светотехника и электротехнология курс лекций


МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Российский государственный аграрный заочный университет
 
Инженерный факультет
 
Кафедра информационных и электротехнических систем и технологий
 
 
Кандидат технических наук, профессор
МОХОВА ОЛЬГА ПАВЛОВНА
 
СВЕТОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯ
 
КУРС ЛЕКЦИЙ
 
 
 
 

Содержание
ВВЕДЕНИЕ1. Основные положения1.1. Общая характеристика оптического излучения.
1.2. Взаимодействие оптического излучения с телом.
1.3. Световые величины и их единицы измерений.
2. Источники света, светильники и их характеристики2.1. Тепловые источники света.
2.2. Разрядные источники света.
2.3. Светильники
3. Осветительные установки3.1. Нормирование, виды и системы освещения
3.2. Выбор типа светильников и их размещение
3.3. Методы расчёта освещения
4. Проектирование и расчёт электрических сетей4.1 Выполнение электрических осветительных сетей.
4.2. Расчёт осветительной сети.
4.3. Защита осветительных электросетей.
ЛИТЕРАТУРАМосква 2006 гВВЕДЕНИЕ
Преобразование электрической энергии в лучистую энергию оптического диапазона осуществляется технологическими электроустановками освещения и облучения.
Наиболее широко используются установки электроосвещения, которые стали неотъемлемой электротехнической частью на любом производстве и в быту и обеспечивают возможность нормальной деятельности людей при отсутствии или недостаточности естественного освещения.
Электроустановки облучения отличаются от электроустановок освещения только тем, что в своём составе вместо источников света имеют источники ультрафиолетового или (и) инфракрасного спектра оптического излучения и применяются в специальных технологических целях.
Использование оптического излучения - важнейший фактор дополнительного совершенствования и повышения эффективности производства и улучшения быта.
В настоящее время большое внимание уделяется энергетической и экономической эффективности осветительных электроустановок, на нужды которых в нашей стране затрачивается свыше 13% вырабатываемой электроэнергии.
Основными путями повышения эффективности осветительных электроустановок являются:
    увеличение экономичности и срока службы источников света и светильников;
    применение автоматических устройств для регулирования искусственной освещённости в зависимости от значения естественной;
    рациональное проектирование и эксплуатация осветительных сетей и осветительных установок.
___________________
1. Основные положения
1.1. Общая характеристика оптического излучения.
Лучистая энергия передается от тела к телу в виде фотонов электромагнитных волн различной длины (частоты). Значение энергии фотона связано с частотой электромагнитных колебаний соотношением
= h = (hc)/ , (1.1)
где - энергия фотона, Дж; h - постоянная Планка, h = 6,624510 -34 Джс; - частота электромагнитных колебаний, Гц; - длина электромагнитной волны, м.
Частота и длина волны , электромагнитного излучения взаимосвязаны со скоростью распространения электромагнитных волн в пространстве (со скоростью света) с = 3108 м/с соотношением:
с = v ,(1.2)
Излучения оптического диапазона спектра электромагнитных колебаний в зависимости от длины волны делят: на видимое (от 380 до 760 нм), ультрафиолетовое (от 1 до 380 нм) и инфракрасное (от 760 до 106 нм), [1 нм = 10-9 м] (См. рис. 1.1)
Видимый солнечный свет - это сочетание излучений семи основных цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового, которые приведены в порядке уменьшения длины электромагнитной волны.
В оптической области спектра электромагнитных колебаний перед красным излучением находится инфракрасное (ИК - излучение), а за фиолетовым – ультрафиолетовое (УФ - излучение). (По-латыни «инфра» означает «впереди», а «ультра» — «за»). Инфракрасные и ультрафиолетовые лучи невидимы для человеческого глаза.

Рис. 1.1. Спектральное распределение электромагнитного излучения
В свою очередь, ультрафиолетовое (УФ) излучение подразделяют: на длинноволновое зоны А (от 315 до 380 нм), средневолновое зоны В (от 280 до 315 нм) и коротковолновое зоны С (от 100 до 280 нм). УФ - излучение с длиной волны менее 100 нм интенсивно поглощается воздухом земной атмосферы и не достигает поверхности земли.
Длинноволновое УФ - излучение зоны А обладает крайне низкой фотобиологической активностью, но способно вызывать видимое свечение некоторых веществ. Поэтому его используют для люминесцентного анализа химического состава различных веществ и биологического состояния продуктов питания.
Средневолновое УФ - излучение зоны В оказывает благоприятное действие на живые организмы, вызывает эритему и загар, способствует лучшему усвоению витамина D, обладает мощным антирахитным действием. Для большинства растений УФ - излучение зоны В неблагоприятно.
Коротковолновое УФ - излучение зоны С обладает бактерицидным действием. Поэтому его применяют для обеззараживания продуктов питания, воды, воздуха, для дезинфекции и стерилизации различного инвентаря и посуды.
Инфракрасное (ИК) излучение также в зависимости от длины волны подразделяют на три зоны: коротковолновую А (от 760 до 1400 нм), средневолновую В (от 1400 до 3000 нм) и длинноволновую С (от 3000 нм до 1 мм).
ИК - излучение практически не поглощается воздухом и большую часть энергии своих фотонов расходует на образование теплоты в поверхностном слое тела нагрева. Глубина проникновения ИК - излучения в поверхностный слой составляет в среднем для воды 30...45 мм, для древесины - 3...7 мм, для сырого картофеля - до 6 мм, для тела животного — 2,5 мм, для зерна — 2 мм. В сельскохозяйственном производстве ИК - излучение используют для местного обогрева молодняка животных и птицы, сушки сельскохозяйственной продукции, лакокрасочных и других покрытий, для дезинсекции.
1.2. Взаимодействие оптического излучения с телом.
Длина волны или частота электромагнитных колебаний – это качественная характеристика монохромного оптического излучения.
Мощность оптического излучения, называемая лучистым потоком, даёт количественную оценку оптического излучения. В общем случае мощность лучистого потока измеряется в ваттах (Вт). Для видимого спектра оптического излучения этот поток называют световым потоком.
Основные величины, количественно характеризующие оптическое излучение в целом, - это лучистый поток и сила излучения, облучённость и экспозиция.
Лучистый поток Ф (Вт), характеризующий мощность оптического излучения, численно равен лучистой энергии dQ (Дж), излучаемой источником в единицу времени dt (с):
Ф = dQ /dt,(1.3)
Сила излучения I (Вт/ср) определяет удельную мощность излучения, приходящуюся на единицу пространственного угла d , измеряемого в стерадианах (ср):
I = dФ /d , (1.4)
Облучённость E (Вт/м2) характеризует удельную мощность излучения, приходящуюся на единицу облучаемой поверхности dS (м2):
E = dФ /dS ,(1.5)
Экспозиция (Дж/м2), называемая также количеством облучения, определяет удельную энергию излучения, приходящуюся на единицу облучаемой поверхности в течение времени облучения (с),
H = 0 Edt ,(1.6)
Энергия оптического излучения, падая на какой-либо объект, частично отражается от поверхности объекта, частично им поглощается и частично пропускается. Относительные значения потоков в долях от полного, упавшего на поверхность объекта, соответственно характеризуют коэффициенты: - отражения, - поглощения и - пропускания. Очевидно, что
+ + = 1.(1.7)
Эти коэффициенты - важные оптические показатели различных тел. В зависимости от преобладающего значения того или иного коэффициента тела подразделяют на отражатели, поглотители и фильтры.
Из всей энергии оптического излучения в другой вид преобразуется лишь та, которая поглощается телом. Тела, в которых происходит преобразование поглощенной энергии излучения в другие виды энергии (биологическую, тепловую, электрическую и т. д.), называют приёмниками.
Реакцию приемника оптического излучения по отношению к мощности падающего на него излучения называют чувствительностью:
g = ФЭФ /ФП = kФПЭ /ФП = kЭ ,(1.8)
где ФЭФ - мера реакции приемника, или эффективный поток излучения, поглощённый и преобразованный приемником, Вт; ФП - поток излучения, падающий на приемник, Вт; k, - коэффициенты пропорциональности и поглощения; Э - энергетический КПД преобразования излучения приемником.
Большинство приемников оптического излучения обладают различной чувствительностью к излучениям с разной длиной волны, которое из-за постоянства длины волны излучения называют монохроматическим. В этом случае говорят о спектральной чувствительности приемника g ().
Спектральная чувствительность - основная фотометрическая характеристика приемника излучения, которая может быть выражена также в виде относительной спектральной чувствительности:
k() = g() /g()max (1.9)
где g()max - максимальная спектральная чувствительность приемника излучения.

Рис.1.2. Стандартизированные функции относительной спектральной чувствительности типовых приёмников оптического излучения: 1 - бактерий для летального действия; 2 – кожи человека для витального действия; 3 – глаза человека; 4 – зелёного листа растения.
На рисунке 1.2 показаны стандартизированные (усреднёные) функции относительной спектральной чувствительности некоторых типовых приемников оптического излучения, которые можно также расценивать как функции относительной спектральной эффективности фотобиологических воздействий: 7 — бактерицидного, 2 — витального (эритемного), 3 — светового и 4 — фотосинтезного. В соответствии с этим различают и системы эффективных величин и единиц их измерений: бактерицидную, витальную, световую и фотосинтезную.
1.3. Световые величины и их единицы измерений.
В системе световых величин в качестве единицы эффективного светового потока ФС (1.3), воздействующего на глаз человека, принят люмен (лм).
Экспериментально установлено, что 1 лм составляет мощность 1/683 ватта светового излучения с длиной волны 555 нм, которая соответствует максимальной спектральной чувствительности человеческого глаза и воспринимается им желто-зеленого цвета (см. рис.1.1).
Пространственную плотность светового потока (1.4) называют силой света IC . За единицу силы света принята кандела (кд), одна из основных единиц измерения системы СИ.
В системе СИ 1 кд определяется как сила света, излучаемая в перпендикулярном направлении элементом поверхности в виде абсолютно чёрного тела площадью 1/600 000 м2 при нормальном давлении 101 325 Па (Н/м2) и температуре затвердевания платины Т = 2045 К .
right0Таким образом, единица светового потока в один люмен равна силе света в одну канделу, распределённую в пределах пространственного угла в один стерадиан (ср). То есть, имеем 1 лм = 1 кдср.
Единичный пространственный (телесный) угол в один стерадиан – это угол, у которого площадь основания на сферической поверхности равна квадрату радиуса данной сферы. Наибольший телесный угол образован самой сферой и равен 4 12,56 ср.
Значение силы света источника или светильника в различных направлениях принято представлять радиус-векторами, длина которых в принятом масштабе определяет значение силы света в заданных направлениях пространства. Если излучатель или светильник круглосимметричный, то его светораспределение достаточно полно характеризуется продольной кривой силы света (КСС), представленной, например, для правой полуплоскости (рис.1.3).
В случае несимметричных излучателей, например светильник с трубчатыми люминесцентными лампами, который имеет две плоскости симметрии, то им соответствуют продольная и поперечная КСС.
Соотношение (1.5) в системе световых величин принято называть освещенностью ЕС . За единицу освещенности принят люкс (лк), 1 лк = 1 лм/м2. Освещённость можно трактовать, как плотность светового потока.
Значение освещённости в отдельной точке поверхности ЕО подчиняется закону обратных квадратов:
ЕО = I cos / r 2 ,(1.10)
где I - сила света источника в направлении рассматриваемой точки, кд; - угол между нормалью (перпендикуляром) воспринимающей плоскости и направлением к точечному источнику излучения; r – расстояние от рассматриваемой точки до источника, м (См. рис. обложки).
Уровень светового ощущения характеризуется яркостью. Яркость – это плотность силы света по площади проекции излучающего тела в направлении , кд/м2 = нит.
Для светящейся поверхности конечных размеров значение средней яркости равно:
В = I / (SП cos )(1.11)
где I - сила света (кд), излучаемая поверхностью SП (м2) в направлении .
Поверхность излучающих тел, обеспечивающих одинаковую яркость во всех направлениях, называют диффузионной. Для них справедлива запись:
В = I / (SП cos ) = const(1.12)
______________________
Источники света, светильники и их характеристики
2.1. Тепловые источники света.
Электрическим источником оптического излучения, и в частности источником света, называют устройство для преобразования электрической энергии в лучистую энергию оптического спектра.
В применяемых электрических источниках оптического излучения электрическая энергия преобразуется в лучистую двумя основными способами: нагревом тела электрическим током и электрическим разрядом в газах и парах металлов. В соответствии с этим электрические источники оптического излучения (лампы) подразделяют на тепловые и разрядные. Возможна и комбинация указанных способов в одном источнике. Различные лампы отличаются между собой электроэнергетическими, светотехническими и эксплуатационными параметрами и характеристиками.
Тепловые источники света выполняют в виде различных ламп накаливания. Несмотря на многообразие ламп накаливания, все они работают по единому физическому принципу преобразования электрической энергии в оптическое излучение путем нагрева электрическим током вольфрамовой нити до температуры 2200...2800 °С, а также имеют сходные основные конструктивные элементы.
Для защиты от окисления тело накала лампы, выполненное в виде вольфрамовой нити, помещают в стеклянную колбу, из которой удаляют воздух и которую для газонаполненных ламп заполняют инертным газом (аргоном, криптоном, азотом или их смесью). Для включения лампы в электрическую цепь её снабжают цоколем, который для различных условий эксплуатации может быть резьбовым, штифтовым, цилиндрическим фиксирующимся и т. д. Наряду с прозрачными стеклянными колбами для снижения яркости лампы применяют матированные, опаловые или "молочные" колбы. Однако в таких колбах теряется до 20% светового потока лампы. В отдельных случаях цокольная часть внутренней поверхности колбы имеет отражатель, выполненный в виде зеркального напыления.
Излучательная способность тела нагрева согласно закону Стефана—Больцмана зависит от температуры его нагрева в четвертой степени. С другой стороны, закон смещения Вина устанавливает связь положения максимума в спектре излучения черного тела с температурой его нагрева
max = С /Т,(2.1)
max - длина волны, соответствующая максимуму в спектре излучения черного тела, нм;
С = 2898103 нмК - постоянная Вина; Т — абсолютная температура тела, К.
Из анализа формулы (2.1) следует, что с увеличением температуры нагрева максимум излучения черного тела смещается в более коротковолновую часть спектра. Установлено, что при максимуме излучения в видимой части спектра световой КПД потока излучения, выражаемый как отношение светового потока Фс к полному лучистому Фл, достигает максимума 14,5% при температуре около 6500 К. Реальные тела, используемые в качестве тепловых излучателей, не могут быть нагреты до такой температуры из-за нарушения их механической прочности (температура плавления вольфрама 3665 К). Поэтому реальный световой КПД ламп накаливания Фс /Фл с вольфрамовой нитью не превышает 4%. При этом в видимой части спектра ламп накаливания преобладают оранжево-красные излучения с длинами волн 600...760 нм. Сине-фиолетовых излучений с длинами волн 380...480 нм примерно в 10 раз меньше (рис.2.1).
Рис. 2.1. Спектральные характеристики типовых видов электрических источников излучения:
1 – разрядного (в ксеноне);2 – теплового.
 
Так как максимум излучения ламп накаливания расположен в инфракрасной части спектра излучения и в целом у них высокое значение энергетического КПД Фл /Рл = 0,7...0,9, то они также находят широкое применение для различных целей инфракрасного нагрева. У специальных инфракрасных ламп температура тела накала меньше, чем у обычных осветительных. Поэтому их срок службы в б... 10 раз больше, чем у осветительных, для которых номинальный срок службы (средняя продолжительность горения) составляет 1000 ч.
Для уменьшения отрицательного влияния распыления вольфрамовой нити накала на показатели лампы накаливания внутрь стеклянной колбы вводят в ряде случаев небольшое количество йода или брома. Такие лампы называют галогенными.
Внешнее отличие галогенных осветительных ламп накаливания состоит в том, что их колба выполнена из кварцевого стекла в виде цилиндрической трубки малого объема, у которой на концах имеются выводы для подключения. Вольфрамовая спираль на поддержках вытянута по оси трубки. Поэтому для нормальной работы галогенные лампы устанавливают только в горизонтальном положении.
Галогенные лампы накаливания по сравнению с лампами накаливания общего назначения имеют большую световую отдачу: 20... 35 лм/Вт против 8...20 лм/Вт. Их номинальный срок службы в 2 раза больше. Световой поток к концу срока службы у галогенных ламп снижается всего на 2% вместо 20% у ламп накаливания общего назначения.
Существенные преимущества ламп накаливания — простота устройства, удобство в эксплуатации и относительно малая стоимость.
Отклонения питающего напряжения от номинального значения существенно влияют на характеристики ламп накаливания и, прежде всего, на их срок службы. Например, повышение температуры нити накала всего на 1 % увеличивает распыление вольфрама почти в 2 раза. Учитывая это обстоятельство, лампы накаливания выпускают на определенные диапазоны питающего напряжения: 125...135, 215...225, 220...230 В и т. д.
Мощность ламп накаливания общего назначения от долей ватта до 1000 Вт, галогенных — до 20 кВт.
Обозначение ламп накаливания общего назначения состоит из одной или нескольких букв: В — вакуумная, Г — газонаполненная (86% аргон, 14% азот); БК — биспиральная криптоновая (86% криптон, 14% азот) и т. д. Цифры после буквенного обозначения показывают диапазон уровней питающего напряжения в вольтах, далее номинальную мощность лампы в ваттах и затем порядковый номер разработки. Например, Г-215-225-200 — лампа накаливания газонаполненная моноспиралная на диапазон напряжений 215...225 В номинальной мощностью 200 Вт при среднем расчетном напряжении питания 220 В.
Линейные галогенные лампы накаливания осветительные обозначают буквами КГ (кварцевая галогенная), инфракрасные — КГТ (кварцевая галогенная теплоизлучающая).
Лампы накаливания инфракрасные негалогенные обозначают буквами ИК, лампы с зеркальным отражателем дополнительно имеют букву 3, и, если колба цветная, далее следует буква цвета колбы: К — красная, С — синяя. Например, ИКЗК-215-225-250-1 — лампа накаливания инфракрасная (ИК), с зеркальным отражателем (3), колба красная (К), диапазон напряжений питания 215...225 В, мощностью 250 Вт, номер разработки 1.
2.2. Разрядные источники света.
Разрядные источники оптического излучения, в том числе светового, работают по принципу преобразования в оптическое излучение энергии дугового электрического разряда.
Тихий и тлеющий электрические разряды из-за крайне малого КПД излучения для целей освещения и облучения не используют.
В зависимости от давления внутри разрядной колбы различают лампы: низкого (0,1...104 Па), высокого (3104…106 Па) и сверхвысокого (более 106 Па) давления. От значения рабочего давления в колбе зависят КПД и спектр излучения разрядной лампы.
У разрядных ламп низкого давления энергетический КПД (Фл/Рл) высокий, а световой КПД потока излучения (Фс/Фл) мал, так как значительная часть их излучения сосредоточена в невидимой УФ-зоне спектра. Для разрядных ламп высокого давления наоборот: энергетический КПД меньше, а световой КПД больше.
Так как эффективный световой КПД лампы (Фс/Рл) равен произведению КПД энергетического (Фл/Рл) и светового (Фс/Фл), то это обусловило равноценную применимость обоих типов ламп.
В отличие от ламп накаливания, имеющих сплошной спектр излучения, разрядные лампы обладают ступенчатым или полосовым спектром, состав излучения которого зависит от состава газа и паров металла, наполняющих разрядную колбу (рис.2.1).

Рис.2.2. Устройство (а) и типовая стартерная схема включения (б) трубчатой разрядной лампы низкого давления:1 – колба; 2 – стеклянная ножка; 3 – спиральный электрод; 4 – цоколь; 5 – штыревые токоподводы.
Разрядные лампы низкого давления имеют разрядную колбу 1 в виде стеклянной трубки, на концах которой в цоколь 4 вмонтированы штыревые токоподводы 5 (рис.2.2 а ). В оба цоколя 4 лампы через стеклянные ножки 2 впаяны оксидированные электроды 3, выполненные в виде моноспирали из вольфрама. У осветительных ламп внутренняя часть колбы из обычного стекла, которое не пропускает УФ-излучение, покрыта слоем люминофора. У ламп для УФ-облучения колбы выполняют из специального кварцевого или увиолевого стекла, которое имеет высокий коэффициент пропускания УФ-излучения соответствующей зоны УФ-спектра. Внутренний объем колбы заполняют аргоном и вводят небольшое количество ртути. Электрический разряд в лампе начинается в атмосфере инертного газа аргона, а затем по мере испарения ртути продолжается в её парах.
В люминесцентных разрядных лампах преобразование электрической энергии в видимое излучение происходит в два этапа.
На первом этапе электрический разряд в парах ртути сопровождается УФ-излучением в виде двух монохроматических потоков с длинами волн 253,7 и 184,9 нм, которые сами по себе являются мощными источниками бактерицидного излучения.
На втором этапе возникающее коротковолновое УФ-излучение преобразуется в слое люминофора колбы в видимое. То есть, в излучение с большей длиной волны и, соответственно, согласно (1.1) и (1.2) с меньшей энергией фотонов, так как что часть энергии фотонов теряется в слое люминофора на втором этапе преобразования. Изменяя состав люминофора, изменяют спектральный состав видимого излучения лампы.
Маркировка люминесцентных ламп низкого давления содержит буквенное обозначение, начинающееся с буквы Л (люминесцентная) и второй буквы, раскрывающей особенности ее спектра излучения: Б — белая, ТБ — тепло-белая, ХБ — холодно-белая, Д — дневная, Е — естественная, БЕ — белая естественная, ХЕ — холодная естественная. Ц — с повышенной цветопередачей, УФ — ультрафиолетовая, Ф — фотосинтезная, Р — рефлекторная, У — U – образная, К – кольцевая. После буквенного обозначения следуют цифры, указывающие мощность лампы в ваттах, и через дефис — номер разработки. Например, ЛБР-80 — лампа люминесцентная белая рефлекторная мощностью 80 Вт.
Средняя продолжительность горения осветительных люминесцентных ламп низкого давления составляет 12...15 тыс.ч, светоотдача — 40...80 лм/Вт, мощность — от 3 до 200 Вт (наиболее массовые мощностью 15...80 Вт).
Из-за падающей волътамперной характеристики электрического разряда для стабилизации режима в цепь разрядной лампы необходимо включать токоограничивающее балластное сопротивление, которое может быть активным (например лампы типа ДРВЛ), индуктивным (большинство ламп), емкостным или их комбинацией. Поэтому в сеть разрядные лампы включают через специальный пускорегулирующий аппарат (ПРА), который обеспечивает зажигание лампы и стабилизацию её дугового разряда в рабочем режиме.
На схеме, показанной на рисунке 2.2 б, представлен типовой вариант включения люминесцентной лампы низкого давления с использованием дроссельного ПРА и лампового стартера тлеющего разряда. Схема содержит осветительную люминесцентную лампу низкого давления EL, индуктивное балластное сопротивление в виде дросселя LL, ламповый стартер VL, помехоподавляюший конденсатор С2 и компенсирующий конденсатор С1, повышающий коэффициент мощности установки с 0,4...0,6 до 0,92...0,95. Сопротивление R предназначено для разряда конденсаторов С1 и С2 после отключения лампы от сети.
При включении схемы и незагоревшейся лампе EL сетевое напряжение практически полностью оказывается приложенным к стартеру, выполненному в виде лампы тлеющего разряда VL. Под действием высокого напряжения в стартере VL возникает тлеющий электрический разряд. Под действием выделяющегося в результате разряда тепла биметаллические электроды стартера VL изгибаются и в конечном итоге замыкаются. Разряд прекращается, и спиральные электроды лампы EL за счет замыкания контактов стартера VL разогреваются током, примерно в 1,5 раза превышающим номинальный ток лампы. Процесс разогрева длится 0,5...3 с, пока биметаллические электроды стартера не остынут и не разомкнут цепь разогрева. В результате размыкания цепи разогрева со стороны дросселя LL возникает ЭДС самоиндукции, которая, накладываясь на напряжение сети, вызывает электрический разряд и загорание предварительно разогретой лампы EL, обладающей к этому моменту повышенной электронной эмиссией нагретых электродов. За счет протекания тока загоревшейся лампы EL на дросселе LL возникает дополнительное падение напряжения, которое уменьшает напряжение на электродах стартера VL ниже значения его зажигания, и работа стартера VL при зажженной лампе EL прекращается.
В настоящее время выпускаются энергоэконмичные люминесцентные лампы низкого давления пониженной мощности: 18 Вт вместо 20 Вт, 36 Вт вместо 40 Вт и 58 Вт вместо 65 Вт. Они имеют уменьшенный диаметр трубчатой колбы (25 мм вместо 40 мм) и повышенную световую отдачу.
Наряду с трубчатыми люминесцентными лампами низкого давления для целей электроосвещения широкое применение нашли дуговые ртутные люминесцентные лампы высокого давления типа ДРЛ.
На рисунке 2.3 а показано устройство четырехэлектродной люминесцентной лампы высокого давления типа ДРЛ, а на рисунке , б — типовая схема её включения в сеть.
Зажиганию четырехэлектродной разрядной лампы типа ДРЛ способствует предварительный тлеющий разряд между основным 11 и поджигающим б электродами (рис. 2.3 а). Период разгорания лампы типа ДРЛ длится около 5 мин. За это время происходит разогрев внутренней колбы 8 и испарение находящейся в ней ртути с одновременным повышением давления внутри колбы 8. При этом электрический разряд распространяется на основные электроды. Лампа выходит на нормальный режим со стабилизацией всех её параметров.
После отключения разрядной лампы высокого давления её повторное зажигание возможно только после остывания лампы и соответствующего снижения давления во внутренней разрядной колбе до значения, при котором возможен повторный процесс зажигания.

Рис. 2.3. Четырёхэлектродная разрядная лампа высокого давления типа ДРЛ:а — устройство: 7 - центральный токоподвод; 2 - композиционный изолятор; 3 - резьбовой токоподвод; 4 - стеклянная ножка; 5 и 12 - встроенные токопроводы; 6 - поджигающий электрод; 7— встроенный токоограничивающий резистор поджигающего электрода; 8 - внутренняя кварцевая колба; 9 - внешняя колба;10 - люминофор; 11 - основной электрод; б — типовая схема включения.
 
Срок службы ламп ДРЛ от 6 до 12 тысяч часов в зависимости от мощности, которая может быть от 80 Вт до 1000 Вт, а светоотдача составляет 40…60 лм/Вт.
Для зажигания двухэлектродных разрядных лампы высокого давления типа ДРЛ, металлогалогенных типа ДРИ и натриевых типа ДНаТ применяют специальные ПРА, генерирующие дополнительно на начальном этапе зажигания высоковольтные импульсы, обеспечивающие возникновение в лампе дугового разряда и её последующее зажигание.
В колбу металлогалогенных ламп тип ДРИ вводятся добавки в виде галогенидов разных металлов. Это позволяет широко варьировать спектральное излучение этих ламп и вследствие этого увеличить их световую отдачу по сравнению с лампами ДРЛ до 100 лм/Вт при улучшенной цветопередаче и большем сроке службы.
Наиболее экономичными источниками света из газоразрядных ламп высокого давления являются натриевые типа ДНаТ, единичная мощность которых может составлять от 0,25 кВт до 50 кВт. В них используется резонансное излучение с длинами волн 589 и 589,6 нм. Этим обеспечивается их высокая световая отдача достигающая 130 лм/Вт. Однако, эти лампы несколько неудовлетворительны по цветопередаче, так как их жёлтое излучение почти монохраматично.
Для освещения больших закрытых площадей и открытых территорий наряду с лампами ДРЛ, ДРИ и ДНаТ нашли применение мощные ксеноновые трубчатые лампы типа ДКсТ, которые не нуждаются в токоограничивающем балластном сопротивлении из-за их возрастающей вольтамперной характеристики. Их спектр излучения является сплошным и близким к солнечному, что обеспечивает правильную цветопередачу. Однако, для зажигания ламп ДКсТ требуется сложное пусковое устройство (ПУ), генерирующее высоковольтные импульсы напряжением до 30 кВ. Поэтому лампы ДКсТ, как правило, выпускаются на единичные мощности 6, 10, 20 и более кВт. Их светоотдача составляет 30…35 лм/Вт при нормированном сроке службы 1000 часов.
Люминесцентные лампы как низкого, так и высокого давления, лампы типов ДРИ, ДНаТ и ДКсТ значительно экономичнее ламп накаливания из-за более высокой световой отдачи и большего срока службы. Поэтому, несмотря на большую первоначальную стоимость светотехнических установок с этими лампами, они являются перспективными, рекомендуются к применению и широко применяются как для внутреннего, так и наружного освещения.
Таблица 2.1.
Основные характеристики электроосветительных ламп накаливания (ЛН), галогенные лампы накаливания (ГЛН),разрядных люминесцентных низкого давления (РЛНД) и разрядных высокого давления ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и ДКсТ.
Тип лампы.
Показатели. ЛН ГЛН РЛНД ДРЛ ДРИ ДНаТ ДКсТ
Единичная мощность, Вт. 1-
1000 6-
2000 3-
200 80-
2000 250-
3500 250-
400 2000-
50000
Преобладающий
цвет свечения. светло-
жёлт. светло-
жёлт. светл.
коррект. сине-
зелёный светл.
коррект. желто-
оранжевый естествен-ный
Средний срок горения, тыс. ч. 1 2 12 12 15 15 1
Световая отдача, лм/Вт. 8-
20 20-
35 40-
80 40-
60 80-100 100-
130 30-
35
Наличие ПРА и
ПУ. нет нет ПРА ПРА ПРА+
ПУ ПРА+
ПУ ПУ
 
Основными достоинствами светотехнических установок с лампами накаливания: являются: низкая стоимость, простота монтажа и эксплуатации, способность сохранять работоспособность в тяжёлых условиях окружающей среды. Поэтому они применяются, когда по условиям окружающей среды или по экономическим соображениям (малое число часов использования, недостаточная квалификация обслуживающего персонала и др.) применение других светотехнических установок нецелесообразно.
Основные характеристики осветительных электроламп приведены в таблице 2.1.
К новым типам осветительных ламп относятся спиральные компактные люминесцентные (СКЛ) лампы энергосберегающие (ЭН) с резьбовым цоколем типа Е27 на напряжения постоянного тока 12 В и переменного тока 127 и 220 В, которые экономически выгодно использовать для замены ламп накаливания. Их технические данные производства АО «Московский электроламповый завод» приведены в табл.2.2. Аналогичные лампы выпускают и другие страны (Польша, Китай и др.).
Таблица 2.2
Технические характеристики люминесцентных ламп СКЛ ЭН.
Тип и общий вид
Мощность,
Вт Световой поток,
лм Срок службы,
ч Габариты,
мм Мощность заменяемой лампы накаливания,
Вт
СКЛ ЭН7А 7 400 8000 125х60 40
СКЛ ЭН11А 11 600 8000 140х60 60
СКЛ ЭН15А 15 900 8000 150х60 75
СКЛ ЭН20А 20 1200 8000 155х60 100
 
Из-за падающей вольт – амперной характеристики и обеспечения зажигания газоразрядных ламп их включают в сеть через пуско – регулирующие аппараты(ПРА). Расшифровка обозначений ПРА следующая: 1-я цифра – число ламп, включаемых через аппарат; УБ – стартерное зажигание; АБ – бесстартерное зажигание; И, Е, К – соответственно индуктивный, емкостной и компенсированный по коэффициенту мощности ПРА; числа, записанные в виде дроби, - мощность ламп / напряжение сети; А – антистробоскопический; В – встроенный в светильник; Н – независимой установки; П – с пониженным уровнем шума и радиопомех.
Например, обозначение типа ПРА для люминесцентной лампы низкого давления мощностью 40 Вт на 220 В с индуктивным балластом и индивидуальной компенсацией реактивной мощности встроенной в светильник с пониженным уровнем шума и радиопомех будет 1УБИ-40К/220-ВП.
2.3. Светильники
Электрические источники оптического излучения, и в частности света, используют в комплекте с устройствами, которые предназначены для установки и подключения к электропитанию самих источников излучения, для перераспределения их потока излучения и для защиты источников от механических повреждений и неблагоприятных воздействий окружающей среды. Такие устройства, перераспределяющие свет в больших телесных углах до 4 стерадиан называют светильниками, а внутри малых углов – прожекторами. В общем случае эти устройства принято называть - световые приборы.
Основные признаки, по которым классифицируют световые приборы, – это назначение, характер светораспределения и эксплуатационные условия.
По назначению световые приборы подразделяют на производственные, бытовые, транспортные, для общественных помещений, для наружного освещения и др.
Рис.2.4. Конструкция светильника типа ППД для общего освещения производственных помещений:
1 – лампа;2 - отражатель;3 – светопропускающий элемент;4 – защитная сетка; - защитный угол светильника.
 
Основная светотехническая функция светильников и прожекторов - перераспределять световой поток источников, так как они излучают свет практически во всех направлениях пространства. Исключение составляют лишь лампы с зеркальным напылением на внутренней поверхности колбы. Поэтому для изменения направления светового потока в нужном направлении, что является экономически целесообразным, в прожектор или светильник устанавливают отражатель. Лампу, а иногда и отражатель, как правило, защищают от внешних воздействий светопропускающим элементом, который в ряде случаев дополнительно защищают от возможных механических повреждений – защитной сеткой, рис.2.4.
Поверхность светопропускающего элемента светильника при необходимости выполняют рифлёной или матированной, что снижает яркость свечения источника света и, соответственно слепящее воздействие от него. Кроме того, он может быть выполнен в виде цветного светофильтра для коррекции спектра излучения источника и снижения от него слепящего действия.
Защитный угол светильника (рис.2.4 и рис. обложки) как и его светопропускающий элемент также имеет важное значение для ограничения слепящего действия от источника света. Круглосимметричные светильники характеризуются одним значением угла . Светильники с трубчатыми люминесцентными светильниками характеризуются двумя значениями защитного угла : в поперечной и продольной плоскостях. Для обеспечения равенства указанных защитных углов в таких светильниках устанавливаются затеняющие продольные и поперечные планки, образующие затеняющую решётку.
Ограничение ослеплённости, создаваемой светильниками, достигается соответствующей высотой их подвеса, наименьшее значение которой, регламентируется «Строительными нормами и правилами» (СниП), согласно которых эта высота подвеса зависит от типа светильника, значения его защитного угла и мощности применяемой лампы.
Если в светильнике применяется лампа накаливания с колбой из матированного стекла, то регламентируемая наименьшая высота подвеса светильника может быть снижена на 0,5 м. Если светильник с лампой накаливания имеет защитный угол 100 , то такие светильники без светопропускающего элемента в виде рассеивателя не применяются. Светильники с лампами накаливания мощностью до 60 Вт, у которых колба лампы из матированного стекла или матированный светопропускающий элемент, не имеют ограничений по высоте подвеса.
Высота подвеса светильников с лампами типа ДРЛ должна быть не менее 6 м при мощности лампы 400 Вт и более и не менее 4 м при мощности лампы менее 400 Вт.
Источник света, отражатель и светопропускающий элемент составляют оптическую систему светового прибора.
В зависимости от конструкции оптической системы световой поток светильника может иметь различное распределение в пространстве. По преобладающему направлению светового потока в нижнюю полусферу Фп в долях от полного потока Фо приняты следующие пять классов светильников:
Обозначение
класса Наименование
класса светильника Соотношение
световых потоков Фп /Фо, %
П Прямого света >80
Н Преимущественно прямого света 60-80
Р Рассеянного света 40-60
В Преимущественно отражённого света 20-40
О Отражённого света <20
 
По форме кривых силы света (КСС) светильники подразделяются на семь типов:
Тип КСС Наименование КСС Зоны направления максимальной силы света, градусы Зона, в которой
Фп>0,9Фо
Вниз Вверх К Концентрированная 0-15 - 0-30
Г Глубокая 0-30 180-150 0-50
Д Косинусная 0-35 180-145 0-85
Л Полуширокая 35-55 145-125 15-85
Ш Широкая 55-85 125-95 25-85
М Равномерная 0-90 180-90 0-180
С Синусная 70-90 110-90 15-165
 
Графические изображения указанных типов КСС представлены на рис.2.5.
Рис.2.5. Типы стандартизованных КСС:
К – концентрированная;Г – глубокая;Д – косинусная;Л – полуширокая;Ш – широкая;М – равномерная;С – синусная.
 
Для удалённого (дистанционного) освещения поверхностей или объектов предназначены специальные световые приборы, которые называют прожекторами.
Прожекторы перераспределяют свет источника внутри малых телесных углов. Типы прожекторов означают следующее: ПЗС — прожектор заливающего света со стеклянным отражателем; ПСМ — прожектор среднего светораспределения с металлическим отражателем; ПФС — прожектор со специальной прожекторной лампой типа ПЖ, позволяющей с помощью специального патрона 1Ф-С51 фокусировать поток лампы; ПЗР—прожекторы с лампами ДРЛ; ПКН — прожекторы с галогенными лампами накаливания. Цифры после букв обозначают диаметр выходного отверстия в см. Основная светотехническая характеристика прожектора — график относительных изолюкс для плоскости, отстоящей от прожектора на расстоянии 1 м, перпендикулярной оптической оси прожектора. Поскольку такая освещенность будет численно равна силе света, то эти графики иногда называют «кривые изокандел».
По степени защиты и безопасности световые приборы подразделяются:: а – незащищённые, б – частично защищённые, бп – повышенной защищённости, в – полностью защищённые, г – абсолютно защищённые (герметичные).
Условное обозначение степени защиты от попадания внутрь светового прибора твёрдых частиц и влаги имеет символьное обозначение IP ( International protection – международные правила ) с последующими двумя цифрами: первая цифра от 0 до 6 указывает степень защиты от попадания твёрдых частиц, вторая цифра от 0 до 8 – от попадания воды.
Чем больше значение указанных цифр, тем выше степень защиты светового прибора или аппарата от воздействия окружающей среды. Например, IP50 – пылезащищённое устройство с отсутствием защиты от попадания воды.
По ГОСТу каждому виду светильников присваивается свой шифр, который состоит из трех букв и трех групп цифр:
\a\b\с\1\2\-\3\х\4\,
где а—тип используемого источника света (Н – лампы накаливания, Р – ртутные лампы типа ДРЛ, Л –прямые трубчатые люминесцентные лампы, И – кварцевые галогенные лампы накаливания). Г – ртутные лампы типа ДРИ, Ж – натриевые пампы, К – ксеноновые трубчатые лампы и т.д.); b—способ установки светильника (С – подвесные, П – потолочные, Б – настенные, В – встраиваемые и т.д.); с—назначение светильника (П – для промышленных предприятий, О – для общественных зданий, У – для наружного освещения, Б – для бытовых помещений, Р – для рудников и шахт); 1, 2—номер серии светильников; 3 — число ламп в светильнике (если их больше 1), 4 — мощность лампы.
Климатическое исполнение для районов с умеренным климатом обозначается буквой У, для районов с тропическим климатом обозначается буквой Т и т.д. и проставляется в конце буквенного шифра с указанием категории размещения: 1 – на открытом воздухе. 2 – под навесом, 3 – в закрытых неотапливаемых помещениях, 4 – в закрытых отапливаемых помещениях, 5 – в сырых помещениях.
Светильники с разрядными лампами в своём составе содержат пускорегулирующие аппараты (ПРА) или специальное пусковое устройство (ПУ).
Основные технические характеристики ПРА для разрядных ламп низкого и высокого давления приведены в табл.2.3.
Таблица 2.3.
Технические характеристики пускорегулирующих аппаратов
Тип Мощность лампы, Вт Пусковой ток, А Рабочий ток, А
Стартерные ПРА для разрядных ламп низкого давления
1УБИ-20К/220_ВП-09
1УБИ-20К/220_ВП-20
1УБИ-40К/220_ВП-05
1УБИ-40К/220_ВП-20
1УБИ-80К/220_ВП-06 20
20
40
40
80 0,6
0,6
0,75
0,75
1,7 0,35
0,35
0,43
0,43
0,86
ПРА для разрядных ламп высокого давления типа ДРЛ
ДБИ-125ДРЛ/220-В
ДБИ-250ДРЛ/220-В
ДБИ-400ДРЛ/220-В
ДБИ-125ДРЛ/220-Н
ДБИ-400ДРЛ/220-Н
ДБИ-700ДРЛ/220-Н 125
250
400
125
400
700 2,7
4,5
7,15
2,4
7,25
12 1,15
2,15
3,25
1,15
3,25
5,45
_________________
. Осветительные установки
3.1. Нормирование, виды и системы освещения
При выполнении расчёта электроосвещения придерживаются следующей последовательности:
Выбирают источник света, систему и вид освещения, нормируемую освещенность Ен , коэффициент запаса Кз, тип светового прибора, размещают светильнтки в освещаемом помещении, рассчитывают мощность осветительной установки, проверяют фактическую освещенность в контрольных точках и составляют светотехническую ведомость.
Тип источника излучения выбирают в зависимости от нормируемой освещенности и характеристики источников света, которые должны соответствовать условиям освещаемого объекта (техническим требованиям, особенностям эксплуатации, стоимостным показателям и др.).
Лампы накаливания в сельском хозяйстве предпочтительны при низких и средних уровнях освещенности (не более 50 лк), в светильниках местного освещения при общем освещении люминесцентными лампами, переносных светильниках, в помещениях с частыми включениями и отключениями ламп.
Высокие эксплуатационные показатели ламп накаливания особенно важны для надежной работы осветительных установок в тяжелых условиях сельскохозяйственного производства, при значительных снижениях напряжения, высокой влажности и пониженных температурах воздуха, в среде агрессивных газов.
Люминесцентные лампы сохраняют номинальные параметры, при температуре окружающего воздуха 20 ... 25°С.
Учитывая благоприятный спектр излучения, высокую световую отдачу и срок службы, люминесцентные лампы следует использовать в помещениях с напряженной зрительной работой, при недостатке или полном отсутствии естественного излучения, в общественных и административных зданиях, а в сельском хозяйстве также при благоприятном влиянии их излучения на продуктивность животных, птицы и урожайность растений.
В производственных условиях при отсутствии повышенных требований к правильной цветопередаче, а также для наружного освещения целесообразно применять лампы высокого давления ДРЛ, ДнаТ, ДРИ, ДРВ.
Учитывая, что разрядные лампы (РЛ) имеют более высокую световую отдачу и больший срок службы СНиП 11-4-79 «Естественное и искусственное освещение» и «Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений» рекомендуют использовать эти источники для общего освещения производственных помещений и только в тех случаях, когда это невозможно или нецелесообразно, допускается использовать лампы накаливания (ЛН). ЛН рекомендуется использовать для освещения вспомогательных помещений (коридоры, лестницы, санузлы и др.), а также складских помещений.
Также следует учитывать, что расход электрической энергии РЛ по сравнению с ЛН меньше на 40-70%.
Светильник выбирают в зависимости от характера окружающей среды, требований к светораспределению, ограничению слепящего действия, их стоимости и экономичности.
К светильникам, устанавливаемым в сухие отапливаемые помещениях не предъявляют специальных требований. Сельскохозяйственные помещения могут относится к сухим, влажным, сырым, особо сырым, пыльным, с химически активной средой, жарким, пожароопасным. Поэтому при выборе светильников нужно учитывать степень защиты светильников от окружающей среды помещения.
Светораспределение потока и форма кривой силы света (КСС) являются основными показателями качества освещения и энергетической экономичности установки. Для освещения помещений, стены и потолок которых имеют невысокие отражающие свойства, целесообразно использовать светильники прямого света (П), при высоких отражающих свойствах стен и потолков — светильники преимущественно прямого света (Н). Для такого типа помещений используются сетильники с типовыми КСС К, Г или Д. Для дминистративных, общественных и жилых помещений используются светильники рассеянного, преимущественно отраженного или отраженного светораспределения с типовыми КСС М, Л, или Ш. Для высоких помещений с точки зрения минимальной установленной мощности источников света наиболее выгодны светильники с типом КСС К, а по мере уменьшения высоты КСС типа Г и Д, но применение светильников с такими типами КСС приводит к уменьшению расстояния между ними и к увеличению капитальных затрат.
Для сельскохозяйственных помещений чаще всего выбират светильники с типом КСС Ш, Д, М, реже Г. Для освещения территорий ферм, выгульных площадок и дорог применяют светильники с типом КСС Ш.
СНиП различают две системы освещения – общее и комбинированное (местное и общее освещение). При любой системе освещения допускаются отклонения расчетной освещенности от нормированной в любой точке поверхности не более чем на +20…-10%.
В сельскохозяйственных и животноводческих помещениях, где нормированная освещенность, как правило, не превышает 50 лк для ЛН и 150 лк для РЛ, рекомендуется использовать общее освещение. При выборе общего освещения предпочтение отдают локализованному, которое обеспечивает повышенную освещенность в главных точках рабочей поверхности, таких как кормовые и навозные проходы, кормушки, стеллажи, верстаки и др. На остальных участках рабочей поверхности помещения освещенность не должна быть меньше 75% от средней. Светильники местного освещения устанавливают на рабочем месте или применяют переносной светильник. Применение только местного освещения в помещениях недопустимо.
В сельскохозяйственных помещениях предусматриваются следующие виды освещения: рабочее освещение двух разновидностей – технологическое и дежурное, , а также аварийное и ремонтное.
Технологическое освещение обеспечивает нужную продуктивность животных, птицы, а также условия видения для выполнения обслуживающим персоналом производственных операций. Технологическое освещение располагают в зоне расположения животных.
Рабочее освещение обеспечивает нормированную освещенность во всех точках рабочей поверхности, соответствующее качество, которое определяется отклонениями питающего напряжения, пульсацией светового потока, направлением и спектральным составом света, равномерность освещения и др. Включается только при выполнении персоналом работ в данном помещение.
Дежурное освещение предназначено для наблюдения на объекте в ночное время с минимальной освещенностью. Светильники дежурного освещения выделяются из числа светильников общего освещения. В помещениях для содержания животных они составляют 10%, а в родильных отделениях 15% от общего числа светильников в помещении. Дежурное освещение располагается, как правило, равномерно по проходам производственных помещений. К дежурному освещению может относится наружное освещение входов в помещение.
Аварийное освещение предназначено для продолжения работ или эвакуации. Наименьшая освещенность рабочих поверхностей для продолжения работ принимается в пределах 5% от рабочей освещенности, но не менее 2 лк внутри помещения и 1 лк для наружных площадок. Аварийное освещение для продолжения работ устанавливают в том случае, если отключение освещения может привести к травматизму, нарушению технологического процесса или работы жизненно важных объектов( пожарная, медицинская службы и др.).
В сельскохозяйственном производстве аварийное освещение для продолжения работ необходимо проектировать на следующих объектах: инкубаторы, электрические станции и подстанции, ветеринарные пункты, зернопункты, имеющие протравливатели, сушильные установки.
Для эвакуации должна обеспечиваться освещенность на полу в основных проходах и на ступеньках помещений не менее 0,5 лк и 0,2 лк на открытых площадках. Для аварийного освещения можно использовать только лампы накаливания. Люминесцентные лампы допускается использовать при питании переменным током напряжением не ниже 90% номинального.
Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильника рабочего освещения окраской или типом.
Аварийное освещение допускается выполнять от постоянного источника применением переносных электрических фонарей.
Выбор нормированной освещенности. Нормированная освещенность – это наименьшая допустимая освещенность в «наихудших» точках рабочей поверхности перед очередной чисткой светильников. Значение нормируемой освещенности выбирается в зависимости от характера зрительной работы, размеров объекта различия, фона и контраста объекта с фоном, вида и системы освещения, типа источника света. Нормы освещенности приведены в СНиП 11-4-79, в отраслевых нормах освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий , сооружений.
При выборе нормированной освещенности необходимо иметь в виду, что в общем случае при освещенности внутри помещения до 50 лк в качестве источников света следует использовать лампы накаливания, а свыше 50 лк – люминесцентные. Нормы освещенности для люминесцентного освещения из-за его специфики превышают нормы, установленные для ламп накаливания.
Выбор коэффициента запаса и дополнительной освещенности. Снижение светового потока осветительной установки из-за загрязнения светильников и источников света и их старения при расчетах учитывают коэффициентом запаса Кз. Для ламп накаливания принимают Кз=1,15 –1,7, для газоразрядных Кз=1,3 – 2,1. Для сельскохозяйственных производственных помещений рекомендуется принимать для ламп накаливания Кз =1,15, для газоразрядных Кз=1,3. При расчете освещенности в любой точке помещения учитывают световые потоки только ближайших светильников. Для учета действия удаленных светильников и отраженных потоков при расчете используют коэффициент дополнительной освещенности . Обычно его принимают равным 1,1 – 1,2.
3.2. Выбор типа светильников и их размещение
Существуют два вида размещения светильников: равномерное и локализованное. При локализованном способе размещения светильников выбор их места расположения решается в каждом случае индивидуально и зависит от технологического процесса и плана размещения освещаемых объектов.
Наиболее рациональным является равномерное размещение светильников по вершинам квадратов, прямоугольников или ромбов. Оптимальное расстояние между светильниками определяется по формуле:
(3.1)
гдес , э – относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками;
Нр – расчетная высота подвеса светильника, м.
Численные значения с и э зависят от типа кривой силы света и определяются по таблице 5.
Таблица 5
Рекомендуемые значения с и э.
Типовая кривая с э
Концентрированная (К) 0,4 - 0,7 0,6 - 0,9
Глубокая (Г) 0,8 - 1,2 1,0 - 1,4
Косинусная (Д) 1,2 - 1,6 1,6 - 2,1
Полуширокая (Л) 1,4 - 2,0 1,8 - 2,3
Равномерная (М) 1,8 – 2,6 2,6 - 3,4
Расчетная высота подвеса светильника определяется по формуле:
(3.2)
где Но – высота помещения, м;
hсв=0…0,5 – высота свеса светильника, м;
hраб – высота освещаемой рабочей поверхности от пола, м.
Высота свеса подвесных светильников hсв=0,3…0,5 м, а для плафонов и встроенных светильников до hсв=0,2 м. Высота свеса может быть и больше 0,5 м, но в этом случае светильники необходимо устанавливать на жестких подвесках, не допускающих их раскачивания.
Крайние светильники устанавливают на расстоянии lAB = (0,3...0,5)L от стены. Если рабочие поверхности расположены у стен, то расстояние между стеной и крайним рядом светильников рекомендуется брать 0,3L. Светильники с люминесцентными лампами располагают рядами параллельно стенам с окнами или длинной стороне помещения. В зависимости от уровня нормированной освещенности светильники располагают непрерывными рядами или рядами с разрывами. Расстояние между рядами определяется так же, как и расстояние между светильниками в ряду (3.1). Светильники с четырьмя и более люминесцентными лампами могут располагаться также, как и светильники с точечными источниками света (лампы накаливания, ДРЛ, ДнаТ, ДРИ).
При определении расстояния между светильниками с газоразрядными лампами э не учитывается.
По рассчитанному значению L , длине А и ширине В помещения определяют число светильников по длине помещения:
(3.3)
Число светильников по ширине помещения:
(3.4)
И общее количество светильников в помещении:
(3.5)
Если расчет расстояния между светильниками в ряду и между рядами производился с учетом только с, то полученные значения NA и NB округляют в сторону наименьшего значения, если с учетом э в сторону большего значения.
После чего размещают светильники на плане помещения и определяют действительное расстояние между светильниками и рядами:
(3.6)
(3.7)
гдеа = 0,4 при lAB = 0,3 и а = 0 при lAB = 0,5.
003.3. Методы расчёта освещения
Задача светотехнического расчета – определить потребную мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате расчета находят световой поток источника света, устанавливаемого в светильнике. По рассчитанному световому потоку выбирают стандартную лампу. Отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного значения допускается в пределах –10…+20%. Если расхождение больше, то необходимо изменить число светильников, их размещение, тип и выполнить перерасчет, чтобы это расхождение укладывалось в допустимые пределы.
В практике светотехнических расчетов наиболее широко применяют точечный метод, метод коэффициента использования светового потока и метод удельной мощности.
Точечный метод
Точечный метод используют для расчета неравномерного освещения: общего локализованного, местного, наклонных поверхностей, наружного. Необходимый световой поток осветительной установки определяют исходя из условия, что в любой точке освещаемой поверхности освещенность должна быть не менее нормированной, даже в конце срока службы источника света. Отражение от стен, потолка и рабочей поверхности не играет существенной роли.
Расчет ведется следующим образом:
1. По справочным данным определяют минимальную нормированную освещенность для данной категории помещений.
2. Выбирают тип источника света и светильник.
3. Рассчитывают размещение светильников в помещении.
4. На плане помещения с размещением выбранных светильников намечают контрольные точки. В качестве них на освещаемой поверхности, в пределах которой должна быть обеспечена нормированная освещенность, берут точки с минимальной освещенностью. Такие точки следует брать в центре между светильниками или посередине одной из крайних сторон.(рис.3.1а). Не следует брать точки с минимальной освещенностью у стены или в углах. Если в таких точках есть рабочие места, то освещенность в них можно довести до нормы путем местного освещения или увеличения мощности источников ближайших светильников.
5. Вычисляют условную освещенность в каждой контрольной точке и точку с наименьшей условной освещенностью принимают за расчетную.
6. По справочным данным устанавливают коэффициенты запаса и дополнительной освещенности.
7. Рассчитывают световой поток лампы.
8. Из справочных таблиц выбирают ближайшую стандартную лампу, световой поток которой отличается от полученного расчетного не более чем на - 10…+20%, и определяют ее мощность.
9. Подсчитываю электрическую мощность всей осветительной установки.
На рис.3.1 приведены примеры выбора контрольных точек на плане помещения (а) и в вертикальной плоскости (б).
a)
б)
Рис.3.1. Схемы к выбору и расчёту освещения в контрольных точках.
 
Если размеры источника меньше 0,5Нр (точечный источник света), то в начале рассчитывают условную освещенность в каждой контрольной точке:
(3.8)
где ei - условная освещенность в контрольной точке от i -го источника света с условным световым потоком 1000 лм, которую определяют по кривым изолюкс или по формуле:
(3.9)
где i - угол между вертикалью и направление силы света i -го светильника в расчетную точку (рис. 3.1.б);
1000 - сила света i -го источника света с условной лампой , световой поток которой равен 1000лм, в направлении расчетной точки.
Численные значения Ii1000 определяются по силе света типовых КСС. Точка, в которой суммарная условная освещенность минимальная, принимается за расчетную.
Световой поток источника света в каждом светильнике рассчитывают по формуле:
(3.10)
где = 1,1…1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников и отражения от ограждающих конструкций;
1000 - световой поток условной лампы, лм.
По рассчитанному значению светового потока и табличным данным выбирают тип, размеры лампы и её номинальную мощность Рлн, рассчитывают отклонение табличного светового потока от расчетного:
(3.11)
Если длина светового прибора больше 0,5Нр (рис.3.2), то это линейный источник света и в начале определяют относительную условную освещенность . При этом необходимо определить, как считать светильники: как сплошную линию или как точечные источники света. Если длина разрыва между светильниками в ряду меньше 0,5Нр, то ряд светильников считают как одну сплошную (светящую) линию и под L понимается габаритная длина линии. Если длина разрыва больше 0,5Нр, то каждый светильник считается точечным и рассчитывается по отдельности. Численные значения относительной условной освещенности i определяют по кривым изолюкс в зависимости от приведенной длины L и удаленности точки от светящей линии P (рис.3.2.а).

Графики линейных изолюкс дают возможность определять относительную освещенность, создаваемую светящей линией в точке, расположенной против конца линии. При общем равномерном освещении контрольные точки, как правило, выбираются в середине между рядами светильников.
Когда точка, в которой определяется освещенность, не лежит против конца линии, поступают следующим образом:
1. Если контрольная точка расположена в пределах светящей линии (рис.3.2.б), то линию условно разбивают на две части. Контрольная точка А оказывается расположена против концов обеих частей линии, и относительная освещенность в ней равна сумме освещенностей, создаваемой каждой частью линии. Эти частичные освещенности определяются по графику линейных изолюкс.
2. Если контрольная точка расположена за пределами светящей линии (рис.3.2.в), то линию условно продлевают так, чтобы точка оказалась против её конца. Относительную освещенность в точк вычисляют как разность освещенностей, создаваемой в точке всей линией, включая условную часть и создаваемой условной частью линии.

Рис. 3.2. К расчету относительной условной освещенности от линейного источника.
Световой поток, приходящийся на 1 метр длины лампы, определяется по формуле:
(3.12)
Поток лампы или светящей линии равен:
(3.13)
По значению потока светящей линии и светового потока стандартного источника света определяем количество светильников в ряду:
(3.14)
Метод коэффициента использования светового потока.
Этот метод целесообразно применять при расчете общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей с учетом отраженных от стен, потолка и пола световых потоков. Значения коэффициентов отражения для различных материалов и покрытий приводятся в справочных данных на характеристики помещений.
Световой поток Ф источника света в каждом светильнике находится по формуле:
(3.15)
гдеЕн – заданная минимальная освещенность, лк; Кз – коэффициент запаса; S - освещаемая площадь, м2; Z – коэффициент неравномерности равный 1,1 - 1,2; N – общее количество светильников, шт.; и – коэффициент использования светового потока в относительных единицах, определяется по справочным данным для рассматриваемого помещения (Приложение 3.1).
Для определения коэффициента использования светового потока и находятся индекс помещения i и коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка - п, стен -с и пола (рабочей поверхности) пр.
Индекс помещения рассчитывают по формуле:
(3.16)
гдеА, В – длина и ширина помещения, м; Нр – расчетная высота, м.
По типу светильника, коэффициентам отражения и индексу помещения определяют коэффициент использования светового потока и в относительных единицах (Приложение 3.1).
По найденному световому потоку, пользуясь справочными данными выбирают типоразмер лампы и ее мощность. Если ближайшие лампы имеют световой поток, отличающийся от расчетного на –10%…+20%, то выбирают лампу с другим световым потоком и уточняют число светильников по формуле (3.15). Затем рассчитывают мощность всей осветительной установки.
Метод удельной мощности
Этот метод является упрощенным методом коэффициента использования светового потока и рекомендуется для расчета осветительных установок второстепенных помещений и для предварительного определения осветительной нагрузки на начальной стадии проектирования.
Расчетная формула метода:
(3.17)
где Pлр - расчетная мощность лампы, Вт;
N - количество светильников в помещении, шт;
Pуд - удельная мощность общего равномерного освещения, Вт/м2;
S – площадь помещения, м2.
Значение удельной мощности зависит от типа и светораспределения светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения стен, потолка и пола, высоты подвеса светильника и выбирается по справочной литературе (Приложения 4 и 5).
Рекомендуемые удельные мощности на освещение отдельных сельскохозяйственных производственных помещений приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Производственные помещения Удельная мощность, Вт/м2
Гараж 11
Ремонтные мастерские 12
Деревообрабатывающая мастерская 12
Коровник с доильной площадкой 4
Доильная площадка 13
Коровник при доении в стойлах 4,5
Лаборатория, молочная 15,5
Телятник 3,7
Свинарник-маточник 4,5
Свинарник-откормочник 2,6
Скотный двор для откорма на мясо 2,2
Птичник, цыплятник 5,0
Кормоприготовительная 7,0
Яйцесклад 6,0
Склады оборудования и материалов 3,0
Весовая 12,0
Помещение для персонала 18,0
 
По расчетной мощности лампы Pлр и каталожным данным выбирают типоразмер лампы и её номинальную мощность Pлн так, чтобы выполнялось условие
,(3.18)
___________________
4. Проектирование и расчёт электрических сетей
4.1. Выполнение электрических осветительных сетей.
Для распределения электроэнергии электрическая осветительная сеть выполняется в виде электропроводки с установкой аппаратов автоматической защиты и коммутации.
Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплением, поддерживающими, защитными конструкциями и деталями. Это определение согласно «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ) распространяется на все виды электропроводок (силовых, осветительных и вторичных цепей) напряжением до 1 кВ переменного и постоянного тока. Электропроводка может быть выполнена внутри зданий и сооружений, на наружных стенах, территориях предприятий, учреждений, микрорайонов, дворов, приусадебных участков, на строительных площадках с применением изолированных установочных проводов всех сечений, а также небронированных силовых кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в металлической, резиновой или пластмассовой оболочке с сечением фазных жил до 16мм2. (При сечении более 16 мм2—кабельные и воздушные линии).
Для выполнения осветительной сети в зависимости от её назначения и особенностей выполнения могут быть использованы различные виды электропроводок и различные элементы, входящие в её состав.
Открытой электропроводкой называется проводка, проложенная по поверхности стен, потолков, по фермам и другим строительным элементам зданий и сооружений, по опорам и т. п.
Скрытой электропроводкой называется проводка, проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, фундаментах, перекрытиях, за непроходными подвесными потолками и т.д.).
Наружной электропроводкой называется электропроводка, проложенная по наружным стенам зданий и сооружений, под навесами и т. п., а также между зданиями на опорах (не более четырех пролетов длиной до 25 м каждый) вне улиц, дорог и т. п. Наружная электропроводка может быть открытой и скрытой.
Струной как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока, натянутая вплотную к поверхности стены, потолка и т. п„ предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
Полосой как несущим элементом электропроводки называется металлическая полоса, закрепленная вплотную к поверхности стены, потолка и т. п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
Тросом как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока или стальной канат, натянутые в воздухе и предназначенные для подвески к ним проводов, кабелей или их пучков.
Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней проводов и кабелей. Короб служит защитой от механических повреждений проложенных в нем проводов и кабелей.
Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей. Лоток не является защитой от внешних механических повреждений, проложенных на нем проводов и кабелей. Лотки изготовливаются из несгораемых материалов.
Согласно требованиям ПУЭ коэффициент спроса (одновременности) для расчета групповой сети освещения здания и всех звеньев сети аварийного освещения следует принимать равным 1,0. Групповые линии сетей внутреннего освещения должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями на рабочий ток не более 25 А.
Групповые линии, питающие газоразрядные лампы единичной мощностью 125 Вт и более, лампы накаливания до 42 В любой мощности и лампы накаливания напряжением выше 42 В единичной мощностью 500 Вт и более допускается защищать плавкими предохранителями или автоматическими выключателями на ток до 63 А. При этом ответвления от этих линий длиной до 3 м при любом способе прокладки и любой длины при прокладке в стальных трубах допускается не защищать аппаратами защиты.
Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, натриевых. В это число включаются также розетки.
Для групповых линий, питающих световые карнизы, панели и т. п., а также светильники с люминесцентными лампами, допускается присоединять до 50 ламп на фазу. Для линий, питающих многоламповые люстры, число ламп на фазу не ограничивается.
В жилых и общественных зданиях на однофазные группы освещения лестниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий и чердаков допускается присоединять до 60 ламп накаливания, каждая из которых должна быть мощностью до 60 Вт.
В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и более, на каждую фазу должно присоединяться не более одной лампы.
Люминесцентные лампы должны применяться с пускорегулирующими аппаратами (ПРА), обеспечивающими индивидуальную компенсацию реактивной мощности до значения коэффициента мощности (cos ) не ниже 0.9. Для ламп ДРЛ, ДРИ и натриевых применима как групповая, так и индивидуальная компенсация реактивной мощности.
В осветительных сетях с газоразрядными лампами должны быть предусмотрены устройства для подавления радиопомех в соответствии с действующими положениями Министерства связи.
Питание светильника местного освещения без понизительного трансформатора допускается осуществлять при помощи ответвления от главных электрических цепей механизма или станка, обслуживаемого этим светильником. При этом, если номинальный ток плавкой вставки или расцепителя аппарата защиты главных цепей составляет не более 25 А, установка отдельного аппарата защиты для осветительной цепи необязательна.
Трансформаторы, питающие светильники напряжением 42 В н ниже, должны быть защищены со стороны высшего напряжения аппаратами защиты с номинальным током, по возможности близким к номинальному току трансформатора. Защита должна быть предусмотрена также на линиях, отходящих со стороны низшего напряжения. Если трансформаторы питаются отдельными групповыми линиями, то при питании одной линией не более трех трансформаторов установка аппаратов защиты со стороны высшего напряжения каждого трансформатора необязательна.
Сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых сетей с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ и натриевыми должно выбираться:
Для участков сети, по которым проходит ток от ламп с компенсированными пускорегулировочными аппаратами, — по рабочему току наиболее нагруженной фазы. При этом для линий со смешанной нагрузкой (лампы накаливания и газоразрядные лампы) необходимое сечение нулевых рабочих проводников следует определять из суммы 90 % рабочего тока газоразрядных ламп и 30 % тока ламп накаливания для той фазы, в которой эта сумма имеет наибольшее значение.
Для участков сети, по которым проходит ток от ламп с некомпенсированными пускорегулировочными аппаратами,— близким к 50 % сечения фазного провода. Электропроводка к светильникам местного освещения напряжением выше 42 В должна выполняться в пределах рабочего места в трубах или в гибких металлорукавах.
На рис.4.1 приведена типовая схема электропитания осветительной сети переменного тока от трансформаторной подстанции с первичным напряжением 6 или 10 кВ и вторичным – 380/220 В.
Ввод в помещение осуществляется наружной магистральной линией напряжением ~ 380/220 В, которая может быть воздушной или кабельной.
К вводному щиту помещения подключены по внутренним магистральным линиям (МЛ) осветительные и силовые щиты. В щитах устанавливают защитную и коммутирующую аппаратуру, в качестве которой используют автоматические выключатели, оснащённые соответствующими расцепителями, или комплекты предохранителей с выключателями.

Рис.4.1. Схема электро питания осветительного щита.
В помещениях опасных и особо опасных по условиям электробезопасности при применении напряжения 380/220 В светильники должны устанавливаться на высоте не менее 2,5 м и их конструкция должна исключать доступ к лампам без специального инструмента. При невозможности выполнения этих требований необходимо применять напряжение не более 42 В.
Однофазные группы светильников рекомендуется применять для небольших помещений с малым числом светильников небольшой мощности. В остальных случаях общее освещение выполняют трёхфазным с однофазными ответвлениями к отдельным группам светильников или в отдельные небольшие помещения.
Рекомендуется, чтобы в каждой однофазной группе было не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и розеток, или не более 75 люминесцентных ламп мощностью до 40 Вт или 60 ламп мощностью до 80 Вт включительно. Длина четырёх проводной группы, как правило, не должна превышать 80 м, трёх проводной – 60 м и двухпроводной – 35 м.
Выбор марки провода для проводки осветительной сети определяется условиями окружающей среды, назначением помещения, электро – и пожаробезопасностью, удобством монтажа и эстетическими требованиями. Способ прокладки должен обеспечивать надежность, долговечность, пожарную безопасность, экономичность и по возможности заменяемость проводов.
Открытые электропроводки должны прокладываться в местах, где исключена возможность их механических повреждений. Открытая прокладка незащищенных изолированных проводов со сгораемой изоляцией запрещена. Нельзя применять плоские провода во взрывоопасных помещениях и с химически агрессивной средой, по сгораемым основаниям, для зарядки подвесных светильников, в зрительных залах, клубах, на чердаках и при открытой прокладке. При скрытой прокладке плоских проводов под штукатуркой запрещается заделка проводов растворами, содержащими поташ, милонаф и другие вещества, которые могут разрушать изоляцию.
В общественных, административных, бытовых, лабораторных помещениях, как правило, используют скрытые электропроводки. В производственных и вспомогательных помещениях следует преимущественно применять открытую проводку, выполненную на тросах или тросовыми проводами, кабелями, шнурами и изолированными проводами с размещением на изоляторах, в лотках, коробах, трубах.
Сечения проводов и кабелей выбирают исходя из механической прочности, тока нагрузки и потери напряжения.
В процессе монтажа и эксплуатации электрические провода и кабели испытывают механические нагрузки, которые могут привести к обрыву токоведущих жил. Чтобы этого не произошло, ПУЭ ограничивает минимальное сечение проводов в зависимости от способов прокладки и материала токоведущих жил. Например, согласно ПУЭ в общем случае сечение жил проводов и кабелей, используемых для внутренней электропроводки, должно быть не менее 2,5 мм2 для алюминиевых жил и 1 мм2 для медных, а при прокладке на изоляторах — соответственно 4 мм2 и 1,5 мм2.
4.2. Расчёт осветительной сети.
Нагрев проводников вызывается прохождением по ним электрического тока. Температура провода зависит от величины этого тока и условий теплоотдачи в окружающую среду. Допустимая температура провода ограничивается классом нагревостойкости его изоляции. Чтобы температура не превысила допустимого значения, в зависимости от класса изоляции, материала жилы провода и способа его прокладки (в воздухе, в трубе, в строительной конструкции, в земле и т. д.), для каждого стандартного сечения согласно табличным данным, приводимых в ПУЭ, ограничивают допустимую силу рабочего тока.
В таблице 4.1 приведены значения длительно допустимых токов нагрузки (А) для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными (числитель) и алюминиевыми жилами (знаменатель), проложенными открыто и в одной трубе. Такой способ прокладки электропроводки производственных осветительных сетей является наиболее распространённым и достаточно общим для принятия токовых нагрузок в целом при других способах прокладки.
Таким образом, на основании максимального расчётного тока нагрузки (Iр) на рассматриваемом участке сети по табличным данным ПУЭ находится минимально возможное сечение жилы провода (s) из условия его допустимого нагрева, чтобы выполнялось условие:
Iр Iд ,(4.1)
где Iд – максимально возможный допустимый ток нагрузки на провод с выбранным минимальным сечением токопроводящей жилы, А;
Таблица 4.1.
Длительно допустимые токи нагрузки (А) для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными (числитель) и алюминиевыми жилами (знаменатель).
Сечение токоведущей жилы,
мм2 Провода, проложенные открыто Токовые нагрузки, А
Провода, проложенные в одной трубе
два одножильных три одножильных четыре одножильных
1 17/- 16/- 15/- 14/-
1,5 23/- 19/- 17/- 16/-
2,5 30/24 27/20 25/19 25/19
4 41/32 38/28 35/28 30/23
6 50/39 46/36 42/32 40/30
10 80/55 70/50 60/47 50/39
16 100/80 85/60 80/60 75/55
25 140/105 115/80 100/80 90/70
35 170/130 135/100 125/95 115/85
50 215/.165 185/140 170/130 150/120
70 270/210 225/175 210/165 185/140
95 330/255 275/215 255/200 225/175
120 385/295 315/245 290/220 260/200
150 440/340 360/275 330/255 -
 
Iр – максимальный расчётный ток нагрузки на рассматриваемом участке сети (А), который для осветительных сетей с учётом значения коэффициента спроса, равного единице, рассчитывается по максимальной расчётной (установленной) мощности осветительных установок (Ру, Вт) и средневзвешенному коэффициенту мощности (cos ) c учётом фазности (m) электропитания на данном участке:
Iр = Ру /(mUФ cos ),(4.2)
где UФ – фазное напряжение на рассматриваемом участке сети, В.

Рис.4.2. Расчётная схема осветительной сети.
 
С другой стороны, потеря напряжения в проводах зависит от сечения, материала токоведущей жилы, длины провода, силы тока и принятой системы напряжения. Обычно, значение допустимой потери напряжения во внутренней осветительной сети принимается до 2,5 % от номинального, чтобы обеспечить требуемый уровень напряжения у всех потребителей данной сети, рис.4.1, 4.2.
Расчет сечения проводов по допустимой потере напряжения производят по формуле:
,(4.3)
где P il i – электрический момент нагрузки i – го участка сети, кВтм;
P i – суммарная мощность нагрузки i – го участка сети, кВт;
l i – длина i – го участка сети, м;
U i – принимаемая потеря напряжения на i – м участке сети, %;
С – коэффициент, значение которого зависит от напряжения сети, материала токоведущей жилы и числа проводов в группе данного участка, табл.4.2;
cos - средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки.
 
Таким образом, сечения жил проводников на каждом участке осветительной сети определяется током нагрузки (допустимым нагревом) и допустимой потерей напряжения, принятой на данном участке при расчёте по формуле (4.3). При этом сечение жилы провода должно быть больше или равно сечению, допустимому по условию механической прочности.
В качестве примера запишем формульные выражения для расчёта сечения жилы проводов по допустимой потере напряжения для ввода в щит освещения (Sв) и для магистрали (Sм) на основании расчётной схемы рис.4.2.
Таблица 4.2.
Номинальное напряжение (В) и система электросети Значение коэффициента С, (кВтм)/(мм2%)
медная жила алюминиевая жила
380 (3 фазы) 72 44
380/220 (3фазы+N) 72 44
380/220 (2фазы+N) 32 19,5
220 (однофазная) 12 7,40
127 (однофазная) 4 2,46
36 (однофазная) 0,324 0,198
24 (однофазная) 0,144 0,088
12 (однофазная) 0,036 0,022
 
Для этого, исходя из реальной длины участка и значения нагрузки на данном участке сети, следует задаться расчётными значениями потерь напряжения на этих участках Uввод и Uмаг таким образом, чтобы суммарная потеря напряжения (Uввод + Uмаг + Uотв ) не превышала допустимого значения для внутренней проводки, равного Uдоп = 2,5 % от Uн.
В результате для схемы рис.4.2 получим следующие выражения для заданных участков сети:

 
 
Полученные расчётные сечения проводов округляют до ближайших больших (равных) стандартных сечений.
Следующим этапом по справочным таблицам допустимых токовых нагрузок на соответствующие изолированные провода и кабели по расчётному току участка сети определяют необходимое стандартное сечение жилы, исходя из допустимого нагрева провода или кабеля.
Окончательно на каждом участке сети из двух определённых сечений принимается то сечение жилы, которое окажется большим. В этом случае удовлетворяются требования как по допустимой потере напряжения, так и по допустимой токовой нагрузке.
После чего на основании выражения (4.3), решённого относительно (U), уточняют действительные потери напряжения на каждом из участков сети и в целом во внутренней проводке помещения.
При равномерной нагрузке на участке она может быть заменена суммарной, приложенной в середине участка.
4.3. Защита осветительных электросетей.
Осветительные щиты выбираются в зависимости от количества групп, схемы соединения, аппаратов управления и защиты, а также по условиям среды, в которых они будут работать. Для сельскохозяйственных объектов рекомендуются щиты типов ОЩВ, ОП с плавкими предохранителями или автоматическими выключателями (автоматами) типа А-3161, АБ-25 и др.
Ток уставки аппарата защиты (предохранителя, автомата) Iа определяется из условия
Iа Iр ,(4.4)
где Iр — расчетный ток нагрузки участка линии, защищаемого данным аппаратом защиты, А.
Автоматические выключатели имеют, как правило, комбинированные расцепители: тепловой и электромагнитный. При малых токах короткого замыканиях они отключают линию с некоторой временной задержкой за счёт срабатывания теплового расцепителя, которому необходимо определённый интервал времени нагрева. При значительных токах короткого замыкания срабатывает электромагнитный расцепитель (отсечка) и автоматический выключатель отключает аварийный участок сети практически мгновенно.
Номинальные токи аппаратов защиты должны быть не менее расчетных токов защищаемых участков, по возможности близкими к ним и не должны отключать установку при включении ламп. Для этого номинальные токи плавких вставок предохранителей и уставок автоматических выключателей с учетом пусковых токов мощных ламп накаливания и ламп ДРЛ, ДРИ, ДНаТ относительно рабочего тока линии, как правило, завышают в 1,4 раза (для автоматов с комбинированными расцепителями на ток менее 50 А, а также для нагрузки с лампами накаливания) и в 1,2 раза (для ламп типа ДРЛ, ДРИ, ДНаТ с защитой сети плавкими предохранителями).
___________________
ЛИТЕРАТУРА
Баев В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению. – М.: Агропромиздат, 1991. – 175 с.
Епанешников М.М. Электрическое освещение. Изд. 4-е, перераб. М.: Энергия, 1973. – 352 с.
Живописцев Е.Н., Косицин О.А. Электротехнология и электрическое освещение. М.: Агропромиздат, 1990. – 303 с.
Жилинский Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение. – М.:Колос, 1982. – 272 с.
Козинский В.Д. Электрическое освещение и облучение. – М.: Агропромиздат, 1991. – 239 с.
Лямцов А.К., Тищенко Г.А. Электроосветительные и облучательные установки. – М.: Колос, 1983. – 224 с.
Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. – М.: ВИЭСХ, 1992. – 27 с.
Правила устройства электроустановок.– М. Энергоатомиздат, 1998.- 550 с.
Справочная книга для проектирования электрического освещения /Под ред. Г.М. Кнорринга. – Л.: Энергия, 1976. – 384 с.
Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 2 изд., перераб. и доп. М.: Энегоатомиздат, 1995. – 528 с.
Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства /Учебное пособие. – М.: Информагротех, 1999. – 536 с.
Фалилеев Н.А., Ляпин В.Г. Проектирование электрического освещения. – М.: ВСХИЗО, 1989. – 97 с.
Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации с.-х. техники: Уч. пособие для вузов. – М.: Колос, 1995. – 368 с.
Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок/ Под ред. И.Ф.Кудрявцева. – М.: Агропромиздат, 1988.- 480с.
___________________
ЛИТЕРАТУРА
    Баев В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению. – М.: Агропромиздат, 1991. – 175 с.
    Епанешников М.М. Электрическое освещение. Изд. 4-е, перераб. М.: Энергия, 1973. – 352 с.
    Живописцев Е.Н., Косицин О.А. Электротехнология и электрическое освещение. М.: Агропромиздат, 1990. – 303 с.
    Жилинский Ю.М., Кумин В.Д. Электрическое освещение и облучение. – М.:Колос, 1982. – 272 с.
    Козинский В.Д. Электрическое освещение и облучение. – М.: Агропромиздат, 1991. – 239 с.
    Лямцов А.К., Тищенко Г.А. Электроосветительные и облучательные установки. – М.: Колос, 1983. – 224 с.
    Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. – М.: ВИЭСХ, 1992. – 27 с.
    Правила устройства электроустановок.– М. Энергоатомиздат, 1998.- 550 с.
    Справочная книга для проектирования электрического освещения /Под ред. Г.М. Кнорринга. – Л.: Энергия, 1976. – 384 с.
  Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 2 изд., перераб. и доп. М.: Энегоатомиздат, 1995. – 528 с.
  Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства /Учебное пособие. – М.: Информагротех, 1999. – 536 с.
  Фалилеев Н.А., Ляпин В.Г. Проектирование электрического освещения. – М.: ВСХИЗО, 1989. – 97 с.
  Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации с.-х. техники: Уч. пособие для вузов. – М.: Колос, 1995. – 368 с.
  Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок/ Под ред. И.Ф.Кудрявцева. – М.: Агропромиздат, 1988.- 480с.
___________________

Приложенные файлы

  • docx 457639
    Размер файла: 630 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий