Проектування електромеханічних виробів

більш високий струм термічної стійкості при короткому замиканні (250 °С замість 200 °С);

низька припустима температура при прокладці без попереднього підігріву (-20 °С замість 0 °С);

низьке вологовбирання;

менша вага, діаметр і радіус вигину, що полегшує прокладку на складних трасах;

можливість прокладки на трасах з необмеженою різницею рівнів;

більше екологічні монтаж й експлуатація (відсутність свинцю, масла, бітуму).

Порівняльні технічні характеристики кабелів з ізоляцією зі ЗПЕ й кабелів із ППІ на напругу 10 кВ представлені в табл. 3.6.

Таблиця 3.6 Порівняльні технічні характеристики кабелів на напругу 10 кВ із ізоляцією зі зшитого поліетилену і із просоченою паперовою ізоляцією

Технічні характеристики	ЗПЕ	ППІ
Номінальна змінна напруга частоти 50 Гц, (кВ)	10,0	10,0
Робоча температура жил, (°С)	+ 90	+ 70
Припустиме нагрівання жил при роботі в аварійному режимі, (°С)	+ 130	+ 90
Максимальна температура жил при короткому замиканні, (°С)	+ 250	+ 200
Експлуатація при температурі навколишнього середовища, (°С)		-50/+ 50
- ПвВ, АПВв, ПвВнг-LS, АПвВнг-LS	-50/+50
- ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу	- 60/ + 50
Монтаж без попереднього підігріву при температурі не нижче, (°)		0
- ПвВ, АПВв, ПвВнг-LS, АПвВнг-LS,	- 15
- ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу	- 20
Радіус вигину кабелів (зовнішніх діаметрів)	15 (7,5)	15
Гарантійний строк експлуатації, (рік)	5	4,5



Рис. 3.15. Приклад позначення маркування кабелів

Маркування кабелів (приклад позначення на мал. 3.15)

Умовні позначки в маркуванні: А - алюмінієва жила; (без позначення мідна жила); Пв - ізоляція зі зшитого поліетилену; П - оболонка з поліетилену; Пу - оболонка з поліетилену збільшеної товщини; У - оболонка з полівінілхлоридного (ПВХ) пластикату; Внг-LS - оболонка із ПВХ пластикату зниженої пожежонебезпеки; г - поздовжня герметизація водоблокуючими стрічками; 2м - подвійна герметизація (водоблокуючими стрічками й алюмо-полімерною стрічкою).

Прокладка й випробування кабелів

Прокладка кабелів повинна здійснюватися відповідно до проекту провадження робіт й інструкції

Прокладка кабелів повинна виконуватися спеціалізованою монтажною організацією, що має відповідне устаткування, пристосування, інструмент, матеріали й кваліфікованих фахівців;

Кабелі можуть прокладатися в землі (траншеї), у кабельних приміщеннях (тунелі, галереї, естакади), у блоках (трубах), у виробничих приміщеннях (у кабельних каналах, по стінах). Спосіб прокладки кабелів вибирається на стадії проектування кабельної лінії;

При прокладці кабелів з поліетиленової (ПЕ) оболонкою на повітрі в кабельних спорудженнях і виробничих приміщеннях проектом повинно бути передбачено нанесення вогнезахисних покриттів на оболонку;

Кабелі прокладаються без обмеження різниці рівнів;

Натяг кабелів під час прокладки повинен виконуватися за допомогою дротового кабельного рукава, в якому кабель закріплюється на оболонці або за струмопровідну жилу за допомогою клинового затискача.

Допустима сила натягу не повинна перевищувати: 50 Н/мм² - для кабелів з мідною жилою; 30 Н/мм² - для кабелів з алюмінієвою жилою. Допустима сила натягу для кабелів з алюмінієвими й мідними жилами відповідних перетинів представлені в табл. 3.7.

Таблиця 3.7

Перетин жили, мм2	50	70	95	120	150	185	240	300	400	500	630	800
Сила натягу, кН	алюмінієва жила	1,50	2,10	2,85	3,60	4,50	5,55	7,20	9,00	12.0	15.0	18.9	24,0
	мідна жила	2.50	3,50	4,75	6,00	7,50	9.25	12,0	15,0	20,0	25,0	31,5	40,0

Мінімальний радіус вигину кабелів при прокладці повинен бути не менш 15 D_н, де D_н - зовнішній діаметр кабелю. При монтажі за допомогою спеціального шаблона допускається мінімальний радіус вигину 7,5 D_н;

Кабельні металеві конструкції повинні бути заземлені в відповідності з ПУЕ й Сніп 3.05.06 - 85;

При прокладці кабельної лінії кабелі трьох фаз повинні прокладатися паралельно й розташовуватися трикутником або в одній площині;

Скріплення кабелів трьох фаз у трикутник повинно здійснюватися стрічками, стяжками, хомутами або скобами. Крок скріплення, тип, конструкція й матеріал кріплень визначаються при проектуванні кабельної лінії;

При паралельній прокладці кабелів у площині (у землі й у повітрі) відстань по горизонталі у просвіті між кабелями окремого ланцюга повинна бути не менше від розміру зовнішнього діаметра кабелю;

Кабелі можуть бути прокладені без попереднього підігріву при температурі навколишнього середовища: не нижче - 20 °С - марки з ПЕ оболонкою: АПвП, ПвП, АПвПу, ПвПу, АПвПг, ПвПг, АПвПуг, ПвПуг, АПвП2м, ПвП2м, АПвПу2м, ПвПу2м; не нижче - 15 °С - марки із ПВХ оболонкою: АПвВ, ПвВ, АпвВнг-LS, ПвВнг-LS.

При температурах від - 15 до - 40 °С (для кабелів із ПВХ-оболонкою), і від - 20 до - 40 °С (для кабелів з ПЕ-оболонкою) прокладка кабелю допускається тільки після попереднього прогріву кабелю.

Випробування кабелів після прокладки й монтажу

Після прокладки й монтажу кабелів рекомендується проводити випробування кабельної лінії постійною напругою 60 кВ або змінною напругою 30 кВ частотою 0,1-400 Гц протягом 15 хвилин. Допускається випробування змінною напругою 10 кВ частотою 50 Гц протягом 24 годин.

Силові кабелі з ізоляцією з зшитого поліетилену на напругу 1 кВ застосовуються в мережах з ізольованою і заземленою нейтраллю.

АПвВГ, ПвВГ - для прокладки одиночних кабельних ліній у кабельних спорудах, приміщеннях за умови відсутності небезпеки механічних ушкоджень. Не поширюють горіння при одиночній прокладці за ДСТ 12176-89.

АПвБбШв, ПпБбШв - для прокладки в землі (у траншеях), за винятком просадних ґрунтів, і для прокладки одиночних кабельних ліній у кабельних спорудах. Не поширюють горіння при одиночній прокладці за ДСТ 12176-89.

АПвВнг(А)-LS, ПвВнг(А)-LS - для групової прокладки кабельних ліній у кабельних спорудах, приміщеннях за умови відсутності небезпеки механічних ушкоджень. Призначені для прокладки у вибухонебезпечних зонах: класів В-Iг, В-II, В-Iб, В-IIа. Не поширюють горіння при прокладці в пучках по категорії А (ДЕРЖСТАНДАРТ 12.2.007.14-75) п. 2. (изм. 2), НПБ 248-97 п. 5.2.).

АПвБбШнг(А)-LS, ПвБбШнг(А)-LS - для групової прокладки кабельних ліній у кабельних спорудах, приміщеннях, у тому числі у вибухонебезпечних зонах: класів В-I, В-Iа (ПвБбШнг(А)-LS), В-Iг, В-II, В-Iб, В-IIа (АПвБбШнг(А)-LS). Не поширюють горіння при прокладці в пучках по категорії А (ДЕРЖСТАНДАРТ 12.2.007.14-75 п. 2. (изм. 2), НПБ 248-97 п. 5.2.).

ПвБбШп, АПвБбШп, ПвБбШп(з), АПвБбШп(з) - для прокладки в землі (у траншеях) незалежно від ступеня корозійної активності ґрунтів і вод, за винятком просадних ґрунтів.

3.3 Проектування установок електроосвітлення

3.3.1Основні поняття і терміни проектування установок електроосвітлення

На промислових підприємствах близько 10 % споживаної електроенергії затрачається на електричне освітлення . Правильне виконання освітлювальних установок сприяє раціональному використанню електроенергії, поліпшенню якості продукції, підвищенню продуктивності праці, зменшенню кількості аварій і випадків травматизму, зниженню стомлюваності робітників.

Проектування освітлювальних установок полягає в розробці світлотехнічного й електричного розділів проекту.

У світлотехнічному розділі вирішуються наступні завдання: вибирають типи джерел світла й світильників, намічають найбільш доцільні висоти установки світильників й їхнє розміщення, визначають якісні характеристики освітлювальних установок.

Електрична частина проекту містить у собі вибір схеми живлення освітлювальної установки, раціональної напруги, перетини й марки проводів, способів прокладки мережі.

Приведемо основні поняття й терміни, знання яких необхідно при проектуванні електричного освітлення.

Освітленість об'єкта Е, -- це відношення світлового потоку Ф, що падає на поверхню об'єкта, до площі його поверхні F:

Коефіцієнт відбиття р -- відношення світлового потоку, що відбився від тіла, Ф_с до падаючого світлового потоку Ф:

Робочі поверхні, на яких зорово виявляють й ідентифікують об'єкт, класифікують за коефіцієнтом їхнього відбиття с на три групи: темні с‹0,2, середні 0,2 ? с ? 0,4 і світлі с > 0,4.

3. Яскравістю Z-c, кд/м², світної поверхні F у певному напрямку називається відношення сили світла поверхні І у даному напрямку до проекції поверхні F на площину, перпендикулярну тому ж напрямку:

Об'єкт розрізнення - розглянутий предмет, окрема його частина або дефект, що потрібно розрізняти в процесі роботи.

Тло - поверхня, що прилягає безпосередньо до об'єкта розрізнення, на якій він розглядається. Тло вважається світлим при коефіцієнті відбиття поверхні більше 0,4, середнім - при коефіцієнті відбиття поверхні 0,2-0,4, темним - при коефіцієнті відбиття поверхні менше 0,2.

Контраст об'єкта розрізнення із тлом (К) визначається відношенням абсолютної різниці між яскравістю об'єкта й тла до яскравості тла. Контраст об'єкта розрізнення із тлом вважається: великим при К>0,5 (об'єкт і тло різко відрізняються за яскравістю); середнім при К=0,2…0,5 (об'єкт і тло помітно розрізняються по яскравості); малим при К<0,2 (об'єкт і тло мало розрізняються за яскравістю) .

Робоча поверхня - це поверхня стола, верстата, частини устаткування або виробу, на якій виконується робота й нормується або вимірюється освітленість.

Умовна робоча поверхня - умовно прийнята горизонтальна поверхня, розташована на висоті 0,8 м від підлоги.

Відбитий блиск - характеристика відбиття світлового потоку від робочої поверхні в напрямку ока працівника, що визначає зниження видимості внаслідок надмірного збільшення яскравості робочої поверхні, що знижує контраст між об'єктом і тлом.

10. Циліндрична освітленість Ј_ц -- характеристика насиченості приміщення світлом. визначається як середня густина світлового потоку на поверхні вертикально розташованого в приміщенні циліндра, радіус і висота якого прямують до нуля.

11. Показник дискомфорту М -- критерій оцінки дискомфортного блиску, що викликає неприємні відчуття при нерівномірному розподілі яскравостей у поле зору, що виражається формулою

де L_c -- яскравість джерела блиску, кд/м²; ю -- кутовий розмір джерела блиску, стер; ц_И -- індекс позиції джерела блиску відносно лінії зору; L_ад -- яскравість адаптації, кд/м².

Стробоскопічний ефект - явище викривлення зорового сприйняття рухомих або змінних об'єктів у миготливому світлі. Ефект виникає при збігу кратності частотних характеристик руху об'єктів і зміни світлового потоку в часі в освітлювальних установках, виконаних газорозрядними джерелами світла, що живляться змінним струмом.

Коефіцієнт пульсації освітленості К_п, %,-- критерій оцінки відносної глибини коливань освітленості в результаті зміни під час світлового потоку газорозрядних ламп при живленні їх змінним струмом, що виражається формулою



деЕ_max і Е_min - максимальне й мінімальне значення освітленості за період її коливання, лк; Е_ср -середнє значення освітленості за цей же період, лк.

Передача кольору - вплив спектрального складу випромінювання штучного джерела світла на сприймані кольори освітлюваних об'єктів при освітленні їх стандартним джерелом світла.

Показник засліпленості Р -- критерій оцінки сліпучої дії освітлювальної установки, що виражається формулою Р=(К_ос-1)?1000 де К_ос -- коефіцієнт засліпленості, рівний н₁/ н₂; н₁ -- видимість об'єкта спостереження при наявності джерел блиску в полі зору; н₂ -- видимість об'єкта спостереження при екрануванні джерел блиску.

16. Коефіцієнт запасу К_зап - розрахунковий коефіцієнт, що враховує зниження світлового потоку джерела світла в процесі експлуатації й зниження відбиваючих властивостей поверхонь приміщення.

3.3.2 Нормування й облаштування освітлення

Нормування штучного освітлення. При проектуванні освітлювальних установок важливе значення має правильне визначення необхідної освітленості об'єкта. З цією метою розроблені норми промислового освітлення на основі класифікації робіт з певних кількісних ознак.

Залежно від характеру зорової роботи (найвища точність, дуже висока точність і т.д.) і найменшого розміру об'єкта розрізнення встановлено вісім розрядів зорової роботи.

Норми Сніп є основою для галузевих або відомчих норм, у яких, крім рівнів освітленості, приводяться додаткові відомості: у якій площині нормується освітленість, яка система освітлення доцільна, який коефіцієнт запасу потрібно прийняти і т.д. При проектуванні установок електричного освітлення використання таких норм є приорітетним. Деякі норми освітленості для приміщень і виробничих ділянок наведені в табл. 3.8.

Системи й види освітлення . За способами розміщення світильників у виробничих приміщеннях розрізняють системи загального й комбінованого освітлення (до загального освітлення додається місцеве).

Система загального освітлення призначена для освітлення всього приміщення й розташованих у приміщенні робочих місць і поверхонь.

При загальному освітленні світильники розташовують тільки у верхній зоні приміщення. Кріплять їх безпосередньо до стелі, на фермах, іноді на стінах, колонах або на виробничому устаткуванні.

Таблиця 3.8. Норми освітленості деяких приміщень і виробничих ділянок

Приміщення і виробничі дільниці	Площина нормування освітленості і її висота від підлоги, м (Г-горизонтальна, В-вертикальна)	Розряд зорової роботи	Освітленість, лк
			при комбіно-ваному освітленні	при загальному освітленні
Електрприміщення
Камери трансформаторів і реакторів	В--1,5	VI	--	50
Приміщення розподільних пристроїв:
на фасаді щита при постійному обслуговуванні	В-1,5 (на панелі)	IVr	--	150
те ж при періодичному обслуговуванні	Те ж	IVr		100
задня сторона щита	В--1,5	VI	--	100
Приміщення статичних конденсаторів	На конденсаторах	IVr	--	100
Приміщення для акумуляторів	Г-0,5	VI	--	50
Ремонт акумуляторів	Г-0,8	IV6	500	200
Електрощитові в житлових і громадських будинках	У-1,5	VI		50
Шкали вимірювальних приладів:
світлі шкали більших і малих розмірів	На приладах	IVr	300	150
темні шкали більших і малих розмірів	На приладах	IVb	400	200
Шкали малих розмірів	На приладах	IIIb	750	300
Галереї й тунелі
Шинопроводів	Підлога	VIIIb	--	20
Кабельні	Підлога	VIIIb		10

Загальне освітлення може бути рівномірним, коли по всьому приміщенню або його частині повинна створюватися однакова освітленість, або локалізованим, коли в різних зонах приміщення створюються різні освітленості.

При рівномірному освітленні світильники розташовуються рядами з однаковими або такими, що не сильно відрізняються, відстанями між ними. Відстані між світильниками приймаються однаковими.

Загальне рівномірне освітлення має широке поширення й влаштовується в цехах з рівномірно розподіленим по площі устаткування -- прокатних, складальних цехах машинобудівних заводів, у цехах текстильних і деревообробних підприємств, у допоміжних приміщеннях.

Загальне локалізоване освітлення передбачається в приміщеннях, у яких на різних ділянках виконуються роботи, що вимагають різної освітленості, коли робочі місця в приміщенні зосереджені групами, а також при необхідності створення певного напрямку світла для груп робочих місць. Сюди відносяться цехи з виділеними складськими й складальними ділянками, з окремими групами верстатів, конвеєрів.

Переваги локалізованого освітлення перед загальним рівномірним полягають у скороченні потужності освітлювальних установок, можливості створити необхідний напрямок світлового потоку й уникнути на робочих місцях тіней від виробничого устаткування й самих працюючих.

Поряд із зазначеними позитивними властивостями локалізоване освітлення має деякі недоліки. У порівнянні із загальним рівномірним освітлення воно характеризується більшою нерівномірністю розподілу яскравості поверхонь, що попадають у поле зору працюючих, може викликати деяке ускладнення освітлювальних мереж у приміщеннях.

Місцеве освітлення передбачається на окремих робочих місцях (верстатах, верстатах, різних плитах і т.д.) і виконується світильниками, установленими безпосередньо в робочих місць.

Системи місцевого й загального освітлення, при спільному їх застосуванні, утворять систему комбінованого освітлення .

Вона застосовується в приміщеннях, де виконуються точні зорові роботи.

Штучне освітлення за своїм функціональним призначенням підрозділяється на чотири види: робоче, аварійне, евакуаційне (аварійне освітлення для евакуації), охоронне.

Робоче освітлення створює, необхідну за нормами, освітленість, забезпечуючи тим самим необхідні умови роботи при нормальному режимі експлуатації будинку. При загасанні з якихось причин робочого освітлення передбачається аварійне освітлення, що може бути двох родів: для продовження роботи й для евакуації людей із приміщення.

Аварійне освітлення для продовження роботи повинне влаштовуватися в приміщеннях, у яких раптове відключення робочого освітлення може привести до важких наслідків для людей і технологічного устаткування. При цьому освітленість на робочих поверхнях повинна становити не менш 5 % освітленості, установленої для робочого освітлення цих поверхонь при системі загального освітлення, але не менш 2 лк усередині будинків і не менш 1 лк для території підприємств. При цьому створювати найменшу освітленість усередині будинків більше 30 лк при газорозрядних лампах і більше 10 лк при лампах розжарення допускається тільки при наявності відповідних обґрунтувань.

Евакуаційне (аварійне) освітлення необхідне для створення умов безпечного виходу людей при загасанні робочого освітлення. Для цього в місцях проходу людей повинна бути забезпечена освітленість не менш 0,5 лк у приміщеннях й 0,2 лк на відкритих територіях. Цей вид освітлення влаштовується у виробничих приміщеннях і зонах робіт на відкритому повітрі, де при загасанні робочого освітлення може виникнути небезпека травматизму, у виробничих і суспільних приміщеннях з кількістю працюючих більше 50 чол., по проходах і сходах, що служать для евакуації людей.

Більшість підприємств працює не цілодобово й не безупинно, а у дві або одну зміни з вихідними й святковими днями. У неробочий час у багатьох приміщеннях й уздовж границь території підприємства необхідно мінімальне штучне освітлення для несення чергування пожежної й воєнізованої охорони. Для цих цілей передбачається охоронне освітлення. Освітленість, створювана охоронним освітленням, повинна бути 0,5 лк на рівні землі в горизонтальній площині або на рівні 0,5 м від землі на одній стороні вертикальної площини, перпендикулярної до лінії границі.

3.3.3 Вибір джерел світла

Поряд з розповсюдженими лампами розжарення й люмінесцентними лампами у цей час застосовують ртутно-кварцові лампи з виправленою кольоровістю типу ДРЛ, металогалогенні типу ДРИ, ксенонові й натрієві лампи.

Лампи розжарення використовуються в основному у світильниках місцевого освітлення, в освітлювальних установках аварійного освітлення й деяких інших випадках.

Люмінесцентні лампи мають більш високу світлову віддачу й термін служби в порівнянні з лампами розжарення. Ця обставина є однією із причин їхнього кращого використання для промислового освітлення. Однак всі різновиди люмінесцентних ламп мають у своєму спектрі перевагу випромінювань у синьо-фіолетовій і жовтій частинах і недолік випромінювань у червоній і синьо-зеленій частинах спектра, що помітно спотворює передачу кольору. Якщо необхідно особливо точне сприйняття кольорів, то використовують лампи з виправленою кольоровістю типу ЛДЦ, які забезпечують задовільну передачу кольору по всьому спектрі, за винятком оранжево-червоної частини. Характеристики люмінесцентних ламп представлені в табл. 3.9.

Загальним недоліком всіх газорозрядних ламп є наявність стробоскопічного ефекту, обумовленого пульсацією світлового потоку внаслідок малої інерційності ламп. Це призводить до перекрученого сприйняття об'єктів, що рухаються, і стомленню працюючих. Заходами зниження пульсації світлового потоку можуть бути: включення ламп на різні фази трифазної електричної мережі або застосування для двопровідних ліній дволампових схем включення люмінесцентних ламп, що дозволяє знизити пульсацію світлового потоку до 10 % і більше.

Таблиця 3.9. Характеристики люмінесцентних ламп

Потужність, Вт ВТ	Світловий потік ламп, лм., типів
	лв	ЛХБ	ЛТБ	лд	ЛДЦ
15	760	680	70t	590	530
20	1180	950	975	920	820
30	2100	1800	1880	1640	1450
40	3000	2780	2780	2340	2100
65	4550	4100	4200	3570	3050
80	5220	4600	4720	4070	3560

Допустимий коефіцієнт пульсації освітленості для виробничих приміщень наведений у табл. 3.9.

Таблиця 3.9. Припустимий коефіцієнт пульсації освітленості при освітленні приміщень газорозрядними лампами

Система освітлення	Коефіцієнт пульсації освітленості, % при розрядах зорової роботи
	I. II	III	IV-VIIа
Загальне освітлення Комбіноване освітлення : загальне місцеве	10 20 10	15 20 15	20 20 20

На підставі характеристик люмінесцентних ламп можна зробити висновок про те, що їх доцільно застосовувати:

- для загального освітлення приміщень, у яких виконуються роботи I-V й VII розрядів;

- для загального освітлення приміщень, коли природне освітлення недостатньє або зовсім відсутнє;

- для освітлення приміщень, у яких виконуються роботи, що вимагають правильної передачі кольору.

Бажано застосовувати люмінесцентні лампи й для місцевого освітлення.

При виборі люмінесцентних ламп варто враховувати, що найбільш економічними є лампи типу ЛБ, тому їх варто застосовувати у всіх приміщеннях, де не має підвищених вимог до правильної передачі кольору. Якщо ж такі вимоги є, то рекомендується застосовувати лампи ЛДЦ-4 або ЛХБЦ (ЛЕ). Порядок розташування ламп відповідно до зміни їхньої колірної передачі від кращої до гіршої наступний: ЛХБЦ (ЛЕ), ЛДЦ-4, ЛХБ, ЛБ, ЛД, ЛТБ.

Лампи типу ДР застосовують у наступних випадках:

- для загального освітлення виробничих приміщень висотою більше 8 м, у яких не потрібно правильної передачі кольору;

- для освітлення територій промислових підприємств (крім чергового освітлення).

Лампи ДРИ поки не мають широкого застосування. Однак передбачається, що вони будуть доцільні в тих випадках, що й лампи ДРЛ.

Для аварійного й евакуаційного освітлення варто застосовувати лампи розжарення, а також люмінесцентні лампи, якщо мінімальна температура повітря в приміщенні не менше +10 °С, а напруга на лампах у всіх режимах не менше 90 % номінальної.

Ксенонові лампи, лампи типів ДРЛ, ДРИ, натрієві лампи високого тиску ДнАТ для аварійного й евакуаційного освітлення застосовувати не допускається.

Відповідно до існуючої шкали напруги в електричних освітлювальних мережах джерела світла, призначені для загального освітлення , випускаються на номінальні напруги 127, 220 й 380 В. Для місцевого освітлення з підвищеною небезпекою ураження електричним струмом застосовуються лампи на напругу не вище 42 В, а при наявності несприятливих умов (незручне положення працюючого або можливість зіткнення із заземленими металевими поверхнями) - не вище 12 В.

3.3.4 Вибір і розміщення світильників

Вибір світильників визначається характером навколишнього середовища, вимогами до світлорозподілу й обмеження сліпучої дії, а також міркуваннями економіки.

Світлорозподіл світильника є його основною характеристикою, що визначає світлотехнічну ефективність застосування світильника в заданих умовах.

В основу діючої в нас у країні класифікації світлорозподілу симетричних світильників покладені дві ознаки: відношення потоку, випромінюваного світильником світла у нижню півсферу, до повного потоку світильника й коефіцієнт форми кривої сили світла світильника до умовного середньоарифметичного значення сили світла для розглянутої меридіанальної площини.

За першою ознакою (відношення К_ф світлового потоку, випромінюваного світильником у нижню півсферу Ф₀, до повного світлового потоку світильника Ф_св) всі світильники підрозділяють на п'ять класів: прямого світла (Кф > 80 %), переважно прямого світла (60 % < Кф ? 80 %), розсіяного світла (40% < Кф ? 60 %), переважно відбитого світла (20 % < Кф ? 40 %), відбитого світла (Кф ? 20 %).

Криві сили світла світильників кожного класу за своєю формою підрозділяються, у свою чергу, на сім типів: концентрована, глибока, косинусна, напівширока, широка, рівномірна і синусна. Типові криві сили світла наведені на мал. 3.16.

Рис. 3.16. Типові криві сили світла: концентрована (К), глибока (Г), косинусная (Д), рівномірна (М), напівширока (Л), широка (Ш), синусна (С)

Для освітлення приміщень, стіни й стелі яких мають невисокі відбиваючі властивості, (наприклад, виробничі приміщення з більшим відсотком заскління стін і фермовими перекриттями), доцільно застосовувати світильники прямого світла. У цих умовах світильники прямого світла, направляючи світловий потік джерел світла вниз на робочі поверхні, гарантують мінімальні втрати й найкраще використання світлового потоку. Однак застосування світильників прямого світла, особливо з концентрованою або глибокою кривою сили світла, викликає помітну нерівномірність розподілу яскравості в полі зору, тому що при цьому яскравість стелі й верхніх ділянок стін стає малою в порівнянні з яскравістю робочих поверхонь. У приміщеннях з такими світильниками виникають також різкі падаючі тіні від сторонніх предметів у зв'язку з незначною роллю відбитих від стін і стелі світлових потоків, що варто враховувати при розміщенні світильників.

При освітленні виробничих приміщень, стіни й стелі яких мають високі відбиваючі властивості, доцільне застосування світильників переважно прямого світла, що направляють 20-40 % світлового потоку на стелю приміщення.

У приміщеннях, де відношення висоти до площі велике, доцільно застосовувати світильники концентрованого або глибокого світлорозподілу, що направляють основну частину світлового потоку безпосередньо на робочі поверхні, що підвищує ефективність їхнього використання. У приміщеннях з великою площею й невеликою висотою, навпаки, доцільно застосовувати світильники більш широкого світлорозподілу, що дозволяє навіть при значних відстанях між світильниками забезпечити рівномірний розподіл освітленості по робочій площині.

Сліпучість світильника, що залежить від сили світла і яскравості в напрямку до ока спостерігача, є характеристикою, що істотно впливає на якість освітлення . Обмеження сліпучої дії за коефіцієнтом осліпленості покладено в основу правил штучного освітлення промислових підприємств, а вибір світильника за характеристиками сліпучості повинен передбачати попередній розрахунок показника засліпленості. Для визначення сумарного показника засліпленості можна користуватися характеристиками основних видів світильників, застосовуваних для освітлення промислових підприємств.



Размещено на http://www.allbest.ru/

159

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3.17. Схема розміщення світильників: а -- у розрізі; б -- у плані

Основним питанням облаштування освітлювальних установок є правильне розташування обраних світильників. Від його рішення залежать економічність, якість освітлення й зручність експлуатації.

Розміщення світильників у плані й у розрізі приміщення (мал. 3.17) визначається наступними розмірами: Н -- висотою приміщення, h_с -- відстанню світильника від перекриття, h_п=H--h_c -- висотою світильника над підлогою, h_р -- висотою розрахункової поверхні над підлогою, h = h_п -- h_р -- розрахунковою висотою, L -- відстанню між сусідніми світильниками або рядами ламп (якщо по довжині й ширині відстані різні, то вони позначаються відповідно L_а й L_B), l -- відстанню від крайніх світильників або рядів світильників до стіни.

Основна вимога при виборі розташування світильників полягає в доступності їх при обслуговуванні. Крім того, розміщення світильників визначається умовою економічності. Важливе значення має відношення відстані між світильниками або рядами світильників до розрахункової висоти л=L/h, зменшення його приpводить до подорожчання освітлювальної установки й ускладнення її обслуговування, а надмірне збільшення приводить до різкої нерівномірності освітлення й до зростання витрат енергії.

Рекомендації з вибору відношення л наведені в табл. 3.10. Значення л, приймається по зазначеній таблиці залежно від типу джерела світла й характеру світлорозподілу світильника.

Таблиця 3.10. Рекомендоване значення, л для світильників з типовими кривими

Типова крива	лс	лэ
Концентрована Глибока Косинусна Рівномірна Напівширока	0,6 0,9 1.4 2 1.6	0,6 1 1.6 2,6 1.8

Примітка. Значеннями л_с варто користуватися у випадках, коли збільшення л не призводить до застосування ламп зі збільшеною світловою віддачею (зокрема, при люмінесцентних лампах), значеннями л_э -- в інших випадках,

При розташуванні робочих місць поруч зі стінами будинку світильники варто встановлювати на відстані l від стіни, що приймається рівним (0,3--0,5)L.

Світильники з люмінесцентними лампами рекомендується встановлювати рядами, переважно паралельно довгій стороні приміщення або стіні з вікнами (у цьому випадку L -- відстань між рядами).

3.3.5 Розрахунок освітлювальної установки

Завданням розрахунку освітлювальної установки є визначення кількості й потужності джерела світла або визначення фактичної освітленості, створюваної спроектованою установкою.

Розрахунок освітлення виконується точковим методом або методом коефіцієнта використання. Метод коефіцієнта використання світлового потоку призначений для розрахунку рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь при відсутності великих предметів, що затінюють. З цією метою використовують також різні спрощені форми цього методу. Точковий метод служить для розрахунку освітлення довільно розташованих поверхонь і при будь-якому розподілі освітленості.

Метод коефіцієнта використання. При розрахунку за цим методом світловий потік ламп у кожному світильнику, необхідний для створення заданої мінімальної освітленості (норма освітленості -- Е_н), визначається за формулою:

Де К_зап-- коефіцієнт запасу; F_z - площа освітлюваної поверхні, м²;

z = E_ср/Е_ном - коефіцієнт мінімальної освітленості (приблизно можна приймати z=1,1 -- для люмінесцентних ламп, z =1,15 -- для ламп розжарення й ДРЛ); Е_ср -- середня освітленість, лк; N -- кількість світильників (як правило, планується до розрахунку); з -- коефіцієнт використання світлового потоку джерела світла, частинні одиниці.

За значенням Ф вибирається стандартна лампа так, щоб її потік відрізнявся від розрахункового значення Ф на -10…+20 %. При неможливості вибору джерела світла з таким наближенням коректується кількість світильників.

При розрахунку освітлення , виконаного люмінесцентними лампами, найчастіше спочатку планується кількість рядів п, що в (3.1) відповідає величині N. Тоді під Ф варто розуміти потік ламп одного ряду.

Якщо світловий потік ламп у кожному світильнику становить Ф_ном, то кількість світильників у ряді визначається за формулою

N = Ф/ Ф_ном (3.2)

Сумарна довжина N світильників порівнюється з довжиною приміщення, при цьому можливі наступні випадки:

сумарна довжина світильників перевищує довжину приміщення. У цьому випадку необхідно застосувати потужніші лампи (у яких потік на одиницю довжини більше) або збільшити кількість рядів, можна компонувати ряди зі здвоєних, строєних світильників і т.д.;

сумарна довжина світильників дорівнює довжині приміщення: завдання вирішується установкою безперервного ряду світильників;

сумарна довжина ряду менша від довжини приміщення: приймається ряд з рівномірно розподіленими уздовж його розривами між світильниками. Рекомендується, щоб відстань між світильниками в ряді l_т не перевищувало 0,5h.

Коефіцієнт використання світлового потоку є функцією індексу приміщення i, що визначається за формулою

(3.3)

де L_Ц - довжина приміщення, В_Ц-ширина приміщення, м.

Точковий метод служить для розрахунку освітлення як довільно розташованих поверхонь і при будь-якому розподілі джерел світла. Відбита складова освітленості враховується приблизно.

Розглянемо точковий метод розрахунку на прикладі круглосиметричних точкових випромінювачів (лампи типів ДРЛ, ДРИ, розжарення - їхні геометричні розміри набагато менші ніж відстані до освітлюваної поверхні) і ліній, що світять (довжина випромінювача перевищує половину розрахункової висоти).

Для круглосиметричних точкових випромінювачів приймається, що потік лампи (при багатолампових світильниках-- сумарний потік ламп) у кожному світильнику дорівнює 1000 лм. Створювана від кожного світильника освітленість називається умовною й позначається е. Освітленість е залежить від світлорозподілу світильників і геометричних розмірів d й h (h -- розрахункова висота; d -- відстань від проекції світильника на розрахункову поверхню до контрольної точки). Характерні контрольні точки (точки, для яких ведеться розрахунок або в яких перевіряється освітленість) для загального рівномірного освітлення показані на мал. 3.18. Як розрахункові точки варто приймати такі, де освітленість мінімальна, і в той же час в області розташування цих точок виконуються зорові роботи відповідно до прийнятого класу точності.

Для визначення величини е служать просторові ізолюкси умовної горизонтальної освітленості, на яких перебуває точка із заданими величинами d й h (d, як правило, визначається обмірюванням за масштабним планом), е визначається шляхом інтерполяції найближчих ізолюкс.

Рис. 3.18. Вибір характерних контрольних точок при різних способах розміщення світильників

Сумарна дія «найближчих» світильників створює в контрольній точці умовну освітленість Уе. Дія більш віддалених світильників і відбита складова освітленості враховуються коефіцієнтом м (м = 1,1…1,2). Тоді для одержання в цій точці освітленості Е_н з урахуванням коефіцієнта запасу К_зап лампи в кожному світильнику повинні мати світловий потік, лм,:

За цим потоком підбирається лампа, потік якої повинен відрізнятися від розрахункового на -10…+20 %. При неможливості вибору лампи з таким допуском коректується розташування світильників.

Розглянемо точковий метод стосовно випадку розташування світильників світними лініями. Характеристикою світних ліній є лінійна щільність світлового потоку ламп, лм/м, що визначається діленням сумарного потоку ламп у лінії Ф на її довжину l_c,_л, причому лінії з рівномірно розподіленими по їхній довжині розривами l_т розглядаються в розрахунку як безперервні, якщо l_т ?0,5h, а під L_Г,Л, розуміється довжина лінії. Для протяжних ліній з такими ж розривами можна вважати

(3.4),

де Ф -- потік ламп у суцільному елементі довжиною l_c,_л.

При l_т >0,5 для кожної суцільної ділянки лінії окремо визначається Ф' і створювана цією ділянкою освітленість.

При загальному рівномірному освітленні контрольні точки, як правило, вибираються посередині між рядами світильників.

3.3.6 Електропостачання освітлювальних установок

Напруга й джерела живлення. Вибір напруги для освітлювальної установки здійснюється одночасно з вибором напруги для силових споживачів, при цьому для окремих частин цієї установки враховуються також вимоги техніки безпеки.

Для світильників загального освітлення рекомендується напруга не вище 380/220 В змінного струму при заземленій нейтралі й не вище 220 В змінного струму при ізольованій нейтралі і постійного струму.

Напругу 220 В допускається застосовувати для світильників загального освітлення без обмеження їхньої конструкції й висоти установки в приміщеннях без підвищеної небезпеки, в електроприміщеннях, а також для світильників, що обслуговуються із площадок тільки кваліфікованим персоналом. У приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних, зазначена напруга допускається для ламп розжарення й ламп типів ДРЛ, ДРИ й ДНаТ при висоті кріплення світильників не менше 2,5 м над підлогою. Напруга 380 В допускається для світильників з лампами, що випускають на цю напругу (лампи ДРЛ потужністю 2000 Вт), для світильників, електричні схеми яких вимагають застосування цієї напруги, і в ряді випадків для багатолампових світильників. При цьому висота кріплення також не повинна бути не менше 2,5 м.

У приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних при установці світильників на висоті не менше 2,5 м від підлоги, якщо доступ до лампи можливий без застосування інструмента, повинна застосовуватися напруга не вище 42 В.

Для живлення стаціонарних світильників місцевого освітлення напруга не вище 220 В застосовується для ламп розжарення, якщо приміщення без підвищеної небезпеки, і для люмінесцентних ламп у всіх приміщеннях, крім сирого, особливо сирого, жаркого й з хімічно активним середовищем. При недотриманні зазначених умов напруга не повинна перевищувати 42 В.

Електропостачання робочого освітлення , як правило, виконується самостійними лініями від щитів , шаф підстанції. При цьому електроенергія від підстанції передається живильними лініями на освітлювальні магістральні пункти або щитки, а від них - на групові освітлювальні щитки. Живлення джерел світла здійснюється від групових щитків груповими лініями. Допускається також живлення освітлення від силових магістралей при схемах блок трансформатор-магістраль, якщо коливання й відхилення напруги не перевищують норм, установлених ДЕРЖСТАНДАРТ 13109-67. При цьому доцільно застосовувати шинну магістраль, що прокладається поперек прольотів будинку, а до неї приєднуються відгалуження до поздовжніх рядів світильників.

Забороняється приєднання мереж освітлення всіх видів до розподільної силової мережі, а також застосування силових мереж і пунктів для живлення освітлення будинків без природного світла.

Світильники аварійного освітлення для продовження роботи, а також світильники аварійного освітлення для евакуації з виробничих будинків без природного освітлення повинні бути приєднані до незалежного джерела живлення. Світильники аварійного освітлення для евакуації з будинків із природним освітленням повинні приєднуватися до мережі, незалежної від мережі робочого освітлення, починаючи від щита підстанції або від введення в будинок (при наявності тільки одного введення). Допускається живлення світильників аварійного освітлення від мережі робочого освітлення при наявності автоматичного перемикання на джерела живлення аварійного освітлення при раптовому відключенні робочого освітлення (при аварії).

Вибір типу й розташування групових щитків, компонування мережі і її виконання. Групові щитки, розташовані на стику живильних і групових ліній, призначені для установки апаратів захисту й керування електричними освітлювальними мережами.

При виборі типів щитків враховують умови середовища в приміщеннях, спосіб установки щитка, типи й кількість установлених у них апаратів.

За родом захисту від зовнішніх впливів щитки мають наступні конструктивні виконання: захищене, закрите, водонепроникне, пилонепроникне, вибухозахищене й хімічно стійке. Електрична ізоляція щитка повинна витримувати без пробою або перекриття прикладену протягом 1 хв випробувальну напруга 2000 В промислової частоти.

Конструктивно щитки виготовляються для відкритої установки на стінах (колонах, конструкціях) і для втопленої установки в нішах стін. При розміщенні їх варто вибирати приміщення з більш сприятливими умовами середовища.

Електричні освітлювальні мережі виконують проводами, кабелями й освітлювальними шинопроводами (ШОС), як правило, з алюмінієвими жилами. Шинопроводи з мідними жилами застосовують рідко, наприклад для вибухонебезпечних приміщень класів B-І, В-Іа.

Струмопровідні жили проводів і кабелів виконують із міді або алюмінію. Залежно від призначення, для ізоляції жил кабелів і проводів застосовують різні сорти кабельного паперу, гуми й пластмаси.

Для захисту ізоляції від впливу світла, вологи, хімічних речовин, а також для запобігання від механічних ушкоджень більшість проводів і кабелів покривають оболонками, виконаними з металу, гуми й пластмаси.

Розрахунок електричних навантажень освітлювальної мережі. Розрахункове навантаження Р_ро живильної освітлювальної мережі визначаються множенням установленої потужності Р_уст ламп на коефіцієнт попиту К_с, а для газорозрядних ламп -- ще й множенням на коефіцієнт К_пра, який враховує втрати потужності в пускорегулюючій апаратурі (ПРА): Р_Р.О = Р_УСТК_сК_ПРА, деК_с = 1 для групової мережі й всіх ланок мережі аварійного освітлення , для дрібних виробничих будинків, торговельних приміщень, зовнішнього освітлення ; К_с = 0,95 для виробничих будинків, що складаються з окремих великих прольотів; К_с = 0,9- для бібліотек, адміністративних будинків і підприємств громадського харчування; К_с = 0,8 - для виробничих будинків, що складаються з великої кількості окремих приміщень; К_с = 0,6- для складських будинків й електростанцій, що складаються з великої кількості окремих приміщень; К_ПРА = 1,1 для ламп типів ДРЛ і ДРИ; К_ПРА = 1,2- для люмінесцентних ламп зі стартерними схемами включення; К_ПРА = 1,3…1,35 - для люмінесцентних ламп із безстартерними схемами включення.

Вибір перерізу провідників освітлювальної мережі. Переріз провідників освітлювальної мережі повинен забезпечувати: достатню механічну міцність, проходження струму навантаження без перегріву понад допустимі температури, необхідні рівні напруги у джерел світла, спрацьовування захисних апаратів при КЗ.

Достатня механічна міцність провідників необхідна, щоб під час експлуатації й монтажу не було надмірного провисання або обривів проводів. Найменші допустимі перерізи провідників за механічною міцністю становлять: для мідних проводів 1 мм², алюмінієвих 2,5 мм². При тросовій прокладці провідників залежно від навантаження сталеві троси варто брати діаметром 1,95-6,5 мм, катанку - діаметром 5,5-8 мм.

Нагрівання провідників викликане проходженням по них струму І_Р.0, значення якого при рівномірному навантаженні фаз визначається за формулами:

для трифазної мережі (з нульовим проводом і без нього)

(3.5)

для двофазної мережі з нульовим проводом

для однофазної мережі

Для кожної двох- або трьохпровідної мережі з нульовим проводом при кожному, у тому числі й нерівномірному, навантаженні струм визначається за формулою

У наведених формулах прийняті наступні позначення:Р_Р.О-- активна розрахункова потужність однієї, двох і трьох фаз; cos ц-- коефіцієнт потужності навантаження; U_Ф, U_Л -- номінальні напруги мережі -- фазна й лінійна.

Важливою умовою при проектуванні освітлювальних мереж є забезпечення в ламп необхідного рівня напруги. Для цих цілей виконують розрахунок освітлювальної мережі за втратою напруги.

Приймаючи за u_min мінімально допустиму напругу в найбільш віддалених ламп, можна визначити величину очікуваних втрат Ди_Р напруги в мережі за формулою Ди_Р = и_х- u_min- Ди_Т, де и_х -- номінальна напруга при холостому ході трансформатора; Ди_Т -- втрата напруги в трансформаторі, приведена до вторинної напруги. Всі складові зазначені у відсотках U_ном.

Втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної мережі визначаються за формулою

(3.8),

де М -- момент навантаження; s -- переріз даної ділянки мережі; Кс -- коефіцієнт, що залежить від схеми живлення (трьох-, двох- або однофазна) і матеріалу провідника

Рис. 3.19

Момент навантаження являє собою добуток потужності Р_ро на довжину лінії l_л відповідно до мал. 3.19

На практиці зручніше користуватися формулою (3.8), представленою у вигляді

(3.9)

де УМ - сума моментів даної і всіх наступних за напрямком енергії ділянок з тим же числом проводів у лінії, як і на даній ділянці; Убт -- сума моментів всіх відгалужень, які живляться даною ділянкою й проводів, що мають іншу кількість проводів у лінії, ніж на цій ділянці; б - коефіцієнт приведення моментів, що залежить від числа проводів на ділянці й у відгалуженні (табл. 3.11).

Таблиця 3.11. Коефіцієнт приведення моментів б

Лінія	Відгалуження	Значення коефіцієнта б
Трифазна з нулем Трифазна з нулем Двофазна з нулем Трифазна	Однофазне Однофазне з нулем Однофазне Двофазне	1,85 1,39 1,33 1,15

Примітка. Якщо лінія й відгалуження мають однакове виконання, то б = 1.

Формула (3.9) відповідає методу розрахунку провідникового матеріалу по найменшій його витраті. Вона послідовно застосовується до всіх ділянок мережі, починаючи з ділянки, найближчої до джерела живлення. При виборі перерізів провідників для перших ділянок мережі варто приймати найближчі великі стандартні перерізи стосовно розрахункових значень, отриманим відповідно до формули (3.9). За вибраним перерізом даної ділянки і його фактичним моментом визначаються втрати напруги. Наступні ділянки розраховуються аналогічно з урахуванням допустимих втрат напруги, що залишилися, (припустимі втрати напруги мінус втрати напруги на даній ділянці).

Особливості розрахунку мереж з газорозрядними лампами. Включення газорозрядних ламп у мережу через ПРА призводить до зниження коефіцієнта потужності. Для підвищення cos ц до значень 0,9--0,95 використовуються статичні конденсатори. Підвищення cos ц здійснюється за рахунок компенсації реактивної потужності, споживаної з мережі. При цьому компенсація може бути індивідуальною або груповою. При індивідуальній компенсації конденсатори встановлюються в кожного світильника, при груповий - приєднуються до початку групової лінії або, рідше, до живильної лінії або шин підстанції.

Світильники з люмінесцентними лампами звичайно поставляються разом з конденсаторними батареями, призначеними для індивідуальної компенсації реактивної потужності.

Світильники з іншими газорозрядними лампами (ДРЛ, ДРИ й ін.) не мають індивідуальної компенсації.

Список використаної та рекомендованої літератури

1. Ванін В.В., Бліок A.B., Гнітецька Г.О. Оформлення конструкторської документації: Навчальний посібник. - К.: "Каравела", 2003. -160с.

2. Колодницький М.М. Елементи теорії САПР складних систем: Навч.посібник. - Житомир: ЖІТІ, 1999. -512с

3. Кацман М. М., Расчет и конструирование электрических машин: Учеб. пособие для техникумов. -- М.: Энергоатомиздат, 1984. -- 360 с.

4. Соболев С.Н., Расчет и конструирование низковольтной электрической аппаратуры: Учебник для техникумов.-- 2-е изд., перераб. и доп.-- М.: Высш. школа, 1981.-- 224 с.

5. И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К.Клоков и др. Проектирование электрических машин - M.: Энергия, 1980. - 496 c.

6. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д., Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. пособие для техникумов. -- М.: Энергоатомиздат, 1989.--528 с.

7. Федоров А.А., Старкова Л.Е., Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий: Учеб. пособие для вузов. -- М.; Энергоатомиздат, 1987. -- 368 с.

8. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. - M.: Высш.шк.,1984. - 431 c.

9. Гурин Я.С., Кузнецов Б.И. Проектирование серий электрических машин. - M.: Энергия, 1978. - 480 c.

10. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.X. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева.-- 2-е изд., перераб. и доп.--М.: Энергоатомиздат, 1990. --464 с.

11. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т./Под общ. ред. А.А. Федорова. Т. 2. Электрооборудование, -- М.: Энергоатомиздат, 1987.- 592 с.

12. Основы технологии проектирования электроустановок систем электроснабжения: Монография / Сошинов А.Г., Плаунов С.А., Крайнев А.М.; и др. ВолгГТУ, Волгоград, 2006. - 112 с

Размещено на Allbest