Ремонтно-механический цех

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 2.3 Светотехнический расчет         

Задача светотехнического  расчета при проектировании осветительных  установок состоит в определении мощности отдельной лампы, установленной мощности всей установки, количества ламп необходимых для освещения.

В светотехнический расчет входит выбор источника света, освещенности, типа и размещения светильников, определение  установленной мощности, проверочный расчет освещенности и аварийного освещения.

Для светотехнического  расчета в помещениях используем метод коэффициента использования светового потока.

Коэффициент использования светового  потока осветительной установки  – это отношение светового  потока, падающего на горизонтальную поверхность, равную площади освещения, к суммарному световому потоку всех источников света, размещенных в данном помещении:

U =  Фр / n*Ф_лампы ,

где   U – коэффициент  использования светового потока;

Ф_р – световой поток, падающий на освещаемую поверхность, Лм;

        n – количество ламп, шт;

Ф_лампы – световой поток одной лампы, Лм.

Зависимость коэффициента использования от геометрических размеров помещения учитывается одним  коэффициентом i, который называется индексом (показателем) помещения. Для прямоугольных помещений выражается эмпирической формулой:

i =  А*Б /  Нр*(А+Б)  = S / Нр*(А+Б) ,

где    А и Б  – длина и ширина помещения, м;

 Нр – высота  подвеса светильников над рабочей  поверхностью, м;

S – площадь помещения,  м²;

 i – индекс помещения.

Для непрямоугольных  помещений i выражается формулой:

i = S / Нр * 0,5Р,

где   Р – периметр помещения, м.

При светотехнических расчетах используется нормативная освещенность. Для этого вводится поправочный  коэффициент Z, представляющий собой отношение средней освещенности к минимальной:

Z = Еср /Емин,

где   Z – поправочный  коэффициент;

Е_ср – средняя освещенность, Лк;

Емин – минимальная  освещенность, Лк.

Величина Z зависит от типа светильника и относительного расстояния между ними.

Со временем освещенность установки будет снижаться в следствии уменьшения светового потока ламп в процессе горения, загрязненности ламп и осветительной арматуры, стен и потолков помещений. Для учета этого фактора вводят коэффициент запаса Кзап >1.

Отсюда получим основное расчетное уравнение для определения светового потока каждой лампы освещаемого помещения:

                Флампы  =  Емин *  S * Кзап * Z / n * U,

где   Флампы – световой поток одной лампы, Лм;

Емин – минимальная  освещенность, Лк;

        S – площадь помещения, м²;

Кзап – коэффициент  запаса;

Z – поправочный коэффициент;

U – коэффициент использования  светового потока.

По вычисленному значению светового  потока Флампы, выбирают в зависимости от напряжения сети стандартную лампу с ближайшим значением светового потока.

Метод применим как для  светильников с лампами накаливания, так и с газоразрядными лампами.

В качестве примера светотехнического  расчета методом коэффициента использования  светового потока выполняем расчет освещения станочного 1

S = 480 м².

Запланировано использовать светильники УПД ДРЛ (подвесные, открытого незащищенного исполнения, с кривой светораспределения Д) с лампами ДРЛ 400 мощностью 400 Вт, с номинальным световым потоком Фном = 19000 Лм Н = 9 м, hp = 0,8м,  hc = 4,2м. Высота подвеса светильников над рабочей поверхностью:

Нр = Н – (hp + hc) = 9 – (0,8 + 4,2) = 4 м.

Коэффициенты отражения  рп = 50%, рс = 30%, рр = 10%.

Нормативная освещенность Енорм = 150 Лк [1], с. 358, таблица П13;

коэффициент запаса Кзап = 1,5 [1], с.323, таблица 21.1;

поправочный коэффициент  для газоразрядных ламп Z =1,1. Напряжение сети 380 / 220 В. Определить требуемое  количество светильников.

Определяем индекс помещения

i = 24*20 / 4 * (24+20) = 2,73

Определяем коэффициент  использования светового потока по [1], с. 332, таблица 21.3,     U = 0,61.

Определяем потребное  количество светильников :

Принимаем N = 20 светильника

Определяем фактическую  освещенность (Еф):

dE = Еф – Енорм / Енорм *100% = 292,7 – 300 / 300 *100% = - 2,4%

Отклонение допустимо  в пределах от – 10% до +20%.

Результаты вычислений заносим в таблицу 2.1.1

 Таблица 2.1.1 – Светотехнический расчет

№/Помещение	А, м	Б, м	S, м2	Нр, м	i	u, %	Ен, лк	Еф, лк	dE, %	Nф, шт
1.Станочное 1	24	20	480	4	2,73	61	300	292,7	-2,4	20
2.Вентиляционная	4	8	32	2	1,33	49	150	155,8	3,9	3
3.Бытовка 1	4	8	36	2	1,33	49	150	155,8	3,9	3
4.Склад	8	8	64	2	2,00	57	150	138,0	-0,8	5
5.Сварочная	8	8	64	2	2,00	57	200	211,6	5,8	7
6.Станочное 2	18	28	504	4	2,74	61	300	292,7	-2,4	21
7.ТП	6	8	48	2	1,71	54	150	152,7	1,8	4
8.Бытовка 2	6	4	24	2	1,20	48	150	135,9	-9,4	2
9.Коридор	6	4	24	2	1,20	48	75	67,9	-9,4	1
10.Контора	6	8	48	2	1,71	54	300	305,4	1,8	8
11.Инструментальная	6	4	24	2	1,20	48	150	135,9	-9,4	2
1.Аварийное 1	24	20	480	4	2,73	61	15	17,2	15,01	4
6.Аварийное 2	18	28	504	4	2,74	61	15	16,4	9,5	4

Расчет аварийного освещения

Аварийное освещение  обеспечивает условия видения, необходимые  для временного продолжения деятельности персонала или для безопасной  эвакуации людей при выходе из строя рабочего освещения.    

Расчет аварийного освещения станочного 1.  Площадь помещения S =480 м²; коэффициент использования светового потока U = 0,61; поправочный коэффициент Z =1,1;  коэффициент запаса Кзап = 1,5 световой поток лампы  Флампы = 2800 Лм. Определить необходимое количество светильников.

Находим необходимое  значение аварийной освещенности:

Еав = Енорм * 5% / 100%  = 300 * 5% /100% =  15 Лк.

Выбираем светильники  типа ЛДОР и наносим на них знак “А”.

Находим необходимое  количество светильников. Для обеспечения  требуемой освещенности, подключенных к линии аварийного освещения: по формуле

 

Принимаем количество аварийных  светильников N =4 шт

Аналогично для станочного 2.  N_св  
2.4 Выбор схемы питания осветительных установок и

места установки  осветительных щитков

Схемы осветительных  сетей промышленных предприятий  разнообразны. Основные требования к  построению таких сетей: обеспечение  бесперебойности питания всех элементов; обеспечение требуемого уровня освещенности; удобство и безопасность обслуживания осветительных приборов и аппаратов.

В осветительных сетях  предприятий применяются открытые электропроводки на изолирующих опорах (изоляторах, клицах), тросовые и открытые проводки и проводки с помощью осветительных шинопроводов.

Электроснабжение осветительной  сети механического цеха выполняется  с учетом особенностей радиальных и  магистральных схем. Распределение  электроэнергии для освещения службы механика осуществляется с помощью шинопроводов, подключенных к осветительному щиту, питающемуся от распределительного устройства.

Освещение остальных  помещений мастерской выполнено  с помощью распределительных  линий от групповых щитков освещения, которые присоединены к магистральной линии  групповой сети освещения, питающейся от низкой стороны подстанции.

Аварийное эвакуационное  освещение питается от аварийного щитка  освещения, подключенного с помощью  независимой линии к распределительному устройству подстанции и включается при выходе из строя рабочего освещения автоматически.

 

 

 

2.5  Определение расчетных нагрузок

Расчетная мощность люминесцентных ламп в стартерных схемах зажигания определяют по формуле:

 

Рмах = 1,25 * Кс * Руст,

где  1,25 – коэффициент  учитывающий потери в ПРА;

Кс – коэффициент  спроса;

Руст – суммарная  установленная мощность установки, кВт.

        Коэффициент спроса для расчета  групповой сети освещения и  всех звеньев сети аварийного освещения равен 1,0.

Вычисляем расчетную  максимальную мощность освещения подключенного к ГЩО 1:

Рмах = 1,25*1*9,44 = 11,8 кВт

Для трехфазной сети рассчитываются расчетные токовые нагрузки в  соответствии с формулой:

             Imax  =  Pmax * 10³ / 3*Unom*cosj,

где    Imax – максимальные токовые нагрузки, А

Pmax – расчетная максимальная  мощность, кВт;

Unom – номинальное напряжение  сети, В;

   cosj - коэффициент мощности; для люминесцентных  ламп с компенсированной ПРА – 0,95; с лампами накаливания-1,0

Вычисляем максимальные токовые нагрузки для освещения включенного к линии 1 ГЩО 1:

Imax  = 11,8*10³ /1,73*380*0,95 = 18,07  А.

 

 

 

Результаты расчетов заносим в таблицу 3

Таблица 3-  Расчет токовых нагрузок

№ линии	Руст, кВт	Кс	Рmax, кВт	Imax. А
П1	9,44	1,0	11,8	18,07
П2	0,4	0,85	0,425	2,03
П3	0,24	0,85	0,255	1,22
П4	0,24	0,85	0,255	1,22
П5	2,8	0,85	2,975	14,23
П6	2,4	0,85	2,55	12,2
П7	2,8	0,85	2,975	14,23
П8	0,56	0,85	0,595	2,85
П9	9,76	1,0	12,2	19,51
П10	0,16	0,85	0,17	0,81
П11	0,32	0,85	0,34	1,63
П12	2,8	0,85	2,975	14,23
П13	2,8	0,85	2,975	14,23
П14	2,8	0,85	2,975	14,23
П15	0,16	0,85	0,17	0,81
П16	0,64	0,85	0,68	3,25
П17	0,08	0,85	0,085	0,41
П18	0,64	1,0	0,8	1,28
П19	0,32	1,0	0,4	1,91
П20	0,32	1,0	0,4	1,91

2.6  Выбор  групповых и  питающих линий

Выбор линии для осветительной  сети помещений осуществляется по условию нагрева. Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравниваются расчетный максимальный Imax и допустимый Iд токи для проводника принятой марки и условий прокладки [4], с. 510, таблица П2.1. При этом должно соблюдаться соотношение:

Imax <  Iд 

Определяем сечение  и марку провода для осветительной  сети станочного 1. Максимальный расчетный ток 18,07 А. По таблице П2.1 выбираем кабель марки ВВГ с сечением 6 мм² и из условия что кабель проложен скрытно. Допустимый ток равен  40 А больше 18,07 А. Соотношение не нарушается.

40 А >18,07 А.

Сечение и марку проводников  для других линий выбираем по аналогии, результаты выбора заносим в таблицу 4.

2.7 Выбор осветительных  щитков, проверка защитных аппаратов

Производим расчет осветительной  сети 380/220 В.

В качестве аппаратов  защиты электрической сети выбираем автоматические выключатели с комбинированным расцепителем.

При расчете тока расцепителя учитываем тот факт, что автоматические выключатели расположены в одном шкафу.

Iрасц.  > 1,15 Imax.

Определяем тип автоматического  выключателя и ток расцепителя  на участке    линии П1:

I расц. 1л  > 1,15 * 18,07 = 20,7  А

Принимаем автоматический выключатель типа АЕ 2036 [4], c.152, таблица 3.7 а, трехполюсный с номинальным током 25 А и комбинированным расцепителем на ток 25 А.

Расчет защиты для  других линий аналогичен, результаты заносим в таблицу 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 Сводная таблица марок, сечений кабеля и аппаратов защиты

Наименование помещения	Линия	Рмах кВт	Iмах, А	Провод, кабель		Автоматический выключатель			Диаметр трубы,мм	Длина линии, м
				Марка	Iдоп,  А	Тип	Iном, А	Iрас, А
Станочное	П1	11,8	18,07	ВВГ 5(1х6)	40	АЕ 2036	25	25	32	48
Склад	П2	0,425	2,03	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	2,5	25	6
Бытовка 1	П3	0,255	1,22	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	2,0	25	10
Вентиляционная	П4	0,255	1,22	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	2,0	25	12
Станочное1	П5	2,975	14,23	ВВГ 3(1х4)	30	АЕ 2034	25	25	25	10
Станочное1	П6	2,55	12,2	ВВГ 3(1х4)	30	АЕ 2034	25	25	25	16
Станочное1	П7	2,975	14,23	ВВГ 3(1х4)	16	АЕ 2034	25	25	25	20
Сварочное1	П8	0,595	2,85	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	4,0	25	6
Станочное1	П9	12,2	19,51	ВВГ 5(1х6)	40	АЕ 2026	25	25	32	12
Бытовка 2	П10	0,17	0,81	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	1,25	25	6
ТП	П11	0,34	1,63	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	2	25	10
Станочное 2	П12	2,975	14,23	ВВГ 3(1х4)	30	АЕ 2034	25	25	25	10
Станочное 2	П13	2,975	14,23	ВВГ 3(1х4)	30	АЕ 2034	25	25	25	16
Станочное 2	П14	2,975	14,23	ВВГ 3(1х4)	30	АЕ 2034	25	25	25	20
Инструментальная	П15	0,17	0,81	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	1,0	25	16
Контора	П16	0,68	3,25	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	1,0	25	12
Коридор	П17	0,085	0,41	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	1,0	25	6
Станочное 1	П18	0,8	1,28	ВВГ 5(1х6)	40	АЕ 2026	16	1,0	32	36
Станочное 1	П19	0,4	1,91	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2024	16	0,5	25	12
Станочное 2	П20	0,4	1,91	ВВГ 3(1х1,5)	16	АЕ 2026	16	0,5	25	12