Расчёт осветительных нагрузок цехов

Этот раздел курсового проекта может выполняться только после того как будет освоен курс «Электрическое освещение» и выполнена курсовая работа по курсу. Методика расчета излагается без подробных пояснений используемых величин. Предполагается, что студенту известно назначение, способы определения и применение той или иной светотехнической величины.

Целью расчетов, выполняемых в этом разделе, является определение расчетной осветительной нагрузки цехов и других объектов предприятия без выбора конкретных светильников и расчета внутрицеховых сетей. Поэтому, если заданием не предполагается иное, расчет можно вести упрощенным способом по методу удельных мощностей.

Предлагается следующая последовательность расчета:

1. Выбор типа источника света:

- производится с учетом световой отдачи, срока службы, спектральных и электрических характеристик. Для внутреннего и внешнего освещения возможно применение газоразрядных ламп, таких как ЛЛ, ДРЛ, МГЛ и др., а также ламп накаливания, в основном для аварийного и охранного освещения.

2. Выбор системы освещения:

- при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения допускается использование системы общего освещения. Система общего освещения должна использоваться для помещений, в которых выполняются зрительные работы V - VIII разрядов. Общее освещение, в том числе и в системе комбинированного, выполняется равномерным распределением источников света.

3. Выбор уровня освещенности:

- норма освещенности при проектировании устанавливается по отраслевым нормативным документам. При отсутствии указанных документов уровень нормативной освещенности устанавливается в соответствии с /2/. При этом необходимо учитывать разряд зрительных работ, выбранный источник света, используемую систему освещения, отсутствие или наличие естественного света, особые случаи, требующие изменения освещенности на одну ступень.

4. В зависимости от характеристики среды помещения выбираются:

- коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности, /3/;

- коэффициент запаса, /2/.

5. По заданной высоте «Н» производственных цехов, инженерно-лабораторных корпусов и вспомогательных помещений определяется расчетная высота по формуле

, (2.2)

где Н - высота помещения;

h _г - высота плоскости нормирования освещенности;

h_св - предполагаемая высота свеса светильника; для светильников с газоразрядными

лампами высокого давления можно принять равной 0,2 – 0,5 м, для светильников

с люминесцентными лампами – зависит от способа подвески.

6. От расчетной высоты зависит кривая силы света ( КСС ) светильника. Для точного определения КСС необходимо знать расположение светильников в помещении. В данном расчете КСС можно ориентировочно принимать: при расчетной высоте до 3-3,3 м – Д1, Д2; при расчетной высоте до 6 м – Д3, Г1; до 7,2 м – Г2, привысоте 8,4 м – Г3; при больших высотах – К1, К2.

7. Удельная мощность, кроме уже перечисленных величин зависит еще и от размера освещаемого помещения. Так как любое производственное и непроизводственное здание состоит из отдельных помещений, то определение удельной мощности нельзя вести по площади цеха в целом. При расчетах в курсе «Электрическое освещение» использовалось понятие «строительный модуль». В данном расчете рекомендуется принимать площадь участка для определения удельной мощности равной трем модулям для больших по площади цехов. Размер одного модуля принимать: для цехов с тяжелым оборудованием, таких как литейный, сварочный, термический, сборочный и других, где предполагается наличие мостовых кранов – 6х18 м. В таких цехах как механический, инструментальный, аппаратный, ремонтный и другие можно принимать модуль – 6х12. Для небольших по площади объектов, таких как насосные, компрессорные, небольшие склады и гаражи расчет можно вести по двум модулям – 6х12. А для заводоуправления, лаборатории, столовой можно считать по одному – двум модулям размером – 6х6 или 6х9.

8. После выбора или расчета указанных выше величин по таблице 6.13 /3/ для ламп ДРЛ и по таблице /3/ для люминесцентных ламп выбирается удельная мощность све-

тильника ω_уд и выписываются табличные значения параметров освещения: Е_табл; коэффициенты отражения потолка, стен и, рабочей поверхности; коэффициент запаса К_з. Если коэффициенты отражения отличаются от указанных в таблице, то необходимо изменить величину удельной мощности на 10% соответственно в сторону увеличения или уменьшения.

Далее необходимо привести значение удельной мощности в соответствие с выбранными параметрами

(2.3)

Производится упрощенный расчёт активной осветительной нагрузки цеха

Р_мо= ω_расч· F_п (2.4)

Рассчитывается реактивная осветительная нагрузка цеха

Q_мо = Р_мо·tgφ , (2.5)

где cosφ – коэффициент мощности; для ламп типа ДРЛ принимается равным 0.5, для

ламп люминесцентных – 0,92 – 0.95;

η_св – кпд светильника в нижнюю полусферу, в приближенных расчетах можно

принять равным 0,65 – 0,8;

F_п – площадь помещения (цеха).

Результаты расчёта свести в таблицы 2.3 и 2.4.

Таблица 2.3 – Расчётные параметры цехов

№п/п

Наименование цехов

Площадь модуля, м

Расчетнаявысота, м

Тип КСС

Разряд и подразряд зрит. раб.

Система освещения

Кз

Тип ИС

Ен, лк

Таблица 2.4 – Расчёт осветительных нагрузок

№ п/п

Наименование цехов

ωуд табл, Вт/м

ωуд расч, Вт/м

cosφ

tgφ

Pмо, кВт

Qмо, квар

В таблице 2.5 записываются суммарные нагрузки цехов (силовые и осветительные).

Таблица 2.5 – Суммарные нагрузки цехов на напряжение 0,4 кВ

№п/п

Наименование цехов

Pмc, кВт

Qмс, квар

Рмо, кВт

Qмо, квар

PмΣ, кВт

QмΣ, квар

SмΣ, кВ·А

Расчёт наружного освещения

Расчёт освещения дорог

Нормирование освещения территории имеет существенное отличие от нормирования освещения помещений цехов. Освещенность открытых площадок предприятий на уровне земли нормируется в соответствии с требованиями СНиП 23-05-95.

Нормируемая освещенность дорог, проездов с интенсивностью движения автомобилей в обоих направлениях 10 – 50 машин в час по оси дороги принимается равной 2 лк.; пожарных проездов, дорог для хозяйственных нужд, подъезды к зданиям, железнодорожных путей, переездов, пешеходных дорожек – 0,5 лк.

Для освещения площадок промышленных предприятий и мест производства постоянных работ рекомендуется применять газоразрядные лампы высокого давления типа ДРЛ, МГЛ, НЛВД, ДКсТ, а также лампы накаливания (галогенные или общего назначения).

Для ограничения слепящего действия установок наружного освещения высота подвески светильников с защитным углом менее 15⁰ определяется по таблице 2.6, с защитным углом 15⁰ и более принимается не меньше 3,5 м над уровнем земли при любых источниках света.

Таблица 2.6 – Наименьшая высота установки светильников

Характер светораспределения и тип светильника	Максимальный световой поток ламп в светильниках, установленных на одной опоре, лм	Наименьшая высота установки, м
При лампах накаливания	При газоразрядных лампах
Полуширокое КСС - Л СПОР-250	Менее 500 500 - 10000 10000 - 20000 20000 - 30000	6,5 7,0 7,5 -	7,0 7,5 8,0 9,0
Широкое, КСС – Ш РКУ-125, РКУ-250, СЗПР-250М, РСУ-250, СППР-125М	Менее 500 500 – 10000 10000 – 20000 20000 - 30000	7,0 8,0 9,0 -	7,5 8,5 9,5 10,5

Светильники для освещения дорог крепятся на металлических или железобетонных опорах. Опоры на пересечении дорог рекомендуется устанавливать до начала закругления тротуаров и не ближе 1,5 м от различного рода въездов.

Расчёт производится точечным методом. На рисунке 2.1 представлена расчётная схема для определения расстояния между светильниками

Рисунок 2.1 Расположение светильников и контрольной точки

L – расстояние между светильниками;

а – половина ширины дороги;

d – расстояние от точки подвеса светильника до контрольной точки А, расположен-

ной на оси дороги.

Исходными данными для расчета являются: схема расположения светильников; тип светильников и мощность лампы; высота подвеса светильников; ширина дороги; нормированная освещенность, а также коэффициент запаса и тип КСС.

- Нормативная минимальная освещённость Е_н, лк, выбирается по таблице __?__ в зависимости от интенсивности движения транспорта.

- Коэффициент запаса светильника К_з зависит от источника света и принимается для газоразрядных ламп равным 1,5 и для ламп накаливания – 1,3;

- Световой поток ламп ДРЛ, обычно используемых для освещения дорог внутри предприятия равен: при мощности лампы 125 Вт – 5900 лм, при мощности 250 Вт –13000 лм;

- Минимальная высота подвеса светильника h_св зависит от величины светового потока и определяется по таблице 2,6.

- Тип светильников для освещения внутризаводских дорог – РКУ 01.

- Искомой величиной является расстояние между опорами.

Для определения относительной освещённости предварительно определяется коэффициент ρ³, для этого рассчитывается отношение « а/h_св.». По величине этого отношения по таблице 9.7 /5/ определяются значения ρ³ и ξ .

Суммарная относительная освещённость

(2.6)

Минимальная освещённость в точке А создаётся одновременно двумя ближайшими светильниками, отсюда

Σε = 2·ε (2.7)

По графикам условных изолюкс, рисунок 9.33 /3/, по величинам ε и ξ определяется η. Далее, снова по таблице 9.7 /3/ по полученному значению η определяется, интерполируя данные, отношение , отсюда находится значение « y ».

Тогда шаг светильника

L = 2· y (2.8)

Принимается средний шаг расстановки светильников L, м. Рассчитывается число светильников, необходимое для освещения дорог предприятия и их суммарная мощность Р_Σ, кВт и Q_Σ, квар. Сеть уличного внутризаводского освещения выполняется кабелем, проложенным в земле.

Расчёт охранного освещения

Охранное освещение устанавливается по периметру охраняемой зоны, располагаются светильники на опорах вдоль забора. В качестве источника света используются только лампы накаливания. Питание производится от одной из ТП, расположенной ближе к периметру завода. Недопустимо питание от одной ТП рабочего и охранного освещения.

Электрическая сеть охранного освещения выполняется голым проводом.

Расчёт ведётся точечным методом. Определяется шаг расстановки светильников.

В качестве расчётных данных принимаются:

- тип светильников и мощность лампы;

- нормируемая минимальная освещённость Е_Н=0,5 лк;

- высота расположения светильников (6 м);

- ширина освещаемой зоны (10 м);

- коэффициент запаса светильников с лампами накаливания (К_З=1.3);

- световой поток лампы, лм

На рисунке 2.2 представлена схема для определения расстояния между светильниками

Рисунок 2.2 Расположение светильников и контрольной точки

Величина светового потока определяется по формуле

,

(2.10)

откуда минимальная освещённость равна

. (2.11)

Минимальная освещённость в точке А создаётся одновременно двумя ближайшими светильниками, отсюда

Σ ε = 2·ε, лк (2.12)

По рисунку 9.32 /5/, определяется h/d, откуда вычисляется d (проекция светового луча от светильника на плоскость).

Тогда шаг расстановки опор светильников определится по формуле

L = 2· , (2.13)

Принимается средний шаг расстановки опор светильников L. Рассчитывается число светильников, необходимое для освещения дорог и их суммарная мощность Р_Σ.

Освещение открытых площадок

Для освещения больших площадок перед зданиями (заводоуправление, склады, гаражи и т.д.), можно использовать прожекторы с различными источниками света: ПЗС, ПСМ, ПФС – для ламп накаливания общего назначения; ПЗР, ПЗС-45, ПСМ-50 – для ламп ДРЛ. Для освещения очень больших площадей (строительные объекты, стадионы и т.д.) применяются прожекторы с лампами ДКсТ (мощностью до 20 кВт), устанавливаемые на мачтах высотой 35 – 50 м.

Прожекторы могут быть установлены на крыше или стенах зданий, расположенных рядом с освещаемой площадкой. Для установки прожекторов применяются также мачты

высотой от10 до 50 м, изготовленные из металла или железобетона. Расстояние между мачтами, предназначенными для установки прожекторов, должно быть в пределах 5-8-кратной высоты мачт. Увеличение расстояния между ними допускается, если освещение обеспечивает только необходимые условия для передвижения транспорта и пешеходов. Расстояние может сокращаться в случае неровного рельефа освещаемой площадки.

Расчёт сводится к определению мощности ламп и числа прожекторов, места и высоты их установки над освещаемой поверхностью, углов наклона и поворота прожекторов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для ориентировочных расчетов можно пользоваться методом удельной мощности. Данные приведены в таблице 12.39 /4/ и частично в таблице 2.7.

Коэффициент запаса при расчете прожекторных установок принимается равным 1,5 при лампах накаливания и 1,7 при газоразрядных лампах.

Таблица 2.7 – Ориентировочные значения удельной мощности общего прожекторного

освещения

Источник света (тип)	Ширина освещаемой площадки, м	Удельная мощность общего освещения, Вт/м2 при нормируемой минимальной освещенности, лк
0,5
ЛН	75 – 150	0,65	0,75	0,85
151 – 300	0,4	0,55	0,70
КГ	75 – 150	0,18	0,45	0,55
126 – 300	0,15	0,25	0,40
ДРЛ	75 – 250	0,20	0,35	0,45
251 – 300	0,18	0,30	0,50
МГ	75 – 150	0,18	0,25	0,30
151 – 350	0,13	0,15	0,20

При расчете методом удельных мощностей мощность прожекторной установки определяется по формуле

Р_{пр =} Р_уд · S_зоны, (2.14)

где S_зоны – площадь освещаемой поверхности, м²;

Р_уд – удельная мощность общего освещения, Вт/м² таблица 12.39 /4/;

Р_пр – мощность прожекторной установки, Вт.

Задавшись мощностью лампы Р_Л, определяется число ламп в прожекторной установке

, (2.15)

По таблице 12.38 /4/ определяется тип прожектора и высота его установки. Окончательно выбирается количество прожекторов. Далее по допустимому току нагрева определяется сечение кабеля.