Светотехника. Копии справочного материала, заимствованного в Интернете или других источниках. Расчет освещения промышленного объекта
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
ПРЕДИСЛОВИЕ В данных указаниях рассматривается разработка электроосветительной установки (ОУ) в объеме курсового проекта. В проект входят: светотехнический расчет, электротехнический расчет, разработка схемы, расчет и выбор коммутирующих устройств и защитной аппаратуры. Например, удобный и практически широко применяемый метод расчета освещенности с использованием пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности использовать не представляется возможным, по той причине, что такие изолюксы для современных светильников отсутствуют. По аналогичной причине значительное количество таблиц с указанием коэффициентов использования не применимы, так как значительное количество типов светильников устарело и не могут использоваться для современных источников света. Тем не менее, методы расчета электрических цепей, приведенные в литературе, могут правомочно использоваться, т. к. теоретические положения, на которых они основаны, остаются справедливыми. В случае применения намеченных решений следует обязательно использовать нормативную литературу. Для светотехнических расчетов используется современный источник – «Свод правил СП 52. 1330.2011. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция. СНиП 23-05-95*.", а для электротехнических расчетов - ПУЭ 7-го выпуска. Для оформления письменного отчета и графического материала использовать положения на основе правил ЕСКД и других стандартов, указанных в библиографическом списке. Следует приводить в пояснительной записке копии справочного материала, заимствованного в Интернете или других источниках. РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОБЪЕКТА 1. Представление и формирование исходных данных В состав которых должны быть включены: - размеры помещения основного производства: ширина пролетов, число пролетов, длина и высота помещения; - для определения требуемой освещенности необходимо указать наименьший размер рабочего объекта и его контраст с фоном, согласно характеру технологического процесса и характеристикам помещении; - согласно характеру технологического процесса задается содержание пыли в помещении, можно воспользоваться табл. 3. в [1], рекомендациями [2]. - условия окружающей среды. Следует указать, что производится расчет общего освещения производственного помещения, вспомогательных помещений и аварийного эвакуационного освещения. Использовать [3]. - Форма задания дана в приложении 3. 2. Выполнение светотехнических расчетов 2.1. Согласно исходным данным и характеристикам помещения определить нормируемую минимальную освещенность для общего искусственного освещения производственного помещения [1]. 2.2. Выбрать в первую очередь тип источников света, а затем, предварительно, тип светильника, установить класс светильника и тип кривой силы света (КСС), тип светильника без учета мощности источника света. Руководствоваться [1,3,4]. 2.3. Согласно исходным данным, выбрав способ монтажа светильников определить расчетную высоту установки светильников. Привести рисунок с указанием выбранных расстояний. 2.4.Следуя рекомендациям по размещению светильников в плане помещения, кривым силы света для выбранного светильника, следует определить коэффициент λ. Далее устанавливается расстояние между рядами светильников в пролете. Это расстояние не следует принимать как окончательное, но выбрать его в качестве предварительного, расчетного. 2.5. Необходимо вычертить план строительного модуля, для которого рассчитывается общее рабочее освещение, на плане пунктирными линиями обозначить контуры оборудования, размещение колонн, нанести продольные и поперечные строительные оси. На плане помещения указать расположение светильников, учитывая, что при получении дробных значений расстояний следует сделать рациональное округление размеров, варьируя расстояния между рядами светильников и расстояния до стен. При распределении светильников следует учитывать способ их монтажа и то, что светильники должны распространять световой поток как на рабочие территории, так и вспомогательные. 2.6. Основываясь на предварительном расположении светильников и их числе, провести расчет мощности источников света, для расчета использовать метод коэффициента использования и данные изложенные в [4,5]. Выбрать стандартную мощность светильника и сделать проверку на допустимые пределы отклонения светового потока источника света. 2.7. На плане помещения выбрать контрольные точки, для которых провести проверочный расчет точечным методом. Для современных светильников, как правило, отсутствуют пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности, поэтому для проверочного расчета следует использовать точечный метод [5, стр. 71] проверки освещенности на горизонтальной плоскости. Основные принципы указанного расчета состоят в следующем. Рассматривается горизонтальная плоскость, на ней выбирается точка, в которой нужно определить освещенность при определенных заданных условиях. Рассмотрим этот случай с помощью построения представленного на рис. 1.  Рис. 1. К расчету освещенности на горизонтальной плоскости На плоскости расчетная точка обозначена – А; из этой точки возводится нормаль n; в точке О находится точечный светильник, обеспечивающий освещенность; ось  опущенная из точки расположения светильника до плоскости, определяемая как  - является расчетной высотой подвеса светильника. Вектор  определяет направление силы света к расчетной точке. Угол   определяется образующими: вектором и осью и является углом необходимым для выполнения расчетов. Для расчетов используется отрезок  , соединяющий расчетную точку А и точку проекции светильника, находящегося в т. О на плоскость, т.е. в точку  . Для определения освещенности в т. А на горизонтальной плоскости используется выражение:  (1)где Е  - освещенность на горизонтальной поверхности; k – коэффициент запаса, остальные компоненты понятны из рис.1.Последовательность расчета: Определяется тангенс угла падения луча в расчетную точку  ,где d – расстояние от расчетной точки до проекции оси симметрии светильника на плоскость, ей перпендикулярную и проходящую через расчетную точку. По tg α находят угол α и cos  .По кривой силы света заданного светильника определяется сила света Iα для найденного угла. По соответствующему уравнению (1) рассчитывается интересующая освещенность. Рассчитывать освещенность по приведенному уравнению при не большём количестве светильников (1 – 4 – 6) не сложно. Необходимо определять освещенность от каждого светильника в отдельности, а потом суммировать полученные значения. В качестве примера 1 рассмотрим следующий расчет С  ветильники расположены по углам квадрата со стороной 4 м (6); высота подвеса светильников составляет HР = 4,7 м (6,7) Ранее по методу коэффициента использования был выбран источник света (ИС) – газоразрядная лампа типа ДРИ – 250-5, со световым потоком Ф = 19500 лм. Светильник типа ГСП17-250-732 (400); тип кривой силы света – Г; cosφ = 0,85(0,85); КПД светильника составляет  (80) Графическое отображение КСС данного светильника представлено на рис. 2.Рис. 2. Кривая силы света светильника ГСП17. Характеристика дана для светильника с условной лампой 1000 лк. Значения величин, по радиальным координатам, представлены в кд/клм. Расположение светильников и расстояния от светильников до расчетной точки в метрах, дано на рис. 3.  Рис. 3. Расположение светильников, с указанием расстояний от светильников до расчетной точки. На рис. представлен фрагмент помещения. Расстояния указаны в м. Расчет освещенности производится в последовательности указанной выше. 1. Определяется tgα, искомого угла для светильников под номерами 1, 2, 3, 4.  =  .2. Определяется угол и  . ;  ; = 0,63.3. Определяется значения силы света в направлении т. А под углом . По КСС, представленной на рис. 2, находится сила света, при угле  ; для светильника с условной лампой  кд (путем интерполяции). Реальная сила света, при световом потоке Фис = 19 500 лк определяется по формуле кд4. Рассчитывается освещенность в горизонтальной плоскости от одного светильника. Принимаем значение коэффициента запаса величиной  .  лкТак как каждый из четырех светильников (1, 2, 3, 4) создает в расчетной точке одинаковую освещенность, то суммарная освещенность выглядит следующим образом  лкОсновная освещенность создается этими четырьмя светильниками. 5. Рассчитаем освещенность от светильников 5, 6, 7, 8. От одного светильника освещенность составит. 5.1. =  ;  ;  5.2.  ;  кд5.3.  лк5.4.  лк6. Суммарная освещенность от всех учтенных светильников составит  лк.Расчетная освещенность находится в приемлемых пределах: минус 10 % - плюс 20 %; для согласно заданной в исходных условиях освещенности  лк. Для ранних типов светильников используемых с ртутными, люминесцентными и д.р. лампами приводились пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности. Такие характеристики приводились, практически, для всех применяемых светильников, что позволяло сравнительно просто выполнять расчеты. В настоящее время число типов источников света, а соответственно и светильников к ним, существенно возросло, причем значительная часть осветительных приборов импортного производства. В связи с этим, пространственные изолюксы условной освещенности не приводятся. Также поставщики часто не приводят технические характеристики необходимые для проведения полноценных светотехнических расчетов. Например, не даются КСС для значительного количества светильников, что затрудняет проведение расчетов как представлено в примере 1. В технических данных указывается только буквенное обозначение типа КСС согласно ГОСТ 13828 РФ, всего семь типов: концентрированная (К), глубокая (Г), косинусная или диффузная (Д), полуширокая (Л), широкая (Ш), синусная (С), равномерная (М). Наиболее часто используются типовые КСС (К, Г, Д, Ш), светильники с двумя первыми для высоких помещений – выше 5-6 метров. Типовые КСС могут приводиться в числе прочих характеристик на конкретный светильник, например рис. 4.  Рис. 4. Габаритные размеры, крепежное устройство и КСС для светильников типа ГСП17 - 400-314. Детализированные типовые КСС в виде трех вариантов, для уточненных расчетов (если такие характеристики указаны в технических данных на светильник) приведены на рис. 5. Зависимости приводятся с учётом поля допусков [4]. Однако, эти КСС рационально применять при достоверных технических данных, т.к. значения приведенных величин могут существенно отличаться  Рис. 5. Детализированные типовые КСС и поля допусков на значение силы света (Фсв = 1000 лм). КСС приведены в полярной системе координат [4]. В указанной литературе приводится номенклатура и основные параметры осветительных приборов с разрядными лампами для промышленных помещений, включая КПД светильников, как общие, так и для нижней полусферы. Рассмотрим пример 2 расчета освещенности для контрольной точки, см. рис. 3. Исходные данные приводятся в примере 1. Приведенный пример 2 позволяет оценить не расчетную освещенность в точке, а правильность выбора источника света (например, полученную по методу коэффициента использования). 1. Для расчета берем светильники под номерами 1, 2, 3, 4. Условия расчета для них одинаковы, расчет проводим для одного светильника. Определяется угол и . ; ; = 0,63.2. Определяется сила света по КСС, рис. 4, для угла сила света  кд; с учетом КПД светильника равного  сила света составит  кд 3. Относительная освещенность по выражению [3]  кд;Условная освещенность определяется по выражению [3]  лкСуммарная условная освещенность от четырех светильников составит  лк. 4. Исходя из полученных данных, определяется необходимый световой поток для создания заданной освещенности  лк. лкПредварительно выбранная лампа ДРИ 250, со световым потоком Ф =19500 лм может удовлетворить условиям с учетом снижения светового потока в течении периода эксплуатации и разброса технических параметров до 35 %. 12240 ≈ 0,9∙13600 <19500<1,4∙13600≈19500 . Если отсутствуют КСС для данного светильника можно использовать график для излучателя, который имеет силу света по всем направлениям равную 100 кд [2], см. рис. 6.  Рис. 6. Пространственные изолюксы горизонтальной освещенности (сила светильника по всем направлениям 100 кд) Зная величины НР и d, по графикам рис.6 определяется относительная освещенность ε100. Определив по графикам рис. 5. силу света  для светильника с КСС, заданную «БУКВОЙ» - К, Г, или др. находят условную освещенность по формуле .Далее определение светового потока Ф производится как в предыдущем примере [3,6]. Анализируя рассмотренные примеры проверки условий создание освещенности в контрольной точке, предпочтение следует отдать методу, изложенному в примере 1. Этот метод дает непосредственное определение освещенности в контрольной точке. Далее следует проверить равномерность распределения освещенности по расчетной поверхности по [1]. Если полученные результаты соответствуют требуемым нормативным значениям, нанести полученные значения на поле чертежа осветительной установки и этот чертеж представить в формате А3. При невыполнении требуемых условий, воспользоваться рекомендациями [3]. 3. Расчет электрических сетей. 3.1. При расчете электрических сетей необходимо выбрать конфигурацию электрической сети: определить расположение групповых и магистральных (распределительных щитков) щитков, установить распределение светильников по фазам. Далее можно приступать к расчету схемы. Первоначально выбрать тип токоведущих элементов: провода, кабели, осветительные шинопроводы и т.п. Сечение проводников выбирается путем расчета тока нагрузки [2,3,6]. Для выбора шинопроводов можно воспользоваться [7]. В пояснительной записке необходимо эскизно привести схему электропитания осветительной установки, см. рис. 7. 3.2. Для защиты участков осветительных сетей необходимо выбрать автоматические выключатели либо предохранители, а также осветительные щитки (ящики или шкафы); можно воспользоваться методиками [2,3], но оборудование следует использовать современное. 3.3. Выполнить расчет сетей по потере напряжения, окончательно принять сечение проводников. При данном расчете следует применять методику, изложенную в [2] (пример на стр. 347, схема на рис. 12.3). Для определения уровней потерь напряжения воспользоваться рекомендациями [3]. 4. Расчет разветвленной осветительной сети по минимуму расхода проводникового материала При расчете разветвленной питающей сети и одновременном расчете питающей и групповой сетей, распределение потерь напряжения ∆U между участками сети следует производить по условию общего минимума расхода проводникового металла, что в большинстве случаев достаточно близко совпадает и с минимумом затрат на осветительную сеть. Сечение каждого участка определяется по ∆U , располагаемой от начала длинного участка до конца сети, и приведенному моменту Mп, определяемому по формуле:  ,где  - сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов в линии,что и на данном участке;  - сумма моментов питаемых через данный участок линии с иным числом проводов, чем на данном участке; α- коэффициент приведения моментов (справочный).(Принимается по Сп.Кн. “Кнорринг.» С.348. Табл. 12-10) [2]
Определив по Мп и ∆U значение сечения q данного участка (сечение начальных участков округляют по стандарту в большую сторону), по q и фактическому моменту участканаходим его действительное значение потери напряжения - ∆U. Последующие участки рассчитываются аналогично на оставшуюся по условию потерю напряжения. При раздельном расчете питающей и групповой сетей, целесообразно распределение между ними потери напряжения ∆Uопределять приближенно, по возможности исходя из ожидаемого соотношения моментов и с учетом α. (Пример расчета разветвленной сети – по Справочной книге. Кнорринга. – стр.347. Схема дана на рис.12-3; стр. 357. [2]). Условие: Рассчитать на минимум расхода проводникового металла сеть напряжением 380/220 В, представленную на рис.7. Провода алюминиевые. Полная потеря напряжения от начала участка до последнего источника света должна составлять не более ∆U= 3 %. Расчетная схема представлена на рис. 8.  Рис. 7. Электрическая схема электроснабжения осветительной установки. 1. Суммарная (полная активная) мощность источников света питаемых по участку L1 составит: Р = 2 ∙ 6 = 12 кВт. Длина первого от начала линии участка L1 = 100 м. Момент М1 = Р∙L1 = 12∙100 = 1200 кВт∙м; 2. Определяем моменты на участках L2 = L4 = 80 м. Мощности на каждом участке Р2 = Р4 = n∙Р=3∙2 = 6 кВт; Моменты М2 = М4 = Р2∙ L2 = 6∙80 = 480 кВт∙м. 3. Определяем моменты на участках L3 = L5 = 30 м. Мощности от групповых щитков до нагрузок по 2 кВт; Моменты m3 = m5 = L3∙P = 30∙2 = 60 кВт∙м; L3 = L5 = 30 м. 4. Определяем приведенный момент Мп  5. По приведенному моменту Мп = 2830 кВт∙м и допустимой потере напряжения ∆U= 3 % используя таблицу Прил.1 [2, таб.12 – 11] определяем сечение q1 =25 мм2 6. Для ∆U= 3 % - для сечения 16 мм2 - момент = 2112, а для q1 =25 мм2 – момент = 3300; принимаем по большему моменту. 7. При выбранном сечении q1 =25 мм2 и моменте на первом участке L1 равном М1 = 1200 кВт∙м определяем по той же табл. Прил.1 потерю напряжения на первом участке ∆U=1,1%. (между ∆U = 1,0 – 1,2; между моментами 1100 – 1320). 8.Для верхней ветви (L2 – L3) приведенный момент будет определяться как, Мп1 = М2 +α∙3∙m3 = 480 + 1,85∙3∙60 = 815 кВт∙м 9. Для верхней ветви (L2 – L3) потеря напряжения составит: ∆U2-3 = 3 – 1,1 = 1,9 % 10. По табл. Прил.1 [2, т.12-11], для ∆U2-3 = 1,9 % (в таб. - 1,8) и соответствующего приведенного момента Мп1 = 815 кВт∙м (в таблице берем ближайшее - 792) принимаем сечение q2 = 10 мм2 11. При этом сечении – 10 мм2 и моменте М2 = 480 (на втором участке L2 ) находим потерю напряжения ∆U2 =1,1%; 0 по таб. Прил.1 [2, таб.12-11] (сечение 10 мм2) момент между значениями 440 - 528). 12. На каждую линию групповой сети остается: ∆U3 = ∆U5 = =∆U- ∆U1 - ∆U2 = 3 – 1,1-1,1 = 0,8%. Моменты на групповых сетях m3 = m5 = 60 кВт∙м ; 13. Для двухпроводных линий на напряжение 220 В и алюминиевых проводов по табл. Прил.2 [2, таб.12-13] (∆U3 =0,8 и m3 = m5 = 60 кВт∙м ; в таблице выбираем ближайший момент равный 59) определяем сечение для групповых линий равное q3 = 10 мм2 В расчетных схемах предполагается симметричная нагрузка всех фаз одной линии. 3.4. Схему электрических сетей следует изображать на отдельном формате А3, разместить на плане строительного модуля. При расчете электрических сетей необходимо рассмотреть способ монтажа. Освещение вспомогательных помещений. Для расчета освещения во вспомогательных помещениях, можно воспользоваться упрощенным методом удельной мощности [4]. При выборе источников света следует руководствоваться [1] и предпочтение отдается современным люминесцентным лампам, особенно при постоянном присутствии людей. В случае применения светодиодного освещения следует иметь в виду ограниченность распределения светового потока, и возникновение большой неравномерности освещаемых поверхностей Для осветительных установок вспомогательных помещений необходимо определить сечение проводников и конфигурацию сети. 6. Аварийное эвакуационное освещение. Для аварийного освещения можно воспользоваться известными методами расчета. При рассмотрении источников освещения следует принять рекомендации [1] и требования [8], раздел 6 - «электрическое освещение». В случае принятия решения выполнения аварийного освещения на светодиодах, следует отдать предпочтение светильникам с автономным питанием, это устранит необходимость применения дополнительных аварийных сетей или переключений. 7. Рекомендательные замечания. 7.1. При выборе источников света можно воспользоваться рекомендациями [9]. 7.2. Результаты выполненных расчетов (светотехническая и электротехническая часть) представить в виде чертежа формата А1 (согласовать с руководителем). При выполнении графической части необходимо пользовать рекомендации [10]. При выполнении всех расчетов необходимо следовать требованиям [8]. Отчет оформляется по ГОСТ 7.32 – 91. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Изложенная в данном пособии информация позволяет составить представление о составе курсового проекта, назначении и применении современных осветительных и электротехнических компонентов - рассмотрены методы, используемые для проектирования осветительной установки: общего рабочего освещения, освещения вспомогательных помещений, аварийного освещения; - указаны современные источники нормативной информации; - рекомендованы источники и каталоги современных осветительных источников и оборудования; - рекомендованы методы электротехнических расчетов и проверки электрических сетей; - обращается внимание на нормативное сопровождение курсового проекта графическим материалом; - обоснование принятых решений. БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ Свод правил СП 52.13330.2011. Естественное и искусственное освещения. Актуализированная редакция. СНиП 23-05-95*. - М. : ОАО «Центр проектной продукции в строительстве». Справочная книга для проектирования электрического освещения / под ред. Г.М. Кнорринга. – Л.: Энергия. 1976. – 288 с. http://www.proektant.org/index.php?topic=2316.0 Родионов Н.Н. Электрическое освещение: Задания для контрольной работы. –Самар. гос. техн. ун-т. - Самара. 2008. – 27 с. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий /под общ. ред. Профессоров МЭИ(ТУ) С.И. Гамазина, Б.И. Кудрина, С.А. Цырука. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – 745 с. http://www.twirpx.com/file/1101029/ Кнорринг Г.М. Осветительные установки. – Л.: Энергоиздат. Ленинград. отд-ние, 1981. – 288 с. http://www.proektant.org/index.php?topic=5218.0 Тищенко Г.А. Осветительные установки. – М.: Высш. шк.,1984.- 247 с. Номенклатурный каталог ОАО «Самарский завод электромонтажных изделий». Самара, 211. – 40 с. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд. - СПб. : ДЕАН, 2004. Родионов Н.Н. Энергосбережение и безопасность при эксплуатации осветительных установок / Н.Н. Родионов // Всероссийская науч.-техн. конф. «Энергетика: Эффективность, надежность, безопасность», 2 – 4 декабря, 2014 г./Томский политехн. ун – т.–Томск: Изд – во ТПУ. 2014. Т.1. – 373 с. Родионов Н.Н., Родионов А.Н. Условные графические обозначения в схемах электроснабжения: учеб. пособие. – Самар. гос. техн. ун-т. - Самара. 2007. – 97 с. СОДЕРЖАНИЕ Предисловие…………………………………………………………….3 1. Представление и формирование исходных данных…………….……5 2. Выполнение светотехнических расчетов……………………………..5 3. Расчет электрических сетей……………………………………...….....7 4. Расчет разветвленной осветительной сети по минимуму расхода проводникового материала…………………………………………….17 5. Освещение вспомогательных помещений………………………...…..20 6. Аварийное эвакуационное освещение………………………...………21 7. Рекомендательные замечания………………………………………….21 Заключение……………………………………………………......……22 Библиографическое описание………………………………..……..…23 Приложение 1 ………………………………………………………….25 Приложение 2…………………………………………………………..26 Приложение 3………………………………………………………......27 Приложение 1  Приложение 2.  Приложение 3 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ» Задание получил студент гр.________, ______________________________ (Фамилия, инициалы) Тема: «Разработка осветительной установки производственного помещения» Исходные данные: Строительные характеристики помещения Характеристики технологического процесса. Характеристики окружающей среды. Дополнит. условия Указанные характеристики представлены в: «Электрическое освещение: задания для контрольной работы // Н.Н. Родионов; Самар. гос. техн. ун-т. Самара. -2008» Номер варианта для данного задания ________________ Вспомогательные помещения расположены в осях___________________ Ширина помещений ____________; количество помещений____________ # - условия могут корректироваться по согласованию с руководителем проекта Разработке подлежат: Общее освещение помещения; Освещение вспомогательных помещений; Аварийное эвакуационное освещение. Электроснабжение осветительной установки. Графическая часть: Светотехнический расчет, чертеж формата А3. Электроснабжение осветительной установки, чертеж формата А3. План размещения осветительной установки (светотехнический расчет и принципиальная электрическая схема), формант А1. Задание выдал доцент ___________________________________ Задание принял студент __________________________________ Дата ______________ |