Костромская ГСХА

Кафедра электропривода и электротехнологии

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему: "Проектирование электрического освещения универсального свинарника"

Выполнил:

студент 736 гр.

Новосёлов М.В.

Принял: Смолина Т.С.

Кострома 2005 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 Расчёт прожекторной установки

1.4 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

Используемые литературные источники

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

№	Назначение помещения	Размеры A x B, м	Характер среды	Степень защиты IP	Нормируемая освещённость, освещаемая плоскость Ен, лк	Источник света
1	Помещение для опоросов	45.5 x 8.5	Особо сырое с химически активной средой	IP54	75, горизонтальное (пол)	ЛЛ
2	Помещение для поросят-отъёмышей и ремонтных свинок	16 x 18	Особо сырое с химически активной средой	IP54	75, горизонтальное (пол)	ЛЛ
3	Помещение для холостых супоросных маток и отделение для хряков	45.5 x 8.5	Особо сырое с химически активной средой	IP54	75, горизонтальное (пол)	ЛЛ
4	Тамбур	2.5 x 1.5	Влажное	IP23	20, горизонтальное (пол)	ЛН
5	Машинное отделение с навозозборником	5 x 6.5	Особо сырое с химически активной средой	IP54	20, горизонтальное (пол)	ЛН
6	Приточная веткамера	2,5 x 1,0	Сухое	IP20	50, горизонтальное (пол)	ЛЛ
7	Вспомогательные помешения	5 x 3.5	Сухое	IP20	10, горизонтальное (пол)	ЛН
8	Площадка для взвешивания	2.5 x 1.5	Влажное	IP23	150, вертикальное (шкала весов)	ЛЛ
9	Служебное помещение	3.5 x 3	Сухое	IP20	150, горизонтальное 0,8	ЛН
10	Электрошитовая	3 x 6	Сухое	IP20	150, вертикальное (щит В-1,5)	ЛЛ
11	Инвентарная

	2.5 x 2,5	Сухое	IP20	20, горизонтальное (пол)	ЛН
12	Помешения теплового узла	4,0 x 3	Влажное	IP23	20, горизонтальное (пол)	ЛЛ
13	Санузел	2 x 3	Влажное	IP23	20, горизонтальное (пол)	ЛЛ
14	Коридор	4 x 15	сырое	IP51	75, горизонтальное (пол)	ЛЛ

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 №10

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

Степень защиты: IP20;

Источник света: люминесцентная лампа (ЛЛ);

Размеры помещения: А x В, м: 4,0 x 2,5;

Расчётная высота осветительной установки: ;

Н₀ – высота помещения, Н₀=3.5м;

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: ЛПО 30 с КПД 70% и КСС — Д-2. IP20,

h_СВ=0,3м;

Длина светильника , L_СВ=1,5м

=3.5-0,3-1,5=1,7м

Рассчитываем расстояние между светильниками:

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

λ_Э – для люминесцентных ламп не учитывается

λ_С=1,6

Количество светильников по стороне А:

=> 1 светильник по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=> 2 светильник по стороне В

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

Определяем общее число светильников:

Определяем расстояние между светильниками по стороне A, м:

Для ЛЛ

Расстояние между светильниками по стороне A не рассчитываем т. к.

N_B=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 ε находят по кривым изолюкс [2] в зависимости от приведённой длины и удалённости точки от светящейся линии

(рис. 1.1).

По условию L_СВ=1,5м ≥ 0,5Нр=0.85м выбранный светильник считается как линейный источник света.

Рисунок 1.2.1 Расположение люминесцентных ламп.

Распределительный щит имеет толщину =0,4м

Пересчитаем заданную вертикальную освещённость в горизонтальную по формуле:

Расчёт условной освещённости в выбранной точке С сведём в таблицу.

№кт	№св	L1	L1'	L2	L2'	p	p'	ε1	ε2	ε
С	1	0,75	0,44	0,75	0,44	1,1	0,64	35	35	70

, ,

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.

μ=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] ЛБ со световым потоком 4550лм, мощностью 65Вт

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.

Инвентарная

Ен=20лк, горизонтальное освещение – пол, IP23, ЛН, Н₀=3,5м, h_Р=0м

Размеры помещения: А Х В, м: 2,5*1,5

Определяем световой поток:

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

h_СВ=0,3м

Hр=3,5-0,3=3,2м

λ_Э=1,8, λ_С=1,4,

Рассчитываем расстояние между светильниками:

Количество светильников по стороне А:

=> 1 светильник по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=> 1 светильников по стороне В

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.

№кт	№св	d	α		cos3α	e	∑e
A	1	0	0	233.4	1	72.9	72.9
B	1	1	16.8	228.5	0.877	62.6	62.6

Световой поток источника света в каждом светильнике рассчитываем по формуле:

Кз=1,15

μ=1,1

– коэффициент, учитывающий дополнительную освещённость от удалённых светильников и отражения от ограждающих конструкций.

По данному световому потоку выбираем лампу [2] Б220-230-36 со световым потоком 410 лм, мощностью 36Вт, номинальное напряжение 225В.

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.

Вспомогательные помешения

Ен=10лк, горизонтальное освещение – пол, IP23, ЛН, Н₀=3.5м, h_Р=0м

Размеры помещения: А Х В, м: 5 Х 3.5

Определяем световой поток:

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

Hр=3.5м

λ_Э=1,6, λ_С=1,2,

Рассчитываем расстояние между светильниками:

Количество светильников по стороне А:

=> 2светильника по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=> 1 светильника по стороне В

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

• коэффициент отражения потолка: ρ_п=50%

• коэффициент отражения стен: ρ_с=30%

• коэффициент отражения рабочей поверхности: ρ_р=10%

Выбранный светильник НПП04х60 является потолочным.

Нр=3.5м

Площадь помещения:

S=A*B=5*3.5=17.5м²

По мощности светильника, коэффициентам отражения и площади помещения выбираем удельную мощность общего равномерного освещения

Р_удт=45.2Вт/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;

η – КПД выбранного светильника

Общая мощность осветительной установки:

N – количество светильников в помещении, N=2;

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.

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.

Коридор

Ен=75 лк, горизонтальное освещение – пол, IP51, ЛЛ, Н₀=3.5м, h_Р=0м

Размеры помещения: А Х В, м: 4 Х 15

Определяем световой поток:

Выбираем светильник для промышленных помещений: ЛСП14 2х40Вт, КСС Д, КПД=65%, IP54,

h_СВ=0,3м, L_СВ=1,2м

Нр=3.5-0,3=3.2м

Рассчитываем расстояние между светильниками:

Количество светильников по стороне А:

=> 1 светильник по стороне А

Количество светильников по стороне В:

=> 3светильник по стороне В

Принимаем

ρ_п=70% ρ_с=50% ρ_р=30%

Определяем индекс помещения:

Зная тип светового прибора, коэффициенты отражения и индекс помещения по справочным данным определяем коэффициент использования светового потока: η_оу=0,37

Вычисляем световой поток лампы в светильнике:

S – площадь помещения, S=A*B=60м²

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=3

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] ЛБ со световым потоком 3050 лм, мощностью 36Вт, ток 0,41А, напряжение 110В.

Рассчитываем отклонение табличного потока от расчётного:

Выбранная лампа вписывается в диапазон

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: 20 Х 72

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 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 ξ=0,1; ρ=2,2; ρ³=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 ξ и e_m находим абсциссу η=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.

x/h	x, м	ξ	ρ	ρ3	em, клк	η	у, м
1	21	0,745	1,29	2,15	1,896	0	0
1,5	31,5	0,23	1,8	5,45	4,807	0,21	8,3
2	42	0,1	2,2	11	9,702	0,25	11,55
2,5	52,5	0,025	2,7	19	16,76	0,23	13,04
3	63	0,045	3,2	31,5	27,78	0,21	14,11
3,5	73,5	0,09	3,6	48	42,34	0,13	9,83
1,25	26,3	0,32	1,55	3,72	3,28	0,21	6,8
3,6	75,6	0,1	3,7	50,65	44,67	0,11	8,61
3,75	78,8	0,11	3,85	57,07	50,34	0,05	3,99

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 ξ и ρ 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 15м от стены здания

Рисунок 1.3.1 Графики зависимостей ξ и ρ от отношения x/h

Рисунок 1.3.2 Расчётная изолюкса прожектора ПЗС-45

1.4 Светотехническая ведомость

Характеристика помещения

Коэффициент отражения, %

Вид освещения

Система освещения

Нормируемая освещённость

Источник света

Коэффициент запаса

Светильник

Лампа

Штепсельные розетки или пониж. трансформаторы

Установленная мощность прибора, Вт

Удельная мощность, Вт/м²

№ по плану

площадь, м²

высота, м²

класс помещения по среде

потолка

стен

пола

тип

кол-во

тип

мощность

число

мощность и тип, кВт

1

45.5x

8.5

3,5

IP54

---

---

---

общее

техноло-гическое

75

ЛЛ

1,3

ЛСП18

65

ЛХБ

1х40

48

2740400

2

2х23,04

3,5

IP23

70

50

30

общее

дежурное

50

ЛЛ

1,3

ЛСП14

1

ЛД

2х40

96

1843,2

3

1х72

3,5

IP23

---

---

---

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

НСП21

5

Б 215-225-60

1х60

60

21600

4

2х25,2

3,5

IP23

---

---

---

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

НСП21

2

Б 215-225-60

1х60

60

3024

5

4х24

3,5

IP23

50

30

10

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

НПП04

4

Б 215-225-60

1х60

60

5760

5.1

4х10,56

3,5

IP23

---

---

---

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

НСП21

2

Б 215-225-75

1х75

75

1584

5.2

2х11

3,5

IP23

---

---

---

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

НСП21

2

Б 215-225-75

1х75

1

0,5

75

1650

5.3

1х9,5

3,5

IP23

---

---

---

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

НСП21

2

Б 215-225-75

1х75

1

0,5

75

1425

5.4

1х18

3,5

IP23

---

---

---

общее

дежурное

20

ЛН

1,15

	НСП21	2	Б 215-225-60	1х60			60	2160
6	1х4,95	3,5	IP20	---	---	---	общее	дежурное	150	ЛЛ	1,3	ЛСП15	1	ЛДЦ	2х65			156	643,5
7	2х2,4	3,5	IP20	---	---	---	общее	дежурное	20	ЛН	1,15	НСП21	1	Б 215-225-60	1х60			60	144
8	2х1000	21	---	---	---	---	общее	техноло-гическое	2	ЛН		ПЗС-45	1	Г220-1000	1х1000			1000	1000000
9	8х6	3,5	IP54	---	---	---	общее	дежурное	5	ЛН	1,15	НСП11	1	В 215-225-25	1х25			25	150
10	6х12	3,5	IP54	---	---	---	общее	дежурное	5	ЛН	1,15	НСП11	1	В 215-225-25	1х25			25	300

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 2.1 Мощность нагрузки и длины участков.

Нагрузка							Мощность нагрузки, Вт
Р63, Р68, Р72, Р106, Р86, Р88, Р93, Р98, Р105							25
Р1…Р62, Р77…Р79							48
Р69, Р73…Р76, Р82…Р85, Р89…Р92, Р96, Р97, Р102, Р103, Р104							60
Р64, Р65, Р70, Р71, Р80, Р81, Р94, Р95, Р99, Р100							75
Р87							96
Р66							156
Р67, Р101							500
Участок	CO	OB	BC	CD	DG	Gd		de	ef	fg
Длина участка, м	1,2	0,6	2	13,9	54	2,1		0,8	6,9	3,3

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 В

P_BLL=0,636 кВт

Общая мощность ламп накаливания в точке В Р_BLN=3,14 кВт

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

Суммарная мощность в точке C

Р_С=4,445 кВт

Суммарная мощность в точке D

Р_D=3,687 кВт

Суммарная мощность в точке G

Р_G=0,976 кВт

Суммарная мощность в точке d

Р_d=0,536 кВт

Суммарная мощность в точке e

Р_e=0,44 кВт

Суммарная мощность в точке f

Р_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:

ΔU_CO=0,2%, ΔU_OB=0,1%, ΔU_BC=0,2%, ΔU_CD=1,5%, ΔU_DG=1,6%, ΔU_Gd=0,1%, ΔU_de=0,1%, ΔU_ef=0,1%, ΔU_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);

cosφ – коэффициент мощности нагрузки, для ламп накаливания cosφ_LN=1, для люминесцентных cosφ_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 cosφ.

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 cosφ 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 cosφ.

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

Таблица 2.2 Выбор сечения проводов.

Участок	L, м	М, кВт×м	с	S, мм2	SГОСТ, мм2	DU, %
CO	1,2	13,474	44	1,531	2,5	0,122
ОА	4,2	24,998	19,5	2,14	2,5	0,513
Аb	2	5,952	7,4	2,01	2,5	0,322
bc	4	9,408	7,4	2,12	2,5	0,509
cd	4	6,912	7,4	1,87	2,5	0,374
de	4	4,992	7,4	1,69	2,5	0,270
ef	54,6	19,094	7,4	1,98	2,5	1,032
OB	0,6	3,166	44	0,719	2,5	0,029
Ba	0,6	0,199	7,4	0,27	2,5	0,011
ab	1,5	0,263	7,4	0,36	2,5	0,014
bc	0,4	0,06	7,4	0,08	2,5	0,003
cd	1,5	0,09	7,4	0,12	2,5	0,005
BC	2	8,89	44	1,01	2,5	0,081
Ca	4,5	0,263	7,4	0,36	2,5	0,014
Cb	2,2	0,319	7,4	0,43	2,5	0,017
bc	0,8	0,096	7,4	0,13	2,5	0,005
cd	1,5	0,09	7,4	0,12	2,5	0,005
CD	13,9	52,983	19,5	1,811	2,5	1,087
DG	54	56,75	19,5	1,819	2,5	1,164
Gd	2,1	1,126	7,4	1,521	2,5	0,061
de	0,8	0,352	7,4	0,476	2,5	0,019
ef	6,9	1,38	7,4	1,865	2,5	0,075
fg	3,3	0,307	7,4	0,416	2,5	0,017
DF	10,9

	18,252	19,5	0,94	2,5	0,374
Fa	2,1	1,544	7,4	2,09	2,5	0,083
ab	1,7	0,298	7,4	0,40	2,5	0,016
bc	3,2	0,292	7,4	0,39	2,5	0,016
Fd	6,2	0,449	7,4	0,61	2,5	0,024

2.2 Выбор силового и осветительного щитов. Выбор защитной аппаратуры

Все осветительные сети подлежат защите от токов короткого замыкания. Так же требуется защита от перегрузок. Для приема и распределения электроэнергии и защиты отходящих линий в осветительных сетях применяются вводные щиты. Щит выбирается в зависимости от окружающей среды, назначения и количества групп. Аппараты защиты устанавливаются на линиях, отходящих от щита управления. Для защиты отходящих линий устанавливаем автоматические выключатели.

Сначала выбираем силовой щит. Принимаем щит СП-62, с защитой групп предохранителями. Определяем ток плавкой вставки предохранителя:

I_В³K*I_Р

где K – коэффициент, учитывающий пусковые токи (для газоразрядных ламп низкого давления и ламп накаливания мощностью до 300 Вт, K=1, для других ламп K=1,2 [1]);

I_Р – расчетный ток группы, А.

K*I_P=1*17,61=17,61 A

Принимаем к установке предохранитель ПР-2-60 с током плавкой вставки I_ПВ=20 А, проверяем сечение проводов из условия защиты сети от перегрузки и короткого замыкания:

I_Д³1,25*I_ПВ 1,25*20=25А ≤ 24А

Так как сечение провода не проходит по условию защиты, то меняем сечение провода (участок СО) АППВ на 4мм² с допустимым током 32А.

Ток вставки комбинированного и теплового расцепителей для защиты осветительных групп определяем по формуле: [1]

I_К=I_Т=К′*I_Р

Для автомата на вводе: I_К=I_Т=1*17,61=17,61 А

Для автомата первой группы: I_К1=I_Т1=1*14,24=14,24 А

Для автомата второй группы: I_К2=I_Т2=1*8,1=8,1 А

Для приема, распределения электроэнергии и защиты отходящих линий выбираем вводно-распределительное устройство: щит СУ 9442-16, степень защиты IP20 [1].

Автоматический выключатель на вводе в щит типа: АЕ 2036 с комбинированным расцепителем, ток номинальный выключателя 25 А. [1], принимаем ток расцепителя равным 25 А.

Проверяем сечение проводов на соответствие расчетному току вставки защитного аппарата: [1]

I_Д³1,25*I_К

где I_К – ток комбинированного расцепителя автомата, А.

1,25*25=31,25 ≤ 32 А

Условие защиты от перегрузки и КЗ выполняется, следовательно провод выбран верно.

Проверяем сечение проводов в группе II.

1,25*I_К=1,25*10=12,5 А

Так как в группе имеются розетки, то защищаем ее и от перегрузок, должно выполняться условие:

I_Д³0,66*I_К

24>6,6

Условие соблюдается, следовательно автомат выбран верно.

Выбор автоматических выключателей для защиты остальных групп производим аналогично и результаты расчетов заносим в таблицу.

Таблица 2.3 Аппараты защиты.

Номер группы	Расчетный ток, А	Марка автом. выключателя	Номинальный ток выкл. А	Номинальный ток расцепит. А
I	14,24	АЕ2036	25	16
II	8,1	АЕ 2036	25	10

Таблица 2.4 Сечения проводов из условий защиты.

Участок	Ток участка IР, А	Марка провода	Допустимый ток провода IД, А
СО	17,61	2АППВ 2х4 мм2	32
ОА	14,24	4АВВГ 1х2,5мм2	17
ОВ	8,1	2АППВ 2х2,5мм2	24

3. Расчёт технико-экономических показателей осветительной установки

Экономическую эффективность осветительной установки оценивают приведенными затратами:

З=Е_Н×К+Э

где, З – приведенные затраты по рассматриваемому варианту, руб.;

Е_Н=0,15 – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

К – капитальные вложения на сооружение осветительной установки, руб;

Э – годовые эксплуатационные расходы на систему искусственного освещения, руб.

Капитальные затраты на изготовление осветительной установки рассчитываются по формуле:

К=N×(К_Л×n+К_С+К_М+a×Р_Л×К_МЭ×n×10^-3)

где, N – общее число светильников одного типа в осветительной установке, шт;

К_Л – цена одной лампы, руб;

n – число ламп в одном светильнике;

К_С – цена одного светильника, руб.;

К_М – стоимость монтажа одного светильника, руб.;

a – коэффициент, учитывающий потери энергии в ПРА, принимается 1,2 при люминесцентных лампах и 1,1 при лампах ДРЛ и ДРИ;

Р_Л – мощность одной лампы, Вт;

К_МЭ – стоимость монтажа электротехнической части осветительной установки (щитки, сеть и др.) на 1 кВт установленной мощности ламп с учетом потерь в ПРА, ориентировочно принимаем 600 руб/кВт.

Стоимость монтажа светильника принимаем равной 25% от стоимости светильника.

Годовые эксплуатационные расходы по содержанию искусственного освещения определяются по формуле:

Э=Э_А+Э_О+Э_Э

где, Э_А – годовые затраты на амортизацию системы освещения, руб.;

Э_О – годовые расходы на обслуживание и текущий ремонт осветительной установки, руб.;

Э_Э – стоимость израсходованной за год электрической энергии с учетом потерь в ПРА и сетях, руб.

Амортизационные отчисления в размере 10% капитальных затрат, соответствующие 10-летнему сроку службы светильников, проводок и электрооборудования, рассчитываются по формуле:

Э_А=0,1×N×(К_С+К_М+a×Р_Л×n×10^-3)

Годовые расходы на обслуживание и текущий ремонт осветительной установки складываются в основном из стоимости ламп и расходов на чистку светильников:

Э_О=Э_Л+Э_Ч=

где, Э_Л – стоимость сменяемых в течении года ламп, руб.;

Э_Ч – расходы на чистку светильников за год, руб.;

Т_Р – продолжительность работы осветительной установки в год, ч;

Т_Л – номинальный срок службы лампы, принимается для ламп накаливания общего назначения 1000 ч, для люминесцентных ламп 12000ч;

С_З – стоимость работ по замене одной лампы, руб.;

n – количество чисток светильников в год [2];

С₁ – стоимость одной чистки одного светильника, руб.

Принимаем стоимость замены одной лампы 0,7С₁

Стоимость электрической энергии израсходованной за год определяется по формуле:

Э_Э=a×b×Р_Л×n×Т_Р×Ц_Э×10^-3

где, b=0,1×DU – коэффициент, учитывающий потери электрической энергии в осветительных сетях;

DU – потери напряжения в осветительной сети до средних ламп, %;

Ц_Э – стоимость электрической энергии, руб./(кВт×ч)

Так как отсутствуют данные потери напряжения, коэффициент принимаем равным 1,03 при лампах накаливания, 1,037 – при люминесцентных лампах.

Пример расчета покажем на светильнике НПП21

Капитальные затраты:

К=16×(4×1+120+32,5+1×60×600×1×10^-3)=3080 руб.

Амортизационные отчисления:

Э_А=0,1×16×(120+32,5+1×60×600×1×10^-3)=301,6 руб.

Расходы на обслуживание и текущий ремонт:

Э_О=руб.

Стоимость электрической энергии, израсходованной за год:

Э_Э=1×1,03×60×1×16×4380×1×10^-3=433,1 руб

Годовые эксплуатационные расходы:

Э=301,6+944,64+433,1=1679,3 руб

Экономическая эффективность осветительной установки:

З=0,15×3080+1679,3=2141,3 руб

Остальные светильники считаем аналогично, данные сводим в таблицу

Таблица 3.1 Технико-экономические показатели осветительной установки.

Светильник	Количество	Кап. затраты	Экспл. расход	Эк. эффект.
НПП04	16	3080	1679,3	2141,3
ЛСП18	130	24089	12866,3	16479,7
ЛСП14	2	436,2	317,4	382,8
НСП21	27	5323,5	2941,2	3739,7
ЛСП15	1	254,1	189,5	227,6
НСП11	14	2401	1219	1579

Рисунок 2.1 Расчётная схема осветительной сети.

Используемые литературные источники

1 Проектирование электрического освещения: Учебное пособие/Н. А. Фалилеев, В. Г. Ляпин; Всесоюзн. с.-х. ин-т заоч. образования. М., 1989. 97 с.

2 Справочная книга по светотехнике/ Под ред. С 74 Ю. Б. Айзенберга. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 472 с., ил.

3 Справочная книга для проектирования электрического освещения. /Под ред. Г. М. Кнорринга. Л., "Энергия", 1976, 384с.

4 Баев И. В. Практикум по электрическому освещению и облучению. – М.: Агропромиздат, 1991. – 175 с., ил. – (Учебники и учебн. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

5 Нормы технологического проектирования электрических сетей сельскохозяйственного назначения НТСП – 88 М.: АО РОСЭП №07.04.97

6 Правила устройства электроустановок/ Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. И доп. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 648 с.: ил.

Доклад на защиту курсовой работы

Было задание спроектировать электрическое освещение коровника на 400 голов. Проектирование начиналось с характеристики среды помещений и выбора нормированной освещённости.

Помещение для содержания коров особо сырое с химически активной средой, что требует степени защиты не ниже IP53. Тамбур – помещение влажное, остальные помещения с сухой средой. Нормированная освещённость выбиралась согласно СНИП и "отраслевых норм освещения сельскохозяйственных зданий, предприятий и сооружений". В качестве источника света для содержания коров выбраны люминесцентные лампы. В помещениях электрощитовой и венткамеры выбраны люминесцентные лампы как для помещений с высокой освещённостью. В остальных помещениях выбраны лампы накаливания как для второстепенных помещений и помещений с низкой освещённостью.

Во всех помещениях выбраны светильники с косинусным светораспределением, в соответствии с назначением помещений, условий окружающей среды и наибольшим КПД. В помещении для содержания коров выбрано рабочее освещение, в остальных помещениях – дежурное.

Размещение светильников производилось с учётом наивыгоднейших относительных светотехнических и энергетических расстояний. Светильники размещались по вершинам прямоугольников.

Расчёт мощности осветительной установки в помещении электрощитовой и наружное производилось точечным методом, где нормируется вертикальная освещённость и как открытое пространство. Помещение для содержания коров и основной тамбур рассчитывались также точечным методом. Расчёт освещения венткамеры производился методом коэффициента использования светового потока как закрытого помещения, где нормируется горизонтальная освещённость, отсутствуют большие затеняющие предметы и имеются светлые заграждающие конструкции. Расчет остальных помещений производился по методу удельной мощности как второстепенных помещений, к освещению которых не предъявляются особые требования. По результатам расчёта производился выбор ламп и проверялось отклонение светового потока от допустимого на величину -10, +20%.

Компоновка осветительной сети производилась с учётом длины группы и допустимого количества ламп на фазу. Так как длина здания 120м, а помещения одинаковы и расположены симметрично по сторонам здания, то наибольшая длина группы, с учётом изгибов сети, будет около 85м. Всего в помещении 176 ламп, что требует двух групп освещения. В первую группу, выполненную трёхпроводной, включим светильники рабочего освещения помещения для содержания коров, во вторую дежурную группу, выполненную четырёхпроводной, включим светильники остальных помещений и наружное освещение.

Расчёт сечения проводов производился по потере напряжения. Для этого произвольно принимались потери напряжения на отдельных участках групп и по рассчитанным значениям электрических моментов этих участков производился расчёт их сечений. Выбранные сечения проводов проверялись на механическую прочность и по допустимому току. В помещении для содержания коров была выбрана тросовая проводка кабелем АВВГ, а в остальных помещениях проводом АППВ открыто по стенам и в стальных трубах, в зависимости от категории. Расчётный ток в группах определялся с учётом количества фаз, мощности и средневзвешенного косинуса фи.

Для управления осветительной установкой был выбран осветительный щиток СУ 9442-16 с однополюсными автоматическими выключателями А3161, которые были заменены на автоматические выключатели АЕ2036. Установка автомата выбиралась с учётом расчётных и пусковых токов. Так как ни в одной группе нет ламп накаливания мощностью свыше 300Вт и ламп высокого давления, коэффициент, учитывающий пусковые токи был принят равным единице. Вся сеть защищалась предохранителями ПР-2-60 установленными в силовом щитке СП-62. Значения установок автоматов принимались стандартными, ближайшими к расчётным и согласовывались с допустимыми токами проводов, проверялись на короткое замыкание, а во второй группе и на перегрузку, так как там имеются розетки.

Затраты на устройство осветительной установки составляют 35584 руб.

Прожекторная установка для выгула коров была принята стационарной с прожектором ПЗС-45 Г220-1000 с наименьшей высотой установки 21м.