Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

Физико-технический факультет

Кафедра электротехники и электроники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электрическое освещение»

на тему: «Расчет освещения для архива хранения носителей информации»

Выполнил:

студент 4 курса ТЭЭО-141 группы

Э.В. Кисель

Проверил:

Зав. каф. В. Н. Комар

Гродно, 2018

СОДЕРЖАНИЕ

освещение аварийный рабочий люминесцентный

Введение

1. Светотехнический расчет оптического производства

1.1 Проверка освещения цеха программой Dialux

2. Светотехнический расчет материальной кладовой

2.1 Проверка освещения материальной кладовой программой Dialux

3. Расчёт аварийного освещения программой Dialux

4. Расчет электрической сети рабочего освещения

5. Выбор осветительных щитков и защитных аппаратов

6. Экономический расчет освещения для ламп ДРЛ

6.1 Экономический расчёт освещения для люминесцентных ламп

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Первые варианты светодиодов, в силу несовершенства материала из которых они делались, хоть считались лучшими источниками света в отношении КПД, но они не могли выдавать достаточную мощность. Даже засветив множество светодиодов одновременно, результат был не тот. Но с развитием технологий удалось добиться улучшения яркости свечения в разы, что на данный момент уже позволяет сделать устройство с размерами обычных лампочек, а с потоком света намного ярче и экономичнее, нежели их предшественники.

Светодиодные лампочки или led лампы представляют собой светоизлучающее устройства состоящие из множества встроенных внутрь светодиодных полупроводниковых элементов и которые, на данный момент, обладают наилучшими характеристиками. У данных светодиодных ламп имеется лишь один недостаток, это относительно высокая стоимость.

Что касается достоинств светодиодных лампочек (led ламп) -- в первую очередь это конечно экономность электроэнергии, о чём уже было сказано. Лишь малая часть энергии тратится на выделения тепла в отличие от старых добрых ламп накаливания, которые просто выкидывали в окружающую среду большую часть потребляемой энергии. Конечно -- это минимальные размеры, что также играет не последнюю роль. Это её 100%-аяэкологичность (в отличии от всех видов люминесцентных ламп, которым нужна специальная утилизация).

И так, подведём итог: будущее за светодиодными лампочками или led лампами, но пока происходит естественное обновление старых технологий на более новые, будем дружно отдавать своё предпочтение проверенным годами электроосветительным устройствам, зайдя в магазин, что бы купить замену перегоревшей лампочки в своём доме.



1. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Исходные данные: длина цеха А=25м, ширина В=10м, строительная высота Н=7м, условия окружающей среды нормальные, температура воздуха в помещении 25°С , имеется естественное освещение через окна.

С учетом исходных данных из соображения экономичности и удобства эксплуатации для освещения цеха применяем светильники с лампами типа ДРЛ.

Первоначально проведем размещение светильников. Определим в соответствии с формулой (1.1) высоту установки светильников над освещаемой поверхностью, приняв высоту расчетной поверхности над полом , а расстояние от светильника до перекрытия

(1.1)

H_p=7 ? 0,8 ? 1,15 = 5 м

Для освещения цеха принимаем светильники ГСП04-250 со степенью защиты IP23 и КСС типа Д. Принимаем для этой КСС L/H_p = 1,1.

Тогда расстояние между соседними светильниками или рядами светильников

L = 1,1 Ч 5 = 5,5 м,

А расстояние от крайних светильников или рядов до стен

l=(0,3…0,5)L=0,5 Ч 5,5=2,75 м.

Число рядов светильников определяется по формуле:

(1.2)

ряда.

По выражению (1.3) найдем число светильников в одном ряду:

(1.3)

светильников.

Уточняем реальное расстояние между рядами L_B и между светильниками в ряду L_A по формулам (1.4) и (1.5):

(1.4)

(1.5)

4,5 м;

= 4,86 м;

Проверим выполнение соотношения:

что находится в допустимых приделах.

Таким образом, освещение архива хранения носителей информации выполняется двумя рядами светильников. В каждом из рядов устанавливаются по пять светильников, а общее количество светильников в помещении архива:

штук

Далее методом коэффициента использования определяем расчетное значение светового потока одной лампы, принимая нормируемую освещенность Е_н=300лк, коэффициент запаса К_з=1,4. Индекс помещения рассчитаем по формуле (1.6):

(1.6)

Для кривой силы света Д-1 и коэффициента отражения потолка, стен и рабочей поверхности соответственно 50, 50, 10% определяется коэффициент использования светового потока для i_п=1,43 который будет равняться ?_оу=0,7.

Вычисляем значение освещаемой площади:

Приняв коэффициент неравномерности освещенности z=1,15, определим расчетное значение светового потока по формуле (1.7):

(1.7)

лм

По величине Ф_пр принимаем для освещения лампы типа ДРИ мощностью 250 Вт со световым потоком Ф_л=19000 лм, значение которого отличается на величину

что допустимо.



1.1 Проверка рабочего освещения цеха программой Dialux

Из выше изложенного мы видим что расчёт для цеха выполнен верно.



2. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОЙ КЛАДОВОЙ

Исходные данные: длинна помещения А=10м, ширина В=8м, строительная высота Н=5м, условие среды - пожароопасное помещение класса П-IIа, температура воздуха 25°С, имеется естественное освещение через окно.

Учитывая строительные размеры помещения для освещения принимаем два ряда светильников с энергоэкономичными люминесцентными лампами низкого давления.

Произведем размещение светильников. Высота расчетной поверхности над полом h_p=0,8м. Светильники устанавливаются на расстоянии от потолка h_c=0,3м. Тогда расчетная высота от условной рабочей поверхности до светильников выполняем по формуле (1.1).

м

Кладовая освещается двумя рядными одноламповыми светильниками типа ЛСП18 со степенью защиты IP5'4 с КСС типа Д-1 и люминесцентной лампой типа ЛБ18 со световым потоком Ф_л=1250лм.

Определяем расчетное значение светового потока светового одного ряда люминесцентных светильников. Принимаем Е_н=75лк, а К_з=1,4. Индекс помещения определяем по формуле (1.6).

Путем линейных интеграций получаем значение коэффициента использования для кривой силы света Д-1 и коэффициента отражения от потолка, стен и рабочей поверхности соответственно 50, 50, 10% ?_оу=0,52. Освещаемая площадь кладовой

Подставляя полученные значения в формулу (1.7),определяем расчетное значение светового потока ряда

(2.1)

лм

По формуле найдем количество светильников в ряду:

,

где n_св - число ламп в одном светильнике;

Ф_л - световой поток одной лампы, лм.

шт.

При этом расстояние между соседними светильниками в ряду не должно превышать 0,5Н_р

Принимаем для освещения материальной кладовой 8 светильника, расположенных в 2 ряда.

Расчет значения светового потока одной лампы светильника

лм.

Отличие расчетного значения светового потока лампы от фактического

что допустимо.

Длина светильника l_c=720 мм расстояние от торцов крайних светильников до стен l=0,5 м. Тогда расстояние между светильниками

Где l_c - длина одного светильника.

В процессе расчетов необходимо следить чтобы суммарная длинна светильников с люминесцентными лампами в одном ряду не превышала длины помещения.

м

Расстояние между соседними светильниками не превышает

Определяем расстояние между рядами светильников, приняв расстояние от рядов до стен 1,5 м по выражению.

2.1 Проверка освещения материальной кладовой программой Dialux

Для обеспечения нормируемой освещенности в кладовой окончательно к установке принимаем 14 светильника ЛСП 18 с лампами ЛБ 18 в 2 ряда по 7 штук.



3. РАСЧЁТ АВАРИЙНОГО ОСВЕЩЕНИЯ В ПРОГРАММЕ DIALUX



4. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ РАБОЧЕГО ОСВЕЩЕНИЯ

Произведем расчет сечений проводов и кабелей, питающих светильники, установленные в дисплейном зале и материальной кладовой.Питание осветительных установок осуществляется в соответствии со схемой.

В результате светотехнического расчета получено, что освещение дисплейного зала выполняется тремя рядами, каждый из которых содержит по четыре светильника с лампами типа ДРИ мощностью P_н = 250 Вт. Таким образом, общее число световых приборов рабочего освещения штук. На участке один светильник используется для аварийного освещения.

Для освещения материальной кладовой применено два ряда светильников с люминесцентными лампами, в каждом ряду располагается по пять одноламповых светильника с лампой мощностью Р_ном=18Вт.

Наметим основные решения по конструктивному исполнению осветительных сетей. Линию С1 принимаем в однофазном исполнении и выполняем трехжильным кабелем (фаза L2, нулевые проводники N и РЕ). Кабель прокладывается открыто по строительным элементам здания с креплением скобами. Групповые линии С2 и С3 принимаются трехфазными и выполняются пятижильными кабелями. Линия С4 - однофазная, так как в данном ряду один светильник используются в системе освещения для эвакуации и запитывается отдельной линией от щитка аварийного освещения ЩАО. Кабельные линии С2, СЗ прокладываются на тросах. Питающие линии П1 - П2 выполняются кабелями, проложенными на лотках. Из экономических соображений для всех линий выбираем кабели с алюминиевыми жилами марки АВВГ. Распределение светильников по фазам L1, L2 и L3 м таким образом, чтобы в максимальной степени уменьшить проявления стробоскопического эффекта и по возможности равномерно загрузить фазы.

Длины участков линий (до первого светильника, до разветвления между соседними светильниками) определяем по плану здания с учетом вертикально и горизонтальной прокладки кабелей.

Определяем расчетные нагрузки групповых линий по формуле (3.1), приняв К_с = 1.

(3.1)

Линия С1: Р_р1= 1,1·5·0,25 = 1,38 кВт;

Линия С2: Р_р2=1,1·5·0,25 = 1,38 кВт;

Линия С3: Р_р2= 1,2·14·0,018 = 0,3 кВт;

Для линии питающей осветительный щиток ЩО К_с = 1. Тогда их расчетные нагрузки

Р_РП1 = 1·(1,38+1,38+0,3) = 3,06 кВт

Тогда величина допустимой потери напряжения в сети электрического освещения найдем по формуле (3.2)

(3.2)

%

Для выбора сечения жил питающих кабелей определим собственные моменты, нагрузок соответствующих линий по формулам (3.3) и (3.4)

(3.3)

Если группа светильников одинаковой мощности присоединяется к групповой линии с равным интервалом l то рассредоточенная нагрузка линии заменяется суммарной сосредоточенной приложенной в середине участка тогда L определяется по формуле (3.4)

(3.4)

Линия питающая ЩО: кВТ·м;

Линия С1:кВТ;

Линия С2: кВТ;

Линия С3: кВТ;

Для выбора сечения проводников линии, питающей Щ0, по допустимой потере напряжения необходимо определить ее приведенный момент нагрузки по формуле (3.5):

(3.5)

кВТ

Тогда сечение жил питающего кабеля определяется в соответствии с формулой (3.6). При расчете разветвленной осветительной сети по условию расхода минимума цветного металла сечение проводников до разветвления определяется по приведенному моменту нагрузки М_пр.

(3.6)

Где С = 48

мм²

Принимаем сечение жилы кабеля марки АВВГ-5Ч4-0,66 с допустимым токам по нагреву А при прокладке в воздухе.. Проверяем сечение жилы кабеля по допустимому нагреву. Для этого определяем расчетный ток линии, предварительно вычислив средневзвешенное значение мощности по формуле (3.4)

(3.4)

Для выбора проводников по условию нагрева определяем расчетный ток линии по следующей формулам, для трехфазной сети по формуле (3.5), а для однофазной по формуле (3.6).

(3.5)

(3.6)

А

Выбранный подопустимой потери напряжения кабель удовлетворяет условия нагрева (38>27,9A)

Фактически потеря напряжения в сети питающее ЩО, по собственному моменту линии по выражению (3.7):

(3.7)

Таким образом, оставшееся величина допустимой потери напряжения, по которой проводится расчет групповой сети:

Выбор сечения проводников групповых линий.

Определяем сечение жилы кабеля трёхфазной линии С1, исходя из оставшейся величины допустимой потери напряжения:

Принимаем сечение жилы кабеля 2,5 мм². Кабель марки АВВГ-5х2,5-0,66 с допустимым током по нагреву I_доп = 17,48 А при прокладке в воздухе. Проверяем сечение жил кабеля по допустимому нагреву:

Выбираем подопустимой потери напряжения кабель удовлетворяющий условие нагрева.

Фактически потери напряжения в линии С1:

Производим такой же расчет для трехфазной сети групповой линии С2:

Принимаем сечение жилы кабеля 2,5 мм². Кабель марки АВВГ-5х2,5-0,66 с допустимым током по нагреву I_доп = 0,92·19 = 17,48 А при прокладке в воздухе:

Выбираем подопустимой потери напряжения кабель удовлетворяющий условие нагрева.

Фактически потери напряжения в линии С2:

Расчет линий С3 производим аналогично. Результаты расчетов питающей групповых линий приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты расчета электрических сетей рабочего освещения

Линия	Сечение жилы по потери напряжения, мм2	Расчетный ток линии, А	Марка кабеля, количество и сечение жил, мм2	Допустимый ток кабеля А	Фактическая потеря напряжения в %
П	10	27,85	АВВГ-5х10	38	1,01
С1	4	14,4	АВВГ-5х4	17,48	0,21
С2	4	14,4	АВВГ-5х4	17,48	0,24
С3	2,5	2,3	АВВГ-3х2,5	21	0,11

4.1 Расчет электрической сети аварийного освещения

Конструктивное исполнение сети освещения для эвакуации в дисплейном зале такое же, как и рабочего освещения. Групповая однофазная линия С4выполняется трехжильным кабелем, смонтированным на тросе. Светильники с пиктограммой «Выход» размещаются на высоте три метра над входными дверями и присоединяются к групповой линии кабелем с минимальным сечением жил (2,5 мм²), проложенным открыто на тросе и по стене с креплением скобами.

Расчет электрической сети аварийного освещения выполняется в той же последовательности и по тем же формулам, что и системы рабочего освещения. Также необходимо выбрать сечения проводников всех звеньев цепи передачи электроэнергии от щиток аварийного освещения ЩАО; груп-повой линии эвакуационного освещения.

Опуская промежуточные расчеты, приведем полученные результаты в таблице 2.

Линия	Сечение жилы по потери напряжения, мм2	Расчетный ток линии, А	Марка кабеля, количество и сечение жил, мм2	Допустимый ток кабеля А	Фактическая потеря напряжения в %
П1	4	9,8	АВВГ-3х4	21	0,079
С4	2,5	7,6	АВВГ-3х2,5	16	0,08

5. Выбор осветительных щитков и защитных аппаратов

Щитки освещения выбираются в зависимости от требуемого ко-личества автоматических выключателей и расчетных токов присое-диняемых линий. Для рабочего и аварийного освещения принимаем групповые щитки серии ЩО 8505 с однополюсными автоматическими выключателями типа BA61F29-1B на групповых линиях. В щитке рабочего освещения требуется десять автоматов (линия Cl- 3, С2 - 3, СЗ - 1, П1 - 3 шт.). Принимаем щиток типа ЩО 8505 - 1312 ( количество выключателей - 12) с зажимами на вводе. Два выключателя является резервными, что может оказаться полезным в условиях эксплуатации осветительных установок. В качестве ЩО выбираем щиток типа ОП-3 с тремя однофазными выключателями на групповых линиях (два из них резервные) с зажимами на вводе.

Электрическая осветительная сеть механического цеха не требует защиты от перегрузки, а в пожароопасном помещении кладовой такая защита необходима. Однако поскольку в щитке применяются автоматические выключатели с комбинированным расцепителем, ими осуществляется защита всех линий от токов КЗ и длительной перегрузки.

Выбор номинального тока расцепителя автомата, защищающего линию, питающую светильники с люминесцентными лампами низкого давления, производится по условию

(5.1)

Тогда для линии С1

По таблице принимаем

Выбор номинальных токов расцепителей автоматических выключателей для защиты линий, питающих светильники с лампами типа ДРЛ осуществляется с учетом пусковых токов ламп по выражению

(5.2)

Например, для линии С1

При установке автоматов в закрытых щитках рабочий ток групповой линии не должен превышать , что в данном случае выполняется.

Кратность тока отсечки автомата по отношению к номинальному току расцепителя принимаем равным 3. В этом случае ток срабатывания электромагнитного расцепителя

Принимаем выключатель типа BA61F29 -3В с номинальным током автомата 63 А и номинальным током расцепителя20 А.

Принимаем для защиты однофазной групповой линии принимаем автоматический выключатель типа BA61F29 - 1В с.Ток срабатывания электромагнитного расцепителя.

Выбор аппаратов защиты для осветительных линий производится аналогично. Результат расчета представлены в таблице 3.

Таблица 3

Защитные аппараты для осветительной сети

Защищаемая линия	Расчетный ток линии, А	Количество автоматов, шт	Тип автомата	Номинальный ток расцепителя, А	Кратность токовой отсечки	Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А
П1	27,85	1	BA61F29 - 3С	25	5	139,25
С1	18,7	1	BA61F29 - 3С	20	3	43,2
С2	18,7	1	BA61F29 - 3С	20	3	43,2
С3	2,3	3	BA61F29 - 1В	2,5	3	7,5

Проверка выбранного сечений проводников по условию соответствия аппаратам защиты производится по формуле (5.3) приняв в качестве номинального защитного аппарата I_з значение I_{ном р}, а К_з= 1.

Для иллюстрации произведем проверку сечения жил кабеля линии С1:

Так как , то выбранное сечение жил кабеля не соответствует максимальной токовой защиты, выбираем сечение кабеля на порядок выше.

На основе проведенных вычислений и принятых проектных решений составляются расчетные схемы для рабочего и аварийного освещения,

Рисунок 5.1- Схема ЩО 8505, используемого для освещения цеха.

Рисунок 5.2- Схема ЩАО 8505, используемого для аварийного освещения цеха.

6. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ ЛАМП ДРЛ

Для ламп ДРЛ 700:

Срок службы лампы - 20 000 часов

Р_вдень= P_пот*t_раб= 6000*16=147,8 кВт в в день

Р_вмес= N_дн.*Р_вдень=30*147,8 = 4434кВт в месяц

Р_{в год} = N_мес. * Р_вмес=12*8870,4 =53208 кВт в год

Стоимость электроэнергии в год:

Цена на кВт электроэнергии для предприятий - 0,25197 руб. за кВт

0,25197 * 53208 = 13407 руб. в год.

В связи с тем, что для ламп ДРЛ 700 невозможно подобрать схожую диодную лампу по величине светового потока, произведём расчёт для замены всего светильника. Наиболее схожим по световому потоку (40000 лм), а также имеющим такую же КСС (Д), как и светильник РСП 18, является светильник TL-PROM 300 PR.

Рисунок 3.1- Светильник промышленный TL-PROM 300 PR (Д):

Светильник промышленный TL-PROM 300 PR (Д):

Срок службы лампы - 100 000 часов

Мощьность - 300 Вт.

Р_вдень= P_пот*t_раб= 2520*16=51,8 кВт в в день

Р_вмес= N_дн.*Р_вдень=30*51,8 = 1554кВт в месяц

Р_{в год} = N_мес. * Р_вмес=12*1554=18648 кВт в год.

Стоимость электроэнергии в год:

Цена на кВт электроэнергии для предприятий - 0,25197 руб. за кВт

0,25197 * 18648 = 4698,7 руб. в год.

Рассчитаем сумму денежных средств, необходимых для замены освещения цеха:

Стоимость светильника TL-PROM 300 PR - 755 руб.

Стоимость электромонтажных работ по замене светильников - 38,7 руб.

Стоимость всех светильников для замены:

12* 755= 9060 руб.

Стоимость электромонтажных работ по замене светильников:

12* 38,7 = 464,4 руб.

Стоимость модернизации системы освещения цеха:

9060 + 464,4 = 9560,4.

Денежные средства, которые предприятие сэкономит после модернизации системы освещения цеха в течении 12 месяцев:

13407 - 4698,7- 9560,4= - 852,1 руб.

Мы видим что за один год данная модернизация не окупиться, поэтому произведём следующий расчёт:

4698,7 / 852,1= 5,5.

12 / 5,5 = 2,2 месяца.

Общий срок окупаемости модернизации системы освещения цеха:

12+ 2,2= 14,2 месяцев.

Определим, во сколько раз светильник TL-PROM 300 PR будут работать дольше чем лампы ДРЛ 700.

100 000/ 20 000 = 5 раз.



6.1 Экономический расчёт освещения для люмисцентных ламп

Для ламп ЛБ 18:

Срок службы лампы - 15 000 часов

Р_вдень= P_пот*t_раб= 432* 8=3,45кВт в в день

Р_вмес= N_дн.*Р_вдень=30* 3,45 = 103,7кВт в месяц

Р_{в год} = N_мес. * Р_вмес=12*103,7 =1244,2 кВт в год

Стоимость электроэнергии в год:

Цена на кВт электроэнергии для предприятий - 0,25197 руб. за кВт

0,25197 * 1244,2 = 313,5 руб. в год.

Для замены ламп ЛБ 18 воспользуемся светодиодными лампами LED SmartbuyТ8 мощностью 10 Вт и световым потоком 1200 лм. КСС - Д.

Рисунок 4.1 - Лампа LED SmartbuyТ8.

Для ламп SmartbuyТ8:

Срок службы - 30 000 часов.

Р_вдень= P_пот*t_раб= 1920* 8=1,92кВт в в день

Р_вмес= N_дн.*Р_вдень=30* 1,92 = 57,6кВт в месяц

Р_{в год} = N_мес. * Р_вмес=12*57,6 =691,2 кВт в год

Стоимость электроэнергии в год:

Цена на кВт электроэнергии для предприятий - 0,25197 руб. за кВт

0,25197 * 691,2 = 174,2 руб. в год.

Рассчитаем сумму денежных средств, необходимых для замены освещения цеха:

Стоимость лампLED SmartbuyТ8 - 5,4 руб.

Стоимость электромонтажных работ по замене светильников - 3,8 руб.

Стоимость всех светильников для замены:

24* 5,4= 129,6 руб.

Стоимость электромонтажных работ по замене светильников:

24* 3,8 = 91,2 руб.

Стоимость модернизации системы освещения материальной кладовой:

129,6 + 91,2 = 220,8руб.

Денежные средства, которые предприятие сэкономит после модернизации освещения материальной кладовой в течении 12 месяцев:

174,2 - 220,8- 9560,4= - 46,6 руб.

Мы видим что за один год данная модернизация не окупиться, поэтому произведём следующий расчёт:

174,2 / 46,6= 3,7.

12 / 3,7 = 3,2 месяца.

Общий срок окупаемости модернизации системы освещения материальной кладовой:

12+ 3,2= 15,2 месяцев.

Определим, во сколько раз лампы LED будут работать дольше чем лампы ЛБ.

30 000 / 15 000 = 2 раза.



Литература

1. Козловская В.Б. (Каф. "Электроснабжение" БНТУ) Электрическое освещение : [учебник для вузов по специальности "Электроснабжение"] / Козловская В.Б., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. - Минск : Техноперспектива, 2011.

2. Козловская В.Б. (Каф. "Электроснабжение" БНТУ) Электрическое освещение : [справочник для вузов по специальности "Электроснабжение"] / Козловская В.Б., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. - Минск : Техноперспектива, 2008.

Размещено на Allbest.ru

...