Выбор системы электроснабжения и напряжения питания осветительной установки, выбор способа прокладки проводов

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………………….…………4

1. Светотехнический раздел……………………………………………………………………….……5

1.1. Выбор источника света ……………………………………………………………………………5

1.2. Выбор системы и вида освещения …………………………………………………………6

1.3. Выбор нормируемой  освещенности и коэффициента  запаса………………7

1.4. Выбор светового прибора………………………………………………………………….……7

1.5. Требования к креплениям  светильников………………………………………..……10

1.6. Расчёт положения светильников  в помещении ………………………….………11

1.7 Определение мощности  источника света……………………………………..………16

2. Электротехнический раздел………………………………………………………………..……19

2.1. Выбор системы электроснабжения  и напряжения питания осветительной  установки, выбор способа прокладки проводов…………..……19

2.2 Компоновка осветительной  сети…………………………………………………….………19

2.3 Расчет сечений проводов…………………………………………………………………………20

2.4 Выбор защитной аппаратуры…………………………………………………………….……23

3. Безопасность жизнедеятельности……………………………………………………………… 25

4.Заключение…………………………………………………………….……….26

Список используемых источников …………………………………………………………..……27

Приложения 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Введение

В настоящее время невозможно представить деятельность человека в различных сферах производства, в сельском хозяйстве без электрического освещения; невозможно переоценить  его роль в нашей жизни.

Освещение создает нормальные условия для работы в темное время  суток. Рационально спроектированные и грамотно эксплуатируемые осветительные  установки позволяют компенсировать недостаточное естественное освещение, существенно повысить производительность труда (производительность труда у  человека увеличивается на 4-10 %) при  минимальных затратах электроэнергии, электротехнического оборудования и материалов.

В настоящее время большое  внимание уделяется энергетической и экономической эффективности  осветительных электроустановок, на нужды которых в нашей стране затрачивается свыше 13% вырабатываемой электроэнергии.

Основными путями повышения  эффективности осветительных электроустановок являются:

·    увеличение экономичности и срока службы источников света и светильников;

·    применение автоматических устройств для регулирования искусственной освещённости в зависимости от значения естественной;

·    рациональное проектирование и эксплуатация осветительных сетей и осветительных установок.

Основной целью работы является обоснованный и правильный расчет освещения , который даст увеличение производительности труда обслуживающего персонала .

 

Таблица 1.Характеристика помещений  по условиям окружающей среды и выбор  нормируемой освещенности.

Наименование помещения	Размер А ´ В, м	Тип помещения (Среда)	Степень защиты	Нормируемая освещенность, Ен
				Л.Л.	Л.Н.
1. Помещение котлов.	5×6×3,5	Сухое	«+»	20	20
2.Помещение дымососов.	5×3×3,5	Сухое	«+»	50	20
3.Бытовое помещение.	5×3´3,5	Сухое	«+»	30	20

 

1.Светотехнический  раздел

1.1. Выбор источника  света.

Расчет освещения 

Учитывая более высокую  отдачу газоразрядных ламп (ГРЛ), больший  срок их службы, СНиП II-4-79 ''Естественное и искусственное освещение с/х предприятий, зданий и сооружений'' рекомендуется применять эти источники для общего освещения всех производственных и только в случае их невозможности или нецелесообразности применения допускается использовать лампы накаливания. По сравнению с люминесцентными лампами они имеют меньшие габариты и большую единичную мощность. Малые габариты и высокое давление в низ обусловили температуру разрядной трубки – 700…750⁰С. Поэтому разрядная трубка лам выполняется из кварцевого стекла или специальной керамики, имеющей высокую прозрачность в видимой области спектра.

1.2. Выбор системы  и вида освещения.

Для данного помещения  выбираем систему общего (равномерного) освещения. Искусственное освещение разделяется на следующие виды: рабочее, аварийное освещение, дежурное освещение.

Рабочее освещение  должно обеспечивать нормированную освещенность во всех точках рабочей поверхности и иметь соответствующее качество, которое определяется отклонениями питающего напряжения, пульсацией светового потока, направлением и спектральным составом света, равномерностью освещения и др. Рабочее освещение включается только при выполнении персоналом работ в данном помещении.

Дежурное освещение, предназначено для периодической безопасности движения персонала в проходах и коридорах. Светильники дежурного освещения выделяем из числа светильников общего назначения.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предназначается для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Эвакуационное освещение  предназначается для безопасной эвакуации людей из помещений  и возможности ориентировки людей  в помещениях при аварийном отключении рабочего освещения.

Освещение безопасности должно создавать на рабочих поверхностях, требующих обслуживания наименьшую освещенность в

размере 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2 лк. При этом создавать освещенность более 30 лк при разрядных лампах и более 10 лк при лампах накаливания допускается только при наличии соответствующих обоснований.

Эвакуационное освещение  должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц 0,5 лк. Неравномерность эвакуационного освещения (отношение максимальной освещенности к минимальной) должна быть на более 40:1.

 

 

1.3. Выбор нормируемой  освещенности и коэффициента  запаса

Для рабочего освещения котельной нормируемая освещенность составляет 20 лк. Для освещения безопасности  нормируемая освещенность составляет не менее 5% от общего освещения, то есть для данного случая 5 лк.

Для помещения дымососов нормируемая освещённость составляет 50 лк. Коэффициент запаса для данного помещения также будет составлять 1,15.

В бытовом помещение нормируемая освещённость составляет 30 лк. Коэффициент запаса так же возьмём 1,15.

Нормируемую освещённость определяем по таблице«РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА ДЛЯ ОБЩЕГО ОСВЕЩЕНИЯ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ (СНиП 23-05-95)» Учебное пособие КР Светотехника, Осокин В.Л., стр.46

 

1.4. Выбор светового  прибора

При выборе светового прибора  необходимо иметь представление  о категории помещения. Световые приборы выбирают по трём критериям: конструктивному исполнению, светотехническим характеристикам и экономическим  показателям.

От конструктивного исполнения СП зависит их надежность и долговечность работы в данных условиях среды, безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, способ установки, а также удобство обслуживания. При выборе светильника, в первую очередь, необходимо иметь представление о категории помещения, в котором предполагается их эксплуатировать.

СП выбирают исходя из светотехнических характеристик.

Распределение светового  потока в верхнюю и нижнюю полусферы  окружающего пространства, а также  форма кривой силы света (КСС) являются основными показателями, определяющими  качество освещения.

С увеличением доли потока, направляемого СП в верхнюю полусферу, смягчаются, а затем и исчезают тени, уменьшается блесткость, улучшаются условия освещения различно ориентированных в пространстве поверхностей, но при этом всегда возрастает мощность осветительной установки.

Поэтому для производственных помещений обычно применяют СП прямого  или преимущественно прямого  светораспределения с типовыми КСС К, Г или Д. Выбор СП с той или иной КСС зависит от характеристики помещения. Для очень высоких помещений наиболее выгодны

светильники с концентрированной  кривой силы света К, а по мере уменьшения высоты – с кривыми Г и Д. В помещениях, где рабочие поверхности  находятся в вертикальном или  произвольно расположенных плоскостях, целесообразны светильники рассеянного света класса Р с полуширокой кривой типа Л или равномерной типа М.

При сопоставлении значения коэффициентов использования светового  потока для различных светильников одного класса светораспределения (например, прямого света класса П) коэффициент использования убывает следующим образом: К-Г-Д-Л-М-Ш-С. Поэтому для высоких помещений, с точки зрения минимальной установленной мощности источников света, выбирают светильники с типовыми классами КСС Г и Д. С другой стороны, применение светильников с такими КСС приводит уменьшению расстояния между ними и, как следствие, к увеличению капитальных затрат.

СП выбирают так же исходя из экономических показателей. В  общем случае экономическую целесообразность принимаемого решения следует учитывать  не только при выборе светильников, но и на любой стадии проектирования осветительной установки путем полного сопоставления технико-экономических показателей сравниваемых равноценных по светотехническому эффекту вариантов, по критерию минимума приведенных затрат. Основными сопоставляющими приведенных затрат являются: стоимость электроэнергии, зависящая от установленной мощности источников; капитальные вложения, включающие стоимость светильников, их монтажа и одного комплекта ламп; затраты на обслуживание осветительной установки. Поскольку стоимость электроэнергии обычно преобладает в общей сумме приведенных затрат, то в практике проектирования на стадии выбора зачастую ограничиваются сопоставлением установленной мощности ламп и капитальных затрат на приобретение светильников. При выполнении курсовой работы можно пользоваться упрощенным критерием энергетической экономичности

где h_u – коэффициент использования светового потока; C – светоотдача источников света, лм/Вт;  z = 1,3-1,2 – коэффициент неравномерности (отношение средней освещенности к минимальной).

Основным фактором, определяющим энергетическую эффективность (для  данного типа источника света), является коэффициент использования светового  потока, который зависит от КПД  светильника и в наибольшей степени  от формы КСС

 

 

1.5. Требования  к креплениям светильников

Во взрывоопасных зонах  все светильники должны быть жестко укреплены.

Осветительные приборы должны устанавливаться так, чтобы они  были доступны для их монтажа и  безопасного обслуживания с использованием при необходимости инвентарных  технических средств.

Светильники, обслуживаемые  со стремянок или приставных лестниц, должны устанавливаться на высоте не более 5 м (до низа светильника) над уровнем пола. При этом расположение светильников над крупным оборудованием, приямками и в других местах, где невозможна установка лестниц или стремянок, не допускается.

Во взрывоопасных зонах  все светильники должны быть жестко укреплены.

 

1.6. Расчёт положения  светильников  в помещении.

Светильники в помещениях стремятся располагать по вершинам квадратов , прямоугольников и ромбов.

 Оптимальный размер  стороны квадрата:

 

                                              (1.6.1)

 

Где - относительное расстояние между светильниками; - расчетная высота, м.

Более точно L может быть определён из выражения:

 

                                  (1.6.2)

 

и - относительные светоэнергетическое и светотехническое наивыгоднейшие расстояния между светильниками (определяются из табл. 2.1,Учебное пособие КР Светотехника, приложение №1)

Теперь рассчитаем L из формулы 1.6.1 для котельной:

L = = 2 ∙ 3 = 6

Из выражения 1.6.2  проверим:

2 ∙ 3 ≤ 6 ≤ 2,6 ∙ 3

6 ≤ 6 ≤ 7,8 неравенство выполнено.

Аналогично рассчитаем L для помещения дымососов:

L = =2∙ 3 = 6

2 ∙ 3 ≤ 6 ≤ 2,6 ∙ 3

6 ≤ 6 ≤ 7,8 неравенство также выполняется

Для бытового помещения L будет:

L = = 2 ∙3 = 6

6 ≤ 6 ≤7,8 неравенство выполняется.

Расчётная высота осветительной  установки:

 

                                        (1.6.3)

 

- высота помещения, м; - высота свеса СП (0…0,5); - высота рабочей поверхности, м.

Посчитаем h_p осветительной установки для котельной по формуле 1.6.3:

 

h_p= = 3,5– 0 – 0,5 = 3 м

h_св = 0, поскольку в помещении используется тросовая подводка. То есть возможность закрепить светильники без свеса.1

Аналогично для помещения дымососов:

h_p= = 3,5 – 0 – 0,5 = 3 м

а для кузнечного участка:

h_p= = 3,5 – 0 – 0,5 = 3 м

 

Длина разрыва между лампами  должна удовлетворять условию:

l_раз≤ 0,5 ∙ h_р(1.6.5)

 

Для котельной l_раз = 0,5 ∙ 3= 1,5 м

Для помещения дымососов l_раз = 0,5∙3 = 1,5 м

Для бытового помещения l_раз = 0,5 ∙ 3 = 1,5 м

 

1.7Определение  мощности источника света

Световой поток, лм, источника  света в светильнике

 

                                       (1.7.1)

 

Е_н– нормируемая освещённость, лк; А – площадь помещения, м² ; Z – коэффициент неравномерности освещённости (1,0…1,3); N – число светильников; - коэффициент использования светового потока. Этот коэффициент зависит от индекса помещения:

 

j = ab/h_p(a+b)                                           (1.7.2)

Численные значения приводятся в таблицах (Учебное пособие КР Светотехника, приложение №2)

Посчитаем Ф и jдля котельной по формулам 1.7.1 и 1.7.2:

j = 5 ∙ 6 / 3 ∙ (5 + 6) = 0,90

=  51% ～0,51

Ф = 20 ∙ 30 ∙ 1,15 ∙ 1,15 / 0,51 ∙ 9 = 176,23 лм

Аналогично вычислим для  помещения дымососов:

j= 5 ∙ 3 / 3 ∙ (5 + 3) = 0,62

= 34% ～0,34

Ф = 50 ∙ 15 ∙ 1,15 ∙ 1,15 / 0,34 ∙ 6 = 485,8 лм

Так же посчитаем для бытового помещения:

j = 5 ∙ 3 / 3 ∙ (5 + 3) = 0,62

= 34% ～0,34

Ф = 30 ∙ 15 ∙ 1,15 * 1,15 / 0,34 ∙ 6 =291,8 лм

Найдём мощность источника  света 

(1.7.3)

 

А – площадь помещения; N – число светильников; Р_уд – удельная мощность определяем по приложению П, УП КР Светотехника, стр.80 (приложение №4)

Для коридора:

Р_л= =410 Вт (примем 400 Вт)

Для сварочного участка:

Р_л= 108 ∙ 15 / 6 = 270 Вт (примем 250 Вт)

Для кузнечного участка:

Р_л= 108 ∙ 15 / 6 = 270 Вт (примем 250 Вт)

 

В аналогичном порядке  рассчитываем установленную мощность

Р = 400 ∙ 9 = 3600 Вт

Р = 250 ∙ 6 = 1500 Вт

Р = 250 ∙ 6 = 1500 Вт

 

 

2. Электротехнический  раздел

2.1. Выбор системы  электроснабжения и напряжения  питания осветительной установки,  выбор способа прокладки проводов.

Питание осветительной сети осуществляется от трансформаторов. При  напряжении силовых приемников 380 В  питание установок осуществляется, как правило, от трансформаторов  ³⁸⁰/₂₂₀ В, общих для силовой и осветительной нагрузок. Более того, осветительные щиты

запитываются через силовой распределительный щит (пункт). На каждый осветительный щит в силовом распределительном пункте предусматривается отдельная группа. В сельскохозяйственном производстве в основном применяются сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением ³⁸⁰/₂₂₀ В.

Примем однофазную осветительную сеть переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 220 В.

 

2.2 Компоновка  осветительной сети

Выберем три группы помещений

В первую группу включены 4 светильника основного освещения; во вторую – 2 светильника основного освещения, , третья группа включает в себя 2 светильника основного освещения .

 

 

Рисуем расчетную схему:

              

         СЩ       ОЩ

 

 

 

 

2.3 Расчет сечений  проводов.

Сечение проводов к светильникам выбирают исходя из допустимой потери напряжения и проверяют по нагреву  и механической прочности.

Для расчёта помещений  приведённого здания приведённая потеря напряжения составляет rU = 0,5%

Площадь сечения жилы провода  по потере напряжения:

 

                                              (2.3.1)

 

Где P_i– мощность i-го светильника, кВт; l_i – удалённость от осветительного щита i-го светильника; С – функция напряжения сети, материала жил и числа проводов. Этот характерный коэффициент сети для однофазной линии равен 7,7.

Выбор сечения  провода для первой группы.(помещения котлов)

Вычислим сечение провода  по формуле 2.3.1

 

Вычислим значение расчётного тока по формуле:

(2.3.3)

 

 

В соответствии с таблицей выбираем сечение провода 47,8 мм² и длительно допускаемый ток нагрева 165 А

Проверяем на соответствие по формуле:

 

 

I _доп≥ I _p                                                           (2.3.4)

 

I _доп≥ I _p

I_доп– смотрим в приложении Ж (стр. 61)

165 А ≥ 17,2 А

Провод выбран правильно.

Выбор сечения  провода второй группы(помещение дымососов).

Рассчитываем сечение  провода по формуле 2.3.1

 

 

Находим значение расчётного тока по формуле 2.3.3

 

В соответствии с таблицей выбираем сечение провода 16 мм² и длительно допустимый ток нагрева 85А. Проверяем провод на соответствие формуле 2.3.4

I_доп≥ I_p

85 А ≥ 5,74А

Провод выбран правильно.

Выбор сечения  провода третьей группы (бытовое помещение).

Рассчитываем сечение  провода по формуле 2.3.1

 

Находим значение расчётного тока по формуле 2.3.3

 

В соответствии с таблицей выбираем сечение провода 16 мм² и длительно допустимый ток нагрева 85А. Проверяем провод на соответствие формуле 2.3.4

I_доп≥ I_p

85А ≥ 7,17А

Провод выбран правильно.

Все данные заносим в таблицу 2.1

 

Таблица 2.1 Выбор марки  провода помещений для аккумуляторов

Наименование участка	Установленная мощность участка, Вт	Ток расчётный, А	Ток плавки провода, А	Марка провода
Гр.1 Помещение котлов	3600	17,2	165	АВВГ
Гр.2 Помещение дымососов	1500	7,17	85	АПВ
Гр.3 Бытовое помещение	1500	7,17	85	АПВ

2.4 Выбор защитной  аппаратуры

В качестве защиты осветительной  сети выбираем дифференциальный автоматический выключатель. Его особенность заключается  в том, что он защищает электрооборудование  от КЗ и перенапряжения.

Выбор автоматического выключателя для группы 1 помещение котлов

Ток установки расцепителей определяется по формуле:

                                          (2.4.1)

Где коэффициент, учитывающий  пусковые токи К = 1,2

 

 

По данным справочника  выбираем ток уставки расцепителя 20 А

Проверяем сечение проводов на соответствие расчётному току уставки по формуле:

 

I_д ≥ 1,25I _к                              (2.4.2)

165 А ≥ 1,25 ∙ 20;

165А ≥ 25,75 А;

Выбираем дифференциальный автоматический выключатель трёхполюсной В25 3Р номинальным током I_н = 25 А и током уставки I_к = 20 А;

 

Выбор автоматического  выключателя для группы 2 помещение дымососов

Ток установки расцепителей определяется по формуле 2.4.1:

 

По данным справочника  выбираем ток уставки расцепителей 9 А

Проверяем сечение проводов на соответствие расчётному току уставки по формуле 2.4.2:

85 А ≥ 1,25 ∙ 8,6;

85 А ≥ 10,755 А;

Выбираем дифференциальный автоматический выключатель трёхполюсной В25 3Р с номинальным током I_н = 25 А и током уставкиI_к = 9 А;

Выбор автоматического  выключателя для группы 3 бытовое помещение

Ток установки расцепителей определяется по формуле 2.4.1:

 

По данным справочника  выбираем ток уставки расцепителей 9А

Проверяем сечение проводов на соответствие расчётному току уставки по формуле 2.4.2:

60 А ≥ 1,25 ∙ 8,6;

60 А ≥ 10,755 А;

Выбираем дифференциальный автоматический выключатель трёхполюсной В25 3Р с номинальным током I_н = 25 А и током уставкиI_к = 9А;

Все данные вычислений заносим  в таблицу 2.1

Таблица 2.1 – Выбор защитной аппаратуры

Наименование участка	Установленная мощность участка, Вт	Ток расчётный, А	Ток уставки, А	Тип автоматического выключателя
Гр.1 Помещение котлов	3600	17,2	20	В25 3Р
Гр.2 Помещение дымососов	1500	7,17	9	В25 3Р
Гр.3 Бытовое помещение	1500	7,17	9	В25 3Р

 

 

3. Безопасность  жизнедеятельности

Для безопасной работы СП необходимо учитывать, чтобы степень защиты светильников соответствовала характеру окружающей среды в помещении: безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, способ установки, а также удобство обслуживания. При выборе светильника, в первую очередь, необходимо иметь представление о категории помещения, в котором предполагается их эксплуатировать.Все три помещения относятся к категории сухих, с химически активной средой, взрывоопасные помещения класса В-1а, поэтому для них выбираем лампы, которые соответствуют минимальной степени защиты светильников в соответствии с ГОСТ 13828-74. Рекомендуются светильники с корпусами, противостоящими возможным воздействиям среды. Желателен уплотненный или раздельный ввод проводников, а при возможности залива водой предпочтителен боковой ввод проводов.

 Для всех трёх помещений выбираем лампы надёжно защищенные от паров газов, которые испаряются от  аккумуляторов и его составных частей. Лучше всего подойдут газоразрядные лампы с классом безопасности IP54.

Для безопасной работы персонала, в помещении должно быть установлено  освещение безопасности. Оно представляет собой светящиеся таблички с надписями  «ВЫХОД», которое работает беспрерывно  от автономного источника питания ( это могут быть аккумуляторные батареи или сухие элементы). В случае какой-либо аварии на питающей линии, когда в помещениях будет отключен свет, или в экстренных случаях: при возникновении пожара,  взрыва и т.п., для безопасной эвакуации из помещения на этих табличках должна высветиться надпись, которую возможно было бы разглядеть в условиях задымлённости, запылённости.

Для безопасности жизнедеятельности  и окружающей среды, отработавшие своё газоразрядные лампы необходимо утилизировать, но не просто выкинуть. Для этого есть предприятия, которые  специально занимаются утилизацией  таких ламп.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной расчетно-графической  работе произведен расчет освещения 

         Произведен выбор вида и системы  освещения, выбор и размещение  осветительных приборов, выбрано  напряжение электрической сети, источники и схемы питания  установки. Выбран вид проводки  и проводниковых материалов, а  также произведен общий расчет  освещения.    Разработана электротехническая  часть проекта осветительной  установки.

- план электроосвещения;

- принципиальная схема  питающих и групповых сетей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Светотехнически наивыгоднейшее расстояние lс обеспечивает такое размещение светильников, при котором распределение освещенности на рабочей поверхности наиболее равномерное. Увеличение lссверх рекомендуемого значения ухудшает равномерность освещения рабочих поверхностей, но уменьшает установленную мощность источников света. Приlс = lэ мощность источников света осветительной установки минимальная. Увеличение относительного расстояния между светильниками сверхlэ приводит к увеличению мощности источников света и ухудшает качество освещения.

 

Таблица 2.1 -Рекомендуемые  и допустимые значения lс и lэ

Типовая кривая	lс	lэ
Концентрированная (К) Глубокая  (Г) Косинусная (Д) Полуширокая (Л) Равномерная (М)	0,4 – 0,7 0,8 – 1,2 1,2 – 1,6 1,4 – 2,0 1,8 – 2,6	0,6 – 0,9 1,0 – 1,4 1,6 – 2,1 1,8 – 2,3 2,6 – 3,4