第九章 工厂的电气照明

第九章 工厂的电气照明

本章首先介绍照明技术的有关概念，然后介绍工厂常用电光源和灯具的类型及其选择与布置，然后重点讲述按照度标准计算照度的利用系数法、概算曲线法和比功率法，最后概述照明供电系统及导线截面的选择问题。

§9-1 照明技术的基本知识

一、概述

照明（λιγητινγ）分自然照明（天然采光）和人工照明两大类。电气照明由于具有灯光稳定、易于控制、调节及安全、经济等优点，因而成为现代人工照明中应用最为广泛的一种照明方式。

实践证明，生产的产品质量和劳动生产率与照明质量有密切的关系。良好的照明是保证安全生产，提高劳动生产率和产品质量、保障职工视力健康的必要措施。因此电气照明的合理设计对工业生产具有十分重要的作用。

二、照明技术的有关概念

（一）光和光通

1．光

光（λιγητ）是物质的一种形态，是一种波长比毫米无线电波短而比Ξ射线长的电磁波，而所有电磁波都具有辐射能（ραδιαντ ενεργψ）。

在电磁波的辐射谱中，光谱（σπεχτρυμ）的大致范围包括：

①红外线（红外辐射ινφραρεδ ραδιατιον），波长为mm m 7800

~340μ; ②可见光（可见辐射?ισιβλε ραδιατιον λιγητ），波长为780νμ～380νμ；

③紫外线（紫外辐射υλτρα?ιολετ ραδιατιον），波长为380νμ～10νμ。

可见光谱又可分为：红（780～640νμ）、橙（640～600νμ）、黄（600～570νμ）、绿（570～490νμ）、青（490～450νμ）、蓝（450～430νμ）和紫（430～380νμ）等七种单色光。

人眼对各种波长的可见光，具有不同的敏感性。实验证明，正常人眼对于波长为555νμ的黄绿色光最敏感，也就是这种黄绿色光的辐射能引起人眼的最大的视觉。因此波长越偏高555νμ的光辐射，可见度越小。

2．光通

光源在单位时间内，向周围空间辐射出的使人眼产生光感的能量，称为光通量（ιυμινουσ φλυξ），简称光通，符号为Φ，单位为1μ（流明）。

（二）光强及其分布特性

1．光强

光强即发光强度（λυμινουσ ιντενσιτψ）的简称，它是光源在给定方向上的辐射强度，任号为I ，单位为χδ（坎德拉）。

对于向各个方向均匀辐射光通量的光源，各个方向的光强的均等，其值为 I ΩΦ/df

式中 Φ——光源在立体角内所辐射的总光通量，单位为1μ;

Ω——光源辐射光通量Φ的空间立体角，单位为球面度σρ；

2/r A =Ω，ρ为球的半径，A 为与Ω相对应的球面积。

2．配光曲线

作为照明的灯具，一般在各个方向的光强是不同的。为了表示采和对称光源的灯具在各个方向的光强分布情况，可通过光源（采用10001μ光通量的假想光源）对称轴的平面上，绘出灯具的光强分布曲线，此曲线称为配光曲线。对于一般的照明灯具来说，配光曲线是绘在极坐标上的，如图9-1α所示。对于聚光很强的投光灯来说，由于其光强集中分布在一个很小的空间角内，因此其配光曲线一般绘在直角坐标上，如图9-1β所示。配光曲线是用来进行电气照明计算的一种基本技术资料。

（三）照度和亮度

1．照度

受照物体表面单位面积投射的光通量，称为照度（ιλλυμινανχε）。如果光通Φ均匀地投射在面积为A 的表面上，则该表面的照度值为

A def E /Φ （9-2）

照度的符号为E ，单位为1Ξ（勒克司）。

2．亮度

发光体（不只是光源，受照物体对人眼来也可看作是间接发光体）在视线方向单位投影面上的发光强度，称为亮度（λυμινανχχ）。设发光体表面法线方向的光强为I,而人眼视线与发光体表面法线成α（图9-2）因此视线方向的光强ααcos I I =，而视线方向的投影面ααcos A A =，由此可得发光体在视线方向的光度为

A I A I A I def L /cos /cos /==αααα

这说明发光体的这度值实际上与视线方向无关。亮的符号为Λ，单位为2/m cd （该单位曾称为尼特，符号为ντ，现已废除）。

（四）物体的光照性能

当光通Φ投射到物体上时，一部分光通Φ。从物体表面反射回去，一部分光通αΦ被物体所吸收，而余下的一部分光通τΦ则透过物体，如图9-3所示。

为表征物体的光照性能，特引入以下三个参数：

（1）反射系数（ρεφλεχτιον χοεφφιχιεντ） ΦΦ/ρρdef （9-4）

（2）吸收系数（αβσορπτιον χοεφφιχιεντ） ΦΦ/ααdef （9-5）

（3）透射系数（τρανσμισσιον χοεφφιχιεντ） ΦΦ/ατdef （9-6）

以上三个系数之间有如下关系：

1=++ταρ （9-7）

一般特别重视反射系数这一参数，因为它为与照度计算直接相关。

2．光源的显色性能

同一颜色的物体在具有不同光谱的光源照射下，能显出不同的颜色。光源对被照物体颜色显现的性质，称为光源的显色性（χολουρ ρενδερινγ προπερτιεσ）。

为表征光源的显色性能，特引入光源显色指数（χολουρ ρενδερινγ ινδεξ）。光源的显色指数，是指在待测光源照射下物体的颜色与日光照射下该物体颜色相符合的程度，而将日光或与日光相当的参考光源显色指数定为100。因此光源的显色指数越高，说明光源的显色性越好，物体颜色的失真度越小。

§9-2 工厂常用的电光源和灯具

一、工厂常用电源的类型、特性及其选择

（一）工厂常用电光源的类型

电光源（ελεχτριχ λιγητ σουρχε）按其发光原理分，有热辐射（τηερμαλ ραδιατιον）光源和气体放电（γασ δισχηαργε）光源两大类。

1．热辐射光源

热辐射光源是利用物体加热时辐射发光的原理所作成的光源，如白炽灯、卤钨灯（包括碘钨灯）等。

（1）白炽灯（ινχανδεσχεντ λαμπ）它是靠钨丝（灯丝）通过电流加热到白炽状态从而引起热辐射发光。它的结构简单，价格低廉，使用方便，而且显色性好，因此无论在工厂还是城乡，应用都极其广泛。但它的发光效率（即单位电功率光源产生的光通量）较低，使用寿命也较短，且不耐震。

（2）卤钨灯（τυνγστεν ηαλογεν λαμπ）它是在白炽灯泡内充入含有少量卤族元素或卤化物（如碘化物或溴化物）的气体，利用卤钨循环原理Θ提高灯的发光效率和使用寿命。图9-4是卤钨灯的结构图。为了使卤钨循环顺利进行，卤钨灯必须水平安装，倾斜角不

得大于4C ?，而且不允许采用人工冷却措施（如用风扇冷却）。由于卤钨灯工作时管壁温度可高达600C ?，所以不能与易燃物靠近。卤钨的耐震性更差，因此须注意防震。但是它的显色性很好，使用也很方便。

2．气体放电光源

气体放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯和氙灯等。

（1）荧光灯（φλυορεσχεντ λαμπ）俗称日光灯，它是利用汞蒸气外加电压作用下产生弧光放电，发出少许可见光和大量紫外线，紫外线又激励灯管内壁涂覆的荧光粉，使之发出大量的可见光，由此可见，荧光灯的发光效率比白炽灯高得多。在使用寿命方面，荧光灯也优于白炽灯。但是荧光灯的显色性稍差（其中日光色荧光灯的显色性较好），特别是它的频闪效应（即灯光随着电流的周期性交变而频繁闪烁），容易使人眼产生错觉，将一些旋转的物体误为不动的物体，这当然是安全生产所不能允许的。因此它在有旋转机械的车间里很少采用；如要采用，则一定要设法消除频闪效应。消除频闪效应的简便方法，是在一个灯具内安装两根或三根灯管，而每根灯管分别接到不同相的线路上。

荧光灯的接线如图9-5所示。图中∑启辉器（又称辉光启动器，γλοω σταρτερ），它有两个电极，其中一个弯成Y 形的电极是双金属片。当荧光灯接上电压后，启辉器首先产生辉光放电，致使双金属片加热伸开，造成两极短接，从而使电流通过灯丝。灯丝加热后发射电子，并使管内的少量汞气化。图中Λ是镇流器（βαλλαστ），实质是铁芯电感线圈。当训辉器两极短接使灯丝加热后，由于高辉光放回停止，双金属片冷却收缩，从而突然断开灯丝加热回路，这就使镇流器两端感生很高的电动势，连同电源电压加在灯管两端，使充满汞蒸气的灯管击穿，产生弧光放电。由于灯管起燃后，管内压降很小，因此又要借助镇流器产生很大一部分压降，来维持灯管稳定的电汉。图中X 是用来提高功率因数的。未接X 时，功率因数只有0.5左右，接上X 以后，功率因数可提高到0.95以上。

（2）高压汞灯（ηιγη πρεσσυρε μερχυρψ λαμπ）又称高压水银荧光灯。它是上述荧光灯的改进产品，属于高气压（压强可达Pa 510以上）的汞蒸气放电光源。它不需启辉器来预热灯丝，但它必须与相应功率的镇流器Λ串联使用。其结构和接线如图9-6所示。工作时，第一主电极与辅助电极（触发极）间首先击穿放电，使管内的汞蒸发，导致第一主电极与第二主电极间击穿，发生弧光放电，使管壁的荧光质受激，产生大量的可见光。另有一种高压汞灯，是自镇流的高压汞灯，它用自身的钨丝兼作镇流器。它是利用高压汞蒸

气、白炽体和荧光粉三种以光物质同是支光的复合光源。高压汞灯的光效高，寿命长，但启动时间较长，显色性较差。

（3）高压钠灯（ηιγη πρεσσυρε σοδιυμ λαμπ）它利用高压（压强可达Pa 4

10）的钠蒸气放电发光，其辐射光谱集中在人眼较为敏感的区间，所以它的光效比高压汞灯还高一倍，且寿命长，但显色性也较差，启动时间也较长。其接线与高压汞灯相同。

其它还有金属卤化物灯（ηαλιδε λαμπ）和氙灯（ξενομ λαμπ）等。前者是在高压汞灯基础上为改善光色而发展起来的一种新型光源，后者是一种充有高气压氙气的高功率（可达100κΩ）的气体放电灯（俗称“人造小太阳”），限于篇幅，这里不详述了。

（二）各种光源的主要技术特性

我国生产的各种常用电光源的主要技术特性，如表9-1所示，供对照比较。

附录表22列出了普通白炽灯泡（∏Z220型）的主要技术特性数据，供参考。

（三）工厂用的电光源类型的选择

工厂用的电光源类型，应根据照明的要求和使用场所的特点进行选择，而且应尽量选择高效、长寿光源。

（1）灯的开关频繁、需要及时点亮或需要调光的场所，或者不能有频闪效应及需防止电磁波干扰的场所，宜采用白炽灯。如要求高照度时，亦可采用卤钨灯。

（2）悬挂高度在4μ以下的一般工作场所，考虑到电能的节约，宜、优先选用荧光灯。

（3）悬挂高度在4μ以上的场所，宜采用高压汞灯或高压钠灯；有高挂条件并且需大面积照明的场所，宜采用金属卤化物灯或氙灯。

（4）对于一般生产车间、辅助车间、仓库、站房以及非生产性建筑物、办公楼、宿舍、厂区通路等，应优先选用简便价谦宾白炽灯和荧光灯。

（5）在同一场所，如采用一种光源的显色性较差时，可考虑采用两种或多种光源的混合照明，以改善光色。例如采用高压钠灯与日光色荧光灯混合使用时，既可发挥高压钠灯效率高的优点，又可显现日光色荧光灯显色性较好的长处。

二、工厂常用灯具的类型及其选择与布置

（一）工厂常用灯具的类型

1．按灯具的配光特性分类

按灯具的配光特性来分类，可有两种分类方法；一种是国际照明委员会（XIE ）提出的分类法，另一种是传统的分类法。

（1）XIE 分类法 XIE 根据灯具向下和向上投射光通量的百分比，将灯具分为以下五种类型。

1）直接照明型 灯具向投射的光通量占总光通量的90～100%，而向上投射的光通量极少。

2）半直接照明型 灯具向下投射的光通量占总光通量的60～90%，而向上投射的光通量只有10～40%。

3）均匀漫射型 灯具向下投射的光通量与向上投射的光通量差不多相等，各为40～60%之间。

4）半间接照明型 灯具向上投射的光通量占总光通量的60～90%，向下投射的光通量只有10～40%。

5）间接照明型 灯具向上投射的光通量占总光通量的90～100%，而向下投射的光通量极少。

（2）传统分类法 它是按灯具的配光曲线的形状，将灯具分为以下五种类型（参看图9-7）：

1）正统分布型 光强是角度的正统函数，并且在?=90θ时光强最大。

2）广照型 最大光强分布在较大角度上，可在较广的面积上形成均匀的照度。

3）漫射型 各个角度的光强基本一致。

4）配照型 光强是角度的余弦函数，并且在?=0θ时光强最大。

5）深照型 光通量和最大光强值集中在??30~0的狭小立体角内。

2．按灯具的结构特点可分为以下五种类型：

1）开启型 其光源（灯泡）与外界空间相通。如一般的配照型灯，广照型灯和深照型灯等。

2）闭合型 其光源被透明罩包合，但内外空气仍能流通，如圆球灯、双罩型灯及吸项灯等。

4）防爆型 其光源被高强度透明罩封闭，但不是靠其密封性来防爆，而是在灯座的法兰与灯罩的法兰之间有一隔爆间隙。当气体在灯罩内部爆炸时，高温气体经过隔爆间隙被充分冷却，从而不致引起外部爆炸性混合气体爆炸，因此隔爆型灯也能安全地使用在有爆炸危险介质的场所。

5）隔爆型 中其光源被高强度透明罩封闭，但不是靠其密封性来防爆，而是在灯座的法兰与灯罩内部爆炸时，高温气体性混合气体爆炸，因此隔爆型灯也能安全地使用在有爆炸危险介质的场所。

图9-8是工厂常用的几种灯具的外形和图形符号Θ

（二）工厂用的灯具类型选择

工厂用的灯具类型，应按使用场所的特点和照明的要求进行选择，而且应尽量选择高效灯具。

（1）空气较干燥和少尘的车间，可选用开启型的各种灯具。至于是采用广照型、配照型还是深照型或其它型式灯具，则依车间建筑的高度、生产设备的布置及照明的要求而定。

（2）空气潮湿和多尘的车间、可选用防水防尘的各种密闭型灯具。

（3）有爆炸危险的车间，应选用防爆炸或隔爆灯。

（4）一般办分室、会议室，可选用开启型或闭合型的各种灯具。

（5）门厅、走廊等处，一般选用闭合型的各种吊灯或吸项灯。

（6）室外广场和露天工作场所，可采用露天用高压汞灯或高喊 坟钠灯，必要时可采

用投光灯或氙灯。

（7）工厂的室外道路，亦宜采用高压汞灯或高压钠灯。

（三）室内灯具的悬挂高度及布置方案

1.室内灯具的悬挂高度

室内灯具不能悬挂过高。如悬挂过高，一方面降低了工作面上的照度，而要满足照度要求，则必须增大光源功率，不经济；另一方面运行维修（如擦试或更换灯泡）也不方便。

室内灯具也不能悬挂过低。如悬挂过低，一方面容易被人碰撞，不安全；另一方面要产生眩目光，降低人的视力。

根据限制眩光的要求，室内一般照明灯具对地面的悬挂高度，按新订国家标准《工业企业照明设计标准》规定Θ，应不低于表9-2所列数值。这一最低悬挂高度值与灯具型式和灯泡容量有关。表中所列灯具的保护角含义如图9-9所示。灯具的保护角表征了灯具的光线被灯罩遮盖的程度，也表征了避免灯具直射眩光的范围。

2．室内灯具的布置方案

室内灯具的布置，与房间的结构及照明的要求有关，既要实用、经济，又要尽可能协调、美观。

一般照明的灯具，通常采用取两种布置方案：

（1）均匀布置 灯具在整个车间内均匀分布，其布置与生产设备的位置无关，如图9-10α所示。

（2）选择布置 灯具的布置与生产设备的位置有关，大多是按工作面对称布置，力求使工作面能获得最有利的光通方向和消除阴影，如图9-10β所示。

由于均匀布置较之选择布置更为美观，且使整个车间照度较为均匀，所以在既有一般照明又有局部照明的车间内，一般照明多采用均匀布置方案。

均匀布置的灯具可排列成正方列有或矩形，如图9-11α所示。矩形布置时，也应尽量使灯距l 与l '接近。为了使照度更为均匀，可将灯具排列成菱形，如图9-11β所示。等边三角形的菱形布置，照度最为均匀，其l l 3='。

灯具间的距离，应依灯具的光强分布、悬挂高度、房屋结构及照度要求等多种因素而定。为了使工作面上获得较均匀的照度，较合理的距高比（即灯间距离l 与灯在工作面上的悬挂高度h 的比值）一般不要坡过各类灯具所规定的最大距离比，例如11--B

A GC 型工厂配照灯（装150Ω白炽灯），其最大允许距高比为1.25（参看附录表24），其余灯具的具大距高比可参看有关设计手册。

从使整个房间获得较均匀的照度考虑，最边缘一列灯具离墙的距离l ''：靠墙有工作面时，可取l l )3.0~25.0(=''；靠墙为通道时，可取l l )5.0~4.0(=''。其中l 为灯具间距离；对于矩形布置，可取其纵横两向灯距的均方根值。

例9-1 某车间的平面面积为23618m ?，桁架的跨度为18μ，离地面高度为5.5μ，桁架之间相距6μ，工作面离地0.8μ，拟采用11--A GC 型工厂配照灯（装150Ω白炽灯）作车

间的一般照明。试初步确定灯具的布置方案。

解 根据车间的结构来看，灯具宜于悬挂在桁架上。如果灯具离桁架0.5μ，则灯具离地高度为5.5μ-0.5μ=5μ，这一高度符合表9-2所示限制眩光的要求。

由于工作面离地0.8μ，故灯具在工作面上的悬挂高度h =5μ-0.8μ=4.2μ。而由附录表24可知这种灯的最大允许距高比为1.25，因此灯具间较合理的距离为

m m h l 3.52.425.125.1=?=≤

根据车间的结构和上面计算所得的较合理的灯距，初步确定灯具布置方案如图9-12所示。但此方案是否满足照度要求，还有待进一步照度计算。

一、人工照明的照度标准

为了创造良好的工作条件，提高劳动生产率和产品质量，保护职工的健康，工作场所及其它活动环境的照明必须有足够的照度。各种工作场所和其它活动环境的照度标准，必须符合新订国家标准《工业企业照明设计标准》的规定。

附录表23列出了上述国家标准规定的生产车间及工作和生活场所的平均照度值，这一照度标准给的是一个平均照度的范围。在一般情况下，应取照度范围的中间值作为设计的工作面上的标准照度

如符合下列条件之一时，应取照度范围的最高值作为设计照度：

（1）Ⅰ～Ⅴ等级的视觉工作，当眼睛有不良影响时；

（2）连续长时间紧张的视觉工作，对眼睛有不良影响时；

（3）识别对象在活动面上，识别时间短促而总务辨别因难时；

（4）工作需要特别注意操作安全时；

（5）识别对象的反射系数很低或背景的对比很低时；

（6）当作业精度要求较高时。

如符合下列条件之一时，应取照度范围的最低值作为设计照度：

（1）只需短暂地进行工作时；

（2）当精度或速度无关重要时；

（3）识别对象的反射系数很高或与背景的对比很强时。

二、照度的计算

当灯具的型式、悬挂高度及布置方案初步确定之后，就应该根据初步拟定的照明方案计算工作面上的照度，检验是否符合照度标准的要求；也可以初步确定灯具型式和悬挂高度之后，根据工作面上的照度标准要求来计算灯算灯具数目，然后确定布置方案。

照度的计算方法，有利用系数灶、概算曲线法、比功率法和逐点计算法等。前三种都

只计算水平工作面上的平均照度，其中概算曲线法实质上利用系数法的实用简化，而后一种则可用来计算任一倾斜面包括垂直工作面上的照度。限于篇幅，这里只介绍前三种方法。

（一）利用系数法

照明光源的利用系数（υτιλιζατιον χοεφφιχιεντ）是表征照明光源的光通量有效利用程度的一个参数，用投射到工作面上的光通量（包括直射光通和多方反射到工作面上的光通）与全部光源发出的光通量之比来表示，即

ΦΦn def u a / （9-8）

式中a Φ——投射到工作面上的光通量（有效光通）；

Φ——每盏灯发出的光通量；

n ——灯数。

利系数υ与下列因素有关：

（1）与灯具的型式、光效和配光曲线有关。灯具的光效越高，光通越集中，利用系数也越高。

（2）与灯具的悬挂高度有关。悬挂越高，反射光通越多，利用系数也越高。

（3）与房间的面种及形状有关。房间的面积越大，越接近于正方形，则由于直射光通越多，因此利用系数也越高。

（4）与墙壁、顶棚及地面的颜色越浅，反射光通越多，利用系数也越高。

表9-3为各种情况下墙壁、顶棚及地面的反射系数近似值。

2．利用系数的确定

由附录表24-3所列11--B

A GC 型工厂配照灯的利用系数表可以看出，利用系数值应按墙壁和顶棚的反射及房间的受照空间特征来确定。房间的受照空间特征用一个“室空间比”

(ροομ χαβιν ρατε，缩写为PXP)的参数来表征。

如图9-13所示，一个房间接受照的情况不同分为三个空间；最上面为顶棚空间，即从顶棚至悬挂的灯具开口平面的空间；中间为室空间，即灯具开口平面至工作面的空间；最下面为地板空间，即工作面以下至地板的空间。对于装设吸顶嵌入式灯具的房间，则无顶棚空间。同样，如工作面为面时，则无地板空间。

室空间比PXP 接下式确定：

b l h RCR b l r

c ?=

+)(5 式中RC h ——室空间高度；

l ——房间的长度；

b ——房间的宽度。

根据墙壁、顶棚的反射系数及室空间比，就可以相应的灯具利用系数表查出其利用系数。工厂一般常用灯具的利用系数可查《工业企业常用灯具照明设计计算图表》或有关设计手册。

3．按利用系数计算工作面上的平均照度

由于灯具在使用期间，光源本身的光效要逐渐降低，灯具也要陈旧脏污，被照场所的墙壁和顶棚也有污损的可能，从而使工作面上的光通量有所减少，所以在计算工作面上的实际平均照度时，应计入一个小于1的“减光系数”（λιγητ λοσσ ραχτορ,XIE 文件中缩写为ΛΛΦ）。因此工作面上的实际平均照度为

A

n k u E av Φ???= （9-10） 式中

K ——减光系数，也称为照度维护系数，参考值如表9-4所列；

u ——利用系数；

n ——灯数；

Φ——每盏灯发出的光通量；

A ——受照房间面积，矩形房间即b l ?。

假设已知工作面上的平均照度标准，并已确定灯具型式，容量时，则可由下式确定灯具光源数：

例9-2 试计算例9-1所初步确定的灯具布置方案（图9-12）在工作面上的平均照度。 解 该车间的室空间比为 75.136

18)36182.45=?+??=RCR 假设该车间顶棚的反射系数%50=e ρ，墙壁的反射系数%30=w ρ，；因此按插入法由附录表24-3可查得利用系数69.0≈u 。

由附录表22查得灯具所装150Ω白炽灯的光通量lm 2090=Φ；而由图9-12知ν=28。 因此按式（9-10）即可求得该车间水平工作面上的平均照度：

lx X E av 6.43118

362090287.069.0=????= （二）概算曲线法

灯具概算曲线是按照由利用系数法导出的式（9-11）进行计算绘出的被照房间面积与所用灯具数目的关系曲线，假设条件是：被照水平工作面的平均照度为100lX 。

附录表24-4为11--B

A GC 型工厂配照灯的概算曲线图表，其它常用灯具的概算图表可查《工业企业常用灯具照明设计计算图表》或有关设计手册。

2．按概算曲线法确定灯具数目

首先根据房屋建筑的环境情况定其顶棚、墙壁和地成的反射系数w c 、ρρ和E ρ并计算该建筑房站的面积A 。然后由相应的灯具概算由线上查得对应的灯数N 。由于灯具概算曲线绘制所依据的减光系数K '不一定与实际所取的减光系数K 一致，而且概算曲线绘制所依据的平均照度为lX 100，与实际应达到的平均照度av E 不一定相同，因此实际需用的灯数ν应按下式进行换算： N K

K E n av ??'?=100 （9-12） 根据上式，也可在已知布置方案和灯数ν时反过来计算平均照度。

解 根据%50=o ρ、%30w ρ及2.4=h μ和226581836m m A =?=去查附录表24的

灯具概算曲线，得68≈N 。

而同例9-1所考虑的布置方案知ν=28。因为由式（9-12）可得： x x N K n K E av 411168

7.0287.0100100≈???=?'?= 计算结果与例9-2的结果极为相近。

（三）比功率法

1．比功率的概念

照明光源的比功率就是单位面积上照明光源的安装功率，用每单位被照水平面上所需灯泡的安装功率来表示： A P n A P def L o //?=∑ρ （9-13）

式中∑P ——受照房间总的灯泡安装容量；

L P ——受照房间总灯数；

n ——受照房间总的灯数；

A ——受照房间总的水平面积。

附录表25列出采用配照型工厂的灯的一般照明的比功率参考值。其它各型灯具的比功率值可查有关设计手册。

2．按比功率估算照明灯具的安装容量

如果查得所计算车间的比功率为0P ，则该车间一般照明总的安装容量为

A P P ?=∑0 （9-14）

每盏灯具的灯泡容量为

n A P n P P L //0==∑ （9-15）

例9-4 试用比功率法计算例9-1所示车间的一般照明装有150Ω白炽灯的ΓX1-A-1型工厂配照灯的灯数，设平均照度x E av 301=。

解 由m h 2.4=、lx E av 30=及226483618m m A =?=，查附录表25得

20/6m W P =。因此该车间一般照明总的安装容量应为

W m m W P 3888648)/(622=?=∑

因此采用装有1500Ω白炽灯的ΓX1-A-1型配照灯的的灯数应为

26150/3880≈=W W n

考虑到均匀布置，仍宜按图9-12所示布置方案，采用28盏灯。

§9-4 照明供电系统及其选择

一、照是供电系统及其平面布线图

（一）照明供电系统的类别

工厂的电气照明，按工作地点分，有室人照明和室外照明两大类。按其工作方式分，有一般照明和局照明两大类。一般照明就就是工作场所的普遍性照明；局部照明是在需要要加强照度的个别工作地点安装的照明，如机床上的工作照明和工作台上的工作照明等。多数车间都采用混合照明，既有一般照明又有局部照明。按其工作性质分，有工作照明（正常照明）和事故照明（应急照明）。事故照明是在工作照明发生事故（如停电）时供暂时继续工作或疏散人员而投入使用的。在重要的变配电所及其它重要的工作场所内，应考虑装设事故照明。

图9-14和图9-15分别是由一台变压器和两台变压器供电的设有事故照明的照明系统图。为保证照明的质量，通常照有线路与动力线路是分开的（有的是从动力一照明配电箱后分开）如果照明与动力合用一条线路，则往往更须与工作照明分开线路供电。为提高事故照明供电的可靠性，可将事故照明与邻近变电所低压母线相联，或与专门的事故电源（如蓄电池组等）相联，以取得备用电源。在事故照明的工作电源故障停电时可手动投入备用电源，也可利用接触器或低压断路器组成备用电源自动投入装置（（A∏?），以实现事故照明的工作电源与备用电源间的自动切换。

图9-16是利用接触器组成的A∏?以实现事故照明电源的自动切换控制回路图。当工作电源停电时，接触器KM1因失电而跳开，同时因KM1的常闭触点1-2闭合（KM2的常闭触点1-2已是闭合的），使时间继电器KT 动作，其延时闭合触点1—2经0.5σ后闭合，使接触器KM2线圈接通，其主触点闭合，从而投入备用电源。KM2的常开触点3—4同时闭合，保持KM2带电；其常闭触点1—2打开，切断时间继电器KT 的回路，KT 触点1—2打开；同时KM2的常闭触点5—6打开，切断KM1的回路。

（二）电气照明的平面布线图

为了表示电气照明的平面布线情况，设计时应绘制其平面布线图。图9-17是图5-29所示机械加工车间一般照明的电气平面布线图（只绘出车间的一角）。

由图9-17可以看出，在平面布线图上必须表示所有类具的位置、灯数、灯具型号、灯泡容量及安装高度、安装方式等。按ΓB4728.11-85规定,照明灯具标注的格式为

f e

l d c b

a ??- （9-16） 或 -??-l d c

b a （9-17）

式中，a 为灯数，b 为型号或编号，c 为每盏照明灯泡的灯泡数，d 为灯泡容量，e 为灯泡安装高度（无e 时，如后一格式，为吸顶安装），f 为安装方式，l 为光源种类。按ΓB313-64规定（有关新标准尚无规定，暂借用），照明灯具安装方式的文字代号为：Ξ为线吊式，Λ链吊式，Γ为管吊式。关于光源种类的文字代号，按汉语拼音缩写为：B 为白炽灯，Λ为卤钨灯，ψ为荧光灯，Γ为高压汞灯，N 为高压钠灯，Ξ为氙灯。 在平面布线图上，还在灯具旁标注其平均照度，如表示平均照度为30lx 。

在平面布线图上，对配电设备和配电线路也都要进行标注，其标注格式与§5-4动力电气平面布线图相同。

二、照明供电系统导线截面的选择

按《工业与民用供配电系统设计规范》（ΓB?52修订本）规定，对于视觉要求较高的室内照明灯，其允许电压偏移为%5+、%5.2-，一般情况为±5%。因此对视觉要求视要求较高的室内照明线路，从低压母线到线路末端的允许电压降为2～3%，而一般照明线路的允许电压降为5%。由于照明线路对电压水平要求较高，所以通常先按允许电压降进行选择。

（一）均一照明线路截面的选择

首先按允许电压降选择，即按式（5-19）计算其导线截面： %

al U C M A ??∑= （9-18）

计算系数X 查§5-3，其值是在M 单位为m kW ?，A 单位为2m m 时的数值。

按上述计算的结果，应选取相的偏大的标准截面，并校验发热条件和机械强度。

（二）有分支照明线路截面的选择

对有分支照明线路选择的原则是：在技术上满足允许电压降、发热及机械强度的要求，同果在经济上又符合有色金属消耗量最小的条件。

略去推导Θ，按允许电压降选择有分支照明线路干线截面的近似公式为 %

al U C M a M A ??'?∑+∑= （9-19） 式中M ∑——计算线段及其后面各段（指具有与计算线段相同导线根数的线段）的功率矩（l P M ?=）之和；

M a '?∑——由计算线段供电而导线根数与计算线段不同的所有分支线的功率矩（l P M ?='）之和，这些工率矩在相加之前应分别乘以功率矩换算系数α，α值可查表9-5；

%al U ?——从计算线段的首端起整个线路末端止的允许电压降对线路额定电压的

百分值。

应用上述近似公式进行计算时，应从最靠近电源的第一段干线开始，依次往后选择计算各线段的导线截面。计算出截面后，应选取相近而偏大的标准截面，以弥补上述公式简化而带来的误差。对于前一两段线路，在后面的线路比较长的时候，往往需越级选取更大的导线截面，以使后段线路的导线截面不致大于前段导线截面。

在某段线路的导线截面选定以后，就要按下式计算该段线路实际的电压降；

A

C M U ?∑=?% （9-20） 在计算在一段线路的导线截面时，后面线路总的允许电压降应为

%%%U U U al al ?-?='? （9-21）

……其余依此类推，直至将所有分支线路的导线截面选出为止，但必须注意，各段导线都应满足发热条件和机械强度的要求。

例9-5 按导线材料消耗量最小条件选择图9-18所示照明系统各段线路的导线截面，线路电压为220/380?，允许电压降为2.5%，导线采用BΛ?型铝芯塑料线明敷环境温度为+25?C 。

解 1.计算各段线路功率矩

AB 段 m kW m kW M AB ?=?=3726002.6

BX 段 m kW m kW M BC

?=?='40401 B?段 m kW m kW M BD

?=?='28281 BE 段 m kW m kW M BE ?=?=210502.4

EΦ段 m kW m kW M EF ?=?=5.37255.1

EΓ段 m kW m kW M EG

?=?='24202.1 EH 段 m kW m kW M EH

?=?='45305.1 2．选择AB 段的导线截面

%)%(1424al EG BD BC EH EF BE AB al AB U C M M M a M a M M M U C M a M A ??'+'+'+'+++=??'?∑+∑=

-- 2236.75

.22.46)242840(83.14537.15.37210372mm mm =?++?+?+++= 因此AB 段的相线选为102m m ，中性线选为62m m 。相线允许截流量A I at 59=，实

际电流A I 4.9=，完全满足发热条件。按机械强度，最小截面为2.52m m ，因此也满足要

求。

3．计算AB 段线路的电压降及B 点以后的允许电压降

%81.0%10

2.46372%=?=?=?AB AB AB A C M U 故 %69.1%81.0%5.2%%%)(=-=?-?=?→AB al B al U U U

4．选择BX 、B?、BE 各段的导线截面 22)(1.369

.174.740%mm mm U C M A B al BC BC =?=??'=→ 因此BX 段的相线和中性均选为42m m ，也都满足发热条件（A A ＞＞I al 55.432==）和

机械强度要求。 22)(1.269

.174.728%mm mm U C M A B al BD BD =?=??'=→ 因此B?段的相线和中性线均选取为2.52m m ，也都满足以发热条件

（A A ＞＞I al 55.425==）和机械强度要求。 2)(69

.12.462483.14537.15.37210%83.137.1mm U C M M M M A B al EC EH EF BE BE ??+?++=??'+'++=→ =4.52m m

因此BE 段的相线截面选为62m m ，中性线截面选为42

m m ，也都满足发热条件

（A A ＞＞I al 4.642==）和机械强度要求。

5．计算BE 段线路的电压降及E 点以后的允许电压降 %76.0%6

2.46210%=?=?=?BE BE BE A C M U 故 %9

3.0%76.0%69.1%%%)()(=-=?-?=?→→BE B al E al U U U

6．选择EΦ、EΓ和EH 各段的导线截面 22)(87.093

.02.465.37%mm mm U C M A E al EF EF =???=→ 考虑到机械强度要求，EΦ段的相线和中性线截面均选为2.52m m ，校验以发热条件

（A A ＞I al 3.225=），满足要求。 22)(3.393

.074.724%mm mm U C M A E al EG EG =?=??'=→ 因此EΓ段的相线和中性线均选为42m m ，也都满足发热条件（A A ＞＞I al 5.532==）和

机械强度要求。 22)(4.293

.05.2045%mm mm U C M A E al EH EH =?=??'=→ 因此EH 段的相线和中性线均选为2.52m m ，也都满足发热条件（A A ＞＞I al 4.325==）

和机械强度要求。

7．最后将所选各段导线截面标明在照明系统图上，或另行列表说明。

三、照明供电系统保护装置的选择

照明供电系统可采用熔断器或低压断路器进行短路和过负荷保护，考虑到各种不同光源点燃时的起动电流不同，因此不同光源的保护装置电流也有所区别，如表9-6所列。

必须注意：用熔断器保护照明供电线路时，熔断器应安装在不接地的相线上；而作防触电保护的公共∏E 线和∏EN 线上，不能安装熔断器。用低压断路器保护照明供电线路时，其过电流脱扣器应安装在不接地的相线上。

思考题