Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế cung cấp điện tối ưu cho xưởng cơ khí

Đồ án thiết kế hệ thống cung cấp điện cho xưởng cơ khí, đảm bảo độ tin cậy, chất lượng và an toàn. Phân tích các yếu tố kỹ thuật và kinh tế để tối ưu hóa giải

• Tác giả: Đinh Thanh Hải
• Người hướng dẫn: PGS. Phan Quốc Dũng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
• Đề tài: Thiết kế cung cấp điện xưởng cơ khí
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế cung cấp điện xưởng cơ khí

Thiết kế cung cấp điện xưởng cơ khí là công việc quan trọng trong quy trình xây dựng nhà xưởng sản xuất. Điện năng cung cấp nguồn động lực cho toàn bộ thiết bị máy móc, hệ thống chiếu sáng và các phụ trợ khác trong xưởng. Một đồ án tốt nghiệp về chủ đề này đòi hỏi sinh viên phải nắm vững kiến thức chuyên môn điện lực, hiểu rõ đặc điểm phụ tải của xưởng cơ khí và tuân thủ nghiêm ngặt các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Quá trình thiết kế bao gồm nhiều bước tính toán liên hoàn. Đầu tiên là khảo sát hiện trạng, xác định tổng công suất tiêu thụ. Tiếp theo là lựa chọn sơ đồ phân phối điện phù hợp. Cuối cùng là tính toán chọn tiết diện dây dẫn, thiết bị đóng cắt và bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp chủ đề này giúp sinh viên tổng hợp kiến thức từ nhiều môn học. Đồng thời rèn luyện kỹ năng tính toán thực tế. Từ đó đáp ứng yêu cầu công việc sau khi ra trường.

1.1. Vai trò của điện năng trong sản xuất cơ khí

Điện năng là nguồn năng lượng chính duy trì hoạt động sản xuất tại xưởng cơ khí. Mọi máy tiện, máy phay, máy cắt đều cần điện để vận hành. Hệ thống chiếu sáng đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho công nhân. Nguồn điện ổn định giúp giảm thiểu thời gian ngừng máy, nâng cao năng suất lao động. Chất lượng điện áp và tần số phải nằm trong giới hạn cho phép. Nếu điện áp dao động quá lớn, thiết bị dễ bị hư hỏng hoặc hoạt động không chính xác. Do đó, thiết kế cung cấp điện phải đảm bảo độ tin cậy cao, phù hợp với tính chất phụ tải từng nhóm máy móc trong xưởng.

1.2. Yêu cầu cơ bản khi thiết kế hệ thống cung cấp điện

II. Phân tích tải và tính toán công suất xưởng cơ khí

Phân tích tải là bước nền tảng trong thiết kế cung cấp điện xưởng cơ khí. Phụ tải của xưởng cơ khí bao gồm nhiều nhóm thiết bị khác nhau. Có nhóm động lực với các máy gia công kim loại, nhóm chiếu sáng, nhóm phụ trợ như quạt thông gió và máy bơm. Mỗi nhóm có đặc tính làm việc riêng biệt về công suất và hệ số sử dụng. Việc tính toán công suất đòi hỏi áp dụng đúng các hệ số kỹ thuật. Hệ số đồng thời Ks phản ánh khả năng vận hành đồng thời của các thiết bị trong nhóm. Hệ số Kmax thể hiện tỷ lệ công suất cực đại so với công suất trung bình. Hệ số công suất cosφ cho biết mức tiêu thụ công suất phản kháng. Từ các thông số này, tính được công suất biểu kiến và dòng điện tính toán. Đây là cơ sở để chọn dây dẫn, máy biến áp và thiết bị bảo vệ phù hợp.

2.1. Xác định nhóm phụ tải và hệ số đồng thời

2.2. Tính toán công suất biểu kiến và dòng điện tính toán

III. Phương pháp thiết kế hệ thống điện và chiếu sáng xưởng

Thiết kế hệ thống điện cho xưởng cơ khí bao gồm hai phần chính: hệ thống phân phối điện động lực và hệ thống chiếu sáng. Hệ thống phân phối điện bắt đầu từ trạm biến áp, qua tủ phân phối tổng đến các tủ phân phối nhánh và cuối cùng là các động cơ. Sơ đồ mạng thường dùng là dạng hình sao hoặc dạng vòng để tăng độ tin cậy. Việc chọn tiết diện dây dẫn dựa trên dòng điện tính toán và hệ số điều kiện môi trường. Hệ số điều chỉnh K4 tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường, cách lắp đặt và nhóm cáp. Dây dẫn phải đảm bảo chịu được dòng ngắn mạch trong thời gian nhất định cho đến khi thiết bị bảo vệ hoạt động. Hệ thống chiếu sáng được thiết kế bằng phần mềm DIALux. Phần mềm này giúp tính toán số lượng đèn, vị trí lắp đặt và kiểm tra độ rọi trung bình đạt tiêu chuẩn quy định cho từng khu vực.

3.1. Chọn dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện

3.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng bằng phần mềm DIALux

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của đồ án cung cấp điện

Đồ án tốt nghiệp thiết kế cung cấp điện xưởng cơ khí tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành quan trọng. Từ lý thuyết mạng điện, tính toán phụ tải đến kỹ thuật chiếu sáng và chọn thiết bị. Kết quả đồ án bao gồm sơ đồ mạng điện hoàn chỉnh, bảng tính toán chi tiết cho từng nhóm phụ tải. Hệ thống chiếu sáng đạt tiêu chuẩn với số lượng và vị trí đèn được xác định rõ ràng. Dây dẫn và thiết bị bảo vệ được chọn phù hợp với điều kiện vận hành thực tế. Đồ án có giá trị ứng dụng cao trong thực tiễn. Kết quả tính toán có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các dự án thiết kế điện nhà xưởng tương tự. Sinh viên hoàn thành đồ án sẽ tích lũy được kinh nghiệm quý báu. Đây là hành trang cần thiết cho công việc kỹ sư điện sau khi tốt nghiệp. Đồ án cũng là nền tảng để nghiên cứu sâu hơn về tối ưu hóa hệ thống cung cấp điện công nghiệp.

4.1. Ý nghĩa đào tạo của đồ án tốt nghiệp

4.2. Hướng phát triển và mở rộng trong thực tế ứng dụng

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đ ÁN T T NGHI P K S ĐI N GVHD: PGS.PHAN QU C D NG L IM U  Hi n nay, đi n n ng ngày càng đóng vai trò quan tr ng trong n n kinh t qu c dân. i n n ng đã quy t đ nh ph n l n đ n t c đ công nghi p hóa hi n đ i hóa. Nâng cao ch t l ng đi n n ng và đ tin c y trên l i phân ph i luôn là m i quan tâm hàng đ u c a các nhà phân ph i đi n n ng c ng nh ng i s d ng. Th c t , trong h th ng đi n luôn có nh ng v n đ c n x lý nh m m c đích n đ nh s cung c p đi n liên t c cho khách hàng. ng n ng a các s c , tránh h h ng các thi t b , tránh nguy hi m đ i v i ng i s d ng đi n, yêu c u đ u tiên là khi thi t k m ng h áp ph i đúng k thu t và đ m b o an toàn. Tuy nhiên, vi c tính toán thi t k cung c p đi n là m t công vi c h t s c khó kh n, đòi h i nhà thi t k ngoài l nh v c chuyên môn còn ph i có s hi u bi t v m i m t: đ i t ng c p đi n, môi tr ng, xã h i,… Trong quá trình thi t k c p đi n, m t ph ng án đ c xem là h p lý và t i u khi th a các yêu c u sau: V n đ u t nh , đ m b o đ tin c y c p đi n cao, theo tính ch t c a ph t i. m b o an toàn cho ng i, thi t b và công trình. Thu n ti n cho vi c v n hành, s a ch a, b o qu n và thay th . m b o ch t l ng đi n n ng (dao đ ng v t n s và đi n áp trong gi i h n cho phép). Tuy nhiên, do còn h n ch v ki n th c, kinh nghi m th c t và th i gian th c hi n nên đ án không tránh kh i nh ng thi u sót, kính mong giáo viên h ng d n, góp ý xây d ng cho đ án ngày càng hoàn thi n h n. H Chí Minh , tháng n m 2013 Sinh viên th c hi n inh Thanh H i SVTH Đinh Thanh H i MSSV: 20702013 Trang Đ ÁN T T NGHI P K S ĐI N GVHD: PGS.PHAN QU C D NG Ch ng 1: T NG QUAN V IT NG C P I N 1. Ý ngh a nhi m v thi t k cung c p đi n: i n n ng là m t trong nh ng d ng n ng l ng quan tr ng nh t trên th gi i nói chung và n c ta nói riêng. i n n ng s n xu t t các nhà máy đi n đ c truy n t i và cung c p cho các khu công nghi p, nông nghi p, d ch v và sinh ho t c a con ng i,đ đ a đi n n ng đ n các các n i tiêu th này c n ph i qua nhi u khâu r t quan tr ng.Và thi t k cung c p đi n là m t trong nh ng khâu quan tr ng đó.Hi n t i, n n kinh t n c ta đang phát tri n m nh m , đ i s ng c a nhân dân đ c nâng lên nhanh chóng, d n đ n nhu c u dùng đi n t ng tr ng không ng ng. đáp ng nhu c u đó r t đông cán b k thu t trong và ngoài ngành đi n l c đang tham gia thi t k , l p đ t các công trình cung c p đi n đ ph c v nhu c u trên. C p đi n là m t công trình đi n. th c hi n m t công trình đi n tuy nh c ng c n có ki n th c t ng h p t các ngành khác nhau, ph i có s hi u bi t v xã h i, môi tr ng và đ i t ng c p đi n. t đó tính toán l a ch n đ a ra ph ng án t i u nh t. Cung c p đi n là trình bày nh ng b c c n thi t các tính toán, đ l a ch n các ph n t h th ng đi n thích h p v i t ng đ i t ng. Thi t k chi u sáng cho phân x ng, công c ng. Tính toán ch n l a dây d n phù h p v i b n thi t k cung c p đi n, đ m b o s t áp ch p nh n đ c, có kh n ng ch u dòng ng n m ch v i th i gian nh t đ nh. Tính toán dung l ng bù c n thi t đ gi m đi n áp, đi n n ng trên l i trung, h áp. Bên c nh đó, còn ph i thi t k l a ch n ngu n d phòng cho nhà máy đ l i đi n làm vi c n đ nh, đ ng th i tính đ n v ph ng di n kinh t và đ m b o tính an toàn cao. Trong tình hình kinh t th tr ng hi n nay, các xí nghi p l n nh các t h p s n xu t đ u ph i t ho ch toán kinh doanh trong cu c c nh tranh quy t li t v ch t l ng và giá c s n ph m. Công nghi p th ng m i và d ch v chi m m t t tr ng ngày càng t ng trong n n kinh t qu c doanh và đã th c s là khách hàng quan tr ng c a ngành đi n l c. S m t đi n, ch t l ng đi n x u hay do s c … đ u nh h ng đ n ch t l ng s n ph m, gây ph ph m, gi m hi u su t lao đ ng. c bi t nh h ng r t l n đ n các xí nghi p may, hóa ch t đi n t đòi h i s chính xác và liên t c cao. Do đó đ m b o đ tin c y c p đi n, nâng cao ch t l ng đi n n ng là m i quan tâm hàng đ u. M t xã h i có đi n s làm cho m c s ng t ng nhanh v i các trang thi t b n i th t sang tr ng nh ng n u chúng ta l p đ t m t cách c u th , thi u tuân th các quy t c an toàn s r t nguy hi m. Nông thôn và các ph t i sinh ho t là các ph t i kh ng l vì v y ng i thi t k c n quan tâm đ n đ s t áp trên đ ng dây xa nh t. Thi t k c p đi n cho ph t i sinh ho t nên ch n thi t b t t nh m đ m b o an toàn và đ tin c y c p đi n cho ng i s d ng.  Tóm l i: vi c thi t k c p đi n đ i v i các đ i t ng là r t đa d ng v i nh ng đ t thù khác nhau. Nh v y đ m t đ án thi t k cung c p đi n t t đ i v i b t c đ i t ng nào c ng c n thõa mãn các yêu c u sau: SVTH Đinh Thanh H i MSSV: 20702013 Trang Đ ÁN T T NGHI P K S ĐI N GVHD: PGS.PHAN QU C D NG  tin c y c p đi n :M c đ tin c y cung c p đi n tu thu c vào yêu c u c a ph t i. V i nh ng công trình quan tr ng c p qu c gia ph i đ m b o liên t c c p đi n m c cao nh t ngh a là không m t đi n trong m i tình hu ng. Nh ng đ i t ng nh nhà máy, xí nghi p, t s n xu t … t t nh t là dùng máy đi n d phòng, khi m t đi n s dùng đi n máy phát c p cho nh ng ph t i quan tr ng, ho c nh ng h th ng ( th y đi n, nhi t đi n …) đ c liên k t và h tr cho nhau m i khi g p s c .  Ch t l ng đi n: Ch t l ng đi n đ c đánh giá qua 2 ch tiêu t n s và đi n áp. Ch tiêu t n s do c quan đi n h th ng qu c gia đi u ch nh. Nh v y ng i thi t k ph i đ m b o v n đ đi n áp. i n áp l i trung và h ch cho phép dao đ ng trong kho ng 5% . Các xí nghi p nhà máy yêu c u ch t l ng đi n áp cao thì ph i là  2.  An toàn: Công trình c p đi n ph i đ c thi t k có tính an toàn cao. An toàn cho ng i v n hành, ng i s d ng, an toàn cho thi t b , cho toàn b công trình. Tóm l i ng i thi t k ngoài vi c tính toán chính xác, ch n l a đúng thi t b và khí c còn ph i n m v ng quy đ nh v an toàn,nh ng qui ph m c n thi t khi th c hi n công trình. Hi u rõ môi tr ng h th ng c p đi n và đ i t ng c p đi n.  Kinh t : Trong quá trình thi t k th ng xu t hi n nhi u ph ng án, các ph ng án th ng có nh ng u và khuy t đi m riêng, có th l i v kinh t nh ng xét v k thu t thì không đ c t t.