7 Расчёт осветительной сети

Светотехнический расчёт производим методом коэффициента использования светового потока.

Для первого помещения: длинна А = 84 м, ширина В = 35 м, высота Н = 17 м, нормируемая освещённость E_н = 150 Лк. Принимаем для освещения тип светильников НСП17, кривая силы света – Г, расстояние от перекрытия до светильника h_с = 1,5 м, высота расчетной поверхности над полом h_р = 1 м.

Для второго помещения: длинна А = 30 м, ширина В = 35 м, высота Н = 17 м. Принимаем для освещения тип светильников НСП17 кривая силы света – Г, нормируемая освещённость E_н = 150 Лк, расстояние от перекрытия до светильника h_с = 1,5 м, высота расчетной поверхности над полом h_р = = 1 м.

Для третьего помещения: длинна А = 5 м, ширина В = 5 м, высота Н = 3 м, нормируемая освещённость E_н = 50 Лк. Принимаем для освещения тип светильников НСП17, кривая силы света – Г, расстояние от перекрытия до светильника h_с = 0,5 м, высота расчетной поверхности над полом h_р = 1 м.

Для четвёртого помещения: длинна А = 12 м, ширина В = 7 м, высота Н = 3 м, нормируемая освещённость E_н = 150 Лк. Принимаем для освещения тип светильников НСП17, кривая силы света – Г, расстояние от перекрытия до светильника h_с = 0,5 м, высота расчетной поверхности над полом h_р = 1 м.

Тип проводки – тросовая во всех помещениях.

Производим расчёт для первого помещения:

1. Высота подвеса светильника:

Н_Р = Н − h_с − h_р, (55)

где H – высота помещения м,

h_р – высота расчётной поверхности над полом м,

h_с – расстояние от перекрытия до светильника м.

Н_Р = 17 − 1,5 − 1 = 14,5 м.

2. В зависимости от принятого светильника и от его кривой силы света по специальным кривым находим отношение L_P/H_P (Л1 с38),. L_P/H_P = 0,8

3. Расстояние между рядами светильников:

L = H_р∙0,8, (56)

L = 14,5∙0,8 = 11,6 м.

4. Расстояние l от крайних рядов светильников до стен принимают в пределах (0,3…0,5)L в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

l = 0,3·11,6 = 3,48 м.

5. Число рядов светильников:

R , (57)

где В – ширина помещения, м;

l – расстояние от крайних светильников до стен, м.

R = 3,4 ≈ 4 ряда.

6. Число светильников в одном ряду:

N_R= , (58)

где А – длина помещения, м.

N_R = = 7,6 принимаем N_R = 8.

7. Расстояние между рядами светильников :

L_B , (69)

L_B 9,3 м.

8. Расстояние между светильниками в ряду:

L_A , (60)

L_А 10,6 м.

9. Индекс помещения:

i= , (61)

i = 1,7.

Коэффициент использования светового потока для светильника НСП17, определяют в зависимости от коэффициентов отражения потолка, стен, расчётной поверхности (ρ_п = 50%; ρ_с = 30%; ρ_р = 10%) и индекса помещения, η = 80 % (Л4 с 118)

Световой поток одной лампы определяют по формуле:

Ф , (62)

где Е_Н – нормируемая наименьшая освещённость, лк;

К – коэффициент запаса (в зависимости от загрязнения воздушной среды ( К = 1,5);

S – освещаемая площадь, м;

z – отношение средней освещённости к минимальной (z = 1,1);

N – количество светильников, штук;

N = N_R·R;

N = 8·4 = 32 шт.

η – коэффициент использования светового потока.

Ф 28424 лм.

По найденной величине светового потока подбираем мощность лампы (Л1 с 128). При этом световой поток лампы не должен отличаться от расчётного более чем на – 10 % …+ 20% , т. е.

(63)

Поскольку ламп с таким световым потоком нет, то пересчитываем световой поток лампы, увеличив количество светильников в ряду и количество рядов. Принимаем R = 7 рядов и N_R = 15 светильников.

Действительное расстояние между рядами светильников рассчитываем по формуле 59:

L_B 4,7 м.

Действительное расстояние между светильниками в ряду рассчитываем по формуле 60:

L_А 5,5 м.

Определяем поток одной лампы по формуле 62:

Ф 8663 лм.

Выбираем лампу Г-215-225-500 с Ф = 8300 лм, Р_Л = 500 Вт, цоколь Е 27/45

Проверяем мощность лампы по проверочному условию 63:

0,9∙8663 ≤ 8300 ≤ 1,2∙8663

7797 ≤ 8300 ≤ 10396

Условие выполняется, значение потока лампы выбрано верно.

Производим расчёт второго помещения.

1. Высота подвеса светильника:

Н_Р = 17 − 1,5 − 1 = 14,5 м.

2. В зависимости от принятого светильника и от его кривой силы света по специальным кривым находим отношение L_P/H_P (Л1 с38),. L_P/H_P = 0,8

3. Расстояние между рядами светильников:

L = H_P∙0,8 = 11,6 м.

4. Расстояние l от крайних рядов светильников до стен принимают в пределах (0,3…0,5)L в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

l = 0,3·11,6 = 3,48 м.

5. Число рядов светильников:

R = 3,4 ≈ 4 ряда.

6. Число светильников в одном ряду:

N_R = = 3.

7. Расстояние между рядами светильников :

L_B 9,3 м

8. Расстояние между светильниками в ряду:

L_А 11,5 м.

9. Индекс помещения:

i = 1,1

10. Коэффициент использования светового потока η = 65 % (Л4 с118)

Световой поток одной лампы определяют по формуле:

Ф 33317 лм.

Поскольку ламп с таким световым потоком нет, то пересчитываем световой поток лампы, увеличив количество светильников в ряду и количество рядов. Принимаем R = 7 рядов и N_R = 7 светильников.

Действительное расстояние между рядами светильников рассчитываем по формуле 59:

L_B 4,7 м.

Действительное расстояние между светильниками в ряду рассчитываем по формуле 60:

L_А 3,84 м.

Определяем поток одной лампы по формуле 62:

Ф 8159 лм.

Выбираем лампу Г-215-225-500 с Ф = 8300 лм, Р_Л = 500 Вт, цоколь Е 27/45

Проверяем мощность лампы по проверочному условию 64:

0,9∙8159 ≤ 8300 ≤ 1,2∙8159

7343 ≤ 8300 ≤ 9791

Условие выполняется, значение потока лампы выбрано верно.

Производим расчёт третьего помещения.

1. Высота подвеса светильника:

Н_Р = 3 − 0,5 − 1 = 1,5 м.

2. В зависимости от принятого светильника и от его кривой силы света по специальным кривым находим отношение L_P/H_P (Л1 с38),. L_P/H_P = 0,8

3. Расстояние между рядами светильников:

L = H_P∙0,8 = 1,2 м.

4. Расстояние l от крайних рядов светильников до стен принимают в пределах (0,3…0,5)L в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

l = 0,3·1,2 = 0,36 м.

5. Число рядов светильников:

R = 4,5 ≈ 4 ряда.

6. Число светильников в одном ряду:

N_R = 4,5 ≈ 4 светильников.

7. Расстояние между рядами светильников :

L_B 1,43 м

8. Расстояние между светильниками в ряду:

L_А 1,43 м.

9. Индекс помещения:

i = 1,67

10. Коэффициент использования светового потока η = 78 % (Л4 с118)

Световой поток одной лампы определяют по формуле:

Ф 496 лм.

Поскольку ламп с таким световым потоком нет, то пересчитываем световой поток лампы, уменьшив количество светильников в ряду и количество рядов. Принимаем R = 2 рядов и N_R = 2 светильников.

Действительное расстояние между рядами светильников рассчитываем по формуле 59:

L_B 4,28 м.

Действительное расстояние между светильниками в ряду рассчитываем по формуле 60:

L_А 4,28 м.

Определяем поток одной лампы по формуле 62:

Ф 1983 лм.

Выбираем лампу Г-215-225-150 с Ф = 2090 лм, Р_Л = 150 Вт, цоколь Е 27/27

Проверяем мощность лампы по проверочному условию 63:

0,9∙1983 ≤ 2090 ≤ 1,2∙1983

1785 ≤ 2090 ≤ 2380

Условие выполняется, значение потока лампы выбрано верно.

Производим расчёт четвертого помещения.

1. Высота подвеса светильника:

Н_Р = 3 − 0,5 − 1 = 1,5 м.

2. В зависимости от принятого светильника и от его кривой силы света по специальным кривым находим отношение L_P/H_P (Л1 с38),. L_P/H_P = 1,5

3. Расстояние между рядами светильников:

L = H_P∙1,5 = 2,25 м.

4. Расстояние l от крайних рядов светильников до стен принимают в пределах (0,3…0,5)L в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест.

l = 0,5·2,25 = 1,13 м.

5. Число рядов светильников:

R = 3 ряда.

6. Число светильников в одном ряду:

N_R = 5,5 ≈ 5 светильников.

7. Расстояние между рядами светильников :

L_B 2,37 м

8. Расстояние между светильниками в ряду:

L_А 2,44 м.

9. Индекс помещения:

i = 2,9

10. Коэффициент использования светового потока η = 84 % (Л4 с 118)

Световой поток одной лампы определяют по формуле:

Ф 2200 лм.

Выбираем лампу Г-215-225-150 с Ф = 2090 лм, Р_Л = 150 Вт, цоколь Е 27/27

Проверяем мощность лампы по проверочному условию 63:

0,9∙2200 ≤ 2090 ≤ 1,2∙2200

1980 ≤ 2090 ≤ 2640

Условие выполняется, значение потока лампы выбрано верно.

Суммарная активная мощность освещения в цеху:

Р_осв = Р_осв1 + Р_осв2 + Р_осв3 + Р_осв4 (64)

где Р_осв1 – активная мощность освещения первого помещения, кВт;

Р_осв2 – активная мощность освещения второго помещения, кВт;

Р_осв3 – активная мощность освещения третьего помещения, кВт.

Р_осв4 – активная мощность освещения четвертого помещения, кВт.

Р_осв = N·Р_л,

Р_осв1 = 104·0,5 = 52 кВт,

Р_осв2 = 49·0,5 = 24,5 кВт,

Р_осв3 = 4·0,15 = 0,6 кВт.

Р_осв4 = 15∙0,15 = 2,25 кВт

Суммарная активная мощность освещения в цеху:

Р_осв = 52 + 24,5 + 0,6 + 2,25 = 79,35 кВт.

Т.к в цеху установлены лампы накаливания, то они не обладают реактивной мощностью.

Расчет электрической осветительной сети.

Сеть выполняется алюминиевым проводом, проложенном на стальном тросе.

Данный расчёт производим двумя способами: по допустимой потере напряжения и по допустимому нагреву расчётным током.

1 Расчет сети по потере напряжения:

Составляем расчетную схему:

Рисунок 5 – Расчетная схема.

Допустимые значения потерь напряжения в осветительной сети рассчитывается по формуле:

∆U_Д U_XX- U_MIN- ∆U_T, (65)

где ∆U_Д- допустимые значения потерь напряжения в осветительной сети, %;

U_XX - номинальное напряжение при холостом ходе трансформатора (U_XX =105%);

U_MIN- минимально допустимое напряжение у наиболее удаленных ламп (U_MIN =97,5%);

∆U_T- потери напряжения в трансформаторе, %.

∆U_T=β_Т(U_acosφ_T+U_рsinφ_T), (66)

где β_Т-коэффициент загрузки трансформатора;

U_a, U_р- активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, %;

cosφ_T-коэффициент мощности трансформатора.

U_a = , (67)

где ∆P_КЗ- потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

S_Н.Т-номинальная мощность трансформатора, кВА.

U_р , (68)

где U_K- напряжение холостого хода трансформатора, %.

U_a = =1,48%,

U_р =4,25%,

∆U_T=β_Т(U_acosφ_T+U_рsinφ_T)=0,7(1,48·0,71+4,25·0,7)=2,82%,

∆U_Д =105-97,5-2,82=4,68%.

Находим приведенный момент для питающей линии. Для этого необходимо рассчитать моменты отдельных групп светильников. Предварительно определяем расчетную мощность для групп 1…4:

Р_Р.О=К_С.О·Р_У.О·К_ГРЛ, (69)

где Р_Р.О- расчетную мощность группы, кВт;

К_С.О– коэффициент спроса осветительной нагрузки К_С.О=1;

Р_У.О– установленная мощность ламп, Вт;

К_ГРЛ-коэффициент, учитывающий потери в ПРА, для ДРЛ К_ГРЛ=1,1.

Р_Р1=Р_Р2=8·250·1,1=2,2кВт,

Р_Р3=6·250·1,1=1,65кВт,

Р_Р4=6·80·1,1=0,5кВт.

Для питающей линии:

Р_ПИТ=Р_Р1+Р_Р2+Р_Р3­+ Р_Р4 , (70)

где Р_ПИТ- расчетную мощность питающей линии, кВт.

Р_ПИТ=2,2+2,2+1,65+0,5=6,55кВт.

Расстояние до центра приложения нагрузок для групп 1…3:

L=l₁ , (71)

где L- расстояние до центра приложения нагрузок, м;

l₁- расстояние от щита освещения до первой лампы в группе, м.

L₁= =44,2м,

L₂= =35,7м,

L₃= =44,5м,

L₄= =11,5м.

В общем случае момент токовой нагрузки:

M=P·L, (72)

где M- момент токовой нагрузки, кВт·м;

Р – расчетная мощность группы, кВт;

L – длина участка линии освещения, м.

M₁=P₁·L₁=2,2·44,2=97,24кВт·м,

M₂=P₂·L₂=2,2·35,7=78,54кВт·м,

M₃=P₃·L₃=1,65·44,5=73,4кВт·м,

M₄=P₄·L₄=0,5·11,5=5,75кВт·м,

M_ПИТ=P_ПИТ·L_ПИТ=6,55·12=78,6кВт·м.

Приведенный момент для питающей линии:

М_ПРИВ=∑М+∑α·m, (73)

где М_ПРИВ­- приведенный момент для питающей линии, кВт·м;

∑М - сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов линии, что и на данном участке, кВт·м;

∑α·m- сумма приведенных моментов участков с другим числом проводов, кВт·м;

α- коэффициент приведения моментов [1,стр.111].

М_ПРИВ=78,6+1,39(97,24+78,54+73,4)+1,85·5,75=436,1кВт·м.

Сечение питающей линии:

S , (74)

где S- сечение питающей линии, мм²;

С-коэффициент, определяемый в зависимости от системы напряжения, системы сети, материала проводника [1, стр.111].

S =2,15мм².

Принимаем кабель АВВГ (3×2,5+1×2)мм², с I_ДОП=19А [1,стр.109].

Расчетный ток трехфазной линии:

I_РЛ , (75)

где I_РЛ- расчетный ток линии, А.

I_РЛ =10,5А.

I_ДОП> I_РЛ,

19А>10,5А.- сечение провода, выбранного по потере напряжения, удовлетворяет условию нагрева.

Потеря напряжения в питающей линии:

∆U_ПИТ , (76)

где ∆U_ПИТ- потеря напряжения в питающей линии, %.

∆U_ПИТ =0,71%.

Допустимая потеря напряжения в групповых линиях:

∆U_ДГ= ∆U_Д-∆U_ПИТ, (77)

где ∆U_ДГ- допустимая потеря напряжения в групповых линиях, %.

∆U_ДГ= 4,68-0,71=3,97%.

Сечение проводов для первой группы:

S₁ ,

S₁ =1,27мм².

Принимаем провод АПВ 3(1×2)мм² с I_ДОП=21А.

Расчетный ток для линии 1:

I_РЛ1 ,

I_РЛ1 =5,3А.

I_ДОП> I_РЛ1,

21А>5,3А._.

Действительная потеря напряжения в линии:

∆U₁ ,

∆U₁ =2,49%.

Аналогично рассчитываем остальные группы:

Сечение проводов для второй группы:

S₂ =1,01мм².

Принимаем кабель ВВГ 3(1×2)мм² с I_ДОП=21А.

Расчетный ток для линии 2:

I_РЛ2 =5,3А.

I_ДОП> I_РЛ2,

21А>5,3А.

Действительная потеря напряжения в линии:

∆U₂ =2,01%.

Сечение проводов для третей группы:

S₃ =0,95мм² .

Принимаем провод АПВ 3(1×2)мм² с I_ДОП=21А.

Расчетный ток для линии 3:

I_РЛ3 =3,9А.

I_ДОП> I_РЛ3,

21А>3,9А.

Действительная потеря напряжения в линии:

∆U₃ =1,88%.

Сечение проводов для четвёртой группы:

S₄ =0,2мм² ,

Принимаем провод АПВ 3(1×2)мм с I_ДОП=21А.

Расчетный ток для линии 4:

I_РЛ4 =2,4А.

I_ДОП> I_РЛ4,

21А>2,4А.

Действительная потеря напряжения в линии:

∆U₄ =0,39%.

Для сети освещения по справочнику [1,стр.113] выбираем пункт распределительный осветительный ПР-4301-43У3 с автоматом на вводе А3720 и числом групповых автоматов АЕ2043 четыре штуки.

Осветительный распределительный пункт получает питание от отдельного ЩСУ освещения, который запитан одновременно от двух оставшихся ЩСУ1 и ЩСУ2. При нарушении питания одного из ЩСУ автоматика переводит питание освещения на другое ЩСУ и освещение продолжает нормально функционировать. Также питание освещения от отдельных шин ТП позволяет снизить к минимуму возможные колебания напряжения при пуске двигателей и работе сварочных трансформаторов. Переключение между ЩСУ осуществляется пускателями с автоматическим управлением. Произведём выбор пускателей:

1 Расчётная полная мощность освещения:

S_Р.ОСВ= , (78) где S_Р.ОСВ- расчётная полная нагрузка освещения, кВА.

S_Р.ОСВ= =6,4 кВА.

2 Расчётный ток осветительной сети:

I_Р.ОСВ= , (79)

где I_Р.ОСВ- расчётный ток освещения, А.

I_Р.ОСВ= =10,2 А.

3 Магнитный пускатель выбираем по условию:

I_Н I_Р.ОСВ, (80)

где I_Н- номинальный ток пускателя, А;

I_Р.ОСВ- расчетный ток нагрузки освещения, А.

I_Н 10,2А.

Принимаем магнитный пускатель ПМЛ 2200 с I_Н=25А по справочнику [2,стр.117].

Для защиты линии, питающей пункт освещения необходимо выбрать автоматический выключатель.

Выбор автоматического выключателя производится по следующим условиям:

I_Н.А I_Н , (81)

I_Н.Р I_.Н , (82)

где I_Н.А- номинальный ток автоматического выключателя, А;

I_Н.Р- номинальный ток расцепителя автоматического выключателя, А.

I_Н.А 10,2А,

I_Н.Р 10,2А.

Принимаем автомат ВА 51-25 с I_Н.А=25А, I_Н.Р=16А [1,стр.99].