1. Особенности оборудования и перспективы его развития.
К особенностям выбранного нами оборудования можно отнести: малые габариты обеспечение отчётливого различия объектов, необходимого для зрительной работы. Рационально распределённый световой поток, защищает глаза наблюдателя от чрезмерной яркости. Хорошая защита источников света от механических повреждений и загрязнения обеспечивается выбранной конструкцией светильников. Перспективой в развитии оборудования является – уменьшение потребляемой мощности; лучшим распределением светового потока; защита глаз от чрезмерной яркости и увеличение КПД.
2. Технические расчёты.
2.1 Выбор источников света.
Выбирая источник света по таблице [1; табл. 6.1] я руководствовался назначением помещения и его площадью. Для помещений, где необходимо создать особо благоприятные условия для наблюдения, выбираются люминесцентные лампы.
Для подсобных и производственных помещений, в которых по выполняемым в них работам, требуется низкие или средние уровни освещённости выбирают лампы накаливания, которые благодаря не высокой стоимости, простоте обслуживания, незначительными размерами и независимости их работы от условий внешней среды являются источниками света массового применения.
2.2 Выбор светильников.
Для надёжной работы осветительной установки и её экономности большое значение имеет правильный выбор светильников. При выборе типа светильника, я учитывал условия окружающей среды, в которой будет работать светильник, требуемое распределение светового потока в зависимости от назначения и характера отделки помещения и экономичность самого светильника.
Так же при выборе светильника мне пришлось учитывать и технологическое назначение помещения, а, следовательно, и светотехническую классификацию светильников.
По таблице [1; табл. 6.4] я выбрал светильники ППД для ламп накаливания и ЛД, ЛПО02 для люминесцентных ламп, потому что они более энергоёмкие, экономичны и неприхотливы в эксплуатации.
2.3 Обоснование вида и выбор системы освещения.
При устройстве осветительных установок применяются две системы освещения:
1. Система общего освещения.
2. Система комбинированного освещения.
Качество и экономичность осветительной установки во многом зависят от правильности выбора системы освещения.
Система общего освещения применяется для освещения всего помещения, в том числе рабочих поверхностей. Общее освещение может осуществляться двумя способами: равномерным размещением светильников под потолком и неравномерным. При равномерном размещении создаётся более или менее равномерная освещённость по всей площади помещения. Освещение равномерным размещением светильников применяется, когда в производственных помещениях технологическое оборудование расположено равномерно по всей площади помещения с одинаковыми условиями зрительной работы или когда необходимо в помещениях общественного или административного назначения обеспечить равномерное освещение. Если в освещаемом помещении имеются рабочие поверхности, требующие различный уровень освещённости, то для создания на них требуемой освещённости светильники размещают, локализовано в зависимости от расположения рабочей поверхностей или производственного оборудования.
Применение локализованного освещения позволяет снизить установленную мощность осветительной установки по сравнению с равномерным освещением. Однако локализованное освещение имеет существенный недостаток – оно создаёт повышенную неравномерность распределения яркостей в поле зрения.
Система комбинированного освещения уменьшает установленную мощность и расход электроэнергии (лампы местного освещения включаются только во время выполнения работ на рабочих местах). Однако несмотря на преимущество комбинированного освещения, капитальные затраты на его устройство больше чем на устройство общего освещения. Для нашего случая я выбрал систему общего освещения с равномерным расположением светильников, т.к. это система имеет наименьшее количество недостатков и лучше всего подходит для помещений детского сада.
2.4 Обоснование и выбор нормоосвещённости.
Выбор минимальной освещённости для внутреннего и наружного освещения проводится по СНиП 11-4-79 (Искусственное освещение Нормы проектирования) в зависимости от размера объекта с фоном и отражающих свойств фона. Для определения величины освещённости в зависимости от указанных параметров требуется тщательное изучение технологического процесса, происходящего в освещаемом помещении. При установлении норм освещённости руководствуются следующей шкалой: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 300; 400; 500; 600; 750; 1000 лк.
В помещениях общественных зданий, где зрительная задача заключается в различении объекта и обзоре окружающего пространства по условиям архитектурного оформления необходимо создавать впечатления насыщенности светом. Характеристикой ощущения насыщенности светом является цилиндрическая освещённость Ец, определяемая как средняя плотность светового потока на боковой стороне цилиндра с вертикально расположенной осью, радиус и высота которого стремятся к нулю.
Цилиндрическая освещённость зависит от характеристики светильников, их размещения, геометрических размеров освещаемого помещения и отражающих свойств потолков, стен и пола.
Для создания насыщенности светом необходимо, чтобы расчётная цилиндрическая освещённость для данного помещения была не меньше нормируемой, т.е. Ец расч. £ Ец норм.
При эксплуатации осветительной установки, освещённость на рабочих поверхностях уменьшается вследствие того, что с течением времени световой поток ламп снижается. Это вызвано загрязнением ламп, осветительной аппаратуры и отражающих поверхностей – стен и потолков. Для того чтобы поддерживать значение освещённости на рабочих поверхностях на уровне нормируемой в течение всего времени эксплуатации, её расчётное значение принимают больше нормируемой, это учитывается коэффициентом запаса Кзап., который всегда больше единицы и характеризует кратность между расчётным и нормированными значениями освещённости.
В таблице [1; табл. 6.1; 6.2] приведены по отраслевым нормам, значения освещённости, коэффициенты запаса и качественные показатели освещения для характерных групп помещений общественных зданий и предприятий.
По этим таблицам я выбрал все необходимые нормы освещения с учётом блёскости.
2.5 Расчёт общего освещения методом коэффициента использования светового потока.
Для помещений, в которых предусматривается общее равномерное освещение горизонтальных поверхностей, освещение рассчитывают методом коэффициента использования светового потока.
По этому методу расчётную освещённость на горизонтальной поверхности определяют с учётом светового потока падающего от светильников непосредственно на поверхность и отражённого от стен, потока и самой поверхности. Так как этот метод учитывает, и долю освещённости, создаваемую отражённым световым потоком его применяют для расчёта освещения помещений, где отражённый световой поток играет существенную роль, т.е. для помещения со светлыми стенами и потолками при светильниках рассеянного и преимущественно отражённого света.
На коэффициент использования влияют следующие факторы:
1. Тип и КПД светильника.
2. Геометрические размеры помещения.
3. Высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью.
4. Окраска стен и потолка.
Влияние геометрических размеров помещения на величину коэффициента использования характеризуются показателем (индексом) помещения i определяемых для прямоугольных помещений по формуле
i = S / h(A + B) (1)
где: А и В – длина и ширина помещения; м;
S – площадь помещения; м2;
h – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью; м.
С учётом коэффициентов Кзап. и Z получили основное расчётное уравнение метода коэффициента использования
Фл = (Енорм. · S · Kзап. · Z) / (N · h), (2)
где:
Фл – световой поток каждой лампы, лм;
Енорм. – нормированная освещённость, лк;
N – число ламп в освещаемом помещении.
Коэффициент запаса Кзап выбираем из таблицы [1; табл. 6.3], а Z выбираем для ламп накаливания 1,15 и 1,1 для люминесцентных ламп.
По значению Фл в зависимости от напряжения сети выбирают стандартную лампу с ближайшим значением светового потока.
При освещении помещения люминесцентными лампами по известному потоку лампы Фл и определяем количество ламп по формуле:
Nсв = (Енорм · S · Kзап · Z) / (Фл · h) (3)
Таблица 1 – Светотехническая ведомость.
2.6 Расчёт эвакуационного освещения точечным методом.
Эвакуационное освещение служит для безопасной эвакуации людей из помещений при аварийном погасании рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать освещённость основных проходов и ступеней лестниц не менее 0,5 лк.
Для аварийного и эвакуационного освещения разрешается использовать люминесцентные лампы и лампы накаливания. При нормальном режиме они участвуют в создании нормируемой освещённости помещения и рабочей поверхности.
Светильники аварийного и эвакуационного освещения присоединяются отдельными линиями к независимому источнику питания или переключается на него автоматически, при внезапном отключении рабочего освещения. Кроме того, они должны отличатся от светильников рабочего освещения типом, размером или специальными знаками.
Расчёт эвакуационного освещения я выполнил точечным методом. Точечный метод, в отличие от метода коэффициента использования, позволяет мне определить освещённость любой точки на рабочей поверхности, как угодно расположенной в пространстве, например, горизонтально, вертикально или наклонно. Расчёт освещения точечным методом производят тогда, когда невозможно применить метод коэффициента использования. Точечный метод также часто применяют в качестве проверочного расчёта, когда необходимо оценить фактическое распределение освещённости на освещаемой поверхности.
При расчёте освещения точечным методом я выбрал такую точку, на освещаемой поверхности у которой освещение заведомо меньше по сравнению с освещённостью других точек. При этом наименьшая освещённость у них не должна быть ниже нормируемой.
Расчёт эвакуационного освещения точечным методом я проводил следующим образом.
Поскольку длина коридора 11 м. я взял один светильник для обеспечения эвакуационного освещения.
По теореме Пифагора определяю расположение от проекции светильника на освещаемую поверхность до наиболее удалённой точки:
D = Öc2 + l2 = Ö1,52 + 5,52 = 5,7 м.
G = ÖD2 + a2 = Ö5,72 + 32 = 6,44 м.
По таблице [2; табл. 9.2] определяется угол и угловая освещённость при 100 кд.
Ð a1 =53,5°; е100 =1,261 лк.
По кривым света [2; рис 5,7] определяем силу света Ia. Я взял Ш – широкую кривую света, по которой я выбрал Ia для требуемого светильника это Ia = 150 кд.
Определяем освещённость в данной точке, по следующей формуле:
Eг норм = (Iнорм · cos a) / G2 = (100 · 0,59) / 41,47 = 1,42 лк
Его = (Iрасч. / Iнорм) · Ег норм = (150 / 100) · 1,42 = 2,13 лк
2.7 Расчёт сети освещения по потерям напряжения.
Источники света, применяемые в сетях электрического освещения чувствительны к снижениям напряжения. При этом резко уменьшается их световой поток. Потому основное требование при расчёте осветительной сети – обеспечить допустимый уровень напряжения у источников света.
Часто встречаются электрические сети, в которых электроприёмники одинаковой мощности расположены вдоль линии на одинаковом расстоянии друг от друга. Такие линии называют линиями с равномерно распределённой нагрузкой.
Линии представляют собой два участка. Первый участок – это начало линии до помещения, в котором находятся все источники света, и второй участок – конец линии, он включает в себя сами источники света и потери напряжения между ними.
Для определения потерь напряжения на линии с равномерно распределённой нагрузкой рассчитаем потери для "Групповой". Это наиболее удалённое от щитка, большое и энергоёмкое помещение.
Для расчётов я взял однофазную двухпроводную линию с сечением провода равным S = 2 мм и коэффициентом С1= 7,7 взятый из таблицы [1; табл. 11.3].
Момент нагрузки можно определить по аналогии с методикой в механике, где суммарная нагрузка прикладывается в средних сосредоточенных единичных нагрузок, т.е.: M = P · l/2
lAB = 14,25 м
lAB – Длина участка от трансформатора до Групповой (включительно)
РАВ = 1760 Вт
DU = M / (C1 · S) M = P · l
M = 1760 · 14,25 = 25,08 кВт · м
DU = 25,08 / (7,7 2) = 1,77 %
2.8 Расчёт силовой нагрузки методом коэффициента спроса.
Метод коэффициент спроса применяют для определения расчётной максимальной нагрузки узлов электроснабжения на стадии проектного задания. Коэффициент спроса представляет собой отношения наибольшей расчётной максимальной активной мощности данной группы электроприёмников и их суммарной номинальной мощности:
Кс = S Рmax / S Рном
Под номинальной мощностью электроприёмника понимаю его мощность, указанную в паспорте.
Метод расчёта максимальной нагрузки для электрической плиты, исходные данные:
Количество 2 шт, Рн = 13 кВт, Кс = 0,8, cos j = 0,95
Расчёт:
1. Определяем активную составляющую мощности.
Р = Рн · Кс = 13 · 0,8 = 10,4 кВт,
где Рн – номинальная мощность, кВт.
Кс – коэффициент спроса.
2. Определяем реактивную составляющую.
Q = P · tg j = 10,4 · 0,33 = 3,432 кВА
3. Определяем полную мощность.
S = Ö Q2 + P2 = Ö 3,4322 + 10,42 = 10,95 кВА
4. Определяем максимальный ток.
Imax = S / (Ö3 · Uф · cos j) = 10,95 / (Ö3 · 220 · 0,95) = 30,25 А , где
Uф – фазное напряжение, В
Остальные данные расчёта силового оборудования сведены в таблице 2.
Таблица 2 – Расчёт мощности силового оборудования.
Электроприёмник
Кол-во
Рн,
кВт
Кс
Cos j /
tg j
Расчёт max мощности
Imax, A
Р, кВт
Q, кВАр
S, кВА
Эл. плита
2
13
0,8
0,95/0,33
10,4
3,432
10,95
30,25
Эл. кипятильник
2
4,4
0,5
1/0
2,2
0
2,2
5,77
Картофелечистка
2
0,7
0,16
0,5/1,73
0,112
0,19
0,22
1,15
Холодильник
4
0,7
0,3
0,7/1,02
0,21
0,214
0,3
1,12
Посудомойка
1
11,5
0,45
0,75/0,88
5,175
4,55
6,89
24,1
Хлеборезка
1
0,25
0,2
0,75/0,88
0,05
0,04
0,06
0,2
Овощерезка
1
0,4
0,2
0,7/1,02
0,08
0,081
0,11
0,41
Всего
18,23
8,507
20,73
Освещение
Итого
S = SS + SPуст
2.9 Расчёт полной мощности объекта.
Полная мощность объекта складывается из суммарной мощности освещения и установленной мощности силового оборудования.
Sпол = SS + Pуст = 20,73 +
2.10 Расчёт и выбор защитной и пускорегулирующей аппаратуры.
При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а так же короткие замыкания вызывают повышение температуры токопроводящих жил свыше допустимых ПУЭ значений. Это приводит к преждевременному изнашиванию их изоляции, вследствие чего может произойти пожар или взрыв во взрывоопасных помещениях, а также поражение людей электрическим током.
Для предохранения от чрезмерного нагрева проводов и кабелей каждый участок электрической сети должен быть снабжён защитным аппаратом, обеспечивающим отключение аварийного участка при непредвиденном увеличении токовой нагрузки сверх длительно-допустимой.
Для моего случая я взял автоматические выключатели серии АЕ20 выбранный по таблице [1; табл. 14.2], т.к. плавкие предохранители, несмотря на их простоту и малую стоимость имеют ряд существенных недостатков: не могут защитить линию от перегрузки, т.к. допускают длительную перегрузку до момента плавления, при коротком замыкании в трёхфазной линии возможно перегорание одного из трёх предохранителей и линия остаётся в работе на двух фазах. В этом случае короткозамкнутые эл. двигатели, подключённые к линии, оказываются включёнными на две фазы, а это может привести к перегреву эл. Двигателей и их выходу из строя.
Автоматические выключатели и тепловые реле, не обладая недостатками плавких вставок, обеспечивают быструю и надёжную защиту проводов и кабелей сети от токов перегрузки и короткого замыкания. Они могут быть также использованы для управления при нечастых включениях и отключеньях. Т.о. Автоматические выключатели выполняют одновременно функции защиты и управления.
Защитный аппарат характеризуется двумя основными показателями:
1) Номинальный ток аппарата In – это такой ток, при котором конструктивные элементы аппарата могут выдерживать нагрузку в течение длительного времени.
2) In теплового расцепителя – это ток, который данный аппарат пропускает в течении короткого промежутка времени, определяемого допустимой тепловой и механической перегрузкой потребителя.
Выбранные мной типы автоматических выключателей и магнитных пускателей представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Защитная и пускорегулирующая аппаратура.
3. Заключение.
В данном курсовом проекте произведен выбор освещения различными источниками света и размещение электрооборудования в детском саду. Учтены все технические расчёты.
В начале курсового проекта рассмотрены особенности оборудования и перспективы его развития. В технических расчётах произведён выбор источников света и светильников, дано обоснование вида и выбор системы освещения и норм освещённости. Так же были произведены расчёты общего и эвакуационного освещения точечным методом и за ними расчёт освещения по потерям напряжения, расчёт силовой нагрузки методом коэффициента спроса, расчёт полной мощности выбор защитной и пускорегулирующей аппаратуры.
В результате проведённых расчётов были подобранны экономичные светильники, которые полностью удовлетворяют нормы освещённости детсада. Так же было выбрано сечение провода, способ проводки, марка и вид провода, пускозащитная аппаратура для обеспечения противопожарной безопасности и нормальной работы электросети. В расчёте электросети было учтено использование необходимых детсаду приборов и электрического оборудования. На чертеже отображён план прокладки проводов, размещения розеток, выключателей, светильников.
4. Используемая литература.
1. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. «Энергоатомиздат»
1983 г.
2. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. «Высшая школа». 1987 г.