16. ОСВЕЩЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО КАБИНЕТА
Как было подчеркнуто в § 2—8, в основу проекта силового электрооборудования, устройств управления и сигнализации должны быть положены технологические требования (в нашем примере поддержание уровня воды в баке в заданных пределах). Естественно, что основой проекта освещения должны быть светотехнические требования. Поэтому раньше решают светотехнические вопросы (выбирают тип, количество и расположение светильников, мощность ламп), а затем переходят к электрической части: составляют схему, выбирают вид проводки (скрытая, открытая), провода, установочные изделия, материалы.
Проектированию электрического освещения посвящено много книг, например [6, 13, 14, 23], в которых даны подробные рекомендации о том, в каких случаях, что, как и из каких изделий надлежит делать и как оформлять чертежи электроосвещения. Поэтому здесь достаточно ограничиться пояснением основных вопросов, а затем на примере освещения технического кабинета иллюстрировать приемы и последовательность проектирования.
В техническом кабинете должно быть общее равномерное освещение, которое может быть осуществлено как лампами накаливания общего назначения, так и люминесцентными лампами.
Лампы накаливания. Достоинства ламп накаливания: широкая номенклатура (мощности от 15 до 1500 Вт при напряжении 127 или 220 В); работоспособность даже при значительных отклонениях напряжения от номинального значения; небольшое снижение светового потока (около 15%) к концу срока службы; почти полная независимость от условий среды; компактность; непосредственное включение в сеть без дополнительных приборов. Недостатки ламп накаливания: низкая световая отдала (от 7 до 19 лм/Вт); преобладание желто-красной части спектра, ограниченный срок службы (1000 ч) и резкое его снижение при повышении напряжения (при повышении напряжения на 5% срок службы снижается примерно вдвое).
Люминесцентные лампы. Достоинства люминесцентных ламп (трубчатых, ртутных): большая световая отдача (от 47 до 75 лм/Вт); большой срок службы (10000 ч); возможность получить различный спектральный состав при лучшей светопередаче, чем у ламп накаливания (см. ниже); значительно меньшая чувствительность к повышениям напряжения, чем у ламп накаливания. Недостатки люминесцентных ламп: сложность схем; ограниченная единичная мощность (до 80 Вт); большие размеры (например, длина лампы 40 Вт, 220 В 1265 мм); зависимость характеристик от температуры среды; значительное снижение светового потока к концу срока службы (до 54%); вредные пульсации светового потока; акустические помехи (жужжание); помехи радиоприему; невозможность работы даже при небольших снижениях напряжения.
Некоторые из перечисленных положений широкому кругу читателей недостаточно известны. Поэтому их нужно рассмотреть подробнее, чтобы, учтя при проектировании, использовать безусловные достоинства люминесцентного освещения и предотвратить последствия его недостатков.
Спектральный состав видимого излучения зависит от состава люминофора, в соответствии с чем лампы обозначают: ЛД — лампы дневного света; ЛБ —белого цвета, ЛБХ — холодно- белого цвета; ЛТБ — тепло-белого цвета; ЛДЦ — дневного цвета для осветительных установок, в которых требуется правильная цветопередача; ЛЕ (старое обозначение ЛХБЦ).
Наиболее долго лампы служат при комнатной температуре и номинальном напряжении. Как повышение, так и снижение напряжения уменьшают срок службы, но к повышениям напряжения люминесцентные лампы значительно менее чувствительны, чем лампы накаливания. Применение люминесцентных ламп не допускается при возможности снижения напряжения в сети до уровня менее 90% номинального, а также при температуре менее + 5°С [6. 13].
Люминесцентные лампы нельзя непосредственно включать в сеть; они включаются только через пускорегулирующие аппараты (ПРА). В большинстве случаев ПРА встраивается в светильник и все соединения, довольно сложные, выполнены заводом-изготовителем, так что к светильнику остается только подвести питающие провода. В самом ПРА расходуется энергия, составляющая примерно 20% мощности ламп; наличие в составе ПРА дросселя снижает коэффициент мощности осветительной установки, а также приводит к акустическим помехам; в ПРА входят конденсаторы, подавляющие помехи радиоприему.
Выбор того или иного типа ПРА — вопрос чрезвычайно серьезный, так как именно удачный выбор ПРА обеспечивает снижение пульсаций светового потока (см. ниже); повышение коэффициента мощности до значения cos<p = 0,92; подавление помех радиоприему; ограничение акустических помех. Пример схемы ПРА, встроенного в светильник, подходящий для освещения технического кабинета, приведен ниже на рис. 26,я.
Люминесцентная лампа в сети переменного тока 100 раз в секунду зажигается и гаснет, так как при частоте 50 Гц ток 100 раз в секунду меняет направление, проходя через нуль. Погасания лампы не видны, однако они создают пульсации светового потока, что вредно влияет на зрение. Кроме того, может исказиться действительная картина движения освещаемых предметов. Например, если вращающийся шпиндель токарного станка за время погасания лампы успеет сделать полное число оборотов, то при каждом очередном освещении он будет виден в одном и том же положении, т. е. будет казаться неподвижным, что чрезвычайно опасно.
Для снижения пульсаций помещения, где производится работа, освещают не одной, а несколькими лампами, а лампы включают со сдвигом фаз между токами, проходящими в них. Благодаря этому когда одна лампа пригасает, другая горит наиболее ярко и освещенность выравнивается. Сдвиг фаз достигается одним из двух способов. Если в помещении есть сеть трехфазного тока, то лампы, расположенные рядом, присоединяют к разным фазам, чтобы использовать неодновременность достижения максимальных и нулевых значений токов разных фаз. Ясно, что число ламп должно быть не менее трех или кратно трем.
Если лампы нужно питать однофазным током (как в нашем случае), то для освещения берут две лампы или несколько пар ламп. Одну включают последовательно с дросселем, в цепь другой, кроме дросселя, введен так называемый балластный конденсатор. Ток в одной лампе (индуктивная ветвь) отстает по фазе от напряжения сети, а ток в другой лампе (емкостная ветвь) опережает напряжение примерно на такой же угол. Кроме выравнивания освещенности, такое включение повышает коэффициент мощности до значения 0,92, Такие ПРА называются компенсированными.
Светотехническая часть проекта освещения технического кабинета. Характер и назначение помещения определяют (согласно Правилам):
а) систему освещения — общее равномерное;
б) нормируемую наименьшую освещенность 300 лк (люкс) на высоте расчетной поверхности 0,8 м (уровень стола)?
в) исполнение светильников — для общественных зданий. Выбираем по каталогу светильники типа ЛCO 02-2 х 40/р-03 [Л — трубчатая люминесцентная лампа, С — подвесной (свес), О — для общественных зданий, 02 — серия, 2x40 — две лампы по 40 Вт, р — рассеянный свет, 03 — исполнение с пластмассовыми рассеивающими боковинами и металлической решеткой] на подвесах длиной 0,5 м.
Знание площади помещения 6 х 8 = 48 м2 и высоты 4 м дает возможность по графикам Гурова и Прохорова [13] для выбранного типа светильников определить необходимое их количество, в нашем случае 11. Учитывая снижение светового потока к концу службы люминесцентных ламп, принимаем 12 светильников. Люминесцентные светильники размещают рядами, располагая ряды, как правило, параллельно стенам с окнами. Нормируются расстояния между светильниками, а также расстояния от рядов до стен.
Разместим предварительно светильники, проверим, выдерживаются ли нормируемые размеры, и. если потребуется, скорректируем размещение.
Длина 12 светильников более 15 м (определено исходя из длины светильника), а длина помещения 8 м. Значит, светильники придется разместить, например, в два ряда, по пять светильников в ряду, а два светильника расположить между рядами вблизи торцов помещения. Длина одного ряда из пяти светильников примерно 6 м. Расстояния от торцевых стен / = (8—6)/2 = 1 м.
Высота подвеса над расчетной плоскостью Л = 2,7 м (из высоты помещения 4 м вычтены длина подвеса светильника 0,5 м и высота расчетной поверхности над полом 0,8 м), откуда определено расстояние между рядами L— 1,4/) = 3,8 м (коэффициент 1,4 взят из справочника). При ширине помещения 6 м до стен остается по Л = 1,J м, что примерно укладывается в нормируемое значение (от 0,3 до 0,5 расстояния между рядами).
Электрическая часть проекта. В проектах электроосвещения принципиальных схем не делают, ограничиваясь планом сети (рис. 26,6). На линиях, изображающих проводку, число проводов отмечают черточками, если проводов больше двух. Чтобы показать, каким выключателем управляется тот или иной светильник, вблизи изображения светильника и соответствующего ему выключателя ставят одинаковые цифры. В нашем примере два торцевых светильника 3 и по одному среднему светильнику в рядах 2 управляются выключателем П (В2), остальные восемь светильников — выключателем I (В1).
В проекте небольшой электроустановки принципиальную схему сделать полезно. Она внесет полную ясность и, кроме того, дает возможность в книге подчеркнуть важные обстоятельства. Принципиальная схема представлена на рис. 26,о. Исходными данными для нее явились задание (§ 3) и план (рис. 26,6).
Хотя схема освещения сильно отличается от схем управления и сигнализации (§ 4—7), тем не менее работа над ней может вестись по тому же плану, который рассмотрен в § 4.
Составляем схему по условиям действия, т. е. включаем штепсельные розетки и две группы светильников, управляемых раздельными выключателями. Штепсельные розетки и общее освещение присоединены к различным группам, как обычно делают, чтобы нагрузка, временно присоединяемая к штепсельным розеткам, меньше влияла на освещение.
Вводим защиту от токов к.з. с помощью автоматических выключателей (автоматов) А1 и А2. Заметьте — автоматы включены только в фазные провода, в нулевые, заземленные провода автоматы (предохранители) не вводят. По старым Правилам исключение составляют лишь квартирные щитки, где для повышения пожарной безопасности предохранители (но не автоматы) устанавливают в обоих проводах.
Рис. 26. Освещение технического кабинета.
о — принципиальная схема; б —план расположения штепсельных розеток 1, рядов светильников 2, одиночных светильников 3, группового щитка 4, выключателей 5.
На принципиальной схеме приняты обозначения: Al, А2 — автоматические выключатели; В1 и В2 — выключатели; Сч — счетчик; В — общий двухполюсный выключатель; I и 11 — группы люминесцентных светильников.
В схеме ПРА: Л1 и Л2 — лампы; Д1 и Д2 — дроссели; Ст1 и Ст2 — стартеры; С — конденсаторы, встроенные в стартеры, для подавления радиопомех; Сб- балластный конденсатор; Л-разрядный резистор.
Вводим защиту от перегрузки. В сетях освещения, таких явлений, как при управлении электродвигателями, быть не может (работа на двух фазах, связанная с сильным увеличением тока, большая механическая перегрузка). Поэтому вполне допустимо ограничиваться автоматическими выключателями (предохранителями), но их уставка должна быть не выше допустимого тока нагрузки защищаемых проводов (см. пояснение на с. 46).
Обеспечиваем безопасность обслуживания. Отключение установки может быть выполнено автоматическими выключателями А1 и А2 по группам или полностью общим выключателем В (что необходимо, например, для замены счетчика). Заземления в условиях сухого отапливаемого помещения с непроводящими полами не требуется.
Вводим в схему электроизмерительные приборы и счетчики. Согласно заданию технический кабинет должен получать питание от сети освещения и иметь контрольный счетчик. Счетчик однофазного тока имеет две обмотки: токовую Т и обмотку напряжения Н. Токовая обмотка включена в фазный (а не в нулевой) провод, причем таким образом, что через нее проходит ток потребителей, расход энергии которых подлежит учету.
Выбор установочных изделий, автоматических выключателей, счетчика и проводов требует знания токовых нагрузок. Расчетная нагрузка в группе из шести штепсельных розеток (40 Вт каждая, как следует из Правил) составляет: 40 Вт х х 6 :220 В =1,1 А. Расчетная нагрузка в группе из восьми люминесцентных светильников, в каждом из которых по две лампы мощностью 40 Вт, 1,2(2x40 Втх 8) :220 В % 3.5 А. Умножение на 1,2 учитывает потери в ПРА. Расчетная нагрузка в группе из четырех светильников вдвое меньше.
Из приведенных величин ясно, что для технического кабинета подходят обычные массовые выключатели и штепсельные розетки на номинальный ток 6 А при номинальном напряжении 250 В, пятиамперный счетчик и бытовые автоматические выключатели, например типа АБ-25 с расцепителями 15 А (меньших нет). Одним словом, целесообразно просто взять такой стандартный квартирный щиток, в котором смонтированы общий выключатель, счетчик и два автоматических выключателя. Чтобы закончить с выбором изделий, надо выбрать вид проводки. В условиях технического кабинета безусловно нужна скрытая проводка.
Минимальное сечение алюминиевых жил проводов 2,5 мм2, чему (для наших условий прокладки) соответствует допусти
мая токовая нагрузка 16 А, т. е. с большим запасом. Марка проводов должна быть выбрана в соответствии с.условиями прокладки. Защита проводов обеспечивается, так как уставка автоматов (15 А) меньше допустимой токовой нагрузки (16 А).
В справочниках и книгах читатели найдут исчерпывающие сведения по выбору установочных изделий, предохранителей, щитков, счетчиков и т. п. Поэтому на этих вопросах мы более останавливаться не будем.
