỆN, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội, 1998.
• Trịnh Hồng Thám, Đào Quang Thạch, Đào Kim Hoa: NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ
TRẠM BIẾN ÁP, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Haf Nội, 1996.
• Bùi Ngọc Thư: MẠNG CUNG CẤP VÀ PHÂN PHỐI ĐIỆN, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội, 2002.
• Các Catalog chào hằng của ABB, Công ty thiết bị điện Đông Anh và các hãng của
Nhật, Pháp, Mỹ, Đức,
• CUNG CẤP ĐIỆN CHO XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP, NXB Khoa học và Kỹ thuật,
Hà Nội, 1974.
• CUNG CẤP ĐIỆN, Dự án JICA-HIC, Ban điều khiển điện, 2003.
• CUNG CẤP ĐIỆN, Vụ Trung học Chuyên nghiệp và Dạy nghề, NXB Giáo dục, Hà
Nội, 2005.
- Làm các bài tập: Giải các bài tập 6.1; 6.2; 6.3; 6.4 và các bài tập liên quan trong tài liệu
tham khảo.

BÀI TẬP:
6.1. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng và quạt cho một lớp học có kích thước: rộng 8m và
dài 10m
.
6.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng và quạt cho một phòng làm việc của văn phòng đại
diện nước ngoàI, kích thước (4 x 6)m
2
.
6.3. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng cho một hội trường có diện tích S = (12 x 20)m
2
.
6.4. Yêu cầu thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho phân xưởng may xuất khẩu có kích
thước (15 x 30)m
2
. Yêu cầu độ rọi 100 lx.
1
Bài 7
NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSϕ
Mã bài: CIE 01 19 07
Giới thiệu :
Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp. Các xí nghiệp này tiêu thụ
khoảng trên 70% tổng số điện năng được sản xuất ra, vì thế vấn đề sử dụng hợp lý và tiết kiệm điện
năng trong các xí nghiệp công nghệp có ý nghĩa rất lớn. Về mặt sản xuất điện năng vấn đề đặt ra là
phải tận dụng hết khả năng của các nhà máy phát điện để sản xuất ra được nhiều điện nhất, đồng
thời về mặt dùng điện phải hết sức tiết kiệm điện, giảm tổn thất điện năng đến mức nhỏ nhất, phấn
đấu để một kWh điện ngày càng làm ra nhiều sản phẩm hoặc chi phí điện năng cho một đơn vị sản
phẩm ngày càng giảm.
Hệ số công suất cosϕ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và
tiết kiệm hay không. Do đó, Nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các xí nghiệp
phấn đấu nâng cao hệ số công suất cosϕ.

Việc tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosϕ không phảI là biện pháp tạm
thời đối phó với tình trạng thiếu điện, mà đây là chủ trương lâu dài gắn liền với mục đích phát huy
hiệu quả cao nhất quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Tuy nhiên, khi thực hiện các
biện pháp tiết kiệm điện và nâng cao hệ số công suất cosϕ chúng ta cần chú ý không gây ảnh
hưởng xấu đến chất lượng và số lượng sản phẩm hoặc làm xấu điều kiện lầm việc bình thường của
công nhân.
Tóm lại, nâng cao hệ số công suất cosϕ là một trong những biện pháp quan trọng
để tiết kiệm điện năng. Để làm được điều này thì việc phân tích, nắm vững các biện pháp nâng cao
hệ số công suất cosϕ một yêu cầu trọng tâm. Nó là cơ sở để chọn phương án nâng cao hệ số công
suất hợp lý nhất.
Mục tiêu thực hiện:
Học xong bài này, học viên có năng lực:
• Chọn được biện pháp nâng cao hệ số công suất phù hợp tình hình thực tế, theo tiêu chuẩn
Việt Nam.
Nội dung chính:
Để thực hiện mục tiêu bài học, nội dung bao gồm:
7.1 Khái niệm.
7.2 Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ.
7.3 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ.
Các Hình thức học tập:
Hình thức nghe giảng trên lớp có thảo luận
2
Hình thức tự học và thảo luận nhóm
Hình thức thực hành tại xưởng trường
HOẠT ĐỘNG I: NGHE GIẢNG TRÊN LỚP CÓ THẢO LUẬN
NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSϕ
7.1. Khái niệm.
Các đại lượng biểu diễn công suất có liên quan mật thiết với nhau qua tam giác công suất.

Trị số của góc ϕ có ý nghĩa rất quan trọng:

- Nếu ϕ ↓ thì P↑, Q↓; khi ϕ = 0 thì P ≡ S, Q = 0
- Nếu ϕ ↑ thì P↓, Q↑; khi ϕ = 90
o
thì Q ≡ S, P = 0
Trong nghiên cứu và tính toán thực tế người ta thường dùng kháI niệm hệ số công suất (cosϕ)
thay cho góc giữa S và P (ϕ).
Khi cosϕ càng nhỏ (tức ϕ càng lớn) thì lượng công suất phản kháng tiêu thụ (hoặc truyền tải)
càng lớn và công suất tác dụng càng nhỏ, ngược lại cosϕ càng lớn (tức ϕ càng nhỏ) thì lượng Q tiêu
thụ (hoặc truyền tải) càng nhỏ.
Lượng Q truyền tảI trên lưới điện các cấp từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ càng lớn càng gây
tổn thất lớn trên lưới điện.
7.1. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosϕ.
Các xí nghiệp công nghiệp sử dụng nhiều động cơ không đồng bộ ba pha, thường
xuyên non tảI hoặc không tảI, tiêu thụ lượng Q rất lớn, cosϕ thấp. Ví dụ các xí nghiệp cơ khí
thường có cosϕ = 0,5 ÷ 0,6. Lượng Q mà các xí nghiệp công nghiệp tiêu thụ chiếm khoảng 65% ÷
70% tổng công suất Q phát ra từ các nhà máy điện.
Nếu các xí nghiệp công nghiệp, bằng các giảI pháp kỹ thuật nâng cao cosϕ, nghĩa
là làm giảm lượng công suất phản kháng truyền tảI trên lưới điện từ các nhà máy điện đến xí
nghiệp, thì sẽ dẫn tới làm tăng tính kinh tế vận hành lưới điện. Cụ thể là:
a. Làm giảm tổn thất điện áp trên lưới điện:
Giả thiết công suất tác dụng không đổi, cosϕ của xí nghiệp tăng từ cosϕ
1
lên cosϕ
2
, nghĩa là
lượng công suất phản kháng truyền tảI giảm từ Q
1
xuống Q
2
. Khi đó, do Q

1
> Q
2
Hình 7.1: Tam giác công suất
S: Công suất toàn phần
P: Công suất tác dụng
Q: Công suất phản kháng
ϕ: Góc giữa S và P
S Q
P
ϕ
3
U
XQPR
U
1
1
+
=∆
>
2
2
U
U
XQPR
∆=
+
b. Làm giảm tổn thất công suất trên lưới điện:
Z
U

QP
S
2
2
1
2
1
+
=∆
>
2
2
2
2
2
SZ
U
QP
∆=
+
c. Làm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện:
τ
.
2
2
1
2
1
R
U

QP
A
+
=∆
>
RAR
U
QP

2
2
2
2
2
∆=
+
τ
Ta thấy ∆S và ∆A giảm tỉ lệ với bình phương lượng giảm Q.
d. Làm tăng khả năng của đường dây và máy biến áp:
Từ Hình 7.2 nhận thấy S
2
< S
1
, nghĩa là đường dây và máy biến áp chỉ cần tải công suất S
2
sau khi giảm lượng Q truyền tải. Nếu đường dây và máy biến áp đã chọn để tải S
1
thì với Q
2
có thể

tảI lượng P lớn hơn (xem Hình 7.2). Điều này cho thấy, khi làm giảm Q có thể làm tăng khả năng
tải công suất P từ P
1
lên P
2
của đường dây và máy biến áp.
7.2. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cosϕ.
Các biện pháp làm tăng cosϕ của xí nghiệp công nghiệp được gọi bằng một thuật ngữ là BÙ
COSϕ .
7.3.1 Bù cosϕ tự nhiên:
Bù cosϕ tự nhiên cũng là một thuật ngữ chỉ những giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà đã
làm tăng được trị số cosϕ. Đó chính là những giải pháp đơn giản, rẻ tiền làm giảm lượng tiêu thụ Q
của xí nghiệp. Các giải pháp bù cosϕ tự nhiên thường dùng là:
a.Thay động cơ thường xuyên non tảI bằng động cơ có công suất bé hơn:
Hình 7.2: Trị số Q tương ứng với trị số góc ϕ
ϕ
2
ϕ
1
S
1
S
2
Q
2
Q
1
(Q
1
- Q

2
) = Q
B
Q
2
P
2
P
1
4
Trị số cosϕ của động cơ tỉ lệ với hệ số tải của động cơ, động cơ càng non tảI thì cosϕ
càng thấp.
Mỗi xí nghiệp công nghiệp lớn có hằng ngàn động cơ các loại, nếu các động cơ thường xuyên
non tải được thay bằng động cơ có công suất nhỏ hơn (làm cho hệ số tải tăng lên) thì sẽ làm cho
cosϕ từng động cơ tăng lên dần đến cosϕ của toàn xí nghiệp tăng lên đáng kể.
Ví dụ, động cơ máy tiện 10kW, nhưng do quá trình gia công chỉ cần sử dụng công suất
5,5kW, khi đó hệ số tải:
55,0
10
5,5
==
t
k
Nếu thay động cơ máy tiện 10kW bằng động cơ 7kW sẽ có hệ số tải là:
8,0
7
5,5
≈=
t
k

Kinh nghiệm chỉ ra rằng:
+ Với những động cơ có k
t
< 0,45 thì nên thay.
+ Với những động cơ có k
t
> 0,75 thì không nên thay.
+ Với những động cơ có k
t
= 0,45 ÷ 0,75 thì cần phải so sánh kinh tế 2 phương án: thay và
không thay, xem phương án nào có lợi hơn, sau đó mới quyết định có thay động cơ non tải đó bằng
động cơ có công suất nhỏ hơn không.
b. Tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ:
Động cơ sau khi sửa chữa thường có cosϕ thấp hơn so với trước sửa chữa, mức độ giảm
thấp cosϕ tùy thuộc vào chất lượng sửa chữa động cơ.
Mỗi xí nghiệp lớn thường xuyên có hằng trăm động cơ thay nhau sửa chữa, chính vì thế ở
những xí nghiệp này phải xây dựng phân xưởng sửa chữa cơ khí, chủ yếu làm nhiệm vụ sửa chữa
động cơ.
Nếu chất lượng sửa chữa đảm bảo sẽ góp phần không nhỏ vào việc giảm mức tiêu thụ Q của
động cơ sau sửa chữa và góp phần làm tăng cosϕ của xí nghiệp. Vì thế, tăng cường chất lượng sửa
chữa động cơ rất cần được các xí nghiệp công nghiệp lưu ý đúng mức.
Tóm lại, bằng các giải pháp tổng hợp và đồng bộ kể trên, chắc chắn sẽ giúp cho cosϕ của xí
nghiệp được nâng cao trước khi sử dụng các thiết bị bù, điều này đem lại lợi ích kinh tế rõ rệt cho
các xí nghiệp.
Ví dụ, một xí nghiệp cơ khí trung, qui mô có tổng công suất tính toán là P = 10.000 kW,
cosϕ = 0,5 thì lượng Q tiêu thụ sẽ là:
Q = P.tgϕ = 10.000 x 1,732 = 17,320 (kVAr)
Giả sử sử dụng các giải pháp bù nhân tạo nêu trên nâng được cosϕ lên 0,6, khi đó lượng Q
tiêu thụ chỉ còn:
Q = 10.000 x 1,33 = 13,300 (kVAr)

Nghĩa là giảm được một lượng tiêu thụ Q là:
17,320 - 13,300 = 4,020 (kVAr)
Như vậy xí nghiệp bớt được khoản tiền mua, lắp đặt, quản lý, bảo dưỡng 4,020 (kVAr) tự
bù.
5
7.3.2 Dùng các thiết bị bù cosϕ:
Bù cosϕ tại xí nghiệp là một thuật ngữ của ngành điện, thực chất là xí nghiệp tự đặt thiết bị
phát ra Q để tự túc một phần hoặc toàn bộ nhu cầu tiêu thụ Q trong xí nghiệp, làm giảm lượng Q
truyền tảI trên lưới điện cung cấp cho xí nghiệp.
Thiết bị để phát ra Q thường dùng trên lưới điện là máy bù và tụ bù. Máy bù, hay còn gọi là
máy bù đồng bộ, là động cơ đồng bộ chạy quá kích thích chỉ phát ra Q. Ưu khuyết điểm của hai
loại thiết bị bù này giới thiệu trong bảng 7.1
BẢNG 7.1: SO SÁNH ĐẶC TÍNH KINH TẾ, KỸ THUẬT CỦA MÁY BÙ VÀ TỤ BÙ.
Máy bù Tụ bù
Cấu tạo, vận hành, sửa
chữa phức tạp
Cấu tạo, vận hành, sửa
chữa đơn giản
Đắt Rẻ
Tiêu thụ nhiều điện năng
∆
P = 5%Q
b
Tiêu thụ ít điện năng
∆
P = (2
÷
5)%Q
b
Tiếng ồn lớn Yên tĩnh

Điều chỉnh Q
b
trơn Điều chỉnh Q
b
theo cấp
Qua bảng so sánh trên, ta nhận thấy tụ bù có nhiều ưu điểm hơn máy bù, nhược điểm duy
nhất của tụ là công suất Q
b
phát ra không trơn mà thay đổi thay cấp (bậc thang) khi tăng, giảm số tụ
bù. Tuy nhiên, điều này không quan trọng vì bù cosϕ mục đích là làm sao cho cosϕ của xí nghiệp
lớn hơn cosϕ quy định là 0,85 chứ không cần có trị số thật chính xác. Thường bù cosϕ lên trị số từ
0,9 đến 0,95.
Tóm lại, trên lưới điện xí nghiệp công nghiệp, dịch vụ và dân dụng chỉ nên bù bằng tụ điện.
7.3.3 Phân phối tối ưu công suất bù trên lưới điện xí nghiệp:
a.Xác định tổng công suất phản kháng cần bù:
Từ Hình 7.2, nếu công suất tác dụng không thay đổi thì:
- Ứng với cosϕ
1
có:
Q
1
= P.tgϕ
1
- Ứng với cosϕ
2
có :
Q
2
= P.tgϕ
2

Công suất cần bù tại xí nghiệp để nâng hệ số công suất của xí nghiệp từ cosϕ
1
lên cosϕ
2
là:
Q
b
= Q
1
- Q
2
= P.tgϕ
1
- P.tgϕ
2
Q
b
= P(tgϕ
1
- tgϕ
2
)
(7.1)
Trong đó: P là công suất tác dụng tính toán của xí nghiệp (kW)
b.Phân phối tối ưu công suất cần bù:
Hình 7.3 giới thiệu các vị trí có thể đặt tụ bù cosϕ trên lưới điện xí nghiệp.
Hình 7.3: vị trí đặt tụ bù trên lưới điện xí nghiệp
TPP
2
Đ Đ

4 4
3
Đ Đ
4 4
3
Đ Đ
4 4
3
TĐL1 TĐL2 TĐL3
1
6
1. Đặt tụ bù phía cao áp của xí nghiệp: đặt tại vị trí này có lợi là giá thành tụ cao áp
thường rẻ hơn tụ hạ áp, tuy nhiên chỉ làm giảm tổn thất điện năng từ 1 trở lên lưới điện, không
giảm được tổn thất điện năng trong trạm biến áp và lưới hạ áp xí nghiệp.
2. Đặt tụ bù tại thanh cái hạ áp của trạm biến áp xí nghiệp. Tụ điện đặt tại vị trí
này, so với vị trí 1, làm giảm thêm tổn thất điện năng trong trạm biến áp và cũng không giảm được
tổn thất điện năng trên lưới hạ áp xí nghiệp.
3. Đặt tụ bù tại tủ động lực. Đặt tụ bù tại các vị trí này làm giảm được tổn thất điện
năng trên các đường dây từ tủ phân phối tới các tủ động lực và trong trạm biến áp xí nghiệp.
4. Đặt tụ bù tại cực của tất cả động cơ. Đặt tụ bù tại cực của động cơ có lợi nhất về
giảm tổn thất điện năng, tuy nhiên vốn đầu tư sẽ cao và tăng chi phí quản lý, vận hành, bảo dưỡng
tụ.
7
Đặt tụ bù ở những vị trí nào với công suất bao nhiêu là lời giảI của bài toán “Phân
phối tối ưu thiết bị bù trong lưới điện xí nghiệp”. GiảI chính xác bài toán này rất khó khăn và phức
tạp.
Trong thực tế, để bù cosϕ cho xí nghiệp, người ta tiến hành bù như sau:
1. Với một xưởng sản xuất hoặc xí nghiệp nhỏ nên đặt tập trung tụ bù tại thanh cái
hạ áp trạm biến áp xí nghiệp.
2. Với xí nghiệp loại vừa có một trạm biến áp và một số phân xưởng với công suất

khá lớn và khá xa trạm biến áp, để giảm tổn thất điện năng trên đường dây từ trạm biến áp đến các
phân xưởng có thể đặt phân tán tụ bù tại các tủ phân phối phân xưởng và tại cực động cơ có công
suất lớn (năm bảy chục kW).
3. Với xí nghiệp qui mô lớn bao gồm hằng chục phân xưởng, thường lưới điện khá
phức tạp bao gồm trạm phân phối trung tâm và nhiều trạm biến áp phân xưởng, khi đó để xác định
vị trí và công suất bù thường tính theo hai bước:
• Bước 1: xác định công suất bù đặt tại thanh cáI hạ áp tất cả các trạm biến áp phân
xưởng.
• Bước 2: phân phối công suất bù của từng trạm (đã xác định được từ bước 1) cho các
phân xưởng mà trạm biến áp đó cấp điện.
4. Cũng có thể xét đặt tụ bù toàn bộ phía cao áp. hoặc một phần bù bên cao áp và
một phần bù bên hạ áp tùy thuộc vào độ chênh lệch giá tụ cao và hạ áp.
Trong trường hợp bù tụ nhiều điểm (trường hợp 2 và 3), công suất bù tối ưu tại
điểm I nào đó xác định theo biểu thức:
i
td
R
R
)Q(Q - Q Q
bibi ∑∑
−=
(7.2)
Trong đó:
i
Q
là công suất phản kháng yêu cầu tại nút i.
Σ
Q
là tổng công suất phản kháng yêu cầu
Σb

Q
là tổng công suất bù, xác định theo (7.1) hoặc theo
bước 1 của trường
hợp 3.
i
R
là điện trở nhánh đến vị trí nút i.
td
R
là điện trở tương đương của lưới điện.
Chú ý: ở biểu thức (7.2) khi giải ra chỉ lấy giá trị dương (≥0), nếu khi giải ra xuất
hiện giá trị âm thì có nghĩa là tại đó không nên đặt tụ bù, tại đó Q
b
= 0, ta bỏ ẩn đó đI và giảI lại bàI
toán (n – 1) ẩn, cứ thế cho đến khi nào được 1 tập nghiệm dương.
∑
=
Σ
n
i
1
QQ
n
td
RRR
R
1

11
1

21
+++
=
8