Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki

Elektroenergetyka Zakładów Przemysłowych

Część II

Projekt instalacji oświetleniowej i siłowej.

Opiekun projektu: Opracowali:

prof. Jerzy Kulczycki Bartosz Pawlus Krzysztof Pędzisz

Elektrotechnika rok IV

Wstęp:

• Cel projektu:

Celem tej części jest zaprojektowanie instalacji oświetleniowej i siłowej w jednej z hal zakładu. Przyjęto następującą halę:

Hala o łącznej powierzchni 7200 [m²] (wymiary 120m/60m), posiadająca poza halą główną 11 pomieszczeń o zróżnicowanych wymaganiach natężenia oświetlenia powierzchni.

W hali głównej dokonywane są prace ślusarskie i prace na obrabiarkach do metali, średnio dokładne (tolerancja obróbki > 0,1), przy średnim zabrudzeniu pomieszczeń. Na hali głównej znajduje się 50 odbiorników o zróżnicowanym zapotrzebowaniu na moc.

Schemat hali (zawierający rozkład i wymiary pomieszczeń) przedstawiony jest na stronie 3 (Schemat nr 1).

Do wyznaczenia wymaganej liczby punktów świetlnych (źródeł światła) posłużono się dwoma metodami:

• metodą sprawności dla wszystkich pomieszczeń,

• metodą punktową dla pomieszczenia nr 4 (Biuro 2),

Przewody w instalacji oświetleniowej i siłowej dobierane są ze względu na:

• długotrwałe obciążenie prądami roboczymi,

• spadki napięcia,

• Założenia projektowe:

• dla wszystkich pomieszczeń w budynku przyjęto typową wartość ekwiwalentnego współczynnika odbicia płaszczyzny roboczej p_epr = 10 [%],

• w hali głównej dokonywane są prace ślusarskie i prace na obrabiarkach do metali, średnio dokładne (tolerancja obróbki > 0,1), przy średnim zabrudzeniu pomieszczeń, stąd zakładane natężenie oświetlenia E_ŚR = 300 [lx],

• w hali głównej nie ma okien, ze względu na uniknięcie nierównomiernego natężenia oświetlenia, możliwości rażenia oczu pracowników promieniami słonecznymi bezpośrednimi i odbitymi od przedmiotów, maszyn i stołów,

• odległość płaszczyzny roboczej od podłogi wynosi H_p = 0,85 [m],

• do oświetlenia pomieszczeń (za wyjątkiem hali głównej) będą używane oprawy dwuświetlówkowe typu „Master `TL'D /840 NG” zawieszone na rurkach zwieszakowych o długości 1 [m] ze świetlówkami o mocach 38, 58 i 70 [W], współczynnik mocy tych lamp cosφ = 0,85,

• do oświetlenia hali głównej stosowane są wysokoprężne lampy sodowe, bańka tabularna, przezroczysta, trzonek E40, firmy OSRAM, model NAV-T 500W Super E40, sprawność katalogowa 85%,

• współczynnik zapasu dla wszystkich źródeł światła K = 1,4

• przewody instalacji oświetleniowej dobierane są na maksymalny prąd roboczy (wszystkie lampy załączone),

Metody wykorzystywane do zaprojektowania oświetlenia:

1. Metoda sprawności:

• 
  Strumień świetlny:

gdzie:

E­_ŚR - wymagane średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej (jest dobierane z normy i uzależnione od pomieszczenia) w [lx],

S - pole płaszczyzny roboczej w [m²],

K - współczynnik zapasu,

η_os­­­ - sprawność oświetlenia,

• Sprawności oświetlenia zależy od:

• rodzaju opraw oświetleniowych,

• ekwiwalentnych współczynników odbicia ścian, sufitu i płaszczyzny roboczej,

• wymiarów pomieszczenia oraz wysokości zawieszenia opraw nad płaszczyzną roboczą H_m określonych wskaźnikiem pomieszczenia,

• 
  Wskaźnik pomieszczenia:

gdzie:

P, Q - Wymiary pomieszczenia (szerokość, długość) w [m],

H_m - wysokość zawieszenia opraw nad powierzchnią roboczą w [m],

H_p - odległość płaszczyzny roboczej od podłogi,

H_s - odległość zawieszenia opraw od sufitu,

• 
  
  Ekwiwalentny współczynnik odbicia ścian :

• dla pomieszczeń z oknami liczony z wzoru:

gdzie:

p_ść, p_szyb - współczynniki odbicia ścian i szyb,

• 
  Wskaźnik wnętrza przysufitowego:

• 
  
  Średni współczynnik odbicia wszystkich płaszczyzn wnętrza przysufitowego:

gdzie:

P_suf - współczynnik odbicia sufitu,

P_ść - współczynnik odbicia ścian wnętrza przysufitowego,

• 
  
  Ekwiwalentny współczynnik odbicia sufitu:

• Wymagana liczba opraw:

gdzie:

Ф_o - strumień świetlny jednego źródła światła (oprawy) [lx]

• Moc czynna pobierana przez oprawy oświetleniowe:

gdzie:

P_pźś - moc pojedynczego źródła światła,

n_p - przyjęta liczba opraw (n_p ≥ n),

• Prąd obciążenia obwodu oświetleniowego:

2. Wyznaczenie ilości opraw oświetleniowych metodą sprawności:

• Tabela 1 - wymiary poszczególnych pomieszczeń:

Nr	Rodzaj pomieszczenia	Wymiary pomieszczeń			Hp	Hs	Hm	Powierzchnia	Natężenie oświetlenia
				P [m]	Q [m]	H [m]	[m]	[m]	[m]	S [m^2]	EŚR [lx]
1	Rozdzielnia +trafo	5	5	5	0,85	1	3,15	25	150
2	Portiernia	5	5	5	0,85	1	3,15	25	200
3	Biuro 1	10	10	5	0,85	1	3,15	100	300
4	Biuro 2	10	10	5	0,85	1	3,15	100	300
5	Jadalnie +bufet	10	10	5	0,85	1	3,15	100	200
6	Magazyn produktów	25	10	5	0,85	1	3,15	250	50
7	Magazyn surowców	25	15	5	0,85	1	3,15	375	50
8	Szatnia 1	10	10	5	0,85	1	3,15	100	100
9	Szatnia 2	10	10	5	0,85	1	3,15	100	100
10	Łaźnia +WC	10	10	5	0,85	1	3,15	100	100
11	Korytarz	45	5	5	0,85	1	3,15	225	100
12	Hala główna	95	60	10	0,85	2	7,15	5700	300

• Tabela 2 - współczynniki odbicia materiałów stosowanych we wnętrzach:

Nr	Rodzaj pomieszczenia	Sufit		Ściany		Pow. robocza
				materiał	psuf [%]	materiał	pść [%]	ppr [%]
1	Rozdzielnia +trafo	wyprawa cem-wap	50	wyprawa cem-wap	50	10
2	Portiernia	wyprawa gipsowa	80	farba klejowa biała	75	10
3	Biuro 1	wyprawa gipsowa	80	tapeta k. słoniowa	70	10
4	Biuro 2	wyprawa gipsowa	80	tapeta k. słoniowa	70	10
5	Jadalnie +bufet	wyprawa gipsowa	80	farba emuls. biała	70	10
6	Magazyn produktów	wyprawa gipsowa	80	wyprawa cem-wap	50	10
7	Magazyn surowców	wyprawa gipsowa	80	wyprawa cem-wap	50	10
8	Szatnia 1	wyprawa gipsowa	80	farba klej. kremowa	65	10
9	Szatnia 2	wyprawa gipsowa	80	farba klej. kremowa	65	10
10	Łaźnia +WC	wyprawa gipsowa	80	farba emuls. biała	70	10
11	Korytarz	wyprawa gipsowa	80	farba klej. kremowa	65	10
12	Hala główna	farba klejowa biała	75	farba emuls. biała	70	10
				szyby	8

• Tabela 3 - wskaźniki i ekwiwalentne współczynniki odbić:

		Wskaźnik pomieszczenia	Ekwiwalentny współczynnik odbicia ścian	Wskaźnik wnętrza przysufitowego	Średni współczyn. odbicia wszystkich płaszczyzn wnętrza przysufitowego	Ekwiwalentny współczynnik odbicia sufitu	Sprawność oświetlenia	Całkowity strumień świetlny źródeł
Nr	Rodzaj pomieszczenia
				w	peść	ws	pśrwn	pesuf	ηoś	Φc [lm]
1	Rozdzielnia +trafo	0,794	0,500	2,500	0,500	0,357	0,445	11798
2	Portiernia	0,794	0,583	2,500	0,778	0,660	0,480	14583
3	Biuro 1	1,587	0,545	5,000	0,771	0,707	0,615	68293
4	Biuro 2	1,587	0,545	5,000	0,771	0,707	0,615	68293
5	Jadalnie +bufet	1,587	0,545	5,000	0,771	0,707	0,615	45528
6	Magazyn produktów	2,268	0,500	7,143	0,734	0,684	0,680	25735
7	Magazyn surowców	2,976	0,500	9,375	0,747	0,709	0,720	36458
8	Szatnia 1	1,587	0,650	5,000	0,757	0,690	0,635	22047
9	Szatnia 2	1,587	0,650	5,000	0,757	0,690	0,635	22047
10	Łaźnia +WC	1,587	0,700	5,000	0,771	0,707	0,655	21374
11	Korytarz	1,429	0,650	4,500	0,754	0,680	0,625	50400
12	Hala główna	5,143	0,700	18,387	0,745	0,725	0,820	2919512

• Tabela 4 - rodzaje źródeł światła stosowanych w pomieszczeniach:

Typ	Barwa światła [-]	Temperatura barwowa [^oK]	Strumień świetlny [lm]	Średnia iluminancja [cd/cm^2]	Napięcie znam. [V]	Współczynnik mocy [-]	Klasa ochronności [-]
Master `TL'D 38W /830NG	Ciepłobiała	3000	3350	1,40	230	0,85	I
Master `TL'D 58W /830NG	Ciepłobiała	3000	5200	1,50	230	0,85	I
Master `TL'D 70W /830NG	Ciepłobiała	3000	6350	1,50	230	0,85	I
Lampa 1[kW] wyładowcza	Biała	2000	63000	700	230	0,8	I

W hali stosowane są wysokoprężne lampy sodowe, bańka tabularna, przezroczysta, trzonek E40, firmy OSRAM, model NAV-T 500W Super E40, sprawność katalogowa 85%, natomiast wyznaczona na podstawie wzoru (12) wynosi 0,82,

• Tabela 5 - sprawność oświetlenia z oprawami Master `TL'D /830NG:

Ekwiwalentny wsp. odbicia [%]			Współczynnik pomieszczenia w
pł. roboczej	sufitu	ścian	0,8	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0	5,0
10	70	50	0,46	0,52	0,57	0,60	0,66	0,69	0,72	0,75	0,77
				30	0,41	0,47	0,52	0,56	0,61	0,65	0,68	0,72	0,74
				10	0,37	0,43	0,48	0,52	0,53	0,62	0,66	0,69	0,72
			50	50	0,45	0,50	0,55	0,59	0,64	0,67	0,70	0,72	0,75
				30	0,40	0,46	0,51	0,55	0,60	0,64	0,67	0,70	0,73
				10	0,36	0,42	0,48	0,51	0,57	0,61	0,65	0,68	0,71
			30	30	0,40	0,46	0,50	0,54	0,59	0,63	0,65	0,69	0,71
				10	0,36	0,42	0,47	0,51	0,56	0,61	0,63	0,67	0,70

Sprawność opraw η_oś obliczono korzystając z następującego wzoru:

gdzie: η'_opr - sprawność oprawy katalogowa,

• - sprawność oświetlenia interpolowana (odczytana z tablic),

η_opr - średnia tablicowa sprawność oprawy.

• Tabela 6 - wyznaczenie wymaganej liczby opraw:

Nr	Rodzaj pomieszczenia	Moc oprawy	Strumień oprawy	Wymagana liczba opraw	Przyjęta liczba opraw	Moc opraw w pomiesz.
				Popr [W]	Φo [lm]	n [sztuk]	np [sztuk]	Ppom [W]
1	Rozdzielnia +trafo	38	3350	3,522	4	152
2	Portiernia	38	3350	4,353	6	228
3	Biuro 1	70	6350	10,755	12	840
4	Biuro 2	70	6350	10,755	12	840
5	Jadalnie +bufet	58	5200	8,755	9	522
6	Magazyn produktów	38	3350	7,682	8	304
7	Magazyn surowców	38	3350	10,883	12	456
8	Szatnia 1	38	3350	6,581	8	304
9	Szatnia 2	38	3350	6,581	8	304
10	Łaźnia +WC	38	3350	6,380	8	304
11	Korytarz	58	5200	9,692	10	580
12	Hala główna	500	62000	47,089	48	24000

• Równomierność oświetlenia:

oraz

Spełnienie tych warunków zachodzi, jeżeli oprawy rozmieszczone zostaną w takich odległościach od siebie, aby był zachowany odpowiedni stosunek s/H_m (s - odstęp między oprawami. Maksymalny dopuszczalny stosunek określony jest na podstawie monogramu dla danej oprawy i wynosi w przypadku oprawy Master `TL'D /830NG (s/H_m)_max = 1,58, a dla lamp NAV-T Super E40 stosunek (s/H_m)_max = 1,64,

• Tabela 7 - sprawdzenie równomierności oświetlenia powierzchni:

Nr	Rodzaj pomieszczenia	Odstęp opraw	Stosunek	Stosunek max (dopuszczalny)
				s [m]	s/Hm	(s/Hm)max
1	Rozdzielnia +trafo	2	0,635	1,58
2	Portiernia	1,7	0,540	1,58
3	Biuro 1	2,4	0,762	1,58
4	Biuro 2	2,4	0,762	1,58
5	Jadalnie +bufet	3	0,952	1,58
6	Magazyn produktów	4	1,270	1,58
7	Magazyn surowców	4	1,270	1,58
8	Szatnia 1	3	0,952	1,58
9	Szatnia 2	3	0,952	1,58
10	Łaźnia +WC	3	0,952	1,58
11	Korytarz	4	1,270	1,58
12	Hala główna	10,5	1,469	1,64

• Sposób rozlokowania opraw oświetleniowych i przewodów:

Sposób rozmieszczenia źródeł światła w pomieszczeniach poza halą główną przedstawia schemat zamieszczony na stronie 14 (Schemat nr 4). Przedstawia on sposób prowadzenia przewodów instalacji oświetleniowej oraz układ świetlówek wraz z odległościami od ścian i między sobą.

Sposób rozmieszczenia źródeł światła na hali głównej przedstawia schemat zamieszczony na stronie 15 (Schemat nr 5).

Metoda punktowa:

• 
  
  Wzór wyjściowy przy stosowaniu tej metody :

gdzie:

E_α - natężenie oświetlenia w punkcie A określony kątem α

I_α - światłość źródła światła w kierunku α

H_m - wysokość źródła światła nad płaszczyzną roboczą

r - odległość źródła światła Z od punktu A

Jest to metoda obliczania oświetlenia, którą można stosować, gdy w pomieszczeniu nie występują odbicia światła lub można je pominąć.

Podstawiając zamiast r wartość H_m/cosα otrzymujemy:

Światłość I_α odczytuje się z wykresu lub tablicy światłości wybranego typu oprawy oświetleniowej. Wartość natężenia jest wartością natężenia oświetlenia e_α wytworzoną przez umowne źródło światła o strumieniu 1000 [lm]:

W przypadku, gdy punkt (jeden z punktów) jest oświetlony przez kilka lamp, wówczas wyznacza się kolejno wartości e_α od każdej lampy i wyniki się sumuje.

Jeżeli strumień rzeczywistych źródeł światła wynosi Ф_o, to rzeczywiste natężenie oświetlenia obliczamy ze wzoru:

gdzie:

K- współczynnik zapasu

Wartość natężenia oświetlenia należy obliczyć dla wybranych równomiernie rozmieszczonych punktów płaszczyzny roboczej. W tym celu całą płaszczyznę roboczą dzieli się na kwadraty i oblicza natężenie oświetlenia dla punktów położonych w środkach tych kwadratów. Liczba punktów, dla których należy wykonać obliczenia nie powinna być mniejsza od wartości zawartych w tabeli 8:

• Tabela 8 - minimalna liczba punktów obliczeniowych:

Wskaźnik pomieszczenia	Najmniejsza liczba punktów obliczeniowych
0 do 1	4
1 do 2	9
2 do 3	16
> 3	25

Jeżeli punkty obliczeniowe pokrywają się z punktami zawieszenia opraw, należy zwiększyć liczbę punktów obliczeniowych.

Średnie natężenie oświetlenia na płaszczyźnie roboczej oblicza się jako średnią arytmetyczną z natężeń wszystkich wybranych punktów płaszczyzny roboczej.

Mając zadaną wartość średnią wymaganego natężenia oświetlenia E_śr oraz obliczoną wartość średnią natężenia oświetlenia wytworzonego przez umowne źródło światła e_śr możemy obliczyć strumień rzeczywistych źródeł światła.

• 
  Strumień szukanych, rzeczywistych źródeł światła:

• 
  
  Wskaźnik równomierności oświetlenia:

• Schemat 2 - krzywa rozsyłu światła zastosowanego w pomieszczeniu źródła:

• Rzeczywista wartość średnia natężenia oświetlenia:

• Tabela 9 - podstawowe wielkości charakteryzujące pomieszczenie:

Nr	Rodzaj pomieszczenia	Powierzchnia	Wysokość	Wskaźnik	Minimalna liczba punktów	Przyjęta liczba punktów
				S [m^2]			Hm [m]	w
4	Biuro 2	100	3,15	1,587	9	16

• Schemat nr 3 - szkic do metody punktowej (na przykładzie pomieszczenia 4):

Ze względu na symetrię pomieszczenia zarówno w osi X i Y, wystarczą obliczenia dla czterech punktów - A, B, C, D - pozostałe punkty są ich symetrycznymi odbiciami. Dla określenia średniej wartości natężenia oświetlenia wystarczą obliczenia dla tych 4 punktów.

• Tabela 10 - wyniki obliczeń metodą punktową:

Oznaczenie punktu	Numer lampy L	Wyniki obliczeń
				c [m]	r [m]	tgα [-]	α [^o]	cos^3α [-]	Iα [cd]	eα [lx]
	A	1	0,765	3,242	0,243	14	0,918	307	29,073
		2	2,658	4,122	0,844	40	0,446	240	11,330
		3	5,006	5,915	1,589	58	0,151	5	0,087
		4	7,388	8,032	2,345	67	0,060	0	0,000
		5	3,753	4,900	1,191	50	0,266	100	2,900
		6	4,535	5,522	1,440	55	0,186	30	0,628
		7	6,210	6,963	1,971	63	0,093	0	0,000
		8	8,251	8,832	2,619	69	0,045	0	0,000
		9	6,752	7,450	2,143	65	0,076	0	0,000
		10	7,216	7,873	2,291	66	0,064	0	0,000
		11	8,370	8,944	2,657	69	0,044	0	0,000
		12	9,979	10,465	3,168	72	0,027	0	0,000
		Suma:							44,22
	B	1	2,467	4,001	0,783	38	0,488	260	13,364
		2	0,752	3,238	0,239	13	0,920	305	28,964
		3	2,562	4,060	0,813	39	0,467	250	12,317
		4	4,908	5,832	1,558	57	0,158	10	0,181
		5	4,425	5,432	1,405	55	0,195	30	0,656
		6	3,750	4,898	1,191	50	0,266	100	2,903
		7	4,479	5,476	1,422	55	0,190	30	0,642
		8	6,131	6,893	1,946	63	0,095	0	0,000
		9	7,147	7,811	2,269	66	0,066	0	0,000
		10	6,750	7,449	2,143	65	0,076	0	0,000
		11	7,181	7,841	2,280	66	0,065	0	0,000
		12	8,312	8,889	2,639	69	0,045	0	0,000
		Suma:							59,23
	C	1	1,756	3,607	0,558	29	0,666	305	21,156
		2	3,093	4,414	0,982	44	0,363	180	6,990
		3	5,250	6,123	1,667	59	0,136	0	0,000
		4	7,555	8,186	2,399	67	0,057	0	0,000
		5	1,259	3,392	0,400	22	0,801	322	26,697
		6	2,840	4,241	0,902	42	0,410	210	9,137
		7	5,105	5,999	1,621	58	0,145	5	0,084
		8	7,456	8,094	2,367	67	0,059	0	0,000
		9	4,253	5,292	1,350	53	0,211	50	1,173
		10	4,956	5,873	1,573	58	0,154	5	0,089
		11	6,524	7,245	2,071	64	0,082	0	0,000
		12	8,490	9,056	2,695	70	0,042	0	0,000
		Suma:							65,53
	D	1	2,930	4,302	0,930	43	0,393	200	8,356
		2	1,751	3,604	0,556	29	0,668	305	21,203
		3	3,011	4,357	0,956	44	0,378	180	7,252
		4	5,156	6,042	1,637	59	0,142	0	0,000
		5	2,662	4,124	0,845	40	0,446	240	11,311
		6	1,251	3,389	0,397	22	0,803	322	26,765
		7	2,750	4,182	0,873	41	0,427	220	9,964
		8	5,008	5,917	1,590	58	0,151	5	0,087
		9	4,856	5,789	1,542	57	0,161	10	0,185
		10	4,250	5,290	1,349	53	0,211	50	1,175
		11	4,906	5,830	1,557	57	0,158	10	0,181
		12	6,449	7,177	2,047	64	0,085	0	0,000
		Suma:							86,68

• Tabela 11 - wyniki końcowe obliczeń metodą punktową:

Średnia wartość natężenia oświetlenia	Wskaźnik równomierności oświetlenia	Strumień szukanych źródeł światła	Rzeczywista wartość średnia natężenia
eśr [lx]	δ [-]	Фorz [lm]	Eśr [lx]
64,2	0,69	6312	301,8

• Wnioski:

W wyniku obliczeń metodą punktową otrzymano zbliżone wartości do wyników z metody sprawności, zastosowane źródła spełniają kryteria narzucane przez metodę punktową.

Strumień świetlny zastosowanych źródeł światła jest większy od minimalnego strumienia wyznaczonego metodą punktową:

6350 > 6312

Średnie natężenie oświetlenia powierzchni wyznaczone metodą punktową dla przyjętego układu źródeł światła jest większe niż zakładane natężenie oświetlenia:

301,8 > 300

Pomieszczenie nr 4 (Biuro 2) pozostaje w dotychczasowym układzie z oświetleniem opracowanym metodą sprawności, spełnia bowiem kryteria wynikające z metody punktowej. Zastosowane oprawy „Master `TL'D /70W 840 NG” o mocy 70 [W] zapewniają prawie dokładnie wymaganą wartość nat. oświetlenia, współczynnik K = 1,4 daje jednak spory zapas zaprojektowanemu oświetleniu. W ostateczności można wymienić świetlówki w prawach na mocniejsze, np. 2x40 = 80 [W].

3. Dobór przewodów instalacji oświetleniowej:

• Tabela 12 - moce i prądy obwodów oświetleniowych:

Obwód	Suma mocy opraw	Prąd obciążenia obwodu
		Pobw [W]	I [A]
Hali głównej	24000	136,36
Pozostałych pomieszczeń	4834	25,85

• Przewody na instalacje oświetleniową hali głównej (pomieszczenie nr 12):

Instalacja oświetleniowa hali głównej składa się z trzech części:

• doprowadzenie zasilania z rozdzielni głównej do szafy rozdzielczej SR1:

• jeden kabel 5x95 [mm²],

• prąd dopuszczalny I_dd95 = 253 [A],

• obciążony prądem roboczym 136,4 [A],

• długość 30,5 [m],

• przekrój przewymiarowany ze względu na spadek napięcia,

• ułożony w kanale przy ścianie budynku (współczynnik poprawkowy obowiązujący przy równoległym ułożeniu w kanale 2 warstw po 4 kable, dla odstępu między sąsiednimi kablami 200mm i między warstwami 500mm, wynosi 0,74), co daje możliwość obciążenia go prądem I_dd95' = 187,2 [A],

• ciąg główny (magistrala) instalacji oświetleniowej hali głównej podzielony jest na trzy obwody - każda faza stanowi niezależny obwód:

• wykonany kablem 3x16 [mm²],

• prąd dopuszczalny I_dd16 = 84 [A],

• obciążony prądem roboczym 45,5 [A],

• długość 83,5 [m],

• prowadzony w korytkach (rynienkach) aluminiowych podwieszonych przy suficie (współczynnik poprawkowy związany z takim prowadzeniem kabla wynosi 0,75), co daje możliwość obciążenia go prądem I_dd16' = 63 [A],

• odgałęzienia zasilające po dwie lampy, odchodzące od ciągu głównego:

• wykonane kablem 3x10 [mm²],

• prąd dopuszczalny I_dd10 = 62 [A],

• obciążony prądem roboczym 5,7 [A],

• długość 51 [m],

• prowadzony w korytkach (rynienkach) aluminiowych podwieszonych przy suficie (współczynnik poprawkowy związany z takim prowadzeniem kabla wynosi 0,75), co daje możliwość obciążenia go prądem I_dd10' = 46,5 [A],

• przekrój przewymiarowany ze względu na spadek napięcia,

Zaleca się, aby lampy zasilane z tej samej fazy nie były zaraz obok siebie (wypadnięcie jednej fazy nie spowoduje zgaśnięcia światła tylko w jednej części hali, lecz równomiernie). Rozkład lamp na hali głównej przedstawiony został na stronie 15 (Schemat nr 5).

• Spadek napięcia:

Dla obwodu zasilającego oświetlenie hali głównej (pomieszczenie nr 12) największy spadek napięcia występuje w najdalej oddalonej lampie - na końcu sieci lamp przyłączanych do fazy T (punkt B):

• Schemat nr 6 - do obliczania spadków napięcia:

Spadek ten wynosi ΔU = 2,8 [%] i jest mniejszy od dopuszczalnego spadku napięcia wynoszącego ΔU_d = 4 [%].

• Przewody na instalację oświetleniową pozostałej części budynku (pomieszczenia od 1 od 11):

Standardowo w instalacjach oświetleniowych stosuje się przewody o przekroju 1,5mm² do doprowadzenia napięcia od puszki rozgałęźnej do oprawy oświetleniowej. Ciąg główny (magistralę) stanowią trzy niezależne linie - dla każdej fazy osobny przewód 3x4mm² - prowadzone korytarzem. Zaleca się poprowadzić je w korytkach (rynienkach) aluminiowych podwieszonych przy suficie. Każdy z tych obwodów obciążony jest prądem roboczym ok. 8,5 [A], prąd dopuszczalny długotrwale zastosowanego przewodu I_dd4 = 33A, co nawet po uwzględnieniu współczynnika korekcyjnego k = 0,75 związanego z ułożeniem w rynienkach pozwala na zastosowanie tego przewodu. Lampy przyłączane są w taki sposób, aby równomiernie obciążać każą z dostępnych trzech faz. Układ na stronie 14 (Schemat nr 4).

• Tabela 13 - moce i prądy poszczególnych obwodów oświetleniowych:

Faza	Liczba opraw	Suma mocy opraw	Prąd obciążenia obwodu
				Pobw [W]	I [A]
R	18	1606	8,6
S	18	1510	8,1
T	17	1566	8,4

• Spadek napięcia:

Dla obwodu zasilającego oświetlenie pomieszczeń od 1 do 11 największy spadek napięcia występuje w najdalej oddalonej lampie magazynu nr 11 - na końcu sieci lamp przyłączanych do fazy R (punkt A):

• Schemat nr 7 - do obliczania spadków napięcia:

Spadek ten wynosi ΔU = 0,81 [%] i jest mniejszy od dopuszczalnego spadku napięcia wynoszącego ΔU_d = 4 [%].

4. Dobór przewodów zasilających maszyny w hali głównej (siła):

• Dobór przekroju przewodów do WLZ dokonany został ze względu na moc szczytową, wyznaczoną metodą zastępczej liczby odbiorników,

• Wzory do metody zastępczej liczby odbiorników:

• 
  moc czynna odbiornika:

gdzie:

k_wi - współczynnik wykorzystania mocy danego odbiornika,

P_Ni - moc znamionowa danego odbiornika w grupie,

• moc czynna grupy n odbiorników (zasilonych z jednej rozdzielni):

• 
  moc bierna odbiornika:

• moc bierna grupy n odbiorników:

• zastępcza liczba odbiorników w grupie:

• współczynnik wykorzystania mocy grupy odbiorników:

• współczynnik szczytu dla grupy odbiorników:

• 
  moc szczytowa zapotrzebowania:

• Tabela 14 - tabela wyników do WLZ:

Rozdzielnia RO1	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,23
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	1,87
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	3,01
		Kompresor	10,0	2	0,70	0,85	14,00	8,68	Ps [kW]	155,46
		Obrabiarka 2	40,0	4	0,16	0,55	25,60	38,87	Qs [kVAr]	179,25
	Suma:	225	8		Suma:	51,60	59,50	Ss [kVA]	237,27

Rozdzielnia RO2	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,23
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	1,84
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	3,04
		Kompresor	10,0	2	0,70	0,85	14,00	8,68	Ps [kW]	159,08
		Obrabiarka 1	55,0	3	0,16	0,55	26,40	40,09	Qs [kVAr]	184,31
	Suma:	230	7		Suma:	52,40	60,71	Ss [kVA]	243,46

Rozdzielnia RO3	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,21
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	1,72
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	3,23
		Kompresor	10,0	1	0,70	0,85	7,00	4,34	Ps [kW]	144,22
		Obrabiarka 2	40,0	4	0,16	0,55	25,60	38,87	Qs [kVAr]	178,35
	Suma:	215	7		Suma:	44,60	55,16	Ss [kVA]	229,36

Rozdzielnia RO4	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,24
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	2,15
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	2,80
		Kompresor	10,0	2	0,70	0,85	14,00	8,68	Ps [kW]	126,54
		Obrabiarka 2	40,0	3	0,16	0,55	19,20	29,15	Qs [kVAr]	139,35
	Suma:	185	7		Suma:	45,20	49,78	Ss [kVA]	188,23

Rozdzielnia RO5	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,23
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	2,14
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	2,90
		Kompresor	10,0	1	0,70	0,85	7,00	4,34	Ps [kW]	101,45
		Obrabiarka 3	25,0	4	0,16	0,55	16,00	24,30	Qs [kVAr]	117,62
	Suma:	155	7		Suma:	35,00	40,58	Ss [kVA]	155,33

Rozdzielnia RO6	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,23
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	2,14
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	2,90
		Kompresor	10,0	1	0,70	0,85	7,00	4,34	Ps [kW]	101,45
		Obrabiarka 3	25,0	4	0,16	0,55	16,00	24,30	Qs [kVAr]	117,62
	Suma:	155	7		Suma:	35,00	40,58	Ss [kVA]	155,33

Rozdzielnia RO7	Odbiornik	PN [kW]	Ilość	kw	cosφ	Poi [kW]	Qoi [kVAr]	kw'	0,27
		Wentylator	15,0	1	0,60	0,80	9,00	6,75	nz'	2,74
		Suwnica	30,0	1	0,10	0,50	3,00	5,20	ks'	2,48
		Kompresor	10,0	2	0,70	0,85	14,00	8,68	Ps [kW]	94,40
		Obrabiarka 3	25,0	3	0,16	0,55	12,00	18,22	Qs [kVAr]	96,50
	Suma:	140	7		Suma:	38,00	38,84	Ss [kVA]	135,00

	I^cz [A]	I^b [A]	I [A]	S [mm^2]	Idd' [A]	L [m]	R [mΩ]	X [mΩ]	ΔU [%]
RO1	224,65	259,03	342,87	400	359	32	2,42	2,24	0,28
RO2	229,88	266,34	351,82	400	359	44	3,33	3,08	0,40
RO3	208,40	257,74	331,45	400	359	56	4,24	3,92	0,47
RO4	182,86	201,37	272,01	300	301	68	6,87	4,76	0,55
RO5	146,60	169,97	224,46	240	262	80	10,10	5,6	0,61
RO6	146,60	169,97	224,46	240	262	92	11,62	6,44	0,70
RO7	136,42	139,45	195,08	150	196	104	21,01	7,28	0,97

• Dobór przewodów zasilających RO:


Na doprowadzenie zasilania do szaf rozdzielczych RO rozlokowanych w hali głównej wykorzystano kable pięciożyłowe (żyły okrągłe) z izolacją rdzeniową, aluminiowe o przekrojach 150, 240, 300 i 400 [mm²]. Prąd dopuszczalny długotrwale dla tych kabli wyznaczono na podstawie wartości tabelarycznych przemnożonych przez współczynnik k = 0,74 - współczynnik poprawkowy obowiązujący przy równoległym ułożeniu w kanale 2 warstw po 4 kable, dla odstępu między sąsiednimi kablami 200mm i między warstwami 500mm, na podstawie zależności:




Jest to siedem kabli + kabel oświetleniowy, co daje osiem kabli w kanale.

Spadki napięć są bardzo małe, dzięki dużym przekrojom i małym odległościom. Mieszczą się w dopuszczalnych granicach 5%.

• Tabela 15 - dobór przewodów zasilających odbiory i wyznaczenie spadków napięć na tych przewodach i całkowitych:

	Odbiornik	PN [kW]	IN [A]	cosφ	S [mm^2]	Idd' [A]	R [Ω]	ΔU [%] RO-Odb.	ΔU [%] RG-Odb.
RO1	Wentylator	15,0	28,5	0,80	6	34	0,157	0,68	0,81
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	35	101	0,005	0,07	0,33
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,283	0,77	0,91
		Obrabiarka 2	40,0	110,5	0,55	50	126	0,015	0,25	0,46
	RO2	Wentylator	15,0	28,5	0,80	6	34	0,157	0,68	0,92
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	35	101	0,005	0,07	0,44
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,212	0,58	0,87
		Obrabiarka 1	55,0	151,9	0,55	70	155	0,008	0,19	0,54
	RO3	Wentylator	15,0	28,5	0,80	6	34	0,157	0,68	1,00
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	35	101	0,005	0,07	0,52
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,212	0,58	0,94
		Obrabiarka 2	40,0	110,5	0,55	50	126	0,015	0,25	0,65
	RO4	Wentylator	15,0	28,5	0,80	6	34	0,157	0,68	1,08
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	35	101	0,005	0,07	0,60
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,212	0,58	1,02
		Obrabiarka 2	40,0	110,5	0,55	50	126	0,011	0,19	0,68
	RO5	Wentylator	15,0	28,5	0,80	6	34	0,157	0,68	1,14
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	35	101	0,005	0,07	0,65
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,212	0,58	1,08
		Obrabiarka 3	25,0	69,1	0,55	25	81	0,030	0,32	0,80
	RO6	Wentylator	15,0	28,5	0,80	6	34	0,157	0,68	1,23
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	35	101	0,005	0,07	0,74
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,212	0,58	1,17
		Obrabiarka 3	25,0	69,1	0,55	25	81	0,030	0,32	0,89
	RO7	Wentylator	15,0	28,5	0,80	25	34	0,038	0,16	1,10
		Suwnica	30,0	91,2	0,50	25	101	0,008	0,10	1,03
		Kompresor	10,0	17,9	0,85	4	25	0,212	0,58	1,44
		Obrabiarka 3	25,0	69,1	0,55	25	81	0,023	0,24	1,11

• Tabela 16 - wykaz urządzeń znajdujących się na hali:

Rodzaj:	Moc PN [kW]	Ilość [sztuk]	cosφ
Wentylator	15	7	0,80
Suwnica	30	7	0,50
Kompresor	10	11	0,85
Obrabiarka 1	55	3	0,55
Obrabiarka 2	40	11	0,55
Obrabiarka 3	25	11	0,55
Suma:	1305	50

• Dobór przewodów zasilających poszczególne odbiory:

Przekroje przewodów z rozdzielni oddziałowych RO do odbiorników dobiera się na moc zainstalowaną i spadki napięcia. Wyznaczony został spadek napięcia na odcinku RO - Odb. i na odcinku RG - Odb. (RG - rozdzielnia główna, RO - rozdzielnia oddziałowa, Odb. - dany odbiór). Odbiory identyczne w danej grupie zasilane są takimi samymi przewodami o przekroju wyznaczonym na podstawie ich prądu znamionowego i największej odległości od RO jednego z nich.

• Na stronie 22 zamieszczono schemat instalacji siłowej hali głównej (Schemat nr 8)

8

ELEKTROENERGETYKA ZAKŁADÓW PRZEMYSŁOWYCH


































(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(24)

(23)

(22)

(21)

(29)

(25)

(26)

(27)

(28)

---