Светотехнический расчёт светильника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Введение

При светотехнических расчётах в зависимости от назначения установок и нормативных требований к ним должны определяться значения освещённости в характерных точках на горизонтально, вертикально или наклонно расположенных поверхностях, среднее значение освещённости или яркости, а также должно контролироваться обеспечение качественных характеристик установок - цилиндрической освещённости, коэффициента пульсации, показателя ослеплённости или показателя дискомфорта.

Правильное и рациональное размещение источников света, качественное выполнение монтажа электропроводок и светильников осветительных электроустановок имеет большое значение, так как способствуют улучшению условий и повышению производительности труда, снижению утомляемости зрения работников и повышению качества выпускаемой продукции.

Освещение, нормально функционирующее в помещениях или на открытых пространствах, называется рабочим. Во многих случаях аварийное отключение этого освещения по тем или иным причинам может вызвать нежелательное, а то и недопустимые последствия, и возникает необходимость кроме рабочего освещения иметь также аварийное или эвакуационное.

Различают следующие виды освещения: рабочее, аварийное, безопасности. Рабочее освещение устраивается во всех помещениях и создаёт на рабочих поверхностях нормируемую освещённость; аварийное освещение позволяет не прекращать работу в случае аварии в сети обычного освещения; освещение безопасности даёт возможность людям легко и уверенно выйти из здания при аварии в сети обычного освещения.

Существует большое разнообразие схем и способов исполнения электропроводок, конструкций светильников и типов применяемых источников света, а также различных сложных устройств автоматики и телеуправления. Светотехнический расчёт установки

2 Выбор источников света

Современные источники света отличаются большим разнообразием, однако их можно разделить на две группы. К одной относятся тепловые - лампы накаливания, а к другой - газоразрядные лампы (люминесцентные, ртутные и др.).

Согласно СНБ 2.04.05-98, для общего освещения промышленных помещений следует применять газоразрядные лампы (люминесцентные, ДРЛ и ДРИ) для работ I...VII разрядов, а в помещениях без естественного освещения при постоянном пребывании работающих - независимо от разряда. Применение ламп накаливания допускается при технической невозможности применения газоразрядных ламп.

Для общего освещения помещений должны преимущественно применяться газоразрядные лампы.

Выбор типа источников света осуществляется согласно СНБ 2.04.05-98 в зависимости от нескольких параметров: типа и назначения помещения; требованиям к цветоразличению в данном помещении; освещённости обеспечиваемой светильниками общего освещения. Производственные помещения ремонтно-механического цеха можно отнести к помещениям, для которых требования к цветоразличению незначительные либо вообще отсутствуют. Складские помещения, в пределах которых могут находиться горючие вещества, а также инженерные сооружения (бойлерные, электрощитовые, венткамеры и т.п.) без постоянного присутствия персонала можно отнести к опасным помещениям. В таких помещениях согласно ПТБ должны применяться светильники с лампами накаливания соответствующего защитного исполнения.

Ниже приведена таблица (в соответствии со СНБ 2.04.05-98), в которой показаны рекомендуемые к применению типы источников света. В таблице в скобках указаны возможные к применению, но не экономичные источники света. Окончательный выбор источников света производится в светотехническом расчёте.

Таблица 2.1 Типы источников света рекомендованные к применению

Помещение	Площадь со станками	Щитовая	Складские помещения	Кабинеты ИТР
Освещённость Е, лк	200	150	75	300
Типы ламп	ЛБ (ЛХБ), НЛВД+МГЛ, ДРЛ	ЛН	ЛН	ЛБ (ЛХБ, ЛЕЦ), МЛГ

3 Выбор системы освещения

Устройство рабочего электрического освещения обязательно для всех помещений независимо от устройства в них других видов освещения.

Искусственное освещение проектируется двух систем: общее - равномерное или локализованное; комбинированное - общее плюс местное.

Свойственная общему освещению относительная равномерность распределения яркости в поле зрения гигиенически имеет положительное значение, но получение очень высоких освещённостей при общем освещении затруднительно. Одним из основных достоинств местного освещения является возможность легко удовлетворить некоторые специфические требования к качеству освещения, например получить определённое или изменяемое по ходу работы направления света.

В данной курсовой работе не приведена информация о наличии (необходимости) местного освещения в тех или иных помещениях. Поэтому выбор системы освещения производим самостоятельно, руководствуясь инженерной интуицией. В зависимости от выбранной системы освещения в дальнейшем определяются нормированные значения освещённости от светильников общего освещения. Аварийное эксплуатационное освещение выполняется только по основным проходам.

Таблица 3.1 Системы освещения отдельных помещений

Помещение	Площадь со станками	Щитовая	Складские помещения	Кабинеты ИТР
Освещённость, лк	200	150	75	300
Система искусственного освещения	комбинированное освещение	общее освещение	общее освещение	комбинированное освещение

4 Выбор освещённости и коэффициентов запаса

Следует отметить, что уровни освещённости, рекомендуемые в наиболее развитых странах мира, достаточно высоки и составляют 250-1000 лк.

При выборе освещённости наряду с назначением помещения и характеристикой зрительного процесса должны учитываться условия естественного освещения помещения.

Таблица 4.1

Значения минимальной освещённости и коэффициентов запаса

Помещение	Площадь со станками	Щитовая	Складские помещения	Кабинеты ИТР
Освещённость, лк	200	150	75	300
Система искусственного освещения	комбинированное освещение	общее освещение	Общее освещение	комбинированное освещение
Светильники	РСП05	НСП07	НСП07	ЛСП02
Коэффициент запаса Кз	1,5/2	1,5/2	1,4/1	1,4/1

Необходимый коэффициент запаса зависит от количества и характера пыли в воздухе, степени старения данного типа источников света (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициент запаса повышается), типа светильников, и, конечно, периодичности очистки последних. При установлении нормативных значений коэффициента запаса сопоставляется стоимость очистки при разной её частоте и затраты, связанные с увеличением значений коэффициента, так что последние, в принципе, должны соответствовать оптимальному режиму эксплуатации.

В реальных условиях эксплуатации запыление осветительных приборов, зависящее не только от концентрации пыли в помещении, но и от её физико-химических свойств, может не соответствовать типовым кривым запыления. Поэтому в отраслевых нормах на основании проведения эксплуатационных исследований могут быть установлены уточнённые значения К_з и сроков очистки осветительных приборов.

Согласно СНБ 2.04.04-98 для производственных помещений с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне менее 1 мг/м³ пыли, дыма, копоти (инструментальные, сборочные, механические, механосборочные и т.п. цеха) коэффициент запаса и соответствующее ему число чисток светильников в год устанавливаются в зависимости от эксплуатационной группы светильников: для групп 1-4 К_з=1,5 и 4 чистки в год; для групп 5-6 - К_з=1,4 и 2 чистки в год; для группы 7 - К_з=1,4 и одна чистка в год.

Для кабинетов, рабочих помещений, лабораторий и т.п. для светильников всех эксплуатационных принимается коэффициент запаса К_з=1,4. Для светильников групп 1-4 предусматривается две чистки в год, а для светильников групп 5-7 - одна чистка в год.

5 Выбор и размещение светильников

Светильники прямого света применяют: для высоких производственных помещений с тёмными стенами и потолком, обеспечивающими большое локализованное горизонтальное освещение рабочих поверхностей; для производственных помещений высотой не более 8-10 м с тёмным потолком и наличием пылевыделения; для освещения открытых пространств, цехов с небольшой высотой и негромоздким оборудованием.

Крепление светильников в производственных помещениях рекомендуется предусматривать как комплектный индустриальный узел, решаемый, как правило, совместно с конструкциями для прокладки сети.

Светотехническая часть расчётов осветительной установки в главной мере предопределяет технико-экономическую эффективность проектируемых установок, и её целевой задачей являются такие выбор и размещение светильников, при которых достижение нормируемых количественных и качественных параметров было бы обеспечено при минимальных затратах на сооружение и эксплуатацию установок. Расчётам должен предшествовать подготовительный этап, заканчивающийся выбором способа расчёта.

Приспособления для подвешивания светильников массой до 100 кг должны длительно выдерживать без повреждений и остаточной деформации приложенную к ним нагрузку, равную пятикратной массе светильников.

Расчётная высота подвеса светильников находится по формуле

(5.1)

где Н - высота помещения, м;

h_p - высота рабочей поверхности над полом, м;

h_c - расстояние от точки крепления до светильника, м.

Из названных размеров Н и h_p являются заданными, а h_c принимается в пределах от нуля (при установке на потолке) до 1,5 м.

При общем равномерном освещении отношение расстояний между соседними светильниками или рядами светильников L к высоте их установки H_p над освещаемой поверхностью рекомендуется выбирать в зависимости от типа кривой силы света светильников. Расстояние от крайних рядов светильников до стен принимается в пределах 0,3…0,5 от L, в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

Число рядов светильников R определяется по формуле

(5.2)

где В - ширина помещения, м;

l - расстояние от крайних светильников до стен, м.

Число светильников в ряду N_R находится из выражения

(5.3)

где А - длина помещения, м.

Найденные значения R, N_R округляются до ближайшего целого числа.

Действительные расстояния между рядами светильников и лампами в ряду находятся по формулам

(5.4)

(5.5)

После выполненных расчётов окончательное уточнение расположения светильников производиться на вычерченном в масштабе плане помещения.

Высота помещения - 8 м. Высоту рабочей поверхности над полом примем равной 0,8 м. Крепление светильников на потолке. По формуле (5.1) вычисляем значение расчётной высоты подвеса светильников

Н_р=8-0,7-0,8=6,5 м.

Для освещения данного помещения будем применять светильники имеющие тип кривой силы света Г-1, поэтому отношение расстояний между соседними светильниками к расчётной высоте их установки принимаю L/H_p=0,8 м. Исходя из этого, предварительно рассчитываем расстояния между соседними светильниками и от крайних светильников до стен:

L=0,8•6,5=5,2 м;

l=0,4•5,2=2,08 м.

Далее определяем число рядов светильников и число светильников в каждом ряду по формулам (5.2) и (5.3) соответственно:

ряда;

светильников в ряду.

Действительные расстояния между рядами светильников и лампами в ряду находятся по формулам (5.4) и (5.5):

м;

м.

Расчёт размещения светильников в остальных помещениях производится также, а результаты приведены в таблице 5.1. Остальные помещения имеют светильники с люминесцентными лампами, но ЛЛ расположены не светящимися линиями, поэтому их расчёт производится по тем же формулам, что и точечных источников света.

Таблица 5.1 Размещение светильников

Помещение	Тип КСС	Длина помещения А, м	Ширина помещения В, м	Расчётная высота подвеса светильников Нр, м	Площадь помещения, F, м2	Число рядов и светильников в ряду R/NR	Расстояние от стен до светильников l, м	Расстояния между светильниками LB/LA, м
РМЦ1	Г-1	76,9	11,2	6,5	861,3	3/15	2,08	1,47
РМЦ2	Г-1	76,9	14,7	6,5	1130,4	3/14	2,08	1,06
Кладовая мастера 1	Д-1	3,7	2,6	2,5	9,62	1/2	1.05	1,07
Кладовая мастера 2	Д-1	3,7	2,1	2,5	7,77	1/2	1.05	1,4
Кладовая мастера 3	Д-1	3,7	2,7	2,5	9,99	1/2	1.05	1
Кладовая заготовок	Д-1	5,9	3,7	2,5	21,83	1/2	1.05	1,85
Кладовая мастера капитального ремонта	Д-1	7,6	5,9	2,5	44,84	3/2	1.875	1,1
Инструментальная кладовая	Д-1	12,4	3,2	2,5	39,68	1/4	1.57	1,15
Кладовая механика	Д-1	4,4	4,2	2,5	18,48	2/2	1.05	1,04
Щитовая	Д-1	5,9	1,5	2,5	8,85	1/3	0.75	1,175
Контора начальника	Д-1	3	2,3	2,2	6,9	1/2	1,5	1
Контора механика	Д-1	4,2	4	2,2	16,8	2/2	1,5	1,1

6 Определение числа и мощности ламп

Метод коэффициента использования светового потока применяют только для расчёта освещённости горизонтальных поверхностей.

Световой поток одной лампы определяют по формуле

(6.1)

где Е - нормируемая наименьшая освещенность, лк;

К - коэффициент запаса (в зависимости от загрязнения воздушной среды);

F - освещаемая площадь, м²;

z - отношение средней освещённости к минимальной (z=1,1…1,15);

N - количество светильников, шт;

? - коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока для каждого типа светильника определяют в зависимости от коэффициентов отражения потолка ?_п, стен ?_с, рабочей поверхности ?_р, а также в зависимости от индекса помещения.

Индекс помещения находят по формуле

(6.2)

По найденной величине светового потока Ф подбирают мощность лампы.

Выбора источников света на примере основной площади РМЦ с установленными металлообрабатывающими станками:

Индекс помещения.

Коэффициент использования светового потока определяется по справочной таблице в зависимости от коэффициентов отражения, индекса помещения и типа кривой силы света применяемого светильника. Для индекса помещения 2,37, кривой силы света Г-1 и коэффициентов отражения 50, 30, 10% от потолка, стен и рабочей поверхности соответственно коэффициент использования светового потока ?_оу=0,738.

Для данного помещения задана минимальная освещённость Е_н=200 лк, число светильников по результатам предыдущего пункта N=55. Расчёт светового потока одной лампы проведём с учётом следующих коэффициентов: коэффициент запаса К_з=1,5; отношение средней освещённости к минимальной z=1,15.

лм.

По рассчитанному значению потока одной лампы выбираем стандартные источники света - светильники РСП05 с лампами ДРЛ 250. Номинальный световой поток выбранного источника света Ф_ном=13000 лм.

Номинальный световой поток выбранных ламп отличается от требуемого по расчётам светового потока на ?Ф_%=8,18%.

Расчёт размещения светильников в остальных помещениях производится также, а результаты приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 Результаты выбора источников света

Помещение	РМЦ1	РМЦ2	Кладовая мастера 1	Кладовая мастера 2	Кладовая мастера 3	Кладовая заготовок	Кладовая мастера к.р.	Инструм. кладовая	Кладовая механика	Щитовая	Контора начальника	Контора механика
Тип стандартной кривой силы света	Г	Г	Д	Д	Д	Д	Д	Д	Д	Д	Д	Д
Длина помещения А, м	76,9	76,9	3,7	3,7	3,7	5,9	7,6	12	4,4	5,9	3	4,2
Ширина помещения В, м	11,2	14,7	2,6	2,1	2,7	3,7	5,9	3,2	4,2	1,5	2,3	4
Расчётная высота подвеса светильников Нр, м	6,5	6,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,2	2,2
Число светильников в помещении N, шт	45	42	2	2	2	2	6	4	4	3	2	3
Индекс помещения i	1,5	1,9	0,61	0,54	0,62	0,9	1.33	1	0.86	0.48	0,46	0,93
Коэффициенты отражения от потолка, стен и рабочей поверхности ?п, ?с, ?р, %	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	50 30 10	70 50 10	70 50 10
Коэффициент использования светового потока ?оу%	68	72	30	25	30	42	52	46	40	23	19	32
Нормированная минимальная освещённость Ен, лк	200	200	75	75	75	75	75	75	75	150	300	300
Коэффициент запаса Кз.	1,5	1,5	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,4	1,5	1,4	1,4
тип источника света	дрл 250	дрл 400	В 150	В 150	В 150	Г 200	Г 200	Г 200	В 100	г 200	лб 65	лб 65
Требуемый световой поток Фтр, лм	9710	1289,6	1936	1876	2010,5	3138,3	3138,06	2520	1394	3318,75	4194,5	4042,5
Световой поток выбранных источников света и их количество в светильнике Фном/n, лм/шт	11900/1	19000/1	2100/1	2100/1	2100/1	2920/1	2920/1	2920/1	1350	2100/1	4325/2	4325/2

Аварийное эвакуационное освещение, как правило, рассчитывается с помощью точечного метода.

Светильники аварийного эвакуационного освещения.

Требуемый световой поток лампы рассчитывается по формуле:

(6.3)

где ? - коэффициент добавочной освещённости за счёт отражения от потолка и удалённых светильников (находится в пределах 1,1…1,2).

Для определения по справочным таблицам необходимо определить угол падения пучка света в контрольной точке от каждого светильника.

Длина основного прохода - 76,9 м. Расположим светильники аварийного освещения на расстоянии 26 м друг от друга (два светильника на цех).

Расстояние от контрольных точек до проекций светильников на расчётную поверхность равно:

Угол падения пучка света на контрольную точку определяется через тангенс этого угла:

; .

Определим углы для двух контрольных точек:

, ,

для Г-1 Кд;

лм.

В результате можно использовать светильники НСП21 (КСС Г-1) с лампами накаливания Б-215-225-40 (Ф_ном.а=415 лм).

Над выходами из цеха должны быть установлены световые указатели «Выход», в качестве которых принимаем светильники ПСХ с лампами накаливания Б-215-225-40 (Ф_ном.а=415 лм).

7 Выбор схемы питания светильников

Электрические осветительные сети разделяются на питающие линии и групповые сети. Питающие сети подключаются от питающих трансформаторов, источников энергии, вводных щитов к щиткам рабочего или аварийного освещения. Групповые линии питают отдельные светильники и группы светильников, подключая их к групповым автоматическим выключателем щитков освещения.

Не рекомендуется подключать сеть электрического освещения к трансформаторам, к которым присоединены электроприёмники, способные ухудшать показатели качества напряжения. В обоснованных случаях осветительные установки могут получать энергию от отдельных ТП.

В данной курсовой работе питание рабочего освещения планируется осуществить от однотрансформаторной подстанции отдельной питающей кабельной линией. Аварийное эвакуационное освещение будем питать также от отдельной ТП близко расположенного другого цеха.

В производственном помещении только три отдельно освещаемых пространства, поэтому схема питания щитков и осветительной нагрузки будет одноступенчатой.

8 Выбор типа групповых щитков и мест их расположения, выбор трассы сети

Тип щитков освещения во многом определяется помещением, в котором они устанавливаются, и структурой той осветительной нагрузки, которая от них питается. Для коммутации групповых линий рабочего освещения требуется 5 трёхполюсных автоматических выключателей и два однополюсных. Исходя из этого, и выбирается щиток рабочего освещения. Аналогично и для щитка эвакуационного освещения.

Из-за малого числа отдельных помещений нет необходимости в применении двухступенчатого питания щитков с применением питающего щитка. Поэтому для каждого вида освещения выбираем по одному щитку.

Расположение щитков следует выбирать в непосредственной близости от одного из выходов. И т.к. трёхполюсными автоматическими выключателями щитка рабочего освещения осуществляется коммутация рядов светильников с ДРЛ основной площади цеха.

В качестве щитка рабочего освещения выбираем пункт распределительный осветительный ПР41-4303-43У3 (три однополюсных автоматических выключателя и пять трехполюсных).

В качестве щитка аварийного освещения выбираем распределительный пункт ПР 8501-045 (три однополюсных автоматических выключателя).

При выборе трассы прокладки сети следует стремиться к всемерному сокращению ее протяженности. Однако это стремление должно быть увязано как с конструктивными, так и эксплуатационными требованиями, которым должна отвечать осветительная сеть.

В частности, при открытом способе проводки, стремясь к минимальному сокращению ее протяженности, необходимо учитывать эстетические сооображения, что заставляет прокладывать сеть сообразно со строительными особенностями помещения, линиями, параллельными или перпендикулярными к основным плоскостям стен и потолка помещения. При прокладке линий в высоких производственных помещениях при отсутствии кранов иногда бывает целесообразно заменить прокладку проводов по потолку тросовой проводкой. Это мероприятие позволяет расположить светильники на сравнительно небольшой высоте, что облегчает доступ к ним, упрощает монтаж и дает заметную экономию проводов за счет сокращения длины спусков к светильникам.

9 Выбор марки проводов и способа прокладки сети

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.

В производственных и административно-хозяйственных помещениях предприятий с нормальной средой проводки, как правило, выполняются проводами и кабелями с алюминиевыми жилами. Групповые линии - проводами с защитной оболочкой или без, питающие линии - кабелями.

Поэтому для групповых линий выбираем провода марки АПВ или АПРТО, а для питающих линий кабели марки АВВГ.

Материал жилы и изоляции определяют марку провода. Так, провода с алюминиевыми жила обозначаются буквой А, марка провода с резиновой изоляцией содержит букву Р, с полихлорвиниловой -- букву П с найритовой букву Н. Например, провод с медными жилами и резиновой изоляцией имеет марку ПР; провод с медной жилой, полихлорвиниловой изоляцией, гибкий-- марку ПВГ; провод с алюминиевыми жилами и найритовой изоляцией -- марку АПН.

Провода выполняются одно-, двух-, трех- и четырех-жильными различного сечения от 1--2,5 до 120 мм2 и более.

В ряде случаев для защиты от механических повреждений или воздействий химически активной среды провода снабжаются металлической оболочкой (ТПРФ), оплеткой из стальной проволоки (ПРП) или резиновым шлангом (ШРПЛ, ШРПС).

Наряду с проводами в электрических осветительных сетях применяются кабели в свинцовой оболочке с бумажной (СГ) или резиновой изоляцией (СРГ), а также кабели с полихлорвиниловой оболочкой (ВРГ). Для прокладки в условиях, где возможны механические повреждения, кабели снабжаются броней из стальных лент и наружным джутовым покровом (СБ, СРБ).

Все многообразие существующих способов выполнения осветительных сетей может быть разделено на открытую и скрытую проводки. При открытой проводке провода прокладываются по поверхностям стен и потолка на изолирующих опорах, внутри изоляционных трубок с тонкой металлической оболочкой или стальных труб. Скрытая проводка предусматривает прокладку проводов в резиновых полутвердых трубках или стальных трубах, укладываемых скрыто под штукатуркой.

Наиболее простым и дешевым способом проводки является открытая прокладка проводов ПР (ПРД) на изолирующих опорах. Однако такая проводка является одновременно наименее долговечной, легко подвергается запылению и механическим воздействиям.

Открытая проводка сложными проводами (ТПРФ, СРГ, ВРГ) является более долговечной, не портит внешнего вида помещения, противостоит незначительным механическим воздействиям. Одновременно с этим эта разновидность проводки дороже открытой прокладки проводов на изолирующих опорах.

Наиболее дорогим способом открытой проводки является проводка в стальных трубах. Этот способ проводки хорошо противостоит механическим воздействиям.

10 Определение мер защиты от поражения электрическим током, выбор защитных аппаратов

Для безопасности обслуживания осветительной электроустановки все её элементы (металлический корпус светильника, выключателя и другие), подлежащие заземлению, должны быть присоединены к сети защитного заземления.

Для выбора защитных аппаратов установленных в групповых осветительных щитках необходимо первоначально определить значение расчётного тока для каждой из групповых линий.

Расчётная мощность осветительной нагрузки определяется по формуле:

(10.1)

где К_со - коэффициент спроса осветительной нагрузки;

К_п - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующих аппаратах (ПРА);

Р_л - установленная мощность ламп, Вт;

N_R - количество светильников, питаемых групповой линией;

n_св - количество ламп в светильнике.

Расчётный ток групповой сети определяют по следующим формулам

а) для трёхфазных линий

(10.2)

б) для двухфазных линий с нулевым проводом

(10.3)

в) для однофазных линий

(10.4)

Для защиты групповых и питающих линий будем использовать автоматические выключатели с комбинированным расцепителем.

Мощность питающей линии определяется следующим образом:

 (10.5)

Ток нагрузки в питающей линии определяется по формуле (10.2) с учётом средневзвешенного коэффициента активной мощности:

(10.6)

Данные необходимые для проведения расчёта мощности и токов групповых линий приведены в таблице 10.1.

Определяем мощность одного ряда светильников освещения площадь со станками:

P_po=11•1•1,1•250=3025 Вт

Для равномерной загрузки фаз трёхфазной сети этот каждый ряд светильников питается по однофазным линиям. В соответствии с этим расчётный ток линии определяется по формуле:

А

светильник лампа провод кабель

Таблица 10.1 Результаты выбора автоматических выключателей

Помещение	РМЦ1	РМЦ2	Кладовая мастера 1	Кладовая мастера 2	Кладовая мастера 3	Кладовая заготовок	Кладовая мастера к.р.	Инструм. кладовая	Кладовая механика	Щитовая	Контора начальника	Контора механика
Коэффициент спроса осветительной нагрузки Ксо	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре Кпра	1,1	1,1	1	1	1	1	1	1	1	1	1,2	1,2
Коэффициент активной мощности ламп cos ?л	0,5	0,5	1	1	1	1	1	1	1	1	0,9	0,9
Мощность одной лампы и число ламп в светильнике Рл/n, Вт/шт	250 /1	400 /1	150 /1	150 /1	150 /1	200 /1	200 /1	200 /1	100 /1	200 /1	65 /2	65 /2
Число светильников и число групповых линий от щитка к помещению N шт	15	14	2	2	2	2	6	4	4	3	2	3
Активная нагрузка от светильников помещения на каждую линию Рро, кВт	4125	6160	300	300	300	400	1200	800	400	600	312	468
Расчётный ток нагрузки светильников помещения на каждую групповую линию и число фаз на групповую линию к помещению Iро/Кф, А	12,5 /3	18,6 /3	1,36 /1	1,36 /1	1,36 /1	1,82 /1	5,45 /1	3,63 /1	1,82 /1	2,7 /1	1,57 /1	2,56 /1

По расчётному току каждой групповой линии освещения выбираем тип автомата, номинальный ток и номинальный ток расцепителя. Результаты выбора для данной линии и для всех остальных приведены в таблице 10.2.

Для питания РМЦ1 и РМЦ2 принимаем выключатель ВА51-31

Обьеденим кладовые мастера в одну группу для них Р_р=900, cos?=1.

Принимаем однополюсный выключатель ВА51-29/6.3

Объеденим кладовую мастера капитального ремонта и кладовую заготовок в одну группу для них Р_р=1600, cos?=1.

Принимаем однополюсный выключатель ВА51-29/8

Объеденим контору начальника, инструментальную кладовую, контору механика и кладовую механикаР_р=630. Далее рассчитываем средневзвешенное значение коэффициента активной мощности:

для однофазных линий

Принимаем однополюсный выключатель ВА51-29/10

Для определения тока и нагрузки питающего участка осветительной сети определим суммарную активную мощность групповых линий:

Вт

Вт

Далее рассчитываем средневзвешенное значение коэффициента активной мощности

Определяем ток питающей линии:

Для защиты питающей линии используется автоматический выключатель ВА51-31 с комбинированным расцепителем (I_нр=40 A).

Для защиты питающей линии используется автоматический выключатель ВА51-31 с комбинированным расцепителем (I_нр=63 A).

11 Определение сечения проводов и кабелей

Длительно допустимые токи проводов и кабелей групповой осветительной сети должны быть не менее I_ро.

Механическая прочность обеспечивается применением проводов и кабелей алюминиевые жилы которых должны быть не менее 2,5 мм² в сечении.

Наибольшее значение при выборе сечения жил проводов и кабелей является условие обеспечение допустимой потери напряжения.

Допустимое значение потерь напряжения в осветительной сети рассчитывают по формуле:

(11.1)

где U_хх - номинальное напряжение при холостом ходе трансформатора (105%);

U_min - минимально допустимое напряжение у наиболее удалённых ламп;

?U_т - потери напряжения в трансформаторе.

Потери напряжения в трансформаторе вычисляются по формулам:

(11.2)

(11.3)

(11.4)

Сечение проводов осветительной сети определяют по формуле

(11.5)

где М - момент нагрузки, кВт•м;

с - коэффициент, определяемый в зависимости от системы напряжения, системы сети и материала проводника.

В общем случае момент нагрузки вычисляют по формуле

(11.6)

где Р_ро - расчётная нагрузка, кВт;

L - длина участка, м.

Если группа светильников одинаковой мощности присоединена к линии с равными интервалами, то

(11.7)

где L₁ - расстояние от осветительного щитка до первого светильника, м.

Если линия состоит из нескольких участков с одинаковым сечением и различными нагрузками, то суммарный момент нагрузки равен сумме моментов нагрузок отдельных участков.

(11.8)

При разных сечениях проводников на участке сети суммарные потери напряжения определяются по выражению

(11.9)

Полученное значение ?U сравнивается с ?U_р:

?U ?U_р (11.10)

При расчёте разветвлённой осветительной сети на минимум проводникового материала сечение проводников для участка сети до разветвления равно

 (11.11)

где М_прив - приведённый момент нагрузки.

Приведённый момент определяют по формуле

(11.12)

где ?М - сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов линии, что и на данном участке, Вт•м;

??•m - сумма приведённых моментов участков с другим числом проводов, Вт•м;

? - коэффициент приведения моментов.

Определив по М_прив и ?U_р сечение проводника участка (его округляют до стандартного большего), по q и фактическому моменту участка вычисляются действительное значение потери напряжения на участке:

(11.13)

Последующие участки рассчитываются аналогично по оставшейся потере напряжения:

(11.14)

Питание всего цеха и сети рабочего освещения осуществляется от однотрансформаторной подстанции. На подстанции установлены трансформаторы ТCЗ-630, имеющие следующие паспортные данные: Р_кз=7,3 кВт; U_к=5,5%. Допустим, трансформаторы работают с коэффициентом мощности cos?=0,8. Допустимую потерю напряжения определим для случая наибольшей загрузки одного из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции в послеаварийном режиме - ?=0,95.

U_a=(7,3/630)•100=1,16%;

%;

?U_т=0,95• (1,16•0,8+5,37•0,6)=3,94%;

?U_доп=105-95-3,94=6,06%.

Для определения минимального сечения проводников по условию обеспечения необходимого уровня напряжения необходимо определить приведённый момент для питающего участка. Длину питающего участка примем равной 60 м. Момент питающей линии:

M_п=60•35,935=2156,1 кВт•м.

Моменты для каждого из рядов светильников определяются по формулам (11.7)-(11.8), все данные для этого расчёта, промежуточные результаты и окончательные значения моментов приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 Результаты выбора проводов для групповых линий

Помещение	РМЦ1	РМЦ2	Кладовая мастера 1	Кладовая мастера 2	Кладовая мастера 3	Кладовая заготовок	Кладовая мастера к.р.	Инструм. кладовая	Кладовая механика	Щитовая	Контора начальника	Контора механика
Активная нагрузка от светильников помещения на каждую линию Рро, кВт	4125	6160	300	300	300	400	1200	800	400	600	312	468
Расчётный ток нагрузки светильников помещения на каждую групповую линию и число фаз на групповую линию к помещению Iро/Кф, А	12,5 /3	18,6 /3	1,36 /1	1,36 /1	1,36 /1	1,82 /1	5,45 /1	3,63 /1	1,82 /1	2,7 /1	1,57 /1	2,56 /1
Плечо приложения момента нагрузки линии L, м	36,5 41,8 47	32 35,4 39	17	14	11,5	18,3	12	4,8	8,4	24	1,5	7,7
Момент нагрузки групповой линии М. кВт•м	225 257 290	131 146 160	1,4	2	10,8	24,9	15,5	9,4	7	5	0,6	3,6
Минимальное сечение Qмин, мм2	2.1 2.3 2.5	3.3 3,8 4.1	2.1	1,93	1,2	0.4	1,17	0.6	1,56	1,4	1,29	2,2
Принятое сечение по условию нагрева расчётным током Qi, мм2	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Принятое стандартное сечение Qм.пр, мм2	2.5	4	2.5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Длительно допустимый ток проводов Iдоп, А расчёт. значение Ip,, A	19 6.6	19 6.6	19 2.8	19 2.8	19 2.8	19 3	19 9.1	19 6	19 3	19 4	19 2	19 3,5

Минимальное сечение проводов по условию механической прочности принимаем 2,5 мм². Прокладку внутри цеха выполняем проводами АПРВ, вводной кабель АВВГ.

Для определения приведённого момента нагрузки относительно источника питания необходимо просуммировать все моменты (11.12), включая момент питающей линии:

М_прив=2156,1+1•(642+224,8+257,3+289,7+131,8+146,3+160,7)+1,85•(22,8+2,02+12+1,14+2,43+74,25+0,624+3+6,36+3,9+3,6+10,35+0,562+0,562+0,562+1,5+0,9)=

=4835,21 кВт•м.

Далее рассчитаем минимальное сечение питающих проводников из условия минимума проводникового материала (11.11):

мм²

Выбираем ближайшее большее сечение для проводов АВВГ - 16 мм².

Для выбора проводников по условию допустимого тока рассчитаем ток в питающей линии от всей осветительной нагрузки цеха:

A

Такому расчётному току удовлетворяют провода с алюминиевыми жилами сечением 16 мм² (I_доп=90 А).

Для защиты питающей линии используется автоматический выключатель ВА51-31 с комбинированным расцепителем (К_за=1). Поэтому по условию соответствия проводников аппарату защиты допустимый ток выбранных проводников должен быть примерно равен номинальному току расцепителя автомата (I_нр=63 A). По этому условию выбираем провода с жилами сечением 16 мм².

В результате исходя из четырёх перечисленных условий следует выбрать большее из выбранных сечений и принять его как окончательное - Q_п=16 мм² (I_доп=46 А). После окончательного выбора сечения проводников питающей линии следует определить действительное значение потери напряжения в питающей линии по формуле (11.13). А затем рассчитать допустимую потерю напряжения в групповых линиях по формуле (11.14).

U_ф=2156,1/(44•16)=3,06%,

U_до=6,06-3,06=3%.

Аналогично производиться выбор сечений и для всех остальных групповых линий. Результаты сведены в таблицу 11.1.

Линия аварийного освещения питается от трансформаторов соседнего цеха (принимаем длину 150 м), её нагрузка составляет 0,36 кВт:

M_пит.а=150•0,36=54 кВт•м.

Момент групповой сети аварийного освещения можно вычислить как

М_а=0,18•10.7=1.926 кВт•м.

М_а=0,18•21.01=3.7 кВт•м.

Приведённый момент:

М_прив1=54+1.85•(1.926+3.7)=64.5кВт•м.

Минимальное сечение (11.11)

 мм²

Выбираем ближайшее большее значение из стандартного ряда сечений для проводов АПРВ - 2,5 мм².

На выходах из помещений вешаем светильник марки ПСХ с надписью выход.

Литература

1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга. - Москва: Энергоатомиздат, 1983. - 472 с., ил.

2. Короткевич М. А., Жив Д. Л. Электрические сети и системы освещения: Учебное пособие. - Минск: Высшая школа, 1999. - 151 с., ил.

3. Охрана труда: Учебник для студентов вузов / Князевский Б. А., Долин П. А., Марусова Т. П. и др.; Под ред. Б. А. Князевского. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Высшая школа, 1982. - 311 с., ил. [42-50 с.]

Размещено на Allbest.ru