Защитный угол

КПД (Коэффициент полезного действия)

- световой поток светильника

- световой поток источника света

КПД является основным фактором, определяющим экономичность светильника. (зависит от материала осветительной арматуры и конструкции светильника).

Он определяет степень защиты глаза от воздействия ярких частей источника света.

Под защитным углом понимают угол заключенный между линией горизонталью проходящей через тело накала и линией, соединяющей крайнюю точку тела накала с противоположным краем отражателя.

Для люминесцентных ламп защитный угол создается планками экранирующей решетки.

Светораспределение.

Номенклатура светильников выпускаемых нашей промышленностью значительно возросла, что потребовало введения единой системы их обозначения.

(ГОСТ 13828-68. Светильники. Виды и обозначения).

В основу такой системы положена классификация светильников. При составлении классификации можно исходить из светораспределения светильников, их конструктивного исполнения, способа установки, основного назначения или других условий.

По светораспределению проводится пять типов классификации.

1) Светильники делятся на классы в зависимости от соотношения между потоками света в верхнюю полусферу и нижнюю полусферу окружающего светильник пространства.

Классификация светильников

Класс светильников	Условное обозначение	,%
1. Светильники прямого света	П	> 80%
2. Светильники преимущественно прямого света	Н	60-80%
3. Светильники рассеянного света	Р	40-60%
4. Светильники преимущественно отраженного света	В	20-40%
5. Светильники отраженного света	О	0-20%

- полный поток светильника.

- поток, излучаемый в нижнюю полусферу.

2) По форме кривой силы света (разные коэффициенты формы кривой ) светильники делятся на 7 типовых кривых силы света:

1. Концентрированная К

2. Глубокая Г

3. Косинусная Д

4. Полуширокая Л

5. Широкая Ш

6. Равномерная М

7. Синусная С

В маркировке светильника характер светораспределения указывается после косой черты русской буквой.

3) Светильники делятся по способу установки:

1. Стационарные

2. Опорные-стационарные

3. Переносные

Стационарные в свою очередь делятся на:

- подвесные

- встроенные потолочные

- настенные

Опорные стационарные делятся на:

- настольные

- напольные

- венчающие

- консольные

Переносные делятся на:

- ручные

- головные

4) Светильники классифицируются по назначению:

- для промышленных помещений

- для рудников и шахт

- для общественных зданий

- для жилых помещений

- для улиц и площадей

5) Светильники делятся по степени защиты от пыли и воды как все электрооборудование.

На первом месте стоит цифра, обозначающая степень защиты от попадания твердых тел и пыли.

0 – защита отсутствует (все открыто, нет кожуха). (УГ,ОД, открытые светильники).

1 - защита от попадания твердых тел больше 50 мм. (УПМ, ГПМ).

2 – защита от попадания твердых тел больше 12 мм. (УПМ, ГПМ).

3 - защита от попадания твердых тел больше 2,5 мм.

4 - защита от попадания твердых тел больше 1 мм.

5 – защита от пыли допустимо проникновение пыли в безвредных количествах. (ППР, ПНП).

6 – пыленепроницаемый. (ППВ, ПНП, ПВЛ, ПУ).

На втором месте стоит цифра, обозначающая степень защиты от попадания воды.

0 – защита отсутствует.

1 – от капель воды, падающих вертикально.

2 – от капель воды, падающих под углом мене 15 градусов.

3 – от дождя под углом менее 60 градусов.

4 – от брызг, защищен снизу.

5 – от водяных струй.

6 – от воды.

7 – от погружений в воду.

8 – защищен при длительных погружениях в воду.

В основном выпускаются светильники IP 54,55,56.

Нормирование осветительных установок

Это установление норм и правил, обеспечивающее в процессе эксплуатации определенные уровни количественных и качественных параметров.

Задачей нормирования осветительных установок является обеспечение нормальных условий для работы глаза при допустимом по экономическим соображениям расходе средств, материалов и электроэнергии. При регламентации условий освещения основываются на принципах работы человеческого глаза. Глаз обладает очень высокой чувствительностью к восприятию яркости. Уровень ощущения глаза определяется яркостью рассматриваемого объекта. На абсолютно темном фоне глаз способен различать объект яркостью . (абсолютный порог яркости).

По мере увеличения яркости фона растет и яркость объекта, которую способен впервые различать глаз. Минимальную разницу в яркостях объекта и фона , впервые воспринимаемую глазом, принято называть пороговой разностью яркости .

.

Экспериментально показано, что величина пороговой разности яркости непостоянна и растет с увеличением яркости фона. Однако рост пороговой разности яркости идет медленнее, чем рост яркости фона. Поэтому ввели понятие пороговый контраст:

.

Пороговый контраст уменьшается по мере увеличения яркости фона, кроме того, пороговый контраст зависит от углового размера объекта или отношения размера объекта к расстоянию l до глаза.

.

уменьшается при увеличении размера объекта.

Пороговый контраст зависит от времени наблюдения. С уменьшением времени наблюдаемый пороговый контраст повышается. Возможны такие условия, что по величине порогового контраста условия выполнены, но фактически объект не различается. Поэтому вводят понятие яркостного контраста объекта с фоном. Он обозначается .

,

Это как бы тоже самое, но при заданных условиях, или (установившейся в заданных условиях яростный контраст объекта с фоном).

Критерием оценки способности глаза обнаружить и различить объект может служить различие между яркостным контрастом, установившимся в заданных условиях и пороговым контрастом. Величину отношения яркостного контраста к пороговому контрасту, соответствующему фактической яркости фона, принято называть видимостью.

- Видимость.

Освещенность рабочей поверхности должна быть тем больше, чем точнее производится зрительная работа (т.е. меньше угловой размер объекта), чем меньше контраст объекта с фоном и чем меньше коэффициент отражения рабочей поверхности.

Но практически глаз имеет ряд свойств связанных с неравномерностью восприятия яркости. Если в поле зрения возникают яркие пятна (яркие блики, светильники), то глаз на него реагирует и пороговый контраст может увеличиваться в десятки раз.

Блескость – это свойство светящихся поверхностей вызывать изменение установившегося в заданных условиях уровня видимости. А состояние глаза возникающее в результате воздействия блескости называется ослепленностью.

Адаптация – это процесс приспособления глаза к иной яркости в поле зрения, т.е. когда при неравномерном распределении яркости глаз при переводе взгляда с ярко освещенной поверхности на менее яркую должен приспосабливаться. Проанализировав вышеизложенные факторы сформулируем основные требования к осветительным установкам:

1) достаточная яркость рабочей поверхности;

2) благоприятное соотношение яркостей в поле зрения;

3) постоянство освещенности рабочей поверхности.

Перечисленные требования положены в основу действующих норм искусственного освещения.

Выбор освещенности

Нормы освещения изложены в строительных нормах и правилах.(СНиП)

Глава II. 4-79. Здесь регламентируется значение нормированных величин и требования к устройству освещения.

Нормы устанавливают наименьшую освещенность, т.е. она должна иметь место в наихудших точках освещаемой поверхности. Все работы по точности, подразделяется на 8(9) разрядов из которых первые шесть характеризуется размерами объектов различения, при условии, что расстояние от объекта до глаза не превышает 0,5 м, их контрастом с фоном и отражающими свойствами фона. Разряд 7 относится к работам со светящимися материалами. Разряд 8 относится к работам, связанным с наблюдением за ходом процесса. Разряд 9 - работы на складах громоздких и сыпучих материалов. (все это сведено в таблицы).

Каждый разряд с 1-го по 5-ый разделен на полуразряды в зависимости от сочетания контраста объекта с фоном и контрастом отражения фона.

Контраст делится на: малый, средний и большой.

· Малый:

· Средний:

· Большой:

Подразряд А соответствует самым трудным условиям зрительной работы.

Подразряд Г будет самым легким: Большая контрастность на светлом фоне.

При комбинированном освещении, т.е. при наличии общего освещения и местного, общее освещение должно создавать освещение не менее 10% от всей нормы, но не менее 150 Лк для люминесцентных ламп, 50 Лк для ламп накаливания.

Правила и нормы искусственного освещения

Виды освещения:

1. Рабочее освещение:

Обязательно предусматривается во всех случаях для всех промышленных помещений и общественных зданий. Причем одно только местное освещение запрещено.

2. Аварийное освещение для продолжения работы:

Служит для продолжения работы в случае выходе из строя рабочего освещения. Предусматривается в помещениях и открытых пространствах, в тех случаях если отсутствие освещения может вызвать:

§ Взрыв

§ Пожар

§ Отравление людей

§ Длительное нарушение технологического процесса

§ Нарушение работы жизненных центров предприятия и городов: связи, электро- и водоснабжения.

§ Опасность травматизма в местах массовых скоплений людей.

Аварийное освещение должно создать 5% от нормированного но не менее 2 Лк внутри зданий и 1Лк на открытых пространствах и не более 30 Лк.

3. Аварийное освещение для эвакуации людей предусматривают:

§ В местах опасных для прохода

§ По пути эвакуации людей из производственных зданий с числом работающих 50 и более.

§ На лестничных клетках в жилых домах выше 6-ти этажей.

§ Во всех производственных помещениях с числом работающих более 50-ти человек.

Необходимо создать освещенность на полу: 0,5 Лк в помещении, а на открытых пространствах 0,2 Лк.

Для аварийных освещений применяют лампы накаливания или люминесцентные. (ДРЛ и все остальные – запрещены).

Выбор системы освещения

Существует 2 системы освещения промышленных помещений:

1. Система общего освещения

2. Система комбинированного освещения

1) Это система освещения, предназначена для освещения рабочих поверхностей и всего помещения в целом. Светильники располагаются под потолком помещения на достаточно большом расстоянии от рабочей поверхности.

Существует две разновидности общего освещения:

а) равномерное, когда расстояние между светильниками одинаковое.

б) локализованное, когда положение каждого светильника определяется расположением оборудования, что позволяет улучшить качество освещения и создать желаемое направление светового потока, а так же устранить тени.

Система общего освещения применяется:

§ В помещениях с высокой плотностью оборудования.(Например, в ткацких цехах).

§ В производственных помещениях в которых по всей площади выполняются однотипные работы (крупно-сборочные цеха)

§ В производственных помещениях, в которых работа не требует значительного и длительного напряжения зрения. По разряду зрительных работ – 5-й разряд и ниже.

2) Система комбинированного освещения включает:

§ Светильники расположенные непосредственно около рабочего места (местное освещение).

§ Плюс общее освещение.

Устройство только одного местного освещения запрещено.

При комбинированном освещении общее освещение должно создавать 10% всей нормы освещенности, но не менее 50 Лк при лампах накаливания и 150 Лк при люминесцентных лампах, и не более 100 Лк при лампах накаливания и не более 500 Лк при люминесцентных лампах.

При наличии особых обоснований возможна более высокая освещенность.

Комбинированное освещение рекомендуется применять в следующих случаях:

§ В производственных помещениях, в которых выполняются работы 1,2,3,4 разряда по точности зрительной работы.

§ В случае, когда требуется изменение направления света в процессе работы. (прессы, штампы)

§ При расположении рабочих поверхностей вертикально или наклонно.

Методы расчета осветительных установок

Различают 3 метода:

1) Метод коэффициента использования светового потока.

2) Метод удельной мощности (упрощенная форма метода коэффициента использования)

3) Расчет освещения по точечному методу.

Метод коэффициента использования светового потока.

Этот метод предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затемняющих предметов. При расчете учитывается как прямой, так и отраженный свет. Переход от средней освещенности к минимальной освещенности производиться приблизительно. Рассматриваемый метод заключается в определении значений коэффициента использования светового потока равного отношению светового потока, падающего на расчетную поверхность к общему световому потоку.

,

Ф – полный световой поток осветительной установки.

,

- световой поток одной лампы.

- число ламп, отсюда

- расчетный световой поток.

Коэффициент использования характеризует эффективность использования светового потока источников света. Он определяется:

1) Светораспределением светильника.

2) Источником света.

3) Соотношением размеров освещаемого помещения

4) Отражающими свойствами поверхностей.

В практике расчетов значение находится из таблиц в зависимости от геометрических параметров помещения, свойств отражающих поверхностей и кривых силы света излучателей.

Порядок расчета методом коэффициента использования

1. Определяем индекс помещения.

Если А – длина помещения, В – его ширина, - расстояние от крайней точки светильника до рабочей поверхности или расчетной высоты

Индекс помещения:

Если помещение вытянутое (коридор) :

В справочниках для определения i существуют таблицы. (например: Г.М. Кнорринг табл. 5.2 стр. 127).

Значение коэффициента использования представлено в виде графиков в зависимости от коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности.

М.М. Епанешников стр. 240, рис. 7-3.

Г.М. Кнорринг (табл. 5.3) стр. 128.

- коэффициент отражения потолка.

- коэффициент отражения стен.

- коэффициент отражения рабочей

поверхности (расчетной плоскости).

- коэффициент использования

осветительной установки.

Из графиков следует, что коэффициент использования растет при увеличении индекса помещения, растет при уменьшении , т.е. при приближении светильников к рабочей поверхности. Коэффициент использования () растет с увеличением коэффициентов отражения () поверхности помещений, т.к. уменьшаются потери света за счет поглощения.

2. Определяем среднюю освещенность.

Необходимо ввести коэффициент запаса, учитывающий уменьшение освещенности в процессе эксплуатации

ЛН (для ламп накаливания). Кнорринг, с.118

ДРЛ

Причины уменьшения светового потока это:

§ изменение потока самого источника

§ загрязнение лампы и осветительной арматуры

§ загрязнение стен и потолка помещения

; ,

т.к. в строительных нормах и правилах (СНиП) нормируется минимальная освещенность и кроме того, так как неизбежна неравномерность распределения светового потока по расчетной плоскости вводят поправочный коэффициент равный отношению средней освещенности к минимальной.

; z=1,15 ЛН и ДРЛ.; z=1,1 ЛЛ расположенных в виде светящих линий.

.

3. По рассчитанному значению светового потока и напряжению сети () определяют мощность источника света.

Критерий

Световой поток лампы не должен отличаться от расчетного больше чем на -10%, +20%.

Расчет для люминесцентных светильников

Отличается от предыдущих тем, что в уравнении под N понимают n – число рядов. Тогда под световым потоком Ф понимают поток ламп одного ряда. Затем определяют число светильников в ряду m

,

где Ф – поток ряда, а - поток одного светильника.

Затем сопоставляем суммарную длину светильников в ряду с длиной помещения.

а) Единая длина светильников превышает длину помещения. Нужно применять более мощные лампы или компоновать ряды из сдвоенных или встроенных светильников.

б) Единая длина светильников равна длине помещения. Оставляем светильники в виде светящей линии без разрыва.

в) Единая длина светильников меньше длины помещения. Оставляем равномерные разрывы между светильниками, причем величина разрывов не должна быть больше чем 0,5, тогда светильники считаются светящей линией.

Точечный метод расчета

Он служит для определения фактического распределения освещенности по расчетной поверхности (в большинстве случаев это условная горизонтальная плоскость, расположенная на высоте 0,8 м от пола).

В общем случае освещенность, создаваемая на расчетной плоскости складывается из прямой составляющей и отраженной составляющей:

.

определяется светораспределением светящих элементов и их расположением относительно рассматриваемого участка расчетной плоскости.

принимается достаточно равномерно распределенной по всем плоскостям из-за многократных отражений между стенами, потолком, расчетной поверхностью.

Метод расчета прямой составляющей освещенности зависит от типа светящихся элементов проектируемой осветительной установки.

Рассмотрим случай расчета освещенности от светильника с симметричным распределением света, т.е. . (для ЛН, ДРЛ)

Освещаемая поверхность S расположена от светильника О на расстоянии l, значительно превышающим размеры светильника. Поверх-ность произвольно ориентирована в пространстве и ориентация задается нормалью «n», тогда освещенность элемента поверхности dS будет выражаться зависимостью:

,

где - сила света под <от источника, - коэффициент запаса, - угол между нормалью и направлением света.

Чтобы исключить из уравнения расстояние l выразим освещенность через и углы:

.

На основании этой формулы и проводится точечный метод расчета освещенности. Определяется - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью и d – кратчайшее расстояние по горизонтальной плоскости от оси светильника до расчетной плоскости.

Если , т.е. расчетная плоскость горизонтальна, то уравнение для освещенности примет вид:

.

Порядок расчета освещенности от осесиметричных светильников.

1. По измеренным величинам d и определяем .

2. По определенному находится .

3. По кривой силы света заданного светильника определяем в заданном направлении.

В связи с тем, что кривые силы света приведены для условной лампы со световым потоком в 1000 лм, нужно пересчитать силу света на действующий на световой поток.

.

4. Освещенность плоскости от данного светильника определяется по формуле:

Если светильников много, то определяется освещенность, создаваемую каждым светильником и суммируют. При большом количестве светильников это очень трудоемкий метод.

Если светильников много, то определяем сразу суммарную освещенность.

- зависит от и обозначается как суммарная элементарная освещенность.

Тогда световой поток лампы: .

- коэффициент учитывающий создание освещенности удаленными светильниками и отражение от поверхности помещения.

Необходимо найти освещенность в точке А. Определяем вклад светильников 1,2,3,4 и 5,6,7,8.

,,,,,,,.

Вклад остальных светильников

учитывается коэффициентом .

При расчете надо определить суммарную величину освещенности от каждого светильника. Для этого используют пространственные кривые равных значений горизонтальной освещенности.

Эти кривые представляют собой геометрическое место точек пространства и d, характеризуемых одинаковыми значениями освещенности горизонтальной плоскости. Эта освещенность называется условной освещенностью или элементарной освещенностью и обозначается «е», а кривые называются пространственными изолюксами.

Построение этих кривых проводят следующим образом. В координатах и d наносится пучок линий, выходящих из начала координат и составляющий с осью ординат угол.

.

Задаваясь значением освещенности величиной и определяя по кривой относительной освещенности значение изолюкс «е» для различных «», соответствующих каждой прямой пучка, затем рассчитывают положение точки по уравнению:

.

Наносятся эти точки на свою прямую пучка и соединяют их плавной линией. Это и будет геометрическое место точек в пространстве и d, и которые характеризуются одинаковыми значениями освещенности.

Пространственные кривые, равных значений горизонтальной освещенности.

Такие кривые строятся для заданного типа светильника с условной лампой и потоком Ф =1000 лм. Пределы шкал на графиках изолюкс не определяют возможной области применения светильника.

Если на практике значение d и выходит за пределы шкал, то следует пересчитать значение.

Для этого координаты d и необходимо одновременно увеличивать или уменьшать в n раз так, чтобы точка оказалась в пределах графика и полученное значение изолюкс е соответственно увеличить или уменьшить в раз.

При отсутствии изолюкс заданного светильника можно воспользоваться графиком для излучателя, который по всем направлениям имеет силу света I =100 кд. По кривой I находится в заданном направлении и определяется условная освещенность по формуле:

.

Точечный метод применяется как проверочный при расчете коэффициента использования светового потока.

Характерные точки, где проводят проверку:

Не следует выбирать точки в темных углах или непосредственно у стен, если там нет рабочих мест. При необходимости размещения в таких местах рабочих мест устанавливают дополнительные светильники или увеличивают мощность ближайших светильников.

Характерные контрольные точки

А – в центре между рядами.

В – в центре ряда между

светильниками.

Расчет осветительной установки точечным методом для ЛЛ

(светящая линия).

Излучатели, длина которых превышает половину расчетной высоты рассматривается как светящие линии.

Характеристиками светового потока светящих линий являются продольные и поперечные кривые силы света элементов, образующих линию и линейную плоскость светового потока ламп. Линейная плотность светового потока определяется делением суммарного потока ламп линии Ф на длину линии L.

Случай: Если линия имеет разрывы шириной :

Линия считается непрерывной, если величина или линейная плотность светового потока может быть записана следующим образом:

.

Если условие светящей линии не проходит и для каждого светильника освещенность, создаваемая этим участком, определяется отдельно.

Существуют графики, позволяющие определить относительную освещенность «» при световом потоке =1000 лм/м и для высоты h =1 м. Причем непосредственно определяется освещенность точек, лежащих против конца линии. Освещенность других точек определяется путем разделения линий на части или дополнения их воображаемыми отрезками, при этом освещенность складывается или вычисляется, то есть:

Практически на концах линий освещенность резко уменьшается. Для компенсации рекомендуют продлить светящие линии за пределы освещаемого участка на величину .

Если нет такой возможности, тогда на границах помещения размещают дополнительные поперечные ряды или удваивают количество крайних светильников.

Контрольные точки для проверки равномерности освещения выбирают между рядами светильников примерно на расстояние от торцевых стен.

Порядок определения линейных изолюкс

1) По плану помещения находятся величины p, L.

2) Находим нормируемые ; .

3) По графику для точки с координатами и определяется величина линейных изолюкс по таблицам или графикам.

4) Производим суммирование всех ближайших рядов, освещающих контрольную точку и находим суммарную .

5) Выбираем значение в пределах 1,1 - 1,2 в зависимости от свойств поверхности помещения и тщательности учета удаленных светильников.

6) Находим линейную плотность светового потока .

7) На основании полученного значения производится компоновка линий.

Два приема компоновки линий:

1) Находим общий поток ряда , после чего оцениваем: проходят ли габаритные размеры светильников в заданную длину ряда.

2) Находим значение ,

l – длина светильника; – расстояние между светильниками.

Подбирают по справочнику подходящий вариант.

Расчет осветительной установки методом удельной мощности

Это упрощенная форма метода коэффициента использования светового потока.

Удельная мощность .

,

P – суммарная мощность всей осветительной установки.

S – площадь помещения.

Удельная мощность используется для оценки экономических решений, для предварительной оценки осветительной нагрузки на начальных стадиях проектирования.

Разрешается применять этот способ для расчета малоосвещенных помещений.

Для расчета методом удельной мощности составлены таблицы в зависимости от типа светильника, освещенности, коэффициента запаса, коэффициента отражения поверхностей потолка, стен, рабочей поверхности. В таблице приняты значения , , .

Допускается для более светлых поверхностей и чистых помещений уменьшать значение удельной мощности W на 10%, а для более темных и грязных помещений увеличивать значение W на 10%. Кроме того, таблица содержит значение расчета высоты и площадь помещения.

Порядок расчета методом удельной мощности для ДРЛ и ламп накаливания

Выбираем все решения по освещению помещения, т.е. источники света, тип светильника, число светильников N, коэффициент запаса - это минимальное значение принятое для всех таблиц. При необходимости увеличения производят пропорциональные пересчет удельной мощности.

По таблице определяется удельная мощность W и определяется далее единичная мощность одной лампы:

, выбираем ближайшую стандартную лампу.

Для ЛЛ (люминесцентных ламп)

Выбираем все решения, включая число рядов и спектральный тип лампы. По таблице находится удельная мощность W для освещенности 100лк для нескольких возможных к применению мощностей ламп.

Производится пересчет на заданную освещенность. Выбирается лампа и определяется необходимое число светильников в ряду делением:

,

m – число светильников в ряду

WS – мощность одного ряда

- мощность одного светильника.

Аварийное освещение

В большинстве случаев устанавливают аварийное освещение, необходимое для продолжения работы.

Если в помещении находятся >100 работающих независимо от аварийного освещения для продления работы предусматривает эвакуационное освещение по основным проходам.

1) Для аварийного освещения можно использовать те же источники света, что и для основного освещения при условии их быстрого перезажигания.

2) При использовании аварийного освещения для продолжения работы практикуется выделять в сеть аварийного освещения целые ряды светильников.

Исключается прокладка по общей трассе линий питания рабочего и аварийного освещения.

3) При использовании ламп ДРЛ или ДРИ которые долго зажигаются в качестве аварийных используют дополнительные светильники с лампами накаливания.

Расчет аварийного освещения рекомендуется проводить точечным методом в следующем порядке:

1) Определяем назначение аварийного освещения. При проектировании эвакуационного освещения источники располагаем по проходам, для продолжения работы - равномерно.

2) Выбираем величину освещенности для аварийного освещения.

3) Выбираем источник света и тип светильника.

4) Размещаем светильники на плане цеха.

5) Выбираем точку или несколько для проверки минимальной освещенности.

6) По графикам пространственных изолюкс для заданного светильника по известным величинам и определяется суммарная условная освещенность от всех ближайших источников.

7) Определяем световой поток

.

8) Определяем ближайший источник света, причем его стандартный световой поток не должен отличаться больше чем .

Выбор напряжения и источников питания

Для питания осветительных установок промышленных предприятий жилых и общественных зданий применяют преимущественно трехфазные четырехпроводные сети переменного тока 380/220 В при заземленной нейтрали и 220 В при изолированной нейтрали.

Выбор напряжения осветительных установок определяют следующие критерии:

1) Требования безопасности.(если помещение повышенной опасности, то разрешено использовать U=36 В).

2) Экономические соображения.

3) Существующая номенклатура источников света.

Наибольшее напряжение допускаемое ПУЭ в осветительных установках не должно превышать 250 В по отношению к земле.

Отсюда в осветительных установках разрешается применять две системы напряжения 380/220 В, 220/127 В при наглухо заземленной нулевой точке.

По экономическим соображениям применяют напряжение 380/220 В. По сравнению с системой 220/127 В происходит: а) экономия проводникового материала; б) можно использовать одни и те же трансформаторы для питания силовой и осветительной нагрузки. Уменьшаются первоначальные затраты на 5-10%.

Рабочее освещение должно питаться самостоятельными линиями от подстанции или от магистрали в системе блока трансформатор-магистраль, то есть осветительная и силовая нагрузки питаются отдельно. Нормируется снижение напряжения на наиболее удаленных лампах в линии следующим образом:

1) У ламп рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий падение напряжения не должно превышать 2,5% от номинального.

2) У ламп осветительных установок жилых зданий падение напряжения , аварийного освещения, наружного освещения светильниками не должно превышать 5% от номинального.

По качеству напряжения допускается колебание напряжения до 1,5% в сетях с резкопеременными нагрузками.

Аварийное освещение питается независимым источником напряжения. К независимому источнику можно отнести трансформаторы, питаемые от разных секций шин одной электростанции, при условии, что секции не связаны между собой или эта связь отключается в случае аварии. Также к независим источникам относятся аккумуляторные батареи и генераторы с первичным двигателем.

Для аварийного освещения рекомендуется в первую очередь использовать независимый трансформатор; аккумуляторные батареи или специальные батареи для технических нужд; собственные генераторы.

Для обеспечения необходимой степени надежности электроснабжения осветительных установок потребители разбиты на три категории.

Потребители первой категории

1) Промышленные предприятия

Аварийное освещение для продолжения работы и эвакуации людей.

2) Населенные места

Аварийное освещение в зданиях выше 16-ти этажей, в столовых на 200 человек и больше, зрелищных предприятиях на 800 человек и более, в гостиницах на 1000 человек и более, в открытых спортивных сооружениях на 25000 человек и более. Сюда же относятся помещения неотложной медицинской помощи, автомобильные и железнодорожные туннели.

Потребители второй категории

1) Промышленные предприятия

Рабочее и эвакуационное аварийное освещение в помещения с естественным светом.

2) Населенные места

Жилые дома 6-16 этажей, лечебные учреждения, учебные, административные, НИИ, КБ, музеи, котельные.

Потребители третьей категории

1) Промышленные предприятия

Рабочее освещение вспомогательных помещений с естественным светом и при числе рабочих <50 человек.

2) Населенные места

Жилые дома от пяти этажей и ниже, все остальные потребители.

Потребители электроэнергии первой категории присоединяются к двум независимым друг от друга источникам электроэнергии или предусматривается включение резервного источника при помощи АВР.

При наличии на предприятии только одного источника используют аккумуляторные батареи или дизельные электростанции. При питании потребителей второй категории разрешается ручной ввод резервов, а при третьей категории резервирование необходимо обосновывать.

Выбор схемы питания осветительной установки

Питание осветительной установки состоит из питающих и групповых линий. Питающие линии это от трансформатора до групповых щитков, а групповые линии это линии от щитков до светильников. К ним подсоединяются светильники.

Основные звенья сети освещения

1 – трансформатор; 2- вводный щит в здании; 3- групповые линии;

4 - магистральный щиток, устанавливаемый в местах разветвления питающей сети;

5– групповой щиток, на нем устанавливаются аппараты защиты и управления для групповых линий.

Схемы питающих сетей освещения

1) Радиальная схема питающей сети

2) Магистральная схема питающей сети

3) Смешанная схема питающей сети

Чисто радиальные питающие сети применяются при больших нагрузках на групповые щитки - 200 А и выше. Рекомендуется применять магистральные сети. Они характеризуются меньшей протяженностью, но большим сечением проводов. Наиболее распространенные – это смешанные схемы. Очень часто устанавливают распределительный пункт (РП), от которого отводят линии к групповым щиткам.

Выбор варианта схемы питания определяются следующими требованиями:

1) Требованием к бесперебойности действия осветильной установки, то есть степенью ответственности объекта, для которого проектируется осветительная установка.

2) Технико-экономическими показателями: должны быть минимальными приведенные затраты, расход меди или алюминия (проводникового материала) и потери электроэнергии.

3) Удобство управления и простота эксплуатации осветильной установки.

Отсюда:

Для малоответственных объектов используются самые простые схемы.

Бесперебойное освещение требует высоких первоначальных затрат и устанавливается только для потребителей соответствующей категории. Управление освещением осуществляется вручную. В больших производственных помещениях управление может осуществляться автоматически с одного пункта.

Для удобства выключатели устанавливаются на групповых линиях, как правило вблизи входа в помещение. Кроме того, освещением можно управлять автоматами или рубильниками, устанавливаемыми на групповых щитках. Обязательно предусматривается рубильник у ввода в здание.

Схемы питания от однотрансформаторной подстанции

1-трансформатор; 2-щит трансформаторной подстанции; 3-осветильный магистральный щиток; 4–силовой РП; 5–силовые электроприемники.

Питание рабочего и аварийного освещения происходит от одной трансформаторной подстанции, но разными линиями.

Схема питания осветительной установки от двух однотрансформаторных подстанций

В этой схеме рабочее освещение и аварийное освещение питаются самостоятельными линиями от разных подстанций, причем аварийное освещение может подключаться к силовым магистралям соседних подстанций.

1-трансформатор; 2–щит трансформаторной подстанции; 3–осветительный магистральный щиток; 4–групповые щитки; 5–аварийные щитки.

Аналогичная схема питания осуществляется при наличии нескольких трансформаторов на одной подстанции.

Схема питания осветительной установки в цехах с системой блока трансформатор-магистраль

Непосредственно от зажимов трансформатора поперек пролета цеха прокладывают линии главной магистрали-шины. От этих шин вдоль пролетов ответвляются вторичные магистрали, при этом аварийные щитки питаются от вторичной магистрали соседней трансформаторной подстанции.

Схема применяется при плотном заполнении цеха оборудованием и позволяет подключить потребителя в любом месте без дополнительных работ (рис *).

1-трансформаторная подстанция; 2-шина главной магистрали; 3-вторичная магистраль; 4-групповые щитки; 5-аварийный щиток; 6-магистральный осветительный щиток.

Резервирование освещения от независимого источника

Применяется для особо ответственных объектов при отсутствии независимой трансформаторной подстанции.

В I варианте использована аккумуляторная батарея 1, причем рабочее и аварийное освещение питается в нормальном режиме от одного трансформатора. При обесточивании трансформатора линии аварийного освещения автоматически через блок 2 аварийного переключения подключается к аккумуляторной батарее. Вариант II. В качестве независимого источника используется самостоятельный генератор 3. Включение аварийного освещения осуществляется вручную.

Групповые линии

В трехфазных сетях переменного тока используются следующие схемы групповой сети.

а) – г) – при заземленной нейтрали

д) – е) – изолированная нейтраль

Схема а) – двухпроводная однофазная сеть; защитный и отключающий аппарат установлен в цепи фазного провода. Применяется в помещениях с нормальной средой.

Схема б) – двухпроводная однофазная сеть; аппараты защиты и управления устанавливаются в фазном и нулевом проводе. Применяется для питания освещения взрывоопасных помещений.

Схема в) – трехпроводная двухфазная с нулевым проводом.

Схема г) – четырехпроводная трехфазная с нулевым проводом.

Ко всем этим схемам установка предохранителей в нулевых проводниках двух, трех и четырехпроводных сетей запрещена.

Допускается установка автоматических выключателей при условии, что при их срабатывании отключаются от сети одновременно все проводники, находящиеся под напряжением.

Схема д) – двухпроводная двухфазная.

Схема е) – трехпроводная трехфазная.

Аппараты защиты должны устанавливаться на всех незаземленных полюсах и фазах. Трехфазную систему рекомендуют использовать при протяженных осветительных сетях для уменьшения потерь напряжения и создания симметричной загрузки фаз.

Расчет электрической части осветительных сетей

Расчет электрической части осветительных сетей имеет своей целью:

а) определение сечения проводов, гарантирующих необходимое напряжение на источниках света;

б) допустимые плотности тока, которые не вызывают перегрева токоведущих жил;

в) необходимую механическую прочность сети. После светотехнического расчета определяют расчетную нагрузку групповой сети и суммированием полную расчетную нагрузку.

Расчетная мощность на освещение:

- коэффициент потерь пускорегулирующей аппаратуры (ПРА).

=1,1 для ДРЛ = 1,2 для ЛЛ = 1 для ЛН

коэффициент спроса = 1 для групповой сети и аварийного освещения

= 0,95 для производственных зданий с крупными пролетами.

= 0,9 для библиотек и административных зданий.

= 0,8 для производственных зданий с большим числом пролетов.

= 0,6 для складских помещений.

Существует несколько расчетов: основной расчет по величине расчетных потерь напряжения. Величина располагаемых или допустимых потерь напряжения на стороне НН трансформаторной подстанции, выражается в процентах от номинального значения, определяется по формуле:

; (%)

- допустимые потери напряжения в сети

- номинальное напряжение холостого хода трансформатора

- минимальное допустимое напряжение на наиболее удаленных лампах

- потери напряжения в трансформаторе, приведенные ко вторичному напряжению.

- величина допустимой потери напряжения в осветительной сети для каждого конкретного случая зависит от потери напряжения в трансформаторе.

В режиме максимальной нагрузки предприятия потери напряжения будут наибольшими и соответственно при минимальной загрузке потери будут наименьшими.

При проектировании осветительной установки необходимо предусмотреть какие напряжения будут обеспечиваться в сети объекта. Необходимо предпринимать меры для обеспечения нормальных уровней напряжения с низкой стороны трансформатора, который питает осветительные установки.

Потери напряжения в трансформаторе определяется в зависимости от его мощности, степени загрузки и коэффициента мощности потребителей.

- коэффициент загрузки трансформатора, который равен отношению фактической загрузки к номинальной мощности.

- активная составляющая напряжения КЗ трансформатора.

- реактивная составляющая напряжения КЗ трансформатора.

- коэффициент мощности нагрузки, питаемой трансформатором.

Значение и получается из следующих формул:

; .

- потери короткого замыкания при номинальной нагрузке (потери в меди трансформатора), кВт.

- номинальная мощность трансформатора.

- паспортное напряжении КЗ.

Например: для трансформаторов типа ТМ с напряжением до 10 кВ

= 5,5%, а при =35 кВ, = 65%

Из записанных уравнений, следует, что с увеличением мощности трансформатора, с увеличением коэффициента мощности потребителей уменьшаются потери внутри трансформатора, что приводит к увеличению допустимой потери напряжения в сети. Значение располагаемых (допустимых) потерь приведены в таблицах. Кнорринг 12.6 или их можно посчитать по указанным формулам.

Расчет двухпроводных сетей переменного тока

- сопротивление участка (Ом).

- длина участка.

и - сопротивление и длины отрезков линий от источников питания до точки приложения нагрузки.

Для простоты положим все равными.

- напряжение в начале линии.

- напряжение в конце линии.

Тогда потери напряжения в обоих проводах линии:

(*)

Токи I – это токи на участках. I и нагрузочные токи i связаны между собой выражениями:

Аналогично связаны между собой сопротивления:

……………………

В (*) заменим I на i, r на R:

Для однородной по всей длине линии ее сопротивление:

Д – длина отрезка линии от источника питания до места приложения нагрузки.

j – удельная проводимость, которая измеряется

S – сечение провода ()

Потери напряжения будут следующие:

;

Практически нагрузка потребителей задается не токами, а мощностями:

.

Поэтому в расчете принято использовать не токи, а мощности. Перепишем формулы через мощности:

- момент нагрузки.

Произведение мощности на длину линии, к которой приложена мощность называется моментом нагрузки, который обозначают М.

Введем коэффициент С следующим образом:

.

Нагрузку выразим в кВт, а напряжение в %, следовательно:

величина потери напряжения не зависит от коэффициента мощности потребителей сети.

Расчет четырехпроводных сетей

Рассмотрим случай равномерно загруженной по фазам сети. Использование трехфазной сети выгоднее, так как мощность передается при более высоком линейном напряжении и уменьшаются потери. Сеть по фазам будет равномерно нагруженная, если моменты каждой из фаз равны между собой.

Пример: равномерные трехфазные сети

Посчитаем моменты: