Проэктирование освещения улиц и дорог

з умовною лампою (Ф_л = 1000 лм) у прямокутних координатах

Cхематичне зображення проїжджої частини з світильниками і розрахунковими точками на рисунку 5.

Рисунок 5 - Схема розташування світильників і розрахункових  точок

Яскравість дорожнього покриття L у заданих контрольних  точках знаходиться по формулі 3.1:

,  (3.1)

n - число світильників, що висвітлюють розрахункову  точку;

 

- яскравість точки, яку розглядають,  освітлюваної i-м світильником (формула 3.2);

,                                    (3.2)

- функція коефіцієнта яскравості, знаходять за графіком.

- сила світла  i- го світильника в напрямку розрахункової точки, кд;

h - висота розташування над рівнем дорожнього покриття, м.

Для світильників, що посилають світловий  потік у напрямку спостерігача, значення коефіцієнта яскравості приймають  за 0,1.

При нахилі світильника під кутом  Q = 15º у точку, яку розглядають, будуть падати промені, що характеризуються кутами º, º, і зв'язані з кутами і такими співвідношеннями (формули 3.3 і 3.4):

                          (3.3)

 (3.4)

 

Таблиця 3 – Результати розрахунку яскравості в контрольних точках

Точка	№ СП	b1, м	l, м	d, м	а°	cos a	sin a	β΄	cos β΄	sin β΄	α°Q=15°	sin α	β°Q=15°	cos³a°	f(а,d)	Iα,β	Li,кд/м²
A	1	15	0	15,00	61,9	0,4706	0,8824	0,0	1,0000	0,0000	46,9	0,7303	0		0,004	80	0,0704
	2	0	15,65	15,65	62,9	0,4552	0,8904	90,0	0,0000	1,0000	63,9	0,8982	82,4713		0,005	520	0,572
	3	15	31,3	34,71	77,0	0,2246	0,9745	64,4	0,4322	0,9018	71,0	0,9454	68,3641		0,01	125	0,275
	4	0	46,95	46,95	80,3	0,1680	0,9858	90,0	0,0000	1,0000	80,7	0,9867	87,4775		0,008	0	0
	5	15	62,6	64,37	82,9	0,1233	0,9924	76,5	0,2330	0,9725	79,7	0,9838	78,7823		0,007	10	0,0154
	6	0	78,25	78,25	84,2	0,1017	0,9948	90,0	0,0000	1,0000	84,4	0,9952	88,4859		0,005	0	0
	2´	0	15,65	15,65	62,9	0,4552	0,8904	90,0	0,0000	1,0000	63,9	0,8982	82,4713	0,0943		520	0,3434
	3´	15	31,3	34,71	77,0	0,2246	0,9745	64,4	0,4322	0,9018	71,0	0,9454	68,3641	0,0113		125	0,0099
	4´	0	46,95	46,95	80,3	0,1680	0,9858	90,0	0,0000	1,0000	80,7	0,9867	87,4775	0,0047		0	0
	5´	15	62,6	64,37	82,9	0,1233	0,9924	76,5	0,2330	0,9725	79,7	0,9838	78,7823	0,0019		10	0,0001
	Σ																1,2862
B	1	7,5	0	7,50	43,2	0,7295	0,6839	0,0	1,0000	0,0000	28,1	0,4715	0		0,012	90	0,2376
	2	7,5	15,65	17,35	65,3	0,4186	0,9082	64,4	0,4322	0,9018	59,6	0,8625	71,7181		0,007	410	0,6314
	3	7,5	31,3	32,19	76,0	0,2412	0,9705	76,5	0,2330	0,9725	73,0	0,9565	80,6204		0,0095	95	0,1986
	4	7,5	46,95	47,55	80,4	0,1659	0,9861	80,9	0,1577	0,9875	78,4	0,9797	83,7158		0,008	45	0,0792
	5	7,5	62,6	63,05	82,8	0,1259	0,9920	83,2	0,1190	0,9929	81,2	0,9884	85,2786		0,007	0	0
	6	7,5	78,25	78,61	84,2	0,1012	0,9949	84,5	0,0954	0,9954	83,0	0,9925	86,2198		0,005	0	0
	2´	7,5	15,65	17,35	65,3	0,4186	0,9082	64,4	0,4322	0,9018	59,6	0,8625	71,7181	0,0734		410	0,2107
	3´	7,5	31,3	32,19	76,0	0,2412	0,9705	76,5	0,2330	0,9725	73,0	0,9565	80,6204	0,0140		95	0,0093
	4´	7,5	46,95	47,55	80,4	0,1659	0,9861	80,9	0,1577	0,9875	78,4	0,9797	83,7158	0,0046		45	0,0014
	5´	7,5	62,6	63,05	82,8	0,1259	0,9920	83,2	0,1190	0,9929	81,2	0,9884	85,2786	0,0020		0	0
	Σ																1,3682
C	1	0	0	0,00	0,0	1,0000	0,0000	0,0	1,0000	0,0000	15,0	0,2585	0		0,035	170	1,309
	2	15	15,65	21,68	69,7	0,3462	0,9382	46,2	0,6920	0,7219	59,8	0,8645	51,5748		0,0072	305	0,4831
	Продовження таблиці 3
Точка	№ СП	b1, м	l, м	d, м	а°	cos a	sin a	β΄	cos β΄	sin β΄	α°Q=15°	sin α	β°Q=15°	cos³a°	f(а,d)	Iα,β	Li,кд/м²
С	3	0	31,3	31,30	75,7	0,2476	0,9689	90,0	0,0000	1,0000	76,2	0,9710	86,2193		0,0095	40	0,0836
	4	15	46,95	49,29	80,8	0,1602	0,9871	72,3	0,3043	0,9526	76,6	0,9726	75,188		0,008	25	0,044
	5	0	62,6	62,60	82,7	0,1268	0,9919	90,0	0,0000	1,0000	83,0	0,9925	88,1076		0,007	0	0
	6	15	78,25	79,67	84,3	0,0999	0,9950	79,1	0,1883	0,9821	81,7	0,9894	80,9845		0,005	0	0
	2´	15	15,65	21,68	69,7	0,3462	0,9382	46,2	0,6920	0,7219	59,8	0,8645	51,5748	0,0415		305	0,0886
	3´	0	31,3	31,30	75,7	0,2476	0,9689	90,0	0,0000	1,0000	76,2	0,9710	86,2193	0,0152		40	0,0043
	4´	15	46,95	49,29	80,8	0,1602	0,9871	72,3	0,3043	0,9526	76,6	0,9726	75,188	0,0041		25	0,0007
	5´	0	62,6	62,60	82,7	0,1268	0,9919	90,0	0,0000	1,0000	83,0	0,9925	88,1076	0,0020		0	0
	Σ																2,0133

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Методика розрахунку середньої яскравості і коефіцієнта використання за яскравістю.

Середня яскравість дорожнього покриття являє собою суму двох складових: (Lср )1 і (Lср )2 , де (Lср )1 – середня яскравість покриття, створювана світловими потоками світильників, розташованих перед спостерігачем; (Lср )2 – те ж, створювана світильниками, розташованими за спостерігачем.

Розрахунок (Lср )2. За кривою розподілу сили світла світильника з круглосимметричним світорозподільником і з умовною лампою (Фл=1000лм)визначають зональні потоки (формула 3.5):

 (3.5)

За графіком Кά = f (b / h) (рис. 9.5 [л.3 ] знаходимо значення коефіцієнтів К_ά для 10-ти градусних зон кутів ά.

Визначаємо корисний потік кожної десятиградусної зони за формулою 3.6:

 (3.6)

У випадку подання  сили світла світильника в двох площинах: поздовжній: =90° і поперечній =0°, для визначення зонального і повного потоків застосовують формулу 3.7:

, (3.7)

де  і - сумарні корисні зональні потоки, визначені для світильника із заданими кривими в поперечній і поздовжній площинах.

Усі розрахунки зводимо до таблиці 7.

За відношенням потоку, що падає на проїзну частину до умовного світлового потоку світильника, визначають коефіцієнт використання світлового потоку світильника (коефіцієнт використання світильника за освітленістю) за формулою 3.8:

  (3.8)

 

Таблиця 7-  Розрахунок коефіцієнтів використання за освітленістю, яскравістю

середньою яскравістю дорожнього покриття

Зона		Кα = f(b/h) (b/h=1,5)	Iα,кд β = 90º	ΔФзон 1β = 90º		Iα, кд β = 0º	ΔФзон 2 β = 0º	ΔФпол лм	rср	ΔФпол · rср лм
0-10	0,015	0,5	270	12,89		240	11,45	12,27	0,1	1,23
10--20	0,045	0,5	280	39,69		160	22,68	32,40	0,1	3,24
20-30	0,074	0,5	310	71,74		90	20,83	49,92	0,1	4,99
30-40	0,1	0,5	340	106,79		80	25,13	71,79	0,1	7,18
40-50	0,123	0,5	390	151,02		60	23,23	96,25	0,131	12,61
50-60	0,143	0,45	480	193,79		40	16,15	117,66	0,205	24,12
60-70	0,158	0,25	540	134,00		30	7,44	79,76	0,635	50,65
70-80	0,168	0,11	50	5,82		20	2,33	4,32	2,82	12,19
80-90	0,174	0,04	0	0,00		0	0	0,00	11,7	0,00
Σ								464,3815		116,21

 

Визначаємо середню  освітленість дорожнього покриття за формулою 3.9:

. (3.9)

 лк

За  розраховують середню яскравість проїзної частини, створювану світильниками, розташованими за спостерігачем (тобто діючими в напрямку спостерігача) (формула 3.10):

 (3.10)

 кд/м²

Середню яскравість покриття, створювану світловими потоками світильників, розташованих перед спостерігачем розраховують за формулою 3.11:

, (3.11)

де  - середній коефіцієнт яскравості покриття. Визначають за табличними даними  для гладкого чи шорсткуватого асфальтобетонного покриття.

 кд/м²

Знаходимио сумарну  середню яскравість покриття:

 

 кд/м²

Визначаємо коефіцієнт використання за яскравістю світильників, розташованих перед спостерігачем за формулою 3.12:

 (3.12)

Оскільки половина всіх світильників є "передніми" і половина "задніми", то остаточний коефіцієнт використання за яскравістю знаходимо  по формулі 3.13:

 (3.13)

Таким чином, яскравість в контрольних точках та середня яскравість дорожнього покриття дорівнює: 

L_A=1,29 кд/м² L_B=1,37 кд/м² L_C=2,01 кд/м² L_ср=3,11 кд/м²

Віднощення мінімальної  яскравості до середнього значення: , що більше регламентованої величини (не менше 0,4 при нормі більше 0,6 кд/м²).

 

 

 

 

3.3 Розрахунок яскравості за допомогою світлотехнічної програми DiaLux

На сьогоднішній день існує багато світлотехнічних програм, за допомогою яких можна проводити  світлотехнічні розрахунки. Одна з  них DiaLux, яка знаходиться в вільному розпорядженні для користувачів.

Ввівши всі параметри  вулиці та розміщення опор з світильниками  ми отримали результати, що представлені в вигляді візуалізації, фіктивних  кольорів розподілення яскравості, та ізоліній (рисунок 6).

Рисунок 6 – Результати розрахунку в програмі DiaLux/

Як бачимо результати майже ідентичні «ручним» розрахункам.

3.4 Розрахунок показника засліпленості.

Показник засліпленості  Р визначають за формулою 3.15:

, (3.15)

де  - коефіцієнт нееквівалентності, що  дорівнює для натрієвих ламп високого тиску - 0,9.

   - коефіцієнт, залежний від яскравості фону, (визначають за графіком С_L=9)

   - сумарна яскравість вуалюючої завіси від М рядів світильників;

   К - коефіцієнт запасу;

   - нормована середня яскравість, кд/м².

Яскравість вуалюючої  завіси від кожного ряду світильників для спостерігача, які знаходиться на осі руху, знаходять за формулою 3.16:

, (3.16)

де  - число світильників на опорі, що відносяться до даного ряду;

 - висота установки світильників, м;

- висота очей спостерігача над рівнем проїзної частини, прийнята рівною 1,5 м;

- відстань між вертикальними  площинами, що проходять через  лінію зору спостерігача й  і-й  ряд світильників ( =7,5м)

… - значення сили світла світильника, кд., у площині =90° під кутами = 75°, 80°, 85° і 90° (І_75°=80 кд;  І_80°=0 кд).

<

 

3.5 Розрахунок освітлювальної установки пішохідних зон за середньою освітленістю.

Розрахунок освітлювальної установки пішохідних зон за середньою  освітленістю здійснюють за формулою 3.14:

, (3.14)

де  D - крок світильників, м;

 - світловий потік лампи (чи ламп) світильника, лм;

М - число рядів світильників;

- нормована середня освітленість, лк;

к - коефіцієнт запасу;

- ширина пішохідної дороги чи алеї, м;

- коефіцієнт використання по  освітленості

Для освітлення пішохідних зон обираємо метало галогенні лампи типу ДРИ-70, що мають світловий потік Ф_л=6300 лм. Для вуличного світильника ГКУ 21-70-001

Для ширини пішохідної зони 4м і висоти установки світильника 5м коефіцієнт використання =0,25.

=26,25 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Схеми живлення освітлювальної установки і розрахунок перерізів ліній живлення

4.1 Визначення допустимих втрат напруги

У загальному випадку, величина втрат  напруги ΔU в освітлювальній мережі залежить від:

• роду і частоти струму;
• потужності джерела живлення;
• схеми електричної мережі;
• потужності і коефіцієнта потужності приймача;
• перетину і матеріалу провідника;
• довжини проводів освітлювальної мережі.

Величина втрат напруги в  мережі визначається за формулою 4.1:

 (4.1).

де ∆U_д - допустима втрата напруги в мережі;

- номінальна напруга при холостому ході трансформатора= 105%,

- допустима напруга у найбільш віддалених ламп. У мережах зовнішнього освітлення ця величина повинна бути не нижче 95% Uн, тобто зниження не повинно перевищувати 5% Uн;

- втрати напруги в трансформаторі, приведена до вторинної напруги.

Величина ∆U_тр залежить від потужності трансформатора Р_тр , його завантаження, коефіцієнту потужності навантаження і визначається з достатнім наближенням за формулою 4.2

DU_тр = b (U_ат cos j + U_рт sinj), (4.2)

де b –  коефіцієнт завантаження трансформатора, що визначається як ,

де Р_р – встановлена потужність. Для ділянки дороги в 1км з кроком

опор 31,3м розташованих в два ряди в шаховому порядку з потужністю

світильників 275 Вт, а також два ряди світильників з кроком 26,25 м потужністю 77Вт (лампа з урахуванням втрат в ПРА) Р_р=23,452 кВт

U_ат, U_рт, – активна і реактивна складові напруги короткого замикання трансформатора (формули 4.3 і 4.4);

 

cosj – коефіцієнт потужності навантаження;

 (4.3)

де Р_к – втрати короткого замикання, кВт,

Р_н – номінальна потужність трансформатора, кВт∙А

 (4.4)

де U_к – напруга короткого замикання, у відсотках до номінальної напруги

Р_к і U_к –  табличні дані на трансформатор.

Визначаємо коефіцієнт завантаження трансформатора b :

Для трансформатора потужністю Р_н = 40 кВ×А втрати короткого замикання та напруга короткого замикання будуть рівними відповідно: Р_к=0,88 кВт; U_к=4,5%

Розраховуємо активну і реактивну складові напруги короткого замикання трансформатора:

Тоді втрати напруги в трансформаторі:

Отже величина втрат напруги в мережі:

4.2 Розрахунки моментів  і перерізів провідників мережі електропостачання ОУ вулиці

Розрахунок мережі здійснюється за формулою 4.5:

 

,     (4.5)

де S – розрахунковий переріз, мм²;

ΣM – сума моментів навантаження даної ділянки, та всіх наступних ділянок мережі з тією ж кількістю провідників, що і на даній ділянці, кВт·м;

α – коефіцієнт приведення моментів навантаження, який залежить від кількості проводів;