Расчет системы общего освещения цеха

Расчет системы общего освещения цеха

Задание:

1.Рассчитать число и мощность ламп светильников, разместив их на плане цеха.

2.Выбрать сечение проводов осветительной сети по минимуму проводникового материала.

Исходные данные:

Принять лампы типа ДРЛ, светильник типа С35ДРЛ с кривой распределения

света – глубокая Г-1. Длина цеха А = 60 м. Ширина цеха В = 48 м.

Решение:

1.Расчет числа и мощности ламп светильников.

 Установка и расположение светильников определяется параметрами:

   h – расчетная высота,

   L – расстояние между соседними светильниками,

   l – расстояние от крайних светильников до стен.

 Распределение освещенности по площади поля существенно зависит от типа

 светильника и отношения:

λ = .

 Для заданного типа светильника С35ДРЛ величина λ = ( 0,6 ÷ 1,0 ).

 Расстояние между лампами выбираем кратным расстоянию между колоннами.

 В соответствии с размерами цеха предварительно выбираем расстояние между светильниками L, м:

L = λ ∙ h = ( 0,6 ÷ 1,0 ) ∙ 7

 Принимая во внимание расстояние между колоннами и учитывая, что расстояние светильников от стен или рядов колонн принимается в пределах 0,3 ÷ 0,5 L выбираем L = 6 м и подсчитываем количество светильников в одном пролете: N = 18 св. А затем количество светильников в цехе N = 78.

 Определяем индекс помещения i:

i =  =  = 3,8

 Определяем коэффициент использования η:

  для этого необходим индекс помещения I и коэффициенты отражения поверхностей помещения. Для упрощения используем таблицу 2 для наиболее распространенных коэффициентов отражения.

таблица 2

 Принимаем η = 0,70

 Определим необходимый световой поток ламп:

Ф = , лм

  где, Е – заданная минимальная освещенность;    z – отношение E/E;                                               

         k – коэффициент запаса;      η – коэффициент использования;                                        

         S – освещаемая площадь.

Коэффициент запаса  k можно принять равным 1,1; z для ламп типа ДРЛ принять равным 1,15.

S = 60 ∙ 48 = 2880 м ;

Ф =  = 21685,7 лм.

По световому потоку выбираем ближайшую стандартную лампу из табл.3, световой поток которой не должен отличаться от расчетного более чем на минус 10 и плюс 20 %.

Таблица 3

Для заданных пролетов размещение светильников производим по углам площадки со сторонами L× L = 6 × 6 м.

2.Расчет электрической осветительной сети.

 Определение расчетной  нагрузки.

  Расчетная нагрузка  - это нагрузка по которой производим расчет электрической сети. Для осветительных установок расчетная нагрузка примерно равна установленной мощности:

 = ∙ ;    = ,

    где,  N – количество светильников;

             р – мощность лампы одного светильника;

              - коэффициент спроса.

Для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов, коэффициент спроса  принимаем равным 0,95.

 = 72 ∙ 400 ∙ 0,95 = 27360 Вт.

К расчету осветительных сетей предъявляются следующие требования:

 а) выбранные сечения проводов должны обеспечивать требуемые                        

 напряжения у источников света. Снижение напряжения по отношению к

 номинальному не должно у наиболее удаленных ламп превышать 2,5%;

 б) выбранные сечения проводов должны обеспечить механическую

 прочность при их монтаже и эксплуатации.

Основным является расчет сети на потерю напряжения.

 Определение допустимой величины потерь напряжения в сети

  Допустимая величина потерь напряжения определяется из выражения:

∆ = −∆−

    где,   ∆ - допустимая величина потерь в сети;

              - номинальное напряжение холостого хода трансформатора;

           ∆ - потери напряжения в трансформаторе под нагрузкой;

            - допустимое минимальное напряжение у удаленных ламп.

 Потеря напряжения в трансформаторе зависит от его мощности, загрузки и характера нагрузки:

=  %

      где,    β – коэффициент загрузки трансформатора;

                cosφ – коэффициент мощности трансформатора

.

                 - активная и реактивная составляющие напряжения КЗ

;  ;

       где,  - потери КЗ,

                - номинальная мощность трансформатора,

                - напряжение КЗ, %

Таблица 4

;         

;

= 0,6(1,03 ∙ 0,8 + 5,91 ∙ 0,6) = 2,6 %

Напряжение холостого хода силовых трансформаторов, как правило, завышается, но не более чем на 5 %, это ограничение накладывают источники света, напряжение на которых не должно превышать 5 % от номинального. Поэтому принимаем = 105 %, находим:

∆ = 105 − 2,6 − 97,5 = 4,9 %.

Таким образом, если осветительная сеть будет выбрана с расчетом, что в ней будет падать напряжение  4,9 %, то в этом случае у самых удаленных источников света напряжение будет снижено на  2,5 % , т.е. составлять 97,5% от номинального что соответствует требованиям.

  3.Расчет сечения проводников.

 Для определения сечения проводов, осветительная сеть разбивается на участки, для которых рассчитываются по допустимой величине потери напряжения сечение проводов.

 При расчете разветвленной питающей сети распределение потерь напряжения ∆U между участками сети следует производить по условиям общего минимума расхода проводникового металла.

 Сечение каждого участка сети определяется по располагаемой потере напряжения от начала данного участка до конца сети и приведенному моменту  , определяемый по формуле:

= ,

      где,   − сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов в линии, что и на данном участке;

               − сумма моментов питаемых через данный участок линий с иным числом проводов, чем на данном участке;

               − коэффициент приведения моментов.

Момент для сосредоточенной нагрузки:

M = P ∙ L

Момент для распределенной нагрузки ( для светильников):

М = n∙P []

       где,   n − количество ламп в линии;

                Р − мощность лампы светильника;

                 − расстояние от щитка до первого светильника.

                        Значения коэффициента приведения моментов               Таблица 5

 Определяем моменты для участков сети.

Первый момент это участок l 1, по ней проходит вся нагрузка:

28,8 + 2 + 0,5 = 31,3 к Вт;

 кВт∙м.

Для участков l 2, l 3, l 4 можно принять, что расчетная нагрузка равна установленной:

;

= ;

Расстояние до щита 2 определим по плану цеха: .

= 36 ∙ 400 ∙ 47,3 = 681,12 кВт∙м.

Расстояние до щита 3 по плану цеха: м;

;

 36 ∙ 400 ∙ 72,3 = 1041,12 кВт∙м.

Расстояние до щита 4 по плану цеха: м;

;

 (2 + 0,5)∙38,9 = 97,3 кВт∙м.

Остальные участки имеют двухпроводную линию.

Расстояния от щитов до первых светильников определим по плану цеха:

39,5м;

17,5м.

кВт∙м;

 кВт∙м;

кВт∙м;

кВт∙м;

   Определим приведенный момент для первого участка сети с учетом всей последующей сети:

;

= 743,4 + 681,12 + 1041,12 + 97,3 + 1,85(4∙228,6 + 4∙149,4 + 30 + 12,5) =

 = 5430 кВт∙м.

По таблице 6 для приведенного момента и потере напряжения 4,9% выбираем сечение 35 . Это выбранное сечение предполагает, что падение напряжения не превышает 4,9% во всей осветительной цепи.

Непосредственно в проводе , по таблице 6, потери напряжения составляют примерно 0,5% .

Для второго участка  и последующей за ним сети приведенный момент равен:

 кВт∙м.

А допустимое, или располагаемое падение напряжения для этого участка и последующих составит:

∆U = 4,9% − 0,5% = 4,4%.

По таблице 6 выбираем сечение проводов для линии  и оно соответствует

 = 16 . Падение напряжения непосредственно в проводе   составит примерно 0,9%.

Для оставшегося участка допустимое падение напряжения составит:

∆U = 4,9% − 0,5% − 0,9% = 3,5%.

Выберем сечение проводов для участков  . По располагаемой потере напряжения 3,5% и моментах ,  по таблице 7 для двухпроводной сети находим  . Сечение проводов для участков ,  с моментами ,  равно .

Определим приведенный момент для участка  линии, для которого располагаемое падение напряжения также равно 4,4%:

 кВт∙м.

По таблице 6 сечение провода  . Непосредственно в проводе  потери напряжения составляют примерно 3,5%.

Для оставшегося участка допустимое падение напряжение составит:

∆U = 4,4% − 3,5% = 0,9%.

Сечения проводов , ,  и  равны: ,  .

Определим приведенный момент для участка  линии, с располагаемым падением напряжения 4,4%:

 97,3 + 1,85(30 + 12,5) = 176 кВт∙м.

По таблице выберем сечение провода: . Непосредственно в проводе   потери напряжения составляют 0,9%.

Для оставшегося участка допустимое падение напряжения составит:

∆U = 4,4% − 0,9% = 3,5%.

Выберем сечение проводов для участков , . По таблице 7 для двухпроводной сети  .

                                                                   Таблица б Моменты для алюминиевых проводников

   ∆U

    %

Момент нагрузки, кВт∙м, трехфазных линий с нулем и без напряжением 380/220 В

2,5

4

6

10

16

25

35

50

0,2

22

35

53

88

141

220

308

440

0,4

44

70

106

176

282

440

616

880

0,6

66

106

158

264

422

660

924

1320

0,8

88

142

211

352

563

880

1232

1760

1,0

110

176

264

440

704

1100

1540

2200

1,2

132

211

317

528

845

1320

1848

2640

1,4

154

246

370

616

986

1540

2156

3080

1,6

176

282

422

704

1126

1760

2464

3520

1,8

198

317

475

792

1267

1980

3960

2,0

220

352

528

880

1408

2200

3080

4400

2,2

242

387

581

968

1549

2420

3388

4840

2,4

264

422

634

1056

1690

2640

3696

5280

2,6

286

458

686

1144

1830

2860

4004

5720

2,8

308

493

739

1232

1971

3080

4312

6160

3,0

330

528

792

1320

2112

3300

4620

6600

3,2

352

563

845

1408

2253

3520

4928

7040

3,4

374

598

898

1496

2394

3740

. 5236

7480

3,6

396

634

950

1584

2534

3960

5544

7920

3,8

418

669

1003

1672

2675

4180

5852

8360

4,0

440

704

1056

1760

2816

4400

6160

8800

4,2

462

739

1109

1848

2957

4620

6448

9240

4,4

484

774

1132

1936

3098

4840

6776

9680

4,6

506

810

1214

2024

3238

5060

7084

10120

4,8

528

845

1267

2112

3379

5280

7392

10560

                                                         Таблица 7 Моменты для алюминиевых проводников

   ∆U

     %

    Момент   нагрузки,   кВт∙м,   двухпроводных   линий

на  напряжение  220  В

  2,5

  4

  6

  10

  16

  25

  0,2

  4

  6

  9

  15

  24

  37

  0,4

  7

  12

  18

  30

  47

  74

  0,6

  11

  18

  27

  44

  71

  101

  0,8

  15

  24

  35

  59

  95

  148

  1,0

  18

  30

  44

  74

  118

  185

  1,2

  22

  36

  53

  89

  142

  222

  1,4

  25

  41

  62

  104

  166

  259

  1,6

  30

  47

  71

  118

  189

  296

  1,8

  33

  53

  80

  133

  213

  333

  2,0

  37

  59

  89

  148

  237

  370

  2,2

  41

  65

  98

  163

  260

  407

  2,4

  44

  71

  107

  178

  284

  444

  2,6

  48

  77

  115

  192

  308

  482

  2,8

  52

  83

  124

  207

  331

  518

  3,0

  55

  89

  133

  221

  355

  555

  3,2

  59

  95

  142

  236

  379

  592

  3,4

  63

 101

  151

  251

  403

  629

  3.6

  67

 107

  160

  265

  426

  666

  3,8

  70

 112

  169

  280

  450

  703

  4,0

  74

 118

  178

  296

  474

  740