Расчет освещенности рабочих мест

Пример 36.

Исходные данные:

В цехе размером B´ L´ H = 18 · 60 · 4,5 м требуется создать освещенность Е_н = 300 лк. Коэффициент отражения потолка r_с = 50%. Для освещения используются люминесцентные лампы типа ЛБ и светильники ЛДОР.

Решение:

Находим индекс помещения:

По значению i из таблицы 12 принимаем коэффициент использования:

h = 62 %.

Таблица 12- Коэффициент использования h при индексах i

Принимаем коэффициент запаса к = 1,6 и коэффициент неравномерности освещения:

Светильники размещаем N_p = 4 рядов:

Определяем необходимый световой поток ламп в каждом ряду:

где – S площадь цеха, м²:

S = В × L = 18 · 60 = 1080 м².

Если в светильнике установить по 2 лампы ЛБ (n = 2) мощностью 40 Вт и световым потоком Ф_л = 3000 лк, то необходимое число светильников в ряду составит:

Пример 37.

Определить достаточность естественного освещения в помещении промышленной лаборатории.

Исходные данные:

Длина помещения – 9 м

Ширина помещения –4.5 м

Количество окон –3 шт.

Размер окон – 2,2 х 1,4 м

Высота от уровня рабочей поверхности до верха окна –2,0 м.

Решение:

Определяем нормируемое значение коэффициента естественного освещения – КЕО = е_н,

КЕО =е_н^ш · m · c,

где е_н^ш – коэффициент естественного освещения для III пояса светового климата, принимаемый с учетом характера зрительной работы [4].

Так как работа в лаборатории относится к разряду VI–в, фон светлый, то е_н^ш принимаем равным 1,5%,

m – коэффициент светового климата m = 0,9 (Днепропетровск расположен в четвертом поясе светового климата).

с – коэффициент солнечности климата, принимаем равным 0,7 (для внешних стен).

Тогда:

КЕО = 1,5 · 0,7 · 0,9 = 0,945.

При боковом естественном освещении расчет естественного освещения сводится к определению необходимой суммарной площади окон и сравнении этой величины с фактической площадью окон в помещении.

,

где S_п = 40,5 м² – площадь пола,

е_н = 0,945 – нормативное значение КЕО,

η₀ = 10 – световая характеристика окон [4];

к_з – коэффициент запаса, принимаем равным 1,2 [4 ];

к_3ат – коэффициент, который учитывает затенение окон противоположными строениями (принимают в границах 1; 1,1; 1,2; 1,4 и 1,7 в зависимости от соотношения расстояния между рассматриваемым и противоположным строением), К_Зат принимаем равным 1,4

r₁ – коэффициент, который учитывает повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения, принимаем равным 1,3 [4 ];

t₀ – общий коэффициент светопропускания.

t₀ = t₁ · t₂ · t₃ · t₄ · t₅ ,

где t₁ – коэффициент светопропускания материала равен 0,8 [4];

t₂ – коэффициент, который учитывает потери света в оконной раме, равен 0,6 [ ];

t₃ - коэффициент, который учитывает потери света в несущих конструкциях, равен 0,8 [4 ];

t₄ – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах, принимаем равным 1,0 [4 ];

t₅ – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, принимаем равным 1,0 [4 ];

t₀ = 0,8 · 0,6 · 0,8 · 1 · 1 = 0,384,

Подставив полученные значения, получим:

,

Фактическая площадь окон составляет:

S_фак = 3 · (2,2 · 1,4) = 9,24 м²

Поскольку фактическая площадь оконных проемов меньше расчетного значения,то в помещении лаборатории естественного освещения недостаточно. Для достижения достаточного уровня освещения в дневное время необходимо в сочетании с естественным освещением использовать искусственное.

Задача 38.

Рассчитать местное искусственное освещение для круглошлифовального станка.

Исходные данные:

Размер объекта различения – 0,3 мм;

характеристика фона – средний;

контраст объекта различения с фоном – средний;

высота расположения светильника над обрабатываемой поверхностью – 0,4 м.

Решение:

Согласно СНиП II-4-79/85 "Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования" [ ] работы с объектами различения размерами 0,3 –0,5 мм относятся к зрительным работам III-го разряда, высокой точности, подразряда В, так как контраст объекта различения с фоном - средний и сам фон тоже средний. Норма освещенности при комбинированном искусственном освещении на рабочем месте равна 750 лк, в том числе 350 лк от системы общего искусственного освещения.

Обычно на металлорежущих станках для местного освещения используют светильники с лампами накаливания, которые не создают стробоскопный эффект.

Рис.20 - Схема размещения светильника.

В случае точечного кругло-симметричного излучателя, за который можно принять светильник ЛКСО-1, освещенность в расчетной точке выражается законом квадратов расстояний:

где Е – требуемая освещенность, лк

I_α –сила света источника в направлении точки, кд

α –угол между нормалью к поверхности, которой принадлежит точка и лучом, град. (Рис.20)

r – расстояние от источника света до расчетной точки, м

h – расстояние по вертикали от источника света до горизонтальной поверхности, которой принадлежит расчетная точка

d – диаметр светового пятна, создаваемого источником света, м (принят равным 0,3 м)

Определим расстояние от источника света до расчетной точки А по теореме Пифагора.

cosα = h / r = 0,4 / 0,5 = 0,8

Определяем требуемую силу света источника:

Обычно принимают некоторый запас по силе света или световому потоку лампы, учитывая тем самым уменьшение световой отдачи ламп в процессе работы. Коэффициент запаса принимают равным 1,1. ила света источника с учетом запаса:

I · α ·1,3= 140 · 1,3=183 кд.

По справочнику [ ] выбираем лампу МОЗ 36 - 60 (местного освещения, зеркальная, напряжение 36 В, мощность 60 Вт) со световым потоком –

650 лк, с силой света – 240 кд.

Выбранная лампа типа МОЗ 36-60 в светильнике ЛКСО - 1 обеспечит величину местной освещенности:

Е_ф = 240 · 0,8 / 1,3 · 0,25 = 590 лк.

Электробезопасность

Пример 39.

Исходные данные:

Рассчитать заземляющее устройство для заземления электродвигателя серии 4А напряжением U = 380В в трёхфазной сети с изолированной нейтралью при мощности электродвигателя А4160S2 U = 15 кВт, n = 3000 об/мин.

Грунт – суглинок с удеьным электрическим сопротивлением r=100 Ом·м.

Мощность трансформатора сети – 150 кВ·А, требуемое по нормам допускаемое сопротивление [r_з] ≤ 4 Ом.

Тип заземлителя – стержневой из труб d=0.08м., располагаемых вертикально и соединённых на сварке стальной полосой 40 · 4мм.

Длина стержней заземлителей – l = 2,5м

Рассчитать заземляющее устройство.

Составить схему защитного заземления.

Решение:

Принимаем схему заземления электродвигателя рис. 18.

ПП – пробивной предохранитель; R_о – заземление нулевой точки трансформатора; R_з – заземляющее устройство; R_из – сопротивление изоляции; U_пр. – напряжение прикосновения; I_з – ток замыкания на землю; I_чел – ток, протекающий через человека; 1 – плавкие вставки; 2 – электродвигатель; 3 – график распределения потенциалов на поверхности земли.

Определение удельного сопротивления грунта:

r_расч = r y = 100 · 1,7 = 170 Ом · м

Рис.21 – Расчетная схема.

где y – коэффициент сезонности. Для I климатической зоны принимаем y = 1,7.

А. Сопротивление одиночного вертикального заземлителя.

Определение сопротивления одиночного вертикального заземлителя R_в, Ом. По формуле:

где t – расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта, м;

l и d – длина и диаметр заземлителя.

В. Сопротивление стальной полосы, соединяющей стержневые заземлители.

где l – длина полосы, м;

t – расстояние от полосы до поверхности земли, м;

d = 0,5 · b (b – ширина полосы, равная 0,08м).

r'_расч – расчетное удельное сопротивление грунта r_расч при использовании соединительной полосы в виде горизонтального злектрода, длиной 50м. При длине полосы 50 м, y' = 5,9:

r'_расч = r · y' = 100 · 5,9 = 590 Ом·м.

C. Определяем ориентировочное число одиночных стержневых заземлителей.

Определяем ориентировочное число n одиночных стержневых заземлителей по формуле:

n = R_в / [r_з] · h_в = 48 / 4 · 1 = 12 шт

где [r_з] – допустимое по нормам сопротивление заземляющего устройства;

h_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей (для ориентировочного расчета примем равным h_в = 1)

Принимаем расположение вертикальных заземлителей по контуру с расстоянием между смежными заземлителями равным 2l. Действительные значения коэффициента использования исходя из принятой схемы размещения вертикальных заземлителей будут равны h_В = 0,66 и h_r = 0,39.

Рис.22 – Схема расположения заземлителей.

Определяем необходимое число вертикальных заземлителей:

n = R_В / [r_з] h_В = 48 / 4 · 0,66 = 18 шт.

Вычисляем общее расчетное сопротивление заземляющего устройства R с учетом соединительной полосы:

.

Правильно рассчитанное заземляющее устройство должно отвечать условию R = < [r_з].

Расчёт выполнен верно, т.к. 3,76 < 4.

Пример 40.

Человек коснулся оборванного и лежащего на земле провода воздушной линии, находящейся под напряжением. Определить напряжение прикосновения U_пр. .

Исходные данные:

Длина участка провода, лежащего на земле, l = 5 м;

расстояние от человека до этого участка l₁=3 м;

диаметр провода 2r = 0,01м;

ток замыкания на землю I_з= 10 А;

r =1000 Ом*м;

R_h =1000 Ом.

Решение:

Определяем потенциал провода, рассматривая провод, лежащий на земле , как протяженый заземлитель круглого сечения, т.е.

Определяем потенциал на поверхности земли в том месте где стоит человек:

Определяем коэффициент напряжения прикосновения учитывающий падения напряжения в сопротивлению растеканию но человека.