НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

                                                         

 

 

 

 

ОБЩЕПРОМЫШЛЕННЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

 

Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ № 1,2,3 для студентов всех форм обучения

специальности 050718 - Электроэнергетика

 

Алматы 2009

СОСТАВИТЕЛИ: О.П. Живаева, Г.С. Жунусова. Общепромышленные потребители в электроэнергетике. Методические указания и задания к выполнению расчетно-графических работ для студентов всех форм обучения специальности 050718 - Электроэнергетика – Алматы: АИЭС, 2009.- 37 с.

 

 

 

 

 

Данная разработка включает в себя задания к расчетно-графическим работам и указания по их выполнению, технические данные и перечень рекомендуемой литературы.

Ил. 29, табл.4, библиогр. - 18 назв.

 

Содержание

 

 

Введение
1 Задание к расчетно-графической работе № 1
2 Задание к расчетно-графической работе № 2
3 Задание к расчетно-графической работе № 3
Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Дисциплина «Общепромышленные потребители в электроэнергетике» является важнейшей профилирующей дисциплиной, входящей в базовый компонент учебного плана специальности 050718 – Электроэнергетика.

Цель дисциплины – подготовка специалиста, способного выполнять все задачи, связанные с проектированием электротехнологических и светотехнических установок и источников их питания систем электроснабжения.

         Задачи дисциплины – освоение методик расчета и выбора  параметров и характеристик электротехнологических установок и источников их питания,   овладение методами светотехнического расчета  осветительной установки.

        

         1 Задание к расчетно-графической работе № 1

 

Рассчитать размеры нагревателя электрокалорифера мощностью Р, с рабочей температурой воздуха t_возд. Напряжение питания электрокалорифера U, скорость воздуха V.          Варианты задания выбираются согласно таблице 1 по предпоследней цифре номера зачетной книжки.

 

Таблица 1 – Параметры электрокалорифера

Предпоследняя цифра № зачетной книжки	Мощность Р, кВт	Рабочая температура t, °С	Напряжение U, В	Скорость воздуха V, м/с
0	5	100	127	5
1	10	100	127	7,5
2	15	200	127	10
3	20	200	220	12,5
4	25	300	220	15
5	30	300	220	10
6	35	300	220	12,5
7	40	500	380	15
8	45	500	380	12,5
9	50	500	380	15

 

Методические указания к заданию № 1

         При расчете нагревательных элементов электрокалориферов заданными обычно являются температура воздуха, производительность вентилятора, т.е. скорость воздуха, а также мощность калорифера и напряжение источника питания. Для конструирования нагревателя необходимо выбрать его определяющий размер, для проволоки ее диметр d и удельную поверхностную мощность W_кон. Обе эти величины взаимосвязаны, поэтому определение их осуществляется графическим методом подбора:

а) по графикам (рисунок 1 а, б, в) строится зависимость удельной поверхностной мощности от диаметра проволоки без учета скорости обдува воздуха. Диаметр проволоки целесообразно выбирать в пределах от 1 до 10 мм;

 

а) - U = 127 В, W = 2,77Р²/ d³ Вт/см²;

 

 

б) U = 220 В, W = 0,925Р²/ d³ Вт/см²;

 

 

в) U = 380 В, W = 0,308Р²/ d³ Вт/см²

 

 

Рисунок 1 – Кривые W = f (P, U, d) для проволочных нагревателей

б) затем по графикам (рисунки 2 а, б, в, г) для соответствующей температуры при заданной скорости строится зависимость удельной поверхностной мощности от диаметра проволоки, прибавляя на излучение нагревателя соответствующую величину W_изл.

Пересечение полученных кривых дает значение диаметра и удельной поверхностной мощности рассчитываемого нагревателя, удовлетворяющего требования теплоотдачи и необходимой мощности электрокалорифера.

После определения расчетного значения диаметра нагревателя необходимо округлить его до ближайшего стандартного.

 

Рисунок 2 – Допустимая удельная поверхностная мощность нагревателей электрокалорифера и циркуляционных печей при заданных параметрах:

а) t_возд = 100°С; W_изл = 1,0; 0,7 Вт/см²;

б) t_возд = 200°С; W_изл = 0,8; 0,55 Вт/см²;

в) t_возд = 300°С; W_изл = 0,6; 0,4 Вт/см²;

г) t_возд = 500°С; W_изл = 0,55; 0,4 Вт/см².

 

        

Задание № 2

 

Выбрать рациональные режимы работы дуговой сталеплавильной печи на основе построения электрических и рабочих характеристик.

         Варианты задания выбираются согласно таблице 2 по последней цифре номера зачетной книжки.

 

Таблица 2 – Параметры дуговых сталеплавильных печей

Последняя цифра номера зачетной книжки	Тип печи	Номи-нальная мощность, кВА	Вторичное напряжение U2ф, В	Сопротивление силовой цепи		Номиналь-ный ток I, кА
				Активное, мОм	Реактивное, мОм
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9	ДСП-0.5 ДСП-1.5 ДСП-3.0 ДСП-6.0 ДСП-10 ДСП-12 ДСП-25 ДСП-50 ДСП-100 ДСП-200	0,4 1 1,8 2,8 2,25 5,0 9,0 15,0 25,0 125,0	213-123 225-130 245-140 257-114 125-105 278-116 318-117 368-126 417-131 591-64	1,01 1,21 1,46 1,06 1,25 0,78 0,92 1,1 0,7 0,55	6,24 7,32 9,14 4,27 5,85 4,14 3,05 3,04 3,23 4,9	1,1 2,6 4,3 6,3 10,4 10,4 16,4 23,5 34,6 44,0

 

Методические указания к заданию № 2

 

К электрическим характеристикам ДСП относят зависимости полной активной мощности печи Р_акт, мощности дуги Р_д, электрических потерь Р_эл, электрического коэффициента полезного действия h_эл, коэффициента мощности сos j, напряжения на дуге U_д от силы тока во вторичном контуре печи I₂. К рабочим характеристикам относят зависимости полного коэффициента полезного действия h, удельного расхода электроэнергии за плавку W_уд, удельной производительности печи q, времени расплавления τ от силы тока I₂.

При построении электрических характеристик по перечислен­ным формулам задаются несколькими значениями тока и рассчи­тывают для них все величины.

Приведенный ко вторичной обмотке ток короткого замыкания

Задавая значения тока от I₂ = 0 до I₂ = I_кз, необходимо построить рабочие и электрические характеристики дуговой печи.

 

Электрические характеристики ДСП

 

Мощность электрических потерь:

Полная активная мощность дуги:

Мощность дуги:

Электрический КПД:

Напряжение на дуге:

Коэффициент мощности:

 

Рабочие характеристики ДСП.

Удельная производительность печи:

, где  – мощность тепловых потерь

Время расплавления:

Удельный расход электроэнергии за плавку:

Полный коэффициент полезного действия:

 

         2 Задание к расчетно-графической работе № 2

 

Задание № 1

 

         Заданы ток I_н и напряжение U_н нагрузки выпрямительной установки (двигателя, дуги, электролизера и т. д.). Рассчитать параметры выпрямителя: параметры силового трансформатора, выбрать вентили (тиристоры), рассчитать индуктивность сглаживающего фильтра. Варианты задания №1 выбираются по таблицам 3 и 4.

 

Таблица 3 – Схема выпрямителя

Начальная буква фамилии	А,Б,Д,Е, Ч,Я	В,Г,Ж,З, И,Л	К,М,О,Ш, Ю	Н,П,Р,Т, У,Ф	С,Х,Ц,Э, Щ,
Схема выпрямления	Однофазная двухполупе-риодная (нулевая)	Однофаз-ная мостовая	Трехфаз-ная нулевая	Трехфаз-ная мостовая	Трехфазная с уравни-тельным дросселем

 

Таблица 4 – Параметры нагрузки

Последняя цифра № зачетной книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Напряжение Uн , В	15	20	50	100	150	200	250	300	400	500
Ток Iн ,А	50	70	100	200	150	300	150	200	120	100

 

Методические указания к заданию № 1

 

Принимая среднее значение выпрямленного тока и напряжения при идеальных вентилях и трансформаторах I_d = I_н, U_d = U_н, по таблице 5 определяем К_сх.U и К_сх.I и затем величину идеального фазного напряжения U_{2 ид}  и тока I_{2 ид} вторичной обмотки трансформатора.

;

.

Учитывая возможные колебания напряжения в сети, неполное раскрытие вентилей и падение напряжения в обмотках трансформатора вводятся коэффициенты запаса

К_сети = 1,05¸1,1; К_a = 1,05¸1,1; К_DU = 1,05¸1,1,

тогда реальное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора равно

.

Таблица 5 – Соотношения между токами и напряжениями в выпрямителях

Схемы выпрямления	Зависимость Ud от угла регулирования в непрерывном режиме	Ud0 U2ф = Ксх.U	Uобм. Ud0 = Kcx.об.	Ia Id = Kcx.a	Iа дей Id = Kcx.дей	I2 Id = Kcx.I	Sтр Pd = Kтип	Кпул %	I1 I2 = Kc
Однофазная двухполупе-риодная (нулевая)	Ud = Ud0 cosα	0,9	3,14	0,5	0,785 0,71	0,785 0,71	1,48 1,34	67
Однофазная мостовая	Ud = Ud0 cosα	0,9	1,57	0,5	0,785 0,71	1,11 1,0	1,23 1,11	67	0,4
Трехфазная нулевая	Ud = Ud0 cosα	1,17	2,09	0,33	0,585 0,577	0,585 0,577	1,37 1.35	25	0,4
Трехфазная мостовая	Ud = Ud0 cosα	2,34	1,05	0.33	0,577	0,817	1,05	6	0,4
Трехфазная с уравнитель-ным дросселем	Ud = Ud0 cosα	1,17	2,09	0,16	0,29	0,29	1,26	6	0,4

 

         Для тока вводится только один коэффициент запаса К_i=1,05¸1,1, учитывающий отклонение формы анодного тока вентиля от прямоугольной, и тогда

.

         Принимая питающее напряжение сети равным U₁ = U_с = 220 или 380 В, определяем коэффициент трансформации трансформатора

 

и ток в первичной обмотке трансформатора

,

где  К_с – определяется из таблицы 5.

         Расчетная (типовая) мощность трансформатора определяется по уравнению

,

где К_тип определяется из таблицы 5 (для дуговых нагрузок и электролитических ванн – по числителю, а для двигателей – по знаменателю);

.

         На основании полученных значений выбираются номинальные параметры трансформатора по выражениям

S _{н тр}  ³  S_тр;  U_{2ф н}  ³ U_2ф; I_{2 н}  ³  I₂; U_1н  ³  U_с.

         Учитывая возможные увеличения тока в переходных режимах в 2,0-2,5 раза, принимаем

,

далее по таблице 5 определяем К_сх.а и по нему среднее значение тока через вентиль (тиристор)

.

         По значению I_a выбираем вентиль (тиристор) в соответствии с условием  (где I_в – ток вентиля, выбранный из справочника, округляется до ближайшего большего).

         Выбранный вентиль (тиристор) проверяем на возможность его работы при естественном воздушном охлаждении со стандартным радиатором в нормальном рабочем режиме. Для этого по таблице 5 в зависимости от схемы определяем К_{сх дей} и по нему

.

         При этом выбранный вентиль (тиристор) должен удовлетворять следующее условие:

,

где   – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения вентиля. Если указанное условие не соблюдается, то необходимо использовать принудительное охлаждение вентиля.

         Для выбора вентиля по напряжению необходимо определить максимальное обратное напряжение

,

где  – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения в сети и периодические броски напряжения при коммутации вентилей,

         К_{сх. об} – определяется по таблице 5.

        

         Рассчитанная величина U_обр.max, округляется до ближайшего большего, делится на 100, и к ней прибавляется единица. Полученное таким образом число определяет класс вентиля (тиристора).

         Индуктивный фильтр применяют в тех случаях, когда требуется обеспечить непрерывность тока в цепи нагрузки и благоприятный режим работы выпрямителя.

Для вариантов с трехфазными выпрямителями выбрать индуктивный фильтр из условия обеспечения непрерывного минимального значения тока в цепи нагрузки , получаемого за счет изменения угла управления a.

         Индуктивность сглаживающего фильтра должна определяться с учетом индуктивности всей цепи выпрямителя, включающей индуктивность нагрузки, трансформатора и самого преобразователя. Для простоты вычисления можно принять

, Гн,

где  – угловая частота сети;

       k_гр – коэффициент, зависящий от угла регулирования a и числа пульсаций (фаз) выпрямителя m. В расчетах для m = 3 принять k_гр = 0,4, а для m = 6 принять k_гр = 0,1.

         Для вариантов с однофазной нагрузкой величину индуктивности фильтра определить, исходя из условий эксплуатации потребителей, так, например, для анодных цепей электроннолучевых трубок допускается коэффициент пульсации на нагрузке , а для мощных усилителей низкой частоты k_п(1) » 0,03 (принять произвольно), тогда

, Гн,

где  , Ом – сопротивление нагрузки.

 

Задание № 2

 

         Установка индукционного нагрева с параметрами в соответствии с вариантом по таблице 6 питается от тиристорного инвертора постоянного тока (резонансного) с параллельно-компенсированной нагрузкой и подключенного через выпрямитель мостовой схемы к сети с частотой 50 Гц. Рассчитать и выбрать параметры инвертора.

 

Таблица 6 – Параметры установки индукционного нагрева

Номер варианта (сумма 2-х послед-них цифр зачетки)	Тип установки	Рн, кВт	Uн, В	fр, Гц	Коэффициент затухания, δ/ω0
1	ИЗ1-30/8	30	220	8000	0,1
2	ИЗ1-50/8	50	220	2400	0,3
3	ИЗ1-100/2.4	100	220	2400	0,2
4	ИЗ2-100/8	100	220	8000	0,1
5	ИЗ1-150/2.4	150	220	8000	0,1
6	ИЗ1-200/2.4	200	220	2400	0,3
7	ИЗ2-200/8	200	220	8000	0,3
8	КИН-150/10	150	220	1000	0,2
9	КИН-150/2.4	150	220	2400	0,2
10	КИН-250/24	250	380	2400	0,1
11	КИН-500/1	500	380	1000	0,3
12	КИН-750/2.4	750	380	2400	0,2
13	КИН-1500/1	1500	380	1000	0,2
14	ИНМ-50П-15/50НБ	500	380	50	0,1
15	ИНМ-75П-19/60 НБ	750	380	50	0,3
16	ИНМ-75П-40/100 НБ	750	380	50	0,3
17	ИНМ-100П-35/85 НБ	1000	380	50	0,2
18	ИНМ-100П-31/100 НБ	1000	380	50	0,1

 

Методические указания к заданию 2

 

При питании инвертора от выпрямителя, непосредственно подключенного к сети и выполненного по мостовой схеме, входное напряжение равно

, В,

где К_сх.U – коэффициент схемы, определяемый по таблице 5, и для сети 220 В равен К_сх.U = 0,9 , а для сети 380 В равен К_сх.U =2,34 .

         Ток на входе инвертора определяется по уравнению

, А.

         Принимая время выключения тиристоров инвертора t_а = 10 мкс, определим схемное время выключения

,

где  – коэффициент запаса.

         Имея схемное время выключения t_h и рабочую частоту инвертора f_p, определим амплитуду напряжения на нагрузке

, В

и по ней рабочее напряжение на индукторе

, В.

         По значениям t_h и d/w₀ находим по кривым рисунка 3 отношение f_p /f_o, а затем по уравнению определяем индуктивность индуктора

, мкГн.

         По справочнику выбирают индуктивность индуктора.

Емкость конденсатора С, обеспечивающего энергию, необходимую для коммутации тиристоров, определяем по уравнению

, мкФ.

         По справочнику выбирают емкость индуктора.

Рисунок 3 – Зависимость относительного времени t_h, предоставляемого для включения тиристоров, от соотношения частот f_p /f₀ и от относительного затухания δ/ ω₀ (при f_p = const)

3 Задание к расчетно-графической работе № 3

 

Исходными данными для выполнения работы являются размеры помещений (приложение Б) и план цеха (приложение В), согласно варианту. 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 вид и систему освещения;

- выбрать освещенность и коэффициент запаса;

- выбрать тип светильника;

- 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);

- проверить расчеты с помощью специальной прикладной программой;

- 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.

 

Методические указания к заданию

1 Светотехнический расчет

1.1 Выбор типа 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.

 

1.2 Выбор вида и системы 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.

Системы освещения.

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

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.

 

 

1.3 Выбор освещенности Е и коэффициента запаса k_з

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. Для определения величины освещенности в зависимости от вышеуказанных параметров требуется тщательное изучение технологического процесса, происходящего в освещаемом помещении.

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.

 

1.4 Выбор светильников

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. Тип светильника выбирается в зависимости от окружающей среды помещения, в котором устанавливается светильник.

 

1.5 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.

Величина коэффициента использования всегда меньше единицы, т.к. величина nФ_л всегда больше величины Ф_р 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 Ф_п, 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 Ф_п;

- 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 Ф_отр 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.

К расчетной величине светового потока по справочнику подбирается ближайшая стандартная лампа по ее световому потоку, после чего уточняется число светильников и номинальное значение светового потока. При определении номинального светового потока следует учитывать количество ламп в одном светильнике. Выполняется проверка по погрешности светового потока в помещении по формуле

,

где полученная величина должна лежат в пределах , если же это условие не выполняется, то требуется, либо изменить число светильников, либо выбрать другую лампу.

 

1.6  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.

 

1.7 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.

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.

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;

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

Σe_i - 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.

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.

 

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.

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).

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 4.

Рисунок 4 – Схема расчета освещенности для точек, не лежащих в конце светящейся полосы

 

При общем равномерном освещении в концах ряда освещенность имеет наименьшую величину. Если для данного помещения необходимо получить нормируемую освещенность Е_норм 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 Ф_ряда. Делением общего потока на поток ламп в одном светильнике находят необходимое число светильников

.

 

2 Электрический расчет осветительных установок

2.2 Выбор сечений проводников осветительной сети

Расчетная электрическая мощность ОУ определяется из выражения

,

где P_ni - номинальная мощность ламп ОУ;

К_п - коэффициент, учитывающий потери в пусковой аппаратуре ОУ;

n - число ламп в ОУ;

К_со - коэффициент спроса.

Для питающих линий рекомендуются следующие значения К_со:

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 К_п в пускорегулирующей аппаратуре ПРА ОУ с газоразрядными лампами РЛ принимается равным: для газоразрядных ламп высокого давления К_п = 1,1 , для люминесцентных ламп ЛЛ со стартерными схемами К_п = 1,2; для ЛЛ с бесстартерными схемами К_п =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.

 

Расчет по току нагрузки

         Расчетный ток при включении лампы на фазное напряжение находим по формуле

По расчетному току производиться выбор ближайшего стандартного сечение провода.

Потери напряжения в осветительных сетях определяются по формуле

,

где  - суммарный момент нагрузки;

С – коэффициент, учитывающий величину напряжения, систему питания и материал провода (выбирается по справочнику)

S – выбранное стандартное сечение проводника по расчетному току.

Значение потерь напряжения в осветительных сетях не должно превышать 5%, если условие не выполняется, то надо выбрать проводник большим сечением.

 

2.2 Защита осветительных сетей

Условия выбора автоматических выключателей

;

;

,

где U_н.ав, U_c - номинальные напряжения автомата и сети;

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

I_рo - расчетный ток осветительной сети;

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.