Минсельхозпрод Республики Беларусь

Белорусский государственный аграрный технический университет

Кафедра электротехнологии

Курсовой проект по дисциплине

«Электрическое освещение и облучение»

на тему

«Проект осветительной установки свинарника для опоросов на 24 места»

Выполнил: студент 9эпт группы 5 курса

Потачиц Александр Геннадьевич – 0242033

Руководитель: ст. Преподаватель

Кустова Раиса Ивановна

Минск 2005 г.

АННОТАЦИЯ

Курсовой проект по дисциплине «Электрическое освещение и облучение» на тему «Проект осветительной установки свинарника для опоросов на 24 места» состоит из расчётно-пояснительной записки на 30 листах формата А4, содержащих 5 таблиц, 2 рисунка и одного листа графической части формата А1.

В курсовом проекте разработаны все пункты, согласно задания, а именно, произведён светотехнический и электрический расчёты осветительной установки блока для дезинфекции транспортных средств, рассмотрены вопросы энергосбережения и эксплуатации осветительной установки.

Ключевые слова: осветительная установка, нормированная освещённость, точечный метод, метод коэффициента светового потока, метод удельной мощности.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Краткая характеристика помещений

1.2 Описание технологического процесса

2. Светотехнический расчёт

2.1 Выбор источника света

2.2 Выбор системы и вида освещения

2.3 Выбор нормируемой освещённости и коэффициента запаса

2.4 Выбор осветительных приборов

2.5 Размещение осветительных приборов в освещаемом пространстве

2.6 Расчёт мощности или определение количества светильников, устанавливаемых в помещении

2.6.1 Точечный метод расчёта

2.6.2 Метод коэффициента использования светового потока

2.6.3 Метод удельной мощности

2.7 Составление светотехнической ведомости

3. Расчёт электрических сетей осветительных установок

3.1 Выбор напряжения и схемы питания электрической сети

3.2 Определение количества и мест расположения групповых щитков, выбор их типа и компоновка трассы сети

3.3 Выбор марки проводов (кабелей) и способа прокладки сети

3.4 Защита электрической сети от аварийных режимов

3.5 Расчёт и проверка сечения проводников электрической сети

3.6 Мероприятия по повышению коэффициента мощности электрической сети осветительной установки

4. Эксплуатация осветительной установки

4.1 Определение мер защиты от поражения электрическим током

4.2 Указания по энергосбережению и эксплуатации осветительной установки

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Рост производительности труда, повышение качества выпускаемой продукции, продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы возможны при соответствующем уровне и качестве искусственного освещения помещений. Для этого необходима реконструкция осветительных установок, зачастую с заменой светильников, электрических сетей, коммутирующей и защитной аппаратуры.

На электрическое освещение затрачивается более 13% вырабатываемой электроэнергии. Расход электроэнергии на облучательные установки так же значителен. Рациональное проектное решение, переход к энергоэкономичным лампам и энергосберегающим облучательным установкам, как показывает практика, позволяет сэкономить не менее 20% электроэнергии.

Грамотное применение осветительных и облучательных установок может повысить производительность труда на 5-10%, продуктивность животных – на 8-15%, дать более высокие урожаи сельскохозяйственных культур, особенно при использовании защищённого грунта, улучшить качество выпускаемой продукции перерабатывающей промышленности и ремонтных предприятий.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

Краткая характеристика помещений

Данное здание предназначено для содержания и опороса 24 маток. Стены – железобетонные панели и кирпич. Перекрытие – сборные железобетонные плиты. Полы – бетонные, деревянные. Окна, двери – деревянные.

Отделка внутренняя – поверхности стен и перекрытий окрашиваются известковой краской; окна и ворота окрашиваются масляной краской. Инженерное оборудование:

Отопление - водяное централизованное.

Вентиляция – приточно-вытяжная с естественным и механическим побуждением.

Таблица 1 – Характеристика помещений

№ на плане	Наименование и размеры (длина Ч ширина Ч высота, м) помещений	Категория по условиям окружающей среды	Потолок	Коэффициенты отражения (ρп,ρс,ρр.п),%
1	Помещение для опоросов (41,7х9х3,17)	сырое, с химически активной средой	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
2	Помещение для поросят отъемышей и ремонтных свинок (18х12,7х3,17) (5х2,5х3,17) (5х2,5х3,17)	сырое, с химически активной средой	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
3	Помещение холостых супоросных маток и отделение для хряков (39,4х9х3,17)	сырое, с химически активной средой	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
4	Тамбур (3,6х2,5х3,17) (2,5х2,3х3,17) (2,5х2,3х3,17)	сырое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
5	Инвентарная (7,3х5,8х3,17)	сухое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
6	Помещение теплового узла (7,3х2,9х3,17)	сырое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
7	Электрощитовая (4,5х3,2х3,17)	сухое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
8	Машинное отделение с навозозборником (5,9х2,9х3,17)	сырое, с химически активной средой	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
9	Приточная венткамера (3,1х2,9х3,17)	сухое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
10	Вспомогательное помещение (5,8х3,6х3,17)	сухое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
11	Площадка для взвешивания (2,5х1,8х3,17)	влажное	Известковая краска	(30Ч10Ч10)
12	Служебное помещение (6,3х3,1х3,17)	сухое	Известковая краска	(50Ч30Ч10)
13	Санузел (3,1х2,2х3,17)	сырое	Известковая краска	(50Ч30Ч10)
14	Коридор (14,3х6,3х3,17) (4,5х2,7х3,17) (6,3х2,9х3,17)	сырое	Известковая краска	(30Ч10Ч10)

1.2 Описание технологического процесса

Опорос свиноматок происходит в помещении 1. Поросята отъемыши содержатся в помещении 2, а холостые супоросные матки в помещении 3. Также в здании находятся ряд служебные и специальных помещения предназначенных для обеспечения технологических процессов. В здании предусмотрены помещения для обслуживающего персонала. Здание свинарника входит в проектируемый свиноводческий комплекс.

2. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

2.1 Выбор источников света

Выбор источников света определяется технико-экономическими показателями и производится по рекомендациям СНБ2.0405-98.

В соответствии с требованиями СНБ для помещений № 1,2,3,6,10,12,14 принимаем газоразрядные лампы низкого давления, а в помещениях № 4,5,7,8,9,11,13 – лампы накаливания.

2.2 Выбор системы и вида освещения

Выбор системы освещения зависит от уровня нормируемой освещенности рабочих поверхностей. Так как нормируемая освещенность рабочей поверхности 200 лк и менее применяем систему общего освещения, которое выполнено с равномерным размещением светильников. Вид освещения – рабочее и дежурное.

2.3 Выбор нормируемой освещенности и коэффициента запаса

Нормируемую освещенность рабочих поверхностей можно определить по таблице, приведенной в СНБ 2.0405-98, в зависимости от характеристики зрительных работ, наименьшего размера объекта различения, контраста объекта различения с фоном и характеристики фона. Для облегчения определения норм освещенности на основе СНБ 2.0405-98 разработаны отраслевые нормы рабочего освещения производственных, административных, общественных и бытовых помещений, нормируемая освещенность по которым определяется в зависимости от технологического назначения помещений.

Уменьшение освещенности в расчетах установленной мощности источников учитывается коэффициентом запаса Кз, значение которого зависит от наличия пыли, дыма и копоти в рабочей зоне помещения, от конструкции светильников, типа источников света и периодичности чисток светильников. Значение коэффициентов запаса приведены в СНБ 2.0405-98.

Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений рекомендуют принимать коэффициент запаса для ламп накаливания 1,15, а для газоразрядных ламп – 1,3. При этом чистка светильников должна проводиться не реже 1 раза в 3 месяца. Результаты решений сведём в таблицу 2.

2.4 Выбор осветительных приборов

Определяем категорию помещения №1 по условиям окружающей среды (табл.3.15) и минимально допустимую степень защиты светильника (табл. П3.13). Из номенклатуры светильников (табл.П3.1) выделяем те, которые удовлетворяют минимально допустимой степени защиты. Учитывая производственный характер помещения, принимаем светильники, имеющие прямой (П) или преимущественно прямой (Н) класс светораспределения и кривую силы света Д-1. Предварительно принимаем светильник ЛСП18-40 прямого светораспределения (П) с кривой силой света (Д) и степенью защиты 5`4. Аналогично выбираем светильники для других помещений и данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты выбора светильников

№ по плану и наименование помещения	Категория среды	Е, лк	Кз	Плоскость нормирования	Система освещения	Минимально допустимая степень защиты	Вид освещения	Принятый светильник
								Наименование серии	Тип КСС	Степень защиты
1 Помещение для опоросов	сырое, с химически активной средой	75	1,3	Пол	Общая равномерная во всех помещениях	5’4	Рабочее и дежурноево	ЛСП18-40	Д-1	5’4
2 Помещение для поросят отъемышей и ремонтных свинок	сырое, с химически активной средой	75	1,3	Пол		5′4		ЛСП18-40	Д-1	5’4
3 Помещение холостых супоросных маток и отделение для хряков	сырое, с химически активной средой	75	1,3	Пол		5′4		ЛСП18-40	Д-1	5’4
4 Тамбур	сырое	50	1,15	Пол		IP53		НСП21	Д-2	Iр53
5 Инвентарная	сухое	10	1,15	Пол		IP20		НСП21	Д-2	Iр53
6 Помещение теплового узла	сырое	75	1,3	В-1,5		5′3		ЛСП18-40	Д-1	5’4
7 Электрощитовая	сухое	150	1,15	В-1,5		IP20		НСП21	Д-2	Iр53
8 Машинное отделение с навозозборником	сырое, с химически активной средой	20	1,15	Пол		IP54		НСП21	Д-2	Iр53
9 Приточная венткамера	сухое	20	1,15	Пол		IP20		НСП21	Д-2	Iр53
10 Вспомогательное помещение	сухое	100	1,3	Пол		2′0		ЛСП02-40	Д-2	2’0
11 Площадка для взвешива-ния	влажное	100	1,15	Г-0,8		IP53		НСП21	Д-2	Iр53
12 Служебное помещение	сухое	150	1,3	Г-0,8		2′0		ЛСП02-40	Д-2	2’0
13 Санузел	сырое	50	1,15	Пол		IP53		НСП21	Д-2	Iр53
14 Коридор	сырое	50	1,3	Пол		5′3		ЛСП18-40	Д-1	5’4

2.5 Размещение осветительных приборов в освещаемом пространстве

Размещение светильников при равномерном освещении производят по углам прямоугольника или вершинам ромба с учётом допуска к светильникам для обслуживания.

Требования к минимально допустимой высоте установки светильников изложены в ПУЭ и зависят от категории помещения по степени опасности поражения электрическим током, конструкции светильника, напряжения питания ламп.

2.6 Расчёт мощности или определение количества светильников, устанавливаемых в помещении

Помещение №1. По табл. П.3.3, высота свеса светильника hcв=0,2 м.

Светильник подвешивается на тросу, расположенном на высоте

Нтр=3,1 м.

Расчётная высота установки светильника:

Нр =Нтр–hсв–hp=3,1–0,2–0=2,9м. (2.1)

где Нтр – высота подвеса тросса, м;

hсв – высота свеса светильника (расстояние от светового центра светильника до перекрытия), определяемая с учётом размеров светильников и способа их установки, м;

Для светильника ЛСП18-40 λс=1,2-1,6 (табл.2.14[1]). Принимаем λс=1,55.

Расстояние между рядами светильников и между светильниками в ряду.

L′в= 1,55·Нр= 1,55·2,9=4,5 м. (2.2)

Расстояние от стены до крайнего ряда и до крайнего светильника в ряду.

LВ,А=(0,3…0,5)*L′в=0,5*4,5=2,25 м (2.3)

Число рядов:

(2.4)

где В – ширина помещения, м;

Принимаем N2=2 ряда.

Действительное расстояние между рядами светильников

Расстояние от стены до крайнего ряда lВ=2,25 м, lА=2,25 м

Помещение №2. По табл. П.3.3, высота свеса светильника hcв=0,2 м.

Светильник подвешивается на тросу, расположенном на высоте

Нтр=3,1 м.

Расчётная высота установки светильника:

Нр =Нтр–hсв–hp=3,1–0,2–0 =2,9м.

Для светильника ЛСП18-40 λс=1,2-1,6 (табл.2.14[1]). Принимаем λс=1,45.

Расстояние между рядами светильников и между светильниками в ряду.

L′в= 1,6·Нр= 1,45·2,9=4,2 м.

Расстояние от стены до крайнего ряда и до крайнего светильника в ряду.

LВ,А=(0,3…0,5)*L′в=0,5*4,2=2,1 м

Число рядов:

Действительное расстояние между рядами светильников

где В – ширина помещения, м;

Принимаем N2=3 рядов.

Расстояние от стены до крайнего ряда lВ=2,1 м, lА=2,1 м

Помещение №4. По табл. П.3.3, высота свеса светильника hcв=0,4 м.

Светильник подвешивается на крюке, расположенном на высоте

Но=3,17 м

Расчётная высота установки светильника:

Нр =Но–hсв–hp=3,17–0,4–0=2,77м.

Для светильника НСП 21 λс=1,2-1,6 (табл.П.2.14[1]). Принимаем λс=1,3.

Расстояние между рядами светильников и между светильниками в ряду.

L′a= L′в=λс·Нр= 1,3·2,77=3,6 м.

Расстояние от стены до крайнего ряда и до крайнего светильника в ряду.

lа= lв =(0,3…0,5)*L′a=0,5·3,6=1,8 м.

Число рядов:

где В – ширина помещения, м;

Принимаем N2=1 ряд.

Число светильников в ряду:

где А – длина помещения, м;

Принимаем N1=1.

Общее число светильников в помещении:

(2.5)

Расстояние от стены до крайнего ряда lв=1,25 м ; la=1,8 м

Аналогично размещаем светильники и в других помещениях, и результаты сносим в таблицу 3.

Таблица 3 – Параметры размещения светильников в помещениях

№ по плану и наименование помещения	НР, М	Количество, шт.		Расстояние, м				Способ крепления светильников
		N2	N1	LA	LB	lA	lВ
1 Помещение для опоросов	2,9	2	—	—	4,5	2,25	2,25	На тросу
2 Помещение для поросят отъемышей и ремонтных свинок	2,9	3 1 1	— — —	— — —	4,2 — —	2,1 2,5 2,5	2,1 1,25 1,25	На тросу На крюке На крюке
3 Помещение холостых супоросных маток и отделение для хряков	2,9	2	—	—	4,5	2,25	2,25	На тросу
4 Тамбур	2,8	1 1 1	1 1 1	—	—	1,8 1,25 1,25	1,25 1,15 1,15	На крюке
5 Инвентарная	2,8	1	2	3,7	—	1,8	2,85	На потолке
6 Помещение теплового узла	1,3	1	—	—	—	1,8	1,45	На потолке
7 Электрощитовая	1,3	1	2	2,2	—	1,15	1,6	На потолке
8 Машинное отделение с навозозборником	2,8	1	2	2,9	—	1,5	1,45	На потолке
9 Приточная венткамера	2,8	1	1	—	—	1,55	1,45	На потолке
10 Вспомогательное помещение	2,9	1	—	—	—	2,1	1,8	На потолке
11 Площадка для взвешива-ния	2	1	1	—	—	1,25	0,9	На потолке
12 Служебное помещение	2,1	1	—	—	—	1,5	1,55	На потолке
13 Санузел	2,8	1	1	—	—	1,55	1,1	На потолке
14 Коридор	2,9	2 1 1	— — —	— — —	— — —	2,1 2,1 2,1	1,3 1,35 1,45	На тросу На крюке На крюке

2.6.1 Точечный метод расчёта

Метод применяют при расчёте общего равномерного и локализованного освещения, местного освещения, освещения вертикальных и наклонных к горизонту плоскостей, наружного освещения. Последовательность расчёта следующая. На плане помещения помечают контрольные точки – точки с минимальной освещённостью. Затем вычисляют значения условной освещённости в контрольных точках.

Выполняем светотехнический расчёт точечным методом для помещения №1 (формат А1), приняв исходные данные по табл. 3.

1. По табл.2 определяем Ен=75 лк, коэффициент запаса Кз=1,3. Расчётная высота установки светильников Нр=2,9 м (табл.3)

Рис.1 – План помещения №1.

2. Размещаем ряды светильников на плане помещения в соответствии с исходными данными и намечаем контрольную точку А(рис.1).

3. Определяем длины полурядов и расстояние от контрольной точки до проекции рядов на рабочую поверхность (Рис.1).

L11=L21=Нр=2,9 м. (2.6)

L12 = L22= А - 2lа – L11 = 41,7–2·2,25–2,9 =34,3 м. (2.7)

Р1= Р2=2,25 м.

4. Определяем приведённые размеры:

(2.8)

По линейным изолюксам для светильников с ЛЛ и КСС типа Д-1 (рис.2.13)[1] определяем условную освещённость в контрольной точке от всех полурядов:

Е11=Е21=65 лк; Е12=Е22=85 лк

Условная суммарная освещённость в контрольной точке

∑еа = е11 + е21 + е12 + е22 = 65 + 65 + 85 + 85 = 300 лк. (2.9)

5. Определяем расчётное значение линейной плотности светового потока

лм·м-1 (2.10)

где Ен – нормированное значение освещённости рабочей поверхности, лк; Кз – коэффициент запаса;

µ - коэффициент добавочной освещённости, учитывающий воздействие «удалённых» светильников и отражённых световых потоков на освещаемую поверхность ( принимаем равным 1,1…1,2);

6. Выбираем тип источника света (табл.1.7)[1] в зависимости от характеристики зрительной работы – различие цветных объектов без контроля и сопоставления при освещенности 150 … 300 лк. Принимаем лампу типа ЛБ и учитывая мощность светильника, окончательно – ЛБ - 36. По табл. 1.7, поток лампы Фл=3000 лм.

7. Количество светильников в светящемся ряду длиной

Lр = А–2·lа =41,7–2·2,25=37,2 м

светильников (2.11)

где nс – число ламп в светильнике, шт.;

Lр – длина светящегося ряда, м

Принимаем N1=10 светильников.

8.Общее число светильников в помещении (по формуле 2,5).

светильников

9. Расстояние между светильниками в ряду, предварительно определив длину светильника по табл. 1.17[1] lс=1,33м

м (2.12)

10. Проверяем расположение светильников в ряду с учётом требований равномерности:

0 ≤ lр ≤ 1,5·L′в (2.13)

0 < 2,66 < 6,75

Требование равномерности выполнено.

2.6.2 Метод коэффициента использования светового потока

Метод коэффициента использования светового потока осветительной установки применяют при расчёте общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей в помещениях.

Помещение №2.

1. Определяем в зависимости от материала и окраски поверхностей коэффициенты отражения (табл.2.17[1]) потолка: ρп=30%, стен: ρс=10%, рабочей поверхности: ρр=10%.

2. Индекс помещения

(2.14)

По КСС светильника Д-1, индексу помещения i=0,81 и коэффициентам отражения поверхностей ρп=30%, ρс=10%, ρр=10% определяем коэффициент использования светового потока η=19% (табл.2.15[1]).

4. Выбираем тип источника света (табл.1.7)[1] в зависимости от зрительной работы – работа с ахроматическими объектами при освещённости менее 150 лк. Принимаем лампу типа ЛБ исходя из мощности светильника, окончательно выбираем лампу ЛБ-36, поток которой Фл = 3000 лм (табл. 2.2).

5. Суммарное число светильников в помещении:

светильника (2.15)

где S – площадь освещаемого помещения, м2.

z – коэффициент минимальной освещённости (отношение средней освещённости к минимальной);

η – коэффициент использования светового потока в долях единицы.

Принимаем N∑=9 светильников

6. Число светильников в ряду (по формуле 2.5):

шт

7. Расстояние между светильниками в ряду. (длина светильника таблица 2.15 lс=1,33м) (по формуле 2.12)

м

8. Проверяем расположение светильников в ряду с учётом требований равномерности (по формуле 2,13):

0 ≤ lр ≤ 1,5·L′в

0 ≤ 4,76 ≤ 6,75

Требование равномерности выполнено.

2.6.3 Метод удельной мощности

Метод удельной мощности применяют для приближённого расчёта осветительных установок помещений, к освещению которых не предъявляют особых требований и в которых отсутствуют существенные затенения рабочих поверхностей, например, вспомогательных и складских помещений, кладовых, коридоров и т.п.

Помещение №4.

1. Проверяем применимость метода. Так как помещение не затемнено громоздкими предметами, то для приближённого светотехнического расчёта применяем метод удельной мощности.

2. Табличное значение удельной мощности (табл.2.18[1])

Рудт=18,4 Вт/м2.

3. Определяем в зависимости от материала и окраски поверхностей коэффициенты отражения потолка: ρп=30 %, стен: ρс=10 %, рабочей поверхности: ρр=10 % (табл. 2.17).

4. Вычисляем поправочные коэффициенты:

(2.16)

где К1 – коэффициент приведения коэффициента запаса к табличному значению;

Кзреал = 1,15 – реальное значение коэффициента запаса осветительной установки (табл.2);

Кзтабл = 1,3 – табличное значение коэффициента запаса осветительной установки;

К2 – коэффициент приведения коэффициентов отражения поверхностей помещения к табличному значению,

К2= (2.17)

К2=

Расчётное значение удельной мощности:

Вт·м2 (2.18)

где К3 – коэффициент приведения напряжения питания источников к табличному значению (К3=1 так как Uс = 220 В.);

5. Расчётное значение мощности лампы:

Вт (2.19)

6. Подбираем мощность лампы с учётом требований (табл.1.2):

0,9Рр ≤ Рл ≤ 1,2Рр

0,9·72,9 ≤ Рл ≤ 1,2·72,9

65,61 ≤ 75 ≤ 87,48

Выбираем лампу В220-230-75

7. Проверяем возможность установки лампы в светильник:

Рл ≤ Рсвет

Рл=75 Вт < Рсвет=100 Вт .

Результаты расчёта приведены на плане помещения (формат А1).

2.7 Составление светотехнической ведомости

После расчета всех помещений здания составляется светотехническая ведомость объекта. В ней сведены все данные, использовавшиеся для проектирования осветительной установки, а также окончательные решения по выбору осветительных приборов и источников света. Светотехническая ведомость приведена в таблице 4.

Таблица 4. Светотехническая ведомость

№ п/п

Наименование помещения

Габариты (длинахширинах высота)

Класс по условиям окружающей среды

Коэффициенты отражения (ρп, ρс, ρр), %

Система освещения

Нормы освещенности, лк

Поверхность нормирования освещенности

Светильники

Лампы (тип, мощность, Вт)

Установленная мощность, Вт

Примечание

Тип

Число

1

Помещение для опоросов

41,7х9х3,17

сырое, с хими-чески активной средой

30Ч10Ч10

Общая равномерная во всех помещениях

75

Пол

ЛСП18-40

19

ЛБ36

684

Дежурное освещение

2

Помещение для поросят отъемышей и ремонтных свинок

18х12,7х3,17 5х2,5х3,17 5х2,5х3,17

сырое, с хими-чески активной средой

30Ч10Ч10

75

Пол

ЛСП18-40

9 1 1

ЛБ36

396

Условно разбито на три. Деж. освещение

3

Помещение холостых супоросных маток и отделение для хряков

39,4х9х3,17

сырое, с хими-чески активной средой

30Ч10Ч10

75

Пол

ЛСП18-40

17

ЛБ36

612

Дежурное освещение

4

Тамбур

3,6х2,5х3,17 2,5х2,3х3,17 2,5х2,3х3,17

сырое

30Ч10Ч10

50

Пол

НСП21

1 1 1

Б220-230-75 Б220-230-60 Б220-230-60

195

Три помещения

5

Инвентарная

7,3х5,8х3,17

сухое

30Ч10Ч10

10

Пол

НСП21

2

Б220-230-40

80

6

Помещение теплового узла

7,3х2,9х3,17

сырое

30Ч10Ч10

75

В-1,5

ЛСП18-40

2

ЛБ36

72

7

Электрощитовая

4,5х3,2х3,17

сухое

30Ч10Ч10

150

В-1,5

НСП21

2

Б220-230-100

200

8

Машинное отделение с навозозборником

5,9х2,9х3,17

сырое, с хими-чески активной средой

30Ч10Ч10

20

Пол

НСП21

2

Б220-230-40

80

9

Приточная венткамера

3,1х2,9х3,17

сухое

30Ч10Ч10

20

Пол

НСП21

1

В220-230-40

40

10

Вспомогательное помещ.

5,8х3,6х3,17

сухое

30Ч10Ч10

100

Пол

ЛСП02-40

2

ЛБ36

144

11

Площадка для взвешивания

2,5х1,8х3,17

влажное

30Ч10Ч10

100

Г-0,8

НСП21

1

Б220-230-100

100

12

Служебное помещение

6,3х3,1х3,17

сухое

50Ч30Ч10

150

Г-0,8

ЛСП02-40

2

ЛБ36

144

13

Санузел

3,1х2,2х3,17

сырое

50Ч30Ч10

50

Пол

НСП21

1

Б220-230-60

60

14

Коридор

14,3х6,3х3,17 4,5х2,7х3,17 6,3х2,9х3,17

сырое

30Ч10Ч10

50

Пол

ЛСП18-40

6 1 1

ЛБ36

288

Условно разбито на три

-

Уличное освещение

-

-

-

-

-

-

ПСХ

5

Б220-230-60

300

3. РАСЧЁТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

3.1 Выбор напряжения и схемы питания электрической сети

В общем случае выбор напряжения электрической сети осветительной установки определяется степенью опасности поражения людей и животных электрическим током в рассматриваемом помещении.

В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В допускают для всех светильников общего назначения независимо от высоты их установки.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при установке светильников с лампами накаливания на высоте более 2,5 м над полом или обслуживающей площадкой так же допускают напряжение 220 В. При высоте подвеса меньше 2,5 м должны применять светильники, конструкция которых исключает возможность доступа к лампе без специальных приспособлений, либо напряжение должно быть не выше 42 В. Разрешается установка светильников с люминесцентными лампами на высоте менее 2,5 при условии, что их контактные части будут недоступны для случайных прикосновений.

Светильники местного стационарного освещения с лампами накаливания в помещениях без повышенной опасности должны питаться напряжением 220 В, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных - не выше 42 В. Для питания переносных светильников в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных также должно применяться напряжение не выше 42 В. При этом применяют трансформаторы типа ОСОВ-0.25 и ТСЗИ.

В случаях, если опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими хорошо заземленными поверхностями, питание переносных светильников должно быть не выше 12 В.

Наиболее часто для питания электрического освещения в сельскохозяйственном производстве применяют систему трехфазного тока с глухим заземлением нейтрали напряжением 380/220 В. Источники света при этом подключают, как правило, на фазное напряжение. Газоразрядные лампы высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, ДКсТ и др.), рассчитанные на напряжение 380 В, допускается подключать на линейное напряжение 380 В системы 380/220 В.

Осветительные и облучательные сети, прокладываемые от источников питания до потребителей, состоят из групповых и пи тающих линий. Групповые линии прокладывают от групповых щитков до светильников или облучателей и штепсельных розеток. К питающим линиям относят участки сети от источника питания до групповых щитков.

Питающие линии обычно выполняют пятипроводными (трёхфазными), а групповые - трех- и четырёхпроводными в зависимости от нагрузки и длинны.

Питающие линии могут быть магистральными, радиальными или радиально-магистральными. Наиболее широкое распространение на сельскохозяйственных предприятиях нашли радиально-магистральные схемы.

Схемы питания осветительной или облучательной установки выбирают по следующим условиям: надёжность электроснабжения, экономичность (минимальные капитальные и эксплуатационные затраты), удобство в управлении и простота эксплуатации.

Радиальные сети по сравнению с магистральными имеют меньшее сечение проводов, меньшие зоны аварийного режима при неисправности в питающих сетях, но большую общую протяжённость. Необходимость применения радиальной сети может быть также вызвана условиями взаимной планировки мест подстанций и осветительных щитков, при которых трасса магистральной питающей сети будет чрезмерно удлинена.

Применение чисто магистральной сети целесообразно для сокращения общей протяженности. В месте разветвления линии устанавливают распределительный пункт, от которого могут отходить как магистральные, так и радиальные групповые линии.

При планировке сети возможны различные варианты её выполнения, даже в пределах одной радиально магистральной системы. Когда применение одного варианта не очевидно, тогда необходимо прибегать к технико-экономическому сопоставлению вариантов.

Помещения относится к помещениям без повышенной опасности. ПУЭ в этом случае допускает применение напряжения 220В. При этом конструкция светильника должна исключать доступ к лампе без специальных приспособлений (для светильников с лампами накаливания) и случайное прикосновение к контактным частям (для светильников с люминесцентными лампами).

3.2 Определение количества и мест расположения групповых щитков, выбор их типа и компоновка трассы сети

Количество групповых щитков осветительной установки определяют, исходя из размеров здания и рекомендуемой протяжённости групповых линий. Принимают длину четырехпроводных трехфазных групповых линий напряжением 380/220В равной 80 м, напряжением - 220/127 В - 60 м и, соответственно, двухпроводных однофазных - равной 35 м и 25 м. Однофазные групповые линии целесообразно применять в небольших конторах, а также в средних помещениях при установке в них светильников с лампами накаливания мощностью до 200 Вт и с люминесцентными лампами. Применение трехфазных групповых линий экономично в больших помещениях (птичниках, коровниках и т.д.), освещаемых как лампами накаливания, так и газоразрядными лампами.

Ориентировочное количество групповых щитков можно определить по формуле:

(3.1)

где nщ - рекомендуемое количество групповых щитков, шт;

А, В - длина и ширина здания, м;

r - рекомендуемая протяженность групповой линии, м.

Для уменьшения протяженности и сечения проводов групповой сети щитки устанавливают по возможности в центре электрической нагрузки, координаты которого

; (3.2)

где хц, уц - координаты центра электрических нагрузок в координатных осях х, у;

Рi - мощность i-й электрической нагрузки, кВт;

хi , уi - координаты i-й электрической нагрузки в координатных осях х, у;

При выборе мест установки групповых осветительных щитков учитывают также и то, что групповые щитки, предназначенные для управления источниками оптического излучения, устанавливают в местах, удобных для обслуживания: проходах, коридорax и на лестничных клетках. Щитки, имеющие отключающие аппараты, устанавливают на доступной для обслуживания высоте (1,8...2,0 м от пола).

При компановке внутренних сетей светильники объединяют в группы так, чтобы на одну фазу группы приходилось не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРН, ДНаТ и розеток или 50 люминесцентных ламп.

Осветительные щитки выбирают в зависимости от количества групп, схемы соединения, аппаратов управления и защиты, а также по условиям среды, в которых они будут работать. В зависимости от условий среды в помещениях применяют групповые щитки незащищенные, защищенные и защищенные с уплотнением. Щитки защищенные с уплотнением предназначены для установки в производственных помещениях с тяжелыми условиями среды. Большое значение имеет также выбор трассы сети, которая должна быть не только кратчайшей, но и наиболее удобной для монтажа и обслуживания. Прокладка сети по геометрически кратчайшим трассам практически невозможна или нецелесообразна по причинам конструктивного и технологического характера. Трассу открытой проводки, как по конструктивным, так и по эстетическим соображениям намечают параллельно и перпендикулярно основным плоскостям помещений. Только при скрытой проводке на горизонтальных плоскостях можно применять прямолинейную трассировку между фиксированными точками сети.

Выбранные трассы питающих и групповых линий, места установки групповых щитков, светильников, выключателей и розеток наносят на план помещения согласно условным обозначениям, принятым в ГОСТ 21.608 - 84 и ГОСТ 2.754 – 72.

В соответствии с результатами светотехнического расчёта вычерчиваем план здания (формат А1). Наносим на него в виде условных обозначений светильники (ряды светильников). Принимаем щиток с трехфазными группами. Рекомендуемая протяжённость линий r = 80 м.

Вычисляем требуемое количество групповых щитков по формуле (3.1):

Принимаем один щиток. Для определения места его установки рассчитываем координаты центра электрической нагрузки. Исходя из количества светильников и мощности ламп, в каждом помещении определяем установленную мощность по формуле

Рi = Ni ·nci ·Pлi (3.3)

Р1=19·1·0,036=0,684 кВт, Р7 =2·1·0,1=0,2 кВт,

Р2=11·1·0,036=0,396 кВт, Р8=2·1·0,04=0,08 кВт,

Р3=17·1·0,036=0,612 кВт, Р9 =1·1·0,04=0,04 кВт,

Р4(1)=1·1·0,075=0,075 кВт, Р10=2·2·0,036=0,144 кВт,

Р4(2) =1·2·0,06=0,06 кВт, Р11 = 1·1·0,1=0,1 кВт,

Р4(3) = 1·1·0,06=0,06 кВт, Р12 = 2·2·0,036=0,144 кВт,

Р5 =2·1·0,04=0,08 кВт, Р13= 1·1·0,06=0,06 кВт

Р6 =2·1·0,036=0,072 кВт, Р14 =8·1·0,036=0,288 кВт,

Приняв, что нагрузка каждого помещения сосредоточена в центре, и построив оси координат, определим координаты центров всех помещений, считая левый нижний угол началом координат. Данные сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – определение координат центра нагрузок

№ по плану и наименование помещения	Руст,кВт	Х,м	У,м
1 Помещение для опоросов	0,684	31,7	13,5
2 Помещение для поросят отъемышей и ремонтных свинок	0,396	59,3	9
3 Помещение холостых супоросных маток и отделение для хряков	0,612	32,6	4,5
4 Тамбур	0,075 0,06 0,06	50,3 71,1 71,1	1,6 13,3 4,7
5 Инвентарная	0,08	68,9	9
6 Помещение теплового узла	0,072	68,9	16,2
7 Электрощитовая	0,2	70,2	1,6
8 Машинное отделение с навозозборником	0,08	9,5	16,2
9 Приточная венткамера	0,04	10,9	1,6
10 Вспомогательное помещение	0,144	8,6	9
11 Площадка для взвешива-ния	0,1	11,3	9,4
12 Служебное помещение	0,144	3,6	1,6
13 Санузел	0,06	7,7	1,6
14 Коридор	0,288	3,4	10,8

Определяем координаты центра электрических нагрузок всего здания по формуле: (3.2)

С учётом рассчитанного центра электрических нагрузок и с целью обеспечения удобства обслуживания и экономии проводникового материала размещаем групповой щиток в помещении №4 на стене, максимально близко к центру электрической нагрузки, с координатами x=51 м; y=1,6 м.

Определяем требуемое количество групповых линий в групповом щитке:

(3.4)

n=2.

Для удобства управления освещением в разных половинах здания принимаем три группы.

Выбираем из [4] табл. П.5.2 групповой щиток ЯРН 8501-8301 с 6-ью однополюсными автоматическими выключателями.

На плане здания намечаем трассы прокладки сетей, места установки выключателей, обозначаем, номера групп и приводим данные светильников.

3.3 Выбор марки проводов (кабелей) и способов прокладки сети

Осветительную электропроводку, как правило, следует выполнять проводами и кабелями с алюминиевыми жилами. С медными жилами ее выполняют только во взрывоопасных помещениях классов В-1 и В-la. Гибкие кабели с медной жилой и резиновой изоляцией марки КРПТ, КРПГ применяют для подключения переносных или передвижных источников оптического излучения.

При проектировании сельскохозяйственных объектов используют следующие способы прокладки электропроводок: на тросе; на лотках и в коробах; в пластмассовых и стальных трубах; металлических и гибких резинотехнических рукавах; в каналах строительных конструкций; проводом и кабелем по строительным основаниям и конструкциям (ОСТ 70.004.0013 - 81).

При выборе того или иного способа прокладки электропроводки необходимо учитывать условия среды помещения, его строительные особенности, архитектурно-художественные экономические требования.

В помещении №1,2,3 и 5 способ прокладки кабеля – на тросе, во всех остальных помещениях – скрытая проводка.

По категории помещения и условиям окружающей среды из табл. П.5.1 [4] выбираем кабель АВВГ.

Составляем расчётную схему сети, на которой указываем номера расчетных точек, длины участков и присоединенные мощности.

Рис. 2 – Расчётная схема осветительной сети

3.4 Защита электрической сети от аварийных режимов

К аварийным режимам в осветительных сетях относят: токи короткого замыкания, неполнофазный режим работы (для трёхфазной линии), токи утечки. Для защиты от токов короткого замыкания служат автоматические выключатели ВА 14 – 26. Для защиты от токов утечки согласно ПУЭ принимаем УЗО с уставкой 30 мкА.

3.5 Расчёт и проверка сечения проводников электрической сети

Принимаем допустимые потери напряжения ΔU = 2,5% и коэффициент спроса Кс=0,8[4] П.5.5.Тогда расчётное значение сечения проводника на участке:

(3.5)

где S – сечение проводов участка, мм2;

ΣМ = ∑Р·l – сумма моментов рассчитываемого и всех последующих участков с тем же числом проводов, что и у рассчитываемого, кВт·м;

Σα·m – сумма моментов всех ответвлений с числом проводов, отличающихся от числа проводов рассчитываемого участка, кВт·м;

α – коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов рассчитываемого участка и в ответвлениях [4] П.5.3;

С – коэффициент зависящий от материала проводов, системы и напряжения сети,

ΔU – допустимая потеря напряжения, % от Uн;

l – длина участка, м.

Определяем сечение линии от ВРУ до щитка освещения:

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S0-1=2,5 мм2.

Принимаем для люминесцентных светильников соsφл.л.1=0,85, для ламп накаливания cosφл.н=1,0.

Определим коэффициент мощности на участке 0-1:

(3.6)

Определяем расчётный ток на участке 0-1:

(3.7)

где Uл=380В

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=19А.

Iдоп ≥ Iр (3.8)

19 ≥ 5,7 А – условие выполняется.

Определяем действительную потерю напряжения в магистрали.

(3.9)

По расчётному току выбираем ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Iу ≥1,4* Iр. =1,4*5,7= 7,98А (3.10)

Iу = 8 > 7,98 А (из табл. П.5.10[3] )

Проверяем выбранное сечение на соответствие вставке защитного аппарата

Iдоп ≥ β·Iу (3.11)

где β – коэффициент, учитывающий нормированное соотношение между длительно допустимым током проводников и током уставки защитного аппарата (П.5.1[3]) β = 1.

Iдоп = 19А > 1 · 8 = 8 А - условие выполняется.

Определяем сечение первой групповой линии:

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S1-2=2,5 мм2. На остальных участках данной группы сечение кабеля также будет S=2,5 мм2.

Определим коэффициент мощности на участке 1-2 (по формуле 3.6) :

Определяем расчётный ток на участке 1-2 (по формуле 3.7):

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=19А (по формуле 3.8):

Iдоп ≥ Iр

19 ≥ 2,4А – условие выполняется.

Определяем действительную потерю напряжения в линии 1 (по формуле 3.9).

Потеря напряжения на последующих участках будет ещё меньше.

По расчётному току выбираем ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. (по формуле 3.10)

Iу ≥ 1,4* Iр. = 1,4*2,4=3,36А

Iу = 4 > 3,36 А (из табл. П.5.10[3] )

Проверяем выбранное сечение на соответствие вставке защитного аппарата (по формуле 3,11)

Iдоп ≥ β·Iу

Iдоп = 19А > 1 · 3,36 = 3,36 А - условие выполняется.

Определяем сечение второй групповой линии:

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S1-23=2,5 мм2. На остальных участках данной группы сечение кабеля также будет S=2,5 мм2.

Определим коэффициент мощности на участке 1-23 (по формуле 3.6):

Определяем расчётный ток на участке 1-23 (по формуле 3.7):

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=19А. (по формуле 3.8)

Iдоп ≥ Iр

19 ≥ 2,56 А – условие выполняется.

По расчётному току выбираем ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. (по формуле 3.10)

Iу ≥ 1,4* Iр.=1,4*2,56=3,58 А

Iу = 4 > 3,58 А (из табл. П.5.10[3])

Проверяем выбранное сечение на соответствие вставке защитного аппарата(по формуле 3.11)

Iдоп ≥ β·Iу

Iдоп = 19А > 4 А - условие выполняется.

Определяем действительную потерю напряжения в линии 2 (по формуле 3.9).

Потеря напряжения на последующих участках будет ещё меньше.

Определяем сечение третьей групповой линии:

С учётом механической прочности принимаем ближайшее, стандартное большее сечение S1-48=2,5 мм2.

Определим коэффициент мощности на участке 1-48:

Определяем расчётный ток на участке 1-48 (по формуле 3.7):

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения Iдоп=19А (по формуле 3.8).

Iдоп. ≥ Iр.

19 ≥ 0,78 А – условие выполняется.

По расчётному току выбираем ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя. (по формуле 3.10)

Iу ≥ 1,4* Iр.=1,4*0,78=1,09 А

Iу = 1,25 > 1,09 А (из табл. П.5.10[3])

Проверяем выбранное сечение на соответствие вставке защитного аппарата (по формуле 3.11)

Iдоп ≥ β·Iу

Iдоп = 19А > 1·1,25 А - условие выполняется.

Определяем действительную потерю напряжения в линии 3 на участке (1-48) (по формуле 3.9):

Исходя из условий экономии электроэнергии и проводникового материала для подключения осветительного щитка, используем кабель АВВГ 5Ч2,5, для выполнения групповых линий кабель АВВГ 5Ч2,5 .

3.6 Мероприятия по повышению коэффициента мощности электрической сети осветительной установки

Повышение коэффициента мощности электроустановок – важная задача, так как низкий cosφ приводит к перерасходу металла на сооружение электрических сетей, увеличивает потери электроэнергии, недоиспользование мощности и снижение коэффициента полезного действия первичных двигателей и генераторов электростанций и трансформаторов электрических подстанций.

Для сельских электроустановок наиболее приемлемым способом повышения коэффициента мощности является компенсация реактивной мощности при помощи статических конденсаторов. Статические конденсаторы имеют очень малые потери мощности, бесшумны в работе, износоустойчивы, просты и удобны в эксплуатации.

Статические конденсаторы могут быть подобраны на малые мощности, что особенно важно для сельскохозяйственных установок.

Кроме того, выбор конденсаторных установок производится с учетом всех приёмников здания.

4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

4.1 Определение мер защиты от поражения электрическим током

Для защиты людей от возможного поражения электрическим током электрические сети здания блока дезинфекции транспортных средств выполняются трёхпроводным кабелем, одна из жил которого выполняет роль специального защитного проводника. К ней подключаются все металлические предметы и корпуса светильников. Защитный проводник соединён с нулевой точкой трансформатора и заземляющим контуром. В помещении установлено УЗО, защищающее от токов утечки более 30 мкА.

При монтаже светильников на тросах несущие тросы зануляют не менее чем в двух точках по концам линии, путём присоединения к защитному (РЕ) проводнику, гибким медным проводником. Соединение гибкого проводника с тросом выполняется с помощью ответвительного зажима.

Сопротивление изоляции кабелей осветительной сети должно быть не менее 0.5МОм.

Светильники во всех помещениях расположены на высоте более 2.5м, что затрудняет к ним доступ без специальных приспособлений и способствует электробезопасности.

4.2 Указания по энергосбережению и эксплуатации осветительной установки

При проектировании осветительной установки были использованы следующие светотехнические решения:

1. для производственных помещений использованы наиболее экономные источники освещения, а именно: газоразрядные лампы низкого давления;

2. стены помещения покрыты побелкой с целью увеличения коэффициента использования светового потока;

3. схема питания освещения - радиальная;

4. принято наибольшее разрешённое напряжение питания;

5. групповой щит установлен в центре электрических нагрузок;

6. лампы имеют диапазон рабочего напряжения равный напряжению питания, что позволяет избежать перерасхода электроэнергии и уменьшения срока службы.

Эксплуатация электрооборудования осуществляется энергетической службой предприятия с участием «Агропромэнерго»

Энергосберегающие мероприятия при эксплуатации осветительных установок:

- своевременная очистка светильников;

- своевременная замена ламп;

- окраска рабочих поверхностей в светлые тона;

- чистка оконных проёмов.

ЛИТЕРАТУРА

1.Светотехническое оборудование в сельскохозяйственном производстве. Справочное пособие. Степанцов В.П.-Мн.: “Ураджай”, 1987г.

2. Правила устройства электроустановок. – М. : Энергоатомиздат, 2000г.

3. Стандарт предприятия. СТП БАТУ01. 11 – 98. Правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) для специальности С. 03. 02. – 00 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» - Мн.: Ротапринт БАТУ 1999г.

4. Николаёнок М. М., Заяц Е. М. Расчёт осветительных и облучательных установок сельскохозяйственного назначения. Под ред. Зайца Е. М. – Мн.: ООО «Лазурак», 1999г.