Расчет электрического освещения

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Расчет освещения помещения для обслуживания автомашин.

Выбор системы и вида освещения.

Система освещения общая - равномерная. Вид освещения – рабочее и дежурное.

Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса.

Выбираем для освещения люминесцентные лампы, т.к. они наиболее экономически выгодные. По отраслевым нормам для люминесцентных ламп Ен=200 лк, высота рабочей поверхности равна нулю Г-0,0, а коэффициент запаса равен 1,6.

Выбор типа светильника.

Светильники выбираются в зависимости от показания экономичности Е_н*К_з * H_p ² и характер окружающей среды,

где Ен – нормированная освещенность, лк;

Кз – коэффициент запаса;

Нр- расчетная высота, м.

Расчетная высота установки светильника определяется формулой:

Н_р=h_о-h_св-h_р,

где h_o –высота помещения, м;

h_cв –высота свеса светильника, м;

h_p – высота рабочей поверхности, м.

H_p=h_o-h_св-h_p=5-0,5-0=4,5 м

h_св=(0,30,5), м

Е_н *Кз*Нр²=200*1,6*4,5²=6480 (лк*м²)

Учитывая коэффициент экономичности, выбираем светильник

ПВЛМ 1 х 80

Расчет размещения светильников.

Светильники в помещении стремятся разместить по сторонам квадратам. Оптимальный размер стороны квадрата L_опт определяется по формуле

_с=0,8 , L_опт=c*Hp;

где _c – относительное, выгодное светотехническое расстояние между светильниками;

Ф_о – световой поток светильника в нижнюю полусферу, лм;

I_o – осевая сила света в том же направлении, кд.

Ф_о=660 (лм); I_o=174 (кд)

_с=0,8 ==1,6;

L_опт=_=c*Hp=1,6*4,5=7,2 (м)

Если расстояние между стеной и крайним светильником принять равным 1/х, расстояние между светильниками, то число светильников в ряду n_а определяется по формуле n_а= - +1, а число рядов определяется

n_в =- +1, где а и в размеры помещения в плане а=11,5 (м); в=8,3 (м)

По формулам n_а= - +1 и n_в=- +1 определяем n_a и n_в.

n_a =11,5/7,2-2/4+1-1,6-0,5+1=2,09=2 шт.

n_в=8,3/7,2-0,5+1=1,65=2 ряда

По найденным n_a и n_в определяем количество светильников по формуле:

N= n_a * n_в ; N=2*2=4 шт.

Определим расстояние между светильниками в ряду L_В и между рядами La .

L_в=B/n_в , L_а=A/n_a ,

L_в=8.3/2=4.15 м , L_а= 11,5/2=5,75 м.

Определение типа лампы методом коэффициента использования светового потока

Мощность лампы, которую необходимо установить в светильник, определяем методом коэффициента использования светового потока осветительной установки. Этот метод применим для всех закрытых помещений.

Ф_л= (Е_н*S*К_з*Z)/(N*U_oy)

Где, Ф_л – поток лампы, лм

S=a*B – площадь помещения, м²

Z - коэффициент неравномерности, Z=1,1 – для люминесцентных ламп.

N – число светильников в установке.

U_oy – коэффициент использования светового потока, определяется в зависимости от типа светильника, p_ст , p_п , p_р , и индекса помещения, вычисляемого по формуле.

i = (a*B)/H_p(a+B), i =(11,5*8,3)/4,5(11,5+8,3)=1,07

p_пот = 50; p_ст = 30; p_р= 10;

U_oy=0,37 ; U_{oy p=0}=0,27 ;

µ_отр=0,37/0,27=1,37

Определяем Ф_л:

Ф_л=(200*95,45*1,6*1,10/(4*0,37)=22701,62 (лм)

Т.к. нету лампы с потоком Ф_л=22701,62 (лм) мы увеличим число ламп в каждой точке.

n_{л в 1-ой точке}= Ф_л/ Ф_{л.т 1-ой точке}=22701,62/5400=4,2?4

Отсюда Ф_л.т=21600 (лм). Тип выбранной лампы ЛБ 80-1 Ф_л.т=5400 (лм). При выборе лампы должно выполнятся условие:

-10%? (Ф_л.т - Ф_л / Ф_л)*100?+20%

?Ф = ((21600-22701,62)/22701,62)*100% = -4,85% условие выполняется

рассчитаем освещенность при выбранном табличном значении потока Ф_л.т по формуле:

Е= Ф_л.т *N* U_oy/К_з*Z* S (лк)

Е= 21600*4*0,37/1,6*1,1*95,45=190,295 лк

Находим суммарную относительную освещенность Е.

Е=Е_а+Е_в+Е_с+Е_д=53+24+9+3=89

Подставим найденное значение в формулу:

Е_те=1*21600*1,37*89/1000*1,6*1,5*5=219,47 лк

?Е=200-219,47/219,47*100%= -8,87% допустима

2. Расчет аварийного освещения.

Для аварийного освещения применим лампы накаливания. Аварийное освещение должно быть больше 0,5лк, за норму возьмем 2лк (Е_н ? 2лк), при К=1,4

Коэффициент экономичности:

Е_н *К_з *Н_р²=2*1,4*4,5²=56,7

По этому показателю выбираем светильник НСП-03

Расчет размещения светильников

_с=0,8 , _с=0,8 =2,08

L_опт=c* Н_р =2,08*4,5=9,37 м

Определяем n_a и n_в по формулам:

n_а= - +1 и n_в=- +1

n_а=11,5/9,37+0,5=1,7?2

n_в=8,3/9,37+0,5=1,38?1

определяем число светильников N= n_а*n_в=2*1=2 шт.

L_a=a/ n_а=11,5/2=5,75 расстояние между светильниками

Определение типа ламп. Мощность, которую необходимо установить, в выбираемый светильник определяем, методом коэффициента использования.

Ф_л= (Е_н*S*К_з*Z)/( N*U_oy)

Где, Ф_л – поток лампы, лм

S=a*B – площадь помещения, м²

Z - коэффициент неравномерности, Z=1,15 – для ламп накаливания.

N – число светильников в установке.

U_oy – коэффициент использования светового потока

Для определения U_oy надо рассчитать индекс помещения по формуле:

i = (a*B) / H_p(a+B), i =(11,5*8,3)/4,5(11,5+8,3)=1,07

p_пот = 50; p_ст = 30; p_р= 10;

U_oy=0,21 ; U_{oy p=0}=0,16 ; µ_отр=0,21/0,16=1,31

Найденные значения подставляем в формулу и находим

Ф_л= Е_н*S*К_з*Z / N*U_oy

Ф_л=2*95,45*1,4*1,115/2*0,21=731,8 лм

Ф_л.т. =730 лм

Тип лампы Б215-225-40

?Ф= Ф_л.т. - Ф_л /Ф_л*100%=730-731,8/731,8=0,24% допустимо

Е= (Ф_л.т *N* U_oy)/(К_з*Z* S) (лк)

Е=730*2*0,21/1,4*1,15*95,45=1,99 лк

Проверка освещенности по точечному методу

Проверим освещенность в удаленной точке по точечному методу.

Проверка освещенности в удаленных точках как показано на рис.1.

Рис. 1 Схема расположения ламп в помещении.

Проверим нормированную освещенность на полу в точке Е точечным методом. Для определения освещенности в точке, расположенной на горизонтальной поверхности, пользуются следующей формулой:

Е = (Ф_л.*µ*? Е)/(1000* К_з *L_л *h)

Е - относительная линейная освещенность, создаваемая отдельными светильниками в точке.

µ - коэффициент учитывающий µ_у и µ_о

в нашем случае: µ=µ_отр= U_oy /U_{oy p=0}

µ=0,37/0,27=1,37

определяем относительные расстояния для каждой точки (А,В,С,Д) и по этим расстояниям определяем относительную освещенность Е по изолюксам (Л-1, стр 102).

Определяем для точки А:

L_л - длинна лампы; L_л = 1,5 м.

L_1л= (а/4) + (L_л /2) = (1,5/4)+(1,5/2) = 3,63 м

L_2л= (а/4) - (L_л /2) = (1,5/4)-(1,5/2) = 2,13 м

Р_А=в/4=8,3/4=2,1м

Р?_А= Р_А /Н_Р = 2,1/4,5 =0,46;

L?_2л = L_2л/Н_Р = 2,13/4,5 =0,47; L?_1л= 3,63/4,5=0,8

Отсюда по изолюксам определяем Е.

Е_1А=102; Е_2А=49; Е_А= Е_1А - Е_2А=102-49=53

Для точки В:

L_1в=3,63 м , L_2в=2,13 м, Р_в=В/2+ Р_А= 8,3/2+2,1=6,25

L?_2в= L_2в /Н_Р =2,13/45=0,47; L?_1в=0,726; Р?_в= Р_в/Н_Р=6,25/4,5=1,3;

Е_1В=38; Е_2В=14; Е_в= Е_1в - Е_2в= 38-14=24

Для точки С:

L_1с=а/4+а/2+L_л/2= 11,5/4+11,5/2+1,5/2=9,375 м

L_2с=11,5/4+11,5/2 -1,5/2=7,875 м

Р_с= Р_А=2,1 м; Р?_с= Р?_А=0,42

L?_1с= L_1с /Н_Р=9,375/4,5=2,08

L?_2с= L_2с /Н_Р=7,875/4,5=1,7

Е_1с=105; Е_2с=96; Е_с=105-96=9

Для точки Д:

L_1д= L_1с=9,375 м ; L?_1д= L?_1с=2,08 м

L_2д= L_2с=7,87 м ; L?_2д= L?_2с=1,7 м

Р_д= Р_в=6,25 м; Р?_д= Р?_в=1,25

Е_1д=38; Е_2д=35; Е_д= Е_1д - Е_2д =38-35=3

Рис. 2 Схема расположения светильников для аварийного освещения.

Для определения освещенности в точке, расположенной на горизонтальной поверхности, пользуются формулой:

Е= (Ф_л.т.*µ*? ?)/(1000* К_з)

? – условная освещенность, создаваемая точечным источником.

Условную освещенность определяем из изолюксов зная  и h.

 - расстояние от светильника до точки Е (рис.2)

h – высота расчетная h= 4,5 м.

Определим ? от первого светильника:

 ₁=

h= 4,5 M

?₁= 2,3

Определим ? от второго светильника

 ₂=

h= 4,5 M

?₂= 1,6

Найдем суммарную относительную освещенность.

?₁ ?= ?₁+?₂=2,3+1,5=3,9

Рассчитаем освещенность:

Е= (Ф_л.т.*µ*? ₁?)/(1000* К_з)=(730*1,31*3,9)/(1000*1,4)=2,66

Так как освещенность больше 0,5 лк, это аварийное освещение допустимо для этого помещения.

3. Расчет освещения кладовой методом удельной мощности.

Система освещения – общая равномерная, вид освещения- рабочее.

Выбор нормированной освещенности и коэффициента запаса. Для освещения выбираем лампы накаливания с К_з=1,3 и Е_н=20 лк, Г-0,0

Выбор типа светильника.

Е_н *К_з *Н_р² - Коэффициент экономичности:

Н_р = h_о-h_св-h_р= 5-0.5-0=4.5м

h_св= 0,5 м

Е_н *К_з *Н_р² = 30*1,3*4,5² = 789,75 лк*м²

Выбираем светильник АСТРА-12 (НСП-21), как наиболее дешевый имеющий КПД = 71% .

Расчет размещения светильников.

Ф_о=750 лм; I_o=238 кд

_с=0,8 , _с=0,8 =1,42 м

L_опт=c* Н_р = 4,5*1,42=6,39 м

а=3,4 м ; в=1,7 м ; S=a*в=3,4*1,7=5,78 м²

n_а= +05=(3,4/6,39)+0,5=1,032

n_в =+0,5=0,766

n_а= 1, n_в = 1, N=1.

Берем один светильник и размещаем его в центре помещения рис.3.

Рис.3 Размещение светильника

Определение типа ламп.

Р_л= (р*S)/N

р - удельная мощность освещения

S - площадь помещения

N - мощность лампы

S=5,78 м² , К_з=1,3, p_пот = 50%; p_ст = 30%; p_р= 10%; N=1.

Так как помещения кладовой меньше 10 м² 1то выбираем мощность лампы по таблице VI-4 (Л-1 стр.90).

Р_л=100 вт

Выбираем лампу Б 215-225-100. светильник Астра 12-1*100-П-Д-2.

4. Расчет наружного освещения. Освещение входов.

Для освещения входов применяю лампы накаливания с К_з=1,3. Освещению подлежат 6 входов с площадками 2х3 м, 3х3,5. Нормированное освещение Е_н= 2лк., (л-1, стр. 109). Освещение выполню светильниками. Для расчета использую формулу:

Ф_л= (1000*Е_н*К_з*h )/(? ?) ,где

h - расчетная высота,

? ?- сумма относительных освещений в конкретной точке.

C

Рис.4 Размещение светильника

Приведем расчет для площадки 3х2. 1,5²+2²=25 м

 = ?1,5²+2² =2,5 м; h=2,2; > Н_р; h/=2.2/2.5=0.88

Для освещения выбираю светильник НОП-02

Е=5 лк (л-1, стр. 94)

Ф_л= (1000*2*1,3*2,2)/5=1144 лм

Выбираю лампу Б 215-225-75 с Ф_л=1030 лм. (л-1, стр. 10)

?Ф=((1030-1144)/1144)*100% = - 9,97 в допуске.

Расчет площадки 3х3,5.

Рис.5 Размещение светильника

 = ?3²+3,5² =4,6 м; h=3,5;

Для освещения выбираю светильник НСП-09

Е=1,4 лк (л-1, стр. 94);

Ф_л= (1000*2*1,3*2,2)/1,4=4085 лм

Так как нет лампы накаливания с потоком Ф_л=4085лм, нам нужно определить количество ламп, чтобы обеспечить этот поток. Число ламп мы определим, применяя следующую формулу.

n = Ф_л /Ф_{л.т1-ой л.} где,

Ф_{л.т1-ой л.} – табличное значение потока 1-ой лампы.

n = 4085/2220=1,84

Округлим полученное значение до 2.

n = 2.

Отсюда найдем табличное значение потока ламп.

Ф_л.т= n* Ф_{л.т1-ой л.}

Ф_л.т= 2*2220=4440 лм

Лампа Г215-225-150 (л-1, стр. 10)

?Ф= ((4440-4085)/4085)*100%=8,7% - в допуске.

Поставим 2 светильника перед одним входом.

5. Выбор места установки щита и ввода.

Аварийный щит устанавливается вблизи основного рабочего входа в здание, в местах, недоступных для случайного повреждения его с учетом подхода воздушной линии. В тоже время щит рекомендуется устанавливать в центре нагрузки. С учетом этого осветительный щит устанавливается в помещении №1 у входа в тамбур №5. Электрощитовую установил, в водительскую комнату за неимением специальной комнаты.

6. Выбор марки проводов и способа прокладки.

Марка проводов и способ прокладки определяются средой помещения, назначением помещения, и размещением оборудования. Согласно 7-го издания ПУЭ в зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами. Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитов до светильников общего освещения должны выполнятся трех проводными проводниками (L-фаза, N-нулевой рабочий, PE- нулевой защитный). На плане здания размечаются места установки светильников в соответствии со светотехническими расчетами, выключателей у входной двери, со стороны дверной ручки, по технологическим условиям. После этого токоприемники собираются в отдельные группы. Каждая групповая линия собирается в отдельные группы. Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ, ДНаТ в это число включаются также штепсельные розетки. Для групповых линий, питающих светильники с люминесцентными лампами мощностью до 80 вт, рекомендуется прицеплять до 60 ламп на фазу.

После разводки линий составляется расчетная схема отдельно для каждой группы. В схеме указывается расстояние от щита до разветвлений, расстояние между токоприемниками и их мощности. Дежурное освещение собирается в отдельную группу (рис.7).

7. Расчет сечения проводов.

В осветительных сетях производится расчет сечения проводов на минимум проводникового материала (расчет по допустимым потерям напряжения) и проверка на механическую прочность и нагрев.

Сечение проводов на минимум проводникового материала по формуле:

q = ?M / (C*?U_доп%) где,

С - характерный коэффициент сети

С=12 (л-1, стр. 141)

?U_доп%=2,3

?M=?Р*L – сумма электрических моментов в группе, кВт*м.

По расчетному значенью выбирается ближайшее стандартное, значение q_ст сечения и определяются действительные потери напряжения.

?U_доп%= ?M/ С* q_ст

Произведем расчет 3-ей группы как наиболее разветвленной (рис 6.).

М_MJ = Р₉*L₂₀ = 40*3,36 = 134,4 Вт*м

М_JL = Р₁₀*L₁₉ = 150*2,65 = 397,5 Вт*м

М_JK = Р₈*L₁₈ = 100*2,65 = 2,65 Вт*м

М_JL >М_MJ

М_JF = М_JL +(Р₉ +Р₈)*L₁₇ =397,5+(40+100)*3=817,5 Вт*м

М_TG = Р₉*( L₁₆ - L₁₅)+ Р₇*L₁₅ = 40*(1,65+2,4)+60*2,4=306 Вт*м

М_SG = Р₆*L₁₃ = 40*3 = 120 Вт*м

М_TG > М_SG

М_GF = (Р₆ +Р₁+Р₆)*L₁₄+ М_TG =(40+60+40)*1,65+306=537 Вт*м

М_JF > М_GF

М_FC = (Р₆ +Р₇+Р₆+Р₈+Р₉+Р₁₀)*L₁₀+ М_JF =(40+60+40+100+40+150)*3,15+817,5 = 2172 Вт*м

М_TC = Р₅*( L₁₂ + L₁₁)+ Р₅*L₁₁ = 60*(1,25+1,3)+60*1,3=231 Вт*м

М_FC> М_TC

М_WE = Р₂*L₆ = 25*5,65 = 141,26 Вт*м

М_QE = Р₃*L₇ = 100*1,7 = 170 Вт*м

М_WE<М>_QE

М_DE = (Р₃ +Р₂)*L₅ + М_QE =(100+25)*3,3+170=582,5 Вт*м

М_RD = Р₄*( L₉ – L₈)+ Р₄*L₈ = 100*(3,65+1,82)+100*1,82=729 Вт*м

М_RD> М_DE

М_CD = (Р₃ +Р₂)*L₄ + М_RD =(2*100+100+25)*1,2+729=1119 Вт*м

М_FC> М_CD> М_TC

М_CA=М_FC+L₃*(Р₁₀+Р₈+Р₃+2Р₆+Р₇+2Р₅+2Р₄+Р₃+Р₂)=2172+4,35*(150+100+40+2*40+60+2*60+2*100+100+25) = 5978,25 Вт*м

М_AB = Р₁*L₂ = 40*2,55 = 102 Вт*м

М_CA >М_AB

М_AO1=М_CA+L₁*(Р₁₀+Р₈+Р₉+2Р₆+Р₇+2Р₅+2Р₄+Р₃+Р₂+Р₁)=5978,25+1,5*(150+ 100+40+2*40+60+2*60+2*100+100+25+40) = 7350,75 Вт*м

?M = М_AO1= 7,35 кВт*м

Теперь подставляя найденные значения, определим сечение (q), используем формулу:

q = ?M / (C*?U_доп%) = 7,35/(12*2,3)= 0,26 мм²

q_ст= 2,5 мм²; q_ст > q

По найденному стандартному значению определяем действительные потери напряжения U_дейст%.

U_дейст%=?M/(C* q_ст)

U_дейст%=7,35/(12*2,5)=0,245%

Проверку сечения по нагреву производим путем подсчета тока, протекающего по ним и нагревающего их.

I_p=?P/(U_н*cosЧ)=915/(220*1)=4,16 А

По данным расчета выбираю кабель ВВГ-3х2,5. I_доп=25А

Выбираю тепловой расцепитель исходя из условия

I_доп>I_расц>1,2*K_п*I_расч I_расц=16 А

При таком токе расцепителя должно соблюдаться условие:

I_расц>1,2*K_п*I_расч ; 16>1,2*1,4*4,16 ; 16>6,98

Условие соблюдаются. Выбираем автоматический выключатель АЕ1031-1 с номинальным током 25А и с номинальным током расцепителя 16А.

8. Расчет сечения проводов для ввода в здание

U =380 В

3Ф + N

С=72 (Л-1, стр141)

?U_{доп ввода}= ?U_доп - U_{действ мах}%

?U_{доп ввода}= 2,5 –1,27=1,23%

находим суммарную мощность всех групп:

?Р = ?Р_лн +?Р_лл

?Р = 1975 +1,2*3176= 5786,2 Вт

?M=?Р*L – сумма электрических моментов в группе, кВт*м.

?M=5786,2*3,5=20251 Вт*м

q =20251/(72*1,23)=0,229 мм²

q_ст= 2,5 мм²;

Р_лн=1,975 кВт Q_лн=0 кВАр

Р_лл=1,2*3,176 =3,811 кВт Q_лл=3,211*0,435=1,65 кВАр

cos Ч_ср.взв=?Р /?S=5,786/(1,975+ ?3,811² +1,65²)=0,944

I_p=5,786/((?3)*0,22*0,944)=9,312 А

I_доп= 34 А; I_расч= 25 А; I_расч> 1,2* К_п I_расч; 25>1,21*1*9,3123; 25>11,174

В качестве защитного аппарата используется штатный вводный аппарат ПВЗ–100 с автоматом АЕ2056-10.

U_действ = 20,251/(72*2,5)=0,113%

9. Техника безопасности и эксплуатации.

При освещении газоразрядными лампами должны быть приняты меры по ограничению пульсации светового потока. Величина допустимой глубины пульсации должна соответствовать нормам. При питании осветительной установки с лампами накаливания и люминесцентными лампами, и ДРЛ от сети, в которых имеют место колебания напряжения, должны быть приняты меры к ограничению их числа. Вышедшие из строя лампы содержащие пары ртути, должны хранится упакованными в специальном помещении, и уничтожатся в специальных местах. Основной мерой защиты от поражения электрическим током в осветительных установках служит заземление или зануление, нормально не находящихся под напряжением металлических частей электрооборудования и сетей.

10. Список использованной литературы

1. Проектирование электрического освещения. Составитель

ст. преподаватель Ижевской Сельскохозяйственной Академии

Светлакова И.Н., 2002 г.

1. Справочная книга по светотехнике. Под ред. Айзенберга Ю.Б., 1983 г.

2. Электроснабжение, электрические сети и освещение. Цигельман И.Е., Тульчин И.К., 1965 г.

3. Электрическое освещение и облучение. Козинский В.А.