Разработка и расчет осветительной сети цеха

Российская светотехническая промышленность выпускает широкий ассортимент источников света, предназначенных для использования в различных осветительных установках. Выбор светильников определяется характером окружающей среды, требованиями к светораспределению и ограничению слепящего действия, а также соображениями экономики.

В качестве примера рассчитаем сборочный цех электрической части завода размером 40х70х12м. Источником света для помещения выберем ртутные лампы ДРЛ, поскольку высота цеха составляет 12 метров, что превышает граничную высоту для применения ламп другого типа.

Для промышленного цеха применяется два вида освещения: рабочее и аварийное.

В качестве рабочего освещения применена система комбинированного освещения. При такой системе освещения одна часть светильников освещает только рабочие места (светильники местного освещения), а другая – все помещение (общее освещение). Местное освещение в дипломном проекте не рассматривается. Расчет освещения производственных помещений, производится методом коэффициента использования.

Рекомендуемые значения освещенности для цеха Е_Н=200 лк и коэффициента запаса К_З=1, 5 для плоскости нормирования освещенности и ее высоты от пола F=0, 8 м взяты из табл. 4-4к [4]. Приблизительное значение коэффициентов отражения стен, потолка и расчетной поверхности взяты из табл. 5-1 [4]: r_П=50%, r_С=30%, r_Р=10%.

Габариты помещения: длина А=40 м, ширина В=70 м, высота Н=12 м.

Для освещения горизонтальных рабочих поверхностей в производственных цехах и помещениях с низкими коэффициентами отражения стен и потолков применяют светильники класса П и кривой силы света Д.

Рис. 3.1. Схема размещения светильников в разрезе

Поэтому из табл. 3.7. [4] выбран светильник ДРЛ мощностью 7000 Вт. Исполнение частично пыленепроницаемое, что удовлетворяет условиям производственной среды. Высота расчетной поверхности над полом: h_P=0, 8 м, высота цеха 7, 2 м, высота свеса светильников принимается h_СВ=0, 7м. Тогда расчетная высота:

h=H-H_СВ-h

р=12-0, 7-0, 8=10, 5 м.

Индекс помещения составит:

i = = =2, 42
Из табл. 5.10. [4] находим h=59.

Для принятого светильника l_Э= =1, 0 из табл. 4.16. [4], тогда расстояние между светильниками L=l_Эh=0, 6·10, 5=6, 3 м.

Для участка А можно представить следующим выражением:

А=Д·N_А+L_А(N_A-1)+2l_A,

где N_A – число светильников в ряду, L_A – расстояние по длине участка между светильниками, l_A = 0, 5м – расстояние от крайнего светильника до стены.

Из этого выражения путем преобразований можно получить, что:

N_A= =9, 2 шт.

Принимаем N_А=9 шт.

Уточним расстояние L_А

L_А= =7, 14 м.

Ширина участка В может быть представлена

В=ДN_B+L_B(N_B-1)+ 2l_B,

где N_B – количество рядов; L_В – расстояние между рядами; l_В - расстояния от крайнего ряда до стены, l_В=0, 5.

N_B = =4, 8 шт.

Принимаем N_В =5 шт.

L_В= =7, 28 м.

Общее количество светильников на данном участке N=N_A·N_B=9·5=45 шт.

Потребный поток ламп в каждом светильнике

Ф_Р= ,

где Е – заданная минимальная освещенность, лк; К_З – коэффициент запаса; F – освещаемая поверхность, м²; z – отношение Е_СР / Е_min; N – число светильников; h - коэффициент использования.

Для ламп ДРЛ z=1, 15 в соответствии со стр. 125 [4].

S=А·В,

S=70·40=2800 м ².

Ф_Р= =41282 лм.

Из табл. П3.2. [1] выбрана лампа ДРЛ 700 с параметрами Р_Н=700 Вт; Ф_Н=40000 лм.

Погрешность выбора:

DФ= ·100%=-3, 2%.

Находится в допустимых пределах (-10%; +20%).

Расчетная нагрузка осветительной сети определяется методом коэффициента спроса К_С:

Р_ОСВ=К_С·Σ Р_ПОТ,

где: Σ Р_ПОТ – суммарная установленная мощность всех подключенных ламп, кВт.

В установках с газоразрядными лампами расчетная нагрузка включает потери в ПРА, которые принимаются в процентах от номинальной мощности ламп. Для ртутных ламп ДРЛ:

Σ Р_ПОТ=1, 12Σ Р_НОМ.

Для производственного помещения, состоящего из отдельных пролетов, К_С=0, 95.

Реактивная нагрузка:

Q_ОСВ=Р_Р·tgj,

где: tgj - коэффициент реактивной мощности для ламп ДРЛ tgj=1, 44 (cosj=0, 57) [1, стр. 108].

Р_ОСВ=0, 95·1, 12·45=47, 88 кВт

Q_ОСВ=47, 88·1, 44=68, 95 кВар.

S_ОСВ= = =83, 94 кВА

Осветительные сети рассчитываются:

1) по допустимому нагреву проводов;

2) по допустимой потере напряжения;

3) по механической прочности в зависимости от условий прокладки.

Основным является расчет сети по величине расчетных потерь напряжения.

Целью электрического расчета является определение сечений проводов и кабелей осветительной сети, обеспечивают требуемый уровень напряжений у ламп и достаточную механическую прочность проводов.

Питание общего рабочего освещения цеха осуществляется от группового щитка ЩО.

Групповые линии – четырехпроводные трехфазные, они выгоднее за счет возможности применения проводов меньших сечений, уменьшения общего числа проводников и уменьшения потерь напряжения при том же расходе проводникового материала.

На групповых линиях для уменьшения пульсации светового потока применен следующий порядок фазировки:

АВС, АВС, АВС.

Для трехфазной сети с нулем при равномерной нагрузке рассчитанный ток определится по формуле:

I_Р= , где: – расчетная нагрузка - коэффициент зависящий от напряжения и системы сети табл 9.7 [7];

I_Р = 9, 576 3, 04=29, 11

Результаты выбора сечений проводников по нагреву осветительной сети приведены в таблице 3.1.

Выбор сечений проводников по расчетному току проводим по таблице 12.2. [4].

Таблица 3.1

Выбор сечений проводников по нагреву

Выбрав сечения проводников по условию нагрева необходимо произвести проверочный расчет по допустимой потере напряжения.

Примем DU_ДОП%=2, 5 %.

Определим сечение питающей линии по допустимой потере напряжения.

= ;

где: F – сечение рассчитываемого участка;

Σ М – сумма моментов нагрузок данной и всех последующих по напряжению потока энергии участков с тем же числом проводов в линии, что и рассчитываемый участок;

С – коэффициент, зависящий от напряжения и материала проводника, определяется по табл. 10.7. [7].

=0, 7 (25, 02+ ) = 0, 7 (225, 18+315)=378, 13 кВт м

= мм²

Выбираем сечение F = 4 мм² .

Потери напряжения на участке L:

DU%= = %.

Окончательно выбираем провод марки АВТ 4х4.

Защита осветительной сети цеха

Для питания осветительной сети будем использовать щиток осветительный для помещений с нормальной окружающей средой (ЩОС 1) типа ПР41 – 4303, с числом автоматов 5, тип применяемых автоматов А3163. Щитки ПР41 предназначены для защиты и управления осветительными сетями с лампами ДРЛ и имеют напольное исполнение.

Рис. 5.3. Схема замещения ЩО

Условие выбора выключателей:

I_доп ≥ 1, 25 I_р

50 А ≥ 1, 25 29, 11

50 А ≥ 36, 4 А

Автомат А 3163 проходит по условию. В качестве вводного автомата выберем А-3726 на номинальный ток 250 А.