Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра - Электроснабжение промышленных предприятий

Светотехнические установки и системы их питания

 

Методические указания и задания к расчетно-графической работе

для студентов специальности 050718 - Электроэнергетика

 Алматы 2007

CОСТАВИТЕЛЬ: Н.А. Туканова. Светотехнические установки и системы их питания. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графической работы для студентов очной формы обучения специальности 050718 - Электроэнергетика. – Алматы: АИЭС, 2007. – 19 с.

Данная методическая разработка включает методические указания и задания на расчетно-графическую работу, а также справочные данные и список рекомендуемой литературы по дисциплине.

Содержание 

С.

Введение	4
1 Задание № 1. Определить сечение проводов сети при заданных потерях напряжения	4
2 Задание № 2. Произвести расчет на наименьшую затрату проводникового материала сети	7
3 Задание № 3. Определить: количество и расположение галогенных ламп накаливания и люминесцентных ламп для создания заданной освещенности в помещении, оборудованном светящим карнизом	10
4 Задание № 4. Определить число ламп, устанавливаемых в световом потолке расчетного помещения, для создания заданной освещенности	12
Приложение А	14
Приложение Б	15
Приложение В	15
Приложение Г	16
Список литературы	17

Введение

Согласно учебному плану студенты, обучающиеся по специальности 050718 – Электроэнергетика и выбравшие направление специализации «Светотехника» изучают курс «Светотехнические установки и системы их питания», в котором предусмотрена расчетно-графическая работа, состоящая из четырех заданий и предполагающая самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины.

          К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного выполнения и защиты расчетно-графической работы.

1 Задание № 1

Определить сечение проводов в сети изображенной на рисунке 1.1, если известно номинальное напряжение Uн и расчетные потери напряжения DU. Длины отдельных участков линии, м (l₁-l₃), нагрузки, кВт (Р₁-Р₃) и материал проводника заданы. Сделать выводы и выровнять потери напряжения по фазам.

 Таблица 1.1 – Исходные данные 

Начальные буквы фамилии студентов	А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Uн, В	380/220	220/127	380/220	220/127	220	127	110	36	24	127
Тип	3-х фазная с нулевым проводом		2-х фазная с нулевым проводом		2-х проводная переменного или постоянного тока					3-х фазная
l1, м	140	120	150	135	120	110	145	130	150	120
l 2, м	160	135	120	125	115	120	155	150	200	135
l3, м	150	150	130	155	160	135	125	160	130	150

 Таблица 1.2 – Исходные данные

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, кВт	0,4	0,3	0,2	0,6	0,7	0,6	0,9	0,4	0,7	0,6
Р2, кВт	0,6	0,5	0,6	0,5	0,8	0,9	0,8	0,3	0,6	0,8
Р3, кВт	0,8	0,7	0,7	0,7	0,9	0,7	0,7	0,2	0,3	0,9

 Таблица 1.3 – Исходные данные

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
DU	4	3	3,5	4,5	2,5	2,8	3,8	4,2	3,3	2,9
Материал проводника	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al

 

Рисунок 1.1

 1.1 Методические указания

В осветительных сетях допускаются небольшие потери напряжения, обычно не более 6 %. Потери напряжения в двухпроводных линиях определяются по формуле

DU=U₁ - U₂ = 2 (I₁r₁ + I₂r₂ +…+ I_ir_i ) (1.1)

где U₁, U₂ – напряжение в начале и в конце линии, В;

I_i -  ток, проходящий по участку линии, А;

r_i – сопротивление соответствующего участка линии, Ом. 

При одинаковом сечении и материале проводов всех участков линии (однородная линия), используя выражение

 (1.2)

где l - длина провода, м;

S - поперечное сечение провода, мм²;

g - удельная проводимость материала провода при данной температуре, м/(Ом´мм²).

Тогда выражение (1.1) можно записать

DU = (1.3)

где I – ток, А, в рассматриваемых случаях может быть определен, как I = Р/ U, где каждая нагрузка питается напряжением, соответствующим месту ее приложения. Теоретически значения потерь в точках приложения нагрузок отличаются друг от друга из-за потерь напряжения на участках между этими точками. Однако в практических расчетах это обычно не учитывается из-за небольших мощностей осветительных установок. Используя приведенные выражения получаем формулу потерь напряжения

DU =(1.4)

где Р – нагрузка потребителей, Вт;

L – длина участка от начала линии до точки приложения нагрузки, м.

Если выразить потери напряжения в % от номинального напряжения, длину сети в метрах, а нагрузку в кВт, то формула (1.4) приобретает вид

DU_% =(1.8)

Если для определенных условий расчета (номинальном напряжении и материале проводника) обозначить

(1.7)

то выражение (1.5) приобретет вид

DU_% = (1.6)

и

(1.5)

Значения коэффициента С приведены в приложении А.

 При решении задачи первоначально необходимо определить моменты нагрузок для проводов отдельных фаз

      (1.9)

Для предварительного определения сечения проводов находим общий момент нагрузок сети

(1.10)

Предполагая равенство моментов для отдельных фаз, определяем сечение проводов по формуле (1.8).

В соответствии со значениями моментов зададимся сечениями проводов

Проверим действительные потери напряжения по отдельным фазам. Для этого определяем частичные потери напряжения

(1.11)

Тогда потери напряжения в отдельных фазах вычисляются по формулам

(1.12)

Если потери напряжения в разных фазах имеют различные значения, то следует изменить сечения проводов для более удовлетворительного распределения потерь по фазам.

 2 Задание № 2

          Произвести расчет на наименьшую затрату проводникового материала в сети, изображенной на рисунке 2.1 при известных напряжении сети и расчетных потерях напряжения. Длины отдельных участков линии (l₁-l₅) м, нагрузки (Р₁-Р₄) кВт и материал проводника заданы.

          Исходные данные для задачи принимаются по таблицам 2.1 - 2.3 согласно правилам выбора вариантов.

 Таблица 2.1 – Исходные данные 

Начальные буквы фамилии студентов	А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Uн, В	220	127	110	36	24	127	380/220	220/127	380/220	220/127
Тип	2-х проводная переменного или постоянного тока					3-х фазная	2-х фазная с нулевым проводом		3-х фазная с нулевым проводом

 Таблица 2.2 – Исходные данные

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
DU	3	5	4	3,5	4,5	3,8	4,8	3,6	4,6	3,7
Материал проводника	Al	Al	Cu	Cu	Al	Al	Cu	Cu	Al	Cu

 Таблица 2.3 – Исходные данные

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, кВт	1	0,3	0,2	0,9	0,1	0,5	0,9	1	0,2	0,2
Р2, кВт	0,8	0,5	0,4	0,7	0,2	0,6	0,8	0,9	0,4	1
Р3, кВт	0,6	0,7	0,6	0,5	0,3	0,7	0,7	0,7	0,8	1,2
Р4, кВт	0,4	0,9	0,8	0,3	0,4	0,8	0,6	0,5	1	0,1
l1, м	10	100	95	70	70	80	35	95	90	85
l2, м	30	110	85	130	50	60	65	80	20	75
l3, м	50	115	75	90	30	40	75	70	35	65
l4, м	60	50	65	50	10	20	95	65	45	25
l5, м	90	70	30	20	50	60	80	90	100	35

 

Рисунок 2.1

(на схеме черточками указано число проводов в линии)

 

2.1 Методические указания

          Определяются моменты нагрузки на всех участках сети по формулам аналогичным (1.9). Сечение каждого участка определяется по формуле

(2.1)

Однако, при выводе этой формулы не учитывалось, что в осветительных сетях на ряду с трехфазными прокладываются двух- и однофазные участки. Поэтому в практических расчетах применятся формула

(2.2)

          где S – сечение данного участка, мм²;

 - сумма моментов данного и последующих по направлению энергии участков с тем же числом проводов в линии, кВт´м;

 - сумма моментов всех ответвлений, питаемых данным участком и имеющих иное число проводов линии, кВт´м;

a - коэффициент приведения моментов, зависящий от  числа проводов на участке и в ответвлении (см. приложение Б);

DU – расчетные потери напряжения, %.

Эта формула последовательно применяется ко всем участкам сети, начиная от участка, ближайшего к источнику питания. При выборе сечений проводов для первых участков сети следует брать ближайшее большее стандартное сечение.  По выбранному сечению данного участка и его фактическому моменту определяются потери напряжения в нем. Последующие участки рассчитываются аналогичным путем на разность между расчетными потерями напряжения и потерями до начала данного участка.

 3 Задание № 3

 Зал имеет размеры А´В´Н, на высоте Н₀ по всем стенам оборудуется карниз. Уровень расчетной поверхности h_р, коэффициенты отражения потолка и стен выше карниза r₁, остальной поверхности стен r_с и пола r_п заданы.

Вариант 1. Требуется получить освещенность Е₁ при k₁ применяя галогенные лампы накаливания.

Вариант 2. Требуется получить освещенность Е₂ при k₂ применяя люминесцентные лампы.

Исходные данные для задачи принимаются по таблицам 3.1 - 3.3 согласно правилам выбора вариантов.

 Таблица 3.1 – Исходные данные

Начальные буквы фамилии студентов		А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	А	12	12	6	18	18	24	12	36	24	18
	В	12	6	18	6	12	6	24	6	24	18
	Н	4,2	4,5	4,1	4,3	4,7	4,6	4,5	4,4	4,7	4,5
	Н0	1	1,2	1,1	1,05	1,4	1,5	1	1,2	1,1	1,05

 Таблица 3.2 – Исходные данные

		Последняя цифра номера зачетной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Коэф. отражения, %	rс	0	30	50	70	70	0	30	50	70	70
	rп	0	10	30	50	50	0	10	30	50	50
	r1	30	50	70	70	50	30	50	50	70	70
Уровень рабочей поверх-ности, м	hр	0,85	0,95	0,7	0,8	0,9	0,8	0,7	0,9	1,0	0,75

 Таблица 3.3 – Исходные данные

3.1 Методические указания

Вариант 1. Требуется получить освещенность Е₁ при k₁ применяя галогенные лампы накаливания.

Определяется площадь потолка и площадь стен над карнизом. Затем определяем коэффициент отражения условного потолка на уровне карниза и  индекс помещения. Используя полученные данные по справочным таблицам /23/ находим  и h.

Тогда полный  потребный поток ламп

.(3.1)

Учитывая размеры периметра карниза, составляем набор решений и сводим его в таблицу 3.4.

 Таблица 3.4 - Варианты размещения ламп в карнизе

Мощность лампы, Вт	Световой поток, лм	Число ламп	Расстояние в осях, мм	Общая мощность, Вт
1	2	3	4	5

 Сделать анализ полученных в таблице решений выбрать наиболее оптимальное с экономической и технической точек зрения.

 Вариант 2. Требуется получить освещенность Е₂ при k₂ применяя люминесцентные лампы.

До определения коэффициента использования включительно расчет совпадает с первым вариантом. Полный поток по второму варианту определяется по той же формуле, что и для первого варианта, но с учетом требуемой освещенности и коэффициента запаса, заданных во втором варианте.

По рассчитанной величине требуемого светового потока  определяем необходимое число ламп, тип светильников и способ их расположения.

 4 Задание № 4

 В помещении размерами А´В на высоте Н устраивается световой потолок, не доходящий до стен на l, из материала, для которого известно t, r, s. Коэффициенты отражения поверхностей освещаемого помещения известны. Над потолком намечено установить лампы типа ЛБ в светильниках типа ОД, причем возможная высота последних над остеклением не превышает h, м.

На полу должна быть создана освещенность Е при заданном коэффициенте запаса k.

          Исходные данные для задачи принимаются по таблицам 4.1 - 4.3 согласно правилам выбора вариантов.

Таблица 4.1 – Исходные данные

Начальные буквы фамилии студентов		А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1		2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
	А	12	12	6	18	18	24	12	36	24	18
	В	12	6	18	6	12	6	24	6	24	18
	Н	7,2	7,5	7,1	7,3	7,7	7,6	7,5	7,4	7,7	7,5

Таблица 4.2 – Исходные данные

		Последняя цифра номера зачетной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Коэф. отражения, %	rс	70	70	50	30	0	70	70	50	30	0
	rп	50	50	30	10	0	50	50	30	10	0
	rр	30	10	10	10	0	30	10	10	10	0
Высота над  остеклением, м	h	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	1,5	1,4	1,3	1,15	1,05
Расстояние до стен, м	l	1,0	0,8	0,9	1,2	1,1	1,05	1,15	1,35	1,3	1,25

Таблица 4.3 – Исходные данные

		Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Коэф. пропускания материала светового потолка	t	0,6	0,5	0,45	0,55	0,65	0,7	0,75	0,65	0,55	0,5
Коэф. отражения материала светового потолка	r	0,3	0,25	0,15	0,2	0,35	0,3	0,25	0,15	0,2	0,35
Доля светового потока, падающего на отражающую поверхность потолка	s	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,9	0,8	0,7	0,6	0,9
Уровень освещенности на полу, лк	Е	250	290	280	270	260	250	240	230	220	300
Коэффициент запаса	k	1,8	1,6	1,5	2,0	1,8	1,6	1,5	2,0	1,5	1,6

4.1 Методические указания

Определяем индекс технической плоскости и индекс помещения по формулам

(4.1)