Расчет и проектирование электрического освещения в телятнике

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БУРЯТСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ

АКАДЕМИЯ им. В.Р. ФИЛИППОВА

ИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Электрификация и автоматизация с/х»

КУРСОВАЯ РАБОТА

СВЕТОТЕХНИКА

ТЕМА: «Расчет и проектирование электрического освещения в телятнике»

Выполнил: ст. гр. 4204

Абрамов С.Б.

Проверил: д.т.н. профессор

Тайсаева В.Т.

Улан-Удэ

2009



Содержание

светильник электрический ток точечный

Техническое задание

Введение

1. Расчет размещения светильников

2. Точечный метод

3. Метод коэффициента использования светового потока

4. Метод удельной мощности

5. Общие сведения

6. Выбор осветительного щита

7. Выбор марки проводов

8. Основные мероприятия по защите персонала от поражения электрическим током

9. Основные мероприятия по защите животных от поражения электрическим током

Список использованной литературы



Техническое задание

Объект - Телятник

Источник света - РЛНД (Разрядные люминесцентные лампы низкого давления)

Норма освещённости - 100 лк.

Размеры основного помещения

Длина - 24 м.

Ширина - 8 м.

Высота - 4,5 м.

Количество вспомогательных помещений - 3

Суммарная площадь от площади основного помещения- 18 %



Введение

Основной задачей курсовой работы по дисциплине «Светотехника» является практическое освоение студентом этапов проектирование электрического освещения различных сельскохозяйственных производственных помещений, которое, в общем случае, включает в себя светотехнические и электротехнические расчёты.

В светотехнической части курсовой работы необходимо выбрать вид, систему освещения и типы светильников и источников света, произвести расчёт размещения светильников и определить мощности используемых осветительных ламп и всей осветительной установки.

В электротехнической части курсовой работы производится: Выбор типа и места установки осветительного щита и способа его электропитания со стороны источника и подключения со стороны осветительной нагрузки. Выбор марки проводов и способа прокладки осветительной проводки. Расчёт сечения проводников по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения в каждой группе осветительной сети. Выбор защитно - отключающей аппаратуры осветительного щита, разработка мероприятий по защите персонала от поражения электрическим током.

Графическая часть курсовой работы представляется в виде листа спецификации используемых светотехнических и установочных изделий, проводов и электроаппаратуры, чертежа плана объекта с нанесением на него щитов, светильников, розеток, выключателей, понижающих трансформаторов и др.

Правильно спроектированные осветительные электроустановки позволяют повысить эффективность производства, улучшить качество продукции и существенно улучшить условия труда и снизить производственный травматизм.



1. Расчет размещения светильников

Существует два вида размещения светильников: равномерное и локализованное. При локализованном размещении 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:

Hр L Hр

где ,- относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояние между светильниками.

= 1,8; = 2,6. ( по табл. 5)

Hр - расчетная высота подвеса светильника, м.

Hр = H0 - hсв - hраб

где H0 - высота помещения, м.

hсв = 0...0,5 - высота свеса светильника, м;

hраб - высота освещаемой рабочей поверхности от пола, м.

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 0,3• L.

По рассчитанному значению L, длине А и ширине В помещения определяют число светильников по длине помещения:

NA = (A - 2 • lA ) / (L) + 1

Число светильников по ширине помещения:

NB = (B - 2 • lB ) / (L) + 1

Общее количество светильников в помещении:

N= NA • NB

Определение расстояния между светильниками и рядами:

LA = A / (NA - a)

LB = B / (NB - a)

где а = 0,4

Решение:

Hр L Hр

1,8 • 3,6 L 2,6 • 3,6

1,8 • 3,6 7 2,6 • 3,6

L = 7

lAB = (0,3…0,5) • L

lAB = 0,37 • 7 = 2,59 м.

NA = (A - 2 • lA ) / (L) + 1 = (24 - 2 • 2,59) / (7) +1 = 4

NB = (B - 2 • lB ) / (L) + 1 = (8 - 2 • 2,1) / (7) +1 = 2

N= NA • NB = 4 • 2 = 8

LA = A / (NA - a) = 24 / (4 - 0,4) = 6,67 м.

LB = B / (NB - a) = 8 / (2 - 0,4) = 5 м.

2. Точечный метод

Точечный метод используют для расчета неравномерного освещения: общего локализованного, местного наклонных поверхностей, наружного. Необходимый световой поток осветительной установки определяют из условия, что в любой точке освещаемой поверхности освещённость должна быть не менее нормированной, даже в конце срока службы источника света. Отражение от стен, потолка и рабочей поверхности не играет существенной роли.

ei - условная освещённость в контрольной точке от i-го источника света с условным световым потоком 1000 лм, которую определяют по кривым изолюкс или по формуле:

ei = (Ii1000 • cos3 ) / H2p ,

где i - угол между вертикалью и направление света i-го светильника в расчётную точку

1000 - сила света i-го источника света с условной лампой, световой поток который равен 1000 лм, в направлении расчётной точки.

Световой поток источника света в каждом светильнике рассчитывают по формуле:

Ф = (1000 • ЕН • КЗ ) /(• ei ),

где - коэффициент, учитывающий дополнительную освещённость от удаления 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 мощность ФЛ , рассчитывают отклонение табличного светового потока от расчетного:

- 0,1 (ФЛ - Ф) / Ф + 0,2

Тип лампы ЛБ 20 - 1. Мощность лампы 20 Вт напряжение в лампах 60 В. Номинальный световой полюс 1200. Длина лампы 604,0 мм, диаметр 40 мм. Продолжительность горения 15 тыс. ч.

Решение:

e1 = (Ii1000 • cos3 ) / H2p = (159,2• cos3 • 36?) / 3,62 = 6,5 лк.

e2 = (Ii1000 • cos3 ) / H2p = (159,2• cos3 • 36?) / 3,62 = 6,5 лк.

e3 = (Ii1000 • cos3 ) / H2p = (159,2• cos3 • 65?) / 3,62 = 0,93 лк.

e4 = (Ii1000 • cos3 ) / H2p = (159,2• cos3 • 75?) / 3,62 = 0,21лк.

ei = 6,5+6,5+0,93+0,21 = 14,14 лк.

Ф = (1000 • ЕН • КЗ ) /(• ei ) = (1000 • 100 • 1,3 ) /(1,2• 14,14 ) = 2020 лм.

- 0,1 (ФЛ - Ф) / Ф + 0,2

- 0,1 - 0,05 + 0,2

3. Метод коэффициента использования светового потока

Этот метод целесообразно применять при расчёте общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей с учётом отражённых от стен, потолка и пола световых потоков. Значения коэффициентов отражения для различных материалов и покрытий.

Световой поток в каждой формуле находится по формуле:

Ф = (ЕН • S • КЗ • Z) / (N • ) ,

где ЕН - заданная минимальная освещённость, лк;

КЗ - коэффициент запаса;

S - освещаемая площадь, м2 ;

Z - коэффициент неравномерности равный - 1,2;

N - общее количество светильников, шт.;

- справочный коэффициент светового потока в относительных единицах.

Индекс помещения рассчитывают по формуле:

i = (A • B) / [Hp • (A + B)],

где А, В - длина и ширина помещения, м;

Hp - расчётная высота, м.

По найденному световому потоку, пользуясь справочными данными выбирают тип, размер лампы и её мощность.

Решение:

Ф = (ЕН • S • КЗ • Z) / (N • ) = (100 • 192 • 1,3 • 1,2) / (8 • 34) = 110,12

i = (A • B) / [Hp • (A + B)] = (24 • 8) / [3,6 • (24 + 8)] = 1,67

Тип лампы - ЛБ. Мощность P = 30Вт. Напряжение U = 220В, диаметр 27 мм, Световой поток Ф = 2020.



4. Метод удельной мощности

Этот метод является упрощенным методом коэффициента использования светового потока и рекомендуется для расчёта осветительных установок второстепенных помещений и для предварительного определения осветительной нагрузки на начальной стадии проектирования.

Расчётная формула метода:

Pрл = (Pуд • S) / N,

где Pрл - расчётная мощность лампы, Вт;

N - количество светильников в помещении, шт.;

Pуд - удельная мощность общего равномерного освещения, Вт / м2;

S - площадь помещения, м2 .

Значения удельной мощности зависит от типа и светораспределения светильника, размеров помещения, коэффициентов отражения стен, потолка и пола, высоты подвеса светильника и выбирается по справочной литературе.

Телятник - 3,7 Вт / м2.

По расчётной мощности лампы Pрл и каталожным данным выбирают типоразмер лампы и её мощность так, чтобы выполнялось условие:

0,9 • Pрл Pл 1,2 • Pрл

Решение:

Pрл = (Pуд • S) / N = (3,7 • 192) / 8 = 88,8 Вт,

0,9 • Pрл Pл 1,2 • Pрл

0,9 • 88,8 Pл 1,2 • 88,8

79,9 93 106,6

5. Общие сведения

Согласно требованию ПУЭ(12) коэффициент спроса для групповой сети освещения зданий и всех звеньев аварийного освещения следует брать равным единице.

Групповые линии внутреннего освещения должны быть защищены предохранительными или автоматическими выключателями на рабочий ток не более 25А.

Групповые линии питающие газоразрядные лампы единичной мощности 125 Вт, оснащены плавкими предохранителями или автоматическими выключателями на ток до 63А.

Каждая групповая линия должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРН, натриевых. В это число включены также розетки.

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.

6. Выбор осветительного щита

Для данного здания подходит осветительный щит типа ОВЩ. Этот тип щитов применяют в сельском хозяйстве. В щитах устанавливают защитную и коммутирующую аппаратуру, в качестве которой используют автоматические выключатели, оснащённые соответствующими расцепителями.

7. Выбор марки проводов

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 надёжность, долговечность, пожарную безопасность, экономичность и по возможности заменяемость проводов.

Открытые проводки должны прокладываться в местах, где исключена возможность их механических повреждений. Открытая прокладка незащищённых 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.

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 это не произошло, ПУЭ ограничивает минимальное сечение проводов в зависимости от способов прокладки и материала токоведущих жил.

Расчёт сечения проводов по допустимой потере напряжения производят по формуле:



S = (i • li ) / ( C • i • cos ),

где i • li - электрический момент нагрузки i-го участка сети, кВт• м

i - суммарная мощность нагрузки i-го участка сети, кВт;

li - длина i-го участка сети, м;

i - принимаемая потеря напряжения на i - м участке сети, %;

C - коэффициент, значение которого зависит от напряжения сети, материла токоведущей жилы и числа проводов в группе данного участка, по табл.;

cos - коэффициент мощности нагрузки.

Решение:

S = (i • li ) / ( C • i • cos ) = (30• 8) / ( 44 • 2,5 • 0,9 ) = 2,42 мм2 ;

C = 44 (кВт • м) / (мм2 %)

i = 2,5 %

cos = 0,9

Подбор провода по ближайшему стандартному значению и допустимому нагреву.

Ближайшее стандартное значение - 2,5 мм 2 .

Ток допустимый - 40 А.

Провод марки АППВ способ прокладки в стальных трубах.

8. Основные мероприятия по защите персонала от поражения электрическим током

Защита от поражения электрическим током должна обеспечиваться применением мер, определенных в разделах:

Для защиты от прямого и косвенного прикосновений;

Для защиты от прямого прикосновения;

Для защиты от косвенного прикосновения;

Защита от прямого и косвенного прикосновений.

Защиту от поражения электрическим током считают обеспеченной, когда:

- номинальное напряжение не превышает 50 В переменного тока (действующее значение) или 120 В постоянного (выпрямленного) тока; Примечание - Если цепь питается от сети более высокого напряжения посредством такого оборудования как автотрансформаторы, потенциометры, полупроводниковые устройства и.т.п., ее считают частью первичной цепи, и она должна защищаться посредством мер безопасности, применяемых в первичной цепи.

Электрохимический источник питания (гальванический элемент или аккумулятор) или другой независимый источник (например двигатель-генератор).

Электронные устройства, выполненные по соответствующим стандартам, в которых предусмотрены меры, обеспечивающие, в случае внутреннего замыкания на корпус, невозможность превышения выходного напряжения. Допускаются более высокие значения выходного напряжения, если, в случае прямого или косвенного прикосновения, напряжение на выходе уменьшается до безопасных значений.

Примечание - Выходное напряжение должно быть измерено вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 3000 Ом.

Передвижные источники, например двигатель-генераторы, должны выбираться и устанавливаться в соответствии с требованиями для защиты оборудования класса II или с применением эквивалентной изоляции.



9. Основные мероприятия по защите животных от поражения электрическим током

Одна из проблем развития животноводства -- обеспечение электробезопасности животных как на небольших молочнотоварных фермах, так и в огромных агропромышленных комплексах. С далеких времен известно, что молния поражает животных. В литературе описаны случаи, когда во время одной грозы погибло 2000 овец, а во время другой -- около 1000 овец. От ударов молнии гибнут лошади и коровы. При одной из гроз из стада в 152 коровы погибло 126.

В первые годы создания сетей напряжением 110 В и выше начали появляться сведения о том, что животных в поле поражает электрический ток. Обычно поражение происходит в зоне оборвавшегося провода линии электропередачи высокого напряжения. Источником гибели в этих случаях являются шаговые напряжения. Они могут быть опасными в зоне сотни метров от упавшего провода, значение напряжения которого относительно земли составляет 50 кВ и более. Зарегистрированы поражения животных при коротких замыканиях вблизи плохо выполненных заземлений. Значительное повышение требований по надежности эксплуатации линий электропередачи, использование более совершенных грозозащитных мероприятий привели к заметному сокращению числа обрывов проводов, а следовательно, и к уменьшению числа поражений животных шаговым напряжением. Защитные мероприятия на открытых подстанциях для человека рассчитываются по значению максимально допустимого шагового напряжения 150 В- Для животных поражение этим напряжением во многих случаях приводит к гибели.

Широкая электрификация сопровождается внедрением электроэнергии во все звенья сельского хозяйства. Особенно интенсивно идет электрификация животноводческих и птицеводческих ферм, превращающихся в производственные цехи со сложным электротехническим оборудованием.

Развитие сельскохозяйственной энергетики опережает, с одной стороны, темпы подготовки эксплуатационного персонала и, с другой -- темпы развития производства специализированного электротехнического оборудования и кабелей, которых требует сельскохозяйственная электроэнергетика. Дело в том, что электротехническое оборудование на животноводческих и птицеводческих фермах устанавливается в сырых помещениях, полы в этих помещениях, как правило, проводящие. Напряжение относительно земли составляет 220 В.

Обеспечить надежную эксплуатацию электроустановок на фермах значительно сложнее, чем в производственных цехах промышленного предприятия. Зарегистрирован ряд аварий электроустановок на фермах, при которых одновременно погибало свыше 10 животных. Как правило, животные гибнут при обстоятельствах, при которых возникают электротравмы и у людей. Вот почему анализ электротравматизма животных поучителен.

Проводимые после каждого происшествия защитные организационно-технические мероприятия по улучшению устройства и эксплуатации сетей и электроустановок в сельском хозяйстве повышают надежность их обслуживания, уменьшая вероятность поражения людей. Но это надо делать, и не ожидая несчастных случаев с животными.

Поражение животных электричеством отличается от поражения людей. Механизм действия электрического тока здесь проще, и это помогает уточнению представлений об опасном действии электрического тока на человека. В чем же отличие? Первое и, пожалуй, главное состоит в следующем. Существует практически всего три варианта электрической цепи через тело животного: нога -- нога, ноги -- ноги, носовое зеркало -- ноги. Для скота, находящегося в помещении на привязи с помощью железной цепи, появляется дополнительная цепь -- через шею животного. Однако шерсть животного обладает неплохими изолирующими свойствами, ограничивает электрический ток через эту дополнительную цепь и, как показывают расследования, опасности эта цепь не увеличивает. Второй особенностью поражения животных электрическим током является возможность поражения при меньшем удельном шаговом напряжении (шаговое напряжение, приходящееся на один метр). Объясняется это тем, что шаг человека почти в два раза меньше расстояния между ногами крупного животного. И, наконец, третья особенность -- поражение животного всегда происходит на воздухе или в неотапливаемых, как правило, помещениях, где животные стоят на проводящем полу.

Приведем два типичных примера возможных поражений животных. На животноводческих фермах широко применяются автоматически действующие системы подачи воды для питья животных. Эти системы снабжены электродвигателями, и к ним подводят провода. При некачественном монтаже и недостаточном контроле за состоянием изоляции возникают повреждения последней. Трубопровод, по которому подается вода, оказывается под напряжением, а следовательно, и вода, являясь проводником, тоже оказывается под напряжением. Через корову или какое-либо другое животное, когда оно касается воды, возникает электрическая цепь, и животное погибает. На некоторых фермах были случаи, когда при подобных обстоятельствах погибало до 30 животных.

Второй пример. Эксплуатационный персонал недостаточно следит за изоляцией проводов и кабелей в местах прокладки их через стены. По тем или иным причинам возможны ее повреждения. Обычно повреждению предшествует тот или иной дефект изоляции провода, образовавшийся при монтаже. Развитие его приводит к тому, что стена, через которую проходит провод, оказывается под напряжением. Вследствие этого могут быть под напряжением и кормовые лотки. Животное, касаясь лотка, попадает под это напряжение и погибает.

Каковы мероприятия по устранению поражений животных? Они несложны: качественный монтаж всех электроустановок, периодический контроль за состоянием изоляции мегомметром (прибор для измерения сопротивления изоляции) и замена участков сети или электроустановок, у которых обнаружено снижение значения сопротивления изоляции.

Анализ электротравм у животных с тяжелым исходом дал неожиданно новые результаты для понимания механизма поражения животного электрическим током. Данные отечественных и зарубежных авторов о значении поражающего тока для животных однозначны и не противоречивы в отличие от подобных оценок для человека. Так, для телят 0,2--0,3 А, для коров 0,3--0,4 А, для овец и свиней 0,15--0,20 А. Поражающее напряжение -- от 30 до 40 В. Единообразие этих данных объясняется тем, что механизм поражения животных преимущественно фибрилляционный, т. е. электрический ток действует непосредственно на сердце, в то время как у людей механизм поражения в той или иной степени связан с серьезными нарушениями мозгового кровообращения.

Эксплуатация электрифицированного сельскохозяйственного оборудования требует серьезного внимания. Нужны специальные электроустановки и электроприводы для сельскохозяйственных электросетей. Необходимо широко разъяснять населению особенности действия электричества и основные защитные мероприятия. Электротравматизм животных, так же как и электротравматизм людей, в сельскохозяйственном производстве может и должен быть устранен.



Список использованной литературы

1. «Электрическое освещение и облучение» Жилинский Ю.М., Кушин В.Д., М. Колос. 1982 г.

2. «Справочная книга по светотехнике» под редакцией Айзенберга Ю.Б., М. Энерго. 2001 г.

3. «Правила устройства электроустановок» Новосибирск. Сибирское УИ. 2008 г.

Размещено на Allbest.ru

...