Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng - Chương 2: Thiết kế chiếu sáng đường

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật chiếu sáng - Chương 2: Thiết kế chiếu sáng đường

1. -Cách khác quan trọng hơn thay đổi p,q *Kiểm tra theo sơ đồ Sollvier + Chọn 5 giá trị γ để tính L(γ) + Sau đó vẽ đường cong L(γ) lên đặc tính Soll của bộ đèn đã cho NX : Nếu đặc tính ta vẽ được nằm hết về bên trái => đạt Chương 2 : Thiết kế chiếu sáng đường §1: Đặc điểm và các tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng đường Mục đích : Nhằm tạo ra mô hình chiếu sáng tốt , tiện nghi , đặc biệt cho người tham gia giao thông , quản lí và xử lí chính xác , nhanh chóng các tình huống giao thông xảy ra trên đường . 1.Các đặc điểm . -Thiết kế chiếu sáng (TKCS) cho người quan sát chuyển động , quan sát cả mặt đường lẫn đối tượng cũng đang chuyển động . -Khác với chiếu sáng nội thất , ở đấy lấy độ rọi làm tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhất để làm tiêu chí thiết kế , thì ở đây người ta quan tâm nhất đến độ chói của mặt đường . Thực nghiệm cho thấy ko phải độ rọi mà chính độ chói mặt đường mới quyết định chất lượng quan sát của người lái xe. => Lyc tra theo tiêu chuẩn -Khác với trong nội thất L của tường , trần tuân thủ định luật Lamberg và ko phụ thuộc vào hướng quan sát . Độ chói của mặt đường ko tuân theo quy luật đó vì Chiếu sáng. Page 46
2. phản xạ trên đường là phản xạ hỗn hợp và rất ngẫu nhiên , nó phụ thuộc chủ yếu vào bề mặt và cấu tạo vật chất của lớp phủ mặt đường và góc quan sát của người lái xe . -TKCS cho đường cũng giống trong nội thất là yêu cầu đảm bảo đồng đều về độ chói theo chiều ngang , đặc biệt theo hướng dọc của đường .Nếu ko đảm bảp phân bố độ chói đồng đều theo chiều dọc thì gặp phải hiện tượng “hiệu ứng bậc thang” gây mệt mỏi thần kinh và gây buồn ngủ cho người lái xe . -Vì thời gian chiếu sáng cho đường giao thông cùng với công suất của nguồn cấp là khá lớn , cần chú ý đến chỉ tiêu tiết kiệm điện năng theo hướng cân nhắc lựa chọn bộ đèn có hiệu năng cao và tìm các biện pháp điều khiển chiếu sáng theo các giờ cao , thấp điểm . -Vì chiếu sáng đường chủ yếu là các khu đô thị càc chú ý đến tính thẩm mỹ , cảnh quan , làm đẹp. 2.Các tiêu chuẩn. -Độ chói của mặt đường : L là tiêu chuẩn đầu tiên và quan trọng nhát quyết định đến quan sát của người lái xe . Theo tiêu chuẩn ta quy định phạm vi quan sát của người lái xe . -Loại mặt đường : lớp phủ , mặt đường sạch hay bẩn , vận tốc xe . -Giải pháp chiếu sáng TCVN : LVN = 1,6 cd/m² (cấp A) Chiếu sáng. Page 47
3. LCIE = 2 cd/m² (cấp B) *Độ đồng đều L -Được xét theo 2 phương : dọc , ngang dược đánh giá theo 2 thông số +Độ đồng đều chung L min Uo = ≥ 0,4 phụ thuộc cấp đường A,B,C,D Ltb Trong đó :_Lmin là độ chói nhỏ nhất trên lưới điểm chia theo tiêu chuẩn Li _Ltb là giá trị trung bình =  n -Độ đồng đều dọc U1 = L min ≥ 0,7 phụ thuộc cấp đường L max Trong đó : Lmin , Lmax là độ chói các điểm trên lưới tính theo chiều dọc *Hạn chế chói loá mắt tiện nghi . - Tránh cho người lái xe ko bị chói loá khi quan sát đèn được đánh giá theo chỉ số loá G được CIE định nghĩa : G = ISL + 0,97lg(Ltb) + 4,41lg(h’) – 1,46lg(P). Trong đó : _ISL : là chỉ số riêng đặc trưng cho mức độ chói loá của 1 bộ đèn được cho rtrong lí lịch (3÷6). _Ttb : độ chói trung bình của mặt đường _h : chiều cao đèn so với mặt đường _h’ = h-1,5 : chiều cao đặt đèn so với mắt người quan sát . _p : số đèn đượ đặt trên 1 km chiều dài của đường . Chiếu sáng. Page 48
4. -Ta có : G = 1 : chói loá quá sức chịu đựng. G = 9 : ko còn chói loá. G = 5 : ngưỡng vừa chịu được. TCVN : 4 ≤ G ≤ 6. §2: Phân loại đường theo tiêu chuẩn chiếu sáng 1.TCVN Chia thành 4 cấp : -Cấp A : là đường phố cấp đô thị , đường cao tốc có tốc độ chạy xe 80÷100 km/h và phụ thuộc vào lưu lượng xe tính bằng số lượt / đường mà người ta quy định Ltb = 0,8 ÷ 1,6 cd/m². -Cấp B : là đường cấp khu vực có tốc độ chạy xe khoảng 80 km/h , theo quy định Ltb = 0,4 ÷ 1,2 cd/m². -Cấp C :là đường nội bộ (trong các khu vực chung cư ) có vmax = 60 km/h , quy định : + lưu lượng lớn hơn 500 lượt/h : Ltb = 0,6 cd/m² ; Etb = 12 lx. + lưu lượng nhỏ hơn 500 lượt/h : Ltb =0,4 cd/m² : Etb = 8 lx. => Do tốc độ ở cấp C thấp , độ rọi đóng vai trò quan trọng , cần quan tâm . -Cấp D : là các đường nhánh nhỏ còn lại Ltb = 0,2÷0,4 cd/m². Chiếu sáng. Page 49
5. 2.Tiêu chuẩn CIE (165). -Có 5 cấp đường , các tiêu chuẩn cao hơn . §3 : Các thông số hình học của một phương án và phân loại bộ đèn. 1.Các thông số hình học . -Là các thông số kích thước chính của 1 phương án chiếu sáng đường , sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả và chất lượng chiếu sáng . Cơ sở đầu tiên để đưa ra các thông số còn lại là chiều rộng của đường . s : tầm nhô : 0-0,5-1-1,5-2m γ : thườn làm bằng 15º a : khoảng cách hình chiếu của mặt đường lên vỉa hè a > 0 : đèn chiếu trên mặt đường a < 0 : đèn chiếu mép vỉa hè Chiếu sáng. Page 50
6. l : bước cột là khoảng cách giữa 2 cột liên tiếp kể cả về 2 phía đường 2.Phân loại bộ đèn. a.Các kiểu *Kiểu chụp sâu -Có ánh sáng phát ra trong phạm vi hẹp vì vậy tránh được chói loá và thường dung cho nơi có địa hình đặc biệt (cua gấp , đường dốc ). *Kiểu chụp vừa -Ánh sáng phát rat rung bình và được ứng dụng rộng rãi nhất , thường dùng với đèn Na cao, thấp áp hoặc đèn thuỷ ngân cao áp . Dùng cho các loại đèn thông thường. *Kiểu chụp rộng. -Ánh sáng phát ra rộng theo mọi hướng do đó có khả ăng gây chói loá cho người quan sát thường được dùng để chiếu sáng cho vỉa hè , cho các đường đi nội bộ (bãi đỗ , công viên , đường cho người đi bộ ). -Để hạn chế chói loá thường dùng quả cầu mở để tăng diện tích , giảm độ chói loá. => Căn cứ vào việc phân bố quang thông , người ta đưa ra bảng để tra (168). b.Gợi ý về việc dùng các loại nguồn sáng cho chiếu sánh giao thông. -Đèn sợi đốt hiện nay ko được dùng trong chiếu sáng giao thông vì chỉ tiêu kinh tế kém , hiệu suất phát quang thấp. -Với loại đường cấp A thường dùng các bóng 125;150;250;400W Na cao áp , hạ áp.; đèn 250 W Hg cao áp. -Loại cấp B,C thưòng dùng đèn Na có công suất thấp 75;100;125W Hg cao áp. -Với đường hầm và lối đi ngầm thường đường dùng đèn ống huỳnh quang và đèn compact. Chiếu sáng. Page 51
7. -Lối vào các toà nhà , các đường đi dạo và các ngõ phố phổ biến nhất dùng đèn compact. §4 : Các phương án bố trí đèn .Bố trí một phía . -Ứng dụng cho đường hẹp hoặc một phía có cây che lấp , đặc biệt là các đoạn đường cong phải bố trí 1 phía để giúp định hướng cho người lái xe , đèn được bố trí ra phía ngoài đường cong (do tiêu chuẩn an toàn). -Điều kiện áp dụng : để ánh sáng phân bố đều theo chiều ngâng thì h ≥ l . Đây là điều kiện ràng buộc để chọn chiều cao cột và chiều rộng đường . 2.Bố trí 2 phía sole. -Ứng dụng cho đường rộng , đường đôi có lưu thông 2 chiều . Điều kiện để đảm bảo là h ≥ 2 l , bố trí cột thấp hơn so với chiều rộng lòng đường. 3 Chiếu sáng. Page 52
8. 3.Bố trí 2 phía nhưng đối diện. 1 -Ứng dụng cho đường rộng và nhiều làn xe đi . Điều kiện h ≥ l . 2 4.Kiểu trục giữa . -Ứng dụng cho các đường đôi có dải phân cách giữa -Điều kiện 1,5m ≤ G ≤ 6m , G là dải phân cách . -Trong tính toán chỉ tính cho 1 bên nhưng phải xét ảnh hưởng của cả 2 bên. => Nếu đường quá rộng cho phép phối hợp các phương pháp với nhau. §3 : Hệ số sử dụng quang thông *Định nghĩa : hệ số sử dụngquang thông (fu) là tỉ số giữa quang thông nhận được trên mặt đường và quang thông nhận được từ bộ đèn. fu = nhdc = f1 + f2. boden -fu gồm 2 thành phần : _hệ số sử dụng phía trước f1 _hệ số sử dụng phía sau f2 +Nếu a > 0 : fu = f1 + f2 +Nếu a < 0 : fu = f1 – f2 Chiếu sáng. Page 53
9. -Nhà sản xuất phải cho trong lí lịch đường cong HSSD của bộ đèn (170). VD: đường cong hệ số sử dụng của bộ đèn (176) H = 10m ; a = 1m ; l = 10m ; -> Tính α : tgα1 = 0,9 => f1 = 0,275 tgα2 = 0,1 => f2 = 0,025 => f = f1 + f2 = 0,275 + 0,025 = 0,3. Chiếu sáng. Page 54
10. -Khi f2 quá nhỏ thì làm tuyến tính hoá từng đoạn để tính tỉ lệ . VD : vẫn bộ đèn trên bố trí khác tgα1 = 1.05 tgα2 = 0.05 => f1 = 0.3 ; f2(0.1) = 0.025 => f2(0.05) = 0.0125 => f = f1 – f2 = 0.2875 -> Nhẫn xét : Hệ số fu càng lớn quang thong nhận được trên mặt đèn càng nhiều.Nếu cần đèn dài hoặc đặt cột đèn gần mép vỉa hè thì hệ số sử dụng quang thông càng lớn.Mặt khác chiều cao đặt đèn càng nhỏ thì fu càng lớn VD : Bố trí trục giữa fu = fuA + fuB l h tg 1 a a tg 2 h -> Tra fu Chiếu sáng. Page 55
11. l G a tg 3 h G a tg 4 h ->Tra cạnh sau đèn fuB = f3 – f4 (Nếu tgα2 > 1 thì lấy tgα2 = 1 để kiểm tra) §5 : Phương pháp tỉ số R *Sơ lược lịch sử TKCS đường : -1940 : lần đầu tiên có hướng dẫn quốc tế rất sơ lược về chiếu sáng đường phố trong đó lấy độ rọi làm cơ sở và yêu cầu để tính toán , thiết kế. -1965 : CIE công bố phương pháp tỉ số R trong đó tiêu chuẩn độ rọi được thay thế bằng độ chói trên mặt đường . Tuy nhiên do phương tiện đặc biệt là máy tính còn rất hạn chế nên tính toán phân bố ánh sang gặp rất nhiều khó khăn và các biện pháp tính theo phương pháp này có độ chính xác hữu hạn nên ngày nay vẫn được sử dụng nhưng chỉ tính toán sơ bộ cho các phương án lựa chọn . Chiếu sáng. Page 56
12. -1975 : CIE công bố phương pháp tính toán độ chói điểm , về nguyên tắc cho phép tính toán độ rọi trên từng điểm của mặt đường và ngày nay được ứng dụng rộng rãi để kiểm tra , thiết kế và người ta đã có những phần mềm chuyên dụng để ứng dụng cho các phương pháp này. +Nội dung : Khi thực hiện 1 đồ án thiết kế người ta thương cân nhắc lựa chọn 2 , 3 phương án khả thi gọi là phương án so sánh để kiểm tra sơ bộ theo phương pháp này .Sau khi đã chọn kiểu bố trí đèn , kiểu bộ đèn chúng ta tiến hành các bước tính toán sau : 1.Xác định khoảng cách giữa các cột , bước cột e phụ thuộc chiều cao của cột nhằm hướng đến mục đích nhằm tạo ra độ đồng đều chiếu sáng đặc biệt là theo chiều dọc.Trong tiêu chuẩn đưa ra bảng lmax (169). 2.Tính quang thông của bộ đèn Фtt -Quang thông tính cho 1 năm sử dụng theo công thức : e l Lyc R Фtt = fu. V Trong đó : + Lyc : tra theo tiêu chuẩn phụ thuộc cấp đường +V = V1.V2 = 1 _V1: phụ thuộc thời gian quản lí  _V2 : phụ thuộc môi trường _  : hệ số bù quang thông. TCVN :  = 1,3 : sợi đốt .  = 1,7: phóng điện -Tỉ số R = Etb : cho quan hệ giữa độ rọi và độ chói trên đường , tìm ra theo thực Ltb nghiệm cho phép đánh giá sơ bộ mặt đường . TCVN Chiếu sáng. Page 57
13. Tính chất lớp phủ Giá trị R Chụp sâu Chụp vừa -Bê tông : + sạch 12 8 + bẩn 14 10 -Bê tông nhựa : + màu sáng 14 10 + màu trung bình 20 14 + màu tối 25 18 -Đường gạch lát 18 13 -Chú ý : sau khi đã nhận được Фtt , ta chọn Фđ thường khác nhau , do đó cần hiệu chỉnh bước cột e . Chọn lại e theo công thức : tt = e d ethuc VD : Tính được Фtt = 22000 lm Biết đèn Hg cao áp : P = 250W có Фđ = 14000 lm P = 400W có Фđ = 24000 lm -> Nếu chọn P = 250W thì phải rút ngắn e rất nhiều do đó ta chọn P = 400W khi đó d ethực = e. tt 3.Trình tự bài toán thiết kế sơ bộ. -Bước 1 : Xác định kích thước hình học , chiều rộng , chiều dài lòng đường , vỉa hè , cấp chiếu sáng , độ phủ mặt đường , sau đó căn cứ vào bảng tiêu chuẩn để chọn cấp chiếu sáng , Lyc, tỉ số R , độ phủ mặt đường. -Bước 2 : Xét đến phương án bố trí đèn : cần chọn bộ đèn trên cơ sở đó xác định chiều cao cột , tầm nhô của cần đèn s , a , phương án chiếu sáng , phần này cần cân nhắc lựa chọn ra 1 số phương án so sánh để tính toán và lựa chọn phương án tối ưu. Chiếu sáng. Page 58
14. -Bước 3 : Xác định khoảng cách giữa các cột (bước cột) theo bảng lmax , h , và kiểu bộ đèn theo bảng. -Bước 4 : Tính hệ số sử dụng fu , rồi tính Фtt của bộ đèn cần lắp theo công thức đã có . -Bước 5 : Căn cứ vào Фtt để chọn loại bóng đèn phù hợp . Sauk hi chọn cần hiệu chỉnh và cân nhắc lại bước cột và Lyc. -Bước 6 : Kiểm tra chỉ số tiện nghi chói loá . Tính hàm G -> để so sánh. -Bước 7 : Tính toán chiếu sáng cho vỉa hè (nếu có) gọi là chiếu sáng tăng cường -> cần tính chiếu sáng bổ xung phần quang thông còn thiếu sau khi đã nhận được nguồn cấp từ hệ thống chiếu sáng đường để đảm bảo yêu cầu độ rọi của vỉa hè . 4.Chiếu sáng vỉa hè . *Theo TCVN quy định thì : - Các đường mà có hè đường ≥ 5m thì phải tăng cường chiếu sáng để bảo vệ + Etb > 31lx và Uo ≥ 0,25 + Đọ chói lđ ≤ 2000 cd/m² . - Nếu vỉa hè có độ rộng ≤ 5m thì có thể có hoặc ko cần chiếu sáng thêm (chỉ chiếu sáng khi có yêu cầu đặc biệt). Tính chiếu sáng vỉa hè nhờ hệ thống đèn đường : fu = f1 – f2. Tính tgα1 -> f1 tgα2 -> f2 => Evh là độ rọi do hệ thống chiếu sáng lòng đường cấp . E1vh = vh = vh Svh e. v Фvh = fu.v.Фđ Chiếu sáng. Page 59
15. -Xác định độ rọi còn thiếu bổ xung : E2vh = Eycvh – E1vh. Độ rọi này cần được thiết kế và bổ xung bằng hệ thống tăng cường của vỉa hè . §6 : Phương pháp độ chói điểm 1.Nội dung . -Phương pháp cho phép tính độ rọi , đặc biệt là độ chói trên 1 lưới điểm đã được chia theo tiêu chuẩn trên mặt đường qua đó có được sự phân bố của E, L nhằm kiểm tra các tiêu chuẩn và Etb , Ltb , U0 , U1. -Để tính toán Ep tại P trên mặt đường ta có công thức : Ip.cos3  Ep = h2 -Dùng bảng I(c,γ) tra và nội suy Ip , tính Ep , độ chói Lp. Do Ep , Lp ko tuân theo định luật Lamberg -> Lp phụ thuộc vị trí quan sát , theo tiêu chuẩn quy định vị trí quan sát của người lái xe cách vùng quan sát 60m , cách vỉa hè khoảng l/4 , độ cao 1,5m. Chiếu sáng. Page 60
16. -Công thức tính Lp = q.Ep trong đó q = q(α,β,γ) là hệ số chói . Tuy nhiên do α 10 nên q phụ thuộc ko nhiều vào α và có thể bỏ qua => q = q(β,γ) Ip( c , ).cos3  => Lp = q(β,γ). h2 Ta định nghĩa R(β,γ) = q(β,γ). cos3  là hệ số chói quy đổi => Lp = R(β,γ). Ip(,)  h2 -Xác định Ip(c,γ) , tra bảng kết hợp với nội suy. -Xác định R(β,γ) , tra bảng kết hợp với nội suy. 2.Cách xác định Ip. -Với đèn cầu : thường gặp ở chiếu sáng vỉa hè .d I = 4 -Các bộ đèn có trục đối xứng : Iγ tra theo đường cong trắc quang -Các bộ đèn chuyên dụng cho chiếu sáng đường phân bố quang thông rất phức tạp có thể hình dung vô số các mặt phẳng đối xứng đi qua trục quang của đèn . Vì vậy trong lí lịch người ta thường cho 1 số các đường cong trắc quang chính và 1 bảng phân bố I(c,γ). Chiếu sáng. Page 61
17. PH -Mỗi điểm P (tọa độ)  arctg DH -Thường (c,γ) tính toán được thì khác giá trị trong bảng => nội , ngoại suy 3.Tra độ chói quy đổi R(β,tgα) -Phụ thuộc bề mặt đường , chia thành 4 cấp quy chuẩn từ R1->R4. Mỗi cấp được đặc trưng bởi 2 thông số đó là : +Hệ số nhìn rõ ao 0,05 (tối) Chiếu sáng. Page 62
18. 0,11 (sáng) +Hệ số sử dụng S1 , càng sáng thì S1 càng lớn Cấp S1 S1 điển hình Q0 R1 1,35 1,55 0,08 *R1: là đường Bitum < 15% vật liệu nhân tạo màu sáng hoặc đường bêtông màu sáng. *R2: là đường Bitum 10÷15% vật liệu nhân tạo màu trắng nhưng kích thước hạt ≥ 10 mm, kết cấu rắn chắc . *R4 : đường đổ nhựa sau nhiều tháng sử dụng . 4.Cách chia lưới điểm kiểm tra -Theo chiều ngang lấy 2 điểm cho 1 làn xe . -Theo chiều dọc : l ≤ 18m : 3 điểm l ≤ 36m : 6 điểm l ≤ 54m : 9 điểm Chiếu sáng. Page 63
19. Ch­¬ng 6 : TÝnh to¸n chiÕu s¸ng b»ng ®Ìn pha -§Ìn pha lµ lo¹i bé ®Ìn cã ¸nh s¸ng ph©n bè hÑp dïng ®Ó chiÕu s©u trong c¸c kh«ng gian réng vµ kho¶ng c¸ch §1 : C¸c th«ng sè cña bé ®Ìn pha 1.Gãc ph©n t¸n chïm tia α -Lµ gãc gi÷a t©m cña chïm tia s¸ng víi trôc quang , lµ h­íng cã Imax vµ h­íng cã c­êng ®é ¸nh s¸ng b»ng 1/2 vµ 1/10 Imax , gãc nµy th­êng ®­îc thÓ hiÖn trªn ®Æc tÝnh tr¾c quang cña 1 bé ®Ìn -C¨n cø vµo gãc α chia bộ đèn pha thành 3 loại sau: +Bộ đèn có phân bố ánh sáng hẹp α ≤ 30° +Bộ đèn có phân bố ánh sáng vừa 30° ≤ α ≤60° +Bộ đèn có phân bố ánh sáng rộng α ≥ 60° Chiếu sáng. Page 64
20. I 550 50 40° 60° 90° 2.Hệ toạ độ xyz -Hệ này được sử dụng khi 1 đèn đặt tại góc của sân được chiếu sáng  B Tr?c quang y Y x A(x,y) B o X -góc nhìn đèn (cột đèn , trục quang),thường quy định N ≤ 65°.Khi đó hướng của I phát về A Chiếu sáng. Page 65
21. +Góc B +Góc β -Nhà sản xuất của bộ đèn cho phân bố quang thông I(B,β) trong lí lịch B= arctg y z x β = arctg y2 z 2 =>nội suy I(B,β) 3.Phép dịch cột và dịch toạ độ Nếu dịch cột 0 -> 0’ -Dùng công thức chuyển hệ toạ độ xoy-> x’o’y’ x’= x - x1 y’=y – y1 4.Phép quay hệ toạ độ xoyozo -Thực tế trục quang ko nằm trong mặt phẳng yoz mà thường quay đi một góc R đẻ hướng bộ đèn vào sân và phân bố ánh sáng đồng đều Chiếu sáng. Page 66
22. VD: Tìm Ea tại trung điểm 1 sân bóng (105/65) cột đặt tại o’ (x1=-21m , y = -20m ) , R = 50° , v = 63° và chiều cao z = 42m. § 2 :Thiết kế chiếu sáng sân vận động 1.Các yêu cầu , tiêu chuẩn -Một số yêu cầu , tiêu chuẩn TKCS các công trình thể thao bảng 16.1 (211) -Tiêu chuẩn tham khảo TCVN 2003 2.Các phương án bố trí đèn *Bốn cột có góc quay R=0 -Ưu điểm : hiệu suất sử dụng ánh sáng cao tuy nhiên U thấp Chiếu sáng. Page 67
23. *Bốn cột nhưng có R≠0 -Đây là phương án hay được sử dụng .Hệ số sử dụng ko lớn lắm nhưng ưu điểm la độ đồng đều chiếu sáng rất tốt, đặc biệt là độ đồng đèu dọc tính theo phương thẳng đứng . Để phân bố đồng đều ánh sáng trên sân người ta chia số bộ đèn trên mỗi cột thành nhiều đèn nhóm sau đó bố trí các gốc quay khác nhau cho chúng . *Sáu cột có góc quay R=0 -Ưu điểm : hệ số sử dụng cao số cột tăng sẽ làm tăng độ đồng đều chiếu sáng -Nhược điểm : đắt tiền , ko kinh tế thường chỉ dung cho các sân vận động đa chức năng Chiếu sáng. Page 68
24. *Với các sân bóng lien hợp có chiều cao khán đài > 26m thì có thể bố trí dàn đèn trên các mái che khán đài .Phương án này vừa đạt tính kinh tế lại vừa có tính phân bố ánh sáng đồng đều cao. -Trong trường hợp nếu các khan đài ở 2 phía ko đủ dài có thể khu vực cầu môn bị thiếu ánh sáng khi đó cần bố trí chiếu sáng tăng cho khu vực cầu môn 3.Khái niệm về đọ đồng đều dọc và ngang -Vì quan sát của các cầu thủ trên sân bóng ko chỉ diễn ra trên mặt sân gắn với đọ rọi ngang Eh (Eng) mà trong ko gian còn quan sát trên các mặt phẳng thẳng đứng , ở đó còn quan tâm đến độ rọi dọc Ev và độ đồng đều của chúng -Eh trên sân bóng theo tiêu chuẩn là độ rọi trên mặt sân hay cách mặt sân 1m -Ev là độ rọi tính theo 2 phương x và y tại cao độ cách mặt sân 1.5m +Evx : độ rọi đứng trên mặt phẳng vuông góc trục Ox +Evy : độ rọi đứng trên mặt phẳng vuông góc trục Oy -Độ đồng đều dọc và ngang là các thống số phải kiểm chứng theo thiết kế +Độ đồng đều ngang Uh= Eh min Ehtb Chiếu sáng. Page 69
25. +Độ đồng đều dọc Uv= Ev min Evtb -Công thức tính độ rọi E= I( c , ).cos d 2 +Trong công thức này cần phải tra kết hợp với nội , ngoại suy để có I(c,γ). Cần phải chú ý xác định đúng góc α trong các trường hợp khác nhau   α = [ I, n của mặt phẳng cần tính E] 4.Tính công suất và loại đèn *Quang thông tính toán Công thức Фtt = Eyc S  bsd б =1.05-> 1.1 vì hệ thống đèn được bảo dưỡng và thay thế liên tục S diện tích sân Theo tiêu chuẩn (400->500)h thì phải bảo dưỡng , lau chùi bsd = 0.17->0.4 -.thấp vì ánh sáng phát ra hẹp ,chiều cao đặt đèn lớn và đặt cách xa so với sân -Khi thiết kế bước đầu phải tạm ước lượng lấy giá trị trung bình cỡ0.2->0.25 Sau khi tính toán thì kiểm định lại bsd= Фnhận được trên sân / Фđèn *Chọn loại bóng đèn -Các đèn phóng điện có thể dùng đèn Na cao áp có công suất 100->1000W, Hg cao áp 70->2000W ,hiệu suất phát quang kém hơn, tuổi thọ thấp hơn nhưng chất lượng ánh sáng tốt ,Ra=100.Nếu các sân quốc gia có truyền hình màu thì đặc biệt ưu tiên loại này. Chiếu sáng. Page 70
26. *Số lượng bóng đèn tính theo công thức N=Фtt/Фđ trong đó Фđ là quang thông của 1 bóng đèn -Phụ thuộc số cột -> số bóng + bộ đèn trên 1 cột -Phân bố các bộ đèn thành nhóm , số nhóm phụ thuộc số điẻm rơi của trục quang phân bố trên mặt sân theo tiêu chuẩn .Vì đèn pha thường có phân bố ánh sáng hẹp nên các điẻm rơi được xác định theo công thức: (n/h)max = 0.6 trong đó n là khoảng cách lớn nhất giữa 2 điểm rơi VD: chiều cao cột h=30m -> nmax=0.6*30 = 18m Để đảm bảo độ đồng đều chiếu sáng khoảng cách giữa các điểm rơi trên sân thoả mãn n < nmax §3: Chiếu sáng các công trình thể thao ngoài trời 1.Các nguyên tắc chung *Những vấn đề cần khảo sát -Hình dáng , kết cấu và kích thước hình học của công trình , các khu vực cần chiếu sáng , vật liệu xây dựng , màu sắc và tính chất phản xạ của mặt tường, mặt sân , khan đài và đặc biệt là các vị trí có thể bố trí lắp đặt cột và đèn -Yêu cầu và mục đích sử dụng của sân :luyện tập , thi đấu ,có hay ko quay truyền hình màu -Đặc điểm của ko gian lân cận :nằm cạnh khu dân cư , cạnh đường giao thông ,cùng các đặc điểm khí hậu như vận tốc gió, độ ẩm ,sương mù *Các yêu cầu Chiếu sáng. Page 71
27. -Etb , Ev, Eh , độ đồng đều U tra theo tiêu chuẩn -Hạn chế tối đa hiện tượng chói loá cho các vận động viên và khán giả .Cần chọn các bộ đèn thích hợp sau đó bố trú góc nhìn đèn U ≤ 65° -Khắc phục tối đa hiện tượng nhấp nháy nếu dùng đèn phóng điện bằng cách sử dụng nhiều pha -Khi lựa chọn bóng đèn cần quan tâm tới hiệu suất , tuổi thọ D(h) ,hệ số suy giảm quang thông, màu sắc ánh sáng vsf chỉ số thể hiện màu . -Hệ thống điểu khiển chiếu sáng phải bố trí tập trung và nối tới nguồn dự phòng khi có sự cố . Trong đó quy định bóng dự phòng cho sự cố phải sử dụng loại đèn sợi đốt hoặc đèn ống huỳnh quang nhưng pha dùng chấn lưu điện tử để bật sáng ngay ko có thời gian mồi -Để đảm bảo hạn chế chói loá và hiệu quả sử dụng thì chiều cao đặt đèn tối thiểu được đưa ra trong bảng tiêu chuẩn hmin(m) 22 2000W 17 1000W 15 1000W 12 2000W 400W 11 1500W 400W 10 1000W 400W 250W 9 250W 8 250W 150W 7 500W 150W 4 300W 125W 70W 70W 3 200W 80W 0 Halogen Hg Na Metal Lo?i dèn s?i d?t Ca Ca Halide Chiếu sáng. Page 72
28. 2.Các tiêu chuẩn chiếu sáng sân bóng đá *Phạm vi chiếu sáng -Sân bóng đá thông thường phạm vi chiếu sáng là mặt sân được giới hạn bởi các đường biên dọc và ngang . -Với các sân liên hợp thể thao được hiểu là các sân bao gồm nhiều chức năng phạm vi thiết kế chiếu sáng bao gồm cả đường chạy và các hạng mục thể thao khác ngoài sân bóng đá. *Độ rọi : được quy định theo mục đích sử dụng sân Mục đích sử dụng Eng tb (lx) Ung= Engmin/Engtb Thi đấu chính thức ≥ 500 0.6 Thi đấu thông thường ≥200 0.5 Luyện tập giải trí ≥ 100 0.4 *Bố trí đèn : Tuỳ thuộc quy mô kết cấu công trình , yêu cầu về chất lượng ánh sáng mà người ta có thể đặt đền trên cột hoặc mái che khán đài Cách bố trí Số cột Độ cao tối thiểu Hmin(m) Chiếu sáng 2 bên sân 8 0.35L1 ≤ H ≤ 0.6 L1 L2 ≤ H ≤ 4 L2 Chiếu sáng 4 góc 4 0.35L1 ≤ H ≤ 0.6L2 H ≤ 3 L2 Chiếu sáng. Page 73
29. 3.Chiếu sáng sân tennis *Phạm vi chiếu sáng là toàn bộ mặt sân đươc dùng để thi đấu giới hạn bởi hàng rào hoặc khán đài . *Quy định về độ rọi và độ đồng đều +Nếu thi đấu chính thức Engtb = 750 lx , Ung =0.6 +Nếu thi đấu thông thường Engtb = 500 lx , Ung = 0.5 +Nếu luyện tập giải trí Engtb = 300 lx , Ung = 0.4 *Quy định độ cao đèn đặt Hmin Mục đích Công thức tính Hmin Thi đấu luyện tập H ≥ 5+0,4 L 10 H ≥ 3+0,4 L Chương 7 : Thiết kế cấp điện cho chiếu sáng §1 : Một số yêu cầu và đặc điểm của hệ thống điên chiếu sáng 1.Các yêu cầu -Điện áp cung cấp cho nguồn chiếu sáng phải đảm bảo sụt áp tính từ đầu ra của nguồn tới phụ tải xa nhất ko được vượt quá 3% -Độ tin cậy cung cấp điện : là mức độ cho phép mất điện -Nguồn chiếu sáng trừ các cơ sở mà có các phần tử động lực ko đáng kể còn nói chung về nguyên tắc thì các phụ tải chiếu sáng có yêu cầu cấp điện cao hơn -> Chiếu sáng. Page 74
30. thường thiết kế theo nguyên tắc độc lập với hệ động lực bao nhiêu thì càng tốt bấy nhiêu (trong nhà máy thường lấy ra trực tiếp từ thanh cái tổng) -Kinh tế : + Chọn nguồn sáng có hiệu năng phát quang cao như đèn ống huỳnh quang , đèn phóng điện . + Điều tiết nguồn sáng phù hợp theo giờ có thể cắt bớt các phụ tải chiếu sáng trong giờ thấp điểm ->tiết kiệm nhưng phải chấp nhận phân bố ánh sáng ko đều . + Dùng các bộ đèn có nhiều bóng rồi tắt bớt bóng trong bộ đèn + Điều chỉnh điện áp để điều chỉnh quang thông tuy nhiên cần phải cân nhắc đến điều kiện làm việc và khối động của đèn . 2.Các dạng phụ tải thường gặp trong chiếu sáng -Gồm các loại chính *Các phụ tải tập trung VD: các phân xưởng , cột đèn , bóng đá Coi I đầu và cuói đường bằng nhau *Các phụ tải phân bố dải đều VD: đèn đường I trong các đoạn khác nhau do đó sơ đồ thay thế tương đương là 1 phụ tải tập trung có công suất là tổng công suất của các bóng đèn và nằm tại giữa đường dây *Phụ tải rải đều trong sơ đồ phân nhánh Chiếu sáng. Page 75
31. -Với mỗi kiểu phân bố phụ tải cần có cách lựa chọn tiết diện dây phù hợp. §2 : Thiết kế trạm điện chiếu sáng 1.Các dạng mạch cao áp -Các mức điện áp gồm các mức 35,20,15,10,6 kv *Hình tia Chiếu sáng. Page 76
32. -Mọi phụ tải đều trực tiếp nhận nguồn từ 1 điểm. Ưu điểm là kết cấu lưới rõ rang vận hành mạch lạc thiết bị bảo vệ tương đối đơn giản và dễ tin cậy nhưng giá thành đắt. *Dạng liên thông -Ưu điểm : tiết kiệm , rẻ tiền. -Nhược điểm : khi vận hành tính độc lập tương đối của các phụ tải thấp hơn . *Đường dây kép -Dùng cho phụ tải có yêu cầu cao về độ tin cậy *Sơ đồ mạch vòng Chiếu sáng. Page 77
33. -Đặc biệt tiện dùng và phỏ biến ở các đô thị các cơ sở công nghiệp. Có 2 cách vận hành : +Mạch vòng kín nhưng nhánh hở , ở giữa vòng có máy cắt M , khi có sự cố thì M đóng ->tính cơ động cao , rẻ . +Vận hành kín : đắt tiền ,vận hành và bảo vệ phải sử dụng các thiết bị bảo vệ cao cấp. 2.Trạm phân phối điện -Gồm có một số kiểu kết cấu như sau: *Trạm hở là các trạm đặt ngoài trời có tường bao thường được ứng dụng tại các nhà máy , xí nghiệp hay khu vực nông thôn nơi có mặt bằng rộng -Ưu điểm : kinh phí rẻ *Trạm kín : đặt trong nhà , thường sử dụng trong các phân xưởng công nghiệp, trong các khu dân cư đô thị nơi có mặt bằng tương đối rộng *Trạm treo :MBA được đặt trên cột -Ưu điểm : kinh tế , rẻ tiền , tiết kiệm diện tích -Nhược điểm : phá vỡ cảnh quan Chiếu sáng. Page 78
34. ->chủ yếu dùng cho nông thôn,vùng sâu vùng xa do đó bị cấm sử dụng trong thành phố . *Trạm hợp bộ (Kiog) -Toàn bộ tủ cao, hạ áp và MBA thường được đặt trong 1 vỏ thường làm bằng kim loại và composit -Ưu điểm :kết cấu gọn đẹp , tính cơ động cao -Nhược điểm :giá thành đắt . 3.Sơ đồ nguyên lý trạm điện -Tủ cao áp thường có các phương án *Dùng DCL + CC Chiếu sáng. Page 79
35. -Ưu điểm dùng cho các trạm đơn giản , rẻ , công suất nhỏ độ tin cậy thấp -DCchỉ đóng vai trò cách ly và dùng để cắt MBA khỏi nguồn khi ko tải -CC bảo vệ ngắn mạch *Dùng NCFT + CC -Có thể cắt được MBA ngay cả khi mang tải ,tuy nhiên vẫn cần dùng cầu chì để bảo vệ ngắn mạch -Đắt tiền -Máy cắt đóng cắt phụ tải :tải chỗ ,từ xa ,và đóng cắt có điều khiển . -Bảo vệ :ngắn mạch ->có năng lực cắt ,cắt được dòng ngắn mạch lớn ,bảo vệ quá áp -Trong hệ thống chiếu sáng dùng các MBA rất nhỏ nên thường dùng DCL -Trong các nhà máy nguồn chiếu sáng cần được lấy độc lập nhất với nguồn động lực vì vậy thường được lấy ngay sau thanh cái của trạm hạ áp .Các nguồn công suất chuyên dụng như đường giao thông thường dùng các trạm có công suất nhỏ và thường dùng trạm treo tại các thị trấn thị tứ .Trong đô thị thường sử dụng nhất là trạm Kiog Chiếu sáng. Page 80
36. §3: Lựa chọn các TBĐ , KCĐ cho lưới hạ áp 1.Điều kiện chung để lựa chọn a.Theo điện áp định mức -Là lượng dây với thiết bị 3 pha là các thông số cho trước trong lí lịch thiết bị . Đó là điện áp theo quy định cho phép thiết bị làm việc lâu dài mà ko gây hư hỏng (1.05 -> 1.1)Uđm -Điều kiện để lựa chọn Uđmtb ≥ Uđm lưới .Với các thiết bị khác thì sai lệch điện áp phải được nhân với các hệ số như sau : +Cáp điện lực ,kháng điện ,biến dòng ,biến áp , cầu chì k=1.1 +Trường hợp khác sứ cách điện , DCL , máy cắt phải nhân 1.1 +Các thiết bị chống sét thì k=1.25 CT : Iđmtb ≥ Icưỡng bức Trong đó Icưỡng bức là dòng điện lớn nhất mà thiết bị phải mang trong hoàn cảnh bị sự cố mà vẫn phải đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải -Sau khi chọn theo 2 điều kiện Uđm, Iđm thì thiết bị đảm bảo làm việc lâu dài trong tình trạng xác lập .Tuy nhiên mọi thiết bị lựa chọn vẫn có thể hư hỏng khi có sự cố *Các sự cố xảy ra trong lưới điện -Sự cố điện áp(quá áp) +quá áp khí quyển do sét đánh_đánh trực tiếp (cột thu lôi) _sét cảm ứng +quá điện áp nội bộ xảy ra khi đóng cắt bất thường ,tải cảm, dung ->bảo vệ bằng các thiết bị bảo vệ chống sét. -Sự cố dòng : lớn ,bé của I Chiếu sáng. Page 81
37. +Sự cố quá tải I = 1.2 -> 1.4 Iđm ->ảnh hưởng đến tuổi thọ máy -> dùng Rn, Rđt, Rsố +Sự cố ngắn mạch gây ra dòng điện và năng lượng rất lớn có thể làm hư hỏng nhanh chóng thiết bị .Do đó cần được khắc phục tức thì :Rtừ(RM), Rđtử, Rsố Vì vậy sau khi lựa chọn muốn thiết bị làm việc tốt cần phải kiểm tra sự cố cho nó đặc biệt là sự cố ngắn mạch 3 pha .Kiểm tra ngắn mạch 3 pha theo 2 điều kiện: _Điều kiện ổn định động thiết bị : khả năng ổn định của thiết bị do tương tác về lực điện từ giữa các bộ phận mang dòng ngắn mạch đi qua thiết bị Xôđđ đmTB ≥ Ixb IôđđTBđm (kA) có trong lí lịch thiết bị Ixb = 2 .1,8.In ; In:giá trị xác lập ngắn mạch _Điều kiện ổn định nhiệt : kiểm tra ổn định của thiết bị khi bị huỷ hoại do nhiệt phát sinh do dòng ngắn mạch lớn .Thường có quá trình và diến ra chậm hơn so với ổn định động ĐK kiểm tra Bnđm tb ≥ Bn sựcố ; B: xung lượng nhiệt I²ôđn tb .Tôđn ≥ I²n.Tc = Bn Tc  Iôđn tb ≥ In. trong đó Iôđntb, Tôđntb có trong lí lịch tbị Todn -Nếu là cáp hay dây dẫn kiểm tra theo 2 cách +Căn cứ vào nhiệt độ cuối cùng khi ngắn mạch ko được vượt quá nhiệt độ cho phép Ө2n ≤ Өcp ; Ө2n nhiệt độ cuối +Căn cứ vào tiết diện nhỏ nhất có ổn định nhiệt của dây dẫn Bn Smin= < Schọn ; C tra theo bảng C Chiếu sáng. Page 82
38. Loại dây Ө° 1n Ө°2n C Td đồng 70 300 171 Td nhôm 70 200 87 Cáp 10kv đồng 65 250 159 Cáp 10kv lõi nhôm 65 100 90 *Các thiết bị khác kiểm tra theo tất cả các điều kiện trên 2.Phương pháp chọn và kiểm tra các thiết bị điện *Chọn máy cắt điện -Chọn Uđm ≥ Ul Iđm ≥ Icbức -Kiểm tra _năng lực cắt TB Icắt ≥ In _ổn định động TB Iôđđ ≥ Ixb Tc _ổn định nhiệt TB Iôđn ≥ In. Todn *MCFT : Chọn lựa như trên *DCL :chọn như trên *Cầu chì -Chọn theo Uđm, Iđm sau đó kiểm tra theo điều kiện công suất cắt định mức và dòng điện ngắn mạch định mức *Thanh dẫn -Chọn dòng điện phát nóng lâu dài k1.k2.Icp ≥ I +k1= 1 nếu thanh dẫn thẳng đứng ; k1=2 nếu thanh dẫn nằm ngang Chiếu sáng. Page 83
39. +k2 :hệ số hiệu chỉnh theo môi trường -> kiểm tra ôđđ, ôđn _ôđđ : бbtbđm ≥бtt nhôm бb = 700 kg/m² đồng бb = 140 kg/m² _ôđn : F ≥ a.In. Tc trong đó Tc: thời gian cắt của thiết bị a : bán kính giữa các pha (cm) *Bu , Bi chọn theo Uđm,Iđm , chọn theo phụ tải mà chúng phải mang , điều kiện ổn định động , ổn định nhiệt §4: Chọn tiết diện dây dẫn trong mạch chiếu sáng 1.Nguyên tắc chung : đồng thời đảm bảo -ĐK ổn định nhiệt , phát nóng cho phép Schọn ≥Scho phép(tra theo Itt) -ĐK tổn thất Ucp :∆U ≤ ∆Ucp =3% .Uđm = 6,6V Có thể lấy 1 điều kiện để làm việc rồi kiểm tra điều kiện còn lại, thường lấy theo điều kiện 2 trước -Nếu đường dây có tổng trở Zd= Rd + jXd =Zd ∟φd thì ∆U= R.I.cosφd. I.sinφd Trong thực tế các mạch chiếu sáng thường được bùQ để nâng cao cosφ≈0.85 ∆U=R.I = I.ρ.l/s ρCu = 22 (Ω.km/mm² ) ρAl = 35 (Ω.km/mm² ) Chiếu sáng. Page 84
40. 2.Phụ tải rải đều trên 1 trục (đèn đường) *Chọn 1 tiết diện n.Pd I = 3.Ud .cos l n I l n ∆U = I. ≤ ∆Ucp = 6.6V => S ≥ 2S 2 Ucp *Chọn 2 cấp dây S1,S2 -Chọn trước các tiết diện S1, S2 căn cứ vào S để chọn S1 và theo các cấp dây tiêu chuẩn 1.5-2.5-4-6-9-10-16-25-35-50-70-90-120 . S2 có thể chọn nhỏ đi 1, 2 cấp -Có dòng đầu các đoạn đường dây: Bài tập :l =30, n=20, U=380/220; cosφ =0.85; Pđm= (100+20), Cu 3.Bài toán hình cây Chiếu sáng. Page 85
41. a.Lí thuyết *Thực hiện theo 4 bước -Tính dòng điện Ii tại các đầu đường dây (cẩn thận) -Chọn trục cơ sở (TCS) : +Định nghĩa :TCS là trục có ∆U lớn nhất kể từ đầu nguồn Trục có ∆Umax trùng với M phụ tải max M=  Li. Ii i:chỉ số các đoạn thuộc trục i + Chọn tiét diện Si cho trục cơ sở Tính hệ số A= .  Li. Ii _ i :trục cơ sở Ucp i Chọn tính Sitt = A. Ii Từ Sitt chọn theo tiêu chuẩn Si ≥ Stt + Kiểm tra ∆U cho trục cơ sở có ∆U=  Ui i VD:TCS 0_1_3_5 thì ∆U =∆U1 + ∆U3 + ∆U5 Nếu ∆U ≤ ∆Ucp = 0.6 V =>đạt - Chọn tiết diện cho các đoạn còn lại Có ∆Ui ≤ ∆Ucp-  U các đoạn trên VD :∆U4= 6.6- ∆U1 - ∆U2 - ∆U3 + Chọn S4 ≥ L n4 I 4 2 U 4 Chú ý:Nếu Si ≤ 1.5mm² thì theo tiêu chuẩn đều phải chọn Si=1.5mm² =Smin Chiếu sáng. Page 86
42. VD : U= 220 V ; cosφ =0.85 ;Cu -> Giải -Tính Ii : P2d I2 =n2 . =A.n2.Pđ =7.140.1,787 = 1,75 (A) 3Ud .cos A= 1 = 1 =1.787 3Ud .cos 3.380.0,85 I4= A.n4.P4đ= A.6.140= 1,5 (A) I5= A.n5.P5đ= A.5.275= 2,46 (A) I3= A.n4.P4đ + I4+ I5 =11,56 (A) I1= A.8.275 + I2 + I3 =17,24 (A) -Chọn trục cơ sở 0-1-3-5 +tính A= .(200. 17,24 250. 11,56 130. 2,46 ) =6.28 Ucp +Tính các Sic ho trục cơ sở S1= 6,28. 17, 24 = 26,07 (mm²) S3= 6,28. 11,56 = 21,35 (mm²) S5=6,28. 2,46 =9,85 (mm²) +Chọn S1=25 (mm²) hoặc S1=35 (mm²) S3=25 (mm²) S3=16 (mm²) S5=10 (mm²) S5=10 (mm²) Chiếu sáng. Page 87
43. -Kiểm tra ∆U cho trục cơ sở ∆U=∆U1 + ∆U3 + ∆U5 l1 ∆U= (I 1 I 2 I 3). ( I 2 I 3). l1 2S 1 2 ∆U= .(I 1 I 2 I 3). l1 2S 1 .li =>∆Ui = () Ii 2Si i 22.200.10 3 => ∆U1= .(17,24 11,56 1,75) 2,69(V ) 2.25 ∆U3= 1,71V ; ∆U5=0,14V => ∆U= 2,69+ 1,71 + 0,14 =4,54 (V) S2 ≥ 0,84 mm² ->chọn S2= 1,5 mm² 2.S 2 _Chọn S4 : ∆U1cp ≤ 6,6 - ∆U1 - ∆U3 = 6,6 - 2,69 – 1,71 = 2,2 (V) =>S4 ≥ 1,125 -> chọn S4= 1,5 mm² => Kiểm tra mọi tiết diện theo điều ki ện phát nóng cho phép Lý lịch : Với dây đồng 25 mm² : Icp= 140A ≥ 17,24 A Chiếu sáng. Page 88