Освещение механического цеха

Введение

1. Светотехнический расчет

1.1. Выбор систем освещения  помещений цеха

1.2. Выбор нормируемой  освещенности для каждого помещения  цеха

1.3. Выбор источников света  для освещения помещений цеха

1.4. Выбор светильников  и их размещение в помещениях  цеха

1.5. Расчет электрического  освещения методом коэффициента  использования

2. Электротехнический расчет

2.1. Выбор напряжения и  источника питания

2.2. Выбор схемы питания осветительной установки

2.3. Расчет нагрузки электрического  освещения методом коэффициента спроса

2.4. Выбор групповых щитков  освещения

2.5. Выбор марки и способа  прокладки проводников

2.6. Выбор сечения проводников

2.7. Выбор защитно-коммутационных  аппаратов

2.8. Расчет токов однофазного  короткого замыкания и проверка  аппаратов

2.9. Расчет потерь напряжения в проводниках

Заключение

Список литературы

 

Введение

Электрическое освещение играет огромную роль в жизни современного человека. Значение электрического освещения в производственной и культурной жизни людей заключается в следующем:

1. Рациональное освещение рабочих мест повышает производительность труда, качество выпускаемой продукции, обеспечивает бесперебойность работы.

2. Благоприятная осветительная обстановка создает нормальное этическое и психологическое состояние.

3. Освещение открытых пространств, площадей автодорог, магистралей является одним из основных условий безопасного движения пешеходов и автомобилей.

На сегодняшний день существует три вида источников света:

• лампы накаливания (ЛН);
• газоразрядные лампы низкого давления(люминесцентные лампы – ЛЛ);
• газоразрядные лампы высокого давления(дуговые ртутные лампы –ДРЛ).

Перспективы развития электрического освещения предусматривают улучшение технико-экономических показателей существующих источников света с увеличением световой отдачи. Приближение спектрального состава излучения к дневному свету, увеличение срока службы источников света и т.д. Электрическое освещение (ЭО) не должно отрицательно влиять на производительность труда, безопасность работы, создавать комфортное состояние человека. Основной целью данной курсовой работы является разработка проекта осветительной установки общего равномерного освещения. Задачей является выбор значений освещённости на рабочих местах, выбор источников света и типов светильников, размещения светильников, расчёт мощностей источников света и электрический расчёт осветительной сети, выбор щитов освещения, способ прокладки и марка проводов, которыми выполнена осветительная сеть, а также выбор сечений проводов. На ЭО в нашей стране затрачивается 14% вырабатываемой энергии. Расход электроэнергии на облучательные установки также значителен. Рациональное проектирование, переход к энергоэкономичным лампам, как показывает практика некоторых стран и передовой опыт, позволяет сэкономить не менее 20% электроэнергии, что дает возможность сократить планы строительства электростанций на 6 млн. кВт.

Согласно варианту задания необходимо спроектировать электрическое освещение помещения механического цеха (станочное отделение) и вспомогательных помещений.

Выполняемое задание на курсовое проектирование предполагает проектирование электрического освещения в основном помещении (станочное отделение) и подсобных помещений для технологического оборудования, для технологических нужд и рабочего персонала, для обеспечения нормальных условий работы. Подсобные помещения, предусмотренные в данном проекте: вентиляторная; склад; кабинет начальника цеха; бытовки; фрезерная; заточная; ТП.

 

1. Светотехнический расчет

1.1. Выбор систем освещения помещений цеха

Внутри помещений по способу размещения светильников и распределению освещенности различают следующие системы искусственного освещения: общее и комбинированное.

Общим называется освещение, светильники которого освещают всю площадь помещения, как занятую оборудованием или рабочими местами, так и вспомогательную.

Комбинированная система освещения состоит из общего и местного освещения. Общее освещение предназначено для освещения проходов и участков, где работы не производятся, а также для выравнивания яркости в поле зрения работающих. Местное освещение обеспечивается светильниками, располагаемыми непосредственно на рабочих местах.

Обычно при комбинированном освещении расход энергии меньше, чем при одном общем, так как высокая освещённость создаётся в пределах небольших площадей, но показатели в значительной мере зависят от плотности расположения рабочих мест. Устройство рабочего электрического освещения обязательно для всех помещений независимо от устройства в них других видов освещения.

Устройство одного только местного освещения запрещено нормами: не говоря уже о том, что практически всегда необходимо осветить не только зону непосредственной работы, но и примыкающие к ней площади, при одном только местном освещении затрудняется работа глаза, в поле зрения которого оказываются значительные контрасты. Исследованиями показано, что при неизменной суммарной освещённости рабочего места увеличение, в известных пределах, доли освещённости, создаваемой общим освещением, ведёт к повышению производительности труда и уменьшению утомления.

При технической необходимости или по эстетическим соображениям допускается применение в пределах одного помещения источников света различных типов. Для того чтобы при этом было исключено образование на рабочих поверхностях разноцветных теней, следует обеспечивать создание каким-либо одним типом источников света не менее 80% всей освещённости рабочих мест (например, в светильниках местного освещения). Или добиваться однородного состава света, падающего на рабочие места, сближением светильников с разными источниками света, использованием отражения света от поверхностей помещения и т.п.

Выбор типа источников света осуществляется согласно [4] в зависимости от нескольких параметров:

• типа и назначения помещения;

• требованиям к цветоразличению в данном помещении;

• освещённости обеспечиваемой светильниками общего освещения.

Производственные помещения механического цеха можно отнести к помещениям, для которых требования к цветоразличению незначительные либо вообще отсутствуют.

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.

Для имеющегося цеха выбираем общую систему освещения.

 

1.2. Выбор нормируемой  освещенности для каждого помещения  цеха

 

Согласно [4, стр. 32] в таблицу 1.1 сведены основные отделения цеха с соответствующими требованиями к освещению.

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1. Характеристика помещений по разряду зрительной работы

№ п/п	Наименование помещения	Разряд зрительной работы	Eн, Лк	S, м2	Тип ИС	Обоснование выбора источников света
1	Станочное отделение	IIIв	300	2527	ДРЛ	Отсутствуют требования к цветопередаче, высота помещения более 6 м, высокая световая отдача до 100лм/Вт, высокий световой поток, боль-шой срок службы, широкий диапазон рабочих температур от -60 до +40 С0.
2	Склад	VIIIа	75	162	ЛЛ	Высокая световая отдача (до 80 лм/Вт), высота помещения меньше 6 м, значительный срок службы, значительная экономия электроэнергии
3	ТП	IVг	100	94	ЛЛ	Высокая световая отдача (до 80 лм/Вт), высота помещения меньше 6 м, значительный срок службы, значительная экономия электроэнергии
4	Кабинет начальника цеха	II	300	46,28	ЛЛ	---//---
5	Заточная	Vа	200	95,6	ЛЛ	---//---
6	Фрезерная	Vа	200	46,28	ЛЛ	---//---
7	Бытовка 1	XII	75	46,28	ЛЛ	---//---
8	Бытовка 2	ХII	75	62,76	ЛЛ	---//---
9	Вентиляторная	VIIIб	50	27,7	ЛН	Без постоянного пребывания работающих в помещении, помещ. не отапливаемое, освещения включается к короткий промежуток времени. Целесообразнее применять лампы накаливания

 

 

1.3. Выбор источников  света для освещения помещений  цеха

Выбор источников света определяется следующими основными факторами:

• электрическими характеристиками (напряжением, мощностью, родом тока, силой тока);
• функциональными светотехническими параметрами (световым потоком, силой света, цветовой температурой, спектральным составом излучения);
• конструктивными параметрами (диаметром колбы, полной длиной ламп);
• средней продолжительностью горения;
• стабильностью светового потока;
• экономичностью (стоимостью и световой отдачей источника света).

К основным достоинствам ламп накаливания следует отнести невысокую стоимость, удобство и простоту эксплуатации, наличие разнообразных конструкций на разные напряжения и мощности, возможность работы как на переменном, так и на постоянном токе, а также отсутствие пульсации светового потока. Лампы накаливания сохраняют свое значение в основном только для помещений, где производятся грубые работы или осуществляется общий надзор за работой оборудования, особенно если эти помещения не предназначены для постоянного пребывания людей: подвалы, туннели, проходы между фундаментами машин, склады, вентиляционные установки и т.д.

Определяющее значение при выборе типа источников света имеют высота помещения и требования к цветопередаче. При использовании люминесцентных ламп число светильников всегда значительно больше, чем при использовании ламп типа ДРЛ, и повышенная трудоемкость их обслуживания особенно сказывается в высоких помещениях, заставляя уже по одной этой причине отдавать предпочтение лампам типа ДРЛ и ДРИ.

Применение люминесцентных ламп низкого давления может быть обосновано в помещениях высотой не более 6 – 8 м при повышенных требованиях к цветопередаче и при выполнении работ высокой точности, при которых лампы типа ДРЛ противопоказаны. В основном применяются лампы типа ЛБ как наиболее экономичные.

Исходя из вышесказанного принимаем для освещения основной части цеха, (станочное отделение), принимаем светильники с лампами ДРЛ, для остальных помещений – светильники с люминесцентными лампами (ЛЛ).

Сведения об источниках освещения приведены в таблице 1.1.

 

 

1.4. Выбор светильников  и их размещение в помещениях цеха

Светильники являются осветительными приборами ближнего действия и предназначены они для рационального перераспределения светового потока ламп, а также защита глаз от чрезмерной яркости, предохраняют источники света от загрязнения и механических повреждений. Конструктивно они состоят из корпуса-отражателя и (или) рассеивателя, патрона и крепящего устройства.

Выбор конкретного типа светильника осуществляется по конструктивному исполнению, светораспределению и ограничению слепящего действия, экономи-ческим соображениям.

В зависимости от источника света (ИС), характеристики помещения, способа крепления, по [4] выбираем тип и степень защиты светильников, тип кривые силы света и класс светораспределения.

В помещении механического цеха (станочное отделение), которое имеет высоту Н=7м, устанавливаем светильники типа РСП05 (подвешенные на тросу), со степенью защиты IP20, т.к. помещение имеет сухую среду, без повышенной опасности.

В помещении вентиляторной устанавливаем светильники типа НСП02 (подвешенные на крюках) со степенью защиты IP52, высота подвески Н=2,5м.

В помещениях заточной, фрезерной, бытовках, кабинете начальника цеха устанавливаем светильники типа ПВЛМ и ЛСП02 со степенью защиты IP53и IP20 соответственно. Помещения имеют высоту Н=4,0м, поэтому крепим светильники на крюк на кронштейнах.

В ТП устанавливаем светильники типа ЛСП01 (настенные), из-за особенностей данного помещения: в ТП имеется трансформатор и другое электрооборудование значительной высоты (до потолка), которое, кроме того, представляет непосредственную опасность для жизни обслуживающего персонала. Степень защиты светильников IP54,т.к. помещение имеет пожароопасную окружающую среду, с повышенной опасностью.

Результаты выбора помещаем в табл.1.2.

 

 

Таблица 1.2 Выбор светильников рабочего освещения

№ п/п	Наименование помещения	Тип ИС	Характеристика помещения	Способ крепления	Тип светильника	Степень защиты	Тип КСС
1	Станочное отделение	ДРЛ	Сухая	На тросу	РСП05	IP23	Д
2	Вентиляторная	ЛН	Пыльная	На крюк	НСП02	IP52	М
3	Заточная.	ЛЛ	Пыльная	На крюк	ПВЛМ	IP53	Д
4	Фрезерная	ЛЛ	Пыльная	На крюк	ПВЛМ	IP53	Д
5	Кабинет нач. цеха	ЛЛ	Сухая	На крюк	ЛСП02	IP20	Д-2
6	Бытовка 1	ЛЛ	Пожароопас.	На крюк	ПВЛМ	IP53	Д
7	Бытовка 2	ЛЛ	Пожароопас.	На крюк	ПВЛМ	IP53	Д
8	ТП	ЛЛ	Пожароопас.	На стену	ЛСП01	IP54	Д-1
9	Склад	ЛН	Сухая	На стену	ЛСП02	IP23	Д-2

 

1.5. Расчет электрического  освещения методом коэффициента  использования

Метод коэффициента использования светового потока применим, и это дает достаточные для практики данные при расчете общего равномерного освещения горизонтальных плоскостей закрытых помещений симметрично размещенными светильниками при условии отсутствия в помещении громоздкого оборудования, затемняющего рабочие места.

Исходными данными для расчета являются:

– H, высота помещения, м;

– hp . высота рабочей поверхности над полом, (если неизвестна, принимается высота условной рабочей поверхности 0,8 м), м;

– высота свеса, т.е. расстояние от точки крепления до светильника, м; принимается равной от 0 (при установке на потолке) до 1,5 м.

L – расстояние между  соседними светильниками в ряду  или рядами светильников, м;

Hр – расчетная высота от условной рабочей поверхности до светильника, м;

– коэффициенты отражения поверхностей помещения (потолка – rп; стен – rс; рабочей поверхности или пола – rр).

– коэффициент запаса, принимаемый при освещении лампами накаливания и ламп ДРЛ – 1,3, для люминесцентных ламп – 1,5

– коэффициент неравномерности z=1,15 – для ламп накаливания и ДРЛ, и z=1,1 – для люминесцентных ламп.

Расчетная высота от условной рабочей поверхности до светильника определяется по формуле:

h=H-(hс+hp)                                                  (1.1)

l – расстояние от крайних  светильников или рядов светильников  до стены, м (принимается (0,3 – 0,5)L в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест);

А – длина помещения, м;

В – ширина помещения, м.

Распределение освещенности по освещаемой поверхности определяется типом КСС и отношением расстояния между соседними светильниками или рядами к высоте их установки (L/ Hр). Для каждой КСС существует наивыгоднейшее значение L/ Hр, обеспечивающее наибольшую равномерность распределения освещенности и максимальную энергетическую эффективность, [1 табл. 7.1].

Учитывая, что в помещении станочного участка выполняется зрительная работа средней точности, различение цветов не нужно и высота 7м, принимаем в качестве источника света ртутную лампу типа ДРЛ-700.

С учетом  требований  к светораспределению условий среды, экономичности, по [1] выбираем светильник РСП05-700, табл. 1.3.

 

Таблица 1.3. Данные светильника

Тип	Мощность, Вт	Степень защиты	КСС	КПД %	Способ установки	Цоколь
РСП05-700	700	ІP23	Д	70	На профиль	Е40

 

 

Определив Hр и задавшись значением L/ Hр. Вычисляют расстояние L.

Число рядов светильников вычисляется по выражению:

R= ,                                                            (1.2)

а число светильников в ряду из соотношения:

NR= (1.3)

Полученные результаты округляются до ближайшего целого числа.

Общее число светильников определяем по формуле

  Nсв=R·NR                                                                                                     (1.4)

Для определения коэффициента использования определяют индекс помещения по формуле:

,      (1.5)

Световой поток осветительной установки:

             (1.6)

Станочный участок.

 Задаемся  расстоянием  светильника от перекрытия  h=1м, высота рабочей поверхности задана по [1, табл. 12.4.4. ст. 286 ] hp= 0,8 м.

Определяем расчетную высоту светильника:

;

h =7-(1+0,8) =5,2 м 
По [1, табл. 12.2, стр. 238] для светильников с КСС L/h = 0,8÷1,2.

По [2, таб. 5.1, стр. 126] выбираем коэффициент отражения поверхностей:

пола =70%; стен =50%; рабочей поверхности = 10%.

Определяем возможные расстояния между светильниками:

L = (0,8÷1,2)

h;

L = (0,8÷1,2)

5,2= (4,16÷6,24) м

Принимаем расположение светильников по вершинам  квадратных точек, L=7 м.

Возможное расстояние от крайних светильников до стен:

l= (0,3÷0,5)

L=(0,3÷0,5) 7=(2,1÷3,5)

Определяем количество светильников по длине помещения:

Принимаем 10 светильников.

Определяем количество светильников по ширине помещения:

Принимаем 5 светильников.

Общее необходимое количество светильников:

Определяем индекс помещения:

По [2, таб. 6.4, стр. 145] находим коэффициент использования светового потока: η=0,84.

Световой поток осветительной установки:

1499271,43 лм

Количество светильников выбираем согласно лампы ДРЛ-700:

      (1.7)

где n – число ламп в светильнике, n=1

Фл – световой поток лампы,

Фл=41 кЛм, [4, табл. 4.14, стр82], для лампы ДРЛ-700.

Выбираем к размещению 36 ламп РСП05-700.

 

 

 

 

    Таблиця 1.4. Данные лампы

Тип лампы	Фл, лм	dk, мм	l, мм	Тип цоколя
ДРЛ 700(10)-4	41000	152	368	Е40/45

 

Вентиляторная.

А=6м; В=6м; H=4м.

Определение общих параметров электрического освещения:

Ен=50лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,3.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1,5м, высота рабочей поверхности задана по [1, табл. 12.4.4. ст. 286 ] hp= 0м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1,5 =2,5 м

Определяем индекс помещения:

По [2, таб. 6.4, стр. 145] находим коэффициент использования светового потока: η=0,62.

Световой поток осветительной установки:

3685,89 лм

Количество светильников выбираем согласно лампы накаливания Б220-230-150:

      

Принимаем количество светильников N=4 шт.

 

Бытовка 2

А=12м; В=6м; H=4м.

Ен=75лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,765.

Световой поток осветительной установки:

10152,35 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ40:

      

Принимаем количество светильников N=4 шт.

 

Бытовка 1

А=9м; В=6м; H=4м.

Ен=75лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,74.

Световой поток осветительной установки:

7739,4 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ40:

      

Принимаем количество светильников N=2 шт.

 

Заточная

А=9м; В=6м; H=4м.

Ен=200лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,775.

Световой поток осветительной установки:

19706,32 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ40:

      

Принимаем количество светильников N=4 шт.

 

Фрезерная

А=12м; В=9м; H=4м.

Ен=200лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,74.

Световой поток осветительной установки:

42632,43 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ40:

      

Принимаем количество светильников N=8 шт.

 

Склад

А=18м; В=12м; H=4м.

Ен=75лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,8.

Световой поток осветительной установки:

25059,38 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ36:

      

Принимаем количество светильников N=5 шт.

 

Кабинет нач. цеха

А=6м; В=6м; H=4м.

Ен=300лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,7.

Световой поток осветительной установки:

38726,51 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ36:

      

Принимаем количество светильников N=6 шт.

 

ТП

А=12м; В=9м; H=4м.

Ен=100лк; показатель ослепленности отсутствует; коэффициент пульсации отсутствует.

Условия среды в помещении - сухое, пыльное и коэффициент запаса  Кз=1,5.

Задаемся  расстоянием светильника от перекрытия  h=1м.

Определяем расчетную высоту светильника:

h =4-1 =3 м

Определяем индекс помещения:

Находим коэффициент использования светового потока: η=0,75.

Световой поток осветительной установки:

20680 лм

Количество светильников выбираем согласно люминесцентной лампы ЛБ40:

  

Принимаем количество светильников N=4 шт.

Результаты расчета заносим в таблицу 1.4.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.4. Расчет освещения методом коэффициента использования

№ п/п	Наименование помещения	E, лк	H, м	hp, м	hc, м	h, м	Индекс помещ.	hи	Световой поток, лм	Pл, Вт	Тип светильника	N, шт.
1	Станочное отделение	300	7	0,8	1	5,2	3,33	84	1499271,43	41000	РСП05-700	36
2	Вентиляторная	50	2,5	-	-	2,5	1,2	62	3685.89	1380	НСП02-150	4
3	Фрезерная.	200	4	-	1	3	1,8	74	42632.43	2600	ПВЛМ2х40	8
4	Заточная	200	4	-	1	3	2,34	77,5	19706.32	2600	ПВЛМ 2х40	4
5	Кабинет нач. цеха	300	4	-	1	3	1,64	70	38726. 51	2200	ЛСП02 2х36	6
6	Бытовка 1	75	4	-	1	3	1,8	74	7739.4	2600	ПВЛМ 2х40	2
7	Бытовка 2	75	4	-	1	3	1,82	76,5	10152.35	2600	ПВЛМ2х40	4
8	ТП	100	2,5	-	-	2,5	2,06	75	20680	2600	ЛСП01 2х40	4
9	Склад	75	4	-	1	3	2,4	80	25059.38	2200	ЛСП02 2х36	5