Системы и виды освещения

При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое светом неба(прямым и отраженным), искусственное, осуществляем с электрическими лампами, и совмещенное, при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.B спектре естественного (солнечного) света в отличие от искусственного гораздо больше необходимых для человека ультрафиолетовых лучей; для естественного освещения характерна высокая диффузность (рассеянность) света, весьма благоприятная для зрительных условий работы.

Естественное освещение подразделяют на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных окнах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролётов

зданий; комбинирован­ное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.

По конструктивному исполне­нию искусственное освещение мо­жет быть двух систем — общее и комбинированное, когда к обще­му освещению добавляется мест­ное, концентрирующее световой поток непосредственно на рабо­чих местах (рис. 1).

Общее освещение подразделя­ют на общее равномерное осве­щение (при равномерном распре­делении светового потока без учета расположения оборудова­ния) и общее локализованное освещение (при распре­делении светового потока с учетом расположения рабо­чих мест). Применение одного местного освещения внут­ри зданий не допускается.

На машиностроительных предприятиях рекомендует­ся применять систему комбинированного освещения при выполнении точных зрительных работ (слесарные, то­карные, фрезерные, контрольные операции и т. д.) там, где оборудование создает глубокие, резкие тени или ра­бочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы). Система общего освещения мо­жет быть рекомендована в помещениях, где по всей пло­щади выполняются однотипные работы (в литейных, сборочных цехах), а также в административных, контор­ских, складских помещениях и проходных. Если рабочие места сосредоточены на отдельных участках, например у конвейеров, разметочных плит, целесообразно локализовано размещать светильники общего освещения.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормаль­ной работы, прохода людей и движения транспорта.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение ра­бочего освещения (при аварии) и связанное с этим на­рушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, длитель­ное нарушение технологического процесса, нарушение работы таких объектов, как электрические станции, дис­петчерские пункты, насосные установки водоснабжения и другие производственные помещения, в которых недо­пустимо прекращение работ.

Наименьшая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном режиме, долж­на составлять 5% освещенности, нормируемой для ра­бочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий.

Эвакуационное освещение следует предусматривать для эвакуации людей из помещений при аварийном от­ключении рабочего освещения в местах, опасных для прохода людей, на лестничных клетках, вдоль основных проходов производственных помещений, в которых рабо­тает более 50 человек. Эвакуационное освещение долж­но обеспечивать наименьшую освещенность в помещени­ях на полу основных проходов и на ступенях не менее 0,5 лк, а на открытых территориях — не менее 0,2 лк. Выходные двери помещений общественного назначения, в которых могут находиться одновременно более 100 че­ловек, должны быть отмечены световыми сигналами-указателями.

Светильники аварийного освещения для продолже­ния работы присоединяют к независимому источнику питания, а светильники для эвакуации людей—к сети, независимой от рабочего освещения, начиная от щита подстанции. Для аварийного и эвакуационного освеще­ния следует применять только лампы накаливания и лю­минесцентные.

В нерабочее время, совпадающее с темным време­нем суток, во многих случаях необходимо обеспечить минимальное искусственное освещение для несения де­журств охраны. Для охранного освещения площадок предприятий и дежурного освещения помещений выде­ляют часть светильников рабочего или аварийного осве­щения.

Основные требования к производственному освещению

Основная задача освещения на производстве—созда­ние наилучших условий для видения. Эту задачу воз­можно решить только осветительной системой, отвечаю­щей следующим требованиям.

I. Освещенность на рабочем месте должна соответ­ствовать характеру зрительной работы, который опреде­ляется следующими тремя параметрами:

объект различения— наименьший размер рассматри­ваемого предмета, отдельная его часть или дефект, ко­торый необходимо различить в процессе работы (напри­мер, при работе с приборами—толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах—толщина са­мой тонкой линии на чертеже);

фон— поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения, на которой он рассматривается; характеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности, значения которого на­ходятся в пределах 0,02—0,95; при коэффициенте отра­жения поверхности более 0,4 фон считается светлым;0,2—0,4—средним и менее 0,2—темным;

контраст объекта с фоном К характеризуется соот­ношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, линия, знак, пятно, трещина, риска, раковина или дру­гие элементы, которые требуется различить в процессе работы) и фона. Контраст определяют по формуле

К=|L₀ -L_ф |/L_ф

где L_ф и Lo—яркость соответственно фона и объекта.

Контраст объекта с фоном считается большим при значениях К более 0,5 (объект и фон резко отличаются по яркости), средним при значениях К=0,2—0,5 (объ­ект и фон заметно отличаются по яркости) и малым при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало отличаются по яркости).

Увеличение освещенности рабочей поверхности улуч­шает видимость объектов за счет повышения их ярко­сти, увеличивает скорость различения деталей, что ска­зывается на росте производительности труда. Так, при выполнении операции точной сборки увеличение осве­щенности с 50 до 1000 лк позволяет получить повыше­ние производительности труда на 25% и даже при вы­полнении работ малой точности, не требующих большо­го зрительного напряжения, увеличение освещенности рабочего места повышает производительность труда на 2—3%. Однако имеется предел, при котором дальней­шее увеличение освещенности почти не дает эффекта, поэтому необходимо улучшать качественные характери­стики освещения.

2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а так­же в пределах окружающего пространства. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличаю­щиеся между собой по яркости, то при переводе взгля­да с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность глаз вынужден пере адаптироваться, что ведет к утомле­нию зрения. |

Для повышения равномерности естественного освещения больших цехов (литейных, механосборочных)” осуществляется комбинированное освещение. Светлая окраска потолка, стен и производственного оборудова­ния способствует созданию равномерного распределения яркостей в поле зрения.

3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени. Наличие резких теней создает неравномер­ное распределение поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажает размеры и формы объектов различения, в результате повышается утомляемость, снижается производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, све­тильники со светорассеивающими молочными стеклами.

В механических цехах, лабораториях, в помещениях точной сборки, технологических и конструкторских отде­лах необходимо предусматривать на окнах солнцеза­щитные устройства (жалюзи, козырьки, светорассеивающие стеклопластики), предотвращающие проникновение прямых солнечных лучей, которые создают на рабочих местах резкие тени.

4. В поле зрения должна отсутствовать прямая и от­раженная блескость. Блескость — повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зри­тельных функций (ослепленность), т. е. ухудшение ви­димости объектов.1

Видимость V характеризует способность глаза вос­принимать объект; зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, дли­тельности экспозиции. Видимость определяется числом пороговых контрастов в контрасте объекта с фоном: V = K / Knop , где (Кпор—пороговый контраст, т. е. наи­меньший различимый глазом контраст, при небольшом уменьшении которого объект становится неразличимым на фоне.

Прямая блескость связана с источниками света, от­раженная возникает на поверхности с большим коэф­фициентом отражения или отражением по направлению к глазу. Ослепленность приводит к быстрому утомле­нию и снижению работоспособности. Критерием оценки слепящего действия, создаваемого осветительной уста­новкой, является показатель ослепленности Ро значение которого определяют по формуле Ро== (V1/V2— 1) • 1000. где V 1 и V 2— видимость объекта различения соответст­венно при экранировании и наличии ярких источников света в поле зрения. Экранирование источников света осуществляют с помощью щитков, козырьков и т. п.

Прямую блескость ограничивают уменьшением ярко­сти источников света, правильным выбором защитного угла светильника, увеличением высоты подвеса светиль­ников. Отраженную блескость ослабляют правильным выбором направления светового потока на рабочую поверхность, а также изменением угла наклона рабочей поверхности. Там, где это возможно, следует заменять блестящие поверхности матовыми.

5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени. Колебания освещенности, вызванные рез­ким изменением напряжения в сети, имеют большую амплитуду, каждый раз вызывая переадаптацию глаза, приводят к значительному утомлению. Пульсация осве­щенности связана также с особенностью работы газо­разрядных ламп.

Коэффициент пульсации освещенности K п— крите­рий оценки относительной глубины колебаний освещен­ности в результате изменения во времени светового по­тока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

Коэффициент пульсации освещенности Кп (%) сле­дует определять по формуле Кп= 100 (Emax—Emin)/2Ecp” где Emax, Emin и Ecp—максимальное, минимальное и среднее значения освещенности за период ее колеба­ния, лк.

Постоянство освещенности во времени достигается стабилизацией питающего напряжения, жестким креп­лением светильников, применением специальных схем включения газоразрядных ламп. Например, снижение коэффициента пульсации освещенности люминесцент­ных ламп с 55 до 5% (при трехфазном включении) приводит к уменьшению утомления и повышению производительности труда на 15% для работ высокой точ­ности.

6. Следует выбирать оптимальную направленность светового потока, что позволяет в одних случаях рас­смотреть внутренние поверхности деталей, в других— различить рельефность элементов рабочей поверхности.

На машиностроительных предприятиях, например, для освещения расточных станков применяют специаль­ный светильник с оптической системой. Такой светиль­ник направляет внутрь обрабатываемой полости концен­трированный световой поток лампы. Образовавшееся световое пятно имеет освещенность до 3 тыс. лк и по­зволяет проводить контроль качества обработки, не останавливая станок.

Образование микротеней от рельефных элементов облегчает различение за счет повышения видимого кон­траста этих элементов с фоном. Этот метод повышения контраста используют при контроле пиломатериалов, при определении качества обработки поверхностей де­талей на строгальных и фрезерных станках. Оказалось, что наибольшая видимость достигается при падении света на рабочую поверхность под углом 60° к ее нор­мали, а наихудшая—при 0°.

7. Следует выбирать необходимый спектральный со­став света. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов.

Правильную цветопередачу обеспечивают естествен­ное освещение и искусственные источники света со спек­тральной характеристикой, близкой к солнечной. Для создания цветовых контрастов применяют монохромати­ческий свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.

8. Все элементы осветительных установок—светиль­ники, групповые щитки, понижающие трансформаторы, осветительные сети—должны быть достаточно долго­вечными, электробезопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара или взрыва.. Обеспече­ние указанных условий достигается применением зануления или заземления, ограничением на­пряжения для питания местных и переносных светиль­ников до 42 В и ниже (36, 24, 12 В), выбором оборудо­вания, соответствующего условиям среды в помеще­ниях, и защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений при эксплуатации. Кроме того, необходимо уменьшить до минимума теплоту, выделяемую осветительной установкой, и шум.

9. Установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.

Напряжение прикосновения. Напряжение шага

Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. Указанные части электроустановок (корпуса, оболочки, кабеля) могут оказаться под напряжением лишь случайно в результате повреждения изоляции. При случайном касании этих частей человек будет находиться под воздействием напряжения прикосновения (рис.2). Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009). При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю будет проходить через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение).

Рис. 2. Прикосновение к корпусу, оказавшемуся под напряжением:
а – при исправном заземлении; б – при отсутствии заземления

Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса, может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:

a₁ - учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;a₂ - учитывающего дополнительное сопротивление в цепи человека (одежда, обувь) U_пр = U₃ *a ₁ *a ₂ , а ток, проходящий через человека I_h = (I₃ *R₃ *a₁ *a ₂ )/R_h Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания (рис. 3).

Рис. 3. Напряжение прикосновения к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением::
I – кривая распределения потенциалов; II - кривая распределения напряжения прикосновения

Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12.1.009).

U_ш = U₃ b₁ b ₂ , I_h = I₃ *(R₃ /R_r )b₁ *b ₂ ,

где
b₁ - коэффициент, учитывающий форму заземлителя;
b₂ - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда). Таким образом, если человек находится на грунте вблизи заземлителя, с которого стекает ток, то часть тока может ответвляться и проходить через ноги человека по нижней петле (рис. 4).

Рис. 4. Включение на напряжение шага

Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой - на расстоянии шага от него. Если человек находится вне поля растекания или на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно нулю (рис. 5).

.Необходимо иметь в виду, что максимальные значения a₁ и a₂ больше таковых соответственно b₁ и b₂ , поэтому шаговое напряжение значительно меньше напряжения прикосновения.

Рис.5. Напряжение шага:
а - общаясхема; б – растекание тока с опорной поверхности ног человека

Кроме того, путь тока "нога-нога" менее опасен, чем путь "рука-рука". Однако имеется много случаев поражения людей при воздействии шагового напряжения, что объясняется тем, что при воздействии шагового напряжения в ногах возникают судороги, и человек падает. После падения человека цепь тока замыкается через другие участки тела, кроме того человек может замкнуть точки с большими потенциалами.

Задача 22

Определить необходимую толщину бетонных стен между лабораторией, в которой имеется установка с рентгеновской трубкой, и соседними производственными помещениями. Исходные данные: Ближайшее рабочее место в соседнем с лабораторией помещении расположено на расстоянии 3м от рентгеновской трубки. Продолжительность работы рентгеновской трубки в течение дня составляет 6 часов. Сила тока трубки равна 0,8мА. Напряжение на аноде трубки равно 150кВ.

Решение:

1.Расчёт толщины защитных экранов от прямого рентгеновского излучения.

Рентгеновское излучение имеет непрерывный энергетический спектр, максимальная энергия которого соответствует номинальному напряжению на рентгеновской трубке U₀ . При расчёте защитных экранов от рентгеновского излучения следует учитывать изменение его спектрального состава, возникающее в следствие более сильного поглощения низкоэнергетических компонентов спектра с ростом толщины защитного слоя. Для определения толщины защитного экрана из бетона при напряжении на аноде 150кВ следует воспользоваться табл. 1(приложение). Толщина защитного экрана в этом случае определяется в зависимости от коэффициента К₂

,где t-время работы рентгеновской трубки в неделю (t=36ч), I-сила тока трубки, мА; R-расстояние между трубкой и рабочим местом, м; D₀ -предельно допустимая недельная доза облучения, равная 1мЗв.

Тогда , тогда по таблице 1 приложения находим толщину бетонного защитного экрана d₀ =200мм.

При определении толщины защитного экрана также рекомендуется увеличить расчетную толщину её на один слой половинного ослабления .По табл.2(приложение)определим значение толщину слоя половинного ослабление d_1/2 =23мм. В результате получили, что толщина защитных экранов от прямого рентгеновского излучения равна: d=d₀ +d_1/2 =200+23=223мм.

2.Расчёт толщины защитных экранов от рассеянного рентгеновского излучения.

Для определения толщины защитного экрана из бетона воспользуемся данными табл.3(приложение), где коэффициент К₂ такой же как при прямом рентгеновском излучении. В этом случае R-расстояние от места рассеяния излучения до ближайшего рабочего места в соседнем помещении, м. Воспользовавшись табл.3 получим d=100мм.

Задача 4

Вычислить значение толщины вторичной обмотки трансформатора токов нулевой последовательности, намотанной проводником ПЭТВ и сделать вывод о возможности размещения первичных обмоток, если D_н =0,5D₂ , типоразмер сердечника К20х10х5, диаметр провода по меди 0,27мм, n₂ =1500, .

Решение:

По типоразмеру сердечника (КD₁ xD₂ xh, где D₁ и D₂ -наружный и внутренний диаметры сердечника, см; h-высота сердечника) определим D₂ =10см.

Найдём среднюю длину намотанного слоя:

Найдём среднее число витков в слое вторичной обмотки

, где К_у - коэффициент укладки провода, который равен К_у =0,8; d_из - диаметр обмоточного провода с изоляцией, который определяем по приложению 2 d_из =0,31мм

тогда

Определяем число слоев вторичной обмотки

, принимаем n_сл =3

Уточнённое значение толщины вторичной обмотки с учётом изоляции и коэффициента разбухания К_р =1,25 определяем по формуле:

Выполним проверку: , условие выполняется.

Конструкция и расположение проводников первичных обмоток должны обеспечить малое значение амплитуды сигнала небаланса на выходе трансформатора. Достаточно эффективным способом снижения небаланса являются ориентация и расщепление первичных проводников в окне тороида. Первым способом(ориентация) состоит в том, что систему из жестко закреплённых между собой первичных проводников поворачивают вокруг оси тороида до тех пор, пока не будет достигнут минимум небаланса. Экспериментально установлено, что при двух первичных обмотках значения небаланса в зависимости от угла поворота системы могут отличаться в 4 раза. Основным недостатком данного способа является трудоёмкость настройки трансформатора.

Второй способ(расщепление первичных проводников) заключается в замене токоведущего проводника каждой фазы несколькими параллельными соединёнными проводниками. Сечение каждого во столько раз меньше исходного, сколько “расщеплений” запланировано. Минимальный небаланс достигается в том случае, если расщепленные части фазного проводника располагаются диаметрально противоположно в окне магнитопровода при четном числе “расщеплений”.Из опытных данных известно, что целесообразно использовать 2 и 4 расщепления, так как дальнейшее увеличение не приводит к существенному снижению небаланса.

Список используемой литературы:

1.Долин П.А. “Основы техники безопасности в электроустановках”.

М.: Энергоатомиздат, 1984г;

2. “Охрана труда в машиностроении” под ред. Юдина Е.Я. М.:Машиностроение,1983г;

3. “Средства защиты в машиностроении. Расчёт и проектирование” М.:Машиностроение, 1989г;

4. “Трансформаторные датчики тока устройств защитного отключения(Проектирование и расчёт).Методическое пособие.” Новосибирск: НГТУ, 1992г.

Приложение 1.

Таблица 1.Толщина защитного экрана, мм, от прямого рентгеновского излучения

Таблица 2. Значения d_1/2

Таблица 1.Толщина защитного экрана, мм, от прямого рентгеновского излучения