Расчет освещения ремонтно-механического цеха

освещение мощность проводка цех Для обеспечения комфортности и безопасности труда, улучшения и облегчения его условий, увеличения производительности труда, необходимо обеспечить высокую эффективность и экономичность установок электрического освещения.

В расчетно-графической работе разрабатывается вопрос электроосвещения ремонтно-механического цеха тракторного завода.

РМЦ необходим для ремонта и механической обработки изделий, здесь могут также производиться сборочные и испытательные работы, требующие различной точности.

РМЦ представляет собой прямоугольное здание с размерами 108 Ч 58 м и включает 3 отделения, РУ 0,4кВ и служебные комнаты обслуживающего персонала. Рабочая среда помещений нормальная, кроме помещений санузла (влажная). Все приемники электроэнергии в цехе можно разделить на четыре группы:

1) приемники, основным элементом которых является электропривод (токарный станок, фрезерный станок, точильно-шлифовальный станок, универсальный заточный станок, станок для заточки сверл, заточный станок для дисковых пил и др.);

2) сварочные машины (машина электросварочная шовная и стыковая);

3) приемники, в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию (шкаф сушильный, ванна масляная для подогрева подшипников);

4) осветительная нагрузка.

Расчетно-графическая работа включает светотехнический и электрический расчет осветительной установки.

Исходными данными являются:

— план строительной части здания с экспликацией помещений;

— размеры здания и помещений;

— источник питания.

1. Светотехническая часть

1.1 Выбор видов и систем освещения

Выбор видов и систем освещения заключается в выборе источника света и величины освещенности в зависимости от характера помещения, вида и системы освещения.

Согласно [8, стр. 73] в таблицу 1 сведены основные отделения цеха с соответствующими требованиями к освещению.

Таблица 1. Характеристика помещений по разряду зрительной работы

В помещениях производственного характера, в которых выполняется зрительная работа 1−4 разрядов, следует, как правило, применять систему комбинированного освещения. Устройство одного только местного освещения запрещено нормами. В помещениях, имеющих естественное освещение, общее освещение в системе комбинированного должно создавать на рабочих поверхностях 10% освещенности, установленной нормами для комбинированного освещения.

Согласно нормам в цехах искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное (эвакуационное освещение, освещение безопасности), охранное и дежурное.

Рабочее освещение является главным видом освещения. Рабочее освещение должно обеспечивать надлежащее восприятие объектов зрительного процесса. В случае погасания, по каким либо причинам рабочего освещения, предусматривается аварийное освещение, а именно — эвакуационное, необходимое для создания условий безопасного выхода людей. Для этого в местах прохода людей должна быть обеспечена освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк на открытых территориях.

1.1.1 Выбор источника света

Выбор источника света производится исходя из особенностей каждого типа источника, с учетом целевого назначения осветительной установки, особенностей строительно-архитектурного решения помещения, режима эксплуатации источника, экономических сравнений и других факторов.

В целях достижения максимальной экономичности освещения во всех помещениях, где присутствует обслуживающий персонал, применяем люминесцентные лампы. Для производственных помещений с тяжелыми условиями среды — люминесцентные лампы в герметичном исполнении.

Для местного освещения предпочтение отдается лампам накаливания. Лампы накаливания могут применяться в коридорах, санузлах, гардеробах и т. д.

1.1.2 Выбор освещенности

При проектировании осветительных установок важное значение имеет правильное определение требуемой освещенности объекта.

Нормы освещенности принимаются в соответствии с требованиями [2], которые определяют нормируемую освещенность в зависимости от точности выполняемых работ, характера помещения, контраста объекта с фоном, вида источника света, коэффициентов отражения поверхностей.

Результаты выбора нормативной освещенности сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Рекомендуемые источники света и нормы освещенности

1.2 Выбор и размещение осветительных приборов

Выбор типа светильников производится с учетом характера их светораспределения, экономической эффективности и условий окружающей среды. Светильники располагаются в зависимости от характера помещения, особенностей, светотехнической рациональности и системы освещения.

Светильники с «точечными» источниками света размещаются по вершинам прямоугольника, квадрата или равностороннего треугольника.

Светильники с люминесцентными лампами в помещениях размещаются в шахматном порядке (в соответствии с рекомендациями ПУЭ), параллельно стенам с оконными проемами. В зависимости от уровня нормированной освещенности ряды могут быть непрерывными, либо с разрывами.

1.3 Выбор освещения

1.3.1 Выбор метода расчета

Для общего равномерного освещения можно применить любой метод. В данном случае расчет освещения ведется по методу удельной мощности. Он даёт несколько приближённое, но зато более простое решение задачи расчёта суммарной установленной мощности осветительной установки. Этот метод применяется для расчёта мощности осветительных установок при равномерном размещении светильников общего освещения. Задача расчета сводится к определению необходимого числа осветительных приборов, мощности установленных в них источников света и суммарной мощности осветительной установки.

1.3.2 Расчет освещения методом удельной мощности

Метод удельной мощности основан на зависимости между мощностью источника света, освещенностью и размером освещаемой площади.

Исходными данными для расчета являются:

— тип светильника;

— нормируемая освещенность;

— коэффициент отражения поверхностей;

— геометрические размеры помещений.

По таблицам удельной мощности [4, табл. 5.25−5.40] определяется удельная мощность для данного помещения, исходя из заданных значений нормируемой освещенности, коэффициентов отражения поверхностей, коэффициентов запаса, площади и высоты помещения, типа светильника.

По удельной мощности определяется мощность осветительной установки помещения:

(1)

где W — удельная мощность при заданной освещенности, диапазона высоты подвеса светильников и площади помещения, (Вт/м²);

S — освещаемая площадь, (м²).

Для перехода к удельной мощности, необходимой для создания освещенности отличной от 100 лк, используется формула:

(2)

где W₁₀₀ — удельная мощность при освещенности 100 лк, (Вт/м²);

Е_х — нормируемая освещенность, (лк);

В соответствии с выбранным типом светильников [3, стр. 224] определяется мощность осветительной установки.

Число источников света определяется по формуле:

(3)

где Р — мощность осветительной установки, (Вт).

Рсв — мощность лампы в светильнике, (Вт) Рассмотрим данный метод расчета на конкретном примере.

Для помещения 101 площадью 1057 м² и расчётной высотой h=2,2 м рассчитывается общее равномерное освещение. В качестве источников света выбраны ЛЛ типа ЛПО 02 — 4×40, нормируемая освещенность Е=300 лк.

Определяем расчетную удельную мощность, необходимую для создания освещенности отличной от 100 лк:

Определяем мощность осветительной установки:

Находим число светильников:

Аналогично производят расчёты для других помещений, результаты расчета сводятся в таблицу 3.

Таблица 3. Расчет количества светильников

1.3.2 Расчет освещения по методу коэффициента использования

Метод коэффициента использования светового потока применим, и дает достаточные для практики данные при расчете общего равномерного освещения горизонтальных плоскостей закрытых помещений симметрично размещенными светильниками при условии отсутствия в помещении громоздкого оборудования, затемняющего рабочие места.

Исходными данными для расчета являются:

— Высота помещения;

— Расчетная высота рабочей поверхности;

— Коэффициенты отражения поверхностей помещения (потолка — _п; стен — _с; рабочей поверхности или пола — _р).

— Коэффициент запаса, принимаемый при освещении лампами накаливания — 1,3, для люминесцентных ламп — 1,5

— Коэффициент неравномерности z=1,15 — для ламп накаливания и ДРЛ, и z=1,1 — для люминесцентных ламп.

Рассчитаем данным методом освещение шлифовально-заточного отделения.

Для определения коэффициента использования определяют индекс помещения по формуле:

(4)

где: S — площадь помещения, S=23,8 м²

h — расчетная высота, h=6,2 м Световой поток осветительной установки:

(5)

где Е=200 лк — нормируемая освещенность;

Кз=1,5 [1, стр. 19];

Z=1,1 [1, стр. 19];

_и — коэффициент использования светового потока, _и = 42 определяемый от соответствующего набора значений коэффициентов отражения: с_п=70%, с_с=50%, с_р=10% [4, табл. 5.13, стр. 144]

Количество светильников:

(6)

где n — число ламп в светильнике, n=4

Ф_л — световой поток лампы, Ф_л=3120 кЛм, [2, табл. 2.1, стр210]

Расчеты сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Расчет освещения методом коэффициента использования

2. Электрическая часть проекта осветительной установки

2.1 Выбор напряжения электрической сети

Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.

Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения применяется напряжение 220 В переменного тока.

Для питания светильников местного стационарного освещения с лампами накаливания должно применяться напряжение не выше 220 В; с люминесцентными лампами также применяется напряжение не выше 220 В.

Допустимые отклонения и колебания напряжения у осветительных приборов не должны превышать указанного в ГОСТ 14 109–87 «Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения».

Снижение напряжения по отношению к номинальному не должно, у наиболее отдаленных ламп превышать следующих значений:

— 2,5% - у ламп рабочего освещения промышленных и общественных зданий, а также протекторного освещения наружных установок;

— 5% - у ламп рабочего освещения жилых зданий, наружного освещения, выполненного светильниками, и аварийного освещения.

При экономическом сопоставлении возможных вариантов сети при выборе напряжения учитывается:

— наименьший расход проводникового материала при более высоком напряжении;

— большая величина световой отдачи у ламп накаливания при меньшем напряжении;

— напряжение источника питания.

2.2 Выбор источников и схемы питания установки

Схемы электрических сетей должны быть просты, экономичны и строиться исходя из требований, предъявляемых к надежности электроснабжения.

Питание осветительной и силовой нагрузок осуществляется от трансформаторов со вторичным напряжением 380/220 В, общих для силовых и осветительных нагрузок.

Рабочее освещение рекомендуется питать по самостоятельным линиям от РУ щитов. Линии питающей сети рабочего освещения и эвакуационного освещения должны иметь в РУ, от которых эти линии отходят, самостоятельные аппараты защиты и управления для каждой линии.

2.3 Выбор вида проводки и проводниковых материалов

Осветительные сети выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ Р571,15−97 [3, Гл. 2.1−2.4; с. 199…302,]

В заданиях должны применяться провода и кабели с медными жилами.

Групповые сети выполняются проводами с медными жилами — ПУНП и кабелями ВВГ, с сечением жилы не менее 1,5, Групповые сети выполняются трёхпроводными (фазный — L, нулевой рабочий — N и нулевой защитный РЕ — проводники).

Распределительные сети выполняются пятипроводными (), кабелем ВВГ, с сечением жилы не менее .

Способы выполнения сетей освещения должны обеспечивать долговечность, надежность, электробезопасность, пожарную безопасность, экономичность, индустриальность монтажа, а при скрытых проводках — заменяемость проводов.

Внутри помещений применяется:

— скрытая проводка, проложенная в конструктивных элементах зданий, а также под штукатуркой, в неметаллических трубах, металорукавах, замкнутых каналах;

— открытая проводка, проложенная по поверхности стен, потолков, других конструкция, затянутая в металлические трубы.

2.4 Расчет сечения проводов и кабелей

Электрический расчет осветительной проводки имеет целью определение номинальных токов аппаратов защиты на групповых щитках и вводном распределительном устройстве, а также сечений проводов Расчет сечения токоведущей жилы по нагреву заключается в выборе такого проводника, чтобы рабочий ток, протекающий в нем при номинальной нагрузке, был бы меньше длительно допустимого табличного

В [4, табл. 1.3.4] приведены значения допустимых длительных токов для проводов и кабелей, в зависимости от их типов, способа прокладки, величины сечения токоведущих жил и их количества.

2.4.1 Выбор сечений проводников групповых сетей рабочего освещения

Величина расчетного тока определяется по формуле:

(7)

где: Р₁ — величина нагрузки одной фазы, (кВт).

U_ф — фазное напряжение, (В).

cosц — коэффициент мощности для различных источников света составляет: для ЛЛ — cosц=0,9; для ЛН — cosц=1,0; для ДРЛ=1,0.

Согласно ГОСТ 13 109–67 задается допустимая потеря напряжения у источников света:

— для освещения промышленных зданий? U=2,5%.

Таким образом, зная допустимую потерю напряжения, можно определить сечение токоведущей жилы

(8)

где М — момент нагрузки, [кВт· м]

l_i — длина групповой или питающей линии, [м]

с — табличный коэффициент, значение которого зависит от величины номинального напряжения и материала проводника, [4, табл. 12−9, с. 348]: для групповой линии с=12;

Далее для выбранного сечения определяется фактическая потеря напряжения:

(9)

Принятый провод проверяется по таблице моментов [4, стр. 355, табл. 12−19], т. е. ?

Рассмотрим выбор сечения токоведущих жил для групповой линии № 1, которая питается от ЩО № 1.

Величина расчетного тока:

Рисунок 1 — Распределение отходящих линий для ЩО-1

Сечение токоведущей жилы:

В соответствии с [4, стр20] выбираем стандартное сечение 1,5 мм²,

Тогда фактическая потеря напряжения при этом сечении составит:

что соответствует требованиям, т. е.ДU₁? ДUдоп. Принимаем провод ПУНП 5×1,5 мм²

Проверяем принятый провод по таблице моментов [4, стр. 355, табл. 12−19]

Аналогично производится расчет для остальных групповых линий осветительной сети, результаты расчета сводятся в таблицу 5.

Таблица 5. Выбор сечения проводов и кабелей

Таблица 6 — Определение сечения проводов групповых сетей аварийного освещения

2.4.2 Выбор сечения проводников сети освещения безопасности

При расчёте групповых сетей аварийного освещения необходимо учесть то, что к этим сетям подсоединяются светильники «ВЫХОД», и светильник установленный над входом в здание.

Расчет ведется аналогично расчёту сечений проводов групповых сетей рабочего освещения. Полученные значения заносят в таблицу 6.

2.4.3 Выбор сечения проводников распределительных линий рабочего освещения

Определяется величина расчетного тока:

(10)

Проверка распределительной линии по потери напряжения:

(11)

где: с=72 [4, стр. 348]

— момент нагрузки.

Произведем выбор сечения кабеля распределительной линии для ЩО № 1

Определяется суммарная мощность:

Расчетный ток:

По [4, табл. 1.3.4] принимается кабель сечением 6, = 32А Проверяем кабель по условию нагрева:, т. е. 18,14 А <30 А Фактическая потеря напряжения равна:

Что соответствует требованием, т. е. .Принимается кабельВВГ-5×6.

Выбор распределительных линий для остальных щитов освещения производится аналогичным образом, результаты расчета сводятся в табл. 7.

Таблица 7. Определение сечения кабелей распределительных сетей

2.5 Управление освещением

Необходимо обеспечить удобство эксплуатации осветительных установок, экономию электроэнергии за счет выборочного отключения светильников, работа которых не нужна в данной ситуации, простоту схем управления с сохранением качества освещения. Управление общим освещением выполняется системным или дистанционным. Местное управление позволяет включать и выключать светильники общего освещения индивидуально или группами вручную с помощью выключателей, установленных в каждом помещении или на каждом из участков. Дистанционное управление целесообразно на крупных объектах, сосредотачивается в местах наиболее для этого удобных.

Выключатели светильников, устанавливаемых в помещениях с неблагоприятными условиями среды, целесообразно выносить в смежные помещения с лучшими условиями среды.

2.6 Выбор сетевого оборудования

В осветительных установках используется самое разнообразное электрооборудование (водно-распределительные устройства, осветительные щитки и т. п.)

Вводно-распределительные устройства предназначены для приема, учета, распределения электроэнергии напряжением 380/220 В в сетях с глухозаземленной нейтралью трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. ВРУ размещается в щитовой, в месте ввода внешних питающих линий. В качестве ВРУ применяется распределительный пункт, основные технические характеристики которого приведены в таблице 8.

Таблица 8. Технические характеристики распределительного пункта

Щиты распределительные типа ЩРН-ХХ (з) предназначены для сборки осветительных щитов с использованием модульной аппаратуры для защиты сетей напряжением 380/220 В от токов перегрузки и короткого замыкания. По способу установки подразделяются на навесные и встраиваемые. Позволяют разместить до 72 модулей линейных электроаппаратов.

Металлокорпуса распределительных щитов имеют DIN-рейки для установки соответствующего количества аппаратов, элементы для крепления шин N и PE и запирающуюся на ключ наружную дверцу, что обеспечивает защиту от проникновения внутрь щита посторонних лиц.

Габаритные размеры корпусов позволяют не только устанавливать в них определенное количество определенное количество электроаппаратов и выдерживать заданные для них зазоры с учетом обеспечения удобства и безопасности их обслуживания, ремонта и замены, но и гарантировать их сохранность в случае непредвиденных повреждений корпуса, а также поддерживать нормальный тепловой режим внутри шкафа при самых неблагоприятных условий.

Выбор щитов освещения производится согласно [5, стр47], основные характеристики представлены в таблице 9.

Таблица 9. Технические характеристики щитов освещения

Заключение

В данной расчетно-графической работе произведен расчет освещения ремонтно-механического цеха тракторного завода.

Произведен выбор вида и системы освещения, выбор и размещение осветительных приборов, выбрано напряжение электрической сети, источники и схемы питания установки. Выбран вид проводки и проводниковых материалов, а также произведен общий расчет освещения. Разработана электротехническая часть проекта осветительной установки.

— план электроосвещения ремонтно-механического цеха;

— принципиальная схема питающих и групповых сетей.

1. Алексеев А. П. Проектирование установок электрического освещения. Учебное пособие по выпуску расчетно-графической работы / ВолгГТУ, Волгоград, 2004 -72 с.

2. Щербаков Ю. Н., Электрическое освещение, Л., ЛВВИСКУ, 1987 г.

3. ГОСТ 17 677*82 (ст. СЭВ 3182−82). Светильники. Общие технические условия; М., Издательство стандартов.

4. Кноринг Г. М. и др., Справочная книга для проектирования электрического освещения, Л., «Энергия», 1976 г.

5. Каталог изделий электротехнической компании ФЛАВИР № 1 2006 г.

6. Каталог ИНТЕР ЭЛЕКТРОКОМПЛЕКТ, издание 5-е, 2005 г.

7. Правила устройства электроустановок, раздел 6,7, 7-е издание, М: Минтопэнерго РФ, 1999

8. Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения (к СНиП 2−2-79) / НИИСФ — М: Стройиздат, 1985;384 с.