Светотехнический и электротехнический расчет осветительной сети

Правильное выполнение осветительных установок способствует рациональному использованию электроэнергии, улучшению качества выпускаемой продукции, повышению производительности труда, уменьшению количества аварий и случаев травматизма, снижению утомляемости рабочих.

При проектировании осветительных установок большое значение имеет правильное определение требуемой освещённости объекта. Для этой цели разработаны нормы промышленного освещения. Освещение по своему назначению и использованию делится на рабочее, аварийное и эвакуационное.

Размещение светильников определяется следующими размерами:

h_С- расстояние светильника от перекрытия,

h_П=H-h_С- высота светильника над полом,

h_Р- высота расчетной поверхности над полом,

h=h_П-h_Р- расчетная высота,

L- расстояние между соседними светильниками или рядами ламп,

l- расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены.

Основное требование при выборе расположения светильников заключается в доступности при их обслуживании. Кроме того, размещение светильников определяется условие экономичности.

Рис. 5.4

Важное значение имеет отношение расстояния между светильниками или рядами светильников к расчетной высоте λ=L/h.

Для рабочего освещения нужно применить лампы типа ДРЛ, для аварийного – лампы люминесцентные.

Размеры цеха: Высота расчётной поверхности расстояние от перекрытия до светильника

Расстояние от светильников до рабочей поверхности (расчётная высота):

- расстояние между светильниками к расчётной высоте. Принимаем для светильников типа РСП 05 [10].

В ряду можно разместить светильников, тогда расстояние от крайних светильников до стены . Принимаем число рядов , тогда , . В итоге общее число светильников в цехе (рис.9.5).

Отношение

.

Рис.2.5

Расчет рабочего освещения

Задачей расчета осветительной установки является определение числа и мощности источника света или определение фактической освещенности, создаваемой спроектированной установкой.

Расчет освещения выполняется методом коэффициента использования светового потока, т.к. нет крупных затеняющих предметов. При расчете по этому методу световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещенности, определяется по формуле:

Ф=(Е_Н*К_ЗАП*F*z)/(N* η), (2.14)

где К_ЗАП- коэффициент запаса,

F- площадь освещаемой поверхности, м²,

z=Е_СР/Е_Н- коэффициент минимальной освещенности (для ламп ДРЛ z=1,15),

N- число светильников,

η- коэффициент использования светового потока источника света, доли единиц.

По значению Ф выбирается стандартная лампа так, чтобы ее поток отличался от расчетного значения на -10% +20%

Индекс помещения определяется по [2] при условии, что L/B£ 3,5

По [2] принимаем ρ_П = 0,7; ρ_СТ = 0,5; ρ_Р = 0,1.

ρ_П,ρ_СТ,ρ_Р- коэффициенты отражения поверхностей (потолка, стен, рабочей поверхности) необходимы для выбора η.

Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения:

.

-коэффициент использования светового потока.

Световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещённости определяется по формуле:

, (2.15)

где = 150 лк - норма освещённости, - коэффициент запаса, - площадь освещаемой поверхности,

- коэффициент минимальной освещённости ( - средняя освещённость), N – число светильников.

.

По Ф в [2] подбираем лампу типа ДРЛ мощностью 400 Вт со световым потоком Ф_НОМ = 19000 лм.

Отклонение светового потока определяется по формуле:

.

< 20 %.

различие между Ф_НОМ и Ф_р 2,8 %, что допустимо.

Выбираем светильники марки РСП 05-400 для ламп ДРЛ.

Расчет аварийного освещения

Аварийная освещенность рабочей поверхности должна составлять не менее 5% нормы и не менее 2 лк внутри зданий. Исходя из этих требований, пересчитаем количество ламп, необходимых для аварийного освещения.

Высота подвеса аварийного освещения составляет 6 метров. По этому параметру согласно [4] устанавливаются лампы типа ЛБ и соответственно λ_с=1,5; светильники типа ЛСП 02.

Расчет освещения будем производить методом коэффициента использования.

1. Расчетная высота:

h=H-h_Р-h_С=10-0,8-3,2 = 6 м.

2. Для принятого светильника, имеющего значение λ_э=L_а/ h=1,5.

L_А= λ_Э*h = 1,5*6 = 9 м.

3. При L_А = 9 м в ряду можно разместить 10 светильников, тогда

2 l = 96 – 10*9 = 6; l = 3 м.

4. Принимаем число светильников 3, тогда L_В= 6 м;

2 l = 56 – 8*6 = 8; l = 4 м.

L_А/L_В=9/6=1,5.

5. Число светильников в цехе N = 80.

Индекс помещения определяется по [2] при условии, что L/B£ 3,5

По [2] принимаем ρ_П=0,5; ρ_СТ=0,5; ρ_Р=0,1.

i = = 5,9.

Из [2] находим η = 0,63.

По [2] принимаем Е_Н = 15 лк, К_ЗАП = 1,3.

Ф = = 2692 лм.

По Ф в [2] подбираем лампу типа ЛБ-40 мощностью 40 Вт со световым потоком Ф_НОМ = 3000 лм;

Отклонение от допустимого значения

< 20 %.

различие между Ф_НОМ и Ф_р – 11,5%, что допустимо.

Выбираем светильники марки ЛСП 02 для ламп ЛБ-40.

В качестве питания аварийного освещения будем принимать блок аварийного переключения освещения (БАПО).

По результатам расчетов данного пункта спроектировано рабочее освещение цеха, аварийное освещение и определены потери напряжения в рабочей и аварийной осветительной сети. Выбор ламп и светильников, а также их расположение произведен с максимальным приближением к экономически наиболее эффективному соотношению расстояния между светильниками.

Для светильников общего освещения применяется напряжение 220 В. Электроснабжение рабочего и аварийного освещения выполняется самостоятельными линиями от главного щита освещения и главного щита аварийного освещения, подключенных к шинам низкого напряжения подстанции. При этом электроэнергия от подстанции передаётся питающими линиями на групповые осветительные щитки. Питание источников света осуществляется от групповых щитков групповыми линиями.

Для взрывоопасных помещений ПУЭ требуют применять от групповых щитков до светильников трехпроводные однофазные линии с обязательным заземлением светильника третьим проводником. Использование трехфазной четырехпроводной групповой линии возможно только для освещения РТП.

Распределение светильников по фазам по длине групповой линии выполняется для снижения потерь мощности и напряжения в проводе, уменьшения стробоскопического эффекта и снижения ущерба при исчезновении напряжения в одной из фаз. Нагрузку можно считать равномерной, если моменты нагрузок отличаются незначительно.

Задачей данного раздела является оптимальное распределение светильников по фазам, выбор осветительного щита и питающего кабеля. Лампы распределяются относительно фаз таким образом, чтобы суммарная нагрузка фаз была равномерной. Нагрузку можно считать равномерной, если моменты нагрузок отличаются незначительно.

Проведем расчет для рабочего освещения [2].

М = ∑ Р_i ∙ l_i, (9.15)

где

Р_i – мощность лампы,кВт

l_i – расстояние от ИП до лампы, м.

∑М_а ≈ ∑М_в ≈ ∑М_с

Такое размещение позволяет выравнивать нагрузку по фазам.

Выбор сечения проводников осветительной сети.

Выбор сечения осуществляется с учетом рекомендаций:

1. Должна обеспечиваться достаточная механическая прочность.

2. Прохождение тока нагрузки не должно вызвать перегрев проводников I_доп ≥ I_раб.

3. У источника света должен поддерживаться необходимый уровень напряжения.

Рассмотрим цех (36х24) м², в котором установлено 12 светильников (3 ряда по 4 светильника). Распределение нагрузки по каждой из 3-х линий показано на рис.5.4).

Расположение ламп по фазам: А-В-С-С-В-А-А-В-С-С-В-А

Р = 700 Вт.

∑М_а= Pl₁ + P(l₁+l) + P(l₁+2l) + P(l₁+3l) = P(4l₁+6l).

∑М_в= P(l₁+l) + Pl₁ + P(l₁+3l) + P(l₁+2l) = P(4l₁+6l).

∑М_с = P(l₁+2l) + P(l₁+3l) + Pl₁ + P(l₁+l) = P(4l₁+6l).

Значение результирующего момента по каждой фазе:

∑М = 700*(4*2+6*8) = 39,2 кВт*м.

Рассчитаем потери напряжения в фазах для каждой группы:

∆U = (9.16)

Выбираем минимально допустимое по механической прочности сечение жилы медного провода марки ВВГ S =2,5 мм². Определяем значение коэффициента К_с по [2] таб. 10.7. K_c=12.

∆U =

∆U_% =

Рассчитаем токи в фазах, А:

(9.17)

где Р - расчетная нагрузка, кВт, cos() = 0,57 – для ламп типа ДРЛ.

Проверка по допустимому нагреву участков осветительной сети:

Должно выполняться условие:

I_н ≥ I_p (9.18)

I_н = 24 A [4]

Данное условие выполняется.

Аварийное освещение.

Расположение ламп по фазам: А-В-С-В-С-А-С-А-В.

Для аварийного освещения имеем 3 ряда по 3 светильника.

Аналогично: Р = 500 Вт.

∑М_а= Pl₁ + P(l₁+2l) + P(l₁+l) = 3P(l₁+l).

∑М_в= P(l₁+l) + Pl₁ + P(l₁+2l) = 3P(l₁+l).

∑М_с = P(l₁+2l) + P(l₁+l) + Pl₁ = 3P(l₁+l).

Значение результирующего момента по каждой фазе:

∑М = 3*500*(2,5 + 9) = 17,25 кВт*м.

Рассчитаем потери напряжения в фазах для каждой группы по формуле (9.16).

Выбираем минимально допустимое по механической прочности сечение

жилы медного провода марки ВВГ s=2,5 мм². Определяем значение

коэффициента К_с по [1] таб. 10.7. K_c=12.

∆U =

∆U_% =

Рассчитаем токи в фазах

Проверка по допустимому нагреву участков осветительной сети:

Должно выполняться условие: I_н ≥ I_p

I_н= 24 A [4].

Данное условие выполняется.

Момент нагрузки для однофазной линии в помещении определяем по формуле [2], кВтּм:

m_ф=P_ро∑·(l_ло+l_от/2), (9.19)

где P_po∑ - осветительная нагрузка на фазе, Вт; l_ло – расстояние от ЩО до первой лампы, м; l_от – расстояние между первой и последней лампой, м. Такая схема отображена на рис. 9.6.

l_лo l_от

P_po∑

Рис. 9.6 Определение момента нагрузки осветительной сети

Момент нагрузки для головного кабеля определяется как произведение мощности Р_ро на длину линии l_л [2], кВт∙м:

М= Р_ро·l_л. (9.20)

Сечение проводов головного участка сети [2], мм²:

, (9.21)

где – ∑М сумма моментов данного и всех последующих по направлению энергии участков с тем же числом проводов в линии, как и на данном участке, кВт∙м; ∑α·m – сумма моментов всех ответвлений, питаемых данным участком и имеющих иное число проводов в линии, на этом участке, кВтּм; α – коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов на участке и в ответвлении, α=1,39 для однофазной ответвления с нулем (табл. 10.8 [2]); ΔU_р=3,3 – располагаемые потери напряжения в осветительной сети определяемые по табл. 12.6 [5], %; К=44 – коэффициент зависящий от схемы и материала проводника (табл. 10.7 [2]).

Действительные потери напряжения на участках линии освещения [2], %:

, (9.22)

где М – момент создаваемый данным участком, кВтּм; S – сечение кабеля на данном участке, мм².

Определяем располагаемые потери напряжения в конце каждого участка [2], %:

, (9.23)

где ΔU_уч2 – располагаемые потери напряжения в конце данного участка линии освещения, %; ΔU_уч1 – располагаемые потери напряжения в начале данного участка линии освещения, %; ΔU_д – действительные потери напряжения на данного участке линии освещения, %.

Таблица 9.6 Определение потерь напряжения в осветительной сети

№ ЩО		mф, кВт∙м	Рро∑, Вт	М, кВтּм	Sлр, мм^2	Sлп, мм^2	ΔUд, %	ΔUуч1, %	ΔUуч2, %
	А	0,65			0,56	2,5	0,57	1,68	1,10
В	0,85
С	0,65

Дата добавления: 2015-08-17