Решения задач по предмету «электрическое и электромеханическое оборудование».

Задача № 1.

На производственном участке размерами 18м * 12м установлены 24 светильника, имеющих КСС «Глубокая-2».

Коэффициенты отражения света от потолка, стен, рабочих поверхностей составляют соответственно – 70%, 50%, 10%.

Высота установки светильников над рабочей поверхностью равна 7м.

Рекомендуемая норма освещённости = 500лк.

Рекомендуемый коэффициент запаса = 1,8.

Требуется определить оптимальный тип источников света и их мощность.

РЕШЕНИЕ:

Для решения задачи воспользуемся методом коэффициента использования светового потока (К_и).

Для нахождения К_и вычислим вспомогательный параметр – индекс помещения:

i=А*Б /h_р (А+Б),

где А – длина помещения; Б – его ширина; h_р - расчетная высота;

i= 18*12 / 7 (18+12) = 1,03

Величину К_и находим в справочной литературе, используя величины индекса помещения, коэффициентов отражения света и тип КСС светильников.

К_и = 71%

Рассчитываем световой поток одного светильника, необходимый для создания рекомендуемой освещенности:

Фрасч. = Е_н*К_з*z*S /N*К_и,

где Е_н – величина рекомендуемой нормами освещенности;

К_з – коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещенности;

S - площадь помещения;

N - количество светильников, установленных в помещении;

Фрасч = 500*1,8*1,1*216 / 24*0,71 = 12549,3лм.

Выберем наиболее подходящий в данном случае тип источника света:

В настоящее время преимущество отдается газоразрядным лампам, при этом в данном случае требования необходимости точного различения цветов отсутствуют, а высота установки светильника более 6м, следовательно опти-мальным типом источников света для рассчитываемой осветительной установки следует считать лампы ДРЛ.

По справочной литературе находим лампу, имеющую мощность, соответст-вующую расчету:

Флн  Фрасч,

где Флн – номинальный световой поток лампы;

Выбираем ДРЛ 250(6), имеющую Флн = 13000лм; Рлн = 250Вт.

Задача № 2.

В помещении размерами 9м * 9м установлены 14 светильников, имеющих КСС «Равномерная».

Коэффициенты отражения света от потолка, стен, рабочих поверхностей составляют соответственно – 70%, 50%, 30%.

Высота установки светильников над рабочей поверхностью равна 3м.

Рекомендуемая норма освещённости = 300лк.

Рекомендуемый коэффициент запаса = 1,5.

Требуется определить оптимальный тип источников света и их мощность.

РЕШЕНИЕ:

Для решения задачи воспользуемся методом коэффициента использования светового потока (Ки).

Для нахождения Ки вычислим вспомогательный параметр – индекс помещения:

i =А*Б /h_р (А+Б),

где А – длина помещения; Б – его ширина; h_р - расчетная высота;

i = 9*9 / 3 (9+9) = 1,5

Величину Ки находим в справочной литературе, используя величины индекса помещения, коэффициентов отражения света, типа КСС светильников.

Ки = 65%

Рассчитываем световой поток одного светильника, необходимый для создания рекомендуемой освещенности:

Фрасч. = Ен*Кз* z * S / N*Ки,

Где Ен – величина рекомендуемой нормами освещенности;

Кз – коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещенности;

S - площадь помещения;

N - количество светильников, установленных в помещении;

Фрасч = 300*1,5*1,1*81 / 14*0,65 = 4406лм.

Выберем наиболее подходящий в данном случае тип источника света:

В настоящее время преимущество отдается газоразрядным лампам, при этом требования необходимости точного различения цветов отсутствуют. Высота установки светильников невелика (менее 6м), следовательно, оптималь-ным типом источников света в данном случае следует считать люминесцентные лампы типа ЛБ.

По справочной литературе находим лампу, имеющую мощность, соответст-вующую расчету:

Флн @ Фрасч,

Где Флн – номинальный световой поток лампы;

Выбираем ЛБ 65, имеющую Флн = 4560лм; Рлн = 65Вт.

Задача № 3.

В подвальном помещении размерами 30м * 12м установлены 22 светильника, имеющих КСС «Косинусная-2».

Коэффициенты отражения света от потолка, стен, пола составляют соответственно – 50%, 50%, 10%.

Высота установки светильников над рабочей поверхностью равна 3м.

Рекомендуемая норма освещённости = 50лк.

Рекомендуемый коэффициент запаса = 1,3.

Требуется определить оптимальный тип источников света и их мощность.

РЕШЕНИЕ:

Для решения задачи воспользуемся методом коэффициента использования светового потока (Ки).

Для нахождения Ки вычислим вспомогательный параметр – индекс помещения:

i =А*Б / h_р (А+Б),

где А – длина помещения; Б – его ширина; h_р - расчетная высота;

i = 30*12 / 3 (30+12) = 2,86

Величину Ки находим в справочной литературе, используя величины индекса помещения, коэффициентов отражения света, типа КСС светильников.

Ки = 82%

Рассчитываем световой поток одного светильника, необходимый для создания рекомендуемой освещенности:

Фрасч. = Ен*Кз*z*S / N*Ки,

Где Ен – величина рекомендуемой нормами освещенности;

Кз – коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещенности;

S - площадь помещения;

N - количество светильников, установленных в помещении;

Фрасч = 50*1,3*1,1*30*12 / 22*0,82 = 1426,8лм.

ПУЭ-7 допускают применение ламп накаливания, в тех случаях, когда применение газоразрядных ламп невозможно или нецелесообразно.

Данный случай именно такой, поэтому оптимальным типом источников света следует считать в данном случае лампы накаливания

По справочной литературе находим лампу, имеющую мощность, соответст-вующую расчету:

Флн @ Фрасч,

Где Флн – номинальный световой поток лампы;

Выбираем БК 215 – 225 - 100, имеющую Флн = 1450лм; Рлн = 100Вт.

Задача № 4.

В производственном цехе размерами 120м * 30м установлены 72 све-тильника, имеющих КСС «Концентрированная-1».

Коэффициенты отражения света от потолка, стен, рабочих поверхностей составляют соответственно – 50%, 50%, 30%.

Высота установки светильников над рабочей поверхностью равна 9м.

Рекомендуемая норма освещённости = 200лк.

Рекомендуемый коэффициент запаса = 1,8.

Требуется определить оптимальный тип источников света и их мощность.

РЕШЕНИЕ:

Для решения задачи воспользуемся методом коэффициента использования светового потока (Ки).

Для нахождения Ки вычислим вспомогательный параметр – индекс помещения:

i =А*Б / h_р*(А+Б),

где А – длина помещения; Б – его ширина; h_р - расчетная высота;

i = 120*30 / 9 (120+30) = 2,67

Величину Ки находим в справочной литературе, используя величины индекса помещения, коэффициентов отражения света, типа КСС светильников.

Ки = 95%

Рассчитываем световой поток одного светильника, необходимый для создания рекомендуемой освещенности:

Фрасч. = Ен*Кз*z*S / N*Ки,

Где Ен – величина рекомендуемой нормами освещенности;

Кз – коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещенности;

S - площадь помещения;

N - количество светильников, установленных в помещении;

Фрасч = 200*1,8*1,1*120*30 / 72*0,95 = 20842лм.

Выберем наиболее подходящий в данном случае тип источника света:

В настоящее время преимущество отдается газоразрядным лампам, при этом требования необходимости точного различения цветов отсутствуют, а высота установки светильника более 6м, следовательно оптимальным типом источников света в данном случае следует считать лампы ДРЛ.

По справочной литературе находим лампу, имеющую мощность, соответст-вующую расчету:

Флн @ Фрасч,

Где Флн – номинальный световой поток лампы;

Выбираем ДРЛ 400(6)-2, имеющую Флн = 23000лм; Рлн = 400Вт.

Задача № 5.

В помещении размерами 48м * 9м установлены 18 светильников, имеющих КСС «Косинусная-1».

Коэффициенты отражения света от потолка, стен, рабочих поверхностей составляют соответственно – 70%, 50%, 10%.

Высота установки светильников над рабочей поверхностью равна 4м.

Рекомендуемая норма освещённости = 100лк.

Рекомендуемый коэффициент запаса = 1,5.

Требуется определить оптимальный тип источников света и их мощность.

РЕШЕНИЕ:

Для решения задачи воспользуемся методом коэффициента использования светового потока (Ки).

Для нахождения Ки вычислим вспомогательный параметр – индекс помещения:

i =А*Б / h_р *(А+Б),

где А – длина помещения; Б – его ширина; h_р - расчетная высота;

i = 48*9 / 4 (48+9) = 1,89

Величину Ки находим в справочной литературе, используя величины индекса помещения, коэффициентов отражения света, типа КСС светильников.

Ки = 63%

Рассчитываем световой поток одного светильника, необходимый для создания рекомендуемой освещенности:

Фрасч. = Ен*Кз*z*S / N*Ки,

Где Ен – величина рекомендуемой нормами освещенности;

Кз – коэффициент запаса;

z - коэффициент неравномерности освещенности;

S - площадь помещения;

N - количество светильников, установленных в помещении;

Фрасч = 100*1,5*1,1*432 / 18*0,63 = 6286,7лм.

Выберем наиболее подходящий в данном случае тип источника света:

В настоящее время преимущество отдается газоразрядным лампам.

Требования точного различения цветов отсутствуют.

Высота установки светильников невелика (менее 6м),

следовательно оптимальным типом источников света в данном случае следует считать люминесцентные лампы типа ЛБ.

В справочной литературе люминесцентные лампы с единичным световым потоком большим 5200лм отсутствуют, поэтому следует устанавливать в дан-ном помещении двухламповые светильники.

По справочной литературе находим лампу, имеющую мощность, соответст-вующую расчету:

Флн @ Фрасч / 2,

Где Флн – номинальный световой поток лампы;

Выбираем ЛБ 40, имеющую Флн = 3200лм; Рлн = 40Вт.

ЗАДАЧА № 6

Вентилятор, установленный на открытом воздухе имеет следующие паспортные данные:

- тип вентилятора – центробежный;

- производительность (Q) = 150 м³/ч;

- давление (Р) = 112 кПа

- необходимую скорость вращения (n_в) = 960 об/мин

- коэффициент полезного действия (h_в) = 75 %

- вентилятор непосредственно соединен с двигателем

- регулирования производительности в процессе работы не требуется.

Необходимо выбрать электродвигатель для привода данного вентилятора.

РЕШЕНИЕ:

Вычисляем величину механической мощности, необходимой для вращения вентилятора:

Р_в = Q*Р*10^-3 / h_в , кВт,

где Q - производительность вентилятора, м³/с;

Р – давление воздуха, создаваемое вентилятором, Па;

h_в – коэффициент полезного действия вентилятора, доли единицы.

Р_в = 150*112000 / 3600*0,75*1000 = 6,22 кВт

Вводим коэффициент запаса для учета не поддающихся расчету факторов при вычислении мощности, требуемой от привода.

Р_{в уточн.} = Кз*Р_в, кВт,

где Кз = коэффициент запаса;

Р_{в уточн} = 1,1*6,22 = 6,85 кВт

Выбираем электродвигатель для привода вентилятора:

Для привода центробежных механизмов с вентиляторным характером нагрузки на валу наиболее подходят асинхронные электродвигатели с коротко-замкнутым ротором.

Величина расчетной мощности привода показывает, что это должен быть низковольтный электродвигатель.

Таким образом выбираем серию электродвигателей 4А.

Поскольку двигатель должен быть установлен на улице, выбираем степень защиты его от воздействия окружающей среды IP44.

Скорость вращения электродвигателя должна соответствовать требованиям вентилятора.

Номинальная мощность электродвигателя должна соответствовать условию:

Р_н  Р_{в уточн}.

Выбираем: электродвигатель 4А132М6У3 (табл.2.1.Справочник по серии4А)

Номинальная мощность двигателя - Рдв.н. = 7,5 кВт;

Синхронная скорость вращения = 1000 об/мин;

Номинальный коэффициент полезного действия = 85,5%

Номинальный коэффициент мощности = 0,81

Коэффициент загрузки = Р_{в уточн} /Рдв.н. = 6,85 / 7,5 = 0,91 = 91%

Номинальное скольжение = 3,2%

Пусковой коэффициент тока = 6

Время разгона на холостом ходу = 0,06с

ЗАДАЧА № 7

Вентилятор, установленный в помещении с нормальной воздушной средой имеет следующие паспортные данные:

- тип вентилятора – центробежный;

- производительность (Q) = 120 м³/ч;

- давление (Р) = 300 кПа

- необходимую скорость вращения (n_в) = 2950 об/мин

- коэффициент полезного действия (h_в) = 65 %

- вентилятор непосредственно соединен с двигателем

- в процессе работы требуется изменение производительности вентиляции в соотношении 2:1. Регулирование обеспечить изменением скорости вращения вентилятора по зависимости: Q₁/Q₂ = n₁/n₂

Необходимо выбрать электродвигатель для привода данного вентилятора.