THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO XƯỞNG SẢN XUẤT CÁP ĐIỆN

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
*****

BÀI TẬP LỚN:
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO XƯỞNG SẢN XUẤT CÁP ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN QUANG THUẤN
Sinh viên thực hiện : TRẦN QUỐC DŨNG
VŨ HOÀNG DŨNG
ĐINH TIẾN DŨNG
Lớp :

điện 1-k7

HÀ NỘI
1


MỤC LỤC

PHẦN I
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CÁP ĐIỆN
1.1
1.2

thiết kế sơ bộ…………………………………………………………..4
kiểm tra thiết kế ……………………………………………………….6

1.2.1 kiem tra do roi tren mat phang lam viec …………………………….7
1.2.2 kiem tra choi loa mat tien nghi……………………………………… 9

PHẦN II
PHẦN MỀM THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DIALUX
PHẦN III :
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Chương I : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP
ĐIỆN
I.Đặc điểm xưởng…………………………………………………………..16
II.Xác định phụ tải tính toán ……………………………………………….16
III . Phương án cung cấp điện………………………………………………17
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN
I.Tính chọn các phần tử trên sơ đồ………………………………………….17
II.Cung cấp điện cho nhà xưởng ……………………………………………18
Kết luận……………………………………………………………………... 22

2


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay điện không thể thiếu trong bất kì ngành công nghiệp nào, đặc biệt
trong quá trình đất nước ta đang công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. điện đang
được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống: sinh hoat, dịch vụ, công
nghiệp, nông nghiệp..
Hệ thống cung cấp điện bao gồm sản xuất, truyền tải, phân phối điện năng để cấp
điện cho một khu vực…v.v Vấn đề tính toán, thiết kế hệ thống cung cấp điện cho
một khu vực để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, an toàn khi sử dụng, … là một yêu cầu
khó nhưng lại cần đạt cho tất cả người học về điện.
Trong tất cả phần cung cấp điện nào thì hệ thống chiếu sang không thể thiếu .
hiện nay hệ thống chiếu sang đang được sử dụng rộng rãi và đang tiêu thụ một
nguồn năng lượng rất lớn nhưng vấn đề sử dụng cũng như chất lượng vẫn chưa còn

đảm bảo. Dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Quang Thuấn chúng em tìm hiểu
va áp dụng để “thiết kế chiếu sang cho xưởng sản xuất cáp điện“. Do kiến thức
còn hạn hẹp nên bài của em còn thiếu sót , chúng em mong được sự giúp đỡ của
thầy. Chúng em xin cảm ơn.

3


PHẦN I
THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CÁP ĐIỆN

1.1

thiết kế sơ bộ
- chọn độ rọi yêu cầu và cấp quan sát :

Theo TCVN 7114 : 2002 ( phục lục 4.2-t 211) độ rọi yêu cầu Eyc = 300 lx đối với
phân xưởng lắp ráp máy và cấp quan quan sát ở mức B-C
-

chọn bóng đèn :

+ yêu cầu mức độ quan sát cấp (B-C) và thể hiện màu (CRI ) vừa phải.
+ dựa vào biểu đồ Kruithof, với độ rọi Eyc = 300 lx nên chọn đèn có T = 30004200 0 K
Từ các dữ liệu nên trên và đặc điểm nhà xưởng có chiều cao lớn, chọn đèn Metalhalide.
-

Chọn bộ đèn :

Chọn phương án chiếu sáng trực tiếp với bộ đèn loại B có hiệu suất sáng η = 75của

bất cứ hang sản xuất nào phù hợp với loại bóng đèn đã chọn và các điều kiện kỹ
thuật khác.
-

Sơ đồ bố trí bộ đèn

+ chọn khoảng cách từ bộ đèn đến trần : h’ = 0,5 m
→ h = H- h’ – 0,85 = 9 – 0,5 – 0,85 = 7.65 m
+ chỉ số treo đèn và chỉ số không gian :
J= = = 0,061 , chọn j = 0
K= = = 2,83
+ để đảm bảo bộ đồng đều độ rọi trên mặt phẳng làm việc đối với loại đèn B,
khoảng cách giữa các bộ đèn phải thỏa mãn điều kiện sau ( xem bảng 4.2):
max

= 1,1 → nmax = 1,1h = 1,1.7,65 = 8,415 m
4


Số bộ đèn theo cạnh a :
Na = = = 9,26 → chọn 9 bộ
Số bộ đèn theo cạnh b :
Nb = = = 3,56 → chọn 4 bộ
Số bộ tối thiểu của nhà xưởng là : Nmin = Na.Nb = 9.4 = 36 bộ
-

Tổng quang thong trong không gian chiếu sáng

FΣ = = = 1409032,26 lm
Tra phục lục 4.3 ứng với đèn metal-halide trong môi trường bụi trung bình và bảo

dưỡng tốt được δ = 1,4. Phục lục 4.4 với bộ đèn C có j = 0 , k = 2,83 và hệ số phản
xạ trần, tường, nền 3: 3: 1 tra được hế số lợi dụng quang thong U = 0,93.
-

Chọn công suất đèn, số lượng đèn và bố trí đèn phù hợp

+ quang thông của một bóng đèn :
Fb = = = 39139,79lm
+ theo catalos của nhà chế tạo chọn bóng đèn có quang thong gần nhất -> chọn đèn
Metal halide Philips HPK888 P-MB 1xHPI-P400W-BUS R-L743 của hang
Phillips có quang thông 32500lm ,0,75B+0,00T
+ số lượng bộ đèn cần thiết là :
N = = = 43,35. ta chọn 48 bộ đèn
+ với 45 bộ đèn ta có độ rọi trung bình là :
Etb = = = 332 > Eyc = 300 lx
Bố trí bộ đèn 48 trên mặt bằng phân xưởng như hình 1.1(đơn vị : m)

5


Hình 1.1 phân bố đèn trên mặt bằng phân xưởng
-

Ta có n = 13m, q =6,5m; p = 1,88m; m = 3,75 m.

+ kiểm tra điều kiện độ đồng đều độ rọi khu vực mặt phẳng làm việc sát 4 bên
tường nhà xưởng:
≤ q = 6,5 ≤ ; ≤ p = 1,88 ≤
→ như vậy bố trí 45 bộ đèn với các kích thước đã nêu trên đảm bảo độ rọi yêu cầu
và sự đồng đều độ rọi trên mặt phẳng làm việc của nhà xưởng.

1.2

kiểm tra thiết kế
Kết quả bố trí bộ đèn xác định được khi thiết kế sơ bộ :

A =78 m, b = 30 m, h = 9m, n = 13 m, q = 6,5 m; m = 3,75m, p = 1,88 m; j = 0, k =
2,83 , δ = 1,4

6


1.2.1

Kiểm tra độ rọi trên mặt phẳng làm việc :

Để kiểm tra nhanh và chính xác , trực quan ta nên sử dụng các phần mềm chiếu
sáng. Sau đây sẽ trình bày phương pháp điểm tra tính toàn thực hiện gần đứng
bằng tay với nguồn sáng .

Hình 1.2 kiểm tra độ đồng đều độ rọi
+ bằng trực quan, có thể nhận thấy trên mặt phẳng làm việc hình 1.2, điểm A ( giữa
bộ đèn9và 17) có độ rọi nhỏ nhất, còn điểm B ( là tâm bộ đèn 28 ) có độ rọi lớn
nhất : EA = Emin, EB = Emax.
+ Xác định độ rọi EA , E B :
Ta có : L.B.H=0,54.0,54.0,587
→ λ = b – ( 2l + 2p/2) = 30 – ( 2.0,54 + 2.6,5/2) = 22,42m
Vì l + λ = 0.54 + 22,42 = 22,96m > 0.5h = 0,5.9 = 4.5m, do đó độ rọi tại một điểm
nào đó trên mặt phẳng làm việc bằng tổng độ rọi của từng đèn riêng rẽ tạo nên.
Độ rọi tại điểm A : độ rọi trực tiếp do 48 bộ đèn tạo nên tại điểm A. theo công thức
EA =

Xác định tổng độ rọi tương đối
7


•

Độ rọi tại điểm A do bộ đèn 9 tạo nên : e9.

Ta có h = 30, p = n/2 =6.5/2 = 3,25 (m); l = 0,54 nên :

= =0.1

e6 = 80 lx ( theo đồ thị hình 4.11b)

= = 0.018
Tính toán tương đương ta có bảng tổng kết sau :
Độ rọi tương đối tại điểm A do 48 điểm tạo nên , lx
E1
1
E9
80
E17
80
E25
1
E33
E2
1
E10
10

E18
10
E26
1
E34
E3
1
E11
3
E19
3
E27
1
E35
E4
2
E12
2
E20
2
E28
2
E36
E5
2
E13
2
E21
2
E29

2
E37
E6
3
E14
2
E22
2
E30
3
E38
E7
3
E15
2
E23
2
E31
3
E39
E8
3
E16
2
E24
2
E32
3
E40
Tổng quang thong trên điểm A:

1
1
1
1
0.84
0.8
0.76
0.6

E41
E42
E43
E44
E45
E46
E47
E48

0.53
0.49
0.43
0.41
0.36
0.33
0.31
0.3

→ EA = = 241,56 lx.
ta được : EA = Emin = EA = = =186lx

+ độ rọi tại điểm B : độ rọi tại tương đối do 48 bộ đèn tại diểm B tinh toán tương tự
A
Tổng quang thong trên điểm B là : EB = 255,13 lx
Do vậy, độ rọi tại điểm B trên mặt phẳng làm việc do 48 bộ đèn tạo nên là :
EB = Emax = = 513 lx
Kiểm tra độ đồng đều độ rọi :
-Tỷ số = =0.36>0.3
-tỷ số = = 0,6>0,5
-> Độ đồng đều độ dọi đạt yêu cầu
1.2.2 kiểm tra chói lóa mất tiện nghi .
8


A, chói lóa khi nhìn tường (hoặc vách bên) và trần
Độ rọi trung bình trên trần E1, trên cổ trần E2 ( E2 = E1 ), trên tường E3 và trên mặt
phẳng làm việc E4 xác định theo công thức :
Ei = .(Ri.F’u + Si) = .(Ri.F’u + Siđ) + .SiT
= Eiđ + EiT
→ xác định quang thông tương đối riêng phần trên mặt phẳng làm việc F’u :
Chỉ số dưới và chỉ số gần
+ km = = = 0,65
+ kp = = = 0.56
Ta có : = = 1,16 → kp = 1,16.km
-

Tra phục lục 4.5 và thực hiện nội suy kp, km, k :

+ ứng với bộ đèn loại B :
Khi chỉ số không gian k = 2,83 ; km = 0.65 ; kp = 0.56. Nội suy theo kp :
kp

Fu’

0

0,5
828

627

→ Fukp’= 0,56 = 627 + (828-627). = 727,5
Km=1,5; kp = 0,56.km = 0,56.1,5 = 0,84
kp
Fu

’

0
425

1,5
844

F’ukp = 0,9045 = 425 + (844-425) = 659,64
Nội suy theo km :
Fu’( kp = 56, km = 0,65) = 727,5+ (844-727,5) = 762,45
-

Xác định hệ số R, S :

Tra bảng phục lục 4.5 theo j và các hệ số phản xạ ρ1 : ρ2 : ρ3 = 3 : 3: 1

9


R
R1
R3
-0,062 -1,313

k
1,5
-

S
R4
0,865

S1d
137

S3d
1364

S4d
156

S1T
-

S3T

-

S4T
-

Độ rọi trên trần ( E1), trên tường (E3) và trên mặt phẳng làm việc ( E4) :

E1 = E1d + E1T = .(R1.F’u + S1d)
=.(-0,062.762,45 + 137)=64lx
E3 = E3d + E3T = .(R3.F’u + S3d)
=.(-1,313.762,45 + 1364)=259,22lx
E4 = E4d + E4T = .(R4.F’u + S4d)
=.(0.865.762,45 + 156)=582,44lx
Đánh giá sai số số độ rọi trên mặt phẳng làm việc :
ΔE4% = .100% = =0,88%
->sai số là không đáng kể
-

Kiểm tra độ chói tường ( hoặc vách bên )

Ta có :

= =0,5

điều kiện : 0.5≤≤0,8 -> đạt yêu cầu
Trường hợp không đạt yêu cầu, sẽ phải cải thiện đọ chói tường ( hoặc vách bên )
bằng việc sử dụng bộ đèn có phân bố rộng hơn sẽ dễ đảm bảo yêu cầu này :
-

Kiểm tra độ chói khi nhìn trần :

+ độ chói khi nhìn bộ đèn dưới góc quan sát 750 theo công thức :
Ibdy = 75 = I0bdy = 75. = 26. =845cd
I0bdy = 75 tra được từ biểu đồ phân bố cường độ ánh sáng
Sbk = a.b.cos 75 + a.c.sin75 = 0,092
L1 = =918,47cd/m2
10


-

Độ chói theo công thức : L2 = = = 66

Độ tương phản theo công thức : r = = = 13,91 ≤ =15
-> đảm bảo tiện nghi nhìn trần
B:chói lóa khi nhìn trực tiếp từ bộ đèn :
- theo hướng nhìn ngang bộ đèn, ta có :
Tg γ = = = > nên cần kiểm tra chói lóa do nhìn ngang bộ đèn
-theo hướng nhìn dọc bộ đèn:
Tg γ = = = > nên cần kiểm tra chói lóa do nhìn dọc bộ đèn

PHẦN II
PHẦN MỀM THIẾT KẾ CHIẾU SÁNG DIALUX
Dialux là phần mềm của hang Dial GmbH của Germany ( Đức ) , cho phép tính
toàn thiếu kế chiếu sáng trong nhà và ngoài trời với dao diện 3D trược quan sinh
động. Một trong những ưu điểm của phần mềm là đưa ra nhiều phương án lựa chọn
bộ đèn, không chỉ các bộ bộ đèn của hang Osram mà còn hỗ trợ nhiều database của
nhiều hang đèn khác nhau trên thế giới như : Phillips, Erco,… và thậm chí cả Rạng
Đông hay Quang Điện của Việt Nam.
Dialux đưa ra thong số kỹ thuật ánh sáng, giúp chúng ta thực hiện nhanh chóng

quá trình tính toán hoặc cho phép sửa đổi các thong số đó. Phần mềm đưa ra một
11


chương trình Wizard rất dễ dàng sử dụng để tính toán chiếu sáng trong các đối
tượng như : mặt tiền, bảng hiệu…
Dialux cho phép chèn nhiều vật dụng khác nhau vào dự án : bàn , ghế, tivi…bên
cạnh đó, phần mềm có một thư viện mới khác nhiều vật liệu màu sắc phù hợp ( cửa
chính, cửa sổ, …) dễ dàng thay đổi, hiệu chỉnh phù hợp với dự án một cách rất trực
quan sinh động.

Úng dụng phần mềm Dialux để kiểm tra kết quả cho bài thiết kế :

12


Hình 2.1:các thông số

13


Hình 2.2:độ rọi các điểm

14


Hình 2.3 phân bố các bộ đèn
Nhận xét:
-Giữa kết quả từ phần mềm và tính toán có sự sai số không đáng kể,thiết kế bằng
phần mềm sẽ nhanh và ít sai sót,khi thiết kế bằng phần mềm dễ dàng thay đổi được

các thông số và thiết kế,có cái nhìn tổng quan và kiểm tra kĩ càng khi áp dụng vào
thực tế nhằm đảm bảo đúng yêu cầu kĩ thuật

15


PHẦN III :
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN
Chương I : XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN VÀ PHƯƠNG ÁN CUNG
CẤP ĐIỆN
I.Đặc điểm xưởng
*Xưởng sản suất cáp điện có đặc điểm :
-

Chiều dài : a = 78m

-

Chiều rộng : b = 30m

-

Chiều cao : h = 9m

-

Hệ số phản xạ 3:3:1

Độ rọi yêu cầu Eyc= 300lx đối với xưởng sản xuất cáp điện và cấp quan sát ở
mức B-C

II.Xác định phụ tải tính toán
-Nhà xưởng có diện tích 2340 m2
-Ta có:
Pđ = Pb + Pcl =400+30 =430 (W)
Trong đó : Pđ là công suất của bộ đèn
Pb là công suất của bóng đèn
Pcl là công suất chỉnh lưu





Ptt = =48.430=20,64 KW
Stt =Ptt / cosφ = 20,64 / 0,85 =24,3 KVAr
Qtt = = =12,8 KVA
Công suất chiếu sáng cho nhà xưởng là 33,4 KW
Công suất của các thiết bị khác khoảng 125,305 KW

Vậy công suất tổng của cả xưởng là :
16


P= 33,4+125,305=158,705KW
III . Phương án cung cấp điện
Với công suất tính toán P=33,4 KW và Kdt=0,85 nguồn điện chiếu sáng được lấy từ
trạm biến áp 315KVA (điện áp 22/0,4KV) của nhà xưởng , qua tủ phân phối tổng
đi đến tủ điện trung tâm của nhà xưởng.
Tại tủ điện phân phối chiếu sáng của nhà xưởng đặt một aptomat tổng và chia
thành từng nhánh cấp điện cho nhà xưởng

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN
I.Tính chọn các phần tử trên sơ đồ
a) Chọn các phần tử từ trạm biến áp vào tủ điện phân phối tổng
Dòng điện qua dây dẫn :
I = =.0,85 = 241,13 A
-Vỏ tự tạo
-Theo tiêu chuẩn quốc tế ta chọn loại aptomat NS400E do hãng Merlin Gerin sản
xuất có Iđm = 400 A.
-Chọn cáp đồng có 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS của Pháp chế tạo với thông
số :
F(mm2)

Dlõi (mm)

185

15,6

Dlõi min
(mm)
50

Dlõi max
(mm)
59

M
(kg/km)
8175

R0
(Ω/km)
0,1

Icp (A)
450

+Kiểm tra độ sụt áp :
Với độ dài cáp là 25m từ trạm biến áp đến tủ điện phân phối tổng. Ta có :
= = = 0,72 V
K1.k2.Icp > Itt mà dây đặt ngoài trời nên k1 = k2 =1 . Ta thấy giá trị trên thỏa mãn.
17


b) Chọn phần tử từ tủ điện phân phối tổng sang tủ điện phân phối chiếu sáng
Công suất chiếu sáng là 33,4KW
Dòng điện qua dây dẫn :
I = = = 178,6 A
-Vỏ tự tạo
-Chọn aptomat loại NS225Edo hãng Merlin Gerin chế tạo có Iđm= 225A
-Chọn cáp đồng 4 lõi cách điện PVC do hãng LENS sản xuất với thông số :
F(mm2)

Dlõi (mm)

120

49,34

Dlõi min

(mm)

Dlõi max
(mm)

M
(kg/km)
6157

R0
(Ω/km)
0,153

Icp (A)
228

Kiểm tra sụt áp : ta đặt tủ điện chiếu sáng cách tủ điện phân phối tổng 5m nên ta
cần tính độ sụt áp đoạn dây này như sau
= = = 0,16 V
Tổng sụt áp là : t = 0,72+0,16= 0,88 V < cp => đạt yêu cầu.

II.Cung cấp điện cho nhà xưởng
-Nhà xưởng được thiết kế với 48 bóng đèn Metal halide có công suất bóng đèn là
400W . Công suất chiếu sáng là :
Pcs = 48.400 = 19200W=19,2kW
-Dựa vào cách bố trí đèn ở phần thiết kế chiếu sáng ta chia làm 6 nhánh cấp điện ,
mỗi nhánh cấp điện cho 8 bộ đèn giống nhau.
- Dòng điện qua mỗi nhánh là :
In= = = 17,1 A
18

Chọn aptomat 1 pha cho mỗi nhánh loại EA52G do Nhật Bản chế tạo có Iđm=30A
Ta có :
K1 = 0,9 với nhiệt độ tiêu chuẩn của môi trường xung quanh là 250C lấy khi nhiệt
độ môi trường xung quanh là 350C
K2 = 0,8 với số sợi cáp đặt song song là 7 ,khoảng cách mỗi sợi là 6,5m
Hệ số hiệu chỉnh k = k1.k2 =0,9.0,8=0,72
*Khi đó dòng điện phát nóng cho phép là :
Icp.k > In
Ta chọn dây đồng 2 lõi cách điện PVC do hang LENS của Pháp sản xuất với
thông số :
F (mm2)
3,5

Ddd (mm)
2,4

D (mm)
11,4

Icp (A)
34

R0 (/km)
5,3

Ta có :
Icp.k > In hay 34.0,72 >19,25 A đạt yêu cầu
*Kiểm tra điều kiện chọn dây kết hợp với aptomat

Ta thấy :
Icp.k > hay 19,25.0,72 > => 13,86 A > 10,7 A


Đạt yêu cầu

*Kiểm tra độ sụt áp :
-Theo sơ đồ đi dây thì chạy dọc theo phòng đoạn dây có tải tập trung , còn chạy
ngang theo phòng đến các cụm đèn là tải phân bố đều do đó độ sụt áp trên mỗi
đoạn dây được tính như sau :
+ 1nhanh là sụt áp trên đoạn dây từ bảng điện đến cụm đèn xa nhất tính bằng chiêu
dài của nhà xưởng a =2.70=140m
19


1nhanh

= = . 19,25 =16,94 V

+2nhanh là sụt áp trên đoạn dây tính cụm đèn đầu tiên đến cụm đèn cuối cùng,tính
bằng chiều rộng của nhà xưởng b = 30m
2nhanh

= = . 19,25 =3.63 V



Tổng sụt áp trên đoạn dây là :

tongnhanh

= 1nhanh + 2nhanh = 16.94 + 3,63 = 20,57 V

-Với đoạn dây dẫn đi vào đèn là dây 1 pha có 2 lõi , cách điện PVC do hãng LENS
sản xuất có thông số kĩ thuật :
F (mm2)
3,5

Ddd (mm)
2,4

D (mm)
11,4

Icp (A)
34

R0 (/km)
5,3

Vì đoạn dây dẫn đi vào đèn là ngắn , dây được chọn là vượt cấp nên không cần
kiểm tra độ sụt áp.
Vậy tổng sụt áp từ trạm biến áp đến cụm đèn xa nhấy là :
TONG

= t + tongnhanh = 0,88 + 20,57 = 21,45 V < cp



Đạt yêu cầu

Sơ đồ :

20


Kết luận

Sau một thời gian tìm hiểu và tham khảo các tài liệu, cùng với sử dụng một số
phần mềm Autocad, Dialux…chúng em đã hoàn thành xong đồ án với nội dung:
Tính toán thiết kế chiếu sáng cho xưởng sản xuất cáp điện
Sau khi hoàn thành đồ án chúng em đã có được cái nhìn tổng quan hơn về môn
học, học hỏi và tích lũy được những kiến thức bổ ích cho bản thân…
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Quang Thuấn đac tận tình giúp đỡ
chúng em những khó khăn, vướng mắc trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Do vốn kiến
thức của chúng em còn hạn hẹp, kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi
những thiếu xót, vậy rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô và bạn bè.

21