Расчет освещения прожекторами

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3

При расчете освещения карьеров прожекторами определяются: минимальная освещенность по нормам, коэффициент запаса, тип и число прожекторов, высота установки прожектора, наивы­годнейший угол наклона оптической оси прожектора, места установки прожекторов.

Число прожекторов и мощность ламп определяются методом светового потока.

Необходимый суммарный световой поток

где Е_min — требуемая освещенность для отдельных участков, лк; 5 — площадь отдельных осве­щаемых участков, м²; К₃ = 1,2-4,5 — коэффициент запаса; К_п = 1,15-4,5 - коэффициент, учиты­вающий потери света в зависимости от конфигурации освещаемых площадей. Требуемое число прожекторов

                  где Ф_л — световой поток лампы прожектора, лм; Ф_пр - световой поток прожектора, лм.

Высота (м) установки прожектора

где 1_тах — максимальная (осевая) сила света прожектора, кд.

При известном числе прожекторов и высоте их установки, пользуясь точечным методом, можно определить освещенность в отдельных точках площади.Прожектор заливающего света, установленный в точке А над точкой В освещаемой поверх­ности на высоте h, испускает пучок лучей в виде конуса с углом  который образует световое пятно, по форме близкое к эллипсу с большой осью СD (рис. 2).

Рис. .2. Схема к расчету прожекторного освещения Освещенность в точках, расположенных на оси эллипса: горизонтальная освещенность

Освещенность в точках, расположенных на оси эллипса:

    Горизонтальная освещенность

    Вертикальная освещенность

где 1_а - сила света луча прожектора, направленного под углом а, кд; h — высота установки про­жектора, м; К₃ - коэффициент запаса; а угол, образуемый оптической осью пучка лучей прожектора и вертикалью к освещаемой площади

       Оптимальный угол наклона  (градус) оптической оси прожектора  
       

где т и п — коэффициенты углов рассеяния прожекторов в горизонтальной и вертикальной плос­костях, принимают по прил. 3.9; Ео= К₃Е_тiп h² - когда освещение выполняется одним прожектором Ео = 1/2К₃Е_тinh² — когда световые пятна прожекторов перекрывают друг друга; Е_тт - требуемая освещенность, лк.

Когда требуется определить освещенность вертикальной поверхности, оптимальный угол определяется по формуле

             где Е_в - расчетная вертикальная освещенность, лк.

Типовые задачи с решениями

Задача 1.

Определить необходимое число светильников для освещения однопутевого от­каточного штрека угольной шахты длиной I = 486 м. Высота выработки Н = 2,3 м. Высота от кровли до центра светящейся нити Ь = 0,3 м (см. рис. 3.1).

Решение. Принимаем для освещения светильники РВЛ-40М с лампой мощностью Р_л = 40 Вт на напряжение 220 В, имеющей световой поток Ф_л = 2480 лм Задаемся расстоя­нием между светильниками, равным / = 8 м Принимаем К₃ = 1,5 Минимальная горизонтальная освещенность на почве должна быть не менее 2 лк Высота подвеса светильника над почвой

h = Н-Ь = 2,3-0,3 =2 м.

Расстояние от светильника до средней между светильниками точки К/

                                              1/2 = 8/2 = 4 м.

Горизонтальная освещенность на почве в точке Я/ от двух светильников по формуле

где С =  поправочный коэффициент: а - угол наклона лучей к нормали осве­щаемой плоскости в точке Я/, (определяется по тригонометрическим таблицам)

tgа = 1/(2И) = 8/(2*2) = 2; а = 63°30'; соза = 0,45;

1_а - сила света под углом 63°30' для светильника РВЛ-40М (см. прил. 3.1); 7,15 > 2 лк, что удовле­творяет требуемым нормам Е_min > 2, поэтому можно несколько увеличить рас­стояние между светильниками.

Необходимое число светильников по формуле

Принимаем п_св ⁼ 60 шт.

Задача 2. По условиям задачи 1 определить мощность трансформатора для питания све­тильников и сечение жил осветительного кабеля, если к установке приня­ты светильники РВЛ-20М с _эл = 0,85, _с = 0,95.

Решение. Пользуясь формулой определяем мощность трансформатора для питания светильников

Принимаем осветительный аппарат АОС-4; S_ном = 4кВ А Сечение жил осветительного кабеля определяем по формуле

где С = 8,5 - коэффициент, значение которого принимаем по прил. 3.6; согласно ПТЭ в угольных и сланцевых шахтах и = 4 %.

Момент нагрузки М определяем по формуле

М=  (1_]+1/2),

где суммарная мощность светильников, кВт; Р_св = ГУ^зл - мощность светильника с люминесцентной лампой, Вт; Р_л = 20 Вт - мощность лампы светильника РВЛ-20М; г]_эл = 0,85 - электрический к.п.д. светильника РВЛ-20М.

                                       Р_св = 20/0,85 = 23,5 Вт.

При подключении питания осветительной сети к центру ее нагрузки в каждую ветвь сети будет включено 30 светильников, и длина ветви составит

                                      L = п_свl = 30-8 = 240 м.

Принимаем длину кабеля от трансформатора до осветительной линии lу = 10 м.

Принимаем кабель ГРШЭ-Зх4+1><2,5 с сечением основных жил 4 мм.

Задача3. Определить число и мощность светильников для освещения насосной камеры в околоствольном дворе угольной шахты. Размеры камеры: длина А = 25 м, ширина В = 8 м, высота Н = 4,5 м. Коэффициенты отражения: р_п = 0,5; р_с = 0,3. Освещаемая условная рабочая поверхность принимается от пола на высоте 0,8 м, а световой центр располагается от потолка на расстоянии 0,3 м. Напряжение сети 127 В.

Решение. Принимаем для освещения рудничные светильники типа РП-200 с лампой мощ­ностью Р_л = 200 Вт и световым потоком Ф_л = 2700 лм, минимальную освещенность Е_тiп = 10 лк, рабочую высоту подвеса h = Н - (0,8 + 0,3) = 4,5 - 1,1 =3,4 м, коэффициент запаса К₃ = 1,5, коэф­фициент неравномерности освещения 2= 1,3.

Показатель помещения по формуле

По показателю помещения / = 1,78 и коэффициентам отражения стен и потолка р_с = 0,3, р„ = 0,5 находим коэффициент использования осветительной установки Кисп = 0,4

Общий световой поток, необходимый для освещения камеры, по формуле (3.16)

Требуемое число светильников

п_св = Ф/Ф_св = 8750/1620 = 6,01 шт.;

Фсв =Ф_л  = 2700-0,6 = 1620 лм; г}_св = 0,6

Принимаем п_св = 6 шт.

Расстояние между светильниками, расположенными вдоль камеры в один ряд

                                                  l = А/п_св = 25/6 = 4,16м.

Потребляемая мощность на освещение Р =Р_лп_св = 200-6 = 1200 Вт.

Задача 4. Определить в первом приближении требуемую мощность ламп для освещения компрессорной с общей площадью б¹ = 800 м².

Решение. находим удельную мощность для освещения компрессорной

W = 8*10 Вт/м².

Требуемая общая мощность по формуле (3.18)

                               Р =  = (8-10) 800 = 6400-8000 Вт.

Принимаем мощность 8000 Вт.

Задача5. Рассчитать прожекторное освещение территории лесного склада размером S=100x70= 7000 м² с механической погрузкой леса. Напряжение осветительной сети 220 В.

Решение. Принимаем коэффициент, учитывающий потери света К_п = 1,3, коэффициент за­паса К₃ = 1,2, прожектор ПЗС-45 с лампой Р_л = 1000 Вт, при напряжении 220 В, Ф_л = 16180 лм, 1_тах = 130000 кд (см. прил. 3.9), минимальная горизонтальная освещенность согласно нормам осве­щенности Е_тin = 3 лк

Общий световой поток, необходимый для освещения склада, по формуле.

= Е_minSK₃K_n = 3-7000-1,2-1,3 = 32760 лм.

 Необходимое число прожекторов по формуле

Принимаем п = 6, где ц_пр - 0,35 - к.п.д. прожектора по технической характеристике. Высота установки прожектора по формуле

Принимаем h =20 м.

Оптимальный угол наклона оптической оси прожектора определяют по формуле

_г = агсsin

где  = 0,03, п = 0,00077 - коэффициенты углов рассеяния прожекторов соответственно в горизон­тальной и вертикальной плоскости

Задача 6. Определить число светильников для освещения тупика на отвале пустых пород точечным методом расчета. Длина тупика L = 240 м. Осветительная воздушная линия электропе­редачи, на которой подвешены светильники, расположена на расстоянии а = 3 м от оси железно­дорожного пути тупика, расстояние между светильниками

По светотехнической характеристике светильника СПОР-250 определяем силу света, соответствующую углу а = 66°, 1_а = 90 кд.

Приняв по светотехнической характеристике лампы ДРЛ-250 световой поток Ф_л = 10000 лм, определяют коэффициент условной лампы

                                                     С = Ф_л/1000 = 10000/1000 = 10.

 Горизонтальная освещенность в точке А

Число светильников для освещения разгрузочного тупика по формуле

         Принимаем n=10 шт.

Ход работы.

· Изучить теоретические  сведения.

· Ответить на вопросы входного контроля.

· Практическое задание №1-Решить  задачи. Данные взять из таблицы №1  для своего варианта.

Вариант

№ задачи

2,5,7,9,11

13,1,12,28,15

4,3,6,10,14

8,18,20,23,25

16,17,27,12,13

1,6,9,29,3

5,8,16,24,2

8 

4,7,10,11,17

19,22,13,6,9

29,18,1,4,5

Практическое задание №2- В соответствии с вариантом рассчитать освещенность заданного объекта.

Ответить на вопросы выходного контроля.

Задача 1 Определить необходимое число светильников для освещения откаточного штрека длиной 500 м. Для освещения приняты светильники РВЛ-20М.

Задача 2 Определить освещенность между светильниками на почве в уклоне, где в соот­ветствии с нормами горизонтальная освещенность должна быть 1 лк. Высота выработки 2,3 м; высота от кровли до центра светящейся нити 0,3 м. Для освещения приняты светильники РВЛ-20М. Коэффициент запаса К₃ = 1,5.

Задача 3 Выбрать тип светильников и определить их число для освещения квершлага длиной 350 м. Рассчитать и принять магистральный кабель. Допустимая потеря напряжения и = 4%.

Задача 4 Для освещения капитального квершлага длиной 500 м приняты светильники РВЛ-40М. Определить мощность и выбрать тип осветительного трансформатора.

Задача 5 Рассчитать освещение квершлага длиной L = 300 м. Крепление бетонное. Вы­сота квершлага Н = 2,8 м. Шахта не опасна по газу и пыли. Напряжение осветительной сети U = 127 В.

Задача 6 Определить освещенность между светильниками РВЛ-40М на почве штрека с электровозной откаткой. Расстояние между светильниками l = 8 м, а высота подвеса от почвы h = 2,2 м.

Задача 7 Для освещения разминовки у погрузочного пункта приняты светильники РВЛ- 20М, подвешенные на высоте 2,5 м от почвы и на расстоянии 5 м один от другого.

Определить освещенность на почве штрека, если световой поток лампы Ф_л = 980 лм и ко­эффициент запаса К₃ = 1,5.

Задача 8 Рассчитать освещение очистного забоя, закрепленного механизированной кре­пью. Длина освещаемой части очистного забоя 150 м, высота светового центра от почвы h = 1,2 м.

Задача 9 Определить число и тип светильников для освещения камеры ЦПП. Размеры камеры: длина 10 м, ширина 8 м, высота 4,5 м. Крепление камеры ЦПП бетонное с побелкой. На­пряжение осветительной сети 127 В. Шахта опасна по газу и пыли.

Задача 10 Камера электровозного гаража имеет размеры: длину 40 м, ширину 5 м, высо­ту 3,5 м. Стены и потолок побелены. Выбрать тип светильников и рассчитать их число для обеспе­чения допустимой согласно ПТЭ минимальной горизонтальной освещенности на верстаках Е_min = 20 л к. Шахта опасна по газу и пыли.

Задача 11 Рассчитать освещение водоотливной камеры. Длина камеры 25 м, ширина 8 м и высота 3,5 м. Крепление камеры бетонное с побелкой. Шахта опасна по газу и пыли.

Освещаемая рабочая поверхность принимается на уровне 0,8 м от , почвы. Световой центр располагается на расстоянии 0,3 м от потолка. Напряжение осветительной сети 127 В.

Задача 12 Определить необходимое число светильников РН-200 для освещения насосной камеры в околоствольном дворе рудной шахты. Размеры камеры: длина 30 м, ширина 6 м, высота 3,5 м. Крепление бетонное без побелки. Освещаемая условная рабочая поверхность принимается от пола на высоте 0,8 м, а световой центр располагается от потолка на расстоянии 0,3 м. Напряже­ние сети 127 В.

Задача 13 Рассчитать общее освещение механической мастерской на поверхности шах­ты. Длина помещения 30 м, ширина 15 м, высота 4 м. Коэффициенты отражения: потолка р_п - 0,5, стен р_с = 0,3. Напряжение осветительной сети 220 В. Определить установленную мощность осве­щения.

Задача 14 Рассчитать общее освещение компрессорной. Размеры помещения: длина 40 м, ширина 20 м, высота 4 м. Коэффициенты отражения: потолка р_п = 0,5, стен р_с = 0,3. Напряжение осветительной сети 220 В. Определить установленную и удельную мощность освещения.

Задача 15 Определить число и мощность светильников для освещения конструкторского бюро. Размеры помещения: длина 18 м, ширина 5 м, высота 3 м. Коэффициенты отражения: стен р_с = 0,5, потолка р_п =0,7. Напряжение осветительной сети 220 В.

Задача 16 Определить методом удельной мощности число светильников РП-200 для ос­вещения камеры ЦПП длиной 20 м и шириной 10 м.

Задача 17 Определить число светильников по удельной мощности для освещения меха­нических мастерских общей площадью 600 м². Мастерские освещаются светильниками ЛСШЗ- 2x40-0ПУЗ с двумя люминесцентными лампами мощностью по 40 Вт.

Задача 18 Определить методом удельной мощности требуемую мощность ламп для ос­вещения помещения компрессорной с общей площадью = 600 м².

Задача 19 Пользуясь таблицами удельной мощности, определить ориентировочно тре­буемую мощность ламп для освещения главного откаточного штрека длиной 1000 м и шириной 3,5 м.

Задача 20 Определить ориентировочно методом удельной мощности требуемую мощ­ность ламп и число светильников для освещения околоствольных выработок шахты длиной 300 м и средней шириной 3,5 м. Для освещения приняты светильники РВЛ-40М.

Задача 21 Для освещения породопогрузочной четырехугольной площадки карьера со стороной, равной 100 м, решили принять прожекторное освещение прожекторами ПЗС-35 с лам­пой мощностью 500 Вт, напряжением 220 В. Коэффициент запаса К₃ = 1,5, коэффициент потерь света К„ = 1,3. Определить число прожекторов и высоту их установки, если на площадке исполь­зуются экскаваторы и автомобильный транспорт.

Задача 22 Для освещения открытого лесного склада рудника площадью S = 100 50 = 5000 м² решили применить прожекторное освещение с прожекторами ПЗС-45 с лампой мощно­стью 1000 Вт, напряжением 220 В. Определить число прожекторов и высоту их установки.

Задача 23 Для освещения рудного склада с механической нагрузкой руды площадью S = 10000 м² применили прожекторы ПЗС-35, Р_л = 500 Вт, II = 220 В. Определить число прожекторов и высоту их установки. Коэффициент запаса К₃= 1,5 и коэффициент потерь света К„ = 1,3.

Задача 24 Определить необходимое число прожекторов и высоту их установки, приме­няемых для освещения железнодорожной станции на участке вскрыши угольного разреза. Пло­щадь станции S= 16000 м². Напряжение осветительной сети 220 В.

Задача 25 Отвалы освещаются группой прожекторов ПЗС-35 с лампой мощностью 500 Вт, напряжением 220 В. Прожекторы установлены на мачтах высотой 14 м. Определить оптималь­ный угол наклона оптической оси прожекторов _г при следующих условиях: световые пятна про­жекторов перекрывают друг друга; требуемая освещенность Е_тт. = 0,5 л к, коэффициент запаса К₃ = 1,5.

Задача 26 Рассчитать наружное освещение подъездных железнодорожных путей длиной 150 м на территории шахты и определить сечение проводов осветительной сети. Расчетная длина четырех проводной воздушной осветительной сети 380/220 В составляет 250 м.

Задача 27 Рассчитать освещение шоссейной дороги, идущей от шахты до рабочего по­селка. Длина дороги 600 м. Вдоль дороги установлены железобетонные опоры осветительной сети высотой 9 м. Расстояние между опорами l = 20 м. Напряжение осветительной сети 220 В.

Задача 28 Построить изолюксы горизонтальной освещенности для светового прибора СКсШ-20000 с лампой ДКсТ-20000, установленного на высоте от подошвы освещаемой поверхно­сти h = 30 м под углом к горизонтали  - 10° и  = 15° для обеспечения минимальной освещенно­сти Е_min = 0,5 лк.

Задача 29 Определить мощность трансформатора для осветительных нагрузок при сле­дующих условиях: мощность ламп накаливания, установленных в светильниках для наружного освещения = 16 кВт; мощность люминесцентных ламп, установленных в светильниках для освещения = 6 кВт; коэффициент мощности люминесцентных ламп соs  = 0,9, ламп нака­ливания соs  = 1; к.п.д. осветительной сети = 0,95; к.п.д. светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами равны 70 %.

Оптимальный угол наклона  (градус) оптической оси прожектора
       

где т и п — коэффициенты углов рассеяния прожекторов в горизонтальной и вертикальной плос­костях, принимают по прил. 3.9; Ео= К₃Е_тiп h² - когда освещение выполняется одним прожектором Ео = 1/2К₃Е_тinh² — когда световые пятна прожекторов перекрывают друг друга; Е_тт - требуемая освещенность, лк.

Когда требуется определить освещенность вертикальной поверхности, оптимальный угол определяется по формуле

             где Е_в - расчетная вертикальная освещенность, лк.

№

вопроса

Наименование объектов

Размеры объекта

Длина,м

Ширина,м

Высота, м

Места разгрузки ж/д составов, автомобилей

Помещение землесосной установки в районе землесосных зумпфов

Места работы машин на породном отвале

Машинное помещение

ж/д пути в пределах разреза

Автодорога в пределах разреза

Место работы экскаватора

Конвейерная галерея

2,2

Помещения на участках для обогрева работающих

Складские помещения

Пактическое задание №2

1.-10. По данным таблицы №2 и рис 1,2 рассчитать освещение объекта , приняв соответствующий заданию способ расчета. Выбрать тип и количество осветительных приборов, рассчитать и выбрать марку кабеля (провода), выбрать тип аппарата управления осветительной установкой. Принять напряжение осветительной сети 220В, расстояние до ближайшего распределительного устройства 300м.

В

Рис.1

Рис.2

Выходной контроль.

1. Какова мощность светового потока светильника СГГ-1.

2. При каком напряжении применяют лампы накаливания на забое?

3. Какие расстояния должны быть выдержаны между светильниками мощностью 60-100 ватт. ?

4. Какие два вида источника света применяют в шахтах?

5. Что требуют правила безопасности?

6. Что представляет собой люминесцентный светильник?

7. Какие стационарные светильники применяют в шахтах?

8. Где предусматривается наибольшая освещенность?

9. Переносные лампы, какие бывают?

10.  Какое напряжение применяют для питания подземных осветительных установок?

Список рекомендуемой литературы

Основная

1 Электрификация открытых горных работ: Учеб. Для вузов /                      С. А. Волотковский, В.Л.Щуцкий, Н.И.Чеботаев и др.-М.: Недра,1987.

2 Электрификация горных работ: Учеб. для вузов / М.М.Белый, В.Т.Заика, Г.Е.Пивняк и др.- М.: Недра,1992.

3 Самохин Ф.И., Маврицын А.М., Бухтояров В.Ф. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. – М.: Недра, 1988.

Дополнительная

1 Н.И.Чеботаев, Л.А.Плащанский. Электрификация горного производства: Учебное пособие для вузов.-2-е изд., стер.-М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2008.

2 Авсеев Г.М., Алексеенко А.Ф., Гармаш И.Л. Сборник задач по горной электротехнике. – М.: Недра, 1988.

3 Самойлович Н.С., Ситник И.В. Линия электропередач карьеров. – М.: Недра, 1987.

4 Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

5 Справочник по электроустановкам угольных предприятий. Электроустановки угольных шахт.// Под ред. В.В.Дегтярева, В.И. Серова, Г.Ю. Цепелинского. – М.: Недра, 1988.

6 Чулков Н.Н., Чулков А.Н. Электрификация карьеров в задачах и примерах. – М.: Недра, 1976.

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?