Глава 4 расчет осветительных сетей .………………………… 68

4.1 Выбор источников питания и питающего напряжения ……………….

4.2 Осветительные щитки и их расположение …………………………….

4.3 Схемы питания осветительных установок ……………………………

4.4 Определение расчетных электрических нагрузок …………………….

4.5 Расчет электрических сетей светотехнических установок ………….

4.5.1 Общие требования к электрическим сетям ……………………………

4.5.2 Выбор сечения проводников по нагреву ……………………………….

4.5.3 Расчет сети по потере напряжения ……………………………………..

4.5.4 Определение сечения проводников по потере напряжения методом

моментов ………………………………………………………………………

4.5.5 Расчет осветительных сетей по минимуму проводникового материала

4.5.6 Выбор сечения проводников по механической прочности ……………

4.6 Выбор аппаратов защиты и ее селективность …………………………...

4.7 Защитное заземление и меры электробезопаснсти в осветительных

установках ………………………………………………………………………..

4.8 Конструктивное исполнение осветительной сети. Способы прокладки токоведущих проводников ………………………………………………………. Глава 5. ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ ……………………………………………………..

5.1 Направления энергосбережения в осветительных установках ………….

5.2 Меры, принимаемые по снижению эксплуатационных затрат и снижению капитальных затрат на освещение на этапе проектирования …………......

5.2.1 Оценка экономии электроэнергии за счет использования местного освещения …………………………………………………………………………….

5.2.2 Выбор эффективных источников света и их рациональное размещение

5.2.3 Экономия электроэнергии за счет рационального управления светотехническими установками ………………………………………………………….

Литература ………………………………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Проблема искусственного освещения во весь рост встала перед человеком, как только он занялся целенаправленной хозяйственной деятельностью. Первым источником искусственного освещения стали костер, а затем очаг, служащие прежде всего для приготовления пищи и обогрева человека. Усложнение хозяйственной деятельности выделило освещение в самостоятельную ветвь в результате появления специального факельного освещения жилищ пещерного человека. Этот же вид освещения применялся с древнейших времен при ночных передвижениях человека и сохранился до середины ХIХ в.: во времена Лорда Байрона кареты со знатью передвигались по ночному Лондону, перемещая их владельцев на королевские приемы и обратно, в сопровождении четырех факельщиков.

Еще до нашей эры появились сначала жировые, а затем масляные фитильные светильники, которые постепенно совершенствовались и превратились сначала в масляные, а затем керосиновые лампы, которые применяются до настоящего времени.

На заре средних веков для целей освещения стали применяться сначала восковые, затем жировые, а позднее парафиновые и стеариновые свечи, которые сохранились до наших дней (до 1950 года они еще применялись для освещения в общих и плацкартных вагонах на железной дороге). Следует заметить, что освещение было всегда дорогим удовольствием. Высокопоставленные Российские чиновники до 1917 г. кроме оклада получали столовые деньги, деньги за наем квартиры, деньги на отопление и на освещение.

С середины XIX в. для целей освещения стал широко применяться светильный газ, получаемый сухой перегонкой каменного угля.

Еще в начале ХХ века в Российских деревнях по вечерам освещая избы жгли лучину над ушатом с водой (чтобы не спалить дом).

Все остальные виды освещения тесно связаны с электричеством.

В 1780 г. итальянский ученый Луиджи Гальвани из Больньи, профессор анатомии Болонского университета (р. 1737, умер в нищете от истощения в 1798 г.) открыл гальваническое электричество. В 1777 г. итальянский ученый профессор физики Алессандро Вольта (родился в деревне Каманг недалеко от Милана в имении аристократического семейства в 1745 году  умер в 1828 г.) экспериментально установил, что при тесном соприкосновении (контакте) двух разнородных металлов между ними возникает разность потенциалов – контактная разность потенциалов, зависящая от металлов и температуры. Вольта выявил также ряд металлов (рад Вольты или ряд напряжений), в котором каждый предыдущий металл при контакте с одним из последующих приобретает положительный потенциал (ряд Вольты близок к ряду активности металлов). Он также сформулировал два закона, называемых ныне первым и вторым законом Вольты. В марте 1800 г. исходя из теоретических представлений (это его слова) А. Вольта изобрел батарею гальванических элементов  вольтов столб, состоящий из медных и цинковых электродов, между которыми помещалась суконная прокладка, пропитанная электролитом.

Василий Владимирович Петров (1761 – 1934) в 1786 г. проучился в Санкт – Петербургской семинарии 2 года и отправился (не закончив курс наук) преподавать в горное училище при Колывано – Воскресенских заводах. С 1791 г. – он учитель физики в Петербургском инженерном (кадетском училище), а с 1793 г – преподает математику в Петербургском Главном врачебном училище. С 1795 г. Петров преподает физику в организованной в Петербурге Медико-хирургическая академия. В 1802 г. в Инструментальной палате АН англичанин Роспини изготовил по проекту Петрова гальваническую батарею из 4200 металлических элементов. Работая с этой батареей Петров установил качественно закон, впоследствии ставший законом Ома (установившего количественные соотношения). Об этом написал английский журнал Science progressв в № 122 за 1936 г. Петров изобрел сургучную изоляцию проводника. Петров изучил электрическую дугу и назвал ее Вольтовой электрической дугой, так как нагретый светящийся плазменный шнур «провисает» между двумя горизонтальными электродами; обнаружил световое действие дуги и плавил ей металлы. В 1802 г. Петров избран член-корреспондентом Петербургской АН. В 1803 г он написал книгу о своих опытах. В 1807 году Петров редактирует и издает немецкий учебник физики, вставив в него все, что он знает об электричестве. «Начальные основания физики» стали учебником физики для Российских гимназий, которая разошлась по всем странам Европы.

Английский физик и химик Гэмфри Дэви (1778 – 1829), основатель электрохимии, которого англичане считают первооткрывателем электрической дуги, описал это явление только в 1812 г. в книге Элементы физической философии.

Изучение разряда в газах начал Фарадей, по имени которого назван участок газового разряда  Фарадеево темное пространство у катода, открытое Фападеем. Немецкий ученый Юлиус Плюккер, установил, что проводимость газов по мере снижения давления газа растет. Ученик Плюккера Гитторф обнаруживает тень от предмета, помещенного между катодом и стенкой разрядной трубки. Это дает основания полагать, что катод испускает особые лучи, названные «катодными». Английский ученый Вильям Крукс экспериментально установил механическое действие катодных лучей (мельница Крукса), прямолинейность их распространения (Круксов крест) по нормали к катоду, флюоресценцию стекла под действием катодных лучей и отклонение катодных лучей магнитным и электрическим полями. Он же обнаружил фокусирующее действие вогнутого зеркала на катодные лучи и их тепловое действие  плавил фольгу в сфокусированном пучке катодных лучей. Английские физики приняли гипотезу Крукса о том, что катодные лучи отрицательно заряженные элементарные частицы.

Впервые дуговой свет для целей освещения стал использоваться в английском парламенте во второй половине ХIХ в. Источником электроэнергии служили гальванические батареи. Но по–настоящему широко использовать электрическую энергию для целей освещения смогли только после изобретения электрического генератора, преобразуя механическую энергию расширяющегося пара или потенциальную энергию падающей воды в дешевую электрическую энергию.

Павел Николаевич Яблочков (1847 – 1894) в 1876 году предлагает для целей дугового освещения - «свечу», названную впоследствии его именем и трансформатор. Его изобретение на Парижской всемирной выставке было названо «Русским светом». Свеча Яблочкова широко использовалась в конце ХIХ – начале ХХ в для целей освещения в промышленности и для освещения городов Европы, вытеснив газовое освещение. Яркость свечения дуговой угольной лампы составляет 2000 МКд/м².

Александр Николаевич Лодыгин (1847 – 1923) в 1871 г. закончил Петербургский технологический институт. Умер в США. В 1872 – 1873 г.г. Лодыгин изобретает лампу накаливания. Патент на лампу накаливания Эдисон получает в 1990 г – через 10 лет после патента Лодыгина, когда истек срок действия его патента. 13.12.1874 г. Лодыгин получает Ломоносовскую премию за лампу накаливания от АН России, патент на которую он получил в 1872 г. Лампы Лодыгина включались вилкой и имели срок службы 1000 часов. Патрон с резьбой Эдисона в фирме Эдисона изобрел Стерижер. В 1890 г. Лодыгин подает серию патентов на лампу с металлическими (вольфрамовыми) нитями накаливания. В 1889 г Лодыгин получает почетный диплом на Парижской электротехнической выставке за лампы накаливания. При попытке Эдисона обвинить фирму Сименс в нарушении патентного законодательства Эдисон потерпел фиаско: американский суд отказал Эдисону в иске после предъявления суду фирмой Сименс патентов Лодыгина, который в то время работал в фирме Сименс.

Светоотдача обыкновенной свечи составляет 1 лм/Вт. Теоретический предел для источника белого света – 250 лм/Вт.

В 1879 г. Томас Альва Эдисон в качестве нити накаливания использовал угольную бамбуковую нить. С 1909 г. стали применять лампы накаливания с зигзагообразно расположенной нитью накаливания. В 1913 г. американский физик и химик Ирвин Ленгмюр (1881 – 1957) предложил наполнять баллон лампы инертным газом аргоном и сворачивать в спираль нить накаливания. В современных лампах накаливания нить свивают в биспираль и триспираль. Световая отдача современных ламп – 10 – 35 лм/Вт. Напряжение питания – от единиц – до сотен вольт. Мощность от долей ватта до десятков киловатт. Срок службы – от 5 до 1000 час.

Проблема освещения во всем мире связана с непрерывным увеличением количества осветительных установок в промышленности. Удельный вес потребления электрической энергии расходуемой на освещение в различных странах, колеблется от 15 % и выше 20 %, что логически приводит к принятию мер по повышению экономичности осветительных установок и снижению расхода электрической энергии на освещение.

Вопросы экономичности освещения ставятся уже на этапе проектирования осветительных установок, учитывая при выборе светильников качество требуемого освещения, экономические показатели светотехнического оборудования и стоимость его эксплуатации. Эффективность светотехнического оборудования зависит, прежде всего, от световой отдачи светильников и срока их службы; светотехнических и энергетических параметров осветительных приборов, стабильности параметров источников света и неизменности характеристик светильников в процессе эксплуатации, а также длительности использования осветительных установок. Большой вклад в энергосбережение вносят разработка и внедрение новых светотехнических изделий и приборов, совершенствование осветительных установок и систем освещения.