Диплом / Книги / В. Б. Козловская. В. Н. Радкевич, В. Н. Сацукевич

В. Б. Козловская, В. Н. Радкевич, В. Н. Сацукевич

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ

ОСВЕЩЕНИЕ

Справочник

Минск

«Техноперспектива»

2008

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современную цивилизацию невозможно представить без искус­ ственного освещения. Осветительные установки являются одними из наиболее распространенных технических устройств, применяе­ мых во всех сферах человеческой деятельности. На любом произ­ водственном предприятии, в сельском хозяйстве, в жилом и обще­ ственном секторе используется множество разнообразных световых приборов, обеспечивающих требуемую освещенность при отсут­ ствии или недостатке естественного света.

Экономичность и надежность осветительных установок зави­ сит от принятых технических решений при их проектировании, монтаже и эксплуатации. Из-за массовости применения световых приборов светотехническими и электротехническими расчетами осветительных установок занимается значительное количество ин­ женерно-технических работников, которые, как показывает прак­ тика, во многих случаях нуждаются в пособиях, способных оказы­ вать им необходимую помощь при проектировании и эксплуатации систем электрического освещения. В последнее время в светотех­ нике произошли определенные изменения: разработаны и внедре­ ны в практику эксплуатации новые световые приборы и электро­ оборудование, введена новая нормативно-техническая документа­ ция, оказывающая существенное влияние на выбор технических решений при проектировании осветительных установок. В связи с этим изданная ранее техническая литература по электрическому

3

Предисловие

освещению стала ограниченно пригодной для использования в про­ цессе проектирования и эксплуатации осветительных установок.

Авторы поставили своей целью обобщить современные мате­ риалы по светотехническим и электрическим расчетам осветитель­ ных установок, проанализировать и представить справочную ин­ формацию, необходимую для выполнения указанных расчетов. В справочнике использована техническая информация по источни­ кам света и световым приборам ведущих производителей светотех­ нической продукции Республики Беларусь и других стран.

При подготовке справочника авторы стремились излагать мате­ риал систематизированно, последовательно и доступно, сопровож­ дая наиболее сложные теоретические вопросы поясняющими при­ мерами, опираясь на действующую нормативную и справочную информацию, используя свой практический опыт.

Разработанное издание в первую очередь предназначено для специалистов, занятых созданием и эксплуатацией систем электро­ освещения промышленных объектов. В то же время оно может быть полезным и при проектировании и эксплуатации осветительных установок общественных и жилых зданий.

В данной книге рассматриваются вопросы проектирования ос­ ветительных установок промышленных предприятий и обществен­ ных зданий, дается справочная информация, необходимая для вы­ полнения расчетов электрического освещения, и приводятся основ­ ные требования действующей нормативно-технической документа­ ции к светотехнической и электрической частям осветительных ус­ тановок. Содержание справочника ориентировано на получение читателями единой системы теоретических знаний и практических навыков, необходимых для проектирования и эксплуатации освети­ тельных установок.

Авторы признательны декану агроэнергетического факультета Белорусского государственного агротехнического университета, кандидату технических наук, доценту И. В. Протосовицкому и ди­ ректору Минского государственного политехнического колледжа Г. Д. Подгайскому за полезные замечания и предложения, сделан­ ные ими при рецензировании рукописи справочника.

Во втором издании устранены погрешности оформления, обна­ руженные после выхода в свет первого издания справочника.

4

ВВЕДЕНИЕ

Доля электрического освещения в электроиотреблении разных стран различна. В Республике Беларусь она составляет около 10-13 %.

В общем электропотреблении промышленных предприятий зат­ раты электроэнергии на искусственное освещение относительно не­ велики (5-15 %) и зависят от отрасли промышленности. Тем не ме­ нее следует стремиться к рациональному использованию этой энер­ гии, обоснованно применяя экономичные и наиболее подходящие для конкретных условий источники света и световые приборы. Весь­ ма важно также правильно организовать эксплуатацию осветитель­ ных установок, что необходимо учитывать при их проектировании.

От устройств искусственного освещения зависят безопасность работы, состояние и сохранность зрения человека, производитель­ ность труда, эстетическое восприятие интерьера помещений и ар­ хитектурный облик зданий.

Задачей оптимального проектирования и рациональной эксплу­ атации осветительных установок является обеспечение с наимень­ шими затратами требуемой освещенности и необходимого качества освещения помещений с целью создания нормальных условий для жизнедеятельности людей. Недопустимо экономить электроэнергию за счет ухудшения освещенности и качества освещения, так как это может повлечь за собой нежелательные последствия: снижение про­ изводительности труда, увеличение зрительной нагрузки работни­ ков, повышение травматизма и т. д.

5

Введение

Вопросы качества проектирования электрического освещения в конечном итоге связаны со здоровьем людей, поэтому следует гра­ мотно подходить к осуществлению данной работы, строго выполняя требования действующей нормативно-технической документации.

Проектирование электрического освещения осуществляется при разработке электрической части строительного проекта объекта.

При проектировании электрического освещения необходимо, чтобы были обеспечены требуемые уровни освещенности и по­ казатели качества освещения на рабочих местах и в помещениях в целом, поскольку при этом создаются комфортные условия для зрения работающих там людей.

При проектировании освещения для помещений и наружных установок с повышенными требованиями к архитектурно-художе­ ственному оформлению необходимо рассматривать электрическое освещение как элемент дизайна. В этом случае основные проект­ ные решения принимаются совместно с соответствующими специ­ алистами (архитекторами, дизайнерами и др.).

Существует определенный порядок расчета электрического ос­ вещения. При проектировании осветительных установок условно выделяют светотехническую и электрическую части проекта. В рам­ ках светотехнической части разрабатываются такие основные вопро­ сы, как выбор системы освещения, требуемой освещенности и коэф­ фициента запаса, источников света и световых приборов, размещение светильников. В результате расчета определяется число и мощность ламп, необходимых для обеспечения заданной освещенности.

В электрической части проекта решаются задачи питания элект­ роэнергией выбранных световых приборов и защиты сетей освеще­ ния. При этом проектирование ведется в следующей очередности: сначала осуществляется выбор схемы питания осветительной уста­ новки, типа групповых щитков и мест их расположения, намечаются трассы питающих и групповых линий. Далее в зависимости от конк­ ретных условий принимаются марки проводов и кабелей и способы их прокладки. Следующим шагом является определение мер защиты от поражения электрическим током, а также выбор номинальных то­ ков и уставок защитных аппаратов. После принятия решения по всем перечисленным позициям осуществляется расчет сечений проводов и кабелей питающих и групповых линий осветительной сети и решают­ ся вопросы рациональной эксплуатации осветительной установки.

6

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЕДИНИЦЫ СВЕТОТЕХНИКИ

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности людей необ­ ходимы источники света. Естественного освещения, создаваемого Солнцем, во многих случаях недостаточно для удовлетворения потребности людей в освещении. В связи с этим с древних вре­ мен человек создавал и использовал искусственные источники света: тела, вещества и устройства, в. которых энергия любого вида лри определенных условиях, зависящих от человека, пре­ образуется в свет. Свет является разновидностью электромаг­ нитной энергии, передаваемой лучеиспусканием и вызываю­ щей световое ощущение в результате раздражения зрительного нерва у людей и животных.

В результате преобразования подводимой к телам энергии, в ча­ стности тепловой или электрической, при определенных условиях возникает электромагнитное излучение, которое принято характери­ зоватьдлиной волны X, измеряемой в метрах(м) илинанометрах (нм). Лучи по длинам волн распределены следующим образом:

X= 104 - 1 0"4 м - радиоволны;

X= 10-4 - 7,6 • 10~7 м - инфракрасные лучи;

X = 7,6 • 10~7 - 3,8 ■10-7 м - видимые лучи;

X = 3,8 • 10-7 - 5 • Ю“9 м - ультрафиолетовые лучи; X = 5 • Ю-4 - 4 - 1012 м —рентгеновские лучи;

X = 4 • Ю"12 - 10-13 м - гамма-лучи, излучаемые при ядерном превращении.

7

i. Основные понятия и единицы светотехники

Электромагнитные излучения оптической части спектра с дли­ ной волны X = Ю-'’ - 5 • 10"9 м, включающие в себя инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые излучения, имеют большое значение в жизни живых организмов и поддержании нормальной жизнедея­ тельности людей на Земле.

Как видно, область видимого излучения в общем потоке электро­ магнитного излучения довольно узкая. В зависимости от длины вол­ ны видимое излучение разделяется по следующим основным цветам:

красный - X = 7,6 • 10~7 - 6,2 - 10'7 м = 760-620 нм; оранжевый - X = 6,2 • 107 - 5,9 • 10-7 м = 620-590 нм; желтый - X = 5,9 • Ю-7 - 5,6 • 10-7 м = 590-560 нм; зеленый - X - 5,6 • 10~7 - 5,0 ■10'7 м = 560-500 нм; голубой - X = 5,0 ■10-7 - 4,8 ■10~7 м = 500-480 нм; синий - X = 4,8 • 10*7 - 4,5 ■10-7 м = 480-450 нм; фиолетовый - X = 4,5 • 10"7 - 3,8 ■10~7 м = 450-380 нм.

Глаз человека по-разному воспринимаетлучи различной цветнос­ ти. Наиболее чувствителен он к желто-зеленым цветам. Максималь­ ная чувствительность глаза, имеющая место при длине волны 555 нм, принята за единицу. В этом случае относительная видимость фиоле­ тово-синего излучения не превышает 0,2, а красного - 0,3. Лучи, ле­ жащие за красным и фиолетовым концами сплошного спектра (инф­ ракрасные и ультрафиолетовые) являются для человека невидимыми.

Разные животные неодинаково реагируют на цветовые излуче­ ния. Например, домашние птицы при освещении помещения лам­ пами синего цвета теряют способность видеть. Красный свет дей­ ствует на птиц успокаивающе, в то время как на некоторых других животных - раздражающе.

В светотехнике помимо видимого излучения используются так­ же инфракрасное и ультрафиолетовое. Невидимые инфракрасные лучи являются тепловыми и участвуют в переносе теплоты от одно­ го тела к другому. Они появляются при нагреве какого-либо тела (например, куска металла) до температуры не выше 800 К. На шка­ ле электромагнитных волн они занимают достаточно широкий ди­ апазон между красным концом видимого спектра излучения света и коротковолновым радиоизлучением. Инфракрасное излучение на­ ходит широкое применение в дефектоскопии, в приборах ночного видения и ночного фотографирования, в средствах скрытой сигна­ лизации и т. д.

8

I. Основные понятия и единицы светотехники

Ультрафиолетовые лучи на шкале электромагнитных волн зани­ мают область между фиолетовым концом видимого спектра и рент­ геновскими лучами. Они отличаются сильным химическим (разло­ жение различных солей, например, солей серебра и др.) и физиоло­ гическим (загар, уничтожение бактерий и др.) действием. Строго дозированное ультрафиолетовое облучение людей в профилакти­ ческих целях применяют как средство, способствующее нормали­ зации обмена веществ и повышающее устойчивость человека к воз­ действию неблагоприятных факторов [9]. Для нормального разви­ тия нуждаются в ультрафиолетовом облучении в раннем возрасте и домашние животные, если они не находятся на открытом возду­ хе под лучами солнца. Ультрафиолетовое облучение осуществля­ ется с помощью специальных установок, в которых используются дуговые ртутные, эритемные (предназначенные для загара) и осве­ тительные облучательные лампы.

Бактерицидные ультрафиолетовыелампы применяютсядля обез­ зараживания воздуха в помещениях медицинских учреждений, жи­ лых домов и т. д.

Получаемое в источниках света оптическое излучение характе­ ризуется рядом параметров, с помощью которых качественно и ко­ личественно оценивается каждый тип ламп. Номинальными [18] называются значения параметров, при которых лампы должны ра­ ботать и которые они должны иметь при заданных условиях эксп­ луатации. Они устанавливаются, как правило, на основании статис­ тической обработки результатов испытаний выборок из партии ламп данного типа, а затем распространяются на всю партию или сово­ купность ламп данного типа и поэтому являются величинами веро­ ятностными. Фактические параметры отдельных образцов обычно отличаются от номинальных определенным разбросом (дисперсией).

Параметры источников света условно можно разделить на две основные группы: технические (физические) и эксплуатационные. Технические параметры характеризуют излучение (световой поток, сила света, яркость, спектр излучаемого света), электрический ре­ жим (мощность лампы, рабочее напряжение на ней, напряжение питания, сила и род тока, для газоразрядных ламп - потери мощно­ сти в пускорегулирующих аппаратах (ПРА), коэффициент мощнос­ ти лампы и лампы в комплекте с ПРА и др.) и конструктивные осо­ бенности (габаритные размеры, размеры излучающего тела, форма