Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания

по выполнению

заданий на практических занятиях

и самостоятельных работ

по дисциплине

«Электрооборудование и режимы использования

светотехнических установок»

для студентов специальностей

140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»

080801 «Прикладная информатика (в электрооборудовании и электрохозяйстве предприятий, организаций и учреждений)»

Оглавление

Задание 1. Световой поток и освещенность. 3

Краткие теоретические положения. 3

Задание 1. 4

Пример решения. 5

Задание 2. Сила света и световой поток источников света. 5

Краткие теоретические положения. 5

Задание 2. 8

Пример решения. 11

Задание 3. Расчет прямой составляющей освещенности. 11

Краткие теоретические положения. 11

Задание 3. 12

Пример решения. 15

Задание 4. Расчет коротких замыканий в осветительной сети. 15

Краткие теоретические положения. 15

Задание 4. 17

Пример решения. 18

Задание 5. Расчет потери напряжения в осветительной сети. 21

Краткие теоретические положения. 21

Задание 5. 25

Пример решения. 26

Задание 6. Выбор сечения проводников в осветительной сети. 26

Краткие теоретические положения. 26

Задание 6. 27

Пример решения. 28

Задание 7. Выбор количества, мощности и размещения светильников. 29

Краткие теоретические положения. 29

Задание 7. 32

Пример решения. 32

Задание 8. Расчет системы освещения. 33

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Краткие теоретические положения. 33

Задание 8. 34

Пример решения. 34

Задание 1. Световой поток и освещенность.

Краткие теоретические положения

Световой поток — лучистый поток, оцениваемый по его действию на селективный приемник — глаз, относительная спектральная чувствительность которого определяется нормализованной функцией относительной спектральной световой эффективности излучения V (λ) - относительная спектральная чувствительность глаза).

(1-10)

где jλ — спектральная плотность лучистого потока;

gλ — спектральная чувствительность глаза.

или

(1-10а)

Рис. 1-6. Кривые относительной спектральной световойэффективности.1 — для ночного зрения; 2 — для дневного зрения.

За единицу светового потока в соответствии с международным соглашением принят люмен (лм).

Как установлено на основании измерений, максимальное значение спектральной световой эффективности соответствует монохроматическому лучистому потоку с длиной волны λ = 555 нм и равно приблизительно 680 лм/Вт.

Соответственно уравнение, определяющее монохроматический световой поток излучения с длиной волны λ, может быть записано в виде

где Феλ — значение лучистого потока с заданной длиной волны λ;

Для количественной оценки освещения какой-либо поверхности пользуются понятием освещенности, т. е. отношением светового потока, падающего на поверхность, к площади этой поверхности.

Понятие освещенности можно относить как к реальным поверхностям (плоскость стола, поверхность обрабатываемой детали), так и к любой условной поверхности.

Освещенность элемента поверхности в заданной точке определяется отношением светового потока , падающего на рассматриваемый элемент поверхности, к площади dS2 этого элемента поверхности, содержащего заданную точку

Для поверхностей конечных размеров отношение

характеризует среднюю освещенность поверхности.

Единицей освещенности служит люкс (лк).

Освещенность в 1 лк дает лишь возможность ориентироваться в окружающей обстановке, но не позволяет выполнять работу, требующую различения мелких деталей.

Для создания необходимых условий работы в административно-конторских помещениях необходима, например, освещенность 300 лк.

Задание 1.

1. Определить (по справочным данным) световой поток заданной лампы.

2. Определить световой поток и среднюю освещенность на рабочей поверхности, если лампа расположена так, что на рабочую поверхность падает часть светового потока.

3. Какую лампу (аналогичного типа) необходимо использовать, для того, чтобы добиться нормируемой освещенности?

варианты заданий

вариант	Тип лампы	PЛ, Вт	Площадь рабочей поверхности, м2	Доля светового потока лампы, падающая на рабочую поверхность
1	БК	40	1,25	0,25
2	БК	60	1,5	0,3
3	БК	75	1,75	0,35
4	БК	100	2	0,15
5	БК	150	1	0,25
6	БК	200	1,25	0,3
7	Г	150	1,5	0,35
8	Г	200	1,75	0,15
9	Г	300	2	0,25
10	Г-1	300	1	0,3
11	Г	500	1,25	0,35
12	Г2	750	1,5	0,15
13	Г0	1000	1,75	0,05
14	ЛД 15	15	2	0,3
15	ЛБ 15	15	1	0,35
16	ЛХБ 15	15	1,25	0,15
17	ЛТБ 15	15	1,5	0,25
18	ЛДЦ 15	15	1,75	0,3
19	ЛД 20	20	2	0,35
20	ЛБ20	20	1	0,15

Пример решения

Лампа мощностью 100 Вт, 220 В со световым потоком Ф = 1320 лм расположена над столом так, что 0,25 светового потока ее падает на стол. Какова средняя освещенность стола, если площадь его S2 = 1,25 м2?

Световой поток, падающий на стол

Средняя освещенность стола

Задание 2. Сила света и световой поток источников света.

Краткие теоретические положения

Для характеристики распределения светового потока источников излучения пользуются понятием пространственной плотности светового потока в различных направлениях окружающего источник пространства.

Пространственную плотность светового потока, определяемую отношением светового потока dФ к телесному углу dώ с вершиной в точке расположения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, принято называть силой света

Понятие силы света, строго говоря, относится к точечному источнику, размеры которого малы по сравнению с расстоянием, на котором определяется его действие. Направление измерения силы света определяется осью телесного угла dώ, в пределах которого излучается световой поток dФ.

В большинстве случаев практики пользуются понятием средней силы света, принимая световой поток Фώ распределенным равномерно в пределах большего или меньшего телесного угла ώ:

Телесный угол ώ измеряется отношением площади S, которую он вырезает на поверхности сферы, описанной из его вершины, к квадрату радиуса r этой сферы:

За единицу телесного угла — стерадиан(ср) — принимается угол, который, имея вершину в центре сферы, вырезает на ее поверхности участок, равный квадрату радиуса.

Единицей силы света служит кандела (1 кд = 1 лм-ср-1).

Обычно фотометрическое тело симметрично относительно оси источника и, следовательно, может быть принято за тело вращения. Для таких излучателей, называемых симметричными излучателями, распределение силы света может быть представлено продольной кривой распределения силы света, полученной как результат сечения фотометрического тела любой плоскостью, проходящей через ось излучателя.

В тех случаях, когда фотометрическое тело излучателя не имеет оси симметрии, сечение его плоскостями, проходящими через ось источника, будет давать различные продольные кривые распределения силы света. Следовательно, для характеристики распределения силы света таких излучателей, называемых несимметричными излучателями, необходимо строить семейство продольных кривых распределения силы света для плоскостей, смещенных относительно друг друга на определенный угол j (рис. 1-8).

Если световой поток излучателя концентрируется в пределах малого телесного угла (прожекторы, светосигнальные приборы), то кривые распределения силы света удобнее строить в прямоугольной системе координат.

Рис. 1-7. Продольная кривая распределения силы света симметричного излучателя.

Рис. 1-8. Семейство продольных кривых распределения силы света несимметричного излучателя.

Рис. 1-9. Кривая распределения силы света в прямоугольных координатах

Рис. 1-10. К расчету светового потока покривой распределения силы света

Суммарный световой поток определится интегрированием в пределах от до

Разбивая пространство на ряд конических телесных углов, заключенных между направлениями: ,, …., , мы можем вычислить световой поток, распространяющийся в пределах каждой зоны, считая, что сила света в этих пределах постоянна. Так, для любой зоны, лежащей между плоскими углами и , световой поток согласно уравнению равен:

где — сила света для середины зоны ;

— телесный угол рассматриваемой зоны.

Общий световой поток Ф равен сумме зональных потоков. Обычно при вычислении светового потока симметричных светильников все пространство, окружающее светильник, разбивают на 18 зон, границы которых образуют углы 0, 10, 20° и т. д. с осью симметрии светильника.

Значения силы света берутся для середины каждой из зон, т. е. соответственно для направлений 5, 15, 25° и т. д.

Если источник света имеет несимметричное относительно оси распределение силы света, то для определения светового потока каждой зоны следует брать среднее арифметическое из значений силы света в различных продольных плоскостях и умножать на величину соответствующего телесного угла.

Телесные углы для десятиградусных зон углов

Направление

Силы света

Границы

Телесного угла

Телесный угол

ср

5°

105

115

125

135

145

155

165

175

0-10°

10-20

20-30

30-40

40-50

50-60

60-70

70-80

80-90

90-100

100-110

110-120

120-130

130-140

140-150

150-160

160-170

170-180

0.095

0.283

0.463

0.628

0.774

0.897

0.993

1.058

1.091