Проектирование внутрицехового электроснабжения

3. Методические указания по выполнению курсового проекта

Методические указания по выполнению курсового проекта разделены на две части:

I часть – проектирование осветительных установок

II часть – проектирование электроснабжения силовых электроприемников цеха.

Для выполнения обеих частей проекта необходимо дать характеристику окружающей среды на производственных участках цеха и во вспомогательных помещениях. Если в цехе имеются пожаро- и взрывоопасные зоны, то необходимо указать и охарактеризовать классы этих зон. Характеристика окружающей среды влияет на выбор степени защиты электрооборудования (светильников, осветительных щитков, распределительных пунктов); на выбор марок проводников для цеховой электрической сети и способы прокладки линий в помещениях цеха.

Проектирование осветительных установок состоит из двух частей:

Проектирование светотехнической части ОУ.

Проектирование электрической части ОУ.

3.1 Проектирование светотехнической части ОУ

Целью проектирования является определение осветительной нагрузки цеха.

Этапы проектирования светотехнической части ОУ:

Выбор источников света

Выбор системы освещения

Выбор светильников

Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

Расчет освещения

Проектирование аварийного освещения

3.1.1 Выбор источников света

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения установленной мощности и снижения затрат на освещение является использование экономичных источников света с наибольшей световой отдачей. Поэтому для обеспечения рационального использования электроэнергии, расходуемой на освещение, во всех случаях, где не имеется специфических противопоказаний, в качестве источников света целесообразно применять газоразрядные лампы.

Лампы накаливания (ЛН) имеют низкую световую отдачу (Н = 7 ÷ 18 лм / Вт) и малый срок службы (Т = 1000 часов), поэтому их можно использовать только в следующих случаях:

– для общего освещения помещений повышенной опасности и особо опасных по поражению электрическим током при условии необходимости использования пониженных уровней напряжений (не выше 50 В) для питания осветительной установки;

– в помещениях, в которых по условиям технологического процесса недопустимы радиопомехи;

– для аварийного освещения, если рабочее освещение выполнено газоразрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).

Для освещения помещений с низкими уровнями нормируемой освещенности, с временным пребыванием людей, а также для местного освещения следует вместо ламп накаливания использовать компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) или светодиодные.

Выполняемые зрительные работы могут иметь разные требования к цветоразличению: очень высокие, высокие, невысокие, либо не иметь. Рекомендуемые источники света для производственных помещений, в зависимости от требований к цветоразличению для системы общего освещения приведены в прил. 2, для комбинированного – в прил. 3. В прил. 4 приведены рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий.

Восприятие света зависит от цветности излучения ИС. Согласно ГОСТа 6825-91 (МЭК 81-84) для люминесцентных ламп (ЛЛ) установлено пять цветностей излучения: тепло-белый (ТБ), белый (Б), естественный (Е), холодно-белый (ХБ) и дневной (Д). Люминесцентные лампы с улучшенной цветностью излучения имеют в маркировке букву Ц, с очень улучшенной – ЦЦ.

Цветность излучения ламп может быть охарактеризована цветовой температурой (Тц) и индексом цветопередачи (Rа).

Тепло-белой цветности соответствует Тц = 2700 – 3000 К, белой – Тц = 3500 К, холодно-белой – Тц = 4200 К, естественной – Тц = 5000 К, дневной – Тц = 6000 – 6500 К. Значение общего индекса цветопередачи (Rа) характеризуют качество цветопередачи: Rа ≥ 90 – отличное; Rа ≥ 80 – очень хорошее; 80 > Rа ≥ 70 – хорошее; 70 > Rа ≥ 60 – удовлетворительное; 60 > Rа ≥ 40 – приемлемое; Rа < 40 – плохое.

При выборе люминесцентных ламп необходимо учесть, что чем лучше цветность излучения лампы, тем меньший световой поток она излучает при той же самой мощности. Наибольшую световую отдачу имеют лампы типа ЛБ.

При выборе ИС для помещений разной высоты необходимо учитывать следующее: в низких помещениях (не выше 6 м) наиболее экономичны ОУ с ЛЛ; в помещениях средней высоты (свыше 6 м до 10 м) и очень высоких (свыше 20 м) наиболее выгодны ОУ с лампами ДРИ; в высоких помещениях (от 10 до 20 м) наименьшие затраты имеют место для ОУ с лампами ДРЛ, хотя энергетически они менее выгодны, так как установленная мощность ОУ с лампами ДРЛ больше, чем ОУ с лампами ДРИ.

ОУ с натриевыми лампами (ДНаТ) в виду высокой пульсации освещенности следует применять при двух- трех- и четырехразрядных схемах расположения светильников только в помещениях высотой не менее 8 м и при условии выполнения зрительных работ не выше VI разряда.

Линейные люминесцентные лампы выпускаются в колбах диаметром 38, 26 и 16 мм (так называемые серии Т12, Т8 и Т5, то есть 12/8, 8/8 и 5/8 дюйма). ЛЛ серии Т12 морально устарели, поэтому при проектировании ОУ следует выбирать лампы серий Т8 и Т5.

Люминесцентные лампы серии Т8 могут работать как с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (э/м ПРА), так и с электронными (ЭПРА), а серии Т5 – только с ЭПРА.

Перспективными являются ОУ смешанного освещения, в которых предусматривается сочетание различных типов ИС, например, ламп типа ДРИ и ДНаТ, ДРЛ и ДНаТ, ЛЛ типа ЛБ и ДНаТ. При этом не только уменьшаются пульсации освещенности и улучшается спектр излучения ОУ, но и достигается определенная экономия электроэнергии. Окончательный выбор типа ИС для общего освещения производственных помещений с учетом эксплуатационных и капитальных затрат производится одновременно с выбором типа светильника.

Основные характеристики ЛН приведены в прил. 5, люминесцентных ламп серии Т8 – в прил. 6, серии Т5 – в прил. 7, КЛЛ – в прил. 8, светодиодных ламп – в прил. 9, газоразрядных ламп высокого давления (ДРЛ, ДНаТ, МГЛ) – в прил. 10.

3.1.2 Выбор системы освещения

Искусственное освещение производственных помещений может быть выполнено системами общего равномерного, общего локализованного или комбинированного освещения.

Общее освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение). Комбинированное освещение – освещение, при котором к общему освещению добавляется местное.

Система комбинированного освещения рекомендуется в следующих случаях:

– в производственных помещениях, в которых выполняется зрительная работа I – III, IVa, IVб, IVв, Va разрядов. Предусматривать систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения, что конкретизируется в отраслевых нормах освещения;

– в производственных помещениях с оборудованием, создающим глубокие и резкие тени на рабочей поверхности в условиях общего освещения (прессы, штампы);

– на рабочих местах, где требуется изменение направления светового потока;

– в производственных помещениях, в которых рабочие поверхности расположены вертикально или наклонно и нуждаются в сравнительно высоких уровнях освещенности.

Систему общего равномерного освещения реализуют в следующих случаях:

– в производственных помещениях при высокой плотности расположения технологического оборудования (ткацкие цеха);

– в производственных помещениях, в которых выполняют однотипные работы (литейные цеха, крупносборочные);

– в производственных помещениях, в которых работа не требует большого и длительного напряжения зрения (разряд зрительной работы Vг и ниже).

Система общего локализованного освещения рекомендуется в следующих случаях:

– в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами;

– в производственных помещениях, в которых на отдельных участках выполняют работы различной точности;

– в производственных помещениях с большими площадями рабочих поверхностей (разметочные плиты, раскройные столы) или громоздким оборудованием, создающим тени (химическая промышленность).

При наличии в одном помещении рабочих и вспомогательных зон следует предусматривать локализованное освещение (при любой системе освещения) рабочих зон и менее интенсивное освещение вспомогательных зон, относя их к разряду VIIIа.

Независимо от выбранной системы освещения расчеты производить только для общего освещения.

Во вспомогательных помещениях, как правило, следует применять систему общего освещения. Допускается применение системы комбинированного освещения в помещениях административных зданий, где выполняется зрительная работа А – В разрядов (например, кабинеты, рабочие комнаты, архивы и т. д.).

3.1.3 Выбор светильников

1. Выбор светильников по конструктивному исполнению (степени защиты)

Конструкция светильников должна обеспечивать надежную защиту всех его частей и ИС от вредных воздействий окружающей среды, электро, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик во время эксплуатации. При выборе степени защиты светильников необходимо следовать следующим рекомендациям:

– для помещений с нормальными условиями среды и жарких применять светильники со степенью защиты IP20;

– для влажных - IP23;

– для сырых - IP51;

– для помещений с химически активной средой – IP53;

– для особо сырых – IP54;

– для пыльных – IP60 или IP50 в зависимости от характера и количества пыли

– для душевых и уличного освещения – IP43.

В пыльных помещениях с гидроудалением пыли следует использовать светильники струезащищенные – IP65; IP66.

При наличии в любой окружающей среде пожароопасных и взрывоопасных зон степень защиты светильников следует выбирать по табл. 2.

Таблица 2

Рекомендации по выбору светильников для пожароопасных и взрывоопасных зон

2. Выбор светильников по светораспределению

Светильники предназначены для рационального перераспределения в пространстве светового потока источников света. Характер распределения светового потока в пространстве (светораспределение) определяется кривой силы света (КСС) светильника. ГОСТом 17677 установлено семь типов КСС: концентрированная (К), глубокая (Г), косинусная или диффузная (Д), полуширокая (Л), широкая (Ш), синусная (С) и равномерная (М). Часть светового потока, вышедшего из светильника, непосредственно попадает на рабочую поверхность (прямой световой поток), а другая часть – после частичного отражения от поверхности интерьера (отраженный световой поток). КСС светильника показывает соотношение между прямыми и отраженными световыми

потоками. Для освещения производственных помещений рекомендуется использовать светильники с КСС типов К, Г, Д; для вспомогательных и общественных помещений – Д, М, С; для наружного освещения – Л и Ш.

В любом помещении на выбор типа КСС влияют высота помещения и отражающие свойства поверхностей. Чем выше помещение, тем более концентрированные КСС должны иметь светильники. Чем больше коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности, тем менее концентрированным может быть светораспределение светильника.

Характеристики некоторых типов светильников для производственных помещений приведены в прил. 11, для общественных – в прил. 12.

3.1.4 Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

Под нормой освещенности (Ен) понимают минимальный уровень освещенности, необходимый для выполнения зрительной работы. В России основным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Кроме этих норм, имеются Санитарные правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03, Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99 и множество отраслевых документов, в которых подробно расписаны требования к освещению различных рабочих мест.

Норма освещенности зависит от характеристики зрительной работы, определяемой разрядом и подразрядом зрительной работы. Разряд зрительной работы определяется размерами объекта различения, а подразряд зависит от условий видимости объекта: контраста объекта с фоном и яркости фона. Кроме этого, норма освещенности зависит от типа ИС, наличия естественного освещения и качества освещения. Качественными показателями освещения являются: коэффициент пульсаций освещенности (Кп, %), показатель ослепленности (Р) и показатель дискомфорта (М). Коэффициент пульсаций освещенности является критерием оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

Показатель дискомфорта нормируется для общественных помещений и является критерием оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятное ощущение при неравномерном распределении яркостей в поле зрения. Показатель ослепленности – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, нормируемый для производственных помещений. Для некоторых общественных помещений нормируется цилиндрическая освещенность (Ец), являющаяся характеристикой насыщенности помещения светом. Определяется цилиндрическая освещенность как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного в помещении цилиндра, высота и радиус которого стремятся к нулю.

Количественной оценкой уровня естественного освещения является коэффициент естественного освещения (КЕО, %).

Нормированные значения освещенности в люксах (лк), отличающиеся на одну ступень, следует принимать по шкале: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 15; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000.

Нормы освещенности по СНиП 23-05-95 для производственных помещений приведены в прил. 13 для условной рабочей поверхности (УРП), а для общественных и административно-бытовых помещений – в прил. 14. УРП – условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.

При проектировании ОУ в производственных помещениях коэффициент пульсации не ограничивается:

– при частоте питания 300 Гц и более;

– для помещений с периодическим пребыванием людей, при отсутствии в них условий для возникновения стробоскопического эффекта.

Согласно СНиП 23-05-95 стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в ОУ, выполненных газоразрядными лампами, питаемыми переменным током.

В помещениях, где возможно возникновение стробоскопического эффекта, необходимо включать соседние лампы в три фазы питающего напряжения или использовать электронные пускорегулирующие аппараты.

В процессе эксплуатации ОУ освещенность на рабочих поверхностях уменьшается вследствие уменьшения со временем светового потока из-за старения ламп, загрязнения светильников и отражающих поверхностей (стен и потолков).

Для компенсации спада освещенности при проектировании осветительной установки следует учитывать коэффициент запаса (Кз), который зависит от степени запыленности помещения, эксплуатационной группы светильника и типа источника света. Значение коэффициента запаса согласно СНиП 23-05-95 приведены в прил. 15. Коэффициент запаса предусматривается только для общего освещения независимо от выбранной системы освещения.

3.1.5 Расчет освещения

Целью расчета освещения является определение числа и мощности источников света, необходимых для обеспечения нормы освещенности в ОУ.

Существует несколько методов расчета освещения, но наиболее целесообразным при расчете освещения на горизонтальных рабочих поверхностях от системы общего равномерного освещения (одного или в составе комбинированного) является метод коэффициента использования ОУ (метод светового потока).

При использовании для освещения точечных источников света (ЛН, КЛЛ, светодиодных, ДРЛ, ДНаТ, МГЛ) определяют световой поток лампы по формуле:

Фл = , лм (1)

где Ен – норма освещенности, лк; Кз – коэффициент запаса; S – площадь помещения, м2; Z – коэффициент минимальной освещенности, значение которого для линейных ЛЛ принимается равным 1,1, а для всех остальных – 1,15; n – количество светильников; Кu – коэффициент использования осветительной установки.

Под коэффициентом использования ОУ понимают отношение светового потока, падающего на рабочую поверхность, к световому потоку всех источников света, используемых в осветительной установке. Кu зависит от светораспределения светильников (кривой силы света), высоты их расположения над расчетной поверхностью, от размеров освещаемого помещения и отражающих свойств поверхностей (потолка, стен, рабочей поверхности).

Соотношение размеров освещаемого помещения и высоты подвеса светильников характеризуются индексом помещения:

Iп = , (2)

где А – длина помещения; В – ширина помещения; Нр – расчетная высота подвеса светильников.

Расчетная высота подвеса определяется разностью строительной высоты помещения (Н) и высоты свеса светильников (hc) и высоты от пола до условной рабочей поверхности (hр), принимаемой согласно СНиП 23-05-95 равной 0,8 м. Для встроенных и потолочных светильников hc = 0, для подвесных hc обычно принимается от 0,5 до 0,7 м (в жилых и общественных помещениях пониженной высоты – от 0,3 до 0,4 м). На рис. 1 приведен пример определения расчетной высоты подвеса светильника.

Нр = Н – (hc + hр), м (3)

Значения коэффициента использования Кu в зависимости от индекса помещения, коэффициентов отражения и кривой силы света приведены в прил. 16. После определения Фл выбирается лампа с ближайшим по величине световым потоком.

Световой поток выбранной лампы не должен отличаться от расчетного значения светового потока больше чем на величину –10 ÷ +20%. При невозможности выбора ламп с таким приближением корректируется число светильников (n) при выбранном значении Фл по формуле (7).

При расчете освещения с использованием люминесцентных ламп определяется световой поток ряда светильников:

Фр = , лм (4)

где N – количество рядов светильника.

Затем задаются мощностью люминесцентной лампы, т. е. ее световым потоком Фл. Требуемое число светильников в ряду определяется по формуле:

Nсв = , (5)

где n – число ламп в светильнике.

Далее необходимо проверить, чтобы суммарная длина светильников одного ряда (Lсв) не превышала размеров помещения. В противном случае следует либо применять более мощные лампы, либо увеличивать число рядов, либо компоновать ряды из сдвоенных светильников.

Lсв = Nсв ℓсв (6)

где ℓсв – длина одного светильника, м.

Для определения Фл по формуле (1) или Фр по формуле (4) необходимо предварительно задаться количеством светильников или числом рядов светильников.

При этом используют оптимальные отношения расстояния между соседними светильниками или их рядами (ℓ) к высоте установки осветительных приборов над расчетной поверхностью (Нр) в зависимости от типа КСС светильника для обеспечения равномерного освещения в помещении (табл. 3).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14