CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN 1.1 Các phương pháp xác định phụ tải tính toán. Phụ tải tính toán (𝑃𝑡𝑡 ) là đại lượng đặc trưng cho khả năng sử dụng công suất của một hay nhiều nhóm thiết bị dùng điện. Đó là công suất giả định không đổi trong suốt 7 quá trình làm việc, nó gây ra hậu quả phát nhiệt hoặc phá hủy cách điện đúng bằng công suất thực tế đã gây ra cho thiết bị trong quá trình làm việc. Vì vậy trong thực tế thiết kế cung cấp điện nhiệm vụ đầu tiên là xác định 𝑃𝑡𝑡 của hệ thống cần cung cấp điện.
Tùy theo quy mô mà phụ tải điện phải được xác định theo thực tế hoặc phải tính đến khả năng phát triển của hệ thống trong nhiều năm sau đó. Phụ tải tính toán sử dụng để lựa chọn và kiểm tra các thiết bị trong hệ thống như: MBA, dây dẫn, các thiết bị đóng cắt …, tính toán tổn thất công suất điện năng, lựa chọn bù …Phụ tải tính toán phụ thuộc vào các yếu tố như: công suất, số lượng máy, chế độ vận hành… → Phụ tải tính toán nhỏ hơn phụ tải thực tế sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị, ảnh hưởng đến chất lượng, độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện. Do đó việc lựa chọn phụ tải tính toán một cách phù hợp đóng phần quan trọng đến thành công của bản thiết kế. Phương pháp xác định 𝐏𝐭𝐭 theo hệ số 𝐊 𝐧𝐜 và 𝐏đ.
Phương pháp này được sử dụng khi đã có thiết kế nhà xưởng của nhà máy nhưng chưa thiết kế chi tiết.1) Trong đó: K nc : Hệ số nhu cầu tra từ sổ tay theo số liệu của các phân xưởng Pđ : Công suất đặt của các phân xưởng: Q tt = Ptt .2) Trong đó: tgφ: Hệ số công suất tính toán ra sổ tay, từ 𝑐𝑜𝑠𝜑 Q tt : Công suất phản kháng tính toán.2 Xác định 𝐏𝐭𝐭 theo công suất trung bình 𝐏𝐭𝐛 và hệ số cực đại 𝐊 𝐦𝐚𝐱 Sau khi nhà máy đã có thiết kế chi tiết cho từng phân xưởng (PX), có thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị, biết được công suất và quá trình công nghệ của từng máy. 8 Tiến hành thiết kế mạng hạ áp của PX, số liệu đầu tiên cần xác định là Ptt cùa từng thiết bị và từng nhóm thiết bị trong PX. Với một động cơ Ptt = Pđm (1.3) Với nhóm động cơ có 𝑛 ≤ 3 Ptt = ∑ni=1 Pđmi (1.4) Với nhóm động cơ có 𝑛 ≥ 4 Ptt = K max .5) Trong đó : K sd là hệ số sử dụng của nhóm (tra sổ tay) K max là hệ số cực đại tra bảng từ Ksd và nhq (số thiết bị dùng điện hiệu quả) Trình tự xác định nhq : Xác định n1 : Số động cơ có công suất ≥ 1/2 công suất của động cơ có công suất max trong nhóm. Xác định P1 : Tổng công suất của các động cơ có công suất ≥ 1/2 công suất của động cơ có công suất max trong nhóm.8) P Trong đó: P: Tổng công suất nhóm.
n: Tổng số thiết bị trong nhóm. 9 Từ n∗ và P ∗ tra bảng PL I. Xác định nhq theo công thức: nhq = n.9) Chú ý: Khi tra bảng k max chỉ bắt đầu từ nhq = 4. Khi 𝑛ℎ𝑞 < 4, Ptt được tính như sau: Ptt = ∑n1 K ti .10) Trong đó: K ti : Hệ số tải (ở chế độ dài hạn = 0,9, ở chế độ ngắn hạn = 0,75) Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì phải quy đổi về chế độ dài hạn trước khi tính nhq .11) Trong đó: K đ là hệ số đóng điện Ngoài việc quy đổi chế độ cũng cần quy đổi công suất một pha về 3 pha.
Đối với điện áp pha: Pqđ = 3. Pđm ; điện áp dây: Pqđ = √3. Pđm • Phụ tải phản kháng của động lực và chiếu sáng: Q tt = Pcs. Phương pháp xác định phụ tải tính toán cho tải chiếu sáng.
Phụ tải chiếu sáng được tính theo công suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (𝑚2 ).13) Trong đó: P0: Suất chiếu sáng trên đơn vị S (W/m2 ) S: Diện tích cần chiếu sáng (m2 ) Lưu ý: Cần phải cân nhắc xem sử dụng loại bóng đèn nào cho phù hợp. 10 Khi cosφ = 1 ta có tgφ = 0 Q cs = Pcs. Tính phụ tải tính toán toàn phần của mỗi phân xưởng. Phụ tải tính toán toàn nhà máy PTTT bằng tổng phụ tải của các phân xưởng có kể đến hệ số sử dụng đồng thời Pttnm = K đt .17) Sttnm = √Pttnm 2 + Q ttnm 2 (1.18) Hệ số K đt được xác định theo từng trường hợp sau: K đt = 0,9 đến 0,95 khi số lượng PX là 2 → 4 K đt = 0,8 đến 0,85 khi số lượng PX là 5 →10 1.
Xác định phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Xác định phụ tải động lực cho phân xưởng cơ khí. Do các thiết bị trong phân xưởng có công suất và chế độ làm việc khác nhau nên ta cần phải phân nhóm phụ tải để xác định phụ tải tính toán được chính xác. Nguyên tắc phân nhóm phụ tải : • Việc thiết bị cùng nhóm cần phải ở gần nhau để giảm chiều dài dây dẫn (giảm đầu tư và tổn thất).
• Chế độ làm việc của các thiết bị cùng nhóm nên giống nhau để thuận lợi cho phương thức cấp điện. • Tổng công suất của các nhóm nên xấp xỉ nhau để giảm chủng loại tải động lực. • Số lượng thiết bị trong nhóm không quá nhiều vì đầu ra của tải động lực là: 8 đến 12. Tuy nhiên khi phân nhóm ta cần chuyển các thiết bị một pha về thiết bị 3 pha.
Ở đây có máy biến áp hàn là thiết bị 1 pha làm việc ngắn hạn. Do vậy ta cần quy đổi phụ tải này về phụ tải 3 pha làm việc dài hạn theo công thức: 11 BA Pqd = 3.0,35 = 13,13 kW Dựa theo các nguyên tắc và vị trí , công suất của thiết bị bố trí trên mặt bẳng phân xưởng sửa chữa cơ khí (bản vẽ số 3), ta chia các thiết bị của phân xưởng thành 5 nhóm: Bảng 1. Bảng phụ tải tính toán nhóm I Ký hiệu Pđm Tổng STT Tên thiết bị Số lượng trên sơ đồ (kW)/máy công suất 1 Máy tiện rê vôn nê 6 2 1 2 2 Máy phay vạn năng 7 3 2 6 3 Máy phay ngang 8 2 1 2 4 Máy phay đứng 9 14 2 28 5 Máy xọc 13 8 1 8 6 Máy mài phẳng 18 9 2 18 7 Máy mài tròn 19 6 1 6 8 Máy mài trong 20 3 1 3 9 Cưa máy 29 2 1 2 Tổng 12 75 Sử dụng hệ số nhu cầu để tính phụ tải tính toán cho phân xưởng sửa chữa cơ khí Hệ số nhu cầu được lựa chọn: K nc = 0,3 và cosφ = 0,6 ( tgφ = 1.75 = 22,5(kW) Trong đó: Pđ1 : Công suất đặt của nhóm 1 (kW) Pđm1i : Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 1 (kW) 12 n1i : Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 1 ⇒ Q tt = Ptt. Bảng phụ tải tính toán nhóm II Ký hiệu trên Tổng công STT Tên thiết bị Pđm (kW)/máy Số lượng suất (kW) sơ đồ 1 Máy tiện ren 1 5 1 5 2 Máy tiện tự 2 5 3 15 động 3 Máy tiện tự 3 14 2 28 động 4 Máy tiện tự 4 6 2 12 động 5 Máy tiện tự 5 2 1 2 động 6 Máy xọc 14 3 1 3 7 Máy doa ngang 16 5 1 5 Tổng 11 70 Hệ số nhu cầu được lựa chọn: K nc = 0,3 Ptt2 = K nc .70 = 21(kW) Trong đó: Pđ2 : Công suất đặt của nhóm 2 (kW) Pđm2i : Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 2 (kW) n2i : Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 2 Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33 13 ⇒ Q tt = Ptt.
Bảng phụ tải tính toán nhóm III Tổng Ký hiệu trên Pđm (kW)/ Số công suất STT Tên thiết bị sơ đồ máy lượng (kW) 1 Máy phay đứng 10 7 1 7 Máy phay 18 2 12 9 2 ngang 3 Máy phay xọc 13 8 3 24 Máy khoan vạn 5 4 15 5 1 năng Máy khoan 2 5 17 2 1 hướng tâm 6 Máy khoan bàn 23 1 1 1 Máy ép kiểu 2 7 24 2 1 trục khuỷu 8 Máy mài phá 27 3 1 3 Tổng 11 62 Hệ số nhu cầu được lựa chọn: K nc = 0,3 Ptt3 = K nc .62 = 18,6(kW) Trong đó: Pđ3 : Công suất đặt của nhóm 3 (kW) Pđm3i : Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 3 (kW) n3i : Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 3 Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33 ⇒ Q tt = Ptt. Bảng phụ tải tính toán nhóm IV Ký hiệu Pđm Số Tổng STT Tên thiết bị công suất trên sơ đồ (kW)/máy lượng 1 Máy mài 11 2 1 2 2 Máy mài dao sắc nhọn 21 3 1 3 3 Máy mài sắc vạn năng 22 1 1 1 4 Cưa tay 28 1 1 1 5 Lò điện kiểu đứng 32 25 1 25 6 Lò điện kiểu bể 33 30 1 30 7 Máy mài mòn 51 7 1 7 8 Máy cắt 52 2 1 2 Tổng 8 71 Hệ số nhu cầu được lựa chọn: K nc = 0,3 Ptt4 = K nc .71 = 21,3(kW) Trong đó: Pđ4 : Công suất đặt của nhóm 4 (kW) Pđm4i : Công suất định mức của thiết bị thứ i trong nhóm 4 (kW) n4i : Số lượng thiết bị thứ i trong nhóm 4 Từ cosφ = 0,6 ⇒ tgφ = 1,33 ⇒ Q tt = Ptt. Bảng phụ tải tính toán nhóm V Kí hiệu Pđm Tổng công STT Tên thiết bị Số lượng trên sơ đồ (kW)/máy suất (kW) 1 Lò điện kiểu buồng 31 30 1 30 2 Bể điện phân 34 10 1 10 3 Máy tiện ren 45 5 1 5 4 Máy phay răng 48 3 1 3 5 Bàn nguội 65 1 3 3 6 Máy cuốn dây 66 1 1 1 7 Bàn thí nghiệm 67 15 1 15 8 Bể tẩm có đốt nóng 68 4 1 4 9 Tủ sấy 69 2 1 2 10 Khoan bàn 70 1 1 1 Tổng 12 74 Hệ số nhu cầu được lựa chọn: K nc = 0,3 Ptt5 = K nc .