Методические указания

к курсовой работе для студентов

4, 5 курса очного и заочного отделений специальности

110302 «Электрификация и автоматизация с.х.»

по дисциплине: Светотехника и электротехнология

Раздел: Электрическое освещение и облучение

Оренбург 2010

Введение.

Для систематизирования, расширения, углубления, и закрепления теоретических знаний студентов по дисциплине «Светотехника и электротехнология» учебным планом предусмотрена курсовая работа по разделу «Электрическое освещение и облучение». В процессе этой работы обучающийся приобретает навыки и опыт самостоятельного проектирования осветительных установок и облучательных установок сельскохозяйственного назначения.

1 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1.1 Общая часть

В обшей части приводятся исходные данные для разработки проекта, краткая характеристика осве­щаемого объекта, его специфика, характеристика технологического процесса, общая площадь помеще­ния.

1.2 Светотехническая часть

В светотехнической части рассмотрение вопросов производится в следующей последовательности:

а) выбор источника света;

б) выбор вида и системы освещения;

в) выбор освещенности и коэффициента запаса;

г) выбор типа светильников;

д) размещение осветительных приборов;

е) светотехнический расчет, расчет установленной мощности;

ж) составление светотехнической ведомости.

1.3 Электротехничесая часть

Электротехническая часть включает в себя решение следующих основных вопросов:

а) выбор схемы питания осветительной установки и определение нагрузок;

б) выбор типа и числа групповых щитков и определение мест их расположения;

в) выбор трасс прокладки осветительной сети;

г) выбор марки проводов и способов прокладки сети в зависимости от характеристики помещения;

д) расчет электрической сети по величине допустимой потери напряжения с последующей провер­кой выбранного сечения по току нагрузки и механической прочности;

е) выбор аппаратуры для защиты осветительных сетей и управления ими.

1.4 Графическая часть

В графической части должны быть изображены:

а) планы и характерные разрезы, на которых наносится светильники и групповые сети, щитки, вы­ключатели;

б) условные обозначения, не содержащиеся в ГОСТ;

в) однолинейная расчетная схема электрической цепи (приложение);

г) спецификация.

Спецификация графической части должна содержать перечень электрооборудования и основных материалов с указанием их количества.

1.5 Проектирование облучательных установок

Проектирование облучательных установок сельскохозяйственного назначения ведут в следующей последовательности:

1. Уточняют агробиологические, зоотехнические или другие требования, предъявляемые к проекти­руемой установке и условия ее эксплуатации.

2. Выбирают тип источника излучения и облучательной установки.

3. Рассчитывают облучательную установку, определяя мощность, количество требующихся источников излучения и конструктивные параметры облучательной установки.

4. Разрабатывают конструкцию облучательной установки применительно к помещению, в котором она будет эксплуатироваться.

5. Выбирают марки проводов и способ их прокладки.

6. Рассчитывают сечения проводов, выбирают защитные аппараты.

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Каждый студент получает от преподавателя индивидуальное задание на втором практическом занятие. Задание на проектирование включает название объекта, для которого должна быть разработана осветительная установка, характеристику строительной части и краткое описание технологических процессов в отдельных помещениях. Выполнение курсовой работы необходимо начинать с тщательного изучения полученного задания и соответствующих разделов литературы [1 - 10]. Планы всех помещений вычерчиваются в мас­штабе 1:50, 1:100 или 1:200, а для наружного освещения план территории в масштабе 1:1000 или 1:500, на формате А1.

Строительная часть здания, а также основное оборудование наносится тонкими линиями. Питаю­щая и групповая сети наносятся в однолинейном изображении толстыми линиями с использованием ус­ловных обозначений в табл. 2, 3. Толщина наружных стен составляет 5 мм, внутренних стен – 2 мм.

Разработка светотехнической части должна производиться отдельно для каждого из указанных в за­дании помещений, а также для наружных площадок в зависимости от их размеров, характеристики сре­ды, характера выполняемых в них работ и других данных.

Выбор источников света, величины освещенности, системы освещения и типа светильников производится по рекомендациям, приведенным в литературе.

При размещении светильников на плане помещения и определении их необходимого количества следует пользоваться оптимальными относительными расстояниями, разработанными для наиболее распространенных светильников [1, 2, 3, 6]. Выбранное размещение светильников для помещений с наибольшим числом светильников должно быть иллюстрировано в пояснительной записке чертежами с обозначениями светильников и стен помещений, указав при этом размеры помещений и расстояния ме­жду светильниками и от крайних светильников до стен.

При наличии рабочих поверхностей у стен расстояние от крайнего ряда светильников до стены должно составлять 0,25... 0,3 расстояния между светильниками. При отсутствии рабочих поверхностей у стен расстояние можно увеличить до 0,4... 0,5.

Расчет освещения точечным методом может быть выполнен в курсовой работе для какого-либо по­мещения с числом светильников более четырех и для расчета наружного освещения (выгульные дворы или наружные площадки).

Во всех случаях расчет должен быть проиллюстрирован в пояснительной записке эскизом.

Курсовая работа сдается за 14 дней до защиты курсовой работы для проверки лаборанту на кафедру. После, если работа не имеет замечаний, студент допускается к защите курсовой работы. В противном случае студенту необходимо исправив все замечания и вновь сдать работу на проверку. После ликвидации всех недочетов студент допускается к защите. Курсовая работа преподавателем проверяется в течение 5 дней.

2.1 Выбор источников света и осветительного прибора.

1. Обосновывают систему освещения и тип светильников;
2. Определяют высоту подвеса светильников: ,

где Н – высота помещения;

- высота свеса светильников;

- высота рабочей поверхности.

1. Выбирают оптимальное значение расстояния между светильниками L_опт с.116 [24]
2. Определяют наивыгоднейшее расстояние между светильниками из соотношения: ;
3. Принимают схему размещения светильников (симметричную)
4. Определяют число рядов светильников: , где В- ширина помещения;

Значение N_B округляют до целого числа.

1. Находят расстояние от стен до светильников: - если рабочие места расположены вблизи стен; - если рабочие места не вблизи стен.
2. Рассчитывают расстояние между рядами: ;
3. Вычисляют расстояние между светильниками в ряду: ;
4. Находят число светильников в ряду: , где А-длина помещения,

Значение округляют до ближайшего целого числа и уточняют расстояние между светильниками в ряду: ;

1. Определяют общее число светильников:

2.2 Точечный метод

При расчете точечным методом пользуются формулой

(1)

где E_min - нормированная освещенность, ЛК; μ - коэффициент добавочной освещенности всегда больше единицы, зависит от типа светильников табл. 13 [1]; К_з - коэффициент запаса.

Расчет точечным методом выполняется в следующей последовательности:

1 На плане помещения с нанесенными светильниками выбирают контрольные точки, освещен­ность в которых может быть наименьшей.

2 В каждой контрольной точке вычисляют условную освещенность, используя формулу

(2)

где I₁, I₂, I₃ - условная сила света светильников в направлении освещаемой точки, определяемая по кривой светораспределения данного светильника, Кд; α - угол между осью светильника и линией, со­единяющей световой центр с освещаемой точкой; h - расчетная высота подвеса светильника, м.

Также, для вычисления условной освещенности можно пользоваться кривыми пространственных изолюкс, которые имеются для каждого светильника [1, 3, 9, 12].

1 Из контрольных точек выбирают точку с условной наименьшей освещенностью, которая являет­ся расчетной.

2 Выбирают коэффициент запаса К_з и коэффициент добавочной освещенности μ.

3 По расчетной формуле (1) вычисляют величину требующегося светового потока лампы для све­тильника.

4 По найденному световому потоку, пользуясь справочной таблицей [1, 9], находят мощность лам­пы и подсчитывают мощность всей осветительной установки.

2.3 Метод коэффициента использования светового потока

Сущность метода состоит в том, что при известном количестве и типе светильников определяется коэффициент использования светового потока

(3)

где Ф_ист - суммарный световой поток источников света осветительной установки; Ф_р.п - световой поток на расчетной поверхности.

Порядок проведения расчета следующий:

1 Проверяют применимость расчета.

2 Определяют величину нормированной освещенности.

3 Выбирают тип светильников, определяют их количество и расположение на плане.

4 Определяют коэффициенты отражения потолка ρ_пот, стен ρ_с и пола ρ_п.

5 Определяют индекс помещения (влияние формы помещения на величину h) по формуле

(4)

где h - расчетная высота, м; A и B - длина сторон помещения, м.

6 По справочным таблицам [1, 9] определяют коэффициент использования светового потока .

7 Определяют коэффициенты запаса К_з и коэффициент минимальный освещенности Z (табл.1)

8 Вычисляют требующийся световой поток источника света по формуле

(5)

где Ф - световой поток каждой лампы, рассчитываемой осветительной установки, Лм.

Таблица 1 Определение коэффициента минимальной освещенности

Для светильников не указанных в табл. 1, коэффициент принимается равным 1,1...1,2.

Если при выборе ламп ближайшие лампы имеют световой поток, отличающийся от расчетного на -10... +20 %, то выбирать необходимо лампу с большим или меньшим световым потоком. Затем под­ставляют величину потока в расчетную формулу и решают относительно числа светильников N. Тогда первоначальный вариант числа и расположение светильников несколько изменится.

2.4 Метод удельной мощности

Методом удельной мощности пользуются при поверочных и ориентировочных расчетах с целью учета осветительной нагрузки при выборе мощности трансформаторной подстанции.

Расчет освещения ведут в такой последовательности:

1 Выбирают тип светильника.

2 Выбирают наивыгоднейшее расположение светильников.

3 Определяют мощность каждого из светильников по формуле

где S - площадь помещения, м; N - число светильников; р_уд - удельная мощность на освещение, Вт/м [9].

2.5 Расчет люминесцентного освещения

Линейные изолюксы дают относительную горизонтальную освещенность е при h = 1 м и Ф = 1000 лм/м (Ф - плотность потока в ряду).

Для определения e находят (рис. 1)

и

где L - длина ряда; h - высота подвеса; Р - расстояние от ряда до контрольной точки.

Ряд светильников

Рис. 1

Рис. 2

Если точка не лежит против конца ряда светильников, то последний разделяется на две части или дополняется условным отрезком с последующим сложением или вычитанием освещенности (рис. 2).

Суммирование значений е для всех рядов освещающих точку, дает Σе, затем находится плотность потока Ф, необходимая для получения в точке освещенности E при коэффициенте запаса К_з по формуле

Умножаем Ф' на длину каждого ряда светильников L и находим полный поток ламп ряда, на осно­вании чего подбирают число и мощность ламп.

2.6 Выбор напряжения и источников питания

Преимущественно применяются осветительные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

Сети с изолированной нейтралью напряжением 220 В и ниже применяются в основном в специаль­ных электроустановках при повышенных требованиях к электробезопасности.

Напряжение 12 и 36 В применяется, преимущественно для местного и переносного освещения лампами накаливания.

Снижение напряжения по отношению к номинальному не должно у наиболее удаленных ламп пре­вышать следующие значения:

2,5 % - у ламп рабочего освещения промышленных и общественных зданий, а также прожекторно­го освещения наружных установок;

5 % - у ламп рабочего освещения жилых зданий, наружного освещения, выполненного светильни­ками, и аварийного освещения;

10 % - у ламп 12... 36 В, считая от выводов низкого напряжения: понижающего трансформатора.

2.7 Групповые осветительные сети

Согласно требованиям ПУЭ ток защитных аппаратов на групповых линиях не должен превышать 25 А, а при газоразрядных лампах 125 Вт и выше и ламп накаливания 500 Вт и выше - 63 А. При этом число ламп на группу не должно превышать 20, а при питании люминесцентных светильников на 2 и более лампы - не более 50.

При установке в помещениях с тяжелыми условиями среды рекомендуется применение щитков се­рии ПР9000 и щитков ОПМ; в помещениях с нормальными условиями среды - щитков серии СУ9000 (как при утопленной, так и открытой установке), щитков ОП, ОЩВ.

Щитки, устанавливаемые во взрывоопасных зонах, следует принимать типа ЩОВ.

Для утопленной установки (в нишах) следует принимать щитки СУ9000, УОЩВ, Щ031-ЩОЗЗ.

В качестве магистральных шкафов, не предназначенных для управления освещением, рекомендует­ся применение шкафов с предохранителями типа СП-СПУ.

Для питания и дистанционного управления установками с лампами ДРЛ при необходимости ком­пенсации реактивной мощности последних необходимы щитки серии ПР41.

Сортамент и технические данные щитков в табл. 4-1, 4-2 [17, 18].

Минимальные сечения проводников по механической прочности приведены в табл. 12-1 [9]. При выполнении тросовых проводок в зависимости от нагрузки стальные тросы следует принимать диамет­ром 1,95... 6,5 мм, катанку - диаметром 5,5... 8 мм.

При струнных проводках, когда на катанке подвешивается только кабель групповой сети без све­тильников и крепление катанки осуществляется не более чем через 4 м, диаметр катанки принимается равным 2. 4 мм.

2.8 Электротехнический расчет

1. Выбрать автоматические выключатели.

По номинальному напряжению

По номинальному току

Для осветительных проводок с лампами накаливания расчетный ток определяют:

Для однофазной линии:

Для двухфазной линии:

Для трехфазной линии:

Если к осветительной проводке присоединены светильники с люминесцентными лампами, то расчетный ток определяют по формулам:

Для однофазной линии:

Для двухфазной линии:

Для трехфазной линии:

По номинальному току теплового расцепителя

Где К_нт – коэффициент надежности срабатывания теплового расцепителя,

К_нт =1,1…1,3;

I_раб – рабочий ток

К_з – коэффициент загрузки (для осветительной сети К_з =1)

1. Выбрать сечение проводов и кабелей исходя из двух условий:

По условию нагрева длительным расчетным током:

По условию соответствия аппарату защиты:

1. Выбранное сечение провода проверить на потери напряжения. Снижение напряжения по отношению к номинальному у наиболее удаленных ламп не должно превышать 2,5%. Расчетная потеря напряжения:

где М – момент нагрузки, кВт∙м;

С – расчетный коэффициент, учитывающий величину напряжения питания, материал проводника и систему сети;

S – сечение провода, мм².

1. Начертить расчетно-монтажную схему осветительной сети.

Таблица 2. Условные обозначения на планах

Наименование

Обозначения

1 Линия проводки. Общее обозначение   2 Линия заземления, зануления   3 Конструкции металлические, используемые в качестве магистралей заземления, зануления 4 Линия сети аварийного и охранного освещения   5 Линия напряжением 36 В и ниже   6 Проводка гибкая     7 Проводка в трубах: а) труба, прокладываемая скрыто (в бетоне, полу, грунте и т.п.), с указанием отметки заложения   б) группа труб, прокладываемых скрыто   в) труба, прокладываемая открыто     г) группа труб, прокладываемых открыто   8 Прокладка вертикальная: а) проводка уходит на более высокую отметку или приходит с более высокой   б) проводка уходит на более низкую отметку или приходит с более низкой   в) проводка пересекает отметку, изображенную на плане, сверху вниз или снизу вверх и не имеет горизонтальных участков в пределах данного плана     9 Коробка ответвительная   10 Коробка, ящик без клемм   11 Щит, пульт, ящик с аппаратурой (коммутационные, управления и т.п.): а) общее обозначение   б) из нескольких панелей   12 Щит, распределительный пункт   13 Щиток группового рабочего освещения   14 Щиток аварийного группового освещения     15 Выключатель общие обозначение   16 Выключатель однополюсный   17 Выключатель двухполюсный   18 Светильник с лампами накаливания: а) подвесной б) настенной в) потолочной г) встроенной     19 Светильник с люминесцентными лампами: а) подвесной б) потолочной г) встроенной     20 Светильник с лампой ДРЛ     21 Прожектор     22 Светильник сигнальный (сигнал в начале работы конвейера, сигнал аварийной остановки и т.д.)   23 Розетка штепсельная. Общее обозначение     24 Светильник указателя выхода при аварии     25 Прокладка в металлических труба 26 Прокладка в пластмассовых трубах   27 Прокладка в металлических рукава 28 Прокладка на изоляторах 29 Прокладка на клицах   30 Прокладка на тросе   31 Установочные данные светильника: а- мощность ламп, устанавливаемых в светильнике; б- высота подвеса светильника над полом   32 Мачта прожекторная (М), вышка (В) на крыше здания: № – номер по плану а – общая установленная мощность; б – высота установки прожектора; в – высота вышки   33 Контрольная точка с указанием величины расчетной освещенности в люксах: а, б – двухсторонняя вертикальная освещенность; в – горизонтальная освещенность

Таблица 3. Рекомендуемые размеры графических обозначений

Наименование	Обозначение
1 Коробка ответвительная     2 Щит, шкаф   3 Выключатель     4 Розетка штепсельная     5 Выключатель кнопочный     6 Светильник с лампами накаливания     7 Светильник с люминесцентными лампами

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Исходные данные