Министерство образования и науки Кыргызской Республики
Ошский технологический университет
кафедра “Электроснабжение”
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для выполнения курсового проектирования по дисциплине
“Электрическое освещение” для студентов энергетических
специальностей высших учебных заведений
г.Ош, 2012г.
1
Рассмотрены и одобрены
Утверждены
на заседании кафедры
мет.советом ОшТУ
“Электроснабжение”
пр.№__от______2012г.
Пр.№___от_______2012г.
Составители: Токоев М.П., Андаева З.Т.
Методические указания предназначены для выполнения курсового
проектирования по электрическому освещению студентами энергетических
специальностей.
Изложены
особенности
проектирования
производственных технических объектов и систем. Подробно
рассматриваются вопросы, связанные с реализацией проектов
электрического
освещения,
начиная
с
организации
процесса
проектирования, а также выполнения всех задач светотехнической и
электротехнической частей проекта.
Рецензенты: Кукчаев М.М.,к.т.н.,доцент
Айдарбеков З.Ш., к.т.н.,доцент
2
Введение
Электрическое освещение – область науки и техники,предметом
которой
являются
исследование
принципов
генерирования, пространственного
характеристик
оитического
и
разработка
перераспределения
способов
и измерения
излучения, а также преобразования его
энергии в другие виды энергии и испльзования в различных целях.
Освещение включает себя также конструкторскую и технологическую
разработку
источников
излучательных
и
устройств и установок, нормирование,
светосигнальных
приборов,
проектирование, монтаж
и
эксплуатацию светотехнических установок[2].
Современное человеческое
общество немыслимо без повсеместного
использования света. Осветительные
условия
освещения, которые
установки
обеспечивают
создают необходимые
зрительное
(видение), дающее около 90 % информатции, получаемой
восприятие
человеком
от
окружающего его мира[2].
Свет создает нормальные условия
наш быт. Без современных средств
для работы и учебы, улучшает
освещения невозможна и безоконных
зданиях, метроплитена, многих взрывои пожарноопастных производств. Без
искусственного света не может обойтись современный город, невозможны
строительство и сель скохозяйственные работы в темное время суток, а
также работа транспорта. Оптическое излучение все в большей степени
используется
в
современных
технологических
процессах
промышленности и сельском хозяйстве, становится неотъемлемой
в
частью
фотохимических производств, играет всевозрастающую роль в повышении
продуктивности животноводства и
является
одним
из
птицеводства. Световая сигнализация
распространенных
средств связи, особенно
на
всевозможных видах транспорта[5].
Результаты исследований показывают, что сравнению с искуственном,
естественное
освещение
обеспечивает
более
высокий
уровень
производительности зрительной работы.
3
Роль ествественного
мере, когда
освещения в зданиях была понята
выяснилось, что он о может
служить
одним
в полном
из важных
способов экономии электроэнергии в условиях нарастающего энегетического
кризиса
в связи с наметившимся истощением традиционных
источников
энергии (угля, торфа,газа,нефти, водных ресурсов), резким ростом стоимости
электроэнергии п о всех странах мира.
Рациональное использование естественного освещения в зданиях в
настоящее
время
рассматривается
как
важный
фактор
экономии
электроэнергии.
4
Цели и задачи курсового проектирования
Завершающим
этапом
изучения
дисциплины «Электрические
освещение» является выполнение курсового проектирования, цель которого
систематизировать, расширить, углубить
получение теоретические
знания
студента.
Наряду с этим курсовое проектирование должно научить студентов
пользоваться справочной литературой, единимы нормами и расценками,
таблицами и типовыми проектами.
Существенное место в проекте должно быть уделено экономической
целесообразности применения разработанной системы освещения.
Основными
критериями
нормирование
осветительных
установок
предусматривается определение количественных и качественных показателей
искусственного освещение значение, которых обеспечивает необходимое
условие для зрительной работы человека.
Нормирование тех или иных показателей зависеть от характера
производства и от зрительного напряжения.
Норма устанавливает минимальной освещенность, которое должно быть
обеспечена в наихудших точках освещаемой поверхности.
При
выполнения курсового проекта обязательно учесть следующие
параметры:
а) назначение и характер производства;
б) параметры помещения;
в) источники света;
г) нормы освещенности.
Содержание и объем курсового проекта
Курсовой проект по электрическому освещению состоит из четырех
частей: общей, светотехнической, электротехнической и графической.
5
I.Общая часть проекта
В
общей
части
приводится
основные
исходные
данные
для
разработки проекта, краткая характеристика осветительного объекта и его
специфика.
Исходными
данными
для
проектирования
является: план
производственного помещения, данные об источника питания.
Для проектирования внутреннего освещения необходима следующая
первичная документация: архитектурно-строительные планы и разрезы зданий
с указанием назначения отдельных помещений, чертежи металлических
конструкций,
технологические
планы
и
разрезы,
чертежи
санитарно-
технических коммуникаций, сведения о характере среды в помещениях, данные
об особенностях технологического процесса и др.
Разработка
одновременно
проекта
с
осветительных
проектированием
установок
других
часто
разделов
выполняется
объекта,
т.
е.
осуществляется так называемое параллельное проектирование. В этих случаях
проектирование освещения приходится начинать не по окончательным, а по
промежуточным
исходным
данным
с
последующим
уточнением
и
корректировкой проектных материалов в процессе их разработки, а иногда и
после окончания проектов путем выпуска чертежей или разработки новых.
II. Светотехническая часть
Светотехническая часть содержит:
2.1 выбор источника света
2.2. нормированной освещенности
2.3. вида и системы освещения
2.4. типа светильников
2.5. коэффициента запаса и добавочной освещенности
2.6. расчет размещения светильников (определение высоты, места
подвеса, расстояния от стен и между светильниками, число светильников)
6
2.7. расчет освещения (методом удельной мощности, коэффициентом
использования и точечным методом).
III. Электрическая часть
Электрическая часть включает:
3.1. выбор напряжения осветительной сети;
3.2. определение расчетных нагрузок;
3.3. выбор сечение проводников;
3.4. выбор групповых щитков и защитной аппаратуры;
3.5. выбор мест ввода и установки щитков;
3.6. компоновка осветительной сети;
3.7. расчетная схема сети;
IV. Графическая часть
В
графической
генеральный
план
части
проекта
(карта) проектируемого
должна
быть
объекта
с
представлены
электрическими
сетями. А также место расположения групповых щитков.
Задание на проектирование
Номер варианта задания определяется по шифру студента:
По последней цифре шифра принимается номер варианта из табл.1, по
сумме двух последних цифр шифра без учета десяти принимается вариант
из табл. 2.
Пример: шифру 3494 соответствует вариант 4 из табл. 1 и вариант 3(9+4=13)
из табл.2.
7
Световые величины и единицы
Любое тело, температура которого выше абсолютно нуля, излучает в
окружающее пространство лучистую энергию. Энергию излучения принято
измерять в джоулях (Дж). В большинстве случаев бывает необходимо знать не
энергию
излучения,
а
мощность
излучения.
Мощность
излучения,
характеризующая количество энергии, излучаемой в единицу времени,
называется потоком излучения или лучистым потоком. Единицей лучистого
потока служит 1 ватт (Вт).
В светотехнике, где основным приемником является глаз человека, для оценки
эффективности действия лучистого потока принята система световых величин
и единиц. Одним из основных понятий в этой системе является световой поток
– это та часть лучистого потока, которая воспринимается зрением человека как
свет и измеряется в люменах (лм).
Световой поток реального источника излучения в окружающем пространстве
обычно распределяется неравномерно. Интенсивность его излучения в любом
направлении характеризуется силой света I, определяемой отношением
светового потока к телесному углу, в пределах которого он распространяется:
I
Ф

Понятие силы света, строго говоря, относится к точечному источнику,
размеры которого малы по сравнению с расстоянием, на котором определяется
его действие. Поэтому в практике пользуются понятием средней силы света,
принимая световой поток Фω распределенным равномерно в пределах большего
или меньшего телесного угла ω:
I
Ф

Телесный угол измеряется отношением площади S, которую он вырезает на
поверхности сферы, описанной из его вершины, к квадрату радиуса r этой
сферы:

S
r2
8
За единицу телесного угла – стерадиан (ср) – принимается угол, который, имея
вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности участок, равный квадрату
радиуса. Единица силы света – кандела (кд) – это световой поток в люменах
(лм), испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср (лм/ср).
Для количественной оценки освещения какой-либо поверхности пользуются
понятием освещенности Е, т. е. отношением светового потока, падающего на
поверхность, к площади этой поверхности:
E
Ф
S
Единица освещенности – люкс (лк) – это освещенность поверхности площадью
1м2 световым потоком 1 лм (лм/м2).
В расчетах для характеристики светящихся поверхностей, в том числе и
источников света, иногда фигурирует светимость М, которая оценивает
плотность светового потока, излучаемого светящей поверхностью. Она равна
отношению светового потока, отражаемого или пропускаемого поверхностью, к
ее площади:
М
Ф
S
Единицей светимости служит люмен на квадратный метр (лм/м2) светящей
поверхности, что соответствует плоской поверхности площадью 1 м2,
равномерно излучающей (в одну сторону) световой поток в 1 лм.
Условия видения объектов, имеющих различные свойства, количественно
характеризуются величиной яркости L. Яркостью называется отношение силы
света, излучаемого поверхностью в данном направлении, к величине этой
поверхности:
L
I
S
Единицей яркости служит кандела на квадратный метр (кд/м2).
Различные материалы в зависимости от физических свойств и состояния
поверхностей обладают различной способностью отражения, поглощения и
пропускания
света.
Световые
свойства
поверхностей
характеризуются
9
коэффициентами отражения ρ, пропускания τ и поглощения α, причем во всех
случаях ρ+τ+α=1.
Системы и виды освещения
В производственных помещениях используется три типа освещения
Естественное – освещение помещений светом неба (прямым или отраженным),
проникающим
через
световые
проемы
в
наружных
ограждающих
конструкциях. Источник естественного освещения – это солнечная радиация, т.
е. поток лучистой энергии солнца, доходящей до земной поверхности в виде
прямого и рассеянного света. Естественное освещение предусматривается, как
правило,
в
помещениях
с
постоянным
пребыванием
людей.
В
производственных помещениях используются следующие виды естественного
освещения:
 боковое – одностороннее – световые проемы в одной из наружных стен
помещения; двустороннее – световые проемы в двух противоположных
наружных стенах помещения;
 верхнее – фонари и световые проемы в покрытии, а также световые
проемы в стенах в местах перепада высот здания; комбинированное – световые
проемы, указанные для бокового и верхнего освещения.
Естественное освещение какой-либо точки помещения характеризуется
коэффициентом естественной освещенности (КЕО). Коэффициент естественной
освещенности
есть
выражение
в
процентах
отношение
естественной
освещенности Ев, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри
помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к
одновременному значению наружной горизонтальной освещенности Ен,
создаваемой светом полностью открытого небосвода:
Е
е  100 в
Ен
10
Искусственное – освещение помещений искусственным светом с
помощью электрических ламп – газоразрядных или накаливания.
Совмещенное или смешанное – освещение, при котором недостаточное
естественное освещение дополняется искусственным.
В практике проектирования осветительных установок промышленных
зданий используются две отличные друг от друга системы освещения.
Первая система – система общего освещения – это освещение, при
котором светильники размещаются в верхней зоне помещения. Его назначение
состоит не только в освещении рабочих поверхностей, но и всего помещения в
целом, поскольку светильники общего освещения обычно размещаются под
потолком помещения на достаточно большом расстоянии от рабочих
поверхностей.
В системе общего освещения принято различать два способа размещения
светильников: равномерное и локализованное. В системе общего равномерного
освещения расстояния между светильниками в каждом ряду и расстояния
между
рядами
выдерживаются
неизменными.
В
системе
общего
локализованного освещения положение каждого светильника определяется
соображениями выбора наивыгоднейшего направления светового потока и
устранения теней на освещаемом рабочем месте, т. е. целиком зависит от
расположения оборудования.
Равномерное расположение светильников общего освещения применяется
обычно в тех случаях, когда желательно обеспечить одинаковые условия
освещения по всей площади помещения в целом. При необходимости
дополнительного подсвета отдельных участков освещаемого помещения, если
эти участки достаточно велики по площади или если по условиям работы
невозможно устройство местного освещения, прибегают к локализованному
размещению светильников.
Локализованное размещение светильников в перечисленных выше
случаях позволяет одновременно с уменьшением удельной установленной
мощности по сравнению с вариантом равномерного размещения обеспечить и
11
лучшее качество освещения, в частности создать желательное направление
светового потока на рабочие поверхности и устранить падающие тени от
близко расположенного оборудования.
Вторая система – система комбинированного освещения – освещение,
при котором к общему освещению добавляется местное. Данная система
включает в себя как светильники, расположенные непосредственно у рабочего
места и предназначенные для освещения только лишь рабочей поверхности
(местное освещение), так и светильники общего освещения, предназначенные
для выравнивания распределения яркости в поле зрения и создания
необходимой
освещенности
комбинированного
освещения
по
проходам
обычно
помещения.
характеризуется
Система
повышенными
первоначальными затратами на оборудование по сравнению с системой общего
освещения.
С точки зрения удобства эксплуатации система комбинированного
освещения имеет преимущества по сравнению с системой общего освещения.
Действительно, так как светильники местного освещения расположены
непосредственно у рабочих мест, значительно упрощаются их чистка, смена
перегоревших ламп, а также систематический надзор и текущий ремонт
осветительной установки. Местное освещение на рабочих местах, на которых в
данный момент работа не производится, может быть выключено, что
обеспечивает большую гибкость в эксплуатации освещения, исключая
непроизводительный расход электроэнергии.
Проведенный анализ преимуществ и недостатков систем освещения позволяет
сформулировать следующие рекомендации по их использованию:
Общее равномерное освещение:
– в производственных помещениях при высокой плотности расположения
оборудования, если это оборудование не создает теней на рабочих
поверхностях и не требует изменения направления света;
– в производственных помещениях, в которых по всей площади выполняются
однотипные работы;
12
– в производственных помещениях, в которых работа не требует большого и
длительного напряжения зрения (разряд V по СНиП и ниже), а также во
вспомогательных, складских и проходных помещениях.
Общее локализованное освещение:
– в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами,
сосредоточенными на отдельных участках;
– в производственных помещениях, в которых на отдельных участках
выполняются работы различной точности, требующие разных уровней
освещенности;
– в помещениях при выполнении работ, относящихся по СНиП к разрядам IV и
ниже.
Комбинированное освещение:
– в производственных помещениях с оборудованием, создающим глубокие и
резкие тени на рабочей поверхности в условиях общего освещения, а также на
рабочих местах, требующих изменения направления света;
– в производственных помещениях с оборудованием, рабочие поверхности
которого расположены вертикально или наклонно и нуждаются в сравнительно
высоких уровнях освещенности;
– в производственных помещениях, в которых выполняются точные зрительные
работы, относящиеся к разрядам I-IV по СНиП, за исключением тех случаев,
когда устройство местного освещения невозможно по технологическим или
конструктивным соображениям.
Как видно, одним из важных факторов, используемых для выбора
системы освещения, является характеристика зрительной работы, выполняемой
при реализации того или иного технологического процесса. В СНиП
подразделяются
зрительные
работы
на
соответствующие
разряды
по
минимальному размеру объекта различения (табл. 1).
13
Таблица 1
Разряды зрительной работы
Разряд
зрительной
работы
I
II
III
IV
V
VI
Минимальный размер
объекта различения,
мм
менее 0.15
0.15...0.3
0.3...0.5
0.5...1.0
1.0...5.0
более 5.0
VII
–
VIII
–
Характеристика
зрительной
работы
Наивысшая точность
Очень высокая точность
Высокая точность
Средняя точность
Малая точность
Очень малая точность
Светящиеся материалы
изделия
Общее
наблюдение
процессом
и
за
В соответствии со своим назначением электрическое освещение
подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Рабочее
освещение – освещение, обеспечивающее нормируемую освещенность в
помещениях – применяется во всех без исключения помещениях.
Аварийное освещение – освещение, обеспечивающее минимальную
допустимую освещенность при отключении рабочего освещения. При этом
различают освещение безопасности (для продолжения работы при аварийном
отключении
рабочего
освещения)
и
эвакуационное
освещение
(для
осуществления эвакуации при аварийном отключении рабочего освещения).
Аварийное освещение для продолжения работы требуется в помещениях,
где в результате погасания общего освещения могут возникнуть массовый
травматизм и отравление людей, пожар, взрыв и т. п. Согласно СНиП в этих
случаях на рабочих поверхностях необходимо создавать наименьшую
освещенность в размере 5% освещенности, нормируемой для рабочего
освещения от общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1
лк для территорий предприятий.
14
Задача 1
Светотехнический расчет системы общего освещения
Для заданного варианта произвести светотехнический расчет рабочего
и аварийного освещения с применением методов удельной мощности,
коэффициента использования светового потока, точечного метода.
Определить расчетную нагрузку осветительной сети с применением
методов (метод коэффициента использования, метод по удельной мощности и
точечным методом). Показать
на
чертеже
расположение
выбранных
светильников рабочего и аварийного освещения.
Таблица 2
Номер
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Номер
варианта
1
2
Высота
помещения
10
8
5
7
5
9
7
6
5
6
5,5
9
12
11
7,5
8
8,5
6
6,5
9
Наименование производства, цеха
Размеры помещения
Длина, Д
Ширина,
Ш
25
18
30
20
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
Производственное
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
помещение
Таблица 3
Коэффициент отражения, %
потолка
стен
Раб.поверхности
50
30
10
70
50
10
15
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
35
40
50
60
45
50
38
45
60
48
55
70
46
42
28
40
66
62
25
25
20
25
20
20
18
20
35
24
20
35
22
20
16
20
35
22
50
50
50
70
70
70
50
50
50
50
50
70
70
70
70
50
70
50
30
30
10
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Методические указания
Задача светотехнического расчета при проектировании осветительных
установок
состоит
в
определении
мощности
отдельной
лампы
и
установленной мощности всей установки.
При расчете в начале определяется световой поток, необходимый для
создания
заданной
освещенности, а
затем
по
световому
потоку
выбираются стандартные лампы.
Светотехнические
расчеты
в
основном
выполняются
следующими
методами:
а) Методом коэффициента использования
б) Точечным методом.
в) Методом по удельной мощности.
16
Расчет освещения по методу коэффициента использования
светового потока
Метод коэффициента использования светового потока предназначается
для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей
при
отсутствии
крупных
затеняющих
предметов. Данным
методом
определяется освещенность поверхности с учетом как светового потока,
падающего от светильников непосредственно на освещаемую поверхность
Фп, так и отраженного от стен, потолков и самой освещаемой поверхности
Ф отр.
р=п+отр
где
р-
суммарный
световой
поток, падающий
на
освещаемую
поверхность.
Коэффициентом
установки
использования
называется
отношение
светового
светового
потока
осветительной
потока, падающего
на
горизонтальную поверхность равную площади освещаемого помещения, к
суммарному световому потоку всех источников
света, размешенных в
данном помещении.
U 
Фр
пФл
Из формулы видно что, коэффициент используется светового потока
осветительной установки всегда меньше единицы. Его величина зависит от
типа и кпд светильника, высоты подвеса, окраски стен и потолка, площади и
геометрических размеров помещения.
Как известно, каждый тип светильника характеризуется кривой силы света.
Чем большая часть светового потока, излучаемая светильником, падает
непосредственно на освещаемую поверхность, тем меньше света погашается
стенами и потолкам, с увеличением к.п.д. потери светового потока в
светильнике
уменьшается,
следовательно,
коэффициент
использования
возрастает. Чем выше подвешены светильники над рабочей поверхностью, тем
ниже коэффициент использования.
Чем светлее окраска стен и потолка, тем
17
выше
значение
коэффициента
отражения,
следовательно,
коэффициент
использования возрастает.
Зависимость коэффициента использования от геометрических размеров
помещения
учитывается одной
величиной
которую
принято
называть
показателем помещения.
Для прямоугольных помещений I выражается
I
AБ
S

Нр ( А  Б ) Нр ( А  Б )
где А и Б- длина и ширина помещения, м.
Нр- высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.
Для коэффициентного типа светильника в зависимости от показателя
помещения и коэффициентов отражения потолков, стен и расчетной
поверхности вычислены коэффициенты использования.
Средняя освещенность горизонтальной поверхности определяется выражением
Еср 
Фр UппФ

S
S
Нормы искусственного освещения устанавливают наименьшие величины
освещенности рабочих поверхностей. Поэтому при расчете необходимо
обеспечить нормированную минимальную, а не среднюю освещенность.
(Средняя освещенность всегда будет больше минимальной, т.е. Еср  Еmin ).
Для этого вводится поправочный коэффициент, представляющий собой
отношение средней освещенности к минимальной:
Z
Еср
Е min
Величина Z зависит от типа светильника и относительного расстояния между
светильниками и при расчете осветительных установок с люминесцентными
лампами Z может быть ориентировано принят в пределах 1,1-1,2 с течением
времени освещенность от осветительной установки будет сниматься. Для учета
этого фактора в расчетную формулу вводят коэффициент запаса Кзап, который
всегда больше единицы.
Световой поток каждой лампы освежаемого помещения
18
Фл 
Е min S  КзапZ
п U
По вычисленному значению светового потока Фл выбирают в
зависимости от напряжения сети стандартную лампу с ближайшим значением
светового потока.
Метод коэффициента использования применяют как для светильников с
лампами накаливания, так и люминесцентными лампами.
Таким образом, расчет освещения методом коэффициента использования
ведут в следующем порядке:
1) В соответствии типом и назначением помещения принимают норму
освещенности и выбирают тип светильников.
2) В соответствии с габаритами помещения определяют высоту h
подвеса светильников над рабочей поверхностью и с учетом отношения L/h
расположение светильников и их число Нр=Н-hc-hр
3) Принимают коэффициенты отражения стен, -Рс, потолка –Рп, рабочей
поверхности Рр и определим индекс помещения
I
S
Нр ( А  Б )
4) По значениям Рс,Рп,Рр и I находят в справочниках коэффициент
использования светового потока.
5) По формуле
Ф
Е min R  S  Z
U n
определяют расчетной световой
поток Ф лампы и подбирают ближайшую лампу. Причем световой поток
принятой стандартной лампы должен быть не менее 0,9 и не более 1,2
расчетного. Если это условие не соблазняется, то принимают ближайшую по
световому потоку лампу и вычисляют фактическое число ламп по формуле
N
Е min R  S  Z
Фл  U
где Фл - световой поток принятой к установке лампы.
19
Расчет по удельной мощности
В основу расчета по удельной мощности положен метод коэффициенты
используется. Расчет по удельной мощности применяется:
а)
Для
предварительного
определения
установленной
мощности
осветительной установки при общем равномерном освещении.
б) Для приблизительной оценки правильности производственного
светотехнического расчета осветительной установки.
в) При проектировании не больших
и средних помещений, не
требующих точных расчетов.
г) Удельной мощностью называется отношение общей установленной
мощности ламп какого-либо помещения к освещаемой площади:
Руд 
N  
S
(Вт-м2)
где Руд - удельная мощность N - число ламп. Рл - мощность одной лампы,
S - площадь освещаемого помещения.
Удельная мощность при данной величине освещенности зависит
от
типов светильников и их размещения мощности и типа ламп, высоты подвеса
светильников, площади помещения и его конфигурации.
На
основании светотехнических расчетов, выполнениях
коэффициента
использования,
составлены
таблицы
значений
методом
удельной
мощности в зависимости от заданной освещенности, типа светильника, высоты
его подвеса, коэффициента запаса и характеристик помещения.
Порядок определяются установленной мощности всех ламп в освещаемом
помещении и мощности отдельной
лампы при помощи таблиц удельной
мощности следующей:
1) Выбирают источник света, тип светильников и размещают их на плане
помещения.
2) Определяют нормированную освещенность, по справочным таблицам –
удельную мощность(прил.1).
20
3) Находят мощность осветительной установки, при необходимости: по
формуле Рл=Руст/п, Р=Рус  Ş мощность лампы.
4) По справочным таблицам подбирают ближайшую стандартную лампу
и по ее мощность окончательно рассчитывают мощность всей осветительной
установки Р=Рн  ń
Расчет освещения точечным методом
При
не
равномерном
распределении
освещенности
на
рабочей
поверхности, например: при однорядном или локализованном размещении
светильников,
как
было
указано,
метод
коэффициента
использования
неприменим. В этих случаях, а также для местного и наружного освещения
светотехнические расчеты производятся точечным методом. Точечный метод
применяется так же для определения освещенности любой точки на рабочей
поверхности, различным образом расположенной в пространстве.
Например: горизонтально, вертикально или наклонно. Недостатком точечного
метода является то, что он неучитывает освещенность, создаваемую
отраженным световым потоком. Поэтому точечным метод может быть
применен для расчетов освещенности помещений, в которых отраженный свет
не играет существенной роли, например: в производственных помещениях с
низкими коэффициентами отражения
стен и потолков, а также в установках
наружного освещения. На практике в большинстве случаев приходится
определять освещенность рабочей поверхности перпендикулярной к оси
светильника (горизонтальную освещенность), параллельной к оси светильника
(вертикальную освещенность).
Расчет освещенности
горизонтальных поверхностей точечным методом
ведут в следующем порядке.
1) На плане помещения размещают светильники и на освещаемой
поверхности намечают контрольные точки, освещенность которых может
оказаться наименьшей.
2)
Для
каждой
из
намеченных
точек
определяют
условную
освещенность Е для лампы со световым потоком 1000лм.
21
E
Ia  y  cos l
h
где Īау- условная сила света светильника с лампой 1000лм в направлении
освещаемой
точки
(определяются
по
кривым
светораспределения
светильников).
Если расчетная точка А освещена несколькими светильниками, то
освещенность в этой точке
∑ ЕА=еА1+еА2+ …еА4
где еА1, еА2  еА4-освещенность в расчетной точке от каждого светильника.
3) Определяют расчетный световой поток лампы по формуле

1000 E min  R
ea
где Еmin – минимальная допустимая освещенность по нормам.
R – коэффициент запаса

- коэффициент
добавкой
освещенности, учитываемый действие
удаленных светильников и отраженных световых потоков (принимается по
справочникам обычно  = 1,1-1,2.
4)
По расчетному световому потоку  подбирают в каталоге лампу
соответствующей мощности.
Расчет аварийного освещение
Аварийное освещение – освещение, обеспечивающее минимальную
допустимую освещенность при отключении рабочего освещения. При этом
различают освещение безопасности (для продолжения работы при аварийном
отключении
рабочего
освещения)
и
эвакуационное
освещение
(для
осуществления эвакуации при аварийном отключении рабочего освещения).
Аварийное освещение для продолжения работы требуется в помещениях, где в
результате
погасания
общего
освещения
могут
возникнуть
массовый
травматизм и отравление людей, пожар, взрыв и т. п. Согласно СНиП в этих
случаях на рабочих поверхностях необходимо создавать наименьшую
освещенность в размере 5% освещенности, нормируемой для рабочего
22
освещения от общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1
лк для территорий предприятий.
Расчет аварийного освещения производится точечным методом в
следующем порядке:
1.Определяется
назначение
аварийного
освещения с
учетом
рекомендаций /1-4/.
2. Выбирается величина освещенности для аварийного освещения.
3. Выбирается
источника света
для
аварийного
освещения
и тип
светильника.
4. Производится размещение
плане
светильников
помещения. При этом
светильники
освещения
из числа
в ряде
аварийного
случаев
освещения на
могут
использоваться
рабочего освещения. При устройстве
для эвакуации
светильники
размещаются
аварийного
по
путям
эвакуации из помещения.
5. Намечается
одна
или
несколько
контрольных
точек, в которых
освещенность по предположению имеет наименьшее значение.
6. По
графикам
светильников
пространственных
находится
(расстояние от проекции
контрольной
изолюкс
точка или точки с
светильника
точки) и определяется
на
сумма
для
заданным
рабочую
выбранных
расстояниями d
поверхность
условных
до
освещенностей,
создаваемая светильниками в контрольной точке Σе.
7.Определяется световой поток Ф в каждом светильнике по формуле:
Ф
1000  Етin  R
 
где: Еmin - нормируемая освещенность аварийного освещения;
μ – коэффициент добавочной освещенности, учитывающий отраженную
составляющую светового потока.
Если при определении Σе использовались графики пространственных
изолюкс для типовых кривых силы света, то знаменатель
формулы (6)
необходимо умножить на КПД светильника.
23
8. По
потолку Фр подбирается
источник света, поток которого не
должен превосходить Фр более чем на -10% -+20%. При невозможности
выбора
источника
света
по
указанному
условию
корректируется
расположение светильников и расчет повторяется.
При отсутствии графиков пространственных изолюкс для выбранного
светильника расчет может быть выполнен по методике, изложенной в
/3,4/.
Задача 2
Электротехнический расчет
Для заданного варианта произвести электротехнический расчет,
выключающий выбор напряжения осветительной сети, выбор схемы
питания осветительной сети, определение мест расположения
групповых щитков и трассы сети, выбор марки проводов и способов
прокладки сети, определение сечения и выбор защиты осветительной
сети.
Методические указания
Выбор напряжения и источников питания
Источниками питания осветительных установок
чаше всего служат
трансформаторные подстанции, питающееся от энергосистем, а в отдельных
случаях
местные
осветительных
и
электрические
силовых
станции.
нагрузок.
Причем
Напряжения,
они
общие
применяемые
для
в
сельскохозяйственных установках, как правила,380/220В при заземленных
нейтралах сетей. (Также напряжения возможны в любых помещениях для
установок общего освещения при высота подвеса светильников более 2,5м,
при меньшей высоте- только в помещениях без повышенной опасности
поражения электрическим током.) В помещениях с повышенной опасностью
осветительную сеть прокладывают в металлических трубах, светильники
защитными сетками. Для питания установок местного освещения в
помещениях без повышенной опасности применяют напряжение до 220В, с
24
повышенной
опасностью-
до
42В
от
специальных
понимающих
трансформаторов.
Выбор мест ввода и установки щитков
Осветительные щитки следует располагать вблизи основного рабочего
входа в здание; по возможности в центре питаемых нагрузок, в местах,
удобных для обслуживания и с благоприятными условиями среды,
недоступных для случайных повреждений, с учетом подхода воздушных
линий.
Питание рабочего освещения должно быть от отдельного ввода. Однако
допускается питание осветительных щитков от общего с силовой нагрузкой
ввода при условии, что питающая линия обеспечит на вводе отклонения
напряжения от номинального, не выходящие за допустимые пределы ± 5%
Компоновка осветительной сети
После размещения осветительных щитков все светильники делят на
группы. При этом всю нагрузку, вначале делят равномерно на три (по числу
фаз питающей сети), а затем нагрузку каждой фазы делят на группы с
учетом рекомендаций:
-каждая групповая линия должна иметь на фазе не более 20 светильников
с лампами накаливания, ДРЛ, ДРИ, и не более 50 светильников с
люминесцентными лампами;
-групповые линии целесообразно выполнять однофазными в жилых,
административных и бытовых помещениях небольшой площади или
освещаемых лампами накаливания мощностью до 200Вт, а также в
помещениях с малым числом светильников с люминесцентными лампами;
-каждая групповая линия с лампами накаливания мощностью до 500Вт, и
линия люминесцентными лампами должна быть защищена автоматом или
предохранителем на так не более 25 А, а линия с лампами накаливания
мощностью с выше 500Вт или лампами ДРЛ- не более 63А;
25
-светильники дежурного и аварийного освещения объединяют в
отдельные самостоятельные группы: аварийная группа либо от отдельного
источника питания либо непосредственно от ввода в здание, дежурная
группа от системы общего освещения;
-в жилых и общественных зданиях к однофазным группам освещения
лестниц, коридоров и чердаков допускается присоединять до 60 ламп
накаливания мощностью до 60Вт каждая;
-штепсельные розетки в жилых помещениях устанавливают по одной на
каждые 6м2 жилой площади и на 10м2 площади коридоров, а также до трех
розеток равной или мощности подключаемого токоприемника, или 500Вт;
-на плане объекта наряду со светильниками наносят групповые
и
питающие щитки, выключатели, штепсельные розетки. После этого
токоприемники, выделенные в группы, соединяют групповыми линиями и
для каждой составляют расчетную схему. В схеме указывают длины
участков от щитка до разветвлений и между токоприемниками, а также
мощности токоприемников.
Выбор марки провода и способа прокладки осветительной сети
Марку проводов осветительной сети способ их прокладки определяют в
соответствии с условиями окружающей среды. В силу своего характера и
назначения осветительные сети должны отвечать ряд требований; именно:
1) Обеспечивать бесперебойность и надежность питания осветительных
установок в любых условиях среды.
2) Требовать для своего выполнения наименьшей затраты средств и
дефинитных материалов.
3) Обеспечивать безопасность в отношении пожара, взрыва и поражения
электрическим током.
4) По возможности допускать замену поврежденных или изношенных
проводов в процессе эксплуатации.
5) По возможности быть доступными для обслуживания.
26
6) Обладать достаточной прочностью и устойчивостью к возможным
механическим воздействиям.
В
качестве
проводниковых
материалов
для
выполнения
сетей
применяются алюминий и медь.
Электропроводники
в зданиях разделяются по всему выполнению на
открытие и скрытие. Одним из важных достойный скрытых проводов
является возможность выполнения электромонтажных работ до окончания
отделочных работ, что позволяет сократить сроки строительства. Однако
скрытие проводки имеют ряд недостатков: в некоторых их модификациях не
может быть обеспечена замена проводов в процессе эксплуатации и во всех
случаях исключается возможность внесения дополнений и изменений в уже
выполненную проводку.
В производственных зданиях преобладающие применение имеет открытая
проводка.
В осветительных сетях применяются провода и кабели разнообразных марок.
Наиболее распространенные или характерные марки кабельных изделий:
АПР- одножильный провод с резиновый изоляцией;
АПВ- одножильный провод с поливинилхлоридной изоляцией;
АПРТО, АПРФ- провод с 1-3 жилом и с резиновой изоляцией в
металлической фальцованной оболочке;
АРТ- провод с 2-4 жилом, с резиновой изоляцией.
Выбор щитков, коммутационной и защитной аппаратуры
Осветительные щитки выбирают из справочных таблиц, по условиям
окружающей среды, в которых им предстоит работать; конструктивному
исполнению в зависимости от схемы сети и числа отходящих групп; аппаратуре
управления и защиты, установленной в щитке.
Для сельскохозяйственных объектов наиболее широко применяют щитки типов
ОТ, ОТВ, УОТВ, ОП, ЯОУ и другие.
27
Все осветительные установки должны быть защищены от короткого
замыкания и от перегрузок должны иметь защиту сети: внутри помещений,
проложенные
открыто проводом с горючей оболочкой, в пожара и
взрывоопасных повешениях, милых и общественных зданиях, промышленных
и сельскохозяйственных предприятиях. Защита от ненормальных режимов
осуществляется плавкими предохранителями или автоматами.
Токи, А, уставов автоматов или плавких
вставок предохранителей
рассчитывают по соответствую.
I3≥ К3 Iр
где I3 – ток аппарата защиты, Iр - расчетный ток защищаемой группы,
К3 – отношение номинального тока плавкие вставки к рабочему току линии.
Ток
срабатывание
электромагнитных
расцепителей
автоматических
выключателей должен быть
Iср. эл-р ≥ 1,25 Iр
Зашитые аппараты и коммутационная аппаратура входят в комплект щитков.
Определение сечения и выбор защиты осветительной сети
Выбор
току
сечений
проводников осветительной сети
нагрузки, проверяются по
производится
по
потере напряжения и механической
прочности.
При
выборе
сечений
по току
нагрузки должно выполняться
условие:
Ір≤ Ідоп ∙Кt ∙Кпр
где: Ідоп – допустимый ток проводника, принимаемый по /5/;
Кt
–
поправочный
коэффициент;
учитывающий
отличие
температуры среды от расчетной, принимается по /5/;
Кпр – поправочной
коэффициент
на
условия
прокладки
проводников, принимается по /5/;
28
Ір – расчетный
ток
участка
осветительной
сети, который
определяется для трехфазной сети по формуле:
Iр=
Рм
ф
Iр =
Рм
2  ф
Iр =
Рм
3н
Для двух фазной сети
Для трехфазной сети
Для сетей освещения с люминесцентными лампами для однофазной сети
Iр,Л =
Для двухфазной сети
Для трехфазной сети
Iр,Л=
Iр,Л=
1,25 Рн
 cos ф
1,25Рм
2и cos 
1,25 Рн
3Uн cos 
Для ламп ДРЛ следует вместо коэффициента, 1,25 подставить 1,12
где:
Рм(р) – расчетная мощность;
cosφ – коэффициент мощности.
Расчетная мощность определяется по формуле:
Рр= Кс ∙ Кn ∙ n ∙ Pн
где: Кс- коэффициент спроса;
Кn – коэффициент, учитывающий потери мощности в ПРА;
n– число ламп в светильнике;
Pн – номинальная мощность источника света.
Проверка сети по потере напряжения производится в следующем порядке:
Общая потеря напряжения в сети до наиболее удаленного светильника
∆Uе= Uх.х.т-∆Uт-Uсб
где Uх х т- напряжение трансформатора при х. ходе
∆Uт- потеря напряжения в трансформаторе
Uсб- допустимая величина напряжения на клеммах светильника.
Выражая величины предыдущей формулы в процентах получим
29
∆Uс %= 105 - ∆Uт %- Uсб
Uсб - допустимое напряжение не защитах приемников состоит 97,5%
Uт – 4%
∆Uс %= 105 – 4- 97,5= 3,5%
Потеря напряжения на каждом участке осветительной сети может быть
определена по следующей формуле:
∆U%=
М
СS
где М- момент нагрузки
М= Р∙ L
С- коэффициент, зависящий от напряжения и материала проводников
S- сечения проводника или при заданном ∆U% определяется сечение:
S
M
C  U %
Значения коэффициента С для расчета осветительной сети
Схема сети и род
Номинальное
топа.
напряжение сети, В
380/220
Трехфазная с
Значение С
Медные
Алюминые
провода
провода
83
50
37
22
14
8,3
нулевым проводом
380/220
Двухфазная с
нулевым проводом
220
Двухпроводная
переменного или
постоянного тока
ПУЭ устанавливают наряду с проверкой на допустимые нагрев и потерю
напряжения определенные соотношения между токами защитных аппаратов и
длительно допустимыми токами проводников, т. е. пропускной способностью
проводов и кабелей. В соответствии с этим в сетях, защищаемых только от
токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки), должно обеспечиваться
30
условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам
проводников аппараты защиты имели кратность не более:
 300 % для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
 450 % для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только
максимальный расцепитель (отсечку);
 100 % для номинального тока расцепителя автоматического выключателя
с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от
наличия или отсутствия отсечки);
 125 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с
регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой.
В сетях, защищаемых от перегрузок, должно быть обеспечено условие, чтобы
по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам аппараты защиты
имели кратность не более:
80 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического
выключателя, имеющего только максимальный расцепитель, – для проводников с
поливинилхлоридной, резиновой изоляцией; для проводников, прокладываемых в
невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий,
допускается 100 %;
 100 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки
автоматического выключателя, имеющего только максимальный расцепитель, –
для кабелей с бумажной изоляцией;
 100 % для номинального тока расцепителя автоматического выключателя
с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от
наличия или отсутствия отсечки) – для проводников всех марок;
 100 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с
регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой – для проводников с
поливинилхлоридной, резиновой изоляцией;
 125 % для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с
регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой – для кабелей с
бумажной изоляцией.
31
В случае, когда при удовлетворении этих условий, ток не совпадает с
допустимым током проводника, разрешается применять провод ближайшего
меньшего сечения. Однако при этом он не должен быть меньше расчетного
тока линии.
Приложение 1
Нормы освещенности рабочих поверхностей в производственных
помещениях.
Харак-ка
Наимень
проделанно ший размер
й работы
объекта
различени,
мм
1
Наивышая
точность
2
менее 0,15
Разряд
зритель
ной
работы
Подразряд
зрительной
работы
Контраст
объекта
различения
с фоном
Характер
истика
фона
3
4
5
а
б
в
малый
малый
средний
малый
средний
большой
средний
большой
малый
малый
средний
малый
средний
большой
средний
большой
большой
малый
малый
средний
малый
средний
большой
средний
большой
большой
малый
малый
средний
малый
средний
большой
средний
большой
1
г
а
б
Очень
высокая
точность
от 0,15
до 0,3
11
в
г
а
б
Высокая
точность
свыше 0,3
до 0,5
в
г
а
б
Средняя
точность
свыше 0,5
до 1
в
г
Освещенность, лк
при комбиом
осв-нии
при
общем
осв-ии
6
7
8
темный
50
4500
1500
300
средний
4000
1250
темный
светлый
средний
темный
средний
светлый
светлый
3500
2500
200
300
750
300
15000
………
1200
400
……..
300
темный
4000
12500
средний
темный
средний
темный
3500
3000
2500
2000
1500
светлый
средний
светлый
1000
………
750
750
500
300
………
200
32
Малая
точность
свыше 1
до 5
а
малый
б
малый
средний
малый
средний
большой
средний
большой
большой
независимо от
харак-к
фона и
контраста
объекта с
фоном.
в
г
Грубая
очень
малая
точность
Работа со
светящими
ся
материалам
и и
изделиями
в горячих
цехах.
более
2000
……..
15000
1000
……..
750
300
……..
200
750
…….
300
……..
средний
темный
светлый
средний
светлый
600
200
400
400
200
150
темный
750
600
средний
500
300
200
200
150
темный
светлый
400
средний
темный
светлый
то же
более 0,5
Общее
наблюдени
е за ходом
производст
венного
процесса,
постоянное
Периодчче
ское или
постоянное
пребывание
в помещении
Периодиче
ское при
периодичес
ким
пребывани
и людей в
помещении
темный
независимо
от характеристик
фона и
контраста
объекта с
фоном.
средний
темный
светлый
средний
темный
500
200
150
150
300
300
средний
200
темный
светлый
200
100
200
……..
150
150
……..
100
150
……..
б
то же
в
33
Список литературы
1. Аветисян Д. А. Автоматизация проектирования электрических систем. –
М.: Высш. шк., 1998.
2. Кнорринг Г. М. Справочник для проектирования электрического
освещения. – М.: Госэнергоиздат, 1973.
3. Патрушев С. Б. Технология проектирования систем электроснабжения.
Учеб.пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1999.
4. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю. Г.
Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
5. Епанешников М. М. Электрическое освещение: Учеб. пособие для
студентов высших учебных заведений. – М.: Энергия, 1973.
34