Akademia Górniczo - Hutnicza im. Stanisława Staszica Wydział EAIiE, Elektrotechnika

Elektroenergetyka Zakładów Przemysłowych

Projekt zakładu przemysłowego

projekt oświetlenia i instalacji siłowej

Konsultant: prof. Jerzy Kulczycki

Wykonali: Pietluch Andrzej Roehrich Józef IV rok Elektrotechniki

Spis treści:

1. Założenia projektowe

Rys 1. Plan budynku wybranego do obliczeń (nr 3 z poprzedniego projektu)

Tabela 1:Wykaz pomieszczeń

Nr budynku	Nazwa
1	kompresorownia
2	spawalnia
3	magazyn materiałów
4	hala obrabiarek
5	magazyn narzędzi
6	hala suwnic
7	pomieszczenie administracyjne
8	rozdzielnia
9	korytarz
10	magazyn

2. Obliczenia oświetlenia

Obliczenia oświetlenia metodą sprawności

Całkowity strumień świetlny Φ_cal:

gdzie: E_śr - średnie natężenie oświetlenia [lx],

S - powierzchnia oświetlonego pomieszczenia [m²],

η - sprawność oświetlenia,

k - współczynnik zapasu.

Wskaźnik pomieszczenia

Obliczeniowy współczynnik kształtu pomieszczenia:

gdzie: Q - długość pomieszczenia [m],

P - szerokość pomieszczenia [m],

H_m - wysokość zawieszenia oprawy nad powierzchnią pracy [m].

nr pomieszczenie	P [m]	Q [m]	Hw [m]	Eśr [lx]	ρsu	ρsc	w
1	27	30	4	100	50	50	3,553
2	27	30	3,6	500	50	50	3,947
3	27	24	4	50	50	50	3,176
4	27	30	3,6	500	50	50	3,947
5	27	15	3,6	50	50	50	2,679
6	27	69	4,5	200	50	50	4,313
7	27	15	3	300	75	75	3,214
8	27	15	4	150	60	60	2,411
9	6	172	3,6	100	60	60	1,587

Ponieważ sprawność opraw jest mniejsza od podawanej przez producenta i zależy od rodzaju pomieszczenia konieczne było wyliczenie rzeczywistej sprawności opraw.

W budynku zastosowano następujące oprawy:

• pomieszczenia 1, 2, 3, 4, 5, 6 oprawy OPHba o następujących parametrach

BUDOWA. WYMIARY GABARYTOWE (mm). DANE TECHNICZNE
Zasadnicze elementy oprawy: aluminiowy korpus kompletny szczelnie zamknięty hartowanym kloszem szklanym aluminiowe boki, zamykające szczelnie oprawę przegroda z oprawką do wkręcenia lampy wysuwany panel osprzętu na życzenie:  -uchwyt z mechanizmem do regulacji kąta mocowania oprawy  -siatka ochronna, zgodne z systemem GESIS.		- napięcie zasilania  - pobór mocy  -współczynnik mocy  - klasa ochronności  - stopień ochrony  - sprawność świetlna	230 V 168-435W >0.85 I IP 65 0,7

• w pomieszczeniu 7 oprawy ONR o następujących parametrach

BUDOWA. WYMIARY GABARYTOWE (mm). DANE TECHNICZNE
	- napięcie zasilania  - pobór mocy  - współczynnik mocy  - klasa ochronności  - stopień ochrony  - sprawność świetlna	230 V 43-100 W >0.85 I IP 20 0,6
malowana na biało skrzynkowa obudowa z cienkiej blachy stalowej z zamocowanym osprzętem elektrycznym w wersji ONR1- boki oprawy wykonane z tworzywa są odejmowalne. raster wykonany z lustrzanej blachy aluminiowej, mocowany do obudowy za pomocą sprężyn.

• w pomieszczeniach 8 i 9 oprawy OF o następujących parametrach

BUDOWA. WYMIARY GABARYTOWE (mm). DANE TECHNICZNE
	- napięcie zasilania  - pobór mocy  - współczynnik mocy - klasa ochronności - stopień ochrony  - sprawność świetlna	230 V 27-88 W >0,85 I IP 64 0,75
obudowa rurowa wykonana z poliwęglanu stalowa płyta montażowa malowana na biało, z zamocowanym osprzętem elektrycznym, służy również za odbłyśnik boczki (pokrywy) wykonane z tworzywa, zamykające czoła obudowy dwie obejmy (uchwyty) wykonane z poliwęglanu, zgodne z systemem GESIS.

Sprawność opraw obliczono korzystając z następującego wzoru




gdzie: η'_opr - sprawność oprawy katalogowa,

• - sprawność oświetlenia interpolowana (odczytana z tablic),

η_opr - średnia tablicowa sprawność oprawy.

nr pomieszczenia	η'opr [%]	η' [%]	k
1	70	56	1,5
2	70	57	1,4
3	70	56	1,3
4	70	58	1,4
5	70	56	1,3
6	70	61	1,7
7	60	53	1,3
8	75	60	1,4
9	75	53	1,4

W pomieszczeniach 1, 2, 3, 4, 5, 6 dobrano lampy metalohalogenkowe firmy osram o następujących danych

ILCOS			MD-250/32/1B-H 104/S-Fc2 25/163/P 45
Trzonek			Fc2
Moc lampy [ W ]		250 W
Moc znamionowa [ W ]		250 W
Prąd lampy [ A ]		2.8 A
Skuteczność świetlna [ lm/ W ]		88 lm/W
Strumien owietlny [ lm ]		22000 lm
Średnia luminancja [cd/cm2 ]		1600 cd/cm˛
Stopien oddawania barw		1B
Temperatura barwowa [ K ]		3200 K
Wskaźnik oddawania barw Ra		min. 80 Ra maks. 89 Ra
Maksymalna długość [mm]		163 mm
Odległość a / LCL [mm]		81.5 mm
Średnica [ mm ]		25 mm
Moc układu [ W ]					275 W
Poj. kond. kompens. przy 50Hz [ μF ]					32 µF
Pozycja pracy					p 45

Dla pomieszczeń 7, 8 i 9 dobrano natomiast świetlówki o następujących danych

Długość [ mm ]

1200 mm

Średnica rury [ mm ]

26 mm

Etykieta energetyczna		A
ILCOS		FD-36/40/1B-E-G13
Trzonek		G13
Moc znamionowa [ W ]	36 W
Strumień świetlny [ lm ]	3350 lm
Kolor	LUMILUX Cool White
Stopień oddawania barw	1B
Temperatura barwowa [ K ]	4000 K
Wskaźnik oddawania barw Ra	min. 80 Ra maks. 89 Ra
Średnia trwałość [h]	20000 h
Trwałość ekonomiczna [ h ]	18000 h

Liczba opraw w pomieszczeniu obliczana jest z zależności:




gdzie: Φ_cal - całkowity strumień świetlny,

Φ_n - znamionowy strumień źródła światła.

nr pomieszczenia	Φcal [lm]	Φn [lm]	N obliczona	N rozmieszczona
1	213820	22000	10	25
2	983571	22000	45	48
3	75214	22000	4	6
4	969718	22000	45	48
5	47009	22000	3	4
6	1039396	22000	48	50
7	294424	3350	89	45
8	141750	3350	43	45
9	276080	3350	83	86

Równomierność oświetlenia zapewniona będzie jeżeli:


oraz


Spełnienie tych warunków zachodzi jeżeli oprawy rozmieszczone zostaną w takich odległościach aby był zachowany odpowiedni stosunek s/h (s - odległość zamocowania opraw, h - odległość płaszczyzny pracy od oprawy). Warunek ten został nie został spełniony dla pomieszczeń 3 oraz 5 ponieważ są to pomieszczenia magazynowe i nie jest tam wymagana równomierność tak jak w innych pomieszczeniach.

Obliczenia metodą punktową

Do obliczeń wybraliśmy pomieszczenie nr 10 o następujących parametrach:

• długość P=24 m

• szerokość Q=27 m

• wysokość 4,5 m

• wysokość zawieszenia lamp H_m=4 m




Dla współczynnika w>3 zalecane jest wykonanie obliczeń dla liczby punktów większej od 25.




Rys. Plan pomieszczenia wybranego do obliczeń metodą punktową

L1, L2....- źródła światła

1, 2, 3,............ punkty obliczeniowe

nr źródła	lampa	c	tgα	α	cos^3+α	Iα	cα
1	1	7,45	1,86	61,77	0,11	100	0,661574
	2	4,29	1,07	47,00	0,32	270	5,351906
	3	20,40	5,10	78,91	0,01	0	0
	4	19,60	4,90	78,47	0,01	0	0
	5	13,41	3,35	73,39	0,02	0	0
	6	12,16	3,04	71,79	0,03	0	0
2	1	10,96	2,74	69,95	0,04	0	0
	2	4,92	1,23	50,89	0,25	170	2,667265
	3	21,91	5,48	79,65	0,01	0	0
	4	19,60	4,90	78,47	0,01	0	0
	5	15,62	3,91	75,64	0,02	0	0
	6	12,16	3,04	71,79	0,03	0	0
3	1	14,70	3,68	74,78	0,02	0	0
	2	7,50	1,88	61,93	0,10	100	0,651333
	3	24,00	6,00	80,54	0,00	0	0
	4	20,40	5,10	78,91	0,01	0	0
	5	18,43	4,61	77,75	0,01	0	0
	6	13,41	3,35	73,39	0,02	0	0
4	1	6,18	1,55	57,09	0,16	120	1,203188
	2	2,15	0,54	28,26	0,68	250	10,67795
	3	17,55	4,39	77,16	0,01	0	0
	4	16,62	4,16	76,47	0,01	0	0
	5	10,81	2,70	69,69	0,04	0	0
	6	9,21	2,30	66,52	0,06	5	0,019755
5	1	10,11	2,53	68,41	0,05	0	0
	2	2,50	0,63	32,01	0,61	270	10,29032
	3	19,29	4,82	78,29	0,01	0	0
	4	16,62	4,16	76,47	0,01	0	0
	5	13,45	3,36	73,44	0,02	0	0
	6	9,21	2,30	66,52	0,06	5	0,019755
6	1	14,08	3,52	74,14	0,02	0	0
	2	6,18	1,55	57,09	0,16	110	1,102923
	3	21,63	5,41	79,52	0,01	0	0
	4	17,55	4,39	77,16	0,01	0	0
	5	16,64	4,16	76,48	0,01	0	0
	6	10,81	2,70	69,69	0,04	0	0
7	1	6,18	1,55	57,09	0,16	110	1,102923
	2	2,50	0,63	32,01	0,61	270	10,29032
	3	14,70	3,68	74,78	0,02	0	0
	4	13,64	3,41	73,66	0,02	0	0
	5	8,48	2,12	64,75	0,08	10	0,048529
	6	6,32	1,58	57,67	0,15	120	1,147175
8	1	10,11	2,53	68,41	0,05	0	0
	2	2,50	0,63	32,01	0,61	270	10,29032
	3	16,80	4,20	76,61	0,01	0	0
	4	13,60	3,40	73,61	0,02	0	0
	5	11,66	2,92	71,07	0,03	0	0
	6	6,32	1,58	57,67	0,15	110	1,051577
9	1	14,08	3,52	74,14	0,02	0	0
	2	6,18	1,55	57,09	0,16	120	1,203188
	3	19,45	4,86	78,38	0,01	0	0
	4	14,77	3,69	74,85	0,02	0	0
	5	15,23	3,81	75,28	0,02	0	0
	6	8,48	2,12	64,75	0,08	15	0,072793
10	1	7,50	1,88	61,93	0,10	80	0,521067
	2	4,92	1,23	50,89	0,25	230	3,608652
	3	12,09	3,02	71,69	0,03	0	0
	4	10,69	2,67	69,49	0,04	0	0
	5	6,70	1,68	59,16	0,13	105	0,883955
	6	3,60	0,90	41,99	0,41	300	7,69987
11	1	10,96	2,74	69,95	0,04	0	0
	2	4,92	1,23	50,89	0,25	230	3,608652
	3	14,50	3,63	74,58	0,02	0	0
	4	10,68	2,67	69,47	0,04	0	0
	5	10,44	2,61	69,04	0,05	0	0
	6	3,60	0,90	41,99	0,41	300	7,69987
12	1	14,70	3,68	74,78	0,02	0	0
	2	7,50	1,88	61,93	0,10	110	0,716467
	3	17,50	4,38	77,12	0,01	0	0
	4	12,09	3,02	71,69	0,03	0	0
	5	14,31	3,58	74,38	0,02	0	0
	6	6,70	1,68	59,16	0,13	110	0,926048
13	1	9,60	2,40	67,38	0,06	10	0,03556
	2	7,76	1,94	62,73	0,10	15	0,090171
	3	9,60	2,40	67,38	0,06	0	0
	4	7,76	1,94	62,73	0,10	15	0,090171
	5	6,00	1,50	56,31	0,17	120	1,280077
	6	2,00	0,50	26,57	0,72	250	11,18034
14	1	12,50	3,13	72,26	0,03	0	0
	2	7,76	1,94	62,73	0,10	50	0,300571
	3	12,50	3,13	72,26	0,03	0	0
	4	7,76	1,94	62,73	0,10	50	0,300571
	5	10,00	2,50	68,20	0,05	0	0
	6	2,00	0,50	26,57	0,72	230	10,28591
15	1	15,88	3,97	75,86	0,01	0	0
	2	9,06	2,27	66,18	0,07	5	0,020589
	3	15,88	3,97	75,86	0,01	0	0
	4	9,06	2,27	66,18	0,07	5	0,020589
	5	14,00	3,50	74,05	0,02	0	0
	6	6,00	1,50	56,31	0,17	130	1,38675

gdzie

c - odległość punktu od lampy




α=arctg(tg(α))

Iα- odczytujemy z krzywej rozsyłu światłości







e_śr - średnia arytmetyczna natężeń z poszczególnych punktów

Nie został zachowany wskaźnik równomierności oświetlenia w 5 punktach, ale ponieważ jest to pomieszczenie magazynowe nie musi być ono zachowane.

Strumień szukanych źródeł światła


9676,64 lm

K - współczynnik zapasu 1,4

Wybrane zostały lampy sodowe firmy Osram o następujących parametrach:

Stopień oddawania barw

4

Temperatura barwowa [ K ]

2000 K

Wskaźnik oddawania barw Ra

<= 39 Ra

ILCOS		SE-150/20/4-H 100/S-E 40-90/226
Trzonek		E40
Moc lampy [ W ]	150 W
Moc znamionowa [ W ]	150 W
Prąd [ A ]	1.8 A
Skuteczność świetlna [ lm/ W ]	93 lm/W
Strumień świetlny [ lm ]	14000 lm
Średnia luminancja [cd/cm^2 ]	14 cd/cm^2
Maksymalna długość [mm]	226 mm
Średnica [ mm ]	90 mm

Rzeczywista wartość natężenia oświetlenia E_śr=72,3 lx

Dobór przewodów zasilających

nr pomieszczenia	P [W]	I [A]	s [mm^2]
1	3750	20,05348	1,5
2	13200	70,58824	1,5
3	900	4,812834	1,5
4	13200	70,58824	1,5
5	1350	7,219251	1,5
6	7500	40,10695	1,5
7	1620	8,663102	1,5
8	1620	8,663102	1,5
9	3096	16,55615	1,5
10	750	4,010695	1,5

Schemat instalacji oświetleniowej wraz z zasilaniem







Instalacja siłowa 0,4 kV

Instalacja siłowa opracowana została według następujących założeń:

• spełnienie wymagań obciążalności długotrwałej

• spełnienie wymagania na dopuszczalny spadek napięcia

Instalacje zaprojektowano jako instalacje z kabli i miedzianych.

Przekrój przewodów dobrane dla obciążalności długotrwałej.

Przekrój przewodów dla WLZ został dobrany na moc szczytową, która to moc wyznaczona została metodą zastępczej liczby odbiorów (1).


(1)

Gdzie:

k_w - wskaźnik wykorzystania mocy

k_s - wskaźnik mocy szczytowej

P_nk - moce znamionowe wszystkich (n) odbiorników w grupie [kW]

Współczynnik k_s wyliczono z zależności (2):


(2)

Gdzie:




Spełnienie wymagania na dopuszczalny spadek napięcia

Dopuszczalny spadek napięcia dla WLZ wynosi 5%, spełnienie tego warunku liczymy ze wzoru (3)


(3)

Stosowne obliczenia zestawiono w Tabeli 1.







Rys. Schemat elektryczny instalacji siłowej nn 0,4 kV




Hala	Grupa odbiorów	P [kW]	n [sztuk]	ΣP [kW]	kW	cosϕ	nz	ks	Ps [kW]	I [A]	L [m]	s [mm^2]	ΔU	ΔU%
1	Obróbka mechaniczna	10,00	6,00	60,00	0,17	0,65	7,95	2,18	31,07	69,08
	małoseryjna	12,00	2,00	24,00	0,17	0,65
	Wentylatory	4,50	3,00	13,50	0,65	0,80	3,00	1,64	14,35	25,92
										95,00	91,00	25,00	6,40	2,78
2	Prasy	20,00	4,00	80,00	0,17	0,65	4,00	2,66	36,14	80,34
	Wentylatory	4,50	2,00	9,00	0,65	0,80	2,00	1,78	10,40	18,79
										99,13	64,00	25,00	4,70	2,04
3	Kompresory	55,00	2,00	110,00	0,70	0,75	4,72	1,45	193,12	372,10
		20,00	4,00	80,00	0,70	0,75
	Wentylatory	4,50	2,00	9,00	0,65	0,80	2,00	1,78	10,40	18,79
										390,90	40,00	240,00	1,21	0,52
4	Obróbka mechaniczna	10,00	4,00	40,00	0,17	0,65	7,84	2,18	25,99	57,77
		7,50	4,00	30,00	0,17	0,65
	Wentylatory	4,50	4,00	18,00	0,65	0,80	4,00	1,55	18,14	32,77
										90,54	17,00	25,00	1,14	0,50
6	Suwnice	15,00	3,00	45,00	0,10	0,50	3,00	3,60	16,19	46,80
	Wentylatory	4,50	4,00	18,00	0,65	0,80	4,00	1,55	18,14	32,77
										79,56	40,00	16,00	3,68	1,60
7	Obróbka mechaniczna	5,00	3,00	15,00	0,14	0,50	3,57	2,97	10,39	30,02
	małoseryjna	10,00	1,00	10,00	0,14	0,50
	Wentylatory	4,50	1,00	4,50	0,65	0,80	1,00	2,10	6,14	11,10
										41,11	22,00	6,00	2,79	1,21

Tabela 1.




Dobór przewodów do zasilania poszczególnych odbiorów

Przekroje przewodów z rozdzielni oddziałowych do odbiorników dobiera się na moc zainstalowaną. Stosowne obliczenia zawarte są w Tabeli 2.

Tabela 2.

Hala	Grupa odbiorów	P [kW]	In [A]	S [mm^2]	ΔU% RO-odb	ΔU% WLZ+RO-odb
1	Obróbka mechaniczna	10,00	22,23	2,5	1,43	4,22
	małoseryjna	12,00	26,68	2,5	1,72	4,50
	Wentylatory	4,50	8,13	1,5	0,87	3,66
2	Prasy	20,00	44,46	6	1,19	3,24
	Wentylatory	4,50	8,13	1,5	0,87	2,92
3	Kompresory	55,00	105,97	25	0,68	1,21
		20,00	38,54	6	1,03	1,56
	Wentylatory	4,50	8,13	1,5	0,87	1,40
4	Obróbka mechaniczna	10,00	22,23	2,5	1,43	1,93
		7,50	16,67	1,5	1,79	2,29
	Wentylatory	4,50	8,13	1,5	0,87	1,37
6	Suwnice	15,00	43,35	6	1,16	2,76
	Wentylatory	4,50	8,13	1,5	0,87	2,47
7	Obróbka mechaniczna	5,00	14,45	1,5	1,55	2,77
	małoseryjna	10,00	28,90	4	1,16	2,38
	Wentylatory	4,50	8,13	1,5	0,87	2,09

Jak widać w wyróżnionej kolumnie spadek napięcia na całej linii zasilającej (od stacji SN od odbiornika) przy rozruchu silników nie jest większy niż dopuszczalne 5%. Założono, iż długość doprowadzenia energii z rozdzielnicy do odbiornika wynosi 20m.




Dobór zabezpieczeń.

Obwody silników zabezpieczane są wkładkami topikowymi zwłocznymi według następujących zasad:





gdzie:

I_obc - prąd obciążenia grupy silników

I_{N max} - prąd znamionowy największego silnika w grupie

I_{r max} - prąd rozruchowy największego silnika w grupie

I_{S m} - prąd szczytowy maszyny

k_r - krotność prądu rozruchu

Zakładamy że α=2,5 i k_r=5

Rozdzielnica	Wartość obliczona Inb	Wartość In wkładki
		A	A
1	237,81	250
2	238,58	250
3	472,06	630
4	204,81	250
6	205,92	250
7	109,28	125

Tak dobrane parametry bezpieczników i zainstalowane w stacji oddziałowej będą zabezpieczały wlz i grupę silników podłączonych do danej rozdzielnicy.

Dodatkowo każdy silnik z osobna musi być zabezpieczony wkładkami topikowymi indywidualnie, dobór tych wkładek przeprowadza się wg zależności :





Zakładamy takie wartości współczynników - α=2,5 i k_r=5

Wkładki dobrano dla odbiorników o poszczególnych mocach, przy założeniu warunków rozruchowych, wyniki zestawiono w tabeli:

P	In [A]	INb [A]	Wkładka I [A]
4,5	8,13	16,26	25
5	14,45	28,90	32
7,5	16,67	33,35	63
10	22,23	44,46	63
12	26,68	53,36	63
15	43,35	86,71	100
20	38,54	77,07	100
55	105,97	211,95	250

6

---