nghiên cứu các phương pháp tính toán thiết kế điện của công trình dân dụng (tòa nhà cao tầng)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ ĐIỆN CỦA CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG
(TÒA NHÀ CAO TẦNG)
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: SV2009 - 80

S KC 0 0 2 8 6 0

Tp. Hồ Chí Minh, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ ĐIỆN CỦA CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG
(TÒA NHÀ CAO TẦNG)
MÃ SỐ: SV2009-80

THUỘC NHÓM NGÀNH:
NGƯỜI CHỦ TRÌ:
NGƯỜI THAM GIA:
ĐƠN VỊ:

KHOA HỌC KỸ THUẬT
ĐỖ NGUYỄN TẤT THÀNH
DƯƠNG HUY TÍN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

TP. HỒ CHÍ MINH 2 – 2010


MỤC LỤC
Trang
TÓM TẮT ĐỀ TÀI...........................................................................................1
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................1

I.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ...............................................................1

II.

NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI......................................................1

PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ....................................................................2
I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI................................................................................2
II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................2
III. NỘI DUNG .............................................................................................2
1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán .........................................2
2. Phương pháp chọn dây kết hợp thiết bị bảo vệ .................................6
3. Phương pháp lựa chọn thiết bị đóng cắt .........................................12
4. Phương pháp tính toán chiếu sáng..................................................15
5. Phương pháp tính toán chống sét....................................................23
6. Phương pháp tính toán nối đất........................................................24
7. Xây dựng một số bảng tra cứu phục vụ thiết kế .............................27
IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.........................................................................33
1. TÍNH KHOA HỌC ........................................................................33
2. KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG VÀO THỰC TẾ ..........33
PHẦN 3: KẾT LUẬN .....................................................................................34
I. KẾT LUẬN ...........................................................................................34
II. ĐỀ NGHỊ...............................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..............................................................................34


1

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Mục tiêu đề tài: Các phương pháp thiết kế, lựa chọn các thông số tính toán cho dây dẫn,
hệ thống chiếu sáng, hệ thống chống sét, hệ thống nối đất.

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Với sự phát triển hiện nay thì việc các công trình xây dựng mọc lên nhanh chóng là điều
tất yếu. Và việc hiểu được các qui cách cũng như phương pháp thiết kế cho các tòa nhà
cao tầng là một vấn đề bức thiết.

I. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• Công trình dân dụng ( Tòa nhà cao tầng)

II. NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI
Do kiến thức và thời gian có hạn, ở đây chỉ đề cập đến một số phương pháp thiết kế liên
quan đến hệ thống điện nặng mà chưa đề cập đến các hệ thống khác như : hệ thống điện
nhẹ, hệ thống chữa cháy …


PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
• Nghiên cứu được các phương pháp tính toán, thiết kế điện cho tòa nhà cao tầng

II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
-

Phân tích tổng hợp

-

Đọc tham khảo và xử lý dữ liệu

III. NỘI DUNG
1. Phương pháp xác định phụ tải tính toán .

Xác định phụ tải tính toán hiện nay có nhiều phương pháp. Những phương pháp đơn giản
tính toán thuận tiện thường cho sai số lớn, ngược lại nếu độ chính xác cao thì phương
pháp phức tạp. Vì vậy, tùy theo giai đoạn thiết kế, tùy theo yêu cầu cụ thể mà chọn
phương pháp thích hợp.

2


1.1 Xác định phụ tải tính toán theo công suất đặt Pđ và hệ số nhu cầu Knc

Công thức tính :

i=n

Ptt = knc

Σ Pđmi

i=1

Qtt = Ptt.tgϕ

Stt =

Ptt2+Qtt2

Ở đây :
Pđmi

: công suất định mức của thiết bị thứ i, kw

Ptt,Qtt,Stt : công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất toàn phần
của nhóm thiết bị, kw, kVar, KVA;
Knc

: hệ số nhu cầu

n

: số thiết bị trong nhóm

Nếu hệ số công suất (cosϕ) của thiết bị trong nhóm không giống nhau ta phải tính hệ
số trung bình theo công thức :

i=n

Σ PicosϕI

cosϕtb = P1cosϕ1+P2cosϕ2+…Pncosϕn =
P1+P2+…Pn

i=1

i=n

Σ Pi

i=1

3


Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán thuận tiện vì thế nó được sử dụng
rộng rãi, nhưng nhược điểm của phương pháp này là kém chính xác.

1.2. Theo tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm

Đối với các hộ tiêu thụ có đồ thị phụ tải thực tế không thay đổi hay ít thay đổi ( quạt
gió, bơm nước…). Phụ tải tính toán bằng phụ tải trung bình và được xác định theo suất
điện năng trên một đơn vị sản phẩm khi cho trước tổng sản phẩm sản xuất trong một
năm.

Ptt =

W.N
Tmax

Ở đây :
W

: suất tiêu hao điện năng trên một đơn vị sản phẩm, kW.h/đvsp;

N

: số lượng sản phẩm trong một năm;

Tmax

: thời gian sử dụng công suất cực đại

Dựa vào đồ thị phụ tải, xác định thời gian sử dụng phụ tải lớn nhất như sau :

Tmax = ΣPiti , h
Pmax

4


1.3. Theo suất phụ tải trên một đơn vị diện tích sản xuất

Ptt = p0F

Ở đây :
F

: diện tích sản xuất, m2

P0

: suất phụ tải trên một đơn vị sản xuất, kw/m2.

Suất phụ tải tính toán trên một đơn vị sản xuất phụ thuộc vào dạng sản xuất và được
phân tích theo số liệu thống kê.

Phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng. Nó được dùng để tính phụ tải các phân
xưởng có mật độ máy móc sản xuất phân bố tương đối đều.

1.4 Xác định phụ tải tính toán theo số thiết bị điện và nbq

i=n

Ptt = kmax

Σ ksdi.Pdmi

i=1

Ở đây :
Pđmi

: công suất định mức thiết bị thứ i, kw;

Ksdi

: hệ số sử dụng của thiết bị thứ I;

Kmax : hệ số cực đại, kmax = f(ksd,nhq)

5


Phương pháp này cho kết quả tương đối chính xác vì khi xác định hệ số thiết bị điện
hiệu quả đã xét tới một loạt yêu tố quan trọng như ảnh hưởng của số lượng thiết bị trong
nhóm, số thiết bị có công suất lớn cũng như sự khác nhau về chế độ làm việc của chúng.

1.5 Xác định phụ tải phản kháng tính toán

Để xác định phụ tải phản kháng tính toán cần xem xét các yếu tố sau :

+ Căn cứ vào đường cong phụ tải phản kháng.

+ Căn cứ vào hệ số sử dụng và hệ số công suất trung bình để tìm công suất phản
kháng. Khi xác định phụ tải phản kháng, không nên dựa vào trị số cosϕ trung bình của
phụ tải trong toàn năm hoặc trong một ngày đêm.

tgϕtb = Qt
Pt

Ở đây :
Qt

: lượng công suất phản kháng phụ tải tiêu thụ trong thời gian t, kVAr;

Pt

: lượng công suất tác dụng phụ tải tiêu thụ trong thời gian t, kVAr;

2. Phương pháp chọn dây kết hợp thiết bị bảo vệ

2.1. Cáp và dây trong mạng hạ áp
Cáp trong mạng hạ áp thường gặp là cáp đồng hoặc nhôm được bọc cách điện bằng
giấy tẩm dầu hoặc cao su.
6


Để tải điện xoay chiều 1 pha, điện 1 chiều thường sử dụng cáp 1, 2 lõi, thường là cáp 2

lõi. Cáp 3 lõi dùng để tải điện xoay chiều 3 pha, cấp cho các động cơ hoặc phụ tải 3 pha
đối xứng. Cáp 4 lõi là cáp thường được dùng nhiều nhất để tải điện xoay chiều 3 pha đến
1kV, cấp cho các phụ tải 3 pha không đối xứng hoặc các tải động cơ cần dây trung tính.
Lõi thứ 4 của cáp này dùng làm dây trung tính và có tiết diện nhỏ hơn.
Dây dẫn hạ áp thường dùng là dây dùng trong nhà, được bọc cao su cách điện hoặc
nhựa cách điện PVC. Một số trường hợp dùng trong nhà là dây trần hoặc thanh dẫn nhưng
phải được đặt trên sứ cách điện.
2.2 Phương pháp lựa chọn
Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly truyền tải ngắn nên chỉ tiêu kinh
tế chỉ đóng vai trò quan trọng mà không đóng vai trò quyết định như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ
tiêu kỹ thuật cần quan tâm khi chọn dây/cáp bao gồm:
Nhiệt độ dây/cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép qui định bởi nhà chế tạo
trong chế độ vận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất
hiện ngắn mạch.
Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép.

DÂY CÁP ĐIỆN LỰC CV
Ruột dẫn: đồng nhiều sợi xoắn. Cách điện: nhựa PVC
Điện áp: 660V. Dùng cho mạng điện phân phối khu vực
Tiết diện
danh định
(mm2)

Số sợi/đường
kính sợi
(N/mm)

Đường kính
dây dẫn
(mm)

Đường kính
tổng
(mm)

Trọng lượng
gần đúng
(kg/km)

Cường độ
tối đa
(Amp)

Điện áp rơi
cosϕ
ϕ=0,8
(V/A/km)

11
14
16
25
35
50
70
95
120
150
185
200

250
300
325
400

7/1,4
7/1,6
7/1,7
7/2,14
7/2,52
19/1,8
19/2,14
19/2,52
19/2,8
37/2,3
37/2,52
37/2,6
612,3
61/2,52
61/2,6
61/2,9

4,20
4,80
5,10
6,42
7,56
9,00
10,70
12,60

14,00
16,10
17,64
18,20
20,70
22,68
23,40
26,10

6,80
7,60
8,10
9,60
11,00
12,60
14,50
16,50
18,20
20,50
22,30
23,00
25,50
27,70
28,60
30,60

132
269
192
291

395
534
739
1008
1235
1593
1908
2034
2579
3081
3282
4041

75
88
95
115
140
189
215
260
324
334
405
440
518
570
596
660

3,1
2,5
2,17
1,41
1,04
0,78
0,57
0,43
0,36
0,31
0,26
0,24
0,21
0,19
0,18
0,17

7


Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp trong mạng hạ áp như sau:

Dòng làm việc cực đại

Dòng định mức CB hay cầu chì

Icp của dây mà thiết bị bảo vệ có khả năng
bảo vệ

Điều kiện lắp đặt

Hệ số hiệu chỉnh K

Cầu chì
Icp = 1,31 In nếu In ≤ 10A
Icp = 1,21 In nếu In > 10A
và In ≤ 25A
Icp = 1,1 In nếu In > 25A

CB
Icp = In

Loại dây/cáp
Dòng phát nóng cho phép tính toán
Icptt= Icp/K

Tiết diện

Dòng phát nóng định mức Icptt

Tính sụt áp ∆U

Kiểm tra ổn định
nhiệt khi xuất
hiện ngắn mạch

Icpđm≥Icptt

∆U ≤ ∆Ucp

N

Tăng tiết diện dây

Y
F > Fnh

N

Y
Kết thúc

Hình 2.1.Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp mạng hạ áp

8


2.2.1 . Lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách
điện của dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt đến trị số nguy hiểm cho
cách điện của dâỵ. Điều này được thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của
dây/cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn.
a. Xác định tiết diện dây/cáp không chôn ở dưới đất
Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp không chôn
ngầm dưới đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần:
Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 2.10)
Hệ số K2 xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng đơn (Bảng 2.11)
Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30oC (Bảng 2.12)
K= K1.K2.K3
b. Xác định tiết diện dây/cáp chôn ngầm trong đất

Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp chôn ngầm dưới
đất phải hiệu chỉnh theo hệ số K bao gồm các hệ số thành phần:
Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 2.13)
Hệ số K5 xét đến số mạch dây/cáp trong một hàng đơn (Bảng 2.14)
Hệ số K6 xét đến tính chất của đất (Bảng 2.15)
Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20oC (Bảng 2.16)
K= K4.K5.K6.K7
9


2.2.2. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ
Trong mạng hạ áp, thường sử dụng máy cắt (CB) hay cầu chì để bảo vệ quá tải thiết bị
tiêu thụ điện và dây/cáp. Do đó, việc chọn dây/cáp trong mạng hạ áp liên quan chặt chẽ
với việc chọn thiết bị bảo vệ.
a. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn CB
Khi tính toán được dòng làm việc cực đại của phụ tải IB, chọn CB có dòng định mức In
thoả điều kiện:
In ≥ IB

Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà CB có thể khả năng bảo vệ:
Icp = In
Từ điều kiện lắp đặt thực tế của dây/cáp tìm được hệ số hiệu chỉnh K. Từ đây, xác
định dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt:

I cptt ≥

I cp
K

Chọn loại dây/cáp và tiết diện phù hợp có dòng phát nóng định mức (Icpđm) thoả điều

kiện:
I cpñm ≥ I cptt

10


Sau đó, tính sụt áp ∆U và kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép:
∆U ≤ ∆U cp

Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên và kiểm tra lại
sụt áp.
Nếu thoả điều kiện sụt áp cho phép thì tiếp tục kiểm tra ổn định nhiệt khi xuất hiện
ngắn mạch:
F ≥ Fnh

Nếu điều kiện ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch không thoả thì cần tăng tiết diện
dây cho đến khi điều kiện ổn định nhiệt được đảm bảo và kết thúc quá trình chọn dây/cáp
kết hợp với CB.
b. Chọn dây dẫn kết hợp với chọn cầu chì
Khi tính toán được dòng làm việc cực đại của phụ tải IB, chọn dòng tác động của dây
chảy cầu chì Idc thoả điều kiện:
I dc ≥ I B

Sau đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà cầu chì còn có khả năng
bảo vệ:
I cp = 1,31I dc nếu I dc ≤ 10A

I cp = 1,21I dc nếu 10A < I dc ≤ 25A

I cp = 1,1I dc

nếu I dc > 25A

11


Các bước xác định hệ số hiệu chỉnh K, dòng cho phép tính toán Icptt, dòng phát nóng
định mức Icpđm, chọn tiết diện dây/cáp, kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép và điều kiện ổn
định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch tương tự như trên.
2.2.3 . Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt
a. Kiểm tra theo tổn thất điện áp
Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện
áp rất quan trọng. Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Công thức xác định tổn thất điện áp trên đường dây/cáp trình bày ở Bảng 2.1:
Bảng2.1. Công thức xác định tổn thất điện áp

SỤT ÁP ∆U

MẠCH

1 pha: pha/pha

∆U
∆U = 2I B ( r0 cos ϕ + x 0 sin ϕ)L

1 pha: pha/trung tính

∆ U = 2 I B ( r0 cos ϕ + x 0 sin ϕ ) L

3 pha cân bằng: 3 pha (có

hoặc không có trung tính

∆U = 3I B ( r0 cos ϕ + x 0 sin ϕ)L

∆U%
100∆U
U dm

Ở đây: IB là dòng làm việc lớt (A), r0 là điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều
dài, ( Ω / km), x0 là cảm kháng của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài ( Ω / km), L là chiều
dài đường dây(km), ϕ góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây, Uđm là điện áp dây
định mức (V).
r0 và x0 được xác định với các lưu ý sau:
r0 được bỏ qua khi tiết diện lớn hơn 55mm2

r0 =

22,5Ω( mm 2 / km )
36Ω( mm 2 / km )
cho
dây
đồng
và
r
=
cho dây nhôm
0
F(tieátdieändaâymm 2 )
F(tieátdieändaâymm 2 )

12


x0 được bỏ qua cho dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50mm2.
Nếu không có thông tin nào khác chọn x0 = 0,08 Ω / km
Cosϕ được chọn như sau:
Đối với phụ tải chiếu sáng cos ϕ = 0,6÷1
Đối với phụ tải động cơ
+ Khi khởi động cos ϕ = 0,35
+ Ở chế độ bình thường cos ϕ = 0,8
Trong thực tế, để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp dụng biểu thức
sau:
∆U = Vd .I.L
Ở đây: Vd là điện áp rơi trên một đơn vị chiều dài đường dây (V/A.km), I là dòng
điện phụ tải (A), L là chiều dài của dây (km).
Khi nhà chế tạo dây/cáp cho trước giá trị Vđ thì có thể xác định tiết diện dây dẫn đảm
bảo tổn thất điện áp qua bảng tra.
Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép:
∆U max% ≤ ∆Ucp %
Ở đây: ∆ Ucp% là tổn thất điện áp cho phép ( ± 5% hoặc 2.5 % tuỳ loại phụ tải), ∆ Umax
%là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng.
13


Nếu trong mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phải tìm điểm nào có tổn thất điện
áp lớn nhất ∆Umax% để so sánh.
b. Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch
Khi chưa mang tải, nhiệt độ trong dây dẫn bằng với nhiệt độ môi trường. Khi ngắn
mạch, nhiệt lượng trong dây dẫn sẽ sinh ra rất lớn và toả vào lớp bọc cách điện. Nếu các
thiết bị bảo vệ không cô lập sự cố kịp thời sẽ dẫn cách điện dây dẫn bị phá hủy.

Cần phải kiểm tra khả năng chịu nhiệt của dây/cáp khi xuất hiện ngắn mạch theo biểu
thức:
I 2N t ≤ K cñ F 2

F≥

Hay

IN t
K cñ

Ở đây: t là thời gian tồn tại dòng ngắn mạch (s), IN là dòng điện ngắn mạch (A), F là
tiết diện của dây/cáp (mm2); Kcđ là hằng số đặc trưng cho loại cách điện (A2.s/mm4)
Giá trị Kcđ được tra Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Nhiệt độ cho phép của cáp theo loại cách điện và hằng số Kcđ

Cách điện
PVC
Cao su tổng hợp
PR, XLPE

Nhiệt độ cực đại (0C)
Chế độ xác lập
70
85
90

Chế độ kết thúc ngắn mạch
160
135

143

Hằng số Kcđ
Đồng
115
135
143

Nhôm
76
90
94

14


3. Phương pháp lựa chọn thiết bị đóng cắt

3.1 . Phân loại CB
a. Loại MCB: MCB (Miniature Circuit Breakers) thường được sử dụng trong công
nghiệp thương mại, thiết bị trong nhà và trong dân dụng. Do đó, MCB có kích thước cũng
như dòng định mức nhỏ, nên nó phù hợp cho việc bảo vệ cáp, bảo vệ thiết bị chiếu sáng,
mạch nung (lò sưởi, bàn ủi) cũng như điều khiển và bảo vệ các động cơ có công suất nhỏ.
Các thông số đặc trưng của MCB là:
Số cực: 1P, 1P+N, 2P, 3P và 4P;
Dòng điện định mức: 0.1 -100A;
Điện áp định mức: 220 - 415VAC, 60 -110VDC;
Khả năng cắt dòng ngắn mạch: 9 -16kA.
b. Loại MCCB: MCCB (Moulded Case Circuit Breakers), về cơ bản cũng giống như
MCB nhưng có một số khác biệt sau:

MCCB có các giá trị định mức cao hơn nên nó thường được đặt các hệ thống
phân phối điện gần nguồn hơn MCB. Các giá trị điện áp định mức cao hơn có
thể lên đến 1000VAC hay 1200VDC;
Giá trị dòng định mức lớn hơn 100A có thể lên đến 2,5kA hay lớn hơn;
Khả năng ngắt dòng cũng cao hơn lên đến 50kA hay hơn nữa

15


3.2 Điều kiện lựa chọn CB
CB hạ áp thường được lựa chọn theo các điều kiện như sau:
Các đặc tính điện của lưới điện mà CB được đặt vào:
+ Điện áp định mức
Ue + ∆Ue ≥ Uđm mạng + ∆Umạng
Ở đây: Ue là điện áp định mức của CB, ∆Ue là độ taăng điện áp cho phép của CB, Uđm
mạng là điện áp định mức của mạng điện nơi thiết bị và CB được lắp đặt, ∆Umạng là độ lệch
điện áp có thể có của mạng so với điện áp định mức trong điều kiện vận hành.
+ Dòng điện định mức:
Kr In ≥ Ilv max
Ở đây: In là dòng điện định mức của CB, Ilv max là dòng điện làm việc lâu dài cực đại
của phụ tải, Kr là hệ số hiệu chỉnh (Kr=0÷0,8 đối với cơ cấu bảo vệ nhiệt, Kr=0÷0,8 đối
với cơ cấu bảo vệ điện tử).
+ Tần số:
fn ≥ fmạng
Khả năng cắt dòng ngắn mạch:
Icu (hoặc Icn) ≥ I 3N
Ở đây: Icu là dòng cắt ngắn mạch định mức đối với CB công nghiệp và Icn là dòng cắt
ngắn mạch định mức đối với CB dân dụng.
16

Đặc tuyến ngắt dòng: phù hợp với thiết bị được bảo vệ
Môi trường sử dụng:nhiệt độ xung quanh, lắp đặt trong/ngoài tủ, các điều kiện
khí hậu
Các yêu cầu khai thác: tính chọn lọc, các yêu cầu như điều khiển từ xa, các
công tắc tơ phụ, các cuộn dây tác động phụ, có đưa thêm vào hệ thống mạng tín
hiệu nội bộ (thông tin, điền và chỉ thị…)

3.3 Cầu chì hạ áp
Cầu chì là thiết bị bảo vệ bẳng cách chảy một hoặc nhiều dây chảy để ngắt mạch
và cắt dòng nếu dòng vượt quá giá trị cài đặt trong khoảng thời gian cho phép. Cầu
chì sử dụng trong công nghiệp là cầu chì HRC. Đây là loại cầu chì có khả năng cắt
dòng ngắn mạch cao (đến 50kA), dòng định mức của dây chảy cầu chì từ 6A đến
630A và điện áp đến 500V.
Các thành phần chính của cầu chì HRC là: vỏ cầu chì kèm các đầu nối, dây chảy
cầu chì, vật liệu dập hồ quang (thường là cát thạch anh), đế cầu chì kèm ngàm kẹp,
niêm chì bào tình trạng cầu chì và tay kẹp cầu chì cho phép thay nóng cầu chì khi hư
hỏng.
Cầu chì được lựa chọn theo các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức:

Uđmcc ≥ Uđmmạng

+ Dòng điện định mức:

Iđmcc ≥ Ilvmax

+ Khả năng cắt dòng ngắn mạch:

Iđmc ≥ I 3N

+ Kiểm tra khả năng tác động khi
khởi động động cơ:

Iđmcc ≥ Imax/α

17


Ở đây: Uđmcc, Uđmmạng lần lượt là điện áp định mức của cầu chì và mạng điện;
Iđmcc, Ilvmax lần lượt là điện áp định mức của cầu chì và dòng điện làm việc cực đại
của nhánh dây; Iđmc là dòng định mức cắt ngắn mạch của cầu chì, Ilvmax là dòng ngắn
mạch 3 pha ngay sau vị trí đặt cầu chì; là dòng khởi động động cơ hay dòng của
nhóm thiết bị khi động cơ có dòng khởi động lớn nhất khởi động, α=2,5 khi thời
gian khởi động tkđ<8s (thường là khởi động không tải) và α=1,6 khi thời gian khởi
động tkđ>8s (thường là khởi động có tải).
4. Phương pháp tính toán chiếu sáng

4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế chiếu sáng
Để thiết kế hệ thống chiếu sáng cao cấp cần phải lựa chọn phương thức chiếu sáng
thích hợp cũng như hiểu rõ những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng chiếu sáng như: hệ số
mất mát ánh sáng, độ tương phản, tỷ số độ rọi, mức độ đồng đều, phân bố ánh sáng, bóng
và độ chói.
4.1.1 Hệ số mất mát ánh sáng (LLF)
Hệ số mất mát ánh sáng được xét đến do tuổi thọ của đèn giảm dần dẫn tới quang
thông của đèn bị suy giảm. Ngoài ra còn phải kể tới các yếu tố khác như: các bộ đèn bị
bám bẩn, ảnh hưởng của các loại ballast khác nhau trên hiệu sáng phát sáng và tuổi thọ
của đèn.
4.1.2. Độ tương phản
Trong thực tế, mỗi một chi tiết của vật thể được chiếu sáng đều cóu cầu về độ rọi và

màu sắc khác nhau từ nền của chúng. Khả năng nhận biết tốt nhất khi độ tương phản giữa
vật và nền của nó càng cao. Nếu độ tương phản thấp, có thể khắc phục bằng cách sử dụng
hệ thống chiếu sáng bổ sung.
4.1.3. Tỷ số độ rọi
Để mắt được làm việc một cách dễ chịu và hiệu quả thì độ rọi giữa vật được chiếu
sáng với các vật xung quanh phải tương đối đồng đều. Người thường xuyên nhìn vào vật
được chiếu sáng nhưng họ cũng có thể nhìn sang những vật thể khác. Nếu độ rọi không
đều, khi thay đổi hướng nhìn từ vùng sáng đến vùng tối hoặc ngược lại, mắt của người
18


phải thường xuyên điều tiết dẫn đến sự mệt mỏi, giảm hiệu suất lao động và tai nạn lao
động có thể xảy ra. Vì thế các độ rọi trong trường nhìn phải được kiểm soát một cách cẩn
thận.
4.1.4. Độ đồng đều
Độ đồng đều của độ rọi đạt được khi độ rọi cực đại không vượt quá 1.6 lần độ rọi
trung bình và độ rọi cực tiểu thì không thấp hơn 1.6 lần độ rọi trung bình.
E max
≤ 1,6
E avg
E avg
E min

≤ 1,6

Để bảo đảm độ rọi đồng đều có thể sử dụng các đèn có công suất giống nhau, thay đổi
số lượng và khoảng cách giữa các đèn, để đạt được sự phân bố đèn đều trên mặt phẳng
làm việc.
4.1.5. Tỷ số khoảng cách
Với mục đích đạt được độ rọi đồng đều trên mặt phẳng làm việc thì các nhà sản xuất

đưa ra hệ số khoảng cách giữa các đèn với độ cao treo đèn quy định trước.
4.1.6. Sự phân phối
Độ rọi trên mặt đứng là một trong các chỉ tiêu cần xem xét trong hầu hết các môi
trường công nghiệp vì rất nhiều dây chuyền sản xuất như dây chuyền sản xuất máy, băng
chuyền điều khiển, băng chuyền lắp ráp… thường được bố trí theo mặt phẳng đứng. Mặt
khác, các máy hay thiết bị có thể che chắn lượng ánh sáng và gây nên các bóng tối trên
mặt phẳng làm việc.

19


4.1.7. Bóng
Bóng có thể được loại trừ nhờ sử dụng nhiều loại đèn khác nhau hoặc các loại đèn có
đường cong phối quang theo diện rộng. Tuy nhiên, việc loại trừ các bóng mờ cũng gặp
nhiều khó khăn.
Muốn giảm tối thiểu các bóng mờ có thể dùng các hệ thống chiếu sáng bổ sung kiểu
chiếu sáng trực tiếp.
4.1.8. Độ chói
Chói có thể gây ra mỏi mệt, nhức đầu, cảm giác thiếu tiện nghi… chói làm giảm năng
suất do giảm hiệu quả nhìn.
4.2 . Các phương pháp tính toán chiếu sáng

4.2.1 Phương pháp quang thông

Phương pháp quang thông thường được sử dụng cho trường hợp chiếu sáng chung đều,
có kể đến ánh sáng phản xạ của trần, tường và sàn nhưng không thích hợp để tính toán
cho chiếu sáng cục bộ và chiếu sáng cho các mặt phẳng làm việc không phải là nằm
ngang.
4.2.1.1. Trường hợp chọn trước loại và số đèn
Theo phương pháp quang thông, độ rọi trên mặt phẳng làm việc nằm ngang do hệ

thống chiếu sáng chung đều cung cấp được xác định theo biểu thức sau:

E yc =

n b .n ñ .Fb .CU.LLF
Sp

20


Ở đây: nb là số bóng trong một bộ đèn; Fb là quang thông ban đầu của bóng đèn, lm; nđ
là số bộ đèn sử dụng; CU là hệ số sử dụng; LLF là hệ số mất mát ánh sáng; Sp là diện tích
được chiếu sáng, lm.
Hệ số mất mát ánh sáng được xác định theo biểu thức:
LLF = LLD.LDD.BF.RSD
Ở đây: LLD là hệ số suy hao quang thông theo thời gian sử dụng; LDD là hệ số suy
hao quang thông do bụi; BF là hệ số cuộn chấn lưu; RSD là hệ số suy hao phản xạ của
phòng do bụi.
Hệ số sử dụng phụ thuộc vào kiểu bộ đèn, chỉ số phòng, hệ số phản xạ của trần, tường
và sàn.
Chỉ số phòng được xác định theo biểu thức:

i=

Sp
H tt (D1 + D 2 )

Ở đây: Sp là diện tích phòng được chiếu sáng, m2; Htt là độ cao treo đèn tính toán; D1,
D2 lần lượt là chiều dài, chiều rộng của phòng, m,
4.2.1.2. Trường hợp biết trước độ rọi yêu cầu và số đèn sử dụng

Quang thông của đèn được xác định theo biểu thức sau:

Fñ = n b .Fb =

E yc .S p
n ñ .CU.LLF

21


4.2.2 Phương Pháp Điểm

Phương pháp chiếu sáng điểm đặc biệt hữu dụng để xác định sự thay đổi của các mức
độ rọi và mức độ đồng đều của độ rọi được cung cấp bởi hệ thống chiếu sáng. Phương
pháp này thường được sử dụng trong trường hợp nguồn sáng là dạng điểm và sự phản
chiếu ánh sáng có thể bỏ qua.
Phương pháp tính toán điểm tính chính xác mức độ rọi tại bất kỳ một điểm cho trước
nào bằng cách cộng tất cả độ rọi tại điểm này do tất cả các bộ đèn trong hệ thống chiếu
sáng cung cấp. Để đạt được mức tính toán chính xác thì khoảng cách từ nguồn sáng đến
điểm đang xét, nên có giá trị tối thiểu bằng 5 lần kích thước lớn nhất của bộ đèn. Sử dụng
đường cong phân bố cường độ sáng của bộ đèn xác định cường độ sáng theo hướng α
(Iα), giá trị độ rọi của điểm cần kiểm tra trên mặt phẳng nằm ngang được xác định theo
biểu thức:

E=

I α . cos α
D2

Ở đây: E là độ rọi tại một điểm đang xét; I α là cường độ sáng của nguồn sáng theo

hướng α; D là khoảng cách từ nguồn đến điểm đang xét; α là góc hợp bởi cạnh D và
đường vuông góc với mặt phẳng nằm ngang tại điểm đang xét.
Khi tính độ rọi cho nhiều điểm khác nhau, thực hiện biến đổi công thức cơ bản thành
công thức công dụng hơn:

E=

I α cos 2 α
h3

Công thức này biến đổi chỉ yêu cầu giá trị I α , góc cường độ sáng α và chiều cao treo
đèn h mà không cần xác định khoảng cách D.
Phương pháp điểm có thể sử dụng đường cong đẳng độ rọi để xác định độ rọi tại điểm
cần kiểm tra. Cách tính này cần tính tỷ số giữa khoảng cách nằm ngang từ đèn đến điểm
kiểm tra và độ cao treo đèn. Sau đó, so sánh giá trị tỷ số này với giá trị tỷ số trên biểu đồ.
Nếu chiều cao treo đèn thực tế (MHA) khác với chiều cao treo đèn cho trước ứng với
22