Содержание
Введение……………………………………………………………………………….6
1 Термины и определения…………………………………………………………….7
2 Светотехническая часть расчета осветительных установок производственных помещений……………………………………………………………………………15
2.1 Выбор системы освещения и нормированной освещенности………………...15
2.2 Выбор источников света………………………………………………………...16
2.3 Выбор типа светильника………………………………………………………...17
2.4 Размещение светильников………………………………………………………18
2.5 Определение мощности ламп…………………………………………………...20
3 Электротехническая часть расчета осветительных установок производственных помещений……………………………………………………………………………22
3.1 Напряжение осветительных сетей………………………………………………23
3.2 Схемы питания осветительной установки……………………………………...23
3.3 Расчет электрических нагрузок осветительной сети………………………..…26
3.4 Защита осветительных сетей…………………………………………................28
3.5 Расчет осветительных сетей…………………………………………………….28
3.6 Управление освещением………………………………………………………...35
3.7 Электробезопасность осветительной установки……………………………....37
3.8 Техническая эксплуатация и обслуживание осветительных установок….….38
4 Оформление чертежей графической части проектов осветительных
установок……………………………………………………………………………..39
5 Примеры расчетов электрического освещения…………………………………..41
5.1 Расчет осветительной сети рабочего освещения участка механического цеха
с использованием газоразрядных ламп высокого давления(ГЛВД)…………...…41
5.2 Расчет осветительной сети аварийного освещения участка механического
цеха с использованием ртутно-вольфрамовых ламп………………………………54
5.3 Расчет осветительной сети рабочего освещения участка механического цеха с использованием газоразрядных ламп низкого давления(ГЛНД)………………....62
5.4 Расчет осветительной сети аварийного освещения участка механического цеха с использованием ГЛНД………………………………………………………….83
Список используемых источников ………………………………………………... 90
Приложение А – Общие технические данные для светотехнической части расчета осветительной установки.
Таблица А.1 – Значение коэффициента отражения………………………………..91
Таблица А.2 – Требования к освещению помещений промышленных предприятий……………………………………………………………………………………92
Таблица А.3 – Коэффициенты запаса для естественного и искусственного освещения……………………………………………………………………………….…94
Таблица А.4 – Кривые силы света светильников по ГОСТ 17677-82…………….96
Таблица А.5 – Рекомендуемые значения отношений L\h………………………....96
Таблица А.6 – Коэффициент использования светового потока светильников с типовыми КСС………………………………………………………………………….97
Приложение Б - Технические данные источников света и световых приборов.
Таблица Б.1 – Технические характеристики ртутно-вольфрамовых ламп типа ДРВ……………………………………………………………………………………99
Таблица Б.2 – Технические характеристики люминесцентных ламп…….………99
Таблица Б.3 – Технические характеристики дуговых ламп типа ДРЛ..………...100
Таблица Б.4 – Технические характеристики металлогалогенных ламп типа ДРИ…………………………………………………………………………………..100
Таблица Б.5 – Технические характеристики ксеноновых трубчатых ламп…….101
Таблица Б.6 – Технические характеристики натриевых ламп типа ДНаТ…… ..101
Таблица Б.7 – Технические данные светильников с лампами типа ДРВ……….102
Таблица Б.8 – Технические данные светильников с люминесцентными лампами Таблица Б.9 – Технические данные светильников с лампами ДРЛ……………..104
Приложение В – Общие технические данные для электрической части расчета
осветительной установки.
Таблица В.1 – Технические данные распределительных щитков……………….105
Таблица В.2 – Технические данные пункта ПР8501 распределительного.……..106
Таблица В.3 – Осветительные щитки серий ОП, ОЩВ, УОЩВ………………...108
Таблица В.4 –Технические характеристики автоматических выключателей серии ВА47……………………………………………………………………………..…..109
Таблица В.5 – Минимальные отношения тока аппаратов защиты к расчетному току осветительного участка, КП……………………………………………….…110
Таблица В.6 – Допустимая потеря напряжения в осветительных сетях………..111
Таблица В.7 – Значение коэффициентов С, входящих в формулу для расчетов сетей по потере напряжения………………………………………………………….112
Таблица В.8 – Значения коэффициентов приведения моментов…………...…...113
Таблица В.9 – Характеристики и основные технические данные проводов применяемых в осветительных электрических сетях …………………………………..114
Таблица В.10 – Рекомендуемые способы монтажа, формирующих базу для расчета допустимых токовых нагрузок……………………………………………….116
Таблица В.11 – Допустимый длительный ток для проводов и кабелей………...117
Таблица В.12 – Допустимые длительные токи для кабелей напряжением до 1 кВ с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена………………………118
Таблица В.13 – Таблица определения коэффициента защиты, Кз………………119
Таблица В.14 – Условные обозначения элементов осветительной сети на планах производственных помещений………………………………………………….. .120
Графическая часть
Участок цеха. План прокладки сетей освещения.
Формат А3, листов 2.
Участок цеха. ЩО1 Питающая и распределительная сеть.
Формат А3, листов1.
Участок цеха. ЩО2 Питающая и распределительная сеть.
Формат А3, листов1.
Введение
Основной движущей силой современной промышленности является электрическая энергия. Этот вид энергии легко можно превратить в другие виды, в том числе и световую энергию. Электрические источники света – от ламп накаливания до светодиодов нашли широкое применение на промышленных предприятиях и прежде всего в осветительных установках, которые потребляют около 10% всей энергии предприятия. Технически грамотный расчёт осветительных установок позволяет повысить производительность труда, снизить брак в производстве, создать безопасные условия труда.
Техническая эксплуатация и обслуживание электрооборудования осветительных установок невозможно без знания основных светотехнических величин, принципов действия различных источников света, порядка их выбора и защиты от аварийных режимов.
Целью данного пособия является оказание методической помощи при изучении курса МДК 01.03 «Электрическое и электромеханическое оборудование» студентами выпускных курсов колледжа по специальности 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования. Пособие может быть использовано студентами при работе над курсовым и дипломным проектом.
При написании учебного пособия авторы использовали опыт преподавания дисциплины«Электрическое и электромеханическое оборудование» во Владимирском авиамеханическом колледже.
Список литературы содержит указания на дополнительные доступные издания, необходимые для углубленного изучения отдельных вопросов.
Учебное пособие написано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования и предназначено для студентов техникумов и колледжей.
1 Термины и определения
1.1 Светотехнические величины
Свет – в широком смысле – электромагнитные волны различных частот; в узком смысле – видимое излучение с длиной волны от 380нм до 780нм.
(1нм = 10-9м)
Световой поток (Ф) – количество световой энергии, излучаемое источником света в единицу времени; т.е. это мощность лучистой энергии.
Единицы измерения:
энергетическая – Ватт, Вт;
светотехническая – люмен, лм.
1 люмен – это излучение мощностью 1/683 Вт с длиной волны 540нм.
Сила света(I)– это пространственная плотность светового потока вдоль оси светового пучка, образующего угол в 1 стерадиан (ср).
Единицы измерения:
энергетическая – Вт/ср;
светотехническая – кандела, кд.
1 кандела – это сила света в данном направлении от источника видимого света с затратой энергии 1/683 Вт/ср.
Освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока, приходящаяся на единицу освещенной площади.
Единицы измерения:
энергетическая – Вт/м2;
светотехническая – люкс, лк.
1 люкс – это равномерное освещение площади в 1м2 с затратой энергии 1/683 Вт/м2.
Яркость (L) – это пространственная плотность светового потока, приходящаяся на единицу освещенной площади.
Единицы измерения:
энергетическая – Вт/ср∙м2;
светотехническая – кд/м2; ранее эта единица яркости называлась НИТ.
Световая отдача (S)–показывает, с какой экономичностью подведенная к источнику света энергия преобразуется в видимый свет.
Единица измерения – лм/Вт.
Теоретически возможная светоотдача источников света – 683 лм/Вт, означающая, что вся подведенная к источнику света энергия превратилась в видимый свет.
Практически, у электрических источников света S=10-200 лм/Вт.
У неэлектрических источников света – светоотдача еще меньше.
1.2 Источники света и их характеристики
Естественные источники света – Солнце, Луна, звёзды, атмосферные электрические разряды и др.
Искусственные источники света – любое устройство, превращающее энергию любого вида в энергию оптического излучения. Наиболее экономичными из искусственных источников света являются электрические источники света.
Лампа накаливания– источник света, преобразующий энергию проходящего по спирали лампы электрического тока в тепловую и световую.
Галогенная лампа – это лампа накаливания, но с добавлением в колбу лампы галогенов (соединения брома, хлора, фтора), что значительно улучшает характеристики лампы.
Люминесцентная лампа – это газоразрядная лампа низкого давления
(0,001- 0,2 атм), преобразующая с помощью люминофоров ультрафиолетовое излучение внутри лампы в видимый свет.
ГОСТ 6825-91 «Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения» вводит новое условное обозначение этих ламп.
Старое обозначение – ЛД80
Новое обозначение – SL80/38-760
Структура условного обозначения:
S
L80/38
- 760
Свет
Люминесцентная
Мощность, Вт (80)
Диаметр колбы, мм (38)
Индекс цветопередачи, Rа – 70-79
Цветовая температура, ºК (6000)
Компактная люминесцентная лампа – это люминесцентная лампа, предназначенная для непосредственной замены ламп накаливания.
Газоразрядная лампа – источник света, в котором оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях.
Это, как правило, лампы высокого и сверхвысокого давления (0,2-15 атм).
Светоизлучающие диоды – полупроводниковые источники света, в которых излучение возникает на границе «p-n» перехода при подаче на этот переход постоянного напряжения прямой полярности.
Для всех источников света важнейшими являются следующие пять характеристик:
световая отдача (S) – лм/Вт;
световой поток (ф) – лм;
цветовая температура (Тц) – ºК;
коэффициент цветопередачи (Rа);
номинальный средний срок службы ( τн) – час.
Цветовая температура (Тц) – это условная температура источника света, при которой цвет его излучения совпадает с цветом рассматриваемого объекта.
Образцовым источником света является Солнце с температурой поверхности 6000ºК, при которой цвета рассматриваемых объектов не искажаются.
Естественный солнечный свет могут создавать люминесцентные лампы; следовательно, их цветовая температура приближается к 6000ºК. Цвет голубого неба без Солнца – это источник света, у которого Тц= 6500ºК. Такой свет дают люминесцентные лампы типа ЛДЦ. Холодно-белый свет создают источникис
Тц = 5000º К – см. лампу ЛХБ.
Белый свет в яркий день создают источники с Тц = 4200º К – см. лампу ЛБ.
Лампы накаливания, натриевые лампы высокого давления имеют Тц = 2100º – 2800º К, что соответствует сверхтеплому белому свету, т.е. желтый, соломенный свет, а потому они не будут искажать красные и желтые цвета объектов, а все другие цвета – будут искажаться.
Коэффициент цветопередачи (Ra)– уровень соответствия естественного цвета объекта (при освещении его естественным солнечным светом) с цветом этого объекта при освещении его искусственным источником света.
Ra= 100 – цвет объекта не искажен;
Ra> 90 – очень хорошая цветопередача;
Ra = 80-89 – хорошая цветопередача;
Ra = 60-79 – удовлетворительная цветопередача;
Ra< 60 – плохая цветопередача.
Номинальный средний срок службы ( τн) – момент времени (в часах), когда горят 50% первоначально включенных ламп.
Лампы накаливания имеют τн< 1000 ч.
Газоразрядные лампы τн= 7500 – 50000 ч.
Пульсация
светового потока – это изменение
значения светового потока от максимального
до минимального
,
при питании газоразрядных источников
света переменным током. Оценивается
коэффициент пульсации
где Фср– среднее значение светового потока
При частоте питающей сети 50 Гц, световой поток дважды за период проходит через нулевые значения, т.е. пульсирует с частотой 100 Гц. Однако наличие люминофорного покрытия колб ламп, несколько сглаживает пульсацию до величин:
Кп = 22-23% - у ламп типа ЛБ и ЛТБ;
Кп = 65% - у ламп типа ДРЛ.
Стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся объектов при освещении их пульсирующим световым потоком.
1.3 Световые приборы
Светильник – световой прибор, перераспределяющий, фильтрующий и преобразующий свет, излучаемый источником света, установленным в этом приборе.
Светораспределение светильника оценивают с помощью кривой силы света светильника.
Кривая сила света (КСС) – зависимость силы света светильника от продольных и поперечных углов, получаемых сечением светильника плоскостью – см. рисунок 1.1
-1
-2
-3
-4
Рисунок 1.1 Типы КСС
0О
10О
20О
30О
40О
50О
60О
70О
80О
90О
1 – концентрированная (К);2 – косинусная (Д);3 – равномерная (М);4 – синусная (С).
ГОСТ 17677-82 «Светильники. Общие технические условия» классифицируется КСС на 7 типовых кривых – К; Г; Д; Л; Ш; М; С. Если светильник имеет КСС не отвечающую условиям ни для одной из типовых кривых, то её называют специальной КСС. От типа КСС зависит расстояние между светильниками в ряду при освещении больших площадей. Светильники с широкой КСС (М; Ш) лучше подходят для помещений с низкими потолками.
ГОСТ 17677-82«Светильники. Общие технические условия» в обозначении светильника предусматривает следующая структура условного обозначения:
Р С П- 05- 400
Б – бактерицидные
Г – ртутные типа ДРИ
Ж – натриевые типа ДНаТ
И – кварцевые галогенные (накаливания)
К – ксеноновые трубчатые лампы
Л – прямые трубчатые люминесцентные
Н- накаливания общего назначения
Р – ртутные лампы ДРЛ
С – лампы–светильники (зеркальные)
Ф – фигурные люминесцентные
Э - эритемные
Б – настенные
В – встраиваемые
Г – головные
Д – пристраиваемые
К – консольные, торцевые
Н – настольные, опорные
П – потолочные
Р – ручные
С – подвесные
Т – напольные, венчающие
П – для промышленных предприятий
Р – для рудников и шахт
О – для общественных зданий
Б – для жилых (бытовых) помещений
Т – для кинотелевизионных студий
У – для наружного освещения
номер модификации
мощность лампы, Вт
Тип лампы
Способ крепления
Основное назначение
1.4 Системы и виды освещения
1.4.1 Системы освещения
Естественное освещение – освещение помещений светом неба, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.
Искусственное освещение – освещение помещений с помощью электрических или других источников энергии, располагаемых на территории помещения.
Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.
Общее искусственное освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).
Комбинированное искусственное освещение – искусственное освещение, при котором к общему искусственному освещению добавляется местное.
Местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.
1.4.2 Виды освещения
Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.
Аварийное освещение – освещение, предусматриваемое в случае выхода из строя питания рабочего освещения.
Аварийное освещение разделяется на эвакуационное и резервное.
Эвакуационное освещение – вид аварийного освещения для эвакуации людей или завершения потенциально опасного процесса.
Освещение больших площадей (антипаническое освещение) – вид эвакуационного освещения для предотвращения паники и безопасного подхода к путям эвакуации. Предусматривается для помещений площадью более 60м2
[9, раздел 7.108].
Резервное освещение – вид аварийного освещения для продолжения работы в случае отключения рабочего освещения.
Охранное освещение – разновидность рабочего освещения, устраивается по периметру территории предприятия, а также территории некоторых общественных зданий.
Дежурное освещение – освещение в нерабочее время.