Проектирование сети освещения

Министерство  образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра: "Электроснабжение"

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: "Проектирование сети освещения"

           Выполнил:                                                     Сороко

           Проверил:                                                      Козловская В. Б.

Минск, 2004

Содержание

1. Введение  
2. Выбор источников света 
3. Выбор системы освещения 
4. Выбор освещённости и коэффициентов запаса 
5. Выбор и размещение светильников 
6. Определение числа и мощности ламп 
7. Выбор схемы питания светильников 
8. Выбор типа групповых щитков и мест их расположения; выбор трассы сети 
9. Выбор марки проводов и способов прокладки сети 
10. Определение мер защиты от поражения электрическим током, выбор защитных аппаратов 
11. Определение сечения проводов и кабелей 
12. Заключение 

Литература 

1. Введение

    Правильное и рациональное  размещение источников света,  качественное выполнение монтажа  электропроводок и светильников  осветительных электроустановок имеет большое народохозяйственное значение, так как способствуют улучшению условий и повышению производительности труда, снижению утомляемости зрения работников и повышению качества выпускаемой продукции.

    Вопросы проектирования освещения сложны и многообразны. Учесть их в полном объёме при проектировании и устройстве освещения не всегда удаётся, и по возможности следует использовать типовые решения, выработанные ведущими исследовательскими и проектными организациями. При отсутствии таких решений в сложных случаях желательно проверять первоначально намеченные решения путём проверочных расчётов и опытных установок.

    Искусственное освещение  предусматривается для освещения  производственных, жилых, общественных, складских и вспомогательных зданий; площадок предприятий и мест производства работ вне зданий; улиц, дорог и площадей в городах, посёлках и сельских населённых пунктах.

    Существует большое разнообразие  схем и способов исполнения  электропроводок, конструкций светильников и типов применяемых источников света, а также различных сложных устройств автоматики и телеуправления.

    Расход электроэнергии  на освещение на одного человека  постоянно возрастает.

2. Выбор источников  света

     Современные источники  света отличаются большим разнообразием, однако их можно разделить на две группы. К одной относятся тепловые - лампы накаливания, а к другой - газоразрядные лампы (люминесцентные, ртутные и др.).

    Параметрами источников  света являются номинальное напряжение, номинальная мощность, световой поток. 

    В настоящее время  имеются разнообразные источники  света, выпуск которых с каждым  годом увеличивается, а технические  параметры улучшаются.

     Выбор типа источников  света осуществляется согласно  СНБ 2.04.05-98 в зависимости от нескольких параметров: типа и назначения помещения; требованиям к цветоразличению в данном помещении; освещённости обеспечиваемой светильниками общего освещения.  Производственные помещения ремонтно-механического цеха можно отнести к помещениям, для которых требования к цветоразличению незначительные либо вообще отсутствуют. Складские помещения, в пределах которых могут находиться горючие вещества, а также инженерные сооружения (бойлерные, электрощитовые, венткамеры и т.п.) без постоянного присутствия персонала можно отнести к опасным помещениям. В таких помещениях согласно ПТБ должны применяться светильники с лампами накаливания соответствующего защитного исполнения.

     Ниже приведена таблица  (в соответствии со СНБ 2.04.05-98), в которой показаны рекомендуемые к применению типы источников света. В таблице в скобках указаны возможные к применению, но не экономичные источники света. Окончательный выбор источников света производится в светотехническом расчёте.

Таблица 2.1

Типы источников света рекомендованные к применению

3. Выбор системы  освещения

     Устройство рабочего  электрического освещения обязательно  для всех помещений независимо от устройства в них других видов освещения.

     В ряде случаев  выбор системы освещения предрешается  тем, что технологическое оборудование  поставляется заводами-изготовителями  уже укомплектованными устройствами  местного освещения, как это  имеет место, в частности, в отношении металлообрабатывающих станков. В этих случаях имеется возможность подойти к конструированию системы местного освещения с наибольшей глубиной и создать рациональное типовое решение.

     Причинами для устройства  одного только общего освещения, даже для работ I-IV разрядов зрительной работы, могут быть: доказанная экономическая предпочтительность одного общего освещения; большие размеры освещаемых поверхностей, делающие целесообразным применение общего локализованного освещения; неблагоприятные условия среды в помещении и, в частности, в рабочей зоне - этот фактор может иметь значение, т.к. сортамент светильников общего освещения в отношении пригодности их при различных условиях среды значительно шире, чем сортамент светильников местного освещения; конструктивная трудность или невозможность установки светильников непосредственно у рабочих мест; эстетические соображения.

 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. Аварийное эксплуатационное освещение выполняется только по основным проходам.

Таблица 3.1

Системы освещения отдельных помещений

4. Выбор освещённости  и коэффициентов запаса

     При использовании  в пределах системы общего  освещения одного помещения ламп  накаливания и газоразрядных  ламп освещенность должна приниматься  по нормам для газоразрядных  ламп.

    Следует отметить, что уровни освещённости, рекомендуемые в наиболее развитых странах мира, достаточно высоки и составляют 250-1000 лк. 

     При условии обеспечения  нормированных значений наименьшей  освещённости равномерность распределения  освещённости не регламентируется, однако рекомендуется, чтобы в пределах одного помещения отношение наибольшей горизонтальной освещённости, создаваемой общим освещением к наименьшей, не превышало как максимум, 5.

     Необходимый коэффициент  запаса зависит от количества  и характера пыли в воздухе, степени старения данного типа источников света (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициент запаса повышается), типа светильников, и, конечно, периодичности очистки последних. При установлении нормативных значений коэффициента запаса сопоставляется стоимость очистки при разной её частоте и затраты, связанные с увеличением значений коэффициента, так что последние, в принципе, должны соответствовать оптимальному режиму эксплуатации.

Вводимое при проектировании осветительных  установок значение коэффициента запаса К_з обеспечивает освещённость в процессе эксплуатации не ниже нормируемого уровня лишь в том случае, если соблюдаются требуемые нормами СНБ 2.04.05-98 и Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей режимы обслуживания осветительных установок. Вместе с тем в реальных условиях эксплуатации запыление осветительных приборов, зависящее не только от концентрации пыли в помещении, но и от её физико-химических свойств, может не соответствовать типовым кривым запыления. Поэтому в отраслевых нормах на основании проведения эксплуатационных исследований могут быть установлены уточнённые значения К_з и сроков очистки осветительных приборов.

Согласно СНБ 2.04.04-98 для производственных помещений с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне менее 1 мг/м³ пыли, дыма, копоти (инструментальные, сборочные, механические, механосборочные и т.п. цеха) коэффициент запаса и соответствующее ему число чисток светильников в год устанавливаются в зависимости от эксплуатационной группы светильников: для групп 1-4 К_з=1,5 и 4 чистки в год; для групп 5-6 – К_з=1,4 и 2 чистки в год; для группы 7 – К_з=1,4 и одна чистка в год.

Для кабинетов, рабочих помещений, лабораторий и т.п. для светильников всех эксплуатационных принимается  коэффициент запаса К_з=1,4. Для светильников групп 1-4 предусматривается две чистки в год, а для светильников групп 5-7 – одна чистка в год.

Таблица 4.1

Значения минимальной освещённости и коэффициентов запаса

5. Выбор и  размещение светильников

     Крепление светильников  в производственных помещениях  рекомендуется предусматривать  как комплектный индустриальный  узел, решаемый, как правило, совместно  с конструкциями для прокладки сети.

    Светотехническая часть  расчётов осветительной установки  в главной мере предопределяет  технико-экономическую эффективность  проектируемых установок, и её  целевой задачей являются такие  выбор и размещение светильников, при которых достижение нормируемых количественных и качественных параметров было бы обеспечено при минимальных затратах на сооружение и эксплуатацию установок. Расчётам должен предшествовать подготовительный этап, заканчивающийся выбором способа расчёта.

    Широкая номенклатура светильников потребовала произвести их разбивку на группы, с целью уменьшения расчётно-вспомогательного материала, необходимого для светотехнических расчётов.

    Для светильников  ГОСТ 13828-74 устанавливает следующие основные  типы кривых силы света: К - концентрированная, Г - глубокая, Д - косинусная, Л - полуширокая, М - равномерная, Ш - широкая, С - синусная. В справочной литературе для каждого типа светильников указывается соответствующий ему тип кривой. 

     Защитные углы светильников, а также наличие и тип рассеивателей или экранирующих решеток, должны выбираться с учетом необходимости обеспечить установленные значения показателей ослеплённости или дискомфорта

    Расчётная высота подвеса  светильников находится по формуле 

,                                                        (5.1)

где Н – высота помещения, м;

      h_p – высота рабочей поверхности над полом, м;

      h_c – расстояние от точки крепления до светильника, м.

Из названных размеров Н и h_p являются заданными, а h_c принимается в пределах от нуля (при установке на потолке) до 1,5 м.

При общем равномерном  освещении отношение расстояний между соседними светильниками или рядами светильников L к высоте их установки H_p над освещаемой поверхностью рекомендуется выбирать в зависимости от типа кривой силы света светильников. Расстояние от крайних рядов светильников до стен принимается в пределах 0,3…0,5 от L, в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

Число рядов светильников R определяется по формуле

,                                                        (5.2)

где В – ширина помещения, м;

       l – расстояние  от крайних светильников до стен, м.

Число светильников в ряду N_R находится из выражения

,                                                      (5.3)

где А – длина помещения, м.

При освещении, выполненном рядами люминесцентных светильников, для расчёта  освещённости следует, исходя из требований строительной и технологической части проекта, задаться числом рядов светильников, а также типом и мощностью лампы, что определит её световой поток. Число требуемых светильников в ряду находят по выражению:

,                                                    (5.4)

где m – число ламп в светильнике;

       R – число рядов.

Найденные значения R, N_R округляются до ближайшего целого числа.

Действительные расстояния между рядами светильников и лампами  в ряду находятся по формулам

,                                                         (5.5)

,                                                         (5.6)

После выполненных расчётов окончательное  уточнение расположения светильников производиться на вычерченном в  масштабе плане помещения.

     Высота помещения - 7 м. Высоту рабочей поверхности над полом примем равной 0,8 м. Расстояние от точки крепления до светильника - 0 м. По формуле (5.1) вычисляем значение расчётной высоты подвеса светильников

Нр=7-0,8-0=6,2 м.

     Для освещения данного  помещения будем применять светильники имеющие тип кривой силы света Г-1, поэтому отношение расстояний между соседними светильниками к расчётной высоте их установки принимаю L/Hp=1,1 м. Исходя из этого, предварительно рассчитываем расстояния между соседними светильниками и от крайних светильников до стен:

L=1,1*6,2=6,82 м;

l=0,4*6,82=2,73 м.

     Далее определяем  число рядов светильников и  число светильников в каждом  ряду по формулам (5.2) и (5.3) соответственно:

R=((35,7-2*2,73)/6,82)+1=5 рядов;

NR=((18,6-2*2,73)/6,82)+1=3 светильников в ряду.

     Действительные расстояния  между рядами светильников и  лампами в ряду находятся по  формулам (5.4) и (5.5):

LB=(35,7-2*2,73)/(5-1)=7,56 м;

LA=(18,6-2*2,73)/(3-1)=6,57 м.

     Расчёт размещения  светильников в остальных помещениях производится также, а результаты приведены в таблице 5.1.

     В таблице 5.1 приведены  уточнённые размеры размещения  светильников, определённые после  вычерчивания их на плане помещения.  Число светильников с люминесцентными  лампами определяется после выбора лампы (её мощности и светового потока).

     Для помещения №3  задана минимальная освещённость  Ен=300 лк. Высота помещения - 3 м.  Высоту рабочей поверхности над  полом примем равной 0,8 м. Расстояние  от точки крепления до светильника  - 0,5 м. По формуле (5.1) вычисляем значение расчётной высоты подвеса светильников

Нр3=3-0,8-0,5=1,7 м.

     Для освещения данного  помещения будем применять светильники  ЛСП с лампами ЛБ-40 (тип кривой  силы света Д-2), поэтому отношение  расстояний между соседними светильниками к расчётной высоте их установки принимаю L/Hp=1,5 м. Исходя из этого, предварительно рассчитываем расстояния между соседними рядами светильников и от крайних рядов до стен:

L=1,5*1,7=2,55 м;

l=0,3*2,55=0,76 м.

     Далее определяем  число рядов светильников и число светильников в каждом ряду по формулам (5.2) и (5.4) соответственно:

R=((5,7-2*0,76)/2,55)+1=3 рядов;

NR=(300*1,4*41,04*1,1)/(1*3*3200*0,718)=3 светильников  в ряду.

Таблица 5.1

Размещение светильников

6. Определение  числа и мощности ламп

    Существует два метода  расчёта: 1) определение освещённости  с помощью коэффициента использования  при условии общего равномерного  освещения горизонтальных поверхностей  и отсутствии крупных затеняющих  предметов; 2) расчёт освещённости точечным методом, при любом её распределении и при произвольном расположении поверхностей.

Световой поток одной лампы  определяют по формуле

,                                                            (6.1)

где Е – нормируемая наименьшая освещенность, лк;

      К – коэффициент  запаса (в зависимости от загрязнения  воздушной среды);

      F – освещаемая площадь, м²;

      z – отношение средней освещённости к минимальной (z=1,1…1,15);

      N – количество светильников, шт;

      η – коэффициент  использования светового потока.

Коэффициент использования светового  потока для каждого типа светильника  определяют в зависимости от коэффициентов отражения потолка ρ_п, стен ρ_с, рабочей поверхности ρ_р, а также в зависимости от индекса помещения.

Индекс помещения находят по формуле

.                                                            (6.2)

По найденной величине светового  потока Ф подбирают мощность лампы.

     Для определения коэффициента  использования светового потока определим первоначально индекс помещения.

i=(18,6*35,7)/(6,2*(18,6+35,7))=1,97.

     Коэффициент использования  светового потока определяется  по справочной таблице в зависимости  от коэффициентов отражения, индекса  помещения и типа кривой силы света применяемого светильника. Для индекса помещения 1,97, кривой силы света Г-1 и коэффициентов отражения 50, 30, 10% от потолка, стен и рабочей поверхности соответственно коэффициент использования светового потока КСП=0,756.

     Для данного помещения задана минимальная освещённость Е=200 лк, число светильников по результатам предыдущего пункта N=15. Расчёт светового потока одной лампы проведём с учётом следующих коэффициентов: коэффициент запаса k=1,5; отношение средней освещённости к минимальной z=1,15.

Ф=(200*1,5*18,6*35,7*1,15)/(15*0,756)=20212,9 лм.

     По расчитанному значению  потока одной лампы выбираем  стандартные источники света  - светильники РСП05 с лампами ДРЛ  400. Номинальный световой поток  выбранного источника света Фном=23000 лм.

     Номинальный световой  поток выбранных ламп отличается от требуемого по расчётам светового потока на 13,79%.

     Расчёт размещения  светильников в остальных помещениях  производится также, а результаты  приведены в таблицах 6.1-6.3.

     В таблицах 6.1-6.3 приведены  все исходные, промежуточные и результирующие значения выбора источников света по методу коэффициентов использования.

Таблица 6.1

Характеристики помещений