Расчет освещения помещения и выбор осветительных приборов

1. Светотехнический раздел

1.1 Выбор источника света

1.2 Выбор системы и вида освещения

1.3 Выбор нормируемой освещенности и коэффициента запаса

1.4 Выбор светового прибора

1.5 Требования к креплениям светильников

1.6 Расчёт положения светильников в помещении

1.7 Определение мощности источника света

2. Электротехнический раздел

2.1 Выбор схемы электроснабжения и компоновка осветительной сети

2.2 Выбор марки проводов, сечения проводов и способов их прокладки

2.3 Выбор защитной аппаратуры, щита управления и разработка схемы управления Заключение Список используемых источников Приложения

В настоящее время невозможно представить деятельность человека в различных сферах производства, в сельском хозяйстве без электрического освещения; невозможно переоценить его роль в нашей жизни.

Освещение создает нормальные условия для работы в темное время суток. Рационально спроектированные и грамотно эксплуатируемые осветительные установки позволяют компенсировать недостаточное естественное освещение, существенно повысить производительность труда (производительность труда у человека увеличивается на 4−10%) при минимальных затратах электроэнергии, электротехнического оборудования и материалов.

В настоящее время большое внимание уделяется энергетической и экономической эффективности осветительных электроустановок, на нужды которых в нашей стране затрачивается свыше 13% вырабатываемой электроэнергии.

Основными путями повышения эффективности осветительных электроустановок являются:

? увеличение экономичности и срока службы источников света и светильников;

? применение автоматических устройств для регулирования искусственной освещённости в зависимости от значения естественной;

? рациональное проектирование и эксплуатация осветительных сетей и осветительных установок.

Основной целью работы является обоснованный и правильный расчет освещения, который даст увеличение производительности труда обслуживающего персонала.

Таблица 1

Характеристика помещений по условиям окружающей среды и выбор нормируемой освещенности

1. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Выбор источника света

Особенность конструктивного решения лампы заключается в создании на колбе отражающего профиля продольной ориентации, обеспечивающего заданное светораспределение с осевой асимметрией и исключающего многократные отражения и попадание отраженного излучения на разрядную трубку.

Компактный эффективный зеркальный отражатель лампы обеспечивает КПД оптической системы не менее 95% и степень защиты IP 67, коэффициент использования 100% и создает оптимизированное продольное перераспределение светового потока.

КПД оптической системы лампы ДНаЗ/Reflux практически не меняется в течение всего срока службы лампы (Кзап = 1,1) за счет того, что зеркальное покрытие герметично изолировано от окружающей среды (находится в вакууме).

ML 500W E40 225−235V HG SLV Брэнд Philips

Страна производства Китай Напряжение, V 230

Мощность, W 500

Цоколь E 40

Срок службы, часов 10 000

Световая температура, K 3700

Цвет Белый Рабочее положение Вертикальное ±45°

Размеры и упаковка Длина, мм282

Диаметр, мм120

Упаковка, шт6

Источник освещения для камеры трансформаторов

Лампа ДнаЗ Супер 600 Вт (reflux)

Рис. 1

Особенность конструктивного решения лампы заключается в создании на колбе отражающего профиля продольной ориентации, обеспечивающего заданное светораспределение с осевой асимметрией и исключающего многократные отражения и попадание отраженного излучения на разрядную трубку.

Компактный эффективный зеркальный отражатель лампы обеспечивает КПД оптической системы не менее 95% и степень защиты IP 67, коэффициент использования 100% и создает оптимизированное продольное перераспределение светового потока.

КПД оптической системы лампы ДНаЗ/Reflux практически не меняется в течение всего срока службы лампы (Кзап = 1,1) за счет того, что зеркальное покрытие герметично изолировано от окружающей среды (находится в вакууме).

Источник освещения для площадки перед воротами

Лампа энергосберегающая КЛЛ-8U-150 Вт-6400 К-Е40 TDM

Рис. 2

Источник освещения для площадки помещения с измерительной аппаратурой

ML 500W E40 225−235V HG SLV

Бренд Philips

Страна производства Китай Напряжение, V230

Мощность, W500

Цоколь E40

Срок службы, часов 10 000

Световая температура, K 3700

Цвет Белый Рабочее положение Вертикальное ±45°

Размеры и упаковка Длина, мм 282

Диаметр, мм 120

Упаковка, шт 6

1.2 Выбор системы и вида освещения

Для данного помещения выбираем систему общего (равномерного) освещения. Искусственное освещение разделяется на следующие виды: рабочее, аварийное освещение, дежурное освещение.

Рабочее освещение должно обеспечивать нормированную освещенность во всех точках рабочей поверхности и иметь соответствующее качество, которое определяется отклонениями питающего напряжения, пульсацией светового потока, направлением и спектральным составом света, равномерностью освещения и др. Рабочее освещение включается только при выполнении персоналом работ в данном помещении.

Дежурное освещение, предназначено для периодической безопасности движения персонала в проходах зала содержания животных. Светильники дежурного освещения выделяем из числа светильников общего назначения.

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предназначается для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.

Эвакуационное освещение предназначается для безопасной эвакуации людей из помещений и возможности ориентировки людей в помещениях при аварийном отключении рабочего освещения.

Освещение безопасности должно создавать на рабочих поверхностях, требующих обслуживания наименьшую освещенность в размере 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2 лк.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов и на ступенях лестниц 0,5 лк. Неравномерность эвакуационного освещения (отношение максимальной освещенности к минимальной) должна быть на более 40:1.

1.3 Выбор нормируемой освещенности и коэффициента запаса

Для рабочего освещения зала содержания животных нормируемая освещенность составляет 75 лк. Для дежурного освещения нормируемая освещенность составляет не менее 5% от общего освещения, то есть для данного случая 3,75 лк.

Для доильного зала нормируемая освещённость составляет 150 лк. Коэффициент запаса для данного помещения также будет составлять 7,5.

В лечебном помещении нормируемая освещённость составляет 175 лк. Коэффициент запаса так же возьмём 8,75.

Нормируемую освещённость определяем по таблице «Рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий (СНиП 23−05−95)» Учебное пособие КР Светотехника, Осокин В. Л., стр. 46

1.4 Выбор светового прибора

При выборе светового прибора необходимо иметь представление о категории помещения. Световые приборы выбирают по трём критериям: конструктивному исполнению, светотехническим характеристикам и экономическим показателям.

От конструктивного исполнения СП зависит их надежность и долговечность работы в данных условиях среды, безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, способ установки, а также удобство обслуживания. При выборе светильника, в первую очередь, необходимо иметь представление о категории помещения, в котором предполагается их эксплуатировать.

СП выбирают исходя из светотехнических характеристик.

Распределение светового потока в верхнюю и нижнюю полусферы окружающего пространства, а также форма кривой силы света (КСС) являются основными показателями, определяющими качество освещения.

С увеличением доли потока, направляемого СП в верхнюю полусферу, смягчаются, а затем и исчезают тени, уменьшается блескость, улучшаются условия освещения различно ориентированных в пространстве поверхностей, но при этом всегда возрастает мощность осветительной установки.

Световой прибор помещений для камеры трансформаторов

Рис. 3. Подвесной светильник ЖСП55

Рис. 4. КСС для ЖСП55

Напряжение, В: 220 ± 10%

Номинальная частота, Гц: 50

Климатическое исполнение: У5

Габаритные размеры: 650×167×205

Световой прибор для площадки перед воротами

Рис 5. Светильник НСП 17

Рис 6. КСС для светильника НСП 17

Область применения

Светильники серии НСП 17 (Ардатовского светотехнического завода) предназначены для общего освещения производственных зданий.

Характеристики светильника НСП 17:

— класс защиты от поражения электрическим током — I по ГОСТ 12.2.007.0−75

— номинальное напряжение 220 V, 380 V

— cтепень защиты — IP20, IP50, IP53, IP54

— источники света: — лампа накаливания с цоколем Е27 (мощность 200Вт)

— лампа накаливания с цоколем Е40 (мощность 500−1000Вт)

— тип монтажа: потолочный (на трубу, крюк и монтажный профиль)

— защитный угол — не менее 15°

— климатическое исполнение — У3, ХЛ3, Т3

— работают светильники серии НСП17 от сети питания 220 В, 50Гц Конструкция светильника НСП 17:

— отражатель и корпус изготовлены из алюминия методом ротационной вытяжки с последующей электрохимической обработкой. Отражатель крепится к корпусу с помощью трех байонетных отверстий.

— отражатель с вентиляционными отверстиями — для светильников со степенью защиты IP20 и 5'0.

— держатель изготовлен из алюминия методом литья.

— защитная сетка из стальной проволоки крепится к отражателю с помощью скоб, окрашена белой порошковой краской.

— защитное закаленное стекло в металлической обечайке крепится к отражателю с помощью трех металлических замков и откидывается при замене ламп.

Установка светильника НСП 17:

— крепление: подвес на крюк, монтажный профиль (базовое исполнение); на трубу G¾-B*.

Световой прибор для помещения с измерительной аппаратурой

Подвесной промышленный светильник НСП 17

Рис. 7

Область применения светильника НСП 17:

Светильники серии НСП 17 (Ардатовского светотехнического завода) предназначены для общего освещения производственных зданий.

Характеристики светильника НСП 17:

— класс защиты от поражения электрическим током — I по ГОСТ 12.2.007.0−75

— номинальное напряжение 220 V, 380 V

— cтепень защиты — IP20, IP50, IP53, IP54

— источники света: — лампа накаливания с цоколем Е27 (мощность 200Вт)

— лампа накаливания с цоколем Е40 (мощность 500−1000Вт)

— тип монтажа: потолочный (на трубу, крюк и монтажный профиль)

— защитный угол — не менее 15°

— климатическое исполнение — У3, ХЛ3, Т3

— работают светильники серии НСП17 от сети питания 220 В, 50Гц Конструкция светильника НСП 17:

— отражатель и корпус изготовлены из алюминия методом ротационной вытяжки с последующей электрохимической обработкой. Отражатель крепится к корпусу с помощью трех байонетных отверстий.

— отражатель с вентиляционными отверстиями — для светильников со степенью защиты IP20 и 5'0.

— держатель изготовлен из алюминия методом литья.

— защитная сетка из стальной проволоки крепится к отражателю с помощью скоб, окрашена белой порошковой краской.

— защитное закаленное стекло в металлической обечайке крепится к отражателю с помощью трех металлических замков и откидывается при замене ламп.

Установка светильника НСП 17:

— крепление: подвес на крюк, монтажный профиль (базовое исполнение); на трубу G¾-B*.

1.5 Требования к креплениям светильников

Размещение световых приборов

Светильники в помещениях стремятся располагать по вершинам квадратов, прямоугольников и ромбов.

Оптимальный размер стороны квадрата:

(1.1)

Где — относительное расстояние между светильниками; - расчетная высота, м.

Более точно L может быть определён из выражения:

(1.2)

Где и — относительные светоэнергетическое и светотехническое наивыгоднейшие расстояния между светильниками (определяются из табл. 2.1, Учебное пособие КР Светотехника, приложение № 1) Теперь рассчитаем L из формулы 1.1 для камеры трансформаторов:

L = = 2 • 4,5 = 9

Из выражения 1.2 проверим: 2 • 4,5? 9? 4,5 • 2,5

9? 5? 14неравенство выполнено.

Аналогично рассчитаем L для площадки перед воротами:

L = =1,2 • 4,5 = 5,4

1,2 • 4,5? 5,4? 4,5 • 2,5

5,4? 5,4? 10,8 неравенство также выполняется Для помещения с измерительной аппаратурой L будет:

L = = 1,4 •4,5 = 6,3

6,3? 6,3 ?7,5 неравенство выполняется.

Расчётная высота осветительной установки:

(1.3)

— высота помещения, м;

— высота свеса СП (0…0,5);

— высота рабочей поверхности, м.

Посчитаем h_p осветительной установки для камеры трансформаторов по формуле 1.6.3:

h_p = = 5 — 0,5 = 4,5 м

h_св = 2,5 так как для рабочей поверхности в данном помещении достаточно 4,5 м.

Аналогично для доильного зала:

h_p= = 5 — 0,5 = 4,5 м, а для лечебного помещения:

h_p== 5 — 0,5 = 4,5 м Длина разрыва между лампами должна удовлетворять условию:

l_раз? 0,5 • h_р (1.4)

Для склада зала содержания животных l_раз = 0,5 • 4,5= 2,25 м Для доильного зала l_раз = 0,5•4,5 = 2,25 м Для лечебного помещения l_раз = 0,5 • 2,25 = 2,25 м По известному значению L, по длине, А и ширине В помещения определяют:

Число светильников по длине (N_A) и по ширине (N_B)помещения:

Для камеры трансформаторов:

Определим число светильников в помещении по формуле:

N=шт Для площадки перед воротами зала:

Определим число светильников в помещении:

N=22 = 4 шт Для помещения с измерительной аппаратурой:

Определим число светильников в помещении:

N=2 2 = 4 шт Рисунок 8 — План камеры трансформаторов Рисунок 9 — План площадки перед воротами

Рисунок 10 — План помещения с измерительной аппаратурой

1.6 Расчёт положения светильников в помещении

Светильники должны быть жестко закреплены.

Осветительные приборы должны устанавливаться так, чтобы они были доступны для их монтажа и безопасного обслуживания с использованием при необходимости инвентарных технических средств.

Светильники, обслуживаемые со стремянок или приставных лестниц, должны устанавливаться на высоте не более 5 м (до низа светильника) над уровнем пола. При этом расположение светильников над крупным оборудованием, приямками и в других местах, где невозможна установка лестниц или стремянок, не допускается.

Во взрывоопасных зонах все светильники должны быть жестко укреплены.

1.7 Определение мощности источника света

Найдём мощность источника света

(1.7.3)

А — площадь помещения;

N — число светильников;

Р_уд — удельная мощность Для зала содержания животных:

Р_л= = 600 Вт (примем 600 Вт) Для доильного зала:

Р_л= 104,5 • 5 / 4 = 130 Вт (примем 150 Вт) Для лечебного помещения:

Р_л= 121 • 18 / 4 = 544,5 Вт (примем 500 Вт) В аналогичном порядке рассчитываем установленную мощность Р = 600 • 2 = 1200 Вт Р = 130 • 4 = 520 Вт Р = 544,5 • 4 = 2000Вт

2. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор схемы электроснабжения и компоновка осветительной сети

Рисунок 11 — Однолинейная схема электроснабжения Питание осветительной сети осуществляется от трансформаторов. При напряжении силовых приемников 380 В питание установок осуществляется, как правило, от трансформаторов ³⁸⁰/₂₂₀ В, общих для силовой и осветительной нагрузок. Более того, осветительные щиты запитываются через силовой распределительный щит (пункт). На каждый осветительный щит в силовом распределительном пункте предусматривается отдельная группа. В сельскохозяйственном производстве в основном применяются сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением ³⁸⁰/₂₂₀ В.

Примем однофазную осветительную сеть переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 220 В.

светотехнический электроснабжение осветительный напряжение

2.2 Выбор марки проводов, сечения проводов и способов их прокладки

Рисунок 12 — План размещения осветительных приборов Сечение проводов к светильникам выбирают исходя из допустимой потери напряжения и проверяют по нагреву и механической прочности.

Для расчёта помещений приведённого здания приведённая потеря напряжения составляет U = 0,5%

Площадь сечения жилы провода по потере напряжения:

(2.1)

Где P_i— мощность i-го светильника, кВт;

l_i — удалённость от осветительного щита i-го светильника;

С — функция напряжения сети, материала жил и числа проводов.

Этот характерный коэффициент сети для четырехжильной линии равен 72.

Выбор сечения провода для участка АВ.

Вычислим сечение провода по формуле 2.1

Рассчитываем сечение провода по формуле 2.1

Рассчитываем сечение провода по формуле 2.1

I1 =

I2 =

I3 = 9,5

Все данные заносим в таблицу 2.1

Таблица 2.1

Выбор марки провода помещений для животноводческих помещений

Источник информации: http://energokab.ru

Рис. 13

Технические характеристики провода ВВГ-П 2×6,0 мм2:

Диапазон температур эксплуатации: от -50 до +70 С;

Относительная влажность воздуха при t = +35 С до 98%;

Монтаж проводов должен производиться при t не ниже -15 С.

ВВГ-П 2×6,0 мм², не распространяет горение, при одиночной прокладке.

Наружный диаметр Dн = 11,3 мм Удельный вес: P = 0,191 кг/м Минимальный радиус изгиба при монтаже:

кабелей одножильных — 10 наружных диаметров провода кабелей многожильных -7,5 наружных диаметров провода Длительная допустимая t нагрева жил, не более +70 С.

Срок службы, не менее 30 лет.

Артикул: П3516

Единица измерения: м / погон.

2.3 Выбор защитной аппаратуры, щита управления и разработка схемы управления

Щит осветительный ЩР1−1136−6-40УХЛ4 встраиваемый («МПО Электромонтаж»)

Рис. 14

Предназначен для приема и распределения электрической энергии, защиты линий при перегрузках и коротких замыканиях в однофазных и трёхфазных сетях.

Номинальное напряжение: 380/220 В; 50 Гц.

Степень защиты: IP40. Тип установки: встраиваемый.

Номинальный ток вводного автоматического выключателя: 63 А.

Коммутационная способность вводного автоматического выключателя: 4,5 кА.

Коммутационная способность группового автоматического выключателя: 4,5 кА.

Тип корпуса: самозатухающий термопластик.

Размер ниши (ВЧШЧГ), мм: 183Ч284Ч73. Размер щита по лицевой панели (ВЧШЧГ), мм: 190Ч300Ч90. Масса: 2,0 кг.

Изготовитель: «МПО Электромонтаж».

Номер по прайс-листу: Б5173.Возможна комплектация щита типами аппаратов, отличными от типов, указанных в таблице.

Схема электрическая принципиальная ЩР1−1136−6-40УХЛ4

Рис. 15

Автоматические выключатели трёхполюсные TX" 3″ 6,0КА (характеристика «С») («Legrand»)

Рис. 16

Уставка расцепителей:

электромагнитного -5—10 Iн;

теплового — 1,13—1,45 Iн, где Iн — номинальный ток.

Номинальное напряжение: 400 В, 50 Гц.

Отключающая способность: 6,0 кА.

Крепление: на DIN-рейку

Изготовитель: «Legrand»

Автоматические выключатели однополюсные DX" 3″ -Е 6,0 КА (характеристика «С») («Legrand»)

Рис. 17. однополюсные DX" 3″ -Е 6,0 кА

Рис. 18. однополюсные DX" 3″ -Е 6,0 кА

Уставка расцепителей:

электромагнитного -5—10 Iн;

теплового — 1,13—1,45 Iн,

где Iн — номинальный ток.

Номинальное напряжение: 230/400 В, 50 Гц.

Отключающая способность: 6,0 кА.

Крепление: на DIN-рейку.

Изготовитель: «Legrand».

Безопасность жизнедеятельности

Для безопасной работы СП необходимо учитывать, чтобы степень защиты светильников соответствовала характеру окружающей среды в помещении: безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения электрическим током, способ установки, а также удобство обслуживания. При выборе светильника, в первую очередь, необходимо иметь представление о категории помещения, в котором предполагается их эксплуатировать.

Все три помещения относятся к категории сухих, с химически активной средой, взрывоопасные помещения класса В-1а, поэтому для них выбираем лампы, которые соответствуют минимальной степени защиты светильников в соответствии с ГОСТ 13 828–74. Рекомендуются светильники с корпусами, противостоящими возможным воздействиям среды. Желателен уплотненный или раздельный ввод проводников, а при возможности залива водой предпочтителен боковой ввод проводов.

Для всех трёх помещений выбираем лампы надёжно защищенные от паров газов, которые испаряются от аккумуляторов и его составных частей. Лучше всего подойдут газоразрядные лампы с классом безопасности IP54.

Для безопасной работы персонала, в помещении должно быть установлено освещение безопасности. Оно представляет собой светящиеся таблички с надписями «ВЫХОД», которое работает беспрерывно от автономного источника питания (это могут быть аккумуляторные батареи или сухие элементы). В случае какой-либо аварии на питающей линии, когда в помещениях будет отключен свет, или в экстренных случаях: при возникновении пожара, взрыва и т. п., для безопасной эвакуации из помещения на этих табличках должна высветиться надпись, которую возможно было бы разглядеть в условиях задымлённости, запылённости.

Для безопасности жизнедеятельности и окружающей среды, отработавшие своё газоразрядные лампы необходимо утилизировать, но не просто выкинуть. Для этого есть предприятия, которые специально занимаются утилизацией таких ламп.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной расчетно-графической работе произведен расчет освещения.

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;

— принципиальная схема питающих и групповых сетей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев А. П. Проектирование установок электрического освещения. Учебное пособие по выпуску расчетно-графической работы / ВолгГТУ, Волгоград, 2014 -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, 2009

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Светотехнически наивыгоднейшее расстояние с обеспечивает такое размещение светильников, при котором распределение освещенности на рабочей поверхности наиболее равномерное. Увеличение с сверх рекомендуемого значения ухудшает равномерность освещения рабочих поверхностей, но уменьшает установленную мощность источников света. Прис = э мощность источников света осветительной установки минимальная. Увеличение относительного расстояния между светильниками сверхэ приводит к увеличению мощности источников света и ухудшает качество освещения.

Таблица 2.1

Рекомендуемые и допустимые значения с и э

Допускается, кроме случаев кривой К, увеличение этих отношений не более, чем на 30%. Уменьшение указанных отношений допускается, если это обусловлено конструкцией перекрытия или, если это необходимо для обеспечения нормируемых значений показателя ослепленности и коэффициента пульсации, а также в случаях, когда при указанных отношениях и при предельно возможной мощности ламп не обеспечивается нормативная освещенность.

В последнем случае, а также при необходимости уменьшения коэффициента пульсации в производственных помещениях рекомендуется взамен сближения светильников или их рядов применять установку в одном пункте сдвоенных или строенных светильников или соответственно сдваивать или страивать ряды люминесцентных светильников.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Коэффициенты использования светового потока осветительных установок со светильниками (люминесцентными лампами, лампами накаливания, ДРЛ)

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Удельная мощность общего равномерного освещения при освещенности 100 лк. Светильники с лампами типа ДРИ (условный кпд = 100%; _П = 0,5; _С = 0,3; _Р = 0,1, К_З = 1,5; Z = 1,15)