НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

И СИСТЕМЫ ИХ ПИТАНИЯ

 

Программа курса, методические указания и контрольное задание для

студентов факультета заочного обучения и переподготовки специалистов по специальности 210440 - Электроснабжение (по отраслям)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Алматы 2005

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

                                                         УТВЕРЖДАЮ

                                                         Проректор

по учебно-методической работе

                                                        ____________________Э.А. Сериков

                                                        “___”_________________2005 г.

 

 

 

 

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ ИХ ПИТАНИЯ

Программа курса, методические указания и контрольное задание для

студентов факультета заочного обучения и переподготовки специалистов по специальности 210440 - Электроснабжение (по отраслям)

 

 

 

 

 

СОГЛАСОВАНО                                               Рассмотрено и одобрено на

Начальник УМО                                                 заседании кафедры ЭПП

___________О.З. Рутгайзер                              Протокол № _______

“___”___________2005г.                                  от “___”___________2005г.

                                                                                Зав.кафедрой ЭПП,

                                                                                доцент

                                                                             ___________М.В. Башкиров

 

Редактор                                                            Составители:       ________________                                               Старший преподаватель

кафедры ЭПП

“___”___________2005г.                                  ___________А.С. Алданова

                                                                          

 

                                                                          

 

 

 

 

Алматы 2005

СОСТАВИТЕЛЬ: А.С. Алданова. Программа курса, методические указания и контрольное задание для студентов специальности 210440 - Электроснабжение заочной формы обучения. - Алматы, АИЭС, 2005.- 53 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данная разработка включает в себя рабочую программу курса, контрольное задание для студентов – заочников и указания на его выполнение, технические данные и перечень рекомендуемой литературы

Ил. 17, табл.20, библиогр. - 24 назв.

 

 

 

 

 

Рецензент: д-р. техн. наук, проф. Мукажанов В.Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2005 год.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   © Алматинский институт энергетики и связи, 2005г.

 

 

 

 

Содержание

 


Введение

4

1 Программа курса

6

2 Задание к контрольной работе

8

3 Светотехнический расчет

8

3.1 Выбор нормируемых параметров

8

3.2 Виды освещения

8

3.3 Краткая характеристика источников света, применяемых для освещения производственных объектов

 

10

3.4 Выбор источников света

15

3.5 Выбор коэффициента запаса

17

3.6 Выбор светильников по светотехническим характеристикам и конструктивному исполнению

 

18

3.7 Методика светотехнического расчета осветительных установок

19

3.8 Показатели качества освещения

32

4 Электрический расчет осветительной установки

34

Приложение А

41

Приложение Б

42

Приложение В

43

Список литературы

53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Введение

 

Согласно учебному плану студенты специальности 210440 – Электроснабжение (по отраслям) изучают курс «Светотехнические установки и системы их питания», включающий следующий объем часов: аудиторные занятия – 22 часа, самостоятельная работа – 70 часов. В данном курсе предусмотрена одна контрольная работа, предполагающая самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины и 4 лабораторные работы.

Задачей изучения курса является освоение студентами знаний по вопросам нормирования светотехнических установок, расчета и проектирования светотехнической и электрической частей осветительной установки.

Проектирование осветительных установок (ОУ) подчиняется общим положениям, принятым в инструкции СНиП РК 2.04.-05.2002 (Естественное и искусственное освещение. Государственные нормативы в области архитектуры, градостроительства и строительства).

Проектно-сметная документация разрабатывается в одну или две стадии. В одну стадию выполняется рабочий проект (РП), в две стадии - проект (П) и рабочая документация (РД). Для предприятий, зданий и сооружений, строительство которых будет осуществляться по типовым и повторно применяемым проектам, а также для технически несложных объектов проектирование ведется в одну стадию - разрабатывается РП со сводным сметным расчетом. Для других объектов строительства, в том числе крупных и сложных, ведется двухстадийное проектирование - выполняется П со сводным сметным расчетом стоимости и РД со сметами.

Проектирование освещения состоит из двух частей - светотехнической и электрической.

В светотехнической части РП производится выбор значений освещенности и показателей качества освещения, систем, видов и способов освещения, типов источников света и осветительного прибора, выполняются светотехнические расчеты, в результате которых выбираются тип, мощность и расположение осветительных приборов.

В электрической части РП выбираются источники питания, решаются (при необходимости) вопросы компенсации реактивной мощности для установок с ртутными лампами высокого давления (РЛВД), намечаются способы управления освещением, выбираются типы магистральных и групповых щитков и другого электрооборудования, выбираются способы доступа к осветительным установкам.

Необходимые параметры ОУ, обеспечивающие требуемые по нормам количественные и качественные характеристики, во многих случаях определяются не сразу, а путем последовательного приближения к ним. Последовательность расчета варианта ОУ представлена на рисунке 1.

В практике проектирования приходится рассматривать несколько вариантов устройства ОУ, отличающихся друг от друга по отдельным характеристикам или их совокупности: различные системы освещения, различные типы ИС и светильников, различная высота установки светильников. Для повышения точности и быстроты расчетов ОУ необходимо применять ЭВМ. Из всех рассмотренных вариантов выбирается вариант с минимальными затратами.

 

 

 

Рисунок 1 - Последовательность расчета варианта ОУ


1 Программа курса

 

1.1   Содержание курса

 

1.1.1 Введение

Краткий обзор развития искусственного освещения. Принципы действия и перспективы развития источников оптического излучения. Общие сведения о световых приборах и светотехнических установках.

 

1.1.2 Основы светотехники

Излучение оптической области спектра. Эффективные величины. Энергетические и световые величины и единицы. Органы зрения и установившиеся зрительные процессы. Методы фотометрии.

/4, гл. 1, 2; 13, гл. 1, 2; 14, гл. 1, 5/

 

1.1.3 Источники света

Излучение тепловое, люминесцентное и вынужденное. Основные характеристики тепловых источников оптического излучения. Устройство и основные характеристики люминесцентных ламп. Основные характеристики различных типов разрядных ламп низкого давления. Ртутные лампы высокого и сверхвысокого давлений. Особенности работы металлогалогенных ламп. Натриевые лампы высокого давления. Газоразрядные лампы высокой интенсивности. Лазеры. Светодиоды. Пускорегулирующие аппараты для газоразрядных ламп.

/4, гл. 3; 13, гл. 3; 14, гл. 2, 6,7; 16, гл. 10-19/

 

1.1.4 Осветительные приборы

Назначение осветительной арматуры. Светотехнические материалы. Классификация и основные характеристики осветительных приборов.

/12, гл. 2, 7; 13, гл. 4/

 

1.1.5 Проектирование электрического освещения

Организация и методика проектных работ. Объем, содержание и оформление проектных материалов. Требования, предъявляемые к осветительным установкам. Нормы и правила искусственного освещения.

/2, гл. 13; 7, гл.8; 9, гл. 6; 13, гл. 6/

 

1.1.6 Светотехническая часть проекта

Нормирование искусственного освещения. Выбор системы и вида освещения. Выбор источников света. Выбор и размещение светильников. Расчет освещенности.

/5, гл.5; 7, гл.2, 3; 9, гл.4, 5, 6; 13, гл. 4, 5, 6/

 

1.1.7 Электрическая часть проекта

Источники питания и компоновка электрической сети.


Оборудование и материалы, применяемые в осветительных установках. Расчет осветительных сетей. Расчет защиты осветительных сетей и выбор защитных аппаратов. Вопросы эксплуатации осветительных установок.

/7, гл.5, 6; 9, гл. 10, 11, 12; 13, гл.8/

 

1.2 Методические указания к изучению теоретических вопросов

 

1.2.1 При изучении раздела 1.1.1 обратить внимание на роль зрительной информации в восприятии действительности и роль источников света, световых приборов и светотехнических установок в деятельности человека.

1.2.2  При изучении раздела 1.1.2 обратить внимание на развитие научных представлений о свете, на используемые системы величин и единиц и методы количественного излучения.

1.2.3 При изучении раздела 1.1.3 обратить внимание на теорию и прикладные стороны принципа действия различных источников излучения,  их  световые и электрические характеристики, преимущества и недостатки каждого из них, особенности их применения, а также на новые разработки в области источников излучения.

1.2.4 При изучении раздела 1.1.4 обратить внимание на назначение, определение и классы световых приборов, принципы построения и использования кривых силы света, принципы расчета оптических систем.

1.2.5 При изучении раздела 1.1.5 обратить внимание на последовательность проектирования светотехнических установок, особенности каждого этапа проектирования, объем и содержание проектных материалов.

1.2.6 При изучении раздела 1.1.6 обратить внимание на принципы нормирования светотехнических установок, характеристики качества освещения, принципы и особенности применения существующих методов расчета освещенности.

1.2.7 При изучении раздела 1.1.7  обратить внимание на особенности построения принципиальной схемы питания осветительной установки, разновидности схем питающей сети, особенности питания аварийного освещения, выбор напряжения питания, принципы расчета осветительных сетей, принципы защиты и управления электрическими сетями.

 

1.3 Содержание лабораторных работ

 

1.3.1 Исследование световых и электрических характеристик источников света.

1.3.2 Исследование светораспределения светильников.

1.3.3 Исследование характеристик ПРА.

1.3.4 Монтаж источников света.

 

2 Задание к контрольной работе

 

Исходными данными для выполнения контрольной работы являются размеры помещений (приложение Б) и план цеха (приложение В) согласно варианта. Номер варианта выбирается по двум последним цифрам зачетной книжки. Для помещений: лаборатория, инструментальная, начальник цеха, комната отдыха, мастера, кладовая, гардероб, душевая и склад – принимается высота Н = 4 метра.

Для заданного цеха произвести светотехнический и электротехнический расчеты электроосветительной установки. Выполнить следующие мероприятия:

- выбрать тип источника света;

- выбрать тип и систему освещения;

- выбрать освещенность и коэффициент запаса;

- выбрать тип светильника;

- произвести размещение светильников;

- рассчитать осветительную установку по методу коэффициента использования светового потока;

- проверить расчет освещения по методу удельной мощности;

- проверить расчет освещения по точечному методу;

- занести результаты расчета освещения для каждого помещения в светотехническую ведомость (приложение А);

- выбрать тип и место установки щитков, марку и способы прокладки проводников.

- рассчитать защиту и произвести выбор защитных аппаратов осветительной сети.

- начертить план цеха с осветительной сетью с указанием: уровня нормируемой освещенности; типа светильника и щитка; мощности лампы; марки проводников.

 

3 Светотехнический расчет

 

3.1 Выбор нормируемых параметров

 

Выбор требуемых параметров по нормам искусственного освещения и параметров качества освещения производится, как правило, на основании отраслевых норм искусственного освещения, разработанных для многих отраслей промышленности, видов производства. При отсутствии отраслевых норм нормирование осуществляется по СНиП [1]. Для определения величины освещенности в зависимости от вышеуказанных параметров требуется тщательное изучение технологического процесса, происходящего в освещаемом помещении.

Рекомендуемые нормируемые показатели освещения общепромышленных помещений и сооружений приводятся в приложении И СНиП [1]. Рекомендуемые нормируемые показатели освещения основных помещений общественных, жилых, вспомогательных зданий, а также сопутствующих производственных помещений для предприятий бытового обслуживания приводятся в приложении К СНиП [1].

 

3.2 Виды освещения

 

Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, охранное и дежурное. Рабочее освещение обеспечивает необходимые условия при нормальном режиме работы ОУ, оно обязательно во всех помещениях и на открытых пространствах. Охранное освещение - разновидность рабочего освещения, устанавливаемого по линии охраняемых границ территорий промышленных предприятий. Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности обеспечивает минимально необходимые осветительные условия для продолжения работы при временном погасании рабочего освещения в помещениях и на открытых пространствах в случаях, когда отсутствие искусственного освещения может вызвать тяжелые последствия для людей, производственных процессов, нарушить нормальное функционирование жизненных центров предприятия и узлов обслуживания массовых потребителей. Согласно СНиП [1] освещение безопасности должно создавать освещенность не ниже 5 % нормируемой освещенности, но не менее 2 лк в помещениях и 1 лк снаружи. Освещенность более 30 лк  при разрядных лампах и более 10 лк при лампах накаливания разрешается создавать при наличии соответствующих обоснований.

Эвакуационное освещение служит для безопасной эвакуации людей из помещений и с открытых пространств при аварийном погасании рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно создавать освещенность не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк снаружи.

Для освещения безопасности и эвакуационного освещения могут использоваться лампы накаливания (в том числе галогенные) и люминесцентные лампы, причем последние только в помещениях с температурой воздуха не ниже +5°С при питании их переменным током и напряжении не ниже 90 % номинального. Лампы типов ДРЛ, ДРИ и ДНаТ используют только как дополнительно присоединяемые к группам аварийного освещения в целях усиления освещенности сверхнормированной для аварийного освещения.

Системы освещения. Для помещений всех назначений применяются системы общего или комбинированного освещения. В отраслевых нормах искусственного освещения обычно указывается рекомендуемая система освещения.

Система комбинированного освещения применяется для производственных помещений, где выполняются зрительные работы I, II, Ш, IVа, IVб, IVв, Va разделов [1]. Ее рекомендуется применять: а) для работы I, Па и Пб разрядов во всех случаях; б) для работ IIв, IIг, III и IV разрядов в тех случаях, когда зрительная работа отличается специфическими требованиями к освещению; в) когда имеется затемнение рабочей зоны конструктивными элементами производственного оборудования, для работ IIв, IIг, II, IVa и IVб разрядов в случае технико-экономической целесообразности.

Общее освещение может быть равномерным и локализованным. При локализованном освещении световой поток перераспределяется по помещению неравномерно, с учетом расположения освещаемых поверхностей. Выбор между равномерным и локализованным освещением производится с учетом особенностей производственного процесса и размещения технологического оборудования.

Многие виды технологического оборудования поставляются с устройствами местного освещения, и тогда в проектах освещения необходимо предусматривать только подводку для электрического питания этих устройств, если таковая не учитывается в проекте силового электрооборудования. Применение одного местного освещения в осветительных установках не допускается. В административно-бытовых и вспомогательных помещениях, как правило, предусматривается общее равномерное освещение. В больших производственных и общественных зданиях из общего освещения (рабочего, аварийного и эвакуационного) при необходимости могут выделяться осветительные приборы дежурного освещения, используемого при уборке помещения и его охраны.

 

3.3 Краткая характеристика источников света, применяемых для освещения производственных объектов

 

По принципу действия все искусственные источники света делятся на две группы: температурные и разрядные. К температурным источникам света относятся все разновидности ламп накаливания, свечение которых осуществляется за счет нагрева электрическим током вольфрамовой нити. В разрядных лампах свечение происходит за счет возбуждения плазмы до заданных температур. Плазма создается в среде паров или газов веществ, обладающих низкой энергией выхода.

В температурных источниках света (лампах накаливания) вольфрамовая нить располагается внутри стеклянной колбы, заполненной смесью газов азота с аргоном или азота с криптоном. Максимальная температура вольфрама, допускаемая по условиям его механической прочности, 2800 К, ограничивает световую отдачу ламп накаливания на уровне до 10 лм/Вт. При этом световой КПД ламп накаливания достигает 2-3%, т.е. большая часть излучения попадает в инфракрасную область оптического диапазона и всего лишь 2-3% в видимую часть спектра (λ =320÷780 нм). Основная серия ламп общего назначения выпускается в диапазоне мощностей 15-1500 Вт на напряжение 127 и 220 В (на 135 и 235 В для сетей, где возможно повышенное напряжение).

Увеличение светового КПД возможно за счет повышения температуры вольфрама. Однако при возрастании температуры нити усиливается вынос молекул вольфрама из поверхности нити, при этом резко сокращается срок ее службы. Для ограничения миграции молекул вольфрама, вылетевших с поверхности нити до колбы, проводят моно- би- и три-спирализацию нити и заполняют колбу лампы указанными выше газовыми смесями. Эти меры позволяют получить лампы накаливания со средним сроком службы τ ≈ 1000 часов. Увеличить срок службы ламп накаливания до τ = 2000 часов позволяет использование йодного цикла в галогенных лампах.

Лампа накаливания с йодным циклом представляет собой кварцевую трубку небольшого диаметра, в торцы которой с помощью держателей впаяна вольфрамовая спираль. В последнее время стали выпускать галогенные лампы с концентрированным телом накала и выводами электродов с одной стороны. Кроме обычных наполнителей, внутрь такой лампы вводится дозированное количество йода. Молекулы вольфрама мигрируют к поверхности колбы, где образуют соединение WJ2, которое, перемещаясь внутри трубки, частично попадая на спираль. При высокой температуре происходит распад молекулы WJ2 на вольфрам и йод, при этом вольфрам частично возвращается на спираль, что замедляет процесс испарения вольфрама и увеличивает срок службы лампы.

В маркировке ламп, выпускаемых в СНГ, принято: В - вакуумные, Г - газонаполненные, Кч - лампы с криптоновым наполнением, Б - биспиральные, МТ - с матированной колбой, МО - местного освещения. В таблице 1 приведены основные характеристики ламп накаливания.

 

Таблица 1 - Лампы накаливания общего назначения

Мощность,        Вт

Лампы 130 В

Лампы 220 В

Размеры, мм

Цоколь

Тип

Световой

поток

Тип

Световой поток

Диаметр колбы

Длина лампы

С нормальной световой отдачей

15

В 125-135-15

135

В 215-225-25

105

61

105

Е

25

В 125-135-25

260

В 215-225-25

220

61

105

27/27

40

В 125-135-40

485

В 215-225-40

415

61

110

 

60

В 125-135-60

810

В 215-225-60

715

61

110

 

75

-

-

В 215-225-75

950

61

110

 

100

В 125-135-100

1540

В 215-225-100

1350

61

110

 

150

Г 125-135-150

2280

В 215-225-150

2090

71

137

Е

200

Г 125-135-200

3200

В 215-225-200

2920

81

166,5

27/30

300

Г 125-135-300

4900

В 215-225-300

4610

91

184

 

500

Г 125-135-500

8700

В 215-225-500

8300

111

240

Е

750

-

-

В 215-225-750

13100

151

309

27/45

1000

Г 125-135-1000

19100

В 215-225-1000

18600

151

309

 

С повышенной световой отдачей (криптоновые)

40

БК 125-135-40

520

БК 215-225-40

460

51

98

 

60

БК 125-135-60

875

БК 215-225-60

790

51

98

Е

75

-

-

БК 215-225-75

1020

56

105

27/27

100

БК 125-135-100

1630

БК 215-225-100

1450

56

105

 

 

Маркировка галогенных ламп включает; первая буква - материал колбы (кварц), вторая буква - вид галогенной добавки (И - чистый йод, Г - галогенные смеси), третья буква - область применения (О - облучательная), М - малогабаритная, К - концентрированное тело накала. Первая группа цифр означает мощность в ваттах, последняя - номер разборки. В основном применяют трубчатые лампы типа КГ мощностью 1; 1,5; 2; 2,5; 5 кВт на напряжении 220 В.

Техническое совершенствование ламп накаливания направлено на увеличение световой отдачи, срока службы ламп и создание разнообразных форм и цветов. В настоящее время на рынке Казахстана широко представлена продукция всемирно известных фирм, производящих источники света: Philips, Osram, General Electric и др. В таблице 2 приведены основные характеристики некоторых ламп накаливания фирмы Philips с белой и прозрачной колбой.

 


Таблица 2 - Лампы накаливания фирмы Philips

Тип

Мощность, Вт

Напряжение, В

Световой поток, лм

Цвет колбы

Цоколь

PHILIPS

STANDARD

25

230

195

белый

Е27

STANDARD

40

230

370

белый

Е27

STANDARD

60

230

630

белый

Е27

STANDARD

75

230

840

белый

Е27

STANDARD

100

230

1200

белый

Е27

CANDLE

25

230

215

прозрачный

Е27

CANDLE

40

230

415

прозрачный

Е27

CANDLE

60

230

670

прозрачный

Е27

CANDLE

25

230

195

белый

Е14

CANDLE

40

230

365

белый

Е14

CANDLE

60

230

580

белый

Е14

LUSTRE

25

230

185

белый

Е27

LUSTRE

40

230

350

белый

Е27

LUSTRE

60

230

580

белый

Е27

 

Разрядные лампы (РЛ) в свою очередь подразделяются на два вида: лампы низкого и высокого давления. Принцип действия разрядных ламп основан на свечении плазмы, получаемой при бомбардировании электронами, вылетающими из электродов молекул паров и газов, находящихся внутри лампы. Самыми распространенными являются ртутные лампы, в которых свечение осуществляется в парах ртути. При малых плотностях тока зажигается тлеющий разряд, характеризующийся относительно небольшой яркостью и неоднородностью свечения в междуэлектродном промежутке. Около катода в этом случае существует темный участок, свечение же осуществляется в положительном столбе околоанодного пространства. Протяженность темного участка постоянна, доля светящей части тем больше, чем больше межэлектродный промежуток. Поэтому для увеличения КПД лампы тлеющего разряда люминесцентные лампы изготавливают с большим межэлектродным расстоянием (в основном трубчатой формы).

При малых плотностях тока в парах ртути создается линейчатый спектр с интенсивными линиями 185 и 254 нанометра (нм) в ультрафиолетовой области спектра. В видимой области излучается не более 2% в синем диапазоне спектра. Для преобразования ультрафиолетового излучения в видимое и приближения спектра излучения люминесцентных ламп к солнечному спектру на внутреннюю стеклянную поверхность лампы наносят люминофор. В толще люминофора ультрафиолетовое излучение преобразуется в видимый спектр. В таблице 3 представлен ассортимент и технические характеристики люминесцентных ламп. Световая отдача люминесцентных ламп достигает 75 лм/Вт. Она различная для ламп разной мощности (достигает максимального значения для ламп 40 Вт) и разного спектрального состава. Средний срок службы люминесцентных ламп 10000 часов, но к концу срока службы световой поток снижается на 60 %.

В СНГ лампы выпускаются белого света (ЛБ), холодно-белого света (ЛХБ), дневного света (ЛД), дневного света с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ), тепло-белого света (ЛТБ), а в последнее время ЛХБ улучшенной цветопередачи (ЛЕ или ЛХБЦ).

 

Таблица 3 - Электрические и светотехнические характеристики люминесцентных ламп мощностью 80 Вт

Тип лампы

Uн, В

Iн, В

Ф, лм

Ф, лм после 4000 ч горения

Фн

Не менее

ЛДЦ-80-4

102

0,865

3200

3200

2320

ЛД-80-4

102

0,865

3360

3360

2645

ЛХБ-80-4

102

0,865

3995

3995

2885

ЛТБ-80-4

102

0,865

4165

4165

2885

ЛБ-80-4

102

0,865

4695

4695

3395

 

Сортамент люминесцентных ламп включает прямые лампы мощностью 4, 6, 8, 15, 20, 30, 40, 65, 80 и 150 Вт, U-образные лампы 8-80 Вт, W-образные лампы 30 Вт, кольцевые 20-40 Вт, лампы типа «Компакт» до 40 Вт. Техническое совершенствование люминесцентных ламп направлено на создание новых люминофоров, повышение световой отдачи и срока службы ламп. За рубежом выпускается широкий набор люминесцентных ламп с высокой светоотдачей и индексом цветопередачи Rа, отличающихся по спектру и цветовой температуре. В таблице 4 приведены основные характеристики некоторых новых линейных люминесцентных ламп фирмы Philips. В таблице 5 приведены некоторые типы новых люминесцентных ламп типа «Компакт» фирмы Philips.

В ртутных лампах высокого давления типа ДРЛ и ДРИ (с исправленной цветностью) используется ртутный разряд без светящих добавок в лампах ДРЛ и с галогенными светящими добавками в лампах ДРИ. Ртутный разряд высокого давления горит внутри кварцевой горелки, которая помещена внутри стеклянной колбы, покрытой в лампах ДРЛ люминофором. Лампы ДРИ не имеют люминофорного покрытия, поскольку галогенные добавки обеспечивают свечение в видимой области спектра без преобразования. В таблицах 6 и 7 представлены характеристики ламп ДРЛ и металлогалогенных ламп общего назначения типа ДРИ. В таблице 8 представлены характеристики новых ламп ДРЛ фирмы Philips.

 

Таблица 4 – Люминесцентные лампы фирмы Philips длиной 1200 мм

Тип

Мощность, Вт

Индекс цветопередачи Rа

Световой поток, лм

Световая отдача, лм/Вт

MASTER TL5 (Ø 16)

28

85

2900

104

MASTER TL5 (Ø 16)

54

85

5000

93

MASTER TL-D Super (Ø 26)

36

85

3350

93

TL-D (Ø 26)

36

72

2500

69

TL (Ø 38)

40

63

2850

71

TL-M RS (Ø 38)

40

63

2900

73

TL-M RS (Ø 38)

115

63

6850

60

TL-S (Ø 40,5)

40

63

2350

59

TL-D 90 de Luxe (Ø 26)

36

95

2400

67

Таблица 5 – Компактные люминесцентные лампы фирмы Philips

Тип

Мощность, Вт

Напряжение, В

Индекс цветопередачи, Rа

Световой поток, лм

Цоколь

Ambiance PRO 12000 ч

6

230-240

82

250

E27

Ambiance PRO 12000 ч

23

230-240

82

1350

E27

Ambiance 6 лет

6

230-240

82

250

Е27

Ambiance 6 лет

20

230-240

82

1200

Е27

Ambiance Globe

9

230-240

82

425

E27

Ambiance Globe

20

230-240

82

1100

E27

PL E-T PRO

11

230-240

82

600

E27

PL E-T PRO

23

230-240

82

1500

E27

PL C PRO

5

230-240

82

200

E27

PL C PRO

18

230-240

82

1100

E27

Economy 6 лет

6

230-240

82

230

E27

Economy 6 лет

18

230-240

82

1200

E27

 

Таблица 6 - Ртутные лампы ДРЛ

Тип

лампы

Мощность, Вт

Напряжение, В

Номинальный световой поток, лм

Размеры, мм

Диаметр

Полная длина

ДРЛ 80

80

115

3400

81

165

ДРЛ 125

125

125

6000

91

184

ДРЛ 250

250

130

13000

91

227

ДРЛ 400

400

135

23000

122

292

ДРЛ 700

700

140

40000

152

368

ДРЛ 1000

1000

145

57000

181

410

ДРЛ 2000

2000

270

120000

187

445

 

Таблица 7 - Металлогалогенные лампы общего назначения типа ДРИ

Тип лампы

Мощность лампы, Вт

Напряжение на лампе, В

Световой поток, лм

Размеры, мм

Тип цоколя

Диаметр

Полная длина

С добавлением йодидов натрия и скандия

ДРИ-250-5

250

130

19000

92

227

Е 40/45

ДРИ-250-6

250

130

19000

60

227

Е 40/45

ДРИ-400-5

400

130

35000

122

290

Е 40/45

ДРИ-400-6

400

130

32000

62

290

Е 40/45

ДРИ-700-5

700

130

60000

152

370

Е 40/45

ДРИ-700-6

700

130

56000

80

350

Е 40/65×50БМ

ДРИ-1 000-5

1000

230

90000

176

390

Е 40/45

ДРИ-1000-6

1000

230

90000

80

350

Е 40/65×50БМ

ДРИ-2000-6

2000

230

200000

100

430

Е 40/65×50БМ

ДРИ-3500-6

3500

230

350000

100

430

Специальный

С добавлением йодидов натрия, таллия, индия

ДРИ-250

250

125

18700

91

227

Е 40/45

ДРИ-400

400

130

34000

91

227

Е 40/45

ДРИ-700

700

120

59500

122

300

Е 40/55×47

Таблица 8 – Ртутные лампы фирмы Philips

Тип

Мощность, Вт

Индекс цветопередачи Rа

Цветовая температура, К

Световой поток, лм

Цоколь

Ртутные

HPL-N

50

49

4200

1770

E27

HPL-N

80

48

4300

3600

Е27

HPL-N

125

46

4100

6200

Е27

HPL-N

250

40

4100

12700

Е40

HPL-N

400

40

3900

22000

Е40

HPL-N

700

36

3900

38500

Е40

HPL-N

1000

33

3900

58500

E40

HPL COMFORT PRO

50

57

3500

2000

E27

HPL COMFORT PRO

80

57

3500

4000

E27

HPL COMFORT PRO

125

55

3400

6700

E27

HPL COMFORT PRO

250

51

3300

14200

E40

HPL COMFORT PRO

400

47

3500

24200

E40

HPL-R

125

43

4100

5700

E27

HPL-R

250

37

4100

12000

E40

HPL-R

400

36

3900

20500

E40

 

3.4 Выбор источников света

 

При выборе источников света (ИС) рекомендуется руководствоваться следующими указаниями:

        а) для общего внутреннего и наружного освещения использовать преимущественно разрядные лампы;

        б) применять лампы большей единичной мощности, при которой возможно выполнение нормативных требований к качеству освещения;

в) при технической необходимости или по архитектурно-художественным соображениям допускается применять в пределах одного помещения разрядные лампы и лампы накаливания;

г) не допускается, как правило, питать разрядные лампы постоянным током, а также применять их в случаях, когда возможно снижение напряжения до уровня ниже 90 % номинального.

Для рационального выбора источника света по цветовым характеристикам зрительные работы классифицируются по двум признакам - уровню требований к цветопередаче и цветоразличению и точности зрительной задачи, опосредованной через нормированную освещенность. В пределах этих классов зрительной работы сочетания определенных значений трех характеристик Е, Tц и Rа позволяют обеспечить хорошие условия зрительной работы. В последние годы на основании данных физико-гигиенических исследований выявлен ряд ограничений на применение некоторых источников света. Так, например, ксеноновые лампы со значительной долей УФ излучения и большой пульсацией светового потока не рекомендованы для освещения работ с высокими требованиями к цветоразличению, хотя имеют наилучшие показатели по сочетанию Tц и Rа. НЛВД не рекомендованы для общего освещения точных зрительных работ, поскольку имеются данные о развитии повышенного зрительного утомления при освещении ими (по сравнению с ЛЛ типа ЛБ). Обобщенные рекомендации по выбору ИС для внутреннего освещения сводятся к следующему. Для общего освещения рекомендуется применять только РЛ; ЛЛ - в основном в низких помещениях (до 6 м); РЛВД (типов ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) - в основном в средних и высоких; ЛН могут применяться ограниченно в помещениях с тяжелыми условиями среды при отсутствии для данных условий РЛ, во вспомогательных помещениях и для временного пребывания людей, для освещения технологических площадок, мостиков, переходов, площадок обслуживания крупного оборудования, для аварийного и эвакуационного освещения.

Лампы накаливания применяются:

         - для освещения помещений с тяжелыми условиями среды и при наличии взрывоопасных зон, если отсутствуют светильники с РЛ;

         - в помещениях, где выполняются зрительные работы VI и VIII разрядов при временном пребывании людей, а также при постоянном пребывании людей - в случае технико-экономической целесообразности;

         - для общего и местного освещения в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током, когда не допускается применение напряжения 127 В и выше;

         - для местного освещения при необходимости концентрации светового потока или его направленности, а также при конструктивной невозможности установки светильников с ЛЛ;

         - в помещениях (независимо от точности выполняемых работ), где недопустимы радиопомехи;

         - для аварийного освещения, когда рабочее выполнено РЛ.

 

3.5 Выбор коэффициента запаса k

 

При эксплуатации осветительной установки освещенности на рабочих поверхностях уменьшаются вследствие того, что с течением времени световой поток ламп снижается. Это вызвано загрязнением ламп, осветительной арматуры и отражающих поверхностей - стен и потолков. Для того чтобы поддерживать освещенность на рабочих поверхностях на уровне нормируемой в течение всего времени эксплуатации, ее расчетное значение принимают больше нормируемой. Значения коэффициента запаса, учитывающие снижение освещенности в процессе эксплуатации, приводятся в таблице 9 или СНиП [1].

 


Таблица 9 – Коэффициенты запаса

Помещения

Виды помещений

Коэффициент запаса k

при газоразрядных лампах

при лампах накаливания

1 Производственные помещения с воздушной средой, содержащей в рабочей зоне:

- свыше 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти;

 

 

 

Агломерационные фабрики, цементные заводы и обрубные отделения литейных цехов

 

 

 

2

 

 

 

1,7

 

- от 1 до свыше 5 мг/м3 пыли, дыма, копоти;

Цехи кузнечные, литейные, мартеновские, сборного железобетона

1,8

1,6

- менее 1 мг/м3 пыли, дыма, копоти;

Цехи инструментальные, сборочные, механические, механосборочные, пошивочные

1,5

1,4

- значительные концентрации паров, кислот, щелочей, газов, способных при прикосновении с влагой образовывать слабые растворы кислот, щелочей, а также обладающих большой коррозионной способностью.

Цехи химических заводов по выработке кислот, щелочей, едких химических реактивов, ядохимикатов, удобрений, цехи гальванических покрытий и различных отраслей промышленности с применением электролиза

1,8

1,6

2 Производственные помещения с особым режимом по чистоте воздуха при обслуживании светильников:

- с технического этажа;

 

 

 

 

 

1,3

 

 

 

 

-

- снизу из помещения.

 

1,4

-

3 Помещения общественных и жилых зданий:

- пыльные, жаркие и сырые;

 

 

Горячие цехи предприятий общественного питания, охлаждаемые камеры, помещения для приготовления растворов в прачечных, душевые и т.д.

 

 

1,7

 

 

1,6

- с нормальными условиями среды.

Кабинеты и рабочие помещения, жилые комнаты, учебные помещения, лаборатории, читальные залы, залы совещаний, торговые залы и т.д.

1,4

1,4

 

3.6 Выбор светильников по светотехническим характеристикам и конструктивному исполнению

 

Основное назначение светильников заключается в перераспределении светового потока источников света в требуемых для осветительных установок направлениях, ограничении слепящего действия ламп и защите ламп, оптических элементов и электрических аппаратов от воздействия окружающей среды. Светораспределение светильников характеризуется классами и типами кривых сил света, обусловленными ГОСТ 13828-74.

Для производственных помещений при необходимости создания освещенности в горизонтальной плоскости наиболее целесообразны светильники прямого света (класса П), а в помещениях со светлыми потолками и стенами - светильники преимущественно прямого света (класса Н). Чем выше помещение и больше величина нормируемой освещенности, тем более концентрированными кривыми сил света должны обладать светильники. Для очень высоких помещений наиболее выгодны светильники с концентрированной кривой типа К и по мере уменьшения высоты - с кривыми Г и Д.

Светильники преимущественно отраженного и отраженного света в производственных помещениях, как правило, не применяются. Они используются в основном в установках архитектурного освещения общественных зданий. Для внутреннего освещения практически не применяются светильники с широким типом кривой силы света (Ш), которые целесообразны для наружного освещения.

Распределение на классы производится в зависимости от отношения светового потока, излучаемого светильником в нижнюю полусферу, к общему потоку светильника и приведено в таблице 10.

 

Таблица 10 - Классы светильников

Обозначение класса светильников

Наименование класса светильников

Доля светового потока, направленного в нижнюю полусферу, от всего потока светильника

П

Светильники прямого света

 > 80

Н

Светильники преимущественно прямого света

60 <  ≤ 80

Р

Светильники рассеянного света

40 <  ≤ 60

В

Светильники преимущественно отраженного света

20 <  ≤ 40

О

Светильники отраженного света

 ≤ 20

 

Распределение светильников по типам кривых сил света производится в зависимости от формы этих кривых в любых меридиональных (т.е. вертикальных) плоскостях и приведено в таблице 11.

Светильники, как и все остальное электрооборудование, имеют различную степень защиты от попадания посторонних частиц (пыли) и воды (влаги), оказывающих большое влияние на надежность светильников и их безопасность. Для взрывоопасных зон при выборе типа светильников необходимо учитывать класс взрывоопасной зоны, а также категорию и группу взрывоопасной смеси. При выборе типа светильников по конструктивному исполнению необходимо учитывать также и другие факторы окружающей среды: химическую активность, токопроводность пыли, температуру воздуха в зоне установки светильников и др.


Таблица 11 - Типы КСС светильников

Обозначение типа КСС

Наименование типа КСС

Зона возможных направлений Imax, А

Значение коэффициента формы КСС

Приближенное математическое выражения КСС

К

Концентрированная

0÷15

Кф ≥ 3

Г

Глубокая

0÷30, 180÷150

2 ≤ Кф < 3

Д

Косинусная

0÷35, 180÷145

1,3 ≤ Кф < 2

Л

Полуширокая

35÷55, 145÷125

1,3 ≤ Кф

Ш

Широкая

55÷85, 125÷95

1,3 ≤ Кф

М

Равномерная

0÷90, 180÷90

Кф ≤ 1,3

при этом

Imin>0,7Imax

С

Синусная

70÷90, 110÷90

Кф < 1,2

при этом

I0>0,7Imax

 

3.7 Методика светотехнического расчета осветительных установок

 

Светотехнический расчет освещения производственных помещений является комплексной задачей, в процессе решения которой определяются высота установки, размещение, число светильников, а также мощность ламп, необходимых для создания требуемых осветительных установок. Выбор числа, мощности и расположения светильников следует производить на основании типовых решений для освещаемых помещений и лишь при отсутствии таковых - на основе светотехнического расчета.

 

3.7.1 Размещение светильников

 

При системе общего освещения светильники можно размещать над освещаемой поверхностью либо равномерно, либо локализовано. При равномерном освещении светильники располагают правильными симметричными рядами, создавая при этом относительно равномерную освещенность по всей площади. При локализованном освещении светильники располагаются индивидуально для каждого рабочего места или участка производственного помещения, создавая при этом требуемые освещенности только на рабочих местах.

Минимальная высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью определяется условиями ограничения ослепленности. При общем равномерном освещении выгоднейшими вариантами расположения светильников с лампами накаливания и лампами ДРЛ является расположение их по углам прямоугольника или шахматное расположение, а при расположении светильников по углам квадрата или по углам равностороннего треугольника получается наиболее равномерное распределение освещенности по всей площади помещения. Выбор расстояния между светильниками зависит от типа светильника, высоты его подвеса над рабочей поверхностью, а иногда способ расположения светильников зависит от архитектурных или строительных условий.

Следует учесть, что увеличение расстояния между светильниками и увеличение мощности каждого светильника приводит к увеличению неравномерного распределения освещенности на освещаемой поверхности, так как при этом освещенность под светильником будет намного больше освещенности точек между светильниками. Это приводит к неприятным условиям адаптации глаз человека и, кроме того, к увеличению установленной мощности осветительной установки. При частом расположении светильников неравномерность распределения освещенности снижается, однако в этом случае нужно применять лампы малой мощности с невысокой светоотдачей, а это приводит к повышенному расходу электроэнергии и росту первоначальных затрат (увеличение количества светильников и монтаж электросети). Отсюда следует, что при выборе расстояния между светильниками необходимо найти такое, которое обеспечило бы наименьшую установленную мощность осветительной установки и достаточную для практических условий равномерность освещения.

На рисунке 2 представлены типичные случаи расположения светильников, где приняты следующие обозначения: H - высота помещения, а при ферменном покрытии - высота до затяжки ферм; hс - расстояние светильников от перекрытия или затяжки ферм; hр - высота рабочей поверхности над полом (рабочей поверхностью называется поверхность, на которой производится работа и на которой нормируется или измеряется освещенность); hп - высота установки светильников над полом; h = hп - hр = H - hc - hp - расчетная высота; L - расстояние между светильниками или их рядами; LA, LB - расстояния между светильниками в направлении вдоль и поперек помещения, если они неодинаковы; l - расстояние крайних рядов светильников от стены; все размеры указываются в метрах.

Из названных размеров Н и hр являются заданными; hс, кроме случаев установки светильников на стенах, принимается в пределах от 0 при установке на потолке или заподлицо с фермами и обычно до 1,5 м. Большие значения hc, как правило, не рекомендуются, и если они принимаются, то должны быть предусмотрены меры против раскачивания светильников потоками воздуха (необходим жесткий подвес). Расстояние l рекомендуется принимать около  при наличии у стен проходов и около  в остальных случаях. При безусловной необходимости обеспечить у стен такую же освещенность, как по всей площади, расстояние l может быть уменьшено почти до нуля путем установки светильников на кронштейнах, укрепленных на стенах.

На рисунке 2,б показан «классический» случай равномерного размещения светильников с лампами накаливания или лампами ДРЛ по вершинам квадратных полей. По условиям размещения светильников в конкретных помещениях часто приходится принимать поля прямоугольной формы, причем в этом случае желательно, чтобы отношение LA:LB не превышало 1,5. В помещениях с ферменным перекрытием (рисунок 2,в) в большинстве случаев светильники могут устанавливаться только на фермах. В этом случае допустимы и увеличенные значения LA:LВ, так как по сетевым и эксплуатационным соображениям следует по возможности сокращать число продольных рядов светильников. Особенно это важно при наличии специальных мостиков для обслуживания светильников, вдоль которых светильники размещаются, как правило, учащенно (рисунок 2,г).

На рисунке 2,д показано так называемое «шахматное» расположение светильников, в данном случае по вершинам квадратных, но диагонально расположенных полей. Теоретически оптимальным является шахматное расположение по вершинам ромбов с острым углом 60°. В узких помещениях иногда неизбежно однорядное расположение светильников, но в помещениях, где производятся работы, его следует избегать, так как при нем (и при светильниках прямого света) создаются глубокие тени и не всегда обеспечивается удачное направление света.

Светильники с трубчатыми люминесцентными лампами, преимущественно размещаются рядами, желательно параллельными стене с окнами (рисунок 2,е) или длинной стороне узкого помещения (рисунок 2,ж). Расположение светильников по схеме, приведенной на рисунке 2,е, иногда оспаривается архитекторами по эстетическим соображениям как психологически подчеркивающее удлиненность помещения. Но в помещениях, предназначенных для работы, следует, как правило, настаивать на таком расположении: направление света в этом случае приближается к направлению естественного света, облегчается возможность включения в сумерки только освещения в глубине помещения, при обычной ориентации рабочих мест так, что естественный свет падает на них слева, уменьшается прямая и отраженная блескость и, наконец, оказывается меньшей протяженность групповой сети. В схемах на рисунке 2, е и ж ряды предпочтительно выполнять непрерывными, т. е. составлять из стыкованных между собою светильников. Ряды с разрывами допускаются, если это необходимо согласно расчету, но их недостатком является худший внешний вид и возможность возникновения веерных теней.

Расстояние от крайнего ряда светильников до стен не должно превышать 0,3 (как исключение - до 0,5) расстояния между рядами светильников (L).

Светильники можно располагать и рядами с разрывами, но при этом расстояние между их торцами не должно превышать 0,5 высоты подвеса светильников над освещаемой поверхностью. Если длина каждого ряда превышает двойную высоту подвеса светильников над освещаемой поверхностью, рекомендуется у краев ряда размещать замыкающие дополнительные светильники на расстоянии от стены не менее 0,3 высоты подвеса. Если светильники располагаются рядами с разрывами, то взамен установки дополнительных светильников нужно светильники сближать у концов каждого ряда.

Установлено, что расстояние между светильниками зависит от наивыгоднейшей величины отношения λ = L/h, где L - расстояние между светильниками или рядами, м; h - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.

 



 

а)

 

б)

 

в)

 

г)

 

д)

е)

 

 

 

 

ж)

Рисунок 2 – Схемы размещения светильников: а – в разрезе; б–ж – в плане (1 – угловое поле; 2 – одно из центральных полей; 3 – оси ферм; 4 – оси мостиков обслуживания; 5 – стена с окнами)

 

Часто по архитектурным соображениям или конструктивно-строительным и другим условиям не могут быть приняты наивыгоднейшие отношения L/h, в таких случаях допускается отступление от них в сторону уменьшения. Увеличение же рекомендованных отношений L/h нежелательно. Рекомендации по выбору λ приведены в таблице 12.

 

Таблица 12 – Рекомендуемые и наибольшие значения λ осветительных приборов с типовыми кривыми, обеспечивающие равномерность освещения

Типовая кривая

Значения λ

Рекомендуемое

Наибольшее допустимое

Концентрированная (К)

0,4 - 0,7

0,9

Глубокая (Г)

0,8 - 1,2

1,4

Косинусная (Д)

1,2 - 1,6

2,1

Равномерная (М)

1,8 – 2,6

3,4

Полуширокая (Л)

1,4 – 2,0

2,3

 

Расстояние от потолка до светильника hс обычно принимается 0,5-0,7 м (в жилых и общественных зданиях пониженной высоты 0,3-0,4 м). При освещении помещения светильниками рассеянного и преимущественно отраженного света потолок должен быть равномерно освещен. При малых значениях hс потолок освещается неравномерно пятнами. Равномерность распределения яркости по потолку обеспечивается при отношении hс/hр=0,2÷0,25.

Высота установки светильников общего освещения обусловливается многими факторами: высотой самих помещений и наличием в их верхней зоне каких-либо частей производственного оборудования, транспортных средств и инженерных коммуникаций (подвесных транспортеров и конвейеров, мостовых кранов, кран-балок, монорельсовых путей для тельферов, вентиляционных коробов, трубопроводов различного назначения и т.п.), характером, размещением и высотой производственного оборудования, а также расположением рабочих зон и других мест, требующих освещения. В цехах, где требуется общее локализованное освещение, например при работе на конвейерах, светильники целесообразно приближать к рабочей зоне и устанавливать на относительно небольшой высоте        (2,5-4 м).

 

3.7.2 Расчет освещения методом коэффициента использования светового потока

 

Для помещений, в которых предусматривается общее равномерное освещение горизонтальных поверхностей, освещение рассчитывают методом коэффициента использования светового потока.

По этому методу расчетную освещенность на горизонтальной поверхности определяют с учетом светового потока, падающего от светильников непосредственно на поверхность и отраженного от стен, потолка и самой поверхности. Так как этот метод учитывает долю освещенности, создаваемую отраженным световым потоком, его применяют для расчета помещений, где отраженный световой поток играет существенную роль, т.е. для помещений со светлыми потоками и стенами при светильниках рассеянного, отраженного и преимущественно отраженного света.

Отношение светового потока, попадающего на расчетную поверхность, ко всему потоку, излучаемому светильниками, установленными в помещении, называется коэффициентом использования светового потока осветительной установки:

,

где Фп – световой поток, падающий от светильников на непосредственно освещаемую поверхность, лм;

Фотр – отраженный световой поток, падающий на ту же освещаемую поверхность, лм;

Фл – световой поток каждой лампы, лм; n – число ламп в освещаемом помещении.

Величина коэффициента использования всегда меньше единицы, т.к. величина nФл всегда больше величины Фр ввиду того, что некоторая часть светового потока поглощается осветительной арматурой, стенами и потолком.

На величины коэффициента использования влияют следующие факторы:

- тип и к.п.д. светильника. Чем больше выбранный светильник направляет световой поток непосредственно на освещаемую поверхность Фп, тем больше коэффициент использования, тем меньше потери в нем, следовательно, больше коэффициент использования;

- геометрические размеры помещения. Чем больше освещаемая поверхность по сравнению с отражающими, тем выше коэффициент использования, т.к. при этом возрастает Фп;

- высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью. Чем выше подвешены светильники над освещаемой поверхностью, тем больше светового потока поглощается стенами и потолком, следовательно, коэффициент использования уменьшается;

- окраска стен и потолка. Чем светлее окраска стен и потолка, тем выше коэффициент отражения и Фотр возрастает, а следовательно, возрастает и коэффициент использования.

Зависимость h от площади помещения, высоты и формы возможно учесть одной комплексной характеристикой - индексом помещения. Индекс помещения рассчитывается из выражения

,

где А, В, S - соответственно длина, ширина и площадь помещения.

Если предварительно выбран тип светильников, определено их расположение и число, то по расчетному потоку ИС определяют ближайшее стандартное значение мощности лампы.

При расчетах освещения по любому методу отклонения светового потока выбираемой стандартной лампы при нормативной освещенности допускается в пределах от + 20% до - 10% от значения, полученного по расчету.

Расчетный поток ИС определяется по формуле

,

где N - число ИС;

k - коэффициент запаса;

z - коэффициент минимальной освещенности (отношение средней освещенности и минимальной).

В расчетах коэффициент z принимается равным: 1,15 - для светильников, располагаемых по вершинам прямоугольных полей; 1,1 - для светильников с ЛЛ, располагаемых рядами. Обычно таким способом ведется расчет, если в качестве ИС используются ЛН или РЛ высокого давления.

Если выбран тип светильников и задана мощность ламп, то число светильников может быть определено из выражения

.

После нахождения числа светильников и мощности ламп, удовлетворяющих нормированной освещенности, производят проверку варианта осветительной установки по качественным показателям освещения: не будет ли установка оказывать недопустимое слепящее действие на людей, работающих или находящихся в помещении, и какова глубина пульсации освещенности при использовании в качестве источника света газоразрядных ламп.

 

3.7.3 Расчет освещения методом удельной мощности

 

Частным случаем метода коэффициента использования светового потока является расчет по методу удельной мощности (w).

Метод расчета по удельной мощности используется в следующих случаях: для предварительного определения установленной мощности осветительной установки; для приблизительной оценки правильности проведения светотехнического расчета; при проектировании освещения небольших и средних помещений, не требующих точных работ.

Исходными данными для проектирования является тип выбранного светильника, минимальная освещенность, высота и площадь помещения. В справочниках для различных нормируемых освещенностей, площади помещения и высоты h приведены значения w. Предварительно намечают число светильников, по таблицам справочника определяют w, а затем определяют мощность лампы по формуле

Полученное значение мощности лампы округляют до ближайшего стандартного. Для ламп типа ДРЛ можно пренебречь зависимостью световой отдачи от номинальной мощности лампы. В таком случае между освещенностью и удельной мощностью существует прямая пропорциональная зависимость, и в целях сокращения объема таблиц уместно составлять их для освещенности 100 лк с пропорциональным пересчетом в других случаях.

а)

б)

Рисунок 3 – Варианты освещения помещения светильниками с лампами накаливания (а) и светильниками с люминесцентными лампами (б)

 

Пример 1 - Дано помещение размерами: А=24 м, В=12 м, Н=4,5 м, hр=0,8 м; коэффициенты отражения: ρп = 50%, ρс = 30%, ρр = 10%. Требуется осветить это помещение лампами накаливания, создав освещенность Е = 50 лк при k = 1,3. Необходимо определить: тип светильников, их число и мощность ламп.

Выбираем светильники типа «Астра», которые имеет кривую светораспределения типа Д, для которого можно принять λc = 1,4. Приняв hc = 0,5 м, получим h = 3,2 м и L = 3,2·1,4 = 4,5 м. Учитывая, что λэ несколько больше, чем λс, размещаем светильники, как показано на рисунке 3, а, получив N = 15.

Находим                                

и по справочнику для светильников «Астра» определяем η = 0,59.

Принимаем z = 1,15, вычисляем необходимый поток лампы

 лм.

Ближайшая стандартная лампа 200 Вт имеет Ф = 2800 лм, что превышает расчетное значение на 15%. Если бы в том же примере нам требовалось получить освещенность 75 лк, то требуемый поток лампы составил бы 3648 лм. Поскольку светильник «Астра» пригоден только для ламп до 200 Вт, пришлось бы, задавшись потоком лампы мощностью 200 Вт, обратным приемом найти необходимое число ламп

 шт.

Принимаем N = 21 шт., т.е. располагаем светильники в три ряда по 7 штук в ряду при L1 = 3,5 м.

Использование метода удельной мощности для данного примера дает тот же результат. Для данных h, S, и Е по таблицам справочника находим w = 9,5 Вт/м. Мощность ламп равна  Вт.

Пример 2 - В том же помещении требуется создать освещенность Е=300 лк при k=1,5, используя люминесцентные лампы. Выбираем лампы типа ЛБ в светильниках ЛДОР. Так как светильник имеет в поперечной плоскости кривую светораспределения типа Д, для которого λ=1,4, размещаем светильники в три ряда (рисунок 3,б).

При ранее найденном значении индекса находим η = 0,53.

Определяем потребный поток ламп уже не в светильнике (число светильников пока неизвестно), а в каждом из рядов:

 лм.

Если в светильники установить по две лампы 40 Вт с потоком 3000 лм, то потребное число светильников в ряду будет 89 600 : 6000 = 14,9 ≈ 15. При длине одного светильника 1,24 м их общая длина составит 18,6 м. Следовательно, между светильниками ряда могут быть оставлены небольшие разрывы, величину которых нетрудно рассчитать.

При использовании ламп 80 Вт (Ф=5220 лм) в ряду потребовалось бы разместить с округлением 9 светильников общей длиной 13,8 м. Разрывы между светильниками возросли бы, а общая мощность увеличилась бы с 3,6 до 4,3 кВт. Вариант с лампами 40 Вт представляется предпочтительным.

 

3.7.4 Расчет освещения точечным методом

 

При использовании точечного метода расчет ведется по силе света, направленной от каждого светильника на бесконечно малую площадку (точку), расположенную в рабочей плоскости (отсюда и название метода). Этот метод учитывает только прямой поток, излучаемый светильником в направлении рабочей плоскости. Освещенность, создаваемая световым потоком, отраженным от потолка, стен и пола помещения, учитывается в случае необходимости приближенно введением соответствующего поправочного коэффициента.

Точечный метод применяется для расчета общего (локализованного и равномерного освещения помещений с темными потолками, стенами и полом при расположении рабочих поверхностей в любой плоскости), а также для расчета комбинированного, аварийного и местного освещения. Наиболее часто этим методом рассчитывается освещение высоких производственных помещений, в которых устанавливаются светильники с кривыми сил света типов К и Г.

Основным инструментом точечного метода являются графики или таблицы, позволяющие непосредственно или после несложных вычислений определить освещенность любой точки поверхности, создаваемой светильниками с известными параметрами: светораспределением, световым потоком ламп и геометрическими характеристиками, учитывающими расположение светильника.

Самое широкое распространение получили три вида графиков: кривые относительной освещенности, пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности, условные изолюксы.

Освещенность в точке А может быть определена по формуле

,

где I - сила света условной лампы со световым потоком 1000 лм.

Величина Iαcosα = ε называется относительной освещенностью, которая численно равна освещенности в точке, находящейся от ИС на высоте h = 1м.

Относительная освещенность ε = f(α). На графиках относительной освещенности приводятся значения ε для .

Для реальной лампы с потоком Ф освещенность, создаваемая ею в точке А, будет равна

,

где Ф - поток для лампы определенного типа и мощности, лм. Чтобы не иметь дело при вычислениях с h2, построены графики пространственных изолюкс условий горизонтальной освещенности, по которым для заданных α и h определяется условная освещенность  и тогда .

Световой поток в любой точке для группы светильников находится из выражений

    или    ,

где k - коэффициент запаса;

μ - коэффициент, учитывающий световой поток от «удаленных» источников света и отражений от сети и потолка, принимаемый равным 1,1-1,2;

Σεi - сумма условной относительной освещенности от «ближайших» светильников;

Σei - суммарная условная освещенность от ближайших светильников.

В расчетах обычно учитывают «ближайшие» первые и вторые источники света, находящиеся на расстояниях в пределах, указанных на изолюксах. Световой поток и освещенность определяют для точек с наихудшими условиями. Для различного способа размещения светильников такие точки показаны на рисунке 4.

 

 

 

 

Рисунок 4 – Контрольные точки

 

При проведении прямого расчета точечным методом (по известному расположению светильников и заданной минимальной освещенности) определяется величина расчетного светового потока. Выбор стандартной лампы производится как в расчете по методу коэффициента использования светового потока.

При проведении обратного расчета точечным методом (по известному расположению светильников и мощности источника света определяется освещенность в заданной точке) аналогично прямому расчету определяется Σе и из формулы рассчитывается значение освещенности.

 

Пример 3 - Рассчитать по точечному методу освещение помещения (рисунок 5) светильниками УПД ДРЛ при следующих условиях: расчетная высота 6 м, норма освещенности 150 лк, коэффициент запаса 1,5, коэффициенты отражения потолка, стен и пола соответственно 50, 30 и 10 % (указаны для оценки коэффициента μ).

Так как светильник имеет светораспределение несколько более концентрированное, чем косинусное, т.е. m > 1, будем исходить из желательного значения   λ ≈ 1,2, соответственно чему разместим 12 светильников по вершинам прямоугольных полей 7×8 м. Выберем в качестве контрольных точки А и Б. Расстояния d (в метрах) от этих точек до проекций учитываемых светильников (обмеренные по масштабу) указаны на рисунке 5. Расчет производится с помощью графика пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности для светильника УПД ДРЛ. Приводимая таблица 13 соответствует применяемой на практике.

 

 

Рисунок 5 - Расчет освещенности точечным методом

 

Таблица 13 – Расчетная таблица

Число светильников, шт.

Расстояние d, м

Условная освещенность е, лк

Число светильников, шт.

Расстояние d, м

Условная освещенность е, лк

Для точки А

Для точки Б

4

5,3

9,2

2

4

7,6

2

11

0,4

2

8

1,4

2

12,5

0,25

1

12

0,15

 

Σе = 9,85

 

Σе = 9,15

Подставляем в формулу значение Σе для точки Б; значение μ принимаем равным 1,15, тогда

 лм.

С учетом разрешенного 10% отклонения освещенности выбираем лампы 400 Вт, 19000 лм.

 

Расчет освещения люминесцентными лампами

В большинстве случаев светильники с люминесцентными лампами располагают в помещении под потолком параллельными рядами, при этом их соединяют либо в сплошную линию, либо с небольшими разрывами. Если отношение расстояния между светильниками в ряду λ к расчетной высоте их подвеса Hрасч не превышает 0,5, т.е. λ/Hрасч<0,5, то можно считать, что световой поток распределяется на освещаемой поверхности вдоль ряда равномерно и его можно рассматривать как светящуюся линию. Так как протяженность светящейся линии соизмерима с расстоянием до освещаемой поверхности, формулы точечного метода, выведенные для точечных источников света (лампы накаливания и ДРЛ), в обычном виде для расчета освещения от светящейся линии с люминесцентными лампами неприменимы.

Ввиду сложности расчета освещения от световых линий или протяженных светильников по формулам, в практике широко распространен метод расчета с помощью кривых равных значений относительной освещенности (линейных изолюкс). По этим кривым, построенным для наиболее распространенных стандартных светильников, определяют горизонтальную освещенность е при расположении ламп над освещаемой поверхностью на высоте Hрасч =1 м и световым потоком в 1000 лм, приходящимся на 1 м светящейся линии (плотность светового потока Ф'=1000 лм/м).

При определении относительной освещенности в точке А по линейным изолюксам предварительно необходимо найти относительные размеры

    и       ,

где р - расстояние от точки А до перпендикуляра, опущенного на расчетную плоскость из конца светящейся линии.

Если заданная точка не лежит против конца ряда светильников, то его делят на две части или дополняют условным отрезком, после чего относительные освещенности суммируют или вычитают, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 – Схема расчета освещенности для точек, не лежащих в конце светящейся полосы

 

При общем равномерном освещении в концах ряда освещенность имеет наименьшую величину. Если вблизи торцовых стен не производят работ, то некоторым уменьшением освещенности по сравнению с нормируемой Енорм можно пренебречь. Если для данного помещения необходимо получить нормируемую освещенность Енорм и в конце ряда, то либо продлевают ряд, либо в конце его удваивают число ламп. Если заданная точка освещается несколькими рядами, то значения е суммируются для всех рядов: Σе. Плотность светового потока ряда (лм/м) определяют из выражения

.

Полный световой поток ламп ряда (лм) .

Необходимую плотность светового потока ламп в ряду Ф'ряда при заданной величине освещенности Е, коэффициента запаса k и коэффициента μ, учитывающего отражение поверхностей помещения, находят по формуле

.

Умножая Ф'ряда на длину ряда светильников L, определяют общий необходимый поток всех ламп в ряду Фряда. Делением общего потока на поток ламп в одном светильнике находят необходимое число светильников

.

Пример 4 - Для освещения производственного помещения площадью 12×6 = 72 м2 применяют светильники ЛДР с двумя люминесцентными лампами ЛБ-40, подвешенные на высоте 3,6 м над освещаемой поверхностью. Предполагается расположить светильники в два ряда, как показано на рисунке 7. В пределах 2 м от каждой торцовой стены основные работы не производятся. Требуется обеспечить в пределах рабочей зоны освещенность Е=300 лк, приняв коэффициент запаса k=1,5.

             Рисунок 7 – Схема к примеру 4

Из рисунка 7 определяем относительные величины

для отрезков а-б, г-д    - ;    ;

для отрезков б-в, д-е    - ;    .

По кривым равных значений относительной освещенности для светильника ЛДР находим

при   р'1 = 0,5 и L'1 = 0,56              е1 = 72 лк;

при   р'2 = 0,5 и L'2 = 2,8                е2 = 123лк.

Суммарная относительная освещенность

Σе = 2e1 + 2е2 = 2·72 + 2·123 = 390 лк.

Необходимая плотность светового потока с учетом μ = 1,1

Полный световой поток ламп в ряду Ф = Ф'L = 3776·12 = 45314 лм.

Световой поток двух ламп в одном светильнике Фсв = 2·2850 = 5700 лм.

Число светильников в одном ряду nсв = Ф/Фсв = 45314/5700 = 8.

Светильники размещаются в ряд с разрывами в 30 см.

3.8 Показатели качества освещения

 

Правилами нормируются количественные и качественные характеристики осветительных установок. Количественным критерием освещения принята минимальная освещенность рабочих поверхностей. Кроме того, СНиП устанавливает ряд показателей, характеризующих качество освещения: показатели ослепленности и постоянства освещенности по времени.

Для оценки ослепляющего действия ОУ промышленных предприятий применяется показатель ослепленности

,

где S - коэффициент ослепленности;

v1 - видимость объекта наблюдения при экранировании блестких источников света;

v2 - видимость при наличии последних.

Практически для обеспечения этого показателя нормируется допустимая минимальная высота подвеса светильников.

Для оценки дискомфортной блесткости в общественных помещениях, вызывающей неприятные ощущения при неравномерном распределении яркостей в поле зрения, служит показатель дискомфорта М

,

где Вс - яркость блесткого источника, кд/м ;

ω - угловой размер блесткого источника, ср;

Y0 - индекс позиции блесткого источника относительно линии зрения;

Вад - яркость адаптации, кд/м.

Освещенность может меняться постепенно в течение срока службы ОУ из-за снижения отражения стен, загрязнения светильников и старения ИС. Периодическое изменение освещенности из-за раскачивания светильников устраняется за счет надежного крепления светильников.

Возможны быстрые изменения освещенности (пульсация), что особенно характерно для газоразрядных ламп из-за синусоидального характера изменения и колебания напряжения в электрической сети. Коэффициент пульсации определяется из выражения

,

где Emax, Emin, Еср - соответственно максимальная, минимальная и средняя освещенность.

Пульсация доводится до нормы улучшением качества напряжения, а также за счет изменения схемы включения ИС. Значения коэффициента пульсации разрядных источников света при разных схемах подключения приведены в таблице 14. Значения Кп по нормативам не должны превышать 20 %.

В последнее время ужесточились требования к цветопередаче источников света. Цветопередача характеризуется двумя показателями - цветовой температурой Тц и индексом цветопередачи Rа. Рекомендуемые значения этих показателей при использовании различных типов источников света в зависимости от зрительной задачи приведены в таблице 15 и приложении Е СНиП [1].

 

Таблица 14 - Значения Кп разрядных ламп

Тип источника света

Способ включения

на 2 фазы (или с 2-ламповым ПРА)

на 3 фазы

ЛБ, ЛТБ

10

3

ЛДЦ

17

5

ДРЛ

31

17

 

Таблица 15 - Рекомендуемые цветовые характеристики ИС для ОУ общего освещения производственных помещений

Характеристика зрительной работы по требованиям к цветоразличению

Освещенность, лк

Минимальный индекс цветопередачи источников света, Rа

Диапазон цветовой температуры источников света, Тц, К

Примерные типы источников света

Контроль цвета с очень высокими требованиями к цветоразличению (контроль готовой продукции на швейных фабриках, тканей на текстильных фабриках, сортировка кожи, подбор красок для цветной печати и т.п.)

300 и более

90

5000 - 6000

ЛДЦ, ЛДЦ УФ, (ЛХЕ)

Сопоставление цветов с высокими требованиями к цветоразличению (ткачество, швейное производство, цветная печать и т.п.)

300 и более

85

3500 - 6000

ЛБЦТ, ЛДЦ, ЛДЦ УФ

Различение цветных объектов при невысоких требованиях к цветоразличению (сборка радиоаппаратуры, прядение, намотка проводов и т.п.)

500 и более

300, 400

 

150, 200

 

менее 150

50

50

 

45

 

40

3500 – 6000

3500 – 5500

 

3000 – 4500

 

2700 - 3500

ЛБ, (ЛХБ), МГЛ

ЛБ, (ЛХБ), МГЛ, НЛВД+МГЛ

ЛБ, (ЛХБ), НЛВД+МГЛ, ДРЛ

ЛБ, ДРЛ, НЛВД+МГЛ(ЛН, КГ)

Требования к цветоразличению отсутствуют (механическая обработка металлов, пластмасс, сборка машин, инструментов и т.п.)

500 и более

300, 400

 

150, 200

 

 

менее 150

50

40

 

29

 

 

25

3500 – 6000

3500 – 5000

 

2600 – 4500

 

 

2400 - 3500

ЛБ, (ЛХБ), МГЛ

ЛБ, (ЛХБ), МГЛ, (ДРЛ), НЛВД+МГЛ ЛБ, (ЛХБ), МГЛ, (ДРЛ), НЛВД+МГЛ, НЛВД+ДРЛ,

ЛБ, (ДРЛ), НЛВД(ЛН, КГ)

4 Электрический расчет осветительных установок

 

4.1 Источники питания, схемы электрических осветительных сетей, управление осветительными установками

 

ОУ, как правило, запитываются от тех же трансформаторов цеховых ТП, что и силовые ЭП данного цеха.

Наиболее жесткие требования к надежности электроснабжения предъявляются к ОУ аварийного освещения зданий и установок без естественного освещения. В этом случае аварийное освещение должно запитываться от независимых ИП или автоматически переключаться на них при прекращении питания рабочего освещения. Более того, для зданий без естественного освещения независимо от наличия, от отсутствия аварийного освещения для продолжения работы необходимо устройство эвакуационного освещения, которое запитывается от независимого ИП и автоматически переключается на независимый ИП (аккумуляторную батарею, дизель-генераторную установку) при отключении ИП, питающего его в нормальном режиме.

В остальных помещениях для питания эвакуационного освещения не требуется независимого ИП, оно должно питаться по самостоятельным сетям, начиная со щита ТП, а для зданий, имеющих один ввод, начиная от этого ввода, т. е. рабочее и эвакуационно-аварийное освещение может питаться от одного трансформатора.

Для предприятий с круглосуточным режимом работы при питании рабочего освещения от нескольких ИП и выполнении его ЛН или ЛЛ разрешается не выделять отдельно рабочее и аварийное освещение. Ряды светильников, запитываемых от различных ИП, чередуются, и условно часть светильников относится к рабочему, а часть к аварийному освещению. Для аналогичных условий, но если предприятие не работает круглосуточно, необходимо выделить небольшую группу светильников для аварийного эвакуационного освещения, которое будет одновременно выполнять функции дежурного освещения.

Наиболее распространено напряжение питания рабочего освещения 220 В, реже (в ряде действующих ОУ) 127 В. В последнее время стало применяться напряжение 380 В (лампы ДРЛ мощностью более 2 кВт).

Для светильников с лампами накаливания, ДРЛ при напряжении 127 В и 220 В, устанавливаемых в помещениях особо опасных при высоте установки менее 2,5 м, конструкция их должна исключать возможность доступа к лампе без применения какого-либо приспособления или специального инструмента.

Для питания светильников местного стационарного освещения и ручных переносных светильников в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных применяется напряжение 12 В.

Осветительные сети делятся на питающие и групповые. В начале питающей линии необходимо устанавливать аппарат защиты и аппарат отключения; в начале групповой линии установка аппарата защиты обязательна, а аппарата отключения - нет, если такие аппараты устанавливаются по длине линии.

Как правило, для питающей сети ОУ применяется магистральная схема, выполненная кабелем или специальным шинопроводом. Рекомендуется питание от одной линии не более 4-5 групповых щитов, при этом, если к линии подключено более 3-х щитков, на каждом из них необходимо предусматривать отключающий аппарат.

Схемы групповой сети - радиальные. При 3-фазной системе с нулевым проводом осветительные сети могут быть 2- ,3- , 4-проводными.

Количество и мощность светильников, питаемых от одной групповой линии, ограничивается условиями: автоматы и предохранители, устанавливаемые на осветительных щитках, должны быть с номинальным током не более 25 А, а групповые линии, питающие газоразрядные лампы мощностью 125 Вт и выше и лампы накаливания мощностью 500 Вт и выше на номинальный ток, - не более 63 А.

Трехфазные групповые сети применяются в помещениях со значительной площадью, с большой суммарной мощностью светильников, а однофазные группы применяются для небольших помещений, где устанавливаются светильники небольшой мощности.

В производственных зданиях применяются следующие способы управления общим освещением: местное, централизованное (для крупных), дистанционное (для очень крупных) и автоматическое (очень редко).

Для защиты электроосветительных установок производственных зданий применяются, как правило, автоматы. Кратности токов защитных аппаратов к расчетным нагрузкам и допустимым нагрузкам на проводники в зависимости от марки проводников, способов их прокладки для различных видов защит (от ТКЗ и перегрузки) приведены в [4].

 

4.2 Выбор сечений проводников осветительной сети

 

Расчетная электрическая мощность ОУ определяется из выражения

,

где Pni - номинальная мощность ламп ОУ;

Кп - коэффициент, учитывающий потери в пусковой аппаратуре ОУ;

n - число ламп в ОУ;

Ксо - коэффициент спроса.

Коэффициент спроса для расчетов групповой сети освещения и всех звеньев аварийного освещения принимается равным 1. Для питающих линий рекомендуются следующие значения Ксо:

небольшие производственные здания

1,0

производственные здания, состоящие из отдельных крупных пролетов

0,95

производственные здания, состоящие из многих отдельных помещений

0,85

административно-бытовые, инженерно-лабораторные корпуса

0,8

складские здания, состоящие из многих отдельных помещений

0,6

Коэффициент потерь мощности Кп в пускорегулирующей аппаратуре ПРА ОУ с газоразрядными лампами РЛ принимается равным: для газоразрядных ламп высокого давления Кп = 1,1 , для люминесцентных ламп ЛЛ со стартерными схемами Кп = 1,2; для ЛЛ с бесстартерными схемами Кп =1,3. При определении расчетного тока в электрической сети с ГРЛ необходимо всегда учитывать cos φ, который: для ГРЛВД – cos φ = 0,5; для ЛЛ – cos φ = 0,9.

В случае применения РЛВД для повышения cos φ с 0,5 до 0,9 необходимая мощность конденсаторов выбирается 1,2 квар на 1 кВт суммарной мощности ОУ. Для КРМ в ОУ используются специальные комплектные конденсаторные установки типа УК 0,38 мощностью 18, 25, 36, 50 квар. ККУ включаются, как правило, в групповую трехфазную сеть. Устройство компенсации является неоправданным, если мощность присоединенных к трансформатору ОУ с лампами ДРЛ и ДРИ не превышает 1 0 % его номинальной мощности.

Электрический расчет и выбор сечения проводников для ОУ производится по тем же правилам, что и для силовых установок, только для осветительной сети обычно основным является расчет по ΔU, а затем выбранный проводник проверяют по длительному нагреву током нагрузки.

Для определения сечений осветительных сетей, если освещение выполнено лампами накаливания, часто применяют формулу

,

где М - момент нагрузки;

С - коэффициент, учитывающий величину напряжения, систему питания (2-, 3-, 4-проводная) и материал провода (таблица 16).

 

Таблица 16 - Значения коэффициентов С, входящих в формулы для расчета сетей по потере напряжения

Номинальное напряжение сети, В

Система сети и род тока

Значение коэффициента С для проводников

Медных

Алюминиевых

380/220

Трехфазная с нулем

72

44

380

Трехфазная без нуля

72

44

220/127

Трехфазная с нулем

24

14,7

220

Трехфазная без нуля

24

14,7

36

0,648

0,396

24

0,288

0,176

12

0,072

0,044

380/220

Двухфазная с нулем

32

19,5

220/127

10,7

6,5

220

Двухпроводная переменного или постоянного тока

12

7,4

127

4

2,46

36

0,324

0,198

24

0,144

0,088

12

0,036

0,022

При расчете сетей по потере напряжения допускается пренебрегать реактивным сопротивлением линий и пользоваться таблицами моментов нагрузки кВт·м в случаях:

- при cos φ = 1 (ЛН);

- при cos φ = 0,9 (газоразрядные лампы с компенсацией реактивной мощности);

- при проводке, выполненной кабелем, проводами в трубах или многожильными проводами сечением до 70 (120) мм2 включительно, а при проводке на изолирующих опорах - до 16 (25) мм2 включительно;

- при cos φ = 0,5 - 0,6 (газоразрядные лампы без компенсации), если проводка выполнена кабелем, проводом в трубах или многожильными проводами сечением до 16 (25) мм включительно (в скобках приведены сечения алюминиевых проводов).

В остальных случаях реактивное сопротивление линий должно учитываться, и расчет следует проводить по токовым моментам или по моментам нагрузки с введением соответствующих коэффициентов.

При расчете разветвленной питающей сети и при одновременном расчете питающей и групповой сетей распределение потери напряжения ΔUдоп между участками сети производят по условиям общего минимума расхода проводникового металла. Сечение каждого участка сети определяется по ΔUдоп, располагаемой от начала данного участка до конца сети, и приведенному моменту Мп, определяемому по формуле

,

где М – момент нагрузки для участков питающей сети;

m - момент нагрузки для линий групповой сети;

α - коэффициент приведения моментов, численно равный корню квадратному из отношения массы проводникового металла в этих линиях к массе металла в трехфазных линиях, при равенстве нагрузок и потерь напряжения. Значения коэффициентов приведения моментов α представлены в таблице 17.

 

Таблица 17 - Коэффициенты приведения моментов α

Линия

Ответвление

α

Трехфазная с нулем

Однофазное

1,85

Трехфазная с нулем

Двухфазное с нулем

1,39

Двухфазная с нулем

Однофазное

1,33

Трехфазная без нуля

Двухпроводное

1,35

 

Определив по Мп и ΔU сечение q данного участка (принимается ближайшее большее сечение), по q и фактическому моменту участка сети находим действительное значение ΔU. Последующие участки рассчитываются аналогично на оставшуюся потерю напряжения.

В таблице 18 представлены технические характеристики предохранителей типа ПН2, применяемых для защиты осветительных сетей.

 


Таблица 18 - Технические характеристики предохранителей типа ПН2

Тип

Номинальный ток, А

Предельный отключаемый ток, кА

патрона предохранителя

плавкой вставки

ПН2-100

100

31,5; 40; 50; 63; 80; 100

100

ПН2-250

250

80; 100; 125; 160; 200; 250

100

ПН2-400

400

200; 250; 315; 355; 400

400

ПН2-630

630

315; 400; 500; 630

250

 

4.3 Компенсация реактивной мощности

 

Температурные источники света (чисто активное сопротивление) имеют cos φ = 1. Светильники с люминесцентными лампами работают только с пускорегулирующей аппаратурой (ПРА), в которой устанавливаются конденсаторы для компенсации реактивной мощности, поэтому их коэффициент мощности близок к 1. Светильники с разрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) имеют отдельно устанавливаемые или встроенные в светильник ПРА без конденсаторов. Коэффициент мощности у комплекта лампы-ПРА составляет 0,5 при питании напряжением 220В.

Как правило, в сетях напряжением 380/220 В используется групповая компенсация реактивной мощности, т.е. трехфазный конденсатор подключается к каждой трехфазной групповой линии.

Величину реактивной мощности, необходимой для повышения cos φ1 до значения cos φ2, определяют по формуле

,

где Рро - расчетная активная мощность осветительной установки.

Для групповой компенсации используют комплектные конденсаторные установки типа УК с разным количеством трехфазных конденсаторов мощностью 20 и 25 квар, которые устанавливаются совместно с групповыми щитками. Вместо групповых щитков можно использовать распределительные пункты серии ПР41 с автоматами и встроенными в пункты трехфазными конденсаторами.

 

4.4 Защита осветительных сетей

 

В осветительных сетях предусматривают защиту от токов КЗ. Защиту от перегрузки используют в случаях:

- для осветительных сетей жилых и общественных зданий;

- для сетей в пожароопасных помещениях и зонах;

- для сетей взрывоопасных помещений и взрывоопасных наружных установок;

- для сетей внутри помещений, выполненных открыто проложенными изолированными проводами с горючей оболочкой.

В качестве защитных аппаратов используются плавкие предохранители и автоматические выключатели. Наиболее распространенными типами предохранителей, применяемых в осветительных установках и сетях, являются предохранители типов ПР-2 и ПН-2.

При выборе защитных аппаратов в осветительных сетях необходимо учитывать наличие пусковых токов при включении мощных ламп накаливания (500 Вт и более) и ламп типа ДРЛ, ДРИ, ДНаТ (250 Вт и более). В момент включения этих ламп возникают переходные процессы, обусловленные разными значениями сопротивлений спирали ламп накаливания в холодном и нагретом состояниях и нестабильностью разряда в момент включения разрядных ламп высокого давления, что усугубляется действием ПРА.

Пусковой ток мощных ламп накаливания в 12 - 14 раз превышает их номинальный ток, а его длительность составляет 0,2 - 0,5 с. Для ламп ДРЛ пусковой ток в 2,5 - 3 раза превышает их номинальный ток, а его длительность 60 - 90 с. Для люминесцентных ламп пусковой ток превышает номинальный вдвое, а его длительность составляет 5 - 10 с. Однако из-за разновременности включения отдельных ламп повышенный пусковой ток в сети, питающей люминесцентные лампы, не наблюдается.

Условия выбора предохранителей

;

.

Для ламп накаливания мощностью менее 500 Вт и люминесцентных ламп

.

Для мощных ламп накаливания

.

Для разрядных ламп

;

.

В этих формулах Uн.пр и Uc - номинальные напряжения предохранителя и питающей сети; Iн.пр и Iн.вст - номинальные токи предохранителя и плавкой вставки: Iрo - расчетный ток осветительной сети: Iк(3) - максимальный ожидаемый ток КЗ в месте установки предохранителя; Iп.отк - предельно отключаемый ток (т.е. значение тока КЗ, после отключения которого предохранитель не выходит из строя).

Выбранная плавкая вставка должна быть проверена на чувствительность к минимальному току КЗ

 - в невзрывоопасных помещениях;

 - во взрывоопасных помещениях,

где IKmin- ток однофазного КЗ в сетях с глухо заземленной нейтралью и ток двухфазного КЗ в сетях с изолированной нейтралью.

Условия выбора автоматических выключателей

;

;

;

 или ПКС ,

где Uн.ав, Uc - номинальные напряжения автомата и сети;

Iн.ав, Iн.р - номинальный ток автомата и теплового расцепителя;

Iрo - расчетный ток осветительной сети;

Iдин - ток динамической стойкости автомата (максимальный ток КЗ, который способен пропустить автомат без остаточных деформаций деталей или недопустимого отброса контактов, приводящего к непригодности автомата); ПКС - максимальное значение тока КЗ, которое выключатель способен включить и отключить несколько раз, оставаясь в исправном состоянии;

iуд - ударный ток КЗ (максимальное мгновенное значение полного тока трехфазного КЗ, наступающее обычно через 0,01 с после начала процесса КЗ).

Выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности к минимальному току КЗ

    или    - для невзрывоопасной среды,

 - для взрывоопасной среды,

где IKmin - имеет то же значение, что и для предохранителей;

Iсо - номинальный ток расцепителей, реагирующих на токи КЗ (ток отсечки электромагнитного расцепителя);

Iср - номинальный ток расцепителя, реагирующий на перегрузки (теплового расцепителя).

Токи срабатывания выбранных защитных аппаратов должны быть согласованы с длительно допустимым током провода или кабеля по условию:

,

где Кср - поправочный коэффициент, учитывающий отличие температуры среды, в которой прокладывается провод или кабель, от температуры, нормируемой ПУЭ для заданного провода или кабеля;

Iдоп - длительный допустимый ток провода или кабеля;

Кзащ - коэффициент защиты (справочная величина);

Iз - параметр защитного аппарата (Iн.вст - для предохранителя и Iс.р – расцепителя, защищающего от перегрузки).

Аппараты защиты устанавливают в местах присоединения сети к источникам питания (шины подстанций, распределительные пункты и т.п.), на вводах в здания при питании от отдельно стоящих подстанций, на групповых щитках и начале групповых линий.

 

 


 

Приложение А

Подпись: 41Таблица А.1 - Светотехническая ведомость расчета освещения

Наименование помещения

 Длина помещения, м

Ширина помещения, м

Высота помещения, м

Высота рабочей поверхности, м

Вид и система освещения

Тип источника света

Тип светильника

Высота подвеса светильника, м

Число светильников

Коэффициент запаса

Коэффициент отражения рабочей поверхности

Коэффициент отражения потолка

Коэффициент отражения стен

Нормируемая освещенность, лк

Коэффициент использования светового потока

Световой поток лампы, лм

Мощность лампы, Вт

Удельная мощность (по методу коэффициента использования), Вт/м2

Удельная мощность (по методу удельной мощности), Вт/м2

Освещенность в помещении, проверенная по точечному методу, лк

Суммарная установленная мощность осветительной установки помещения, Вт

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

 

 

 

Подпись: 41

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Приложение Б

Высота помещений цехов

№ №

вариантов

Высота помещений в  пролетах, м

№ №

вариантов

Высота помещений в пролетах, м

№ №

вариантов

Высота помещений в пролетах, м

№ №

вариантов

Высота помещений в пролетах, м

а-в

в-г

г-е

а-в

в-г

г-е

а-в

в-г

г-е

а-в

в-г

г-е

1

7

11

11

26

10

7

7

51

6

9

9

76

10

10

10

2

8

9

9

27

9

8

8

52

7

11

11

77

6

6

8

3

10

12

12

28

7

7

7

53

8

6

6

78

8

8

9

4

9

10

10

29

11

9

9

54

9

7

7

79

7

7

10

5

6

9

9

30

12

8

8

55

10

10

10

80

6

6

7

6

11

12

12

31

8

10

10

56

11

9

9

81

10

10

7

7

9

9

9

32

9

12

12

57

12

8

8

82

11

11

11

8

8

10

10

33

10

14

14

58

9

11

11

83

12

12

10

9

7

12

12

34

7

10

10

59

8

10

10

84

13

13

12

10

12

13

13

35

6

11

11

60

10

7

7

85

11

11

9

11

7

7

10

36

7

13

13

61

6

6

9

86

12

12

12

12

6

6

9

37

10

10

10

62

7

7

10

87

13

13

8

Подпись: 4213

8

8

10

38

9

10

10

63

8

8

11

88

12

12

13

14

9