Электрическое освещение сварочного цеха

Курсовой проект

Электрическое освещение играет огромную роль в жизни современного человека, значение электрического освещения в производственной и культурной жизни людей заключается в следующем:

  • рациональное освещение рабочих мест повышает производительность труда, качество выпускаемой продукции, обеспечивает бесперебойность работы;
  • благоприятная осветительная обстановка создает нормальное психологическое состояние;
  • освещение открытых пространств, площадей, автодорог, магистралей является одним из основных условий безопасного движения пешеходов и автомобилей.

На сегодняшний день существует три вида источников света:

  • лампы накаливания;
  • газоразрядные лампы низкого давления;
  • газоразрядные лампы высокого давления.

Перспективы развития электрического освещения предусматривают улучшение технико-экономических показателей существующих источников света с увеличением световой отдачи, приближение спектрального состава излучения к дневному свету, увеличение срока службы источников света и т.д. Проектирование освещения является многовариантной задачей, требующей от разработчика умения находить не только наилучшие светотехнические, но и наиболее выгодные с экономической и энергетической точки зрения варианты решения. В настоящее время расход электроэнергии на освещение постоянно растёт и составляет около 14% всей вырабатываемой электроэнергии в республике. Затраты на сооружение осветительных установок промышленных предприятий достигают 30% общей сметной стоимости электротехнической части.

1. Выбор источников света для системы общего равномерного освещения цеха и вспомогательных помещений

Осветительные установки промышленных предприятий предназначаются для обеспечения нормальных и безопасных условий освещения производственных помещений.

Важнейшим требованием, предъявляемым к осветительной установке, является хорошая видимость освещаемых предметов. Качество освещения зависит от того, насколько правильно запроектирована и выполнена осветительная установка.

Различают два вида освещения:

1) рабочее, которое применяется во всех без исключения помещениях и обеспечивает нормируемые освещённости на рабочих местах.

2) аварийное, обеспечивающее в случае погасания светильников рабочего освещения минимальную освещённость, необходимую для временного продления деятельности персонала и обеспечения безопасности выхода людей из помещения.

В свою очередь различают следующие системы рабочего освещения:

13 стр., 6354 слов

Выручка от реализации продукции, работ и услуг как основной источник ...

... [42, c.132]. При этом деятельность предприятия можно характеризовать по нескольким направлениям: 1. Выручка от основной деятельности, поступающая от реализации продукции (выполненных работ, оказанных услуг); 2. Выручка от инвестиционной деятельности, выраженная в виде финансового ...

1) система общего освещения, предназначенного для освещения рабочих поверхностей и всего помещения в целом. В связи с этим светильники общего освещения размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

2) система местного освещения, предназначенного для дополнительного освещения рабочих мест, в стационарном и переносном исполнении.

3) система комбинированного освещения, предусматривающая совместное применение общего и местного освещения.

В данном пункте стоит задача выбора источников света для системы общего равномерного освещения.

В цеху имеются следующие помещения, приведенные в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Характеристика помещений

Помещение

Окружающая среда

Высо-та, м

Размер, м (длина/ширина)

Площадь,

м2

1

Сварочный цех

Нормальная

7,8

48,1/36,4

1750,84

2

Венткамера

Нормальная

4,4

6,1/9,25

56,43

3

Электромастерская

Нормальная

4,4

6,1/10,3

62,83

4

Мехмастерская

Нормальная

4,4

6,1/8,95

54,60

5

Инструментальная кладовая

Нормальная

4,4

6,1/16,4

100,04

6

Электрощитовая

Нормальная

3,0

6,1/8,95

54,60

Выбор того или иного ИС определяется требованиями к освещению (цветность излучения, зрительный комфорт, показатель блескости и др.) и выполняется на основании сопоставления достоинств и недостатков существующих источников света. При этом предпочтение необходимо отдавать разрядным источникам света как наиболее экономичным, имеющим световую отдачу более 50лм/Вт, и в связи с этим обеспечивающие минимальное потребление электроэнергии.

Достоинства ламп накаливания (ЛН) :

1) Универсальность применения.

2) Непосредственное включение в сеть.

3) Мгновенность зажигания.

4) Простота управления в широком диапазоне мощностей.

5) Компактность.

6) Дешевизна.

7) Незначительность снижения светового потока к концу срока службы.

8) Успешная работа при значительном снижении напряжения.

9) Практически нет влияния окружающей среды на работу.

Недостатки ламп накаливания:

1) Низкая светоотдача.

2) Малый срок службы.

3) Цветность излучения значительно отличается от дневного света.

Достоинства люминесцентных ламп низкого давления (ЛЛ) :

1) Высокая световая отдача.

2) Значительный срок службы.

3) Цветность излучения близка к дневному свету.

4) Малая яркость.

5) Незначительность изменения светового потока при колебании напряжения.

Недостатки люминесцентных ламп низкого давления:

1) Требуется применение пускорегулирующей аппаратуры.

2) Ограниченные величины мощностей и большие габариты.

3) Невозможность переключения с переменного на постоянный ток и наоборот.

4) Зависимость зажигания лампы от температуры и влажности окружающей среды.

5) Значительный коэффициент пульсации светового потока.

6) Значительное снижение светового потока к концу срока службы.

Достоинства люминесцентных ламп высокого давления:

1) Нормальная работа при широком диапазоне температур.

2) Высокая световая отдача.

3) Большой срок службы.

4) Компактность.

Недостатки люминесцентных ламп высокого давления:

1) Неправильная светоотдача.

2) Инерционность зажигания.

3) Высокая пульсация светового потока.

В соответствии с [1], общее (независимо от принятой системы освещения) искусственное освещение производственных помещений, предназначенных для постоянного пребывания людей, должно обеспечиваться разрядными источниками света.

Применение ламп накаливания допускается в отдельных случаях, когда по условиям технологии, среды или требований оформления интерьера использование разрядных источников света невозможно или нецелесообразно.

При выборе источников света предпочтение следует отдавать газоразрядным лампам, как наиболее экономичным.

Разрядные лампы высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применяются в высоких производственных помещениях (Н > 6м).

Причем при отсутствии требований к цветопередаче можно применять лампы ДРЛ, при наличии требований к цветопередаче — ДРИ.

Газоразрядные лампы низкого давления рекомендуется применять:

  • в помещениях, где работа связана с длительным и большим напряжением

зрения;

  • в помещениях, где имеет место требование к светопередаче;
  • в помещениях без естественного освещения;
  • по архитектурно-художественным соображениям.

При отсутствии ограничений к цветопередаче следует применять люминесцентные лампы типа ЛБ, имеющие наибольшую световую отдачу и наименьшую пульсацию светового потока. При повышенном требовании к цветопередаче используют лампы ЛД и ЛДЦ. В жарких помещениях применяют амальгамные люминесцентные лампы типа ЛБА.

Лампы накаливания ввиду их низкой световой отдачи можно использовать в следующих случаях:

  • а) в помещениях с нормируемой освещенностью 50 лк и ниже, т.е. когда с помощью газоразрядных источников света невозможно обеспечить зрительный комфорт;
  • б) в помещениях с тяжелыми условиями среды и взрывоопасных, при отсутствии необходимых светильников с газоразрядными лампами;
  • в) в помещениях, где недопустимы радиопомехи;
  • г) для аварийного и эвакуационного освещения, когда рабочее освещение выполнено разрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).

Таким образом, на основании вышесказанного производим выбор источников света, результаты которого сводим в таблицу 1.2.

Таблица 1.2. Результаты выбора источников света

Наименование помещения

Обоснование

1

2

3

Сварочный цех

ДРИ

Наличие требования к цветопередаче, высота помещения более 6 м

Венткамера

ЛЛ

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт), значительная экономия электроэнергии

Электромастерская

ЛЛ

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт), значительная экономия электроэнергии

Мехмастерская

ЛЛ

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт), значительная экономия электроэнергии

Инструментальная кладовая

ЛЛ

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт), значительная экономия электроэнергии

Электрощитовая

ЛЛ

Высокая световая отдача (до 75 лм/Вт), значительная экономия электроэнергии

В данном пункте, исходя из вышеприведенных достоинств и недостатков существующих источников света, мы произвели их выбор, как в основном, так и во вспомогательных помещениях, а результаты выбора свели в таблицу 1.2.

2. Выбор нормированной освещённости помещений и коэффициентов запаса

Выбор нормируемой освещенности выполняемой работы, рабочих мест является одним из важнейших этапов проектирования осветительных установок. При завышенных значениях освещенности возрастают приведенные затраты на осветительную установку, увеличивается расход электроэнергии на освещение. Заниженное освещение может являться причиной утомляемости и появления брака в работе, снижения производительности труда. Поэтому правильное определение нормируемой освещенности в значительной степени обуславливает эффективность осветительной установки.

Под нормируемой освещенностью понимается минимальная освещенность, которая должна иметь место в «наихудших» точках освещаемой поверхности. Установлена следующая шкала нормируемых значений освещенности: 0.2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 7500 лк.

Нормируемая освещённость регламентируется строительными нормами (СНБ), где количественная величина освещённости указана в зависимости от объектов (и их размеров), контраста объектов, фона и отражения фона. Основным нормативным документом, первоисточником для выбора норм освещенности является СПБ 2.04.05-98, [1].

Нормированные значения освещенности должны быть обеспечены в течение всего времени эксплуатации осветительной установки. Однако, в связи с тем, что период эксплуатации имеет место постоянное уменьшение освещенности, начальная освещенность должна быть принята больше нормированной, а именно, равна последней, умноженной на коэффициент запаса, значения которого регламентированы нормами. Этот коэффициент учитывает снижение светового потока источников света к концу срока службы, запыление светильников, старение последних, т.е. ухудшение характеристик, не восстанавливаемых очисткой, и снижение коэффициентов отражения стен и потолка помещения. Необходимый коэффициент запаса зависит от количества и характера пыли в воздухе, степени старения данного типа источников света (в связи с чем для газоразрядных ламп коэффициент запаса повышается), типа светильников, и, конечно периодичности очистки последних.

Произведём выбор нормированной освещённости и коэффициентов запаса для всех имеющихся помещений по [1] и [2], а результаты выбора сведём в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Результаты выбора освещённости и коэффициентов запаса

Наименование помещения

Нормированная освещённость, лк

Коэффициент запаса (Кз)

1

Сварочный цех

200

1,5

2

Венткамера

50

1,5

3

Электромастерская

300

1,5

4

Мехмастерская

300

1,5

5

Инструментальная кладовая

75

1,5

6

Электрощитовая

100

1,5

В данном пункте была определена нормируемая освещённость для всех помещений. Определение нормированной освещённости по нормам «СНБ» является трудоёмкой задачей, особенно при определении контраста объекта, фона и светлоты фона. Для решения этой задачи мы пользовались нормами освещённости, которые приведены в сокращённом варианте в [1] и [2], а результаты выбора свели в таблицу 2.1.

Светильники являются осветительными приборами ближнего действия и предназначены они для рационального перераспределения светового потока ламп, а также для защиты глаз от чрезмерной яркости, предохраняют источники света от загрязнения и механических повреждений. Конструктивно они состоят из корпуса-отражателя и (или) рассеивателя, патрона и крепящего устройства.

Каждый из светильников может характеризоваться одной из семи типовых кривых силы света: концентрированной (К), глубокой (Г), косинусной (Д), полуширокой (Л), широкой (Ш), равномерной (М) и синусной (С).

Основными факторами, определяющими выбор светильников являются:

  • а) условия окружающей среды (наличие пыли, влаги, химической агрессивности, пожароопасных и взрывоопасных зон);
  • б) строительная характеристика помещения (размеры помещения, в том числе его высота, наличие ферм, технологических мостиков, размеры строительного модуля, отражающие свойства стен, потолка, пола и рабочих поверхностей);
  • в) требования к качеству освещения.

Выбор конкретного типа светильника осуществляется по конструктивному исполнению, светораспределению и ограничению слепящего действия, экономическим соображениям.

Конструктивное исполнение светильника в значительной степени определяется уровнем защиты его от воздействия окружающей среды.

От конструктивного исполнения светильников зависит их надежность и долговечность в данных условиях среды помещения, безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, а также удобство обслуживания.

В нормальных сухих и влажных помещениях допускается применения всех типов незащищенных (IP20) светильников.

В сырых помещениях также допускается применение незащищенных (IP20) светильников, но при условии выполнения корпуса патрона из изоляционных и влагостойких материалов.

В особо сырых помещениях и в помещениях с химически активной средой рекомендуется применение светильников со степенью защиты не ниже ЕР22, в пыльных помещениях — не ниже IP44.

В жарких помещениях — не ниже IР20, причем в светильниках с люминесцентными лампами рекомендуется применение амальгамных ламп.

В пожароопасных зонах применяются светильники с минимальными допустимыми степенями защиты, указанными в [3].

Правильный выбор светильника по светораспределению обуславливает экономичное использование светового потока источника света, приводит к снижению установленной мощности осветительной установки. При равных условиях предпочтительнее выбирать светильники с более высоким КПД, несмотря на их более высокую стоимость. Эти дополнительные затраты окупаются за счет экономии электроэнергии.

В производственных помещениях с низкими коэффициентами отражения стен, потолков целесообразно применение светильников прямого света класса П со светораспределением типа К (концентрированная) при высоких потолках (более 6-8 м), с меньшей высотой потолков — со светораспределением типа Д (косинусная), реже Г (глубокая).

С увеличением высоты помещения применяемый светильник должен иметь большую степень концентрации светового потока (К, Г) и наоборот, в низких помещениях рекомендуется использовать светильники с более широким светораспределением (Д , Г).

При высоких отражающих свойствах стен и потолков производственных помещений (светлые потолки и стены) целесообразно применение светильников преимущественно прямого света класса Н.

При высоких отражающих свойствах пола или рабочих поверхностей преимущество получают светильники класса П, поскольку в этом случае за счет отражения в верхнюю полусферу попадает достаточно светового потока для создания приемлемого зрительного комфорта.

Светильники преимущественно прямого света класс П и рассеянного света класса Р с кривыми светораспределения Д (косинусная) и Л (полуширокая) целесообразно применять для освещения административных, учебных помещений, лабораторий и т.п.

Светильники классов В (преимущественно отраженного света) и О (отраженного света) применяют для создания архитектурного освещения производственных помещений, гражданских зданий. Для наружного освещения -светильники с кривой силы света Ш (широкая).

Поскольку основное помещение цеха имеет значительные габаритные размеры (в том числе его высота составляет 7,8 м) и относится к помещениям с нормальной средой, то для него по [2] принимаем светильники типа РСП05 со степенью защиты IP20 и кривой силы света Д2.

Во всех вспомогательных помещениях устанавливаем светильники ЛСП02 со степенью защиты ГР20 и кривой силы света Д2.

Результаты выбора типов светильников сведём в таблицу 3.1.

Таблица 3.1. Результаты выбора светильников

Наименование помещения

Тип светильника

Кривая силы света

1

Сварочный цех

РСП05

Д2 1

2

Венткамера

ЛСП02

Д2

3

Электромастерская

ЛСП02

Д2

4

Мехмастерская

ЛСП02

Д2

5

Инструментальная кладовая

ЛСП02

Д2

6

Электрощитовая

ЛСП02

Д2

Размещение светильников в плане и разрезе помещения определяется следующими размерами (см. рис. 3.1 и рис. 3.2):

Н — высота помещения

h с — расстояние светильников от перекрытия (свес), hс = 0…0,5м (при высоте помещения 10 м допускается увеличивать высоту свеса до 1 м);

h n = Н — hс — высота светильников над полом;

h P — высота расчётной поверхности над полом (hp = 0,8м);

Н р = hn — hP — расчётная высота;

l a , l b расстояния от стен до первого ряда; La , Lb — расстояния между соседними рядами.

Рис. 3.1. Подвес светильника над рабочей поверхностью

Рис. 3.2. Расстояния до стен и между рядами светильников

Расположение светильников в основном помещении цеха производится из соображения выполнения условия:

= L / Hp ,

где L = vL a

  • L b , причём рекомендуется:

l а = l b = (0,1…0,3)

  • L — если у стен есть рабочие места;

l а = l b = (0,3…0,5)

  • L если у стен нет рабочих мест;
  • Производим расчёт места расположения светильников для основного цеха.

Основной цех: размер цеха 48,1 х 36,4 м; высота 7,8 м.

1) l а = l b = (0,3…0,5)

  • L = (0,3…0,5)
  • 9,24 = 2,772…4,62 м;

2) L / Hp = 1,4 (для светильников с кривой силы света Д2 по [3]);

Н Р = 7,8 — (0,8 + 0,4) = 6,6 м, тогда L = 1,4

  • 6,6 = 9,24 м;

3) L = = = 9,24 м;

тогда имеем: L a = 2,8; L b = 3,2 м.

Таким образом, мы в данной главе произвели выбор типа светильников (результаты выбора свели в таблицу 2.1.), а затем произвели их расположение для основного помещения. Для вспомогательных помещений расположение светильников будет выбрано по ходу светотехнического расчёта.

4. Светотехнический расчёт общего равномерного освещения

Светотехнические расчеты позволяют выполнить следующее:

  • а) определить количество и единичную мощность источников света осветительной установки, обеспечивающей требуемую освещенность в помещении (на рабочей поверхности);
  • б) для существующей (спроектированной) осветительной установки рассчитать освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения;
  • в) определить качественные показатели осветительной установки (коэффициент пульсации, цилиндрическую освещенность, показатели ослепленности и дискомфорта).

Основной светотехнический расчет освещения заключается в решении задач по приведенным выше пунктам а) и б).

Для этой цели применяются два метода расчета электрического освещения: метод коэффициента использования светового потока и точечный метод.

Метод коэффициента использования светового потока применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей, в основном для расчета светового потока источника (источников) света. Этот метод позволяет рассчитывать также среднюю освещенность горизонтальной поверхности с учетом всех падающих на нее потоков, как прямых, так и отраженных.

Он не применим при неравномерном размещении светильников, расчете освещенности в характерных точках как негоризонтальных, так и горизонтальных поверхностей.

Упрощенной формой метода коэффициента использования светового потока является метод удельной мощности на единицу освещаемой площади. Применяется этот метод для ориентировочных расчетов общего равномерного освещения. Максимальная погрешность расчета по методу удельной мощности составляет ± 20%. Точечный метод расчета освещения позволяет определить освещенность в любой точке поверхности освещаемого помещения при любом равномерном или неравномерном размещении светильников.

Он часто используется как поверочный метод для расчета освещенности в характерных точках поверхности. С помощью точечного метода можно проанализировать распределение освещенности по всему помещению, определить минимальную освещенность не только на горизонтальной, но и наклонной поверхности, рассчитать аварийное и местное освещение.

Основной недостаток точечного метода расчета заключается в неучете отраженного светового потока от стен, потолка и рабочей поверхности помещения.

В тех случаях, когда не может быть применим ни один из названных методов, например, при расчете неравномерного освещения помещения со значительными отражающими свойствами стен, потолка и рабочей поверхности, то используют оба метода, действуя комбинированным способом.

Методом коэффициента использования светового потока рассчитывают общее равномерное освещение горизонтальных поверхностей.

По этому методу расчета освещенность на горизонтальной поверхности определяют с учетом светового потока, отраженного от стен, потолка и самой рабочей поверхности.

Метод коэффициента использования применим для расчета освещения помещений светильниками с разрядными лампами и лампами накаливания.

Точечный метод расчета освещения является обязательным для расчета освещенности негоризонтальных поверхностей, общего локализованного, эвакуационного, местного и наружного освещения. Он позволяет рассчитывать световой поток источника света, светильника, ряда светильников.

4.1 Расчёт основного помещения методом коэффициента использования

Для светотехнического расчёта основного помещения будем применять метод коэффициента использования светового потока.

Световой поток :

Ф=

где µ — коэффициент неравномерности светового потока, 1,1-1,15;

U — коэффициент использования светового потока, значение которого определяют по справочнику, исходя из значения параметра » i «,

i=

где S — площадь освещаемой поверхности, м 2 ;

  • Кз — коэффициент запаса;
  • n — количество ламп в помещении;
  • Еmin — освещённость, Лк.

Расчётный световой поток должен лежать в пределах (-10%.., +20%).

Основное помещение: А = 48,1 м; В = 36,4 м; Нр=6,6 м; Emin = 200 Лк; Кз = 1,5.

Тогда индекс помещения:

i==3,139

В данном помещении светильники типа РСП05, тогда при i = 3,139 и коэффициентах отражения (п = 70%, с = 30%, р=10%) по [2] определяем значение коэффициента использования светового потока — U = 0,79.

Количество светильников равно: N = 19.

Требуемый световой поток равен по формуле 4.1.

Фтр=

По [3] выбираем лампы типа ДРЛ700. Световой поток лампы равен Фл = 41000 лм.

Определяем погрешность:

  • условие — 10% <
  • = +17,97 % <
  • +20 % выполняется.

4.2 Расчёт вспомогательных помещений методом удельной мощности

Расчёт вспомогательных помещений методом удельной мощности рассмотрим на примере венткамеры.

В венткамере устанавливаются светильники ЛСП02 для люминесцентных ламп. Поскольку в данном помещении нет требований к цветопередаче, то устанавливаем лампы серии ЛБ. Предполагается установка ламп мощностью 40 Вт. Тогда по [2] для светильников ЛСП02 с лампами ЛБ40 при высоте помещения 4,4 м (интервал 4-6 м) и площади цеха 56,43 м 2 (интервал 50-80 м2 ) удельная мощность приходящаяся на 100 Лк (при kз=1Д) составляет 7,4 Вт/м2 . Поскольку нормированная освещённость рассматриваемого помещения составляет 50 Лк, а коэффициент запаса kз = 1,5, удельная мощность для данного помещения будет составлять

Вт/м 2

Также удельная мощность помещения определяется по формуле

Откуда, зная мощность лампы и площадь помещения, определим число ламп для рассматриваемого помещения

Для рассматриваемого помещения принимаем 3 светильника ЛСП02 (по две лампы в каждом светильнике) с лампами ЛБ40 (6 шт.).

Аналогичные расчёты производим и для остальных вспомогательных помещений.

4.3 Расчёт аварийного освещения точечным методом

В соответствии со СНИПом, совместно с общим освещением должно устанавливаться и аварийное освещение. Причём аварийное освещение может быть двух видов:

  • для продолжения работы — устанавливается тогда, когда необходимо продолжать технологический процесс или завершить его до определённой стадии. Для этого освещения Emin = 5 % от общего рабочего освещения (возможно и более);

— аварийное эвакуационное освещение — для эвакуации, организуется для того, чтобы обеспечить нормальный проход (без травматизма) при погасании основного рабочего освещения. Минимальная освещённость в местах проходов в основном помещении не менее 0,5 лк, вне помещения — не менее 0,2 лк.

Эвакуационное освещение организовывается:

  • в производственных помещениях с количеством работающих не менее 50 человек или в обычных помещениях, в которых не менее 100 человек;
  • в помещениях без естественного света;
  • в помещениях, где затруднён проход.

В качестве источников света для эвакуационного освещения могут применяться ЛН или ЛЛ (при условии, что они в отапливаемом помещении, и в питающей сети напряжение должно быть не ниже 90 % Uhom).

Применение ламп ДРЛ при проектировании аварийного освещения запрещено.

Для эвакуационного освещения могут быть использованы источники света со светильниками общего рабочего освещения или установлены дополнительные источники света со светильниками. Максимальная мощность для источников света аварийного освещения для: ЛН — до 200 Вт; ЛЛ — до 80 Вт.

Для расчёта аварийного освещения воспользуемся точечным методом расчёта, служащим для расчёта освещения как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещённости. При расчёте по этому методу учитывается как прямой, так и отражённый свет.

Точечный метод расчёта использует пространственные изолюксы [т.е. кривые равных значений освещённостей, построенные при условной лампе со световым потоком в 1000 лм в координатах e(d, Hp)].

При расчёте на плане помещения с расположением светильников намечают одну (две) характерные точки с предполагаемой минимальной освещённостью. Для этой характерной точки определяют расстояние (di).

Затем по таблице условных освещённостей определяют изолюксы:

Еi = К (di , Hp)

А затем по выражению

определяют световой поток источника света, принимая µ = 1,1-1,2.

Помимо точечного метода с использованием линейных изолюкс существует ещё и метод линейных изолюкс (применяется для расчёта освещения от светящихся линий).

В данной курсовой работе мы проектируем аварийное эвакуационное освещение только для основного помещения, так как вспомогательные помещения цеха малы. В качестве светильников для аварийного освещения принимаем светильники типа ППД100, с лампами БК100.

Принимаем для аварийного освещения 9 ламп накаливания (см. рис. 4.2).

Режим работы аварийного освещения — только при погасании основного освещения. Расстояние от ближайших светильников до точки «А» равно: d 1= d2 = =11,5 м. Высота подвеса равна: Нр = 7,4 м. По [1] получаем: Ed1 = Ed2 = 0,5. Тогда:

Аналогично рассчитываем освещённость в остальных точках. Результаты расчёта сводим в таблицу 4.2.

Таблица 4.2. Результаты расчёта освещенности в контрольных точках для основного участка

Контроль- ная точка

Расстояние до контрольной точки

Изолюксы Ei

Минимальная

освещённость Emin

d1 = 11,5

0,5

1,194

А

d2 = 11,5

0,5

Б

d1 = 8,1

0,7

0,836

В

d1 = 10,4

0,5

0,597

В данном пункте был произведён расчёт системы общего равномерного освещения, тем самым окончательно определили количество светильников в каждом из помещений нашего цеха, а также определили типы и мощности устанавливаемых в эти светильники ламп. Также был произведён выбор источников света, типов светильников их размещения для системы аварийного освещения и расчёт системы аварийного освещения.

5. Разработка схемы питания осветительной сети

Питание электрического освещения осуществляется, как правило, совместно с силовыми электроприёмниками от общих трехфазных силовых трансформаторов с глухозаземленной нейтралью и номинальным напряжением на низкой стороне равным 400/230 В. Номинальное напряжение в таких сетях составляет 380/220 В.

Сети электрического освещения подразделяются на питающие, распределительные и групповые.

Питающая осветительная сеть — сеть от распределительного устройства подстанции или ответвления от воздушных линий электропередачи до вводного устройства (ВУ), вводно-распределительного устройства (ВРУ), главного распределительного щита (ГРЩ).

Распределительная сеть — сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов, щитков и пунктов питания освещения.

Групповая сеть — сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников.

Электрические осветительные сети в соответствии с оцениваются следующими характеристиками:

  • типами систем токоведущих проводников;
  • типами систем заземления;
  • способами и устройствами защиты от пожара (взрыва).

Типы систем токоведущих проводников переменного тока: однофазные двухпроводные; однофазные трехпроводные; двухфазные трехпроводные; двухфазные четырехпроводные; трехфазные четырехпроводные; трехфазные пятипроводные.

Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S. Буквенные обозначения имеют следующий смысл.

Первая буква — характер заземления источника питания:

  • Т — непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле;
  • N — непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания (обычно заземляется нейтраль в системах переменного тока).

Последующие буквы определяют устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

  • S — функции нулевого защитного (РЕ) и нулевого рабочего (N) обеспечиваются раздельными проводниками;
  • С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN-проводник).

Светильники рабочего освещения и светильники освещения безопасности в производственных и общественных зданиях и на открытых пространствах должны питаться от независимых источников.

Светильники и световые указатели эвакуационного освещения в производственных зданиях с естественным освещением, в общественных и жилых зданиях могут быть присоединены к сети, не связанной с сетью рабочего освещения, начиная от щита подстанций (распределительного пункта освещения) или, при наличии только одного ввода, начиная от вводного распределительного устройства.

Питающие сети для осветительной установки и силового электрооборудования рекомендуется выполнять раздельными линиями. В начале каждой питающей линии устанавливаются аппараты защиты и отключения. В начале групповой линии обязательно устанавливается аппарат защиты, а отключающий аппарат может не устанавливаться при наличии таких аппаратов по длине линии.

При питании внутреннего освещения от КТП нецелесообразно использовать мощные линейные автоматические выключатели для защиты линий питающей сети, так как их номинальные данные могут быть значительно выше мощности линий. Поэтому вблизи КТП устанавливаются магистральные щитки с автоматическими выключателями, от которых питаются групповые щитки.

Схемы питания электрического освещения должны обеспечивать: необходимую степень надежности электроснабжения; безопасность, простоту, удобство эксплуатации и управления; экономичность осветительной установки.

Групповые линии должны формироваться параллельно оконным проёмам, а в больших помещениях в качестве групповых линий могут быть ряды светильников.

Групповые линии осветительной сети объединяются групповыми щитками освещения.

Каждая линия, отходящая от ИП, может обеспечивать питание не более пяти групповых щитков освещения

При формировании светильников в группы необходимо учитывать следующее.

Каждая фаза должна быть загружена в пределах до 25А, при применении мощных источников света (ЛН 500 Вт и более, ДРЛ свыше 125 Вт) допускается увеличивать нагрузку фаз до 50(63) А.

Обычно объединяют в группы 2-4 помещения.

Количество ламп на фазу — до 200 шт. (ЛН и ДРЛ) или до 50 шт. (ЛЛ).

Питающие линии в основном 5-ти проводные (реже 3-х и 4-х проводные), групповые линии могут выполняться 3-х, 4-х и 5-ти проводными. Источники света должны быть равномерно распределены по всем трём фазам (допускается неравномерность распределения до 20 %).

Внутри цеха принимаем осветительную сеть переменного тока напряжением 380/220 В с системой заземления TN-S. Проводку выполняем кабелем марки АВВГ в трубах по фермам и поверхностям стен. В основном помещении проводка ламп ДРЛ и ЛН выполняется по фермам на тросах. Во вспомогательных помещениях проводка проложена по стенам скобами.

В качестве источника питания цеха выступает ВРУ, которое в свою очередь запитано от ТП 6-10/0,4-0,23 кВ, расположенной на расстоянии 230 м от проектируемого цеха.

6. Определение мест расположения щитков освещения и трассы электрической сети. Выбор типа щитков и способ прокладки

При выборе типа щитков освещения учитываются условия среды в помещениях, способ установки щитка, количество и тип установленных в них аппаратов защиты.

По степени защиты от внешних воздействий щитки имеют следующие конструктивные исполнения: защищенное, закрытое, брызгонепроницаемое, пыленепроницаемое, взрывозащищенное и химически стойкое.

Конструктивно щитки изготавливаются для открытой установки на стенах (колоннах, строительных конструкциях) и для утопленной установки в нишах стен. При размещении их следует выбирать помещения с более благоприятными условиями среды.

Магистральные и групповые щитки комплектуются аппаратами защиты плавкими предохранителями или автоматическими выключателями в однополюсном или в трехполюсном исполнении.

Наиболее совершенными являются щитки с автоматическими выключателями. Выпускаются они с вводным автоматом или без него, с количеством линейных автоматов от 3 до 30. В щитках могут быть однофазные, трехфазные или совместно одно и трехфазные линейные автоматические выключатели.

Для питания групп применяем два групповых щитка ОЩВ-6А УЗ с вводным выключателем на 63 А и шестью автоматическими выключателями для групповых линий на 25 А. Щиток этого же типа применяем и для аварийного освещения, а в качестве магистрального щитка применяем распределительный пункт ПР85-Ин1-3100 с четырьмя присоединениями по 63 А.

Щитки освещения должны располагаться:

  • а) по возможности ближе к центру питаемых ими нагрузок (это уменьшает протяженность групповой сети, а следовательно и расход проводникового материала);
  • б) таким образом, чтобы обеспечивалось удобство управления освещением (у входов;
  • в проходах и т.п.);

в) чтобы в осветительной сети отсутствовали или имели место

минимальные обратные потоки электроэнергии, вызывающие дополнительные потери мощности и энергии, потери напряжения.

Места расположения щитков освещения должны определяться одновременно с разработкой схемы питания осветительной установки, что в совокупности в свою очередь определяет трассу электрической сети.

Трасса электрической сети должна проходить таким образом, чтобы она охватывала значительное число щитков освещения и при этом обеспечивался бы минимум обратных потоков электроэнергии.

Основными факторами, определяющими выбор способов прокладки проводов и кабелей являются: условия окружающей среды, наличие соответствующих строительных конструкций (плит перекрытия, ферм и т.д.), возможность применения индустриальных способов монтажа (способы, обеспечивающие скоростной монтаж), технико-экономические и эстетические соображения. Для нашего цеха расположение групповых щитков (ЩО1, ЩО2) и щитка аварийного освещения (ЩО1а) и магистрального щитка (МЩ) целесообразно выполнить, как показано на плане цеха. Данное расположение щитков способствует уменьшению протяженности групповой сети, расхода проводникового материала. Находятся в местах удобных для управления и обслуживания. Трассы прохождения сети имеют минимальные обратные потоки электроэнергии в электрической сети от источника питания до светильника (это обеспечивает минимальные потери напряжения в осветительной сети).

Для проектируемого цеха щитки рабочего освещения запитываем к магистральному щитку, который в свою очередь питается от ВРУ. Щиток аварийного освещения запитываем отдельно.

Щитки запитываем пятижильными кабелями марки АВВГ, проложенными по стенам в коробах либо в каналах строительных конструкций.

Результаты проектирования представлены на плане цеха.

7. Выбор сечения проводов и кабелей и расчёт защиты осветительной сети

Определим расчётную нагрузку проектируемого объекта (цеха).

SpРСИЛ + jQСИЛ + SОСВ , (7.1)

Зададимся силовой нагрузкой цеха порядка 15 % от мощности трансформаторов питающей подстанции это составит Рсил = 129 кВт; Qсил 76,5 кВар , где

SОСВ — осветительная нагрузка цеха определяемая по формуле

SОСВ =РP.ОСВ + jQ P.ОСВ

где

где соsц — коэффициент мощности, который по [3] следует принимать:

1,0 — для ламп накаливания;

0,85 — для одноламповых светильников с люминесцентными лампами низкого давления;

0,92 — для многоламповых светильников с люминесцентными лампами низкого давления;

0,5 — для светильников с разрядными лампами высокого давления СДРЛ,ДРИ);

0,85 — для светильников с разрядными лампами высокого давления, имеющими ПРА с конденсатором.

Значение коэффициента спроса для сети рабочего освещения производственных зданий по [3] принимается:

1,0 — для мелких производственных зданий;

0,95 — для зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов;

0,85 — для зданий, состоящих из малых отдельных помещений;

0,8-для административно-бытовых и лабораторных зданий промышленных предприятий;

0,6 — для складских зданий, состоящих из многих отдельных помещений.

Коэффициент спроса для расчета сети освещения аварийного и эвакуационного освещения 1,0.

Получаем:

S p = 129 + j 76,5 + 20,254 + j 1,088 = 149,254 + j 87,588 = 173,056 кВ

  • А.

Находим коэффициент мощности цеха

Определяем потерю напряжения в трансформаторной подстанщш 1×1000 кВ

  • А, питающей ВРУ проектируемого цеха:

UT = M

  • (Ua
  • cosц + Up
  • sinц); (7.3)

где — коэффициент загрузки трансформатора;

Ua и Up — активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, которые определяются следующими выражениями:

Ua = Pk / Sном

(7.5)

где Pk — потери короткого замыкания, кВт;

Sном — номинальная мощность трансформатора, кВА;

Uk — напряжение короткого замыкания, %.

Тогда

UT = 0,8

  • (1,08
  • 0,86 + 5,39
  • 0,51) = 2,94%

Выберем кабель для запитки проектируемого цеха. Определим расчётный ток:

I

Принимаем кабель АВВГ (5120) с допустимым током 295А>262,94 А.

Определим допустимую потерю напряжения до наиболее удалённого светильника. Для сетей до 1 кВ допустимая потеря напряжения определяется по следующей формуле:

U = UххUMIN — UT + UЛ (7.6)

где U — допустимая потеря напряжения в сети, %.

Uxx — номинальное напряжение при холостом ходе трансформатора, принимаемое 105%; Umin — допускаемое напряжение у наиболее удалённых приемников, равное 95%;

  • UT — потеря напряжения в трансформаторе, %.

UЛ — потеря напряжения в кабелях до проектируемого цеха, %.

Определим потерю напряжения в кабелях:

  • где Iрл — расчётный ток линии;
  • Rл, Хл — активное и реактивное сопротивление линии;
  • Uн — номинальное напряжение сети.

U = 105 — 95 — 2,94 — 4,02 = 3,04 %.

Дальнейший выбор сечений проводников производится по потере напряжения по формуле:

F

где F — расчётное сечение проводов или кабеля, мм 2 ;

Мпр — приведенный момент нагрузки, кВт

  • м, определяемый по формуле:

где УМ — сумма собственных моментов данного и всех последующих по направлению энергии участков с тем же числом проводов в линии, что и данный участок, кВт

  • м;
  • Уm — сумма собственных моментов всех ответвлений, которые питаются от данного участка, но имеющих другое с ним число проводов, кВт·м;
  • коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов на участке и в ответвлении, принимаемый по [3];
  • С — коэффициент, учитывающий напряжение, систему питания и материал провода, принимаемый по [3];
  • Uуч — допустимая потеря напряжения на данном участке сети, %.

Собственный момент М на каждом участке сети определяется по формуле:

М=Рр-l , (7.10)

где l — длина трассы прокладки сети на рассматриваемом участке, м, обмеряемая по плану цеха.

Далее определяется фактическая потеря напряжения на рассматриваемом участке:

(7.11)

где — фактическая потеря напряжения на рассматриваемом участке, %; М — собственный момент участка, кВт·м;

  • kк — коэффициент, учитывающий потери напряжения, принимаемый по [2].

По фактической потере напряжения на данном участке находится допустимая потеря напряжения на следующем участке и расчёт повторяется.

Рассмотрим расчёт осветительной сети на примере канала ВРУ-МЩ-ЩО1-1. Выберем сечение участка ВРУ-МЩ. Для этого, во-первых, находим расчётную мощность линии: Рр = 0,95·(1,2·3,65+1,1·15,4)=20,254 кВт.

Итак, чтобы приступить к выбору сечений проводников необходимо знать собственные и приведенные моменты на отдельных участках сети.

Собственные и приведенные моменты участков осветительной сети определяются по формулам 7.9, 7.10. Для участка ВРУ-МЩ приведенный момент равен:

Теперь по формуле 7.8 определяем сечение кабеля на участке ВРУ-МЩ:

Принимаем кабель АВВГ (510), что больше минимально-допустимого сечения по условию механической прочности, которое составляет для алюминиевых проводников 4 мм 2 .

Рис 7.1 Расчетная схема электрической сети освещения

Фактическая потеря напряжения на участке ВРУ-МЩ составит:

По полученной потере напряжения находится допустимая потеря напряжения на следующем участке и расчёт повторяется.

Для участка МЩ-ЩО1:

  • U = 3,04 — 0,23 = 2,81 %;

Принимаем кабель АВВГ (56), что больше минимально-допустимого сечения по условию механической прочности, которое составляет для алюминиевых проводников 4 мм 2 .

Фактическая потеря напряжения на участке МЩ-ЩО1 составит:

Для участка ЩО1-1:

  • U = 2,81 — 0,86 = 1,94 %;

Принимаем кабель АВВГ (52,5), что соответствует минимально-допустимому сечению по условию механической прочности, которое составляет для алюминиевых проводников, питающих групповые линии, 2,5 мм 2 .

Фактическая потеря напряжения на участке ЩО1-1 составит:

Аналогично проводятся расчёты и для остальных участков. Результаты расчёта представлены в таблице 7.1, а также на листе 1 графической части.

Таблица 7.1 Выбор проводов и кабелей осветительной установки

Участок

Момент участка

Допустимая потеря

Напряжения, Uуч, %

Сечение по потере

напряжения, мм2

Принятый кабель, провод

Фактическая потеря

напряжения, U , %

Начало

Конец

М,

кВт·м

Мпр,

кВт·м

Марка

Сечение

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ВРУ

МЩ

101,27

1220,81

3,04

9,13

АВВГ

(510)

0,23

МЩ

ЩО1

225,30

734,46

2,81

5,95

АВВГ

(56)

0,86

ЩО1

1

166,78

166,78

1,94

1,95

АВВГ

(52,5)

1,53

ЩО1

2

122,89

122,89

1,94

1,44

АВВГ

(52,5)

1,13

ЩО1

3

128,03

128,03

1,94

1,50

АВВГ

(52,5)

1,18

ЩО1

4

91,45

91,45

1,94

1,07

АВВГ

(52,5)

0,84

МЩ

ЩО2

37,45

385,09

2,81

3,12

АВВГ

(54)

0,21

ЩО2

5

20,00

20,00

2,59

1,04

АВВГ

(32,5)

1,09

ЩО2

6

69,40

69,40

2,59

3,62

АВВГ

(34)

2,37

ЩО2

7

98,52

98,52

2,59

5,14

АВВГ

(36)

2,24

ВРУ

ЩО1а

252,00

335,70

5

1,53

АВВГ

(54)

1,45

ЩО1а

34,20

34,20

3,55

0,22

АВВГ

(52,5)

0,31

ЩО1а

18,00

18,00

3,55

0,12

АВВГ

(52,5)

0,17

ЩО1а

31,50

31,50

3,55

0,20

АВВГ

(52,5)

0,29

Расчёт осветительной сети предполагает выбор сечений проводов и кабелей, а также защиты сети.

Выбор сечений проводников в сетях напряжением до 1000 В, прокладываемых в помещениях, тесно связан с выбором защитной аппаратуры. Наиболее распространёнными аппаратами защиты в установках до 1000 В являются плавкие предохранители и автоматические выключатели, при чём последние вследствие своей надёжности предпочтительнее.

Осветительные сети во всех случаях должны быть защищены от токов короткого замыкания, а также от перегрузки. Токи вставок аппаратов защиты должны быть не меньше расчётных токов защищаемых участков, по возможности близкими к ним и не должны отключать электроустановку при включении ламп. В связи с этим вставки аппаратов защиты отстраиваются от пусковых токов источников света по формуле:

I3 = ko

  • Ip, (7.12)

где I3 — ток срабатывания защитного аппарата, А;

ko — коэффициент отстройки вставки защитного аппарата от пусковых токов источников света, принимаемый по [1];

Ip — расчётный ток защищаемого участка, А, находимый по одной из следующих формул:

для трёхпроводной сети:

(7.13)

для четырёхпроводной сети:

(7.14)

для пятипроводной сети:

(7.15)

где Рр — расчётная мощность освещения на рассматриваемом участке, Вт.

Выбираем уставку аппарата защиты линии ЩО1-1. Для этого, во-первых, находим расчётную мощность линии

Рр = 0,95

  • (1,1·4,2) = 4,389 кВт.

Расчётный ток линии определяется по формуле 7.15 причём cos=0,85, поскольку линия питает светильники с лампами ДРЛ:

Ток срабатывания защитного аппарата согласно формуле 7.10 равен =1,4·7,82=10,95 А. В качестве защитного аппарата выбираем автоматический выключатель типа ВА 25 c Ipц.н = 12,5 А.

Аналогично выбирается защита всех остальных групповых линий осветительной установки. В таблице 7.2 представлены результаты расчёта защиты соответственно групповых линий рабочего и аварийного освещения.

Таблица 7.2. Выбор защитной аппаратуры в осветительной сети

Участок

kc

cos

Расчётная

нагрузка

I3,А

Защитный аппарат

(автомат)

Начало

Конец

Рр,

кВт

Ip,А

Тип

Iн, А

Ipц.н, А

ЩО1

1

0,95

0,85

4,389

7,82

1,4

10,95

ВА 51

25

12,5

ЩО1

2

0,95

0,85

4,389

7,82

1,4

10,95

ВА 51

25

12,5

ЩО1

3

0,95

0,85

3,658

6,52

1,4

9,13

ВА 51

25

10

ЩО1

4

0,95

0,85

3,658

6,52

1,4

9,13

ВА 51

25

10

ЩО2

5

0,95

0,92

1,333

6,59

1

6,59

ВА 51

25

8

ЩО2

6

0,95

0,92

1,186

5,86

1

5,86

ВА 51

25

6,3

ЩО2

7

0,95

0,92

1,642

8,11

1

8,11

ВА 51

25

10

ЩО1а

1

1

0,3

0,45

1

0,45

ВА 51

25

0,5

ЩО1а

1

1

0,3

0,45

1

0,45

ВА 51

25

0,5

ЩО1а

1

1

0,3

0,45

1

0,45

ВА 51

25

0,5

Теперь необходимо выбрать вводные автоматические выключатели.

Все установленные распределительные щитки укомплектованы вводными автоматическими выключателями, вставки которых выбираются по расчётному току щитка с учетом селективного срабатывания.

Так, для рассматриваемого ЩО1 имеем:

Р Р = 0,95

  • (1,1·15,4) = 16,093 кВт;

Значит для ЩО1 принимаем на вводе автоматический выключатель типа АЕ2046М с Iрц.н = 31,5 А

Причём расцепитель автомата нужно выбирать с учётом селективности, т.е. он должен быть больше чем расцепитель автомата наиболее загруженной групповой линии (в нашем случае это 12,5 А).

Для других щитков выбор вводных автоматов аналогичен и его результаты представлены в таблице 7.3.

Таблица 7.3.Выбор вводных автоматических выключателей для групповых щитков

Обозначение на плане

kc

cos

Расчётная

нагрузка

Автоматический

выключатель

Рр,

кВт

Ip,А

Тип

Iн, А

Ipц.н, А

ЩО1

0,95

0,85

16,093

28,69

АЕ2046М

63

31,5

ЩО2

0,95

0,92

4,161

6,85

АЕ2046М

63

12,5

ЩО1а

1

1

0,9

1,36

АЕ2046М

63

1,6

Далее выбираем автоматические выключатели для магистрального щитка, аналогичным образом. Результаты выбора представлены в таблице 7.4.

Таблица 7.4.Выбор вводных автоматических выключателей для магистрального щитка

Участок сети

kc

cos

Расчётная

нагрузка

Автоматический

выключатель

Рр,

кВт

Ip,А

Тип

Iн, А

Ipц.н, А

МЩ-ЩО1

0,95

0,85

16,093

28,69

АЕ2046М

63

40

МЩ-ЩО2

0,95

0,92

4,161

6,85

АЕ2046М

63

16

Вводной автомат

0,95

0,863

20,254

35,56

А3716Б

160

50

Мы в данном разделе произвели расчёт электрической нагрузки нашего цеха, произвели выбор сечений проводников.

Также был произведён выбор защитных аппаратов, в качестве которых были выбраны автоматические выключатели, как для защиты групповых линий, так и для защиты самих щитков. Результаты представлены выше, а также приведены на листе 1 графической части.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведён расчет системы общего равномерного освещения сварочного цеха. Был произведён выбор светильников как для основного помещения цеха, так и для вспомогательных помещений. В качестве светильников были применены: для основного помещения светильники РСП05, с дуговыми ртутными лампами ДРЛ700, поскольку высота данного помещения составляет 7,8 м и среда помещения является нормальной.

Во всех вспомогательных помещениях были выбраны светильники ЛСП02 с лампами ЛБ40, ЛБ65 или ЛБ80.

Был также произведён расчёт системы эвакуационного освещения, для которой используем светильники ППД100 для ламп накаливания.