CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN PHỤ TẢI SVTH: Trịnh Vĩnh An - Trần Đình Quốc Thảo 8 Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.Quyền Huy Ánh 1. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU 1. Đặc điểm của phân xưởng Các đặc điểm của phân xưởng là cơ sở để xác định phương án thiết kế cấp điện cho phân xưởng. Các đặc điểm chính của phân xưởng bao gồm: 1.
Kích thước của phân xưởng: chiều dài, chiều rộng, chiều cao, diện tích. Kết cấu xây dựng của phân xưởng: đặc điểm về trần xưởng, tường, nền… 3. Môi trường làm việc trong phân xưởng: bụi nhiều hay ít, khô ráo hay ẩm ướt, nhiệt độ trung bình hàng năm nơi đặt phân xưởng, các yêu cầu về chống cháy, nổ… 4. Chế độ làm việc của phân xưởng: số ca làm việc trong một ngày.
Quy mô sản xuất, sản phẩm của phân xưởng: qui mô của phân xưởng lớn, nhỏ hay vừa, sản phẩm chủ yếu của phân xưởng. Xác định yêu cầu về độ tin cậy cung cấp điện: loại hộ tiêu thụ điện, nguồn điện cung cấp, nguồn dự phòng. Đặc điểm của phụ tải tiêu thụ điện trong phân xưởng: loại và công suất của các động cơ, động cơ có công suất lớn nhất, số lượng động cơ. Thông số và sơ đồ mặt bằng phụ tải điện của phân xưởng Với đề tài “Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí”, thông số thiết bị và sơ đồ mặt bằng phụ tải điện của phân xưởng là số liệu quan trọng và cũng là đề tài do giảng viên hướng dẫn giao cho sinh viên thực hiện.
Sơ đồ mặt bằng phụ tải điện trình bày vị trí của các thiết bị trên toàn bộ mặt bằng phân xưởng. Các thông số phụ tải điện của phân xưởng được cho dưới dạng bảng bao gồm: tên thiết bị, mã hiệu, số lượng thiết bị, công suất tác dụng định mức Pn (kW) và công suất biểu kiến của từng thiết bị Sn (kVA), hệ số công suất cos φ, hệ số sử dụng của từng thiết bị ku, hiệu suất sử dụng của máy η… Bảng 1.1 Thông số phụ tải điện của phân xưởng TT Tên thiết bị Mã hiệu Số lượng Pn(kW) cos Sn(kVA) η ku Ghi chú 1 Máy tiện ren IA616 2 7,0 0,65 13,5 0,8 0,8 2 Máy mài thô 3M634 1 2,8 0,6 5,8 0,8 0,8 3 Máy hàn 1 0,6 0,2 = 25% 4 …… SVTH: Trịnh Vĩnh An - Trần Đình Quốc Thảo 9 Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.Quyền Huy Ánh Trường hợp đề tài không cho sẵn thì hệ số công suất cos φ và hệ số sử dụng ku có thể tra ở [TLTK3]. Đồ thị phụ tải đặc trưng của phân xưởng cơ khí Đồ thị phụ tải đặc trưng của phân xưởng cơ khí trình bày ở Hình 1.1 Đồ thị phụ tải công suất biểu kiến. PHÂN NHÓM PHỤ TẢI Phân nhóm phụ tải dựa trên các yếu tố sau: ▪ Phân nhóm theo chức năng: các thiết bị trong cùng một nhóm nên có cùng chức năng.
▪ Phân nhóm theo vị trí: các thiết bị cùng một nhóm có vị trí gần nhau. ▪ Phân nhóm có chú ý phân đều công suất cho các nhóm. ▪ Dòng định mức của nhóm phù hợp với dòng định mức của các CB chuẩn. ▪ Số nhóm tùy thuộc vào qui mô của phân xưởng nhưng không nên quá nhiều, thường số nhóm không lớn hơn 5.
XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN Xác định phụ tải tính toán làm cơ sở cho việc lựa chọn dây dẫn, cáp và các thiết bị trong mạng điện như: CB, cầu chì, tủ phân phối chính, tủ phân phối,… Tiêu chuẩn áp dụng ❖ TCVN 7447-1-2004 (IEC 603642-1-2001): Hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà- Nguyên tắc cơ bản đánh giá các đặc tính chung, định nghĩa. ❖ TCVN 7447-2010: Hệ thống lắp đặt điện hạ áp. SVTH: Trịnh Vĩnh An - Trần Đình Quốc Thảo 10 Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.Quyền Huy Ánh ❖ TCVN 9206-2012: Đặt thiết bị trong nhà ở và công trình công cộng - Tiêu chuẩn thiết kế. ❖ QCVN 12-2014 BBXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về hệ thống điện của nhà ở và nhà công cộng.
Xác định phụ tải tính toán cho từng nhóm thiết bị a. Thông số phụ tải điện của các nhóm thiết bị Thông số phụ tải điện của các nhóm thiết bị chính là thông số phụ tải điện của phân xưởng nhưng được trình bày theo từng nhóm riêng biệt.2 Thông số phụ tải điện của các nhóm thiết bị Tên nhóm và thiết Mã hiệu Kí hiệu trên Số Sn η cos /tg ku bị điện mặt bằng lượng (kVA) Nhóm 1 Máy tiện ren IA616 1 2 13,5 0,8 0,65/1,17 0,8 Máy mài thô 3M634 2 1 5,8 0,8 0,6/1,33 0,8 Tổng 3 19,3 Nhóm 2 Máy khoan đứng 2A125 4 1 5,8 0,8 0,6/1,33 0,8 Máy bào ngang 7A36 6 1 17,9 0,8 0,7/1,02 0,8 Tổng 23,7 b. Các phụ tải tính toán cần xác định cho mỗi nhóm thiết bị Các phụ tải tính toán cần xác định cho mỗi nhóm thiết bị bao gồm: ▪ Công suất tác dụng tính toán của nhóm Pc (kW). ▪ Công suất biểu kiến tính toán của nhóm Sc (kVA).
▪ Dòng điện tính toán của nhóm Ic (A). Thông thường, chỉ cần trình bày trình tự xác định phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị điển hình, các nhóm khác tính tương tự, kết quả được trình bày ở Bảng. Trình tự xác định phụ tải tính toán cho một nhóm thiết bị điển hình Tùy theo sự chênh lệch về việc thay đổi hệ số công suất (cosφ) của các thiết bị phụ tải, cần phân chia thành các trường hợp sau: c. Trường hợp cosφ chênh lệch khá nhiều Các bước được tiến hành như sau: Bước1.
Quy đổi công suất định mức của các thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại và thiết bị một pha. + Nếu trong nhóm có thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại thì công suất định mức được tính toán phải qui đổi về công suất định mức ở chế độ làm việc dài hạn. SVTH: Trịnh Vĩnh An - Trần Đình Quốc Thảo 11 Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.Quyền Huy Ánh Công thức qui đổi như sau: Pqđ Pn n (1.1) Ở đây: n là hệ số đóng điện tính theo phần trăm. + Nếu trong nhóm có thiết bị một pha nối vào điện áp dây hoặc điện áp pha của mạng điện thì cần phải qui đổi công suất về ba pha trước khi tính toán [TLTK1].
Xác định công suất tính toán của nhóm Công suất tác dụng tính toán Pcj của nhóm thiết bị thứ j được xác định theo công thức sau: nj Pcj k sj .2) i 1 Ở đây: k sj là hệ số đồng thời của nhóm thứ j được tra ở [TLTK4]; kui là hệ số sử dụng của thiết bị thứ i; Pni là công suất định mức của thiết bị thứ i; n j là số thiết bị của nhóm thứ j. Công suất phản kháng tính toán Qcj của nhóm thiết bị thứ j xác định theo biểu thức sau: Qcj Pcj tg j (1.3) Hệ số công suất trung bình của nhóm thiết bị thứ j: nj cos P i ni cos j i 1 nj (1.4) P i 1 ni Ở đây: cos là hệ số công suất của thiết bị thứ i. Công suất biểu kiến tính toán của nhóm thiết bị thứ j: S cj P Q 2 cj 2 cj (1.5) Dòng điện tính toán của nhóm thiết bị thứ j: S cj I cj (1. Thống kê kết quả tính toán cho các nhóm máy Kết quả xác định phụ tải tính toán được thống kê lại và trình bày ở Bảng 1.
SVTH: Trịnh Vĩnh An - Trần Đình Quốc Thảo 12 Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.Quyền Huy Ánh Bảng 1.3 Kết quả xác định công suất tính toán cho các nhóm máy Tên nhóm ksj cosj/tgj Pcj Scj Icj (kW) (kVA) (A) Nhóm 1 Nhóm 2 …… c. Trường hợp cosφ chênh lệch ít, không nhiều. Trong trường hợp các thiết bị trong nhóm có cosφ chênh lệch không nhiều thì công suất tính toán biểu kiến của nhóm thiết bị có thể xác định theo biểu thức: n S cj k sj .7) i 1 Ở đây: ksj là hệ số đồng thời của nhóm thiết bị thứ j; kui là hệ số sử dụng của thiết bị thứ j; Si là công suất biểu kiến của thiết bị thứ i trong nhóm thiết bị thứ j[TLTK4]. Xác định công suất tính toán của tủ phân phối Phụ tải tính toán của tủ phân phối thứ m: m Pcm k sm Pcj (1.8) j 1 m Qcm k sm Qcj (1.11) 3 Un Ở đây: k sm là hệ số đồng thời của tủ phân phối thứ m; Pcj và S cj là công suất tác dụng tính toán và công suất biểu kiến tính toán của nhóm thiết bị thứ j; m là số nhánh phân phối của tủ phân phối thứ m.
Xác định phụ tải chiếu sáng của phân xưởng Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng được xác định sơ bộ theo phương pháp suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích. Công suất tác dụng tính toán của hệ thống chiếu sáng: Pcs P0 F (1.12) Công suất biểu kiến của hệ thống chiếu sáng: SVTH: Trịnh Vĩnh An - Trần Đình Quốc Thảo 13 Thiết kế Cung Cấp Điện Cho Phân Xưởng Cơ Khí GVHD:PGS.Quyền Huy Ánh Pcs S cs cos (1.13) Ở đây: P0 là suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích (kW/m²); F là diện tích của phân xưởng (m²); cosφ là hệ số công suất của đèn. cos cs của một số đèn như sau: - Đối với đèn nung sáng: cos =1 - Đối với đèn huỳnh quang: + cos = 0,6 khi không có tụ bù cos . + cos = 0,86 nếu có tụ bù cos (đèn đơn hoặc đôi).
+ cos = 0,96 nếu dùng ballast điện tử. - Đối với đèn phóng điện: cos = 0,8. Xác định công suất tính toán của tủ phân phối chính Phụ tải tính toán của tủ phân phối chính thứ k: k Pck k sk Pcm (1.14) i 1 k Qck k sk Qcm (1.15) i 1 k S ck k sk S cm i 1 (1.17) 3 U n Ở đây: k sk là hệ số đồng thời của tủ phân phối chính thứ k; Pck và S ck là công suất tác dụng tính toán và công suất biểu kiến tính toán của tủ phân phối phụ thứ m; k là số nhánh phân phối của tủ phân phối chính thứ k. Hệ số k sk có thể chọn theo Bảng 1.4 Hệ số đồng thời cho tủ phân phối.