Проектирование освещения деревообрабатывающего цеха

Задание.

Спроектировать систему общего освещения деревообрабатывающего цеха. Выполнить светотехнический расчет, рассчитать число и мощность ламп светильников, разместив их на плане цеха.

Выполнить электрический расчет, выбрать сечение проводов осветительной сети по минимуму расхода проводникового металла, выбрать осветительные щитки и защитную аппаратуру.

Сведения о используемых лампах и светильниках.

Лампы накаливания.

Главной частью лампы накаливания (ЛН) является тело накала. Тело накала, как правило, вольфрамовая проволока в виде нити, спирали и т.д. Тело накала изолируется от окружающей среды стеклянной колбой, имеющей токопровод в виде цоколя.

Достоинства

1. Широкий сортамент по мощности, напряжению, условиям применения.

2. Непосредственное включение в сеть без дополнительных аппаратов.

3. Работоспособность при значительных отклонениях напряжения.

4. Незначительное снижение (~15%) светового потока к концу службы.

5. Почти полная независимость от условий окружающей среды.

6. Компактность.

7. Дешевизна и простота обслуживания.

8. Возможность недорогого регулирования светового потока.

Недостатки

1. Низкая световая отдача (7 - 19 лм/Вт).

2. Плохая цветопередача (преобладает желто-красная часть спектра).

3. Ограниченный срок службы (порядка 1200 ч).

4. Низкая механическая прочность.

5. Резкое снижение срока службы при повышении напря-жения.

6. Резкое снижение светового потока при снижении напряже-ния.

Маркировка ламп накаливания (ЛН)общего назначения: ХХ напряжение - мощность; В - вакуумные; Г - газонаполненные; Б - биспиральные, газонаполненные; БК - биспиральные криптоновые; МГ - матированная колба; МЛ - молочная колба; ОП - с опалиновой колбой.

Лампы накаливания имеют сплошной (непрерывный) спектр излучения. Из-за относительно низких рабочих температур тела накала при освещении усиливаются «теплые» цветовые тона и ослабляются «холодные» (зеленые, голубые, фиолетовые).

Конструкция светильника типа ППД для общего освещения производственных помещений:

1 - лампа;
2 - отражатель;
3 - светопропускающий элемент;
4 - защитная сетка;
g - защитный угол светильника.

Дуговые ртутные люминесцентные лампы.

В люминесцентных лампах высокого и сверхвысокого давлений применяется дуговой разряд, отличающийся от тлеющего высокой плотностью тока на катоде 102 - 104 А/см2 и малым катодным падением напряжения 5 - 15 В.

Наибольшее распространение получили лампы дуговые ртутные люминесцентные (ДРЛ). При отсутствии в лампе люминофора происходит сильное искажение цвета предметов (цветопередача).

Конструкции ртутных ламп высокого и сверхвысокого давления самые разнообразные, но в основном в виде колбы и трубчатые.

Применение различных добавок в слой люминофора и паров редкоземельных элементов в разрядную трубку частично исправляют цветопередачу ламп. Конструкция и устройство лампы показано на рисунке.

Конструкция лампы ДРЛ:1-внешняя стеклянная колба; 2-слой люминофора; 3- разрядная трубка; 4- рабочий электрод; 5- зажигающий электрод; 6- отражающий экран; 7- ограничивающий резистор в цепи зажигающего электрода

В кварцевую трубку 3 налита ртуть и закачен аргон. Аргон служит для облегчения зажигания разряда и защиты электродов от распыления на начальной стадии разгорания лампы.

После зажигания дугового разряда между основными (4) и вспомогательными (5) электродами происходит нагревание разрядной трубки и испарение ртути. Давление ее паров повышается, вместе с тем, изменяются все характеристики разряда: растет напряжение мощность на лампе, разряд стягивается в яркий светящийся шнур по оси трубки, растет поток излучения и КПД.

Этот процесс продолжается в течении 5 - 7 мин до тех пор пока не испарится вся ртуть, после чего все параметры стабилизируются.

Достоинства

1. Высокая световая отдача (до 60 лм/ВТ).

2. Большой срок службы (до 15000 ч.).

3. Компактность и большая мощность ламп.

4. Некритичность к условиям внешней среды.

Недостатки

1. Преобладание в спектре сине-зеленой части.

2. Возможность работы только на переменном напряжении.

3. Большая пульсация светового потока (стробоскопический эффект).

4. Необходимость в пускорегулирующей аппаратуре.

5. Большая длительность зажигания ( орядка 7-10 мин.).

6. Снижение светового потока к концу службы.

С35ДРЛ предназначен для освещения производственных помещений и территорий промышленных предприятий, помещений с разрядом работы I-Vи VII, для общего освещения в системе комбинированного освещения. Кривая силы света-косинусная.

Люминесцентные лампы низкого давления.

Принцип действия заключается в том, что оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях. Газоразрядные лампы делятся на лампы люминесцентные низкого давления (ЛЛНД) и газоразрядные лампы высокого давления (ГЛВД).

Достоинства

1. Высокая световая отдача (до 90 лм/ВТ).

2. Большой срок службы (до 15000 ч.).

3. Возможность иметь источник света различного спектрального состава.

4. Относительно низкая ослепляемость.

5. Малая зависимость светового потока при небольших отклонениях напряжения до 10% от номинального.

Недостатки

1. Относительная сложность включения - отсюда большая стоимость.

2. Ограниченная единичная мощность, большие размеры.

3. Невозможность переключения ламп питающихся перемен-ным током на постоянный ток.

4. Зависимость характеристик ламп от температуры окружающей среды, при низких температурах зажигание не гарантируется.

5. Значительное снижение светового потока к концу срока службы (в 1,5-2 раза), иногда с изменением спектра.

6. Вредные для зрения пульсации светового потока с частотой 100 Гц (для ламп с индуктивным или емкостным пуско-регулирующим аппататом (ПРА)).

7. Возможноенезагорание ламп при снижении напряжения более чем на 10%.

Принцип действия люминесцентных ламп низкого давления основан на электрическом разряде между двумя электродами, запаянными в прозрачную для оптического излучения колбу той или иной формы. Наибольшее распространение получили колбы цилиндрические в виде трубок большой длины относительно диаметра.

Вид разряда в основном тлеющий который характеризуется малой плотностью тока на катоде - от 10-5 до 10-2 А/см2 , низким давлением газа в колбе и довольно большим падением напряжения на катоде - 50 - 400 В. Свечение тлеющего разряда практически заполняет всю трубку. Столб разряда представляет собой плазму, состоящую из смеси нейтральных атомов, электронов и ионов. Внешнее электрическое поле, приложенное к столбу разряда между электродами, вызывает ускоренное движение электронов.

В результате соударения электронов с нейтральными атомами происходит выброс энергии в виде фотонов, которые покидают столб разряда и создают невидимое ультрафиолетовое излучение. При воздействии его на люминофор, возникает вторичное излучение в видимой части спектра. Но при низком давлении газа свечение его невелико. Усиливается свечение за счет люминофора, покрывающего внутреннюю стенку трубки.

Маркировка люминесцентных ламп (ЛЛ) общего назначения: Д - дневного света, Б - белая, ХБ - холодно-белая, ТБ - тепло-белая, Ц - правильной цветопередачи, Р - рефлекторная, Е - естественно-белые, U и W - образные, К - кольцевые.

Светильник ЛПО02-2х40.

Светильники стационарные типа ЛПО с люминесцентными лампами предназначены для общего освещения жилых, общественных, офисных, бытовых, вспомогательных помещений, торговых залов и других.

Светильники обеспечивают равномерноесветораспределение по поверхности.

Светотехнический расчет

Расчет бытовых помещений

Коридор

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 3 светильника

Установленная мощность светильников:

Вентиляционная

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 2 светильника.

Установленная мощность светильников:

Зарядная

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.9[1] подвесные диффузионные светильники для производственных помещений ЛЛ-ЛСП04-, по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 1.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 3 светильника

Установленная мощность светильников:

Помещение мастера

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 9 светильников – 3 ряда по 3 в ряду.

Установленная мощность светильников:

КТП

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 3 светильника

Установленная мощность светильников:

Комната отдыха

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 5 светильников– 4 по углам квадрата L=6 м и 1 в центре.

Установленная мощность светильников:

Малярная

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 9 светильников– 3 ряда по 3 в ряду.

Установленная мощность светильников:

Токарный участок

Расчет производим методом удельной мощности. Минимальную освещенностьлк выбираем по табл. 4.5[1]. Выбираем по табл. 3.11[1] потолочные светильники ЛЛ-ЛПО02(), по табл. 3.2[1] определяем номер группы светильника- 8.

Площадь помещения:

Высота:

По табл. 5.45[1] находим удельную мощность:

Учитывая размеры помещения, наличие окон, принимаем к установке 8 светильников– 4 ряда по 2 в ряду.

Установленная мощность светильников:

Основное помещение

Расчет ведем методом коэффициента использования.

Виды освещения: рабочее, эвакуационное.

Системы освещения: общее, равномерное.

Источники света: ДРЛ- рабочее освещение, ЛН- эвакуационное освещение.

По табл. 4.1[1] по разряду работ для общего освещения находим минимальную освещенность: Е=300 лк.

По табл. 4.4к [1] находим:

К_З=1,5- коэффициент запаса

Р = 20 %- показатель ослепленности

К_П = 20%- коэффициент пульсации

Определим расчетную высоту:

где

-геометрическая высота помещения

-свес светильника

-высота рабочей поверхности

Светильники располагаем по углам квадрата L=8 м

По табл. 4.16[1] и по стр.180[2] принимаем типовую кривую силы света

КСС- К1 косинусная.

Такую КСС имеют светильник С35ДРЛ. Который выбираем по табл. 9.5[2]

Принимаем коэффициент равномерности:

Площадь цеха:

Число светильников: N=18 шт.

Индекс помещения:

Принимаем коэффициенты отражения потолка, стен, пола: r_п=30%, r_с=10%, r_р=10%.

По табл. 9.14[2] находим коэффициент использования: h=0,86

Находим поток лампы: лм

По табл. 9.5[2] выбираем мощность стандартной лампы ДРЛ 700 со световым потоком Ф=38000 лм с приближением -10% +20 %.

В целях уменьшения коэффициента пульсации подключаем светильники к разным фазам.

Оценим значения Р и К_П. По табл. 9.22[2] определяем, что светильники по светотехническим характеристикам относятся к 12 группе.

По табл. 9.18[2] находим, что К_П=15% что меньше нормируемого значения К_П=20%.

По табл. 9.23[2] для h=6,5 м и для 12 группы светильников определяем, что значение Р не превышает допустимых значений.

Эвакуационное освещение

Рассчитываем методом коэффициента использования.

Минимальная освещенность: Е=0,5 лк.

Коэффициент запаса: К_З=1,5

Коэффициент равномерности:

Площадь:

По табл.9.5[2] принимаем светильники открытого типа с ЛН ППД-100 с кривой силой света КСС-Д2косинусная.

Число светильников: N=6 шт.

По табл.9.14[2] находим коэффициент использования:

h=0,76

Находим поток лампы: лм

По световому потоку Ф с приближением -10%;+20 %, находим стандартную лампу мощностью 25Вт и потоком Ф=200 лм.

Электрический расчет.

Определяем мощность участка.
Р₁=Р₂=Р₃=0,025*3=0,075кВт.

Ток участка равен:

Принимаем провод АПВ 2х2,5мм².

Электрический расчет

Длины линий определяем по плану цеха с учетом, что осветительные щитки прикреплены к стене на расстоянии 1,2 м от пола. Схема сети питания освещения цеха представлена на рис.5.2.

Рис 5.2. Схема сети освещения.

Опредилим расчетные токи каждого участка:

А

А

А

А

А

А

А

А

А

А

А

Минимальные сечения фаз линий из условия допустимого нагрева определим по табл. 5.7.

Принимаем, что линии 12-14 выполнены 4-жильным алюминиевым кабелем, проложенным в воздухе, марки АВВГ:

S₁₂=16мм² с I_д=54А;

S₁₃=4мм² с I_д=25А;

S₁₄=35мм² с I_д=81А;

Линии 4-11 выполнены 2-жильными проводами с резиновой и пластмассовой изоляцией, марки АПВ:

S₄=2,5мм² cI_д=20А;

S₅=2,5мм² cI_д=20А;

S₆=2,5мм² cI_д=20А;

S₇=2,5мм² cI_д=20А;

S₈=2,5мм² cI_д=20А;

S₉=2,5мм² с I_д=20А;

S₁₀=2,5мм² с I_д=20А;

S₁₁=2,5мм² с I_д=20А;

Линии 1-3 выполнены 4-х жильными проводами с резиновой и пластмассовой изоляцией, марки АПВ.

S₁=S₂=S₃=4мм² с I_д=32А

Выбор осветительного шинопровода.

Найдем ток наиболее нагруженной части:

т.е. выбираем ШОС-4 с I_н=25А.

Так как число светильников 3<9 , то нагрузка несимметрична, поэтому находим моменты для различных фаз:

Наибольший момент нагрузки будет в фазе А, выбираем значение коэффициента C=7,4 для однофазной линии с алюминиевыми проводниками.

Определим потерю напряжения для наиболее удаленной ламы в фазе А:

Полная потеря напряжения с учетом индуктивного сопротивления шинопровода и реактивных нагрузок лампы:

DU_ПА=DU_Ak=0,41·1,03=0,42%,

где k=1,03 определен для алюминиевых проводников; S_ф=4мм² и cosj=0,5.

Определим моменты нагрузок всех линий:

до магистрального щитка: 14- М₁₄=Р_р14 L₁₄=23,59 ·3=70,77 кВт×м;

до осветительного щитка: 13 - М₁₃=Р_р13L₁₃=4,568·8=36,54 кВт×м;

до осветительного щитка : 12- М₁₂=Р_р12L₁₂=15,56·20=311,2 кВт×м;

до светильников:

1-М₁=Р_р1L₁=4,7·20=94 кВт×м;

2- М₂=Р_р2L2=4,7·25=117,5 кВт×м;

3- М3=Р_р3L3=4,7·30=141 кВт×м;

4-m₄=P_p4L₄=0,308·7=2,156 кВт×м,

5-m₅=P_p5L5=0,868·2=1,736 кВт×м;

6-m₆=P_p6L₆=0,964·3=2,892 кВт×м;

7-m₇=P_p7L₇=0,388·9=3,492 кВт×м;

8-m₈=P_p8L₈=0,308·18=5,544 кВт×м;

9-m₉=P_p9L₉=0,252·25=6,3 кВт×м;

10-m₁₀=P_p10L₁₀=0,58·24=13,92 кВт×м;

11-m₁₁=P_p11L₁₁=0,964·43=41,452 кВт×м;

Найдем полный момент. Выбираем значение коэффициента привидения моментов для трехфазной линии с нулем и однофазным ответвлением с нулем.

=494,31.

Полученные данные внесем в таблицу.

№ лин.	Наим.потребителя	Рсв-ка, кВт	Рроз/n	РПРА/%	PP=Pсв +Рроз+?РПРА	сos/tg	IP,A	Sф, мм	L, м	S0,мм
1	1 ШОС	4,2	-	0,5	4,7	0,5/1,732	14.2	4	20	2,5
2	2 ШОС	4,2	-	0,5	4,7	0,5/1,732	14.2	4	25	2,5
3	3 ШОС	4,2	-	0,5	4,7	0,5/1,732	14.2	4	30	2,5
4	КТП	0,24	0,02/1	0,048/20	0,308	0,92/0,424	1,52	2,5	7	2,5
5	Токарный участок	0,64	0,1/5	0,128/20	0,868	0,92/0,424	4,28	2,5	2	2,5
6	Помещение мастера	0,72	0,1/5	0,144/20	0,964	0,92/0,424	4,76	2,5	3	2,5
7	Зарядная	0,24	0,1/5	0,048/20	0,388	0,92/0,424	1,9	2,5	9	2,5
8	Коридор	0,24	0,02/1	0,048/20	0,308	0,92/0,424	1,52	2,5	18	2,5
9	Вентиляц.	0,16	0,06/3	0,032/20	0,252	0,92/0,424	1,24	2,5	25	2,5
10	Комната отдыха	0,4	0,1/5	0,08/20	0,58	0,92/0,424	2,86	2,5	24	2,5
11	Малярная	0,72	0,1/5	0,144/20	0,964	0,92/0,424	4,76	2,5	43	2,5
12	Груп. щит	13,86	0.2/10	1,5	15,56	0,5/0,39	47,2	16	20	10
13	Груп. щит	3,696	0.2/10	0,67	4,568	0,92/0,42	13,8	4	8	2,5
14	Маг.щит	16,76	0,2/10	3,34	23,59	0,5/1,678	71,5	35	3	25

Расчет на минимум проводникового материала.

Располагаемая потеря напряжения DU_pопределена по диаграмме отклонений напряжения силовой сети цеха для максимального режима работы и допустимому уровню напряжения у наиболее удаленных ламп и равна 4%. Значение DU_рнеобходимо уменьшить, учитывая потери напряжения в фазеА, тогда DU_p=4-0,42=3,58%.

C=44 для алюминиевых проводников трехфазной линии с нулем.

Найдем сечение на участке 14:

Так как определяющим является условие нагрева, принимаем

Действительные потери напряжения на участке 14:

Располагаемая потеря напряжения для последующих участков 1-13 составляет

DU_1-13=DU_p-DU₁₄=3,58-0,0459=3,53 %.

Найдем сечение на участке 12:

Так как определяющим является условие нагрева, принимаем S₁₂=16 мм² . Действительные потери напряжения на участке 12:

Располагаемая величина потерь напряжения для участков 1-3:

DU_р1-3=DU_p1-13-DU₁₂=3,53-0,044=3,486 %.

Найдем сечения на участках 1-3:

Окончательно с учетом условий нагрева и механической прочности принимаем S₁=S₂=S₃=4 мм²

Найдем сечение на участке 13:

Так как определяющим является условие нагрева, принимаем S₁₃=4 мм².

Действительные потери напряжения на участке 13:

Располагаемая величина потерь напряжения для участков 4-11

DU_p4-11=DU_p1-13-DU₁₃=3,53-0,2=3,33 %.

Найдем сечения на участках 4-11:

где с=7,4 , так как линия однофазная из алюминиевых проводников .

Окончательно с учетом условий нагрева и механической прочности принимаем S₄-S₁₁=2,5 мм².

Выбираем сечение нулевых проводников из условия , с учетом того, что минимальное сечение равно 2,5 .

для участков 1-3, 4-11, 13

для участка 12.

для участка 14.

Выбор осветительных щитков.

Магистральный щиток 14 выбираем типа ПР8501-010 без вводного аппарата, т.к подключаем его к автоматическому выключателю КТП. На отходящих линиях устанавливаем 4 трехполюсных автомата ВА51-31 (линия 12-13) .

Групповой щиток 12 выбираем ПР41-4301,с вводным автоматом типа А3728Н с и отходящими автоматами типа АЕ-2043 с в количестве 4 шт.

Групповой щиток 13 выбираем ЩО31-32с вводным автоматом типа А3114/7 с и отходящими автоматами типа АЕ-1031-11 с в количестве 9 шт.

Все автоматы с комбинированными расцепителями.

Схема питания светильников эвакуационного освещения

Светильники каждого ряда питаем отдельной групповой линией, выполненной проводами марки АПВ в лотке. Двухпроводные однофазные линии по 2,5 .

Выбираем щиток эвакуационного освещения ЯОУ 8501. На вводе ставим выключатель ПВЗ60 (60 А), на отходящих линиях 3 автомата АЕ-1031. Запитываем щиток эвакуационного освещения от подстанции соседнего цеха.

Список литературы

1) Кнорринг Г.М. «Справочная книга для проектирования электрического освещения».

2) Айзенберг Ю.Б. «Справочная книга по светотехнике»

3) Обухова А.В., Ратцев В.Р. «Проектирование осветительных установок»