Расчет освещения и заземления

Световой поток принято  оценивать в пространстве и на поверхности. В первом случае характеристикой служит сила света I— пространственная плотность светового потока: I=dФ/dw (здесь dw — телесный угол, в пределах которого распространяется световой поток, ср); во втором — освещенность Е = dФ/dS (здесь dS — площадь поверхности, на которую падает световой поток, м²). Единица измерения силы света — кандела [кд| (лат. candela — свеча): 1 кд = 1 лм/ср. Единица измерения освещенности — люкс [лк]: 1 лк= 1 лм/м².

Коэффициент отражения ρ характеризует способность поверхности отражать падающий на нее световой поток: ρ= Ф_отр/Ф_под. Поверхность, на которой рассматривают объект, называют фоном. При ρ > 0,4 фон считают светлым, при 0,2 ≤ ρ ≤ 0,4 — средним, при ρ < 0,2 — темным.

Яркость Я — это часть пространственной плотности светового потока, исходящая от светящейся или освещаемой поверхности в сторону глаза. Она зависит от силы света, угла падения светового потока на плоскость, цвета предмета и др. Чрезмерная яркость называется блесткостью. Единица измерения яркости — нит: 1 Нт = 1 кд/м².

Видимость — это способность глаза воспринимать объект в зависимости от его освещенности, размера, яркости, контраста объекта с фоном и длительности экспозиции: V=К/К_пор (здесь К- контраст объекта с фоном; К_пор — пороговый контраст, т.е. наименьший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым).

Показатель  ослепленности:

Р = 1000(к₀ - 1),

где к₀=V₁/V₂ – коэффициент ослепленности; V₁,V₂ – видимость объекта наблюдения соответственно при экранировании и при наличии блестких источников в поле зрения.

Чувствительность глаза  неодинакова к различным цветам. Наибольшая восприимчивость наблюдается по отношению к желтому и желто-зеленому цветам, наименьшая — к красному и фиолетовому.

Контраст  объекта с фоном характеризуется отношением яркостей рассматриваемого объекта и фона: К = (Я_ф - Я₀)/Я_ф (здесь Я_ф и Я₀ — соответственно яркость фона и объекта). При К > 0,5 контраст объекта с фоном считают большим, при 0,2...0,5 — средним и при К< 0,2 — малым.

Классификация производственного освещения.

Естественное освещение  наиболее благоприятно как для органов  зрения, так и для организма  человека в целом. При недостаточности  естественного освещения применяют  искусственное или совмещенное.

Естественнее освещение производственных помещений через световые проемы в наружных стенах (окна) называют боковым, через световые проемы в перекрытии зданий (фонари) — верхним, а через  окна и фонари одновременно — комбинированным. Если расстояние от окон до наиболее удаленных от них рабочих мест менее 12 м, то предусматривают боковое одностороннее освещение, при большем расстоянии — боковое двустороннее.

Большинство производственных помещений оборудуют системами общего искусственного освещения — когда светильники расположены в верхней (потолочной) зоне. Если расстояние между светильнику одинаковое, то освещение считают равномерным, при размещении светильников ближе к оборудованию — локализованным.

Комбинированным называют такое искусственное  освещение, когда к общему добавляется  местное. Местным считают освещение, при котором световой поток светильников концентрируется непосредственно на рабочих местах. В соответствии со Строительными нормами и правилами (СНиП) применение только одного местного освещения в производственных помещениях не допускается.

Рабочее освещение устраивают во всех помещениях и на территориях для обеспечения нормальной работы и прохода людей, движения транспорта при отсутствии или недостатке естественного освещения.

Дежурным считают освещение  производственных объектов в нерабочее  время.

Искусственное освещение, создаваемое  вдоль границ охраняемых в ночное время территорий, называют охранным.

Санитарно-гигиенические  требования, предъявляемые к производственному освещению: приближенный к солнечному оптимальный состав спектра; соответствие освещенности на рабочих местах нормативным значениям; равномерность освещенности и яркости рабочей поверхности, в том числе и во времени; отсутствие резких теней на рабочей поверхности и блесткости предметов в пределах рабочей зоны; оптимальная направленность светового потока, способствующая улучшению различения рельефности элементов поверхностей.

2.1.2 Расчет общего  освещения

Равномерное освещение горизонтальной рабочей поверхности достигается  при определенных отношениях расстояния между центрами светильников L, м (L = 1,75 Н) к высоте их подвеса над рабочей поверхностью H_р, м (в расчетах Н_р=Н).

Число светильников с люминесцентными  лампами (ЛЛ), которые приняты во всех вариантах в качестве источника  света:

 

N = S/(LM)

               N=1080/(8,75·3)=41;

          S=60·18=1080 м²;

        L=1,75·5=8,75 м;

где S - площадь помещения, м²; М - расстояние между параллельными рядами, м.

В соответствии с рекомендациями

 

М>0,6 H_р

      M>0,6·5=3 м;

Оптимальное значение М = 2...3 м.

Для достижения равномерной  горизонтальной освещенности светильники  с ЛЛ рекомендуется располагать  сплошными рядами, параллельными  стенам с окнами или длинным сторонам помещения.

Для расчета общего равномерного освещения горизонтальной рабочей  поверхности используют метод светового  потока, учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен.

Расчетный световой поток, лм, группы светильников с ЛЛ

 

Ф_л.расч = E_Н SZK/(Nη),

                                       Ф_л.расч=2000·1080·1,1·1,8/(41·0,4)=260780,4 лм;

 

где Е_Н - нормированная минимальная освещенность, лк; Z- коэффициент минимальной освещенности; Z = Е_СР/Е_МИН, для ЛЛ Z= 1,1; K- коэффициент запаса; η- коэффициент использования светового потока ламп (η зависит от КПД и кривой распределения силы света светильника, коэффициента отражения от потолка р_п и стен р_с, высоты подвеса светильников над рабочей поверхностью Н_р показателя помещения i).

Показатель помещения

i = АВ/[Н_р(А+В)],     (4)

i=60·18/5(60+18)=2,7;

 

где А и В - соответственно длина и ширина помещения, м.

Значения коэффициента запаса зависят от характеристики помещения: для помещений с большим выделением тепла К =2, со средним К= 1,8, с малым К= 1,5.

Таблица 1. Значение коэффициента использования светового потока

Показатель  помещения	1	2	3	4	5
Коэффициент использования светового  потока,*	0,28…0,46	0,34…0,57	0,37…0,62	0,39…0,65	0,40…0,66

 

Выбираем светильник с  двумя лампами, ЛДЦ65, длина 1515 мм, световой поток 3050 лм.

Таблица 2. –Характеристики  люминесцентных ламп

Тип и мощность, Вт	Длина, мм	Световой поток, лм
ц8 ЛДЦ20 ЛБ20 ЛДЦ30 ЛБ30 ЛДЦ40 ЛД40 ЛДЦ65 ЛДЦ80 ЛВ80	604 604 609 609 1214 1214 1515 1515 1515	820 1180 1450 2100 2100 2340 3050 4070 5220

 

Световой поток выбранной  лампы должен соответствовать соотношению:

Ф_л.расч = (0,9...1,2)Ф_л._та6л,

Ф_л.расч =260780,6/82=3180

 Ф_{л. расч}=3180=Х*3050=0,95

                                         Ф_л.расч=0,95*3050=3021

 

где Ф_л.расч - расчетный световой поток, лм; Ф_л._та6л - световой поток, определяемый по таблице.

Потребляемая мощность, Вт, осветительной установки

Р = P_Л N n ,     (6)

Р=65·41·2=5330 Вт;

где P_Л — мощность лампы, Вт; N - число светильников, шт.; n — число ламп в светильнике; для ЛЛ n = 2, 4.

Вывод: в результате расчета  мы определили количество светильников N=41 шт., потребляемую мощность осветительной установки Р=5330 Вт.

 

 

2. Контурное защитное заземление в цехах с электроустановками напряжением до 1000 В.

 

1. Защитное заземление

Для предотвращения поражения  людей от потенциала появившегося на корпусах электрооборудования (при замыканиях на корпус) необходимо защитное заземление снимающее этот потенциал с корпуса. Поэтому, все приемники электроэнергии, у которых корпусы выполнены из металла, а также все металлоконструкции, которые в случае нарушения работоспособности изоляции могут оказаться под напряжением опасным для человеческой жизни, должны иметь защитное заземление для повышения безопасности электроустановок. Основным мероприятием для предотвращения поражений людей, вызванных прикосновением к конструкциям или к корпусам электрооборудования, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции, является комплекс работ, обеспечивающий защитное заземление или зануление. В общем случае защитное заземление представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических частей электрического оборудования, которое в штатной ситуации не находятся под напряжением, но могут оказаться под таковым вследствие повреждения изоляции в сети или повреждения изоляции токоприемников.

Необходимо защитное заземление обязательно выполнять во всех помещениях с повышенной опасностью и особоопасных помещениях, а также в наружных установках при номинальных напряжениях сети выше 36 В переменного тока и выше 110 В постоянного тока. При напряжении 500 В и выше защитное заземление требуется во всех случаях. Зануление (соединению с нулевым проводом электроустановки) или защитное заземление необходимо обеспечивать для всех корпусов электрооборудования, приводов электрических аппаратов, вторичных обмоток измерительных трансформаторов, металлических конструкций, металлических оболочек кабелей, труб и металлических деталей электропроводок.

Во всех случаях защитное заземление это только такое защитное заземление, которое создает между  корпусом защищаемого устройства и  землей такое защитное надежное электрическое  соединение, сопротивление у которого так мало, что даже если в случае и произойдет замыкание на металлический  корпус, то при прикосновении человека к этому металлическому корпусу (то есть это происходит параллельное подсоединение) не вызовет прохождение  через тело человека тока такой величины, который был бы способен угрожать жизни или здоровью человека.

Из вышесказанного следует, что для того, чтобы ток протекал через землю необходимо, чтобы  была постоянно замкнутая цепь, и  то, что для обеспечения безопасности пригодно не любое заземляющее устройство, а только то защитное заземление с таким сопротивлением, которое должно быть как можно меньше и при этом не выше нормируемой определенной величины.

Выполнено защитное заземление может быть как с использованием искусственных защитных проводников  — специально проложенных для  сети заземления, так и с использованием естественных защитных проводников  — металлических частей различного другого назначения. Конструктивно  защитное заземление состоит из элементов  находящихся в земле и выступающих  над землей. Все элементы не находящиеся  в земле защитное заземление должны быть видимыми и окрашены в черный цвет.

Если защитное заземление выполнено в соответствии с требованиями, которые устанавливает ПУЭ, что  означает, что защитное заземление было выполнено с необходимо малым  сопротивлением, то в случае прикосновения  к корпусу, который имеет защитное заземление и в тоже время замыкание, непосредственной опасности не возникает. Именно поэтому защитное заземление является обязательным.

Тем не менее защитное заземление не выполняется для корпусов электрооборудования, установленного на заземленных металлических  конструкциях, арматуры подвесных изоляторов, корпусов измерительных приборов и  реле, металлических конструкций  аккумуляторных батареи при напряжении до 220 В включительно, кронштейнов и осветительной арматуры при их установке на деревянных конструкциях.

В определенных случаях, несмотря даже на то, что защитное заземление и было выполнено, для окончательного обеспечения безопасности для человека приходится еще применять и дополнительные меры такие как выравнивание потенциалов, быстродействующее отключение. Так, в случае возникновения особо неблагоприятных условий (примером могут служить такие сырые места как шахты, торфяные разработки и тому подобные) или в случае если линия питает очень дорогостоящее электрооборудование, применяется специальная быстродействующая защита, позволяющая в случае, если на корпус и произойдет замыкание, отключить тот участок, где возникла эта аварийная ситуация.