Проектирование электрического освещения коровника на 400 голов

2

Костромская ГСХА

Кафедра электропривода и электротехнологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: “Проектирование электрического освещения коровника на 400 голов”

Выполнил:

студент 736 гр.

Иванов Д.М.

Принял:

Смолина Т.С.

Кострома 2003 г.

Содержание

• Введение
• • 1. Светотехнический раздел
  • 1.1 Исходные данные расчёта
  • 1.2 Размещение световых приборов и определение мощности осветительной установки
  • 1.2.1 Точечный метод расчёта люминесцентных ламп
  • 1.2.2 Точечный метод расчёта ламп накаливания
  • 1.2.3 Метод удельной мощности
  • 1.2.4 Метод коэффициента использования
  • 1.3 Светотехническая ведомость
  • 2. Электротехнический раздел
  • 2.1 Выбор сечения проводов и кабелей
  • 2.2 Выбор силового и осветительного щитов. Выбор защитной аппаратуры
  • 3. Расчёт технико-экономических показателей осветительной установки
  • Доклад на защиту курсовой работы

Введение

Свет является одним из важнейших параметров микроклимата. Большинство технологических процессов сельскохозяйственного производства связано с жизнедеятельностью живых организмов, эволюционировавших в естественных природных условиях, где сильнейшее воздействие на их развитие оказывало излучение солнца. При содержании животных в искусственных условиях световое излучение так же играет важнейшую роль в их развитии и жизнедеятельности.

От уровня освещенности и спектрального состава света зависит рост и развитие, здоровье и продуктивность животных, расход кормов и качество полученной продукции. Под воздействием света усиливаются окислительные процессы и обмен веществ, стимулируются функции эндокринных желез, повышается устойчивость организма к болезням.

1. Светотехнический раздел

1.1 Исходные данные расчёта

1.2 Размещение световых приборов и определение мощности осветительной установки

Существует два вида размещения световых приборов: равномерное и локализованное. При локализованном способе размещения световых приборов выбор места расположения их решается в каждом случае индивидуально в зависимости от технологического процесса и плана размещения освещаемых объектов. При равномерном размещении светильники располагают по вершинам квадратов, прямоугольников или ромбов.

В практике расчёта общего электрического освещения помещений наиболее распространены следующие методы: точечный, метод коэффициента использования светового потока осветительной установки и метод удельной мощности.

1.2.1 Точечный метод расчёта люминесцентных ламп

Точечный метод применяется для расчёта общего равномерного и локализованного освещения помещений и открытых пространств, а так же местного при любом расположении освещаемых плоскостей. Метод позволяет определить световой поток светильников, необходимый для создания требуемой освещённости в расчётной точке при известном размещении световых приборов и условии, что отражение от стен, потолка и рабочей поверхности не играет существенной роли.

Электрощитовая № 6.

Нормируемая освещённость: Ен=150 лк, вертикальное освещение - щиток В-1,5;

Степень защиты: IP20;

Источник света: люминесцентная лампа (ЛЛ);

Размеры помещения: А Х В, м: 1,5 Х 3,3;

Расчётная высота осветительной установки:

;

Н₀ - высота помещения, Н₀=3м;

h_СВ - высота свеса светильника;

h_Р - высота рабочей поверхности h_Р=1,5м.

Определяем световой поток:

Е - нормируемая освещённость

S - площадь помещения

Выбираем светильник:

1) по назначению

2) по степени защиты IP20

3) по светораспределению - КСС Д

4) по экономическим показателям

КСС - кривая силы света.

Выбираем светильник для промышленных помещений: ЛСП15 2х65Вт, КСС Д, КПД=90%, IP54, h_СВ=0,3м;

Длина светильника, L_СВ=1,5м

Нр=3-0,3-1,5=1,2м

Рассчитываем расстояние между светильниками:

л_С, л_Э - относительные светотехнические и энергетические наивыгоднейшие расстояния между светильниками, численные значения которых зависят от типа кривой силы света [1] с.11

л_Э - для люминесцентных ламп не учитывается

л_С=1,6

Количество светильников по стороне А:

=>1 светильник по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=>1 светильник по стороне В

Для ЛЛ количество светильников округляют в меньшую сторону, для ЛН в большую.

Расстояние между светильниками по стороне А и по стороне В не рассчитываем т.к N_A=1 и N_В=1

Дальнейший расчёт ведут в зависимости от размеров светового прибора. Если размеры светового прибора меньше 0,5Нр (точечный источник света), то сначала определяют в каждой контрольной точке условную освещённость. Если длина светового прибора больше 0,5Нр (линейный источник света), то сначала определяют относительную условную освещённость. При этом необходимо определить как считать светильники: как сплошную линию или по отдельности. Если длина разрыва L_разр между светильниками в ряду меньше 0,5Нр, то ряд светильников считают как одну сплошную линию, в противном случае каждый светильник считают по отдельности. Численные значения относительной условной освещённости е находят по кривым изолюкс [2] в зависимости от приведённой длины и удалённости точки от светящейся линии (рис.1.1).

По условиюL_СВ=1,5м ? 0,5Нр=0,6мвыбранный светильник считается как линейный источник света.

Рисунок 1.2.1 Расположение люминесцентных ламп.

Распределительный щит имеет толщину Lh=0,4м

Пересчитаем заданную вертикальную освещённость в горизонтальную по формуле:

Расчёт условной освещённости в выбранной точке С сведём в таблицу.

,,

Находим световой поток, приходящийся на 1 метр длины лампы по формуле:

Кз - коэффициент запаса.

Для с/х помещений Кз=1,15 для ламп накаливания, Кз=1,3 для газоразрядных ламп.

м=1,1 - коэффициент, учитывающий дополнительную освещённость от удалённых светильников и отражения от ограждающих конструкций.

Световой поток приходящийся на длину светильника:

Световой поток приходящийся на одну лампу:

Выбираем лампу [2] ЛДЦ со световым потоком 3160лм, мощностью 65Вт, номинальное напряжение 110В, ток 0,67А

Рассчитываем отклонение табличного потока от расчётного:

Выбранная лампа вписывается в диапазон

1.2.2 Точечный метод расчёта ламп накаливания

Точечный метод применяется для расчёта общего равномерного и локализованного освещения помещений и открытых пространств, а так же местного при любом расположении освещаемых плоскостей. Метод позволяет определить световой поток светильников, необходимый для создания требуемой освещённости в расчётной точке при известном размещении световых приборов и условии, что отражение от стен, потолка и рабочей поверхности не играет существенной роли.

Тамбур №3. Ен=20 лк, горизонтальное освещение - пол, IP23, ЛН, Н₀=3м, h_Р=0м. Размеры помещения: А Х В, м: 3,6 Х 20

Определяем световой поток:

Выбираем светильник для промышленных помещений: НСП21 1х100Вт, КСС Д, КПД=75%, IP53, h_СВ=0,3м

Hр=3-0,3=2,7м

л_Э=1,8, л_С=1,4,

Рассчитываем расстояние между светильниками:

Количество светильников по стороне А:

=>1 светильник по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=>5 светильников по стороне В

Расстояние между светильниками по стороне А не рассчитываем т.к N_A=1.

Расстояние между светильниками по стороне В:

Рисунок 1.2.2 Расположение ламп накаливания.

Условная освещённость:

- сила света i-го светильника с условной лампой в направлении расчётной точки [1]

- угол между вертикалью и направлением силы света i-го светильника в расчётную точку

Расчёт условной освещённости в выбранных точках С и D сведём в таблицу.

Световой поток источника света в каждом светильнике рассчитываем по формуле:

Кз=1,15

м=1,1 - коэффициент, учитывающий дополнительную освещённость от удалённых светильников и отражения от ограждающих конструкций.

По данному световому потоку выбираем лампу [2] Б215-225-60 со световым потоком 715 лм, мощностью 60Вт, номинальное напряжение 220В.

Рассчитываем отклонение табличного потока от расчётного:

Выбранная лампа вписывается в диапазон

1.2.3 Метод удельной мощности

Этот метод является упрощением метода коэффициента использования и рекомендуется для расчёта осветительных установок второстепенных помещений, к освещению которых не предъявляются особые требования, и для предварительного определения осветительной нагрузки на начальной стадии проектирования.

Значение удельной мощности зависит от типа и светораспределения светильника, размеров помещения, высоты подвеса, коэффициентов отражения потолка, стен и рабочей поверхности.

Тамбур № 5.

Ен=20 лк, горизонтальное освещение - пол, IP23, ЛН, Н₀=3м, h_Р=0м

Размеры помещения: А Х В, м: 4,8 Х 5

Определяем световой поток:

Выбираем светильник для промышленных помещений: НПП04 1х60Вт, КСС Д, КПД=50%, IP54, h_СВ=0м

Hр=3м

л_Э=1,6, л_С=1,2,

Рассчитываем расстояние между светильниками:

Количество светильников по стороне А:

=>2 светильника по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=>2 светильника по стороне В

Сначала необходимо определить коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности [1]:

коэффициент отражения потолка: с_п=50%

коэффициент отражения стен: с_с=30%

коэффициент отражения рабочей поверхности: с_р=10%

Выбранный светильник НПП04х60 является потолочным.

Нр=3м

Площадь помещения: S=A*B=4,8*5=24м²

По мощности светильника, коэффициентам отражения и площади помещения выбираем удельную мощность общего равномерного освещения [1] Р_удт=27,5Вт/м² при Кз_т=1,3

Так как коэффициент запаса Кз=1,15 не совпадает с табличным (Кз_т=1,3), то производим пропорциональный пересчёт удельной мощности по формуле:

,

Ен_т - табличное значение нормируемой освещённости;

з - КПД выбранного светильника

Общая мощность осветительной установки:

N - количество светильников в помещении, N=4; n - число ламп в светильнике, n=1; Р - мощность светильника, Р=60.

Общая расчётная мощность осветительной установки:

Рассчитываем отклонение общей мощности от расчётной мощности:

Расчётная мощность одной лампы:

Выбираем лампу [2] Б215-225-60 со световым потоком 715 лм, мощностью 60Вт, номинальное напряжение 220В.

Рассчитываем отклонение мощности лампы от расчётной мощности:

Лампа выбранной мощности вписывается в диапазон

1.2.4 Метод коэффициента использования

Этот метод применяют при расчёте общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей в помещении со светлыми ограждающими поверхностями и при отсутствии крупных затеняющих предметов.

Венткамера № 2.

Ен=50 лк, горизонтальное освещение - пол, IP23, ЛЛ, Н₀=3м, h_Р=0м

Размеры помещения: А Х В, м: 4,8 Х 4,8

Определяем световой поток:

Выбираем светильник для промышленных помещений: ЛСП14 2х40Вт, КСС Д, КПД=65%, IP54, h_СВ=0,3м, L_СВ=1,2м

Нр=3-0,3=2,7м

Рассчитываем расстояние между светильниками:

Количество светильников по стороне А:

=>1 светильник по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=>1 светильник по стороне В

Принимаемс_п=70%с_с=50%с_р=30%

Определяем индекс помещения:

Зная тип светового прибора, коэффициенты отражения и индекс помещения по справочным данным [1, 2] определяем коэффициент использования светового потока: з_оу=0,34

Вычисляем световой поток лампы в светильнике:

S - площадь помещения, S=A*B=23,04м²

Кз - коэффициент запаса. Для с/х помещений Кз=1,15 для ламп накаливания, Кз=1,3 для газоразрядных ламп.

N - количество светильников в помещении, N=1

z - коэффициент неравномерности, z=1,2

Так как расчётный световой поток приходится на две лампы, то его необходимо разделить на две части.

по данному световому потоку выбираем лампу [2] ЛД со световым потоком 2500 лм, мощностью 40Вт, ток 0,43А, напряжение 110В.

Рассчитываем отклонение табличного потока от расчётного:

Выбранная лампа вписывается в диапазон

Оставшиеся помещения рассчитываем точечным методом, в том числе и наружное освещение.

1.3 Расчёт прожекторной установки

Прожекторы применяют для освещения больших площадей.

Прожектор - световой прибор, перераспределяющий свет лампы внутри малых телесных углов и обеспечивающий угловую концентрацию светового потока с коэффициентом усиления более 30 для круглосимметричных и более 15 для симметричных приборов. Прожекторы служат для освещения удалённых объектов, находящихся на расстояниях, в десятки, сотни и даже тысячи раз превышающих размеры прожектора, или для передачи световых сигналов на большие дистанции. В группе прожекторов необходимо выделить прожекторы общего назначения, поисковые прожекторы, маяки, светофоры, фары.

Ен=2 лк, горизонтальное освещение;

Размеры площадки: А Х В, м: 50 Х 20

Определяем приближенное значение мощности установки:

S=A*B

Р_уд - удельная мощность всей установки;

m=0,2…0,25 для ламп накаливания;

m=0,12…0,16 для люминесцентных ламп.

Принимаем в качестве источника света лампу накаливания.

Выбираем прожектор [3] ПЗС-45 Г220-1000, наименьшая высота установки h=21м

Определяем показатель

Из справочника [3] по величине найденного показателя выбираем наивыгоднейший угол наклона оси прожектора к горизонту:

Рассчитываем и строим изолюксы на освещаемой территории. Результаты расчётов сводим в таблицу.

Последовательность расчёта покажем на примере одной строки таблицы.

Задаёмся значением отношения x/h, кратным числу 0,5. Например, x/h=2. Из справочника [3] при и x/h=2 находим о=0,1; с=2,2; с³=11.

Вычисляем освещённость, создаваемую прожектором на условной плоскости:

На условной плоскости по изолюксам [3] для прожектора ПЗС-45 с лампой 1000Вт и по величинам ординат о и e_m находим абсциссу з=0,25.

Определяем координату у на рассчитываемой поверхности:

Таким образом, координаты двух точек будут x=42м и у=±11,55м. Аналогично рассчитываются все строки таблицы.

Найденных шесть строк (х=1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5) оказалось недостаточно для надёжного построения кривой изолюкс на реальной поверхности. Поэтому намечаем дополнительные значения x и x/h, которых в справочнике [3] нет. По этим данным строим графики зависимостей о и с от соотношения x/h (рис.1.3.1) и находим промежуточные их значения ещё для трёх величин отношения x/h=1,25; 3,6; 3,75.

По рассчитанным значениям x и у строим кривую изолюкс (рис.1.3.2). На рисунке наносим контуры хозяйственного двора так, чтобы его территория как можно больше оказалась накрытой кривой изолюкс. Из рисунка видно, что опора прожектора должна быть установлена на расстоянии 27м от малой стороны контура двора.

Рисунок 1.3.1Графики зависимостей о и с от отношения x/h

Рисунок 1.3.2 Расчётная изолюкса прожектора ПЗС-45

1.3 Светотехническая ведомость

2. Электротехнический раздел

Расчёт электрических осветительных сетей включает и определение сечений проводов и кабелей, при которых рабочий ток линий не создаёт перегрева проводов, обеспечиваются требуемые уровни напряжения у ламп и достаточная механическая прочность проводов.

2.1 Выбор сечения проводов и кабелей

Питание осветительной сети осуществляется от трансформаторов. При напряжении силовых приёмников 380В питание установок осуществляется, как правило, от трансформаторов 380/220В, общих для силовой и осветительной нагрузки. Более того, осветительные щиты запитываются через силовой распределительный щит (пункт). На каждый осветительный щит в силовом распределительном пункте предусматривается отдельная группа.

На рис.2.1 изображена расчётная схема осветительной сети.

Таблица 2.1Мощность нагрузки и длины участков.

Сечение жил проводов можно рассчитать по потере напряжения и на минимум проводникового материала.

Расчёт сечения проводов по потере напряжения производят по формуле:

С - коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала токоведущей жилы, числа проводов в группе [1] ;

M_i - электрический момент i-го участка, приёмника (светильника), кВт*м;

?U - располагаемая потеря напряжения, %.

Электрический момент определяют как произведение мощности i-го светильника на расстояние от щита (или точки разветвления) до этого светильника

Расчёт сечения проводов производится из условия, что суммарная потеря напряжения, начиная от ввода до самой дальней лампы, не должно превышать 4% [5]. Для этого произвольно выбирают потери на отдельных участках и рассчитывают электрические моменты и сечения этих участков.

Расчёт участка С - О

Общая мощность люминесцентных ламп (включая потери ПРА) P_LL=6,588 кВт

Общая мощность ламп накаливания Р_LN=3,14 кВт

Суммарная мощность (включая розетки) Р_О=11,228 кВт

Расчёт группы II

Рассчитаем для примера наиболее протяжённый участок в этой группе.

Общая мощность люминесцентных ламп (включая потери ПРА) в точке ВP_BLL=0,636 кВт

Общая мощность ламп накаливания в точке ВР_BLN=3,14 кВт

Суммарная мощность (включая розетки) в точке ВР_B=5,276 кВт

Суммарная мощность в точке CР_С=4,445 кВт

Суммарная мощность в точке DР_D=3,687 кВт

Суммарная мощность в точке GР_G=0,976 кВт

Суммарная мощность в точке dР_d=0,536 кВт

Суммарная мощность в точке eР_e=0,44 кВт

Суммарная мощность в точке fР_f=0,2 кВт

Рассчитаем участок С-O-B-C-D-G-d-e-f-g по потере напряжения.

Зададимся потерями напряжения (распределим 4%) на участках:

ДU_CO=0,2%, ДU_OB=0,1%, ДU_BC=0,2%, ДU_CD=1,5%, ДU_DG=1,6%, ДU_Gd=0,1%, ДU_de=0,1%, ДU_ef=0,1%, ДU_fg=0,1%,

В качестве проводящего материала выбираем алюминий, т.к нагрузка осветительной сети невелика. На расчётной схеме указаны штрихами количество проводов участка.

Для удобства расчёта обозначим коэфф. С следующим образом:

С1 - трёхфазная с нулём, С1=44

С2 - двухфазная с нулём, С2=19,5

С3 - однофазная, С3=7,4

Расчет сечения участков сети:

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

принимаем 2,5мм²

Согласно [6] сечение жил алюминиевых проводов должно быть не менее 2,5мм²

Проверяем выбранные сечения по потери напряжения

Суммарные потери напряжения:

Рассчитаем токи участков защищаемых плавкими предохранителями или автоматическими выключателями по формуле:

Р_i - расчётная нагрузка (включая потери ПРА), кВт; U_Ф - фазное напряжение сети, кВ (U_Ф=220В); cosц - коэффициент мощности нагрузки, для ламп накаливания cosц_LN=1, для люминесцентных cosц_LL=0,95; m - количество фаз сети.

Так как на участке С-О в качестве потребителей находятся как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы то необходимо рассчитать средневзвешенный cosц.

Принимаем провод АППВ сечением 2х2,5мм² [6] с допустимым током Iд=24А > 17,608А условие выполняется. На участке O-A в качестве потребителей только люминесцентные лампы, поэтому вычисление средневзвешенного cosц не требуется.

Принимаем кабель АВВГ сечением 1х2,5мм² [6] с допустимым током Iд=17А > 14,239А условие выполняется.

На участке О-В в качестве потребителей находятся как лампы накаливания, так и люминесцентные лампы то необходимо рассчитать средневзвешенный cosц.

Принимаем провод АППВ сечением 2х2,5мм² [6] с допустимым током Iд=24А > 8,062А условие выполняется.

Таблица 2.2Выбор сечения проводов.