11.1 Расчет осветительной установки для участков цеха
Задачей расчета осветительной установки является определение числа и мощности источника света или определение фактической освещенности, создаваемой спроектированной установкой.
Для расчета общего равномерного освещения на заданную освещенность горизонтальной поверхности при отсутствии затененного оборудования, для светильников любого типа используется метод коэффициента использования светового потока [10].
При расчете по этому методу световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещенности (норма освещенности - Eн), определяется по формуле:
(лм), (11.1)
где Kзап - коэффициент запаса; F - площадь освещаемой поверхности, м2;
z = Eср/Eн - коэффициент минимальной освещенности (для ламп накаливания и ДРЛ принимается z = 1,15); Eср - средняя освещенность, лк; N - число светильников; з - коэффициент использования светового потока источника света, доли единиц.
Принимаем из [10]:
- для механического участка Eн = 300 лк; Kзап = 1,5;
- для сварочного участка Eн = 250 лк; Kзап = 1,5;
- для термического отделения Eн = 250 лк; Kзап = 1,5;
- для электроремонтного отделения Eн = 300 лк; Kзап = 1,5.
Размещение светильников на плане помещения определяется следующими размерами: H - высотой помещения (9,5 м), hс - расстоянием светильника от перекрытия (1,2 м), hп =H - hс - высотой светильника над полом (6,1 м), hр - высотой расчетной поверхности над полом (0,8 м), Lа - расстоянием между соседними светильниками, Lb - расстоянием между соседними рядами ламп; l - расстоянием от крайних светильников или рядов светильников до стены, h - расчетной высотой, определяемой по формуле:
(м), (11.2)
h = 9,5 -1,2 - 0,8 = 7,5 м.
Коэффициент использования светового потока является функцией индекса помещения i, который определяется по формуле:
, (11.3)
где Lц - длина помещения, м; Bц - ширина помещения, м.
- для механического участка ;
- для сварочного участка ;
- для термического отделения ;
- для электроремонтного отделения .
Коэффициенты использования выбираются по [табл. 5.9, 10] в зависимости от расчетной высоты h и от следующих коэффициентов: сп - коэффициент отражения потолка (принимаем сп = 0,7), сс - коэффициент отражения стен (принимаем сс = 0,5), ср - коэффициент отражения расчетной поверхности (принимаем ср = 0,1).
- для механического участка з = 0,82.
- для сварочного участка з = 0,82.
- для термического отделения з = 0,82.
-для электроремонтного отделения з = 0,74.
Для общего освещения производственных помещений высотой более 8 м, в которых не требуется правильной цветопередачи, применяются лампы типа ДРЛ.
Принимаем к установке лампы ДРЛ в светильниках РСП05/Г03 (предназначены для общего освещения производственных помещений).
Для принятых светильников, имеющих глубокую кривую силы света, находим расстояние между светильниками в ряду:
Lа = лэ·h (м), (11.4)
где лэ для светильников, имеющих глубокую кривую силы света равен 1.
Lа = 1·5,3 = 7,5 м.
Принимаем La = 6 м.
При данном расстоянии между светильниками в ряду можно разместить 4 светильника.
При данном условии расстояние от стены до лампы определяется как:
м.
Принимаю число рядов светильников равным:
- для механического участка: число рядов 4, м, тогда N = 16 шт.,
;
- для сварочного участка: число рядов 2, м, тогда N = 8 шт.,
;
- для термического отделения: число рядов 4, м, тогда N = 24 шт.,
- для электроремонтного отделения: число рядов 2, м, тогда N = 8 шт.,
Определяем световые потоки ламп по (10.1):
- для механического участка лм;
- для сварочного участка лм;
- для термического отделения лм;
- для электроремонтного отделения лм.
Для всех участков выбираем лампы типа ДРЛ-220-400 с номинальным световым потоком Фном = 19000 лм [табл. 2.15. 10].
Стандартные значения потоков должны отличаться от расчетных не более, чем на
-10ч+20% [10]:
(%) (11.4)
- для механического участка ;
- для сварочного участка %;
- для термического отделения %;
- для электроремонтного отделения .
Отклонения стандартных величин потоков от расчетных для механического участка и электроремонтного отделения выходят за пределы нормы. Лампы типа ДРЛ-220-700 с номинальным световым потоком Фном = 35000 лм также не дадут желаемого эффекта. В этом случае необходимо изменить расположение светильников и повторить расчет для указанных участков.
Принимаю число рядов светильников равным:
- для механического участка: число рядов 5, м, тогда N = 20 шт.,
;
- для электроремонтного отделения: число рядов 3, м, тогда N = 12 шт.,
.
Определяем световые потоки ламп по (11.1):
- для механического участка лм;
- для электроремонтного отделения лм.
Выбираем лампы типа ДРЛ-220-400 с номинальным световым потоком Фном = 19000 лм [табл. 2.15. 10].
Отклонения стандартных величин потоков по (11.4)
для механического участка ;
для электроремонтного отделения .
Отклонения стандартных величин потоков от расчетных находятся в пределах нормы.
Расчет освещения ЦТП.
Принимаем из [10] Eн = 200 лк; Kзап = 1,5.
Расчетная высота по (11.2):
h = 4 -1,0 - 0,5 = 2,5 м.
Коэффициент использования светового потока по (11.3):
.
Принимаем светильники ППД2-500 с лампами накаливания.
Коэффициенты использования [табл. 5.3, 10]: з = 0,55.
Для принятых светильников находим расстояние между светильниками в ряду по (11.4):
Lа = 1,6 · 2,5 = 4 м.
При данном расстоянии между светильниками в ряду можно разместить 3 светильника.
При данном условии расстояние от стены до лампы определяется как:
м.
Светильники располагаются одним рядом.
Определяем световые потоки ламп по (10.1):
лм.
Выбираем лампы типа Г-220-500 с номинальным световым потоком Фном = 8300 лм [табл. 2.15. 10].
Отклонение расчетной величины потока по (11.4)
;
Отклонение стандартной величины потока от расчетной находится в пределах нормы.
Результаты выбора ламп и светильников и их расположения приведены в табл. 11.1.
Таблица 11.1
Результаты выбора ламп и светильников для основного освещения и их расположения
|
Наименование участка (отделения) |
Норма освещенности Eн, лк. |
Тип светильников |
Число светильников, шт. |
Тип ламп |
Расстояние между светильниками в ряду La , м |
Расстояние между рядами Lb , м |
|
|
Механический |
300 |
РСП05х400/Г03 |
20 |
ДРЛ-400 |
6 |
5 |
|
|
Сварочный |
250 |
РСП05х400/Г03 |
8 |
ДРЛ-400 |
6 |
6 |
|
|
Термическое |
250 |
РСП05х400/Г03 |
24 |
ДРЛ-400 |
6 |
6 |
|
|
Электро-ремонтное |
300 |
РСП05х400/Г03 |
12 |
ДРЛ-400 |
6 |
4 |
|
|
ЦТП |
200 |
ППД2х500 |
3 |
Г-500 |
4 |
- |
11.2 Расчет электрических нагрузок и выбор сечения проводников осветительной сети
Сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать: достаточную механическую прочность, прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур, необходимые уровни напряжений у источников света, срабатывание защитных аппаратов при КЗ [5].
Линии, питающие главный и групповые осветительные щиты выполняются 4-х проводными, а сеть, питающая непосредственно лампы выполняются 2-х проводными.
Расчетная схема представлена на рис. 11.1.
Выбор сечения проводника от подстанции до главного распределительного щита выполняется по условию допустимого нагрева:
Iд.д. ? Iр (А), (11.5)
где Iд.д. - длительно допустимый ток проводника, А.
Значение расчетного тока при равномерной нагрузке фаз для трехфазной сети определяется по формуле [5]:
(А), (11.6)
где Pр,о - активная расчетная мощность трех фаз; cosц - коэффициент мощности нагрузки (принимаем cosц =0,9); Uл - номинальное линейное напряжение сети.
(кВт), (11.7)
где Pуст - установленная мощность ламп; Kс - коэффициент спроса (для производственных помещений Кс = 0,95); KПРА - коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре (для ламп типа ДРЛ KПРА =1,1 [5]).
Для головного участка (от Т1 к ГОЩ):
Pуст =?Nл·Pл = 20 · 0,4 + 12 · 0,4 + 24 · 0,4 + 8 · 0,4 + 6 · 0,5 =
=8,0 + 6,4 + 9,6 + 3,2 + 3,0 = 30,2 кВт.
По (11.7) кВт.
Значение расчетного тока по (11.6):
А.
Выбираем кабель АВВГ сечением 4x16мм2 с Iд.д. = 60 А.
Выбор сечения проводников в распределительной сети осуществляется по учету потерь напряжения [5].
Сечение любого участка осветительной сети можно определить по формуле [5]:
(мм2), (11.8)
где ?M - сумма моментов нагрузки, кВт·м; ?б·m - сумма моментов всех ответвлений, кВт·м; где Kс - коэффициент, зависящий от схемы питания и материала проводника (принимаем Kс = 44 [табл. 10.7, 5]; Дuр - располагаемые потери напряжения, %.
Момент нагрузки представляет собой следующее произведение [5]:
, (11.9)
где lл - длина проводника, м.
Моменты нагрузки на кабели от ГОЩ до осветительных щитков в цехах:
ГОЩ - ОЩ1: кВт;
кВт·м.
ГОЩ - ОЩ2: кВт;
кВт·м.
ГОЩ - ОЩ3: кВт;
кВт·м.
ГОЩ - ОЩ4: кВт;
кВт·м.
Моменты нагрузки однофазных ответвлений осветительных щитов:
(кВт·м), (11.10)
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м;
кВт·м.
Потери напряжения на участке Т1 - 0 по (7.12):
Тогда располагаемые потери напряжения Дuр = 5 - 0,17 = 4,83%.
Сечения проводов головных участков определяются по (11.8):
мм2;
мм2;
мм2;
мм2.
Для всех четырёх участков, руководствуясь условием механической прочности, принимаем провод марки АПВ сечением F = 4х2,5 мм2.
Определение фактических потерь напряжения в этих проводниках:
, (11.11)
Определение располагаемых и потерь напряжения для каждого из участков:
.
Определяем сечения однофазных ответвлений осветительных щитов ОЩ, принимая в формуле (10.8) Kc = 7,4 [табл. 10.7, 5]:
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2;
мм2.
Для всех участков принимаем провод марки АПВ сечением F = 2х2,5 мм2.
11.3 Расчет аварийного освещения
Аварийное освещение (АО), потребляемая мощность которого составляет 10% от общего, получает питание от трансформатора Т2 через аварийный осветительный щит (АОЩ). АО выполняется светильниками ППД-150 с лампами накаливания Б215-225-150 мощностью 150 Вт.
Мощность аварийного освещения принимается равной 10% от рабочего:
Pав.осв = 0,1 · Pосн.осв. = 0,1 · 29,60 = 2,96 кВт.
Лампы накаливания устанавливаем в шахматном порядке в каждом из участков цеха и над каждым из входов. Число ламп аварийного освещения:
.
В данном случае устанавливаем 22 лампы.
Расчетный ток кабеля, проложенного от КТП к АОЩ:
А.
Выбираем кабель АВВГ сечением 4x2,5мм2 с Iд.д. = 19А.
Принимаем Дuр = 5%.
Потери напряжения в кабеле, проложенном от КТП к АОЩ по (7.12):
.
Располагаемые потери по формуле (10.13):
Дuрасп.АОЩ = 5 - 0,11 = 4,89%.
Самый наибольшим моментом нагрузки обладает ответвление
сварочного участка.
Момент нагрузки для ответвления сварочного участка по (11.10):
кВт·м
Сечение проводников от АОЩ до ламп накаливания определяем по выражению (11.8):
мм2.
С целью обеспечения условия механической прочности выбираем провод АПВ сечением 2x2,5мм2.
Сеть АО полностью выполняется алюминиевыми проводами АПВ 2х2,5, так как остальные ответвления имеют меньший момент нагрузки.