دانلود تحقیق اهمیت انرژی روشنایی

شدت نور، قوت نور ساطع شده از منابع نور را به دست می دهد.

شدت نور منابع معمولی در زوایای مختلف متفاوت است در ابتدا که شمع برای روشنایی مورد قرار می گرفت شدت نور یک شمع استاندارد در صفحه افق به عنوان واحد شدت نور مورد استفاده قرارگرفت که با K مشخص می شد.

این استاندارد رضایت بخش نبود و در سالهای بعد استانداردهای گوناگونی معرفی شدند که اهم آنها شمع (Hefner kerte) و شمع بین المللی (International candly) برد.

و اما در سال 1948 استاندارد بین المللی جدیدی برپایه تشعشع کننده ای در درجه حرارت انجماد پلاتین عینی 2045 شدت نور که با I نشان داده می شود با واحد کاندیدا اندازه گیری می شود.

2- شارنوری (Luminous Flux)
یک منبع نور که در هم جهات دارای شدت نور یکنواخت 1 کاندیلاست را در مرکز مختصات کروی درنظر بگیرید.

میزان نور یا شارنوری را که از هرامتدادیان زاویه فضای خارج می شود، واد شارنوری یا یک لومن (Lumen) می نامیم.

اگر شدت نور I( ) کاندیلا باشد.

شارنورانی این چنین محاسبه می گردد.

رابطه بالا را به صورت مشتق نیز می توان نوشت:
در رابطه بالا زاویه نضمایی است.

3- درخشندگی (Luminance)
اگر دو منبع نورانی که شدت نور برابر ولی اندازه فیزیکی مختلف داشته باشند، به طور پشت سرهم رؤیت شوند منبعی که کوچکتر است درخشنده تر به نظر می رسد، درخشندگی L در هرجهت را با نسبت شدت نور ساطع شده از منبع در آن جهت به مولفه سطح منبع نورانی در آن جهت تعریف می کنیم و چنین می نویسیم:

لذا واحد درخشندگی کاندیلا برمترمربع که به نیت (Nit) هم معروف است.

4- توزیع شدت نور به منحنی پخش نور:
بیشتر منابع نوری، منابع نقطه ای نیستند و لذا شدت نور یکنواخت درجات مختلف ندارند نحوه توزیع شدت نور یک منبع برای محاسبات نوری با اهمیت است و معمولاً توسط سازنده لامپ اندازه گیری می شود و به عنوان منحنی پخش نور داده می شود.

برای نمایش پخش نور روشهای مختلفی ممکن است که منحنی های قطبی یکی از معمولترین روشهاست.

شدت نور بسیاری از چراغها دارای تقارن حول محور عمود چراغ است و برای نمایش پخش نور تنها یک منحنی دریکی از صفحات قائم کافی است.

در این منحنی ها زاویه از محور قائم که از چرا‏غ می گذرد اندازه گیری می شود و در هرزاویه فاصله شعاعی منحنی از محل چراغ شدت نور در آن زاویه را مشخص می کند.

منابع نور
تقسیم بندی چراغها براساس پخش نور:
منابع نور را می توان به دو دسته اصلی لامپهای التهابی و تخلیه در گاز تقسیم کرد.

تقسیم بندی لامپها را می توان به صورت جدول زیر خلاصه کرد.

مشخصات لامپ:
مشخصات اصلی لامپها عبارتند از:
الف- شارنوری برحسب لومن
ب- بهره نوری برحسب لومن بروات
ج- عمرلامپ
ت- درخشندگی لامپ که برحسب کاندیلا برمترمربع اندازه گیری می شود.

ث- رنگ دهی
در قسمتهای بعد با اصول کار لامپها و عومال تعیین کننده مشخصات آنها و ساختمان عمومی آنها آشنایی بیشتری پیدا می کنیم.

1- لامپهای رشته دار:
لامپهای رشته دار حدود 100سال پیش ساخته شد و امروز به حدکمال رسیده اند.

علیرغم بهره نوری بیشتر لامپهای فلورسنت، هنوز هم لامپهای رشته دار تولید می شوند.

امتیازهای اصلی این لامپ ها، رنگ دهی عالی، کوچکی اندازه، قیمت کم و عدم نیاز به راه انداز است.

1-1- ساختمان عمومی لامپهای رشته دار
رشته توسط دوسیم از فلز مولیبدنوم B نگهداری می شود.اتصال الکتریکی به رشته از دو انتها توسط دو سیم نیکل C انجام می شود.

سیم های C به دو سیم D جوش داده شده اند که از طرف دیگر به سیم نازک E که فیوز نامیده می شوند از آلیاژ مس و نیکل ساخته می شوند متصل اند.

این سیم ها از طریق دو سیم C، به دو نقطه اتصال H متصل اند.

لوله تخلیه K برای تخلیه هوا از داخل حباب L و پرکردن آن از گاز خنثی مورد استفاده قرار می گیرد.

سرپیچ فلزی M از برنج یا آلومینیوم ساخته می شود و به وسیله ؟؟؟

مخصوص N به حباب محکم شده است.

1-2- ساختمان رشته: برای تولید نورمرئی با رنگ سفید لازم است رشته در درجه حرارت بالا کارکند.

در لامپهای امروزه از رشته تانگستن استفاده می شود.

تانگستن دارای دو خصوصیت مطلوب است.

یکی نقطه ذوب بالا (3655کلوین) و دیگری اینکه به علت کم بودن فشار بخاری تانگستن، تبخیر آن کم است.

3-1- شیشه یا حباب لامپ: شیشه یا حباب لامپها به شکلهای گوناگونی وجود دارند.

حروف مشخص کننده شکل حباب هستند.

برای مثال حرف A مشخص نوع ساده، ‌PS,P گلابی شکل است.

حباب اغلب لامپها از شیشه معمولی ساخته می شود ولی شیشه لامپهای توان بالا و لامپهایی که درمعرض باران و برف قرار می گیرند از شیشه سخت که مقاومت کافی دارد ساخته می شود.

داخل شیشه را از سیلیس می پوشانند که سبب کاهش چشم زدگی شود.

1-4- سرپیچ لامپها: سرپیچ لامپها به صورت پ ییچی یا محیطی ساخته می شوند.

در سرپیچ پیچی که به سرپیچ ادیسون هم معروف است لامپ اب پیچ دادن به ساکت گیرنده متصل می شود.

لامپها با سرپیچ های میخی با قرارگرفتن دو زائده به شکل پیچ در شیارهای مخصوص به ساکت گیرنده متصل می شوند.

1-5- گاز داخل پمپ: برای ممانعت از تبخیررشته در درجه حرارتهای بیشتر از 2500درجه سلیسوس، شیشه را از گازهای خنثی پر می کنند.

در ابتدا از گاز ازت استفاده می شود لیکن بعدها گاز آرگون به علت داشتن ضریب انتقال حرارتی ویژه کمتر که تلفات حرارتی را کاهش می داد مورد استفاده قرارگرفت.

لامپهای امروزی از آرگون بادرصد کم از ازت پر می شوند.

1-6- مشخصات لامپهای رشته ای امروزه لامپهای رشته دار در اندازه های استاندارد ساخته می شوند.

1-7- انواع لامپهای رشته دار: معمول ترین لامپهای رشته دار لامپهای معمولی هستند که در خانه ها مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع دوم این لامپها که به لامپ با منعکس کننده معروف است به منعکس کننده داخلی مجهزند که شار را درجهت معینی افزایش می دهند نوع سوم این لامپها، لامپهای هالوژنی هستند.

2- لامپهای بخارجیوه: امتیاز اصلی این لامپها درمقایسه با لامپهای رشته ای بهره نوری بالاتر تا حدود 65 لومن بروات است.

این لامپها از طریق عبور جریان برق در بخارجیوه و تحریک آن نور تولید می کنند.

با شروع کار لامپ، جیوه کم کم بخار می شود تا فشار داخل حباب به چند اتمسفر می رسد.

در این فشارهای بالا الکترونهای سطوح انرژی بالاتر تحریک می شوند که نورمرئی تولید می کنند.

2-1- ساختمان عمومی لامپهای بخارجیوه: لامپ دارای دوحباب داخلی و خارجی است: حباب داخلی از کوارتز ساخته می شود.

حباب خارجی استوانه ای یا بیضوی است و غالباً سطح داخلی آن از فسفر پوشانده می شود که به عنوان صافی که بعضی از طول موجهای موجود را جذب می کند عمل می کند.

3- لامپهای متال هلاید (Metal Halide) لامپهای متال هلاید از نظرساختمان مانند لامپهای جیوه پرفشار هستند.

تفاوت اصلی آنها با لامپهای جیوه پرفشار در این است که درحباب داخلی آنها علاوه بر جیوه مقدار کمی از نمکهای هالوژنی وارد می کنند.

این نوع لامپها امروزه در اندازه های 250 تا 2000وات ساخته می شوند و در کاربردهایی نظیر روشنایی میادین ورزشی و نورتابی به ؟؟؟

ساختمانهای بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند.

در سالهای اخیر در روشنایی داخلی نیز از این لامپها استفاده می شود.

4- لامپهای بخار سدیم ازنظر ساختمان شبیه لامپهای بخار جیوه هستند.

دراین لامپها سدیم به عوض جیوه و گاز نئون به جای آرگون مورد استفاده قرارمی گیرد.

راه افتادن کامل این لامپها 15 تا 20دقیقه طول می کشد.

این لامپها بهره نوری تا حدود 70 لومن بروات دارند.

این لامپها بیشتر برای روشن کردن خیابان ها و معابر و محلهای مشابهی که رنگ، اهمیت چندانی ندارد مورد استفاده قرار می گیرند.

5- لامپهای فلورسنت: این لامپها از یک لوله بلند با قطرکم ساخته می شوند که سطح داخلی آنها از پودر ماده فلورسنت پوشیده شده است.

فلوزسنت به موادی گفته می شود که نور را درطول موجی غالباً غیرمرئی جذب می کنند و نور در طول موج دیگری که غالباً مرئی است پس می دهند.

حباب دارای مقدار کمی آرگون و کمی جیوه است.

روش لومن برای محاسبه روشنایی: غرض از محاسبه روشنایی با روش لومن تعیین تعداد چراغها و محل نصب آنها برای یک شدت روشنایی متوسط معین است.

درطرح با روش لومن روشنایی متوسط روی سطح کار موردنظر است و تغییرات شدت روشنایی از نقطه ای به نقطه دیگر موردتوجه است.

میزان روشنایی رسیده به کار از هرچراغ به منحنی توزیع نورچراغ، اندازه های اتاق و ضرایب انعکاس دیوارها و سقف بستگی دارد.

علت این امر آن است که مقداری از نور چراغ به طور مستقیم به سطح کار می رسد و مقداری از آن پس از انعکاس از سقف و دیوارها و یا بعد از انعکاسهای متعدد به سطح کار می رسد.

درنتیجه شدت روشنایی متوسط Eav کف اتاق برابر است با: دراین معادله cu نسبت شارنوری مفید که به سطح کار روشنایی می بخشد به کل شارنوری تولید شده در لامپ هاست.

و لذا آن را ضریب بهره می نامیم.

که نحوه محاسبه آنرا در ادامه خواهیم گفت.

ضریب بهره cu به عوامل مختلفی چون جذب نور در چراغ، منحنی پخش نورچراغ، ارتفاع نصب چراغها طول وعرض و ارتفاع اتاق و ضرایب انعکاس سقف، دیوارها و کف بستگی دارد.

روشن لومن با استفاده از شاخص فضا: تجارت و محاسبات نشان داده است که اثرات طول و عرض و ارتفاع اتاق و ارتفاع نصب چراغها را می توان به صورت یک متغیر به نام شاخص فضا یا ضریب اتاق Kr به صورت زیر تعریف کرد.

در مورد نورمستقیم، نیمه مستقیم و پخش یکسان درمورد نور غیرمستقیم و نیمه غیرمستقیم در روابطه بالا L طول اتاق ، W عرض اتاق، h ارتفاع نصب چراغها از سطح کار و H ارتفاع سقف از سطح کار است.

امروزه جداول کاملی برای ضریب بهره برای انواع معمول چراغها برای مقادیر مختلف شاخص فضا و مقادیر مختلف ضرایب انعکاس سقف، دیوارها و کف تدوین شده است.

در این جدول در ستون اول سمت چپ منحنی پخش نورچراغ رسم شده است.

و درصد شارنوری آن به طرف بالا و پائین داده شده است.

مثلاً درمورد لامپی که درجدول زیر آمده است.

50درصد نور تولیدی لامپ به طرف پائین و صفر درصد به سمت بالا تولید می شود و بنابراین 50درصد نور تولیدی لامپ توسط چراغ جذب و صنایع می شود.

همچنین در این ستون حداکثر فاصله مجاز بین مرکز دوچراغ مجاور برحسب ارتفاع نصب چراغها از کف یا برحسب ارتفاع سقف از کف داده شده است.

درمورد چراغ زیر حداکثر فاصله مجاز بین دو چراغ مجاور 0.8 ارتفاع نصب آنها از کف اتاق است.

ستون دوم از سمت چپ شاخص فضاست که از 0.6 تا 5 آمده است.

بسته به پاکیزگی محل نصب و نوع چراغها ازنظر خاک گیری سه نوع ضریب نگهداری، خوب و متوسط و بد مشخص شده است.

این ضریب را با MF مشخص می کنیم.

برای اینکه چراغها در طی عمرنور کافی به سطح کار برسانند باید این ضرایب را هم درمحاسبات منظور نمود که درنتیجه معادله به صورت زیر درمی آید: برای روشن تر شدن بحث یک مثال را اینجا مطرح می کنیم.

مثال- یک دفترکار دارای طول 8متر، عرض 6متر و ارتفاع 3متر است.

ضرایب انعکاس سقف 7/0، دیوارها 5/0 و کف 3/0 است.

شدت روشنایی لازم روی سطح کار در ارتفاع 80 سانتی متر از کف 500 لوکس است.

با استفاده از چراغ جدول که با دو لامپ 5000 لومن شارنوری تولید می کند.

تعداد چراغهای لازم و وضعیت نصب آنها را معین کنید.

نورچراغها مستقیم است پس داریم: Pc= 0.7 ; Pn = 0.5 ; Pf = 0.1 cu=0.42 چون Pf = 0.3 است از جدول ضریب تصحیح 1.07 را بدست می آوریم.

CU = 0.42 x 1.07 = 0.45 با فرض محیط نظیف، ضریب نگهداری را 0.7 فرض می کنیم پس داریم : تعداد چراغها n برابر است با: اگر فاصله چراغها را x فرض کنیم داریم: مقدار E مبنا برای پرفضا و نوع چراغ پیشنهادی: در این پروژه سعی شده است به علت اینکه فضاها اغلب اداری- آموزشی می باشند، از لامپهای معمولی برای این فضاها که همان لامپهای فلوئورسنت می باشند استفاده شود.

باتوجه به کتاب دکتر کلهر از لامپ شماره 2 فلوئورسنت لووردار استفاده شد.

به علت تمیزی محیط ها (حتی ؟؟؟

به علت محیط پزشکی، باید استریل و تمیز باشند) از بالاترین ضریب نگهداری MF=0.75 استفاده شد.

شارنوری پرل مپ 40w را درنظر گرفتیم که این میزان باتوجه به جدول و طرز قرارگیری را ما می دهد.

همچنین ضرایب انتخابی برای انعکاس سقف، دیوار و کف به ترتیب: 50 ،50 و 10درصد انتخاب شده است.

در راهروها هم از لامپ استفاده شده است.

باتوجه به جدول محاسبات روشنایی، برای لامپ فلورئورسنت لووردار از لامپ شماره 2 درجدول لامپهای کتاب جامعه مهندسان روشنایی آمریکا (کتاب روشنایی دکتر کلهر صفحه 136)، برای لامپ فلوئورسنت رفلکتوری که در اتاق های هواساز و موتورخانه و نظیر آن استفاده شده از لامپ شماره 30 همان کتاب استفاده شده است.

در انباری های کوچک لامپ رشته ای پیشنهاد می شود و همچنین در پروژه کار شده است شارنوری آن لومن می باشد.

در انباری های بزرگتر، از لامپ فلوئورسنت استفاده شده در موتورخانه از لامپ فلکتوری استفاده می شود.

در بقیه فضاها اکثراً لامپ فلوئورسنت با شرح بالا مصرف شده به اضافه اینکه در محیطهای که از نظر تأمین روشنایی چندان به آن ها اهمیت داده نشده مثل تراس، بالکن، سرویس بهداشتی و ….

از لامپ رشته ای استفاده گردیده است.

همچنین درجدول محاسباتی شماره 1 به معنی لامپ فلوئورسنت لووردار 2 به معنی لامپ فلوئورسنت رفلکتوری و 3 به معنی لامپ رشته ای می باشد.

مقدار E مبنا برای پرفضا به شرح جدول زیر پیشنهاد می شود: نوع کاربری مبناEllux 1- گروه های آموزشی (اداری) 250 2- کلاسهای درس 250 3- آزمایشگاهی 300 4- سردخانه ها، اتاق هواساز، موتورخانه 150 5- راهرو راه پله 100 6- تعمیرات، موتورخانه، اتاق تابلوهای برق 150 7- سرویس بهداشتی 100 8- انبار، نمازخانه 150 9- آشپزخانه، غذاخوری 200 10- پست برق 150 11- سالن کنفرانس (عمومی) 250 12- سالن تشریح 300 13- اتاق اساتید، منشی و انتظار 250 14- کتابخانه، سالن کامپیوتر 300 پریزهای عمومی برق: سیم کشی داخلی: سیم کشی درکل دونوع است.

1- سیم کشی توکار 2- سیم کشی روکار سیم کشی روکار: دراین نوع سیم کشی، سیم ها و لوله های آنها در دیوارها و سقف ها پنهان نمی شوند.

که البته از نظر زیبایی برای محیطهای مسکونی و آموزشی مناسب نیست بکله برای محیطهای صنعتی مانند کارخانجات، تمام سیم ها و کلیدها و پریزها و جعبه های تقسیم از روکشیده می شوند که معمولاً به سه روش 1- سیم کشی در داخل لوله فلزی 2- سیم کشی درداخل کانال 3ـ سیم کشی با استفاده از کانال و بست تقسیم می شود.

سیم کشی توکار: در این نوع سیم کشی، وسایل و تجهیزات همه از نوع توکار می باشند.

کلیدها، پریزها، جعبه های تقسیم و … همه توکار هستند و زیبایی داخلی ساختمان لطمه نمی خورد.

برای این کار و عبوردادن سیمها از داخل دیوار و یا سقف و یا کف، باید سیمها را از خوردگی و نم گرفتگی محافظت نمود.

بنابراین سیمی را درون لوله PVC یا لوله خرطومی قرار می دهیم البته برای ردکردن سیمها از درون لوله بایک از فنر مخصوص این کار کمک گرفت.

استاندارد تدوین شده برای ارتفاع پریز و کلیدها بدین گونه است.

از نوع کلیدها از کف تمام شده 110-120cm و ارتفاع پریزها 40cm می باشد.

این استاندارد برای ساختمانهای اداری و مسکونی درنظر گرفته می شود.

درمحیطهای صنعتی پریزهای برق از نوع ارت دار هستند و سیم ارت از تابلوی برق به تک تک پریزها وصل شده است.

برای دستگاههای سه فاز معمولاً پریزهای چهار سوراخه (یک سوراخ برای ارت) و یا پنج سوراخه (یکی برای ارت و یکی برای نول) نیاز می باشد.

برای حفاظت از مدارهای روشنایی و پریزهای برق در برابر اتصال کوتاه و اضافه جریان و همچنین برای قطع و وصل آنها از کلیدهای مجهز به بی متال یا همام کلیدهای مینیاتوری استفاده می گردد.

کم معمولاً جریانهای 16 , 0.1 , 6 , 4 آمپری دارند و در داخل تابلوهایی نصب می گردند.

(مثلاً در اتاق تابلوها).

معمولاً هر 6 تا 8 عدد پریز یک مدار را تشکیل داده و بعنوان بار کلید مینیاتوری به ترمینال خروجی آن متصل می شوند.

از کلید مینیاتوری های 6 آمپر یک فاز و سه فاز جهت کنترل و حفاظت مدارهای پریز تک فاز استفاده می شود همچنین برای تشکیل مدار و تغذیه پریزها سیمهای 5/2میلیمتر استفاده می شود.

همچنین برای کنترل مدارهای روشنایی هیچگاه از یک مینیاتوری استفاده نمی شود.

به علت اینکه با یک اضافه جریان دریک مدار، کل ساختمان بی برق می گردد.

پس برای بهتر شدن حفاظت از چند مینیاتوری و تقسیم ناحیه ساختمان به چند ناحیه تحت کنترل کلید مینیاتوری ها، حفاظت بهتر انجام می شود.

دراین حالت از کلیدهای مینیاتوری 10A و سیم های 5/1میلیمتر استفاده می گردد.

برق رسانی به سیستم تهویه (فن کوئل): برای تأمین نیاز به حرارت و برودت در فصلهای مختلف سال از فن کوئل استفاده می شود.

جهت برد دستگاه فن کوئل یک پریز مجزا درنظر گرفته می شود و برای محافظت الکتریکی از فن کوئل ها از یک تابلوی جداگانه تغذیه می گردند و کلاً سیم برق رسانی به فن کوئل ها از پریزهای عمومی درنظر گرفته شده مجاز می باشد.

ظرفیت تولید هوای مطبوع توسط فن کوئل ها برحسب CFM بیان می شوند دارای توانهای الکتریکی مختلفی درحد چند درصد وات (حداکثر 500w) می باشند و هر 6 پریز را از 6 فن کوئل و توسط یک سیم سایز 5/2 میلیمتر به کلید مینیاتوری 10A محافظت می گردد.

(در این پروژه فن کوئلها 300 وات درنظر گرفته شده اند).

کابل و کابل کشی مقدمه برای عایق کردن سیم ها و کابل ها از کاغذ، کاغذ آغشته به روغن، لاستیک طبیعی و لاستیک مصنوعی استفاده می شده است.

کاغذ به علت خصوصیات عایقی بسیار خوبی که دارد امروزه جزءلاینفک کابل های فشارقوی می باشد.

اما در فشار ضعیف به علل اقتصادی کمتراستفاده می شود.

لاستیک طبیعی و مصنوعی نیز در عایق کابلها استفاده قرار می گرفته اند اما دارای معایبی هستند از قبیل اینکه به سهولت می سوزند، در نور آفتاب و در گرما ترک می خورند، به سهولت رطوبت جذب می کنند و همه اینها باعث می شود خاصیت عایقی آنها کاهش یابد و به همین دلیل امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

لذا بیشتر از انواع کابلهای گازی و کابلهای روغنی می توان این کابلها را کابلهای جامد نامید.

کابلهای لاستیکی امروزه توسط کابلهای PVC به کلی کنارگذاشته شده اند و شاید فقط به خاطرمصارف کاملاً اختصاصی مانند برق رسانی درکشتی، هنوز ساخته می شوند.

ولی قبل از اینکه کابلهای PVC به بازار عرضه شود، از آنها با غلاف سربی با علامت NCK و یا برون غلاف سربی با علامت NCC در اختلاف سطح های حداکثر 6کیلووات استفاده می شد.

کابل های پلاستیکی عموماً از عایق مصنوعی به نام پلی وینیل کلراید که توسط کلره کردن اتیلن بدست می آید ساخته می شوند از PVC خالص نمی توان درصنعت کابل سازی استفاده کرد.

زیرا این ماده نرم کننده و مواد پرکننده و رنگ به پودر PVC و مختصر حرارت دادن، ماده شیوه مانندی بدست می آید که می توان از آن به راحتی برای روکش سیم و پوشش کابل ها استفاده کرد.

ماده PVC که برای روکش سیم و غلاف خارجی کابل از آن استفاده می شود، دارای ترکیبات مختلفی است زیرا روکش سیم باید دارای استقامت الکتریکی خوب و پوشش کابل باید دارای استقامت مکانیکی خوب باشد کابل های PVC برای اختلاف سطح تا 1کیلووات بدون غلاف فلزی ساخته می شوند و از سه لایه: عایق سیم، ماده پرکننده و پوشش خارجی تشکیل می شود (کابل NYY) کابلهای PVC برای ولتاژهای بالاتر از 1کیلووات باید حتماً دارای غلاف فلزی باشند.

این غلاف ممکن است به صورت ذره از تسمه فولادی شکل و یا به صورت یک غلاف مسی باشد.

عایق PVC گرچه دارای استقامت الکتریکی خوبی است.

ولی دارای ضریب تلفات بالایی است تلفات کابل در فشارهای بالا خیلی زیاد خواهد شد و فقط می توان از کابلهای PVC تا فشار 10کیلووات استفاده کرد.

البته چون این کابلها استقامت الکتریکی خوبی دارند می توانند تا فشار 20کیلووات را نیز به خوبی تحمل کنند، درمسافت کم (از تابلو تا ترانسفورماتور) می توان از کابلهای PVC یک سیمه فشارقوی نیز استفاده نمود.

جدول باردهی و جریان مجاز کابل ها برای انواع کابلها در فشارهای مختلف انرژی جداولی استاندارد وجود دارد که برای کابلهای باسطح مقطع نرم شده جریانهای مجازی در درجه حرارت 70درجه سانتی گراد به عنوان حداکثر حرارت مجاز کابل و درجه حرارت محیط 20درجه سانتی گراد برای زمین و 30 درجه سانتی گراد برای هوا درنظر گرفته شده است.

دراین بحث به علت متنوع بودن این جداول فقط از جدولی استفاده می کنیم که مربوط به کابل فشار ضعیف می باشد و از آن در توزیع انرژی و تأسیسات الکتریکی و مراکز صنعتی استفاده می شود.

انتخاب مقطع سیم کابل سطح مقطع سیم کابل بستگی به جریان بار و قدرت باردهی کابل دارد.

باردهی کابل درزمین و درهوا در شرایط رسمی که در زیر تعریف خواهد شد درصورتیکه درموقع کابل کشی به دلایلی از شرایط رسمی عدول شود، باردهی کابل متناب با ضرایبی که در زیر به آن اشاره خواهد شد کم می شود.

الف) شرایط رسمی کابل در زمین عبارتند از: 1) بار %60 بار %60 بنابه تعریف عبارتست از بارگیری 100% و 60% به طور تناوب، بدین معنی که اگر به مدت 10ساعت از کابل حداکثر بار مجاز گرفته شود، باید کابل حداقل به مدت 10ساعت نیز با بارکمتر از %60 کارکند.

این چنین باری را بار %60 می گوئیم.

درصورتیکه به طور مداوم بارنامی از کابل کشیده شود، احتمال خشک شدن خاک زمین اطراف کابل وجود داشته دچار وقفه می گردد و درجه حرارت کابل بالا می رود.

برای جلوگیری از گرما شدن غیرمجاز کابل باید سطح مقطع کابل را بزرگتر انتخاب کرد و یا به عبارت دیگر با راهی کابل را کم کرده و به 75% بار مجاز آن رساند.

2) طرز قرارگرفتن کابل ها درصورتیکه دو یا چند کابل مختلف درکنار هم قرارگیرند اثر متقابل کابلها بریکدیگر باعث کم شدن تبادل حرارت با خارج و درنتیجه گرم شدن کابل می شود.

لذا باید به همان اندازه که از تشعشع و تبادل حرارت جلوگیری می شود، از گرم شدن کابل توسط جریان کمتر کشیدن و یا بالابردن مقطع کابل، کاسته گردد.

این ضریب که بنام ضریب تجمع کابل معروف است برای ترتیب خاصی از کابلها در جدول در ارائه بحث آمده است.

3)عمق کابل در زمین نظر به اینکه معمولاً امکان خواباندن در عمق 70سانتی متر درهمه جا میسر است و عمق کمتر نیز در بازدهی کابل چندان موثر نیست، لذا برای عمق کابل در زمین (خاک) ضریب به خصوصی درنظر گرفته نمی شود.

4) سرپوش کابل سرپوش کابل به خاطر محافظت کابل و مسیریابی انجام می گیرد.

درصورتیکه از روشهای دیگری مانند لوله و غیره برای حفاظت کابل استفاده گردد تبادل حرارتی کمتر انجام می پذیرد و درنتیجه باید بار کابل کمتر شود تا اثر کمبود تشعشعات حرارتی جبران گردد این ضریب به نام ضریب پوشش کابل معروف است.

5) درجه حرارت زمین در سطح کابل: درصورتیکه درجه حرارت زمین از 20درجه سانتی گراد تجاوز کند بازدهی کابل متناب با ضرایب جدول زیر تغییر می کند.

ب) شرایط رسمی کابل در هوا (در کانال) 1- بار 60% و یا هر نوع باری تا ماکزیمم مجاز 2- طرز قرار گرفتن کابل ها در صورتیکه کابل به دیوار چسبیده باشد (در روی دیوار نصب شود) باردهی کابل 5% کم می شود به عبارت دیگر فقط می توان 95% بار نامی آن طبق جداول باردهی کابل، از کابل بار گرفت بنابراین فاصله نزدیکترین کابل به دیوار نباید کمتر از 2 سانتی‌متر باشد.

3- درجه حرارت هوا در صورتیکه درجه حرارت هوا از 30 درجه سانتی گراد تجاوز کند، باردهی کابل (جریان مجاز) متناسب با ضرایب جدول زیر تغییر می کند.

انتخاب کابل (سطح مقطع کابل) با توجه به افت ولتاژ روش دیگر تعیین سطح مقطع کابل، استفاده از فاکتور افت ولتاژ در کابل می باشد.

همانطور که می دانید مصرف کننده ها جهت یک ولتاژ معین طراحی شده اند.

افزایش و کاهش ولتاژ از مقدار نامی باعث صدمه دیدن مصرف کننده ها می گردد.

در شبکه های توزیع (با صرفنظر کردن از راکتانس کابل) به دلیل وجود مقاومت در کابل، افت ولتاژ اجتناب ناپذیر است.

برای این تغییرات در ولتاژ محدوده ای قائل می‌شوند.

دامنه مجاز افت ولتاژ بین 3 تا 5 درصد می باشد.

در طراحی ها معمولاً کابلی را انتخاب می نماید که درصدافت ولتاژ آن: از تابلو اصلی تا تابلو مسیر حدود یک درصد و از تابلو مسیر تا تابلو مصرف بین یک تا یک و نیم درصد و از تابلو مصرف تا مصرف کننده بین یک تا دو و نیم درصد باشد.

افت ولتاژ در مدارهای تک فاز در صورتیکه درصد افت ولتاژ مجاز را با a نشان دهیم رابطه زیر حاصل می شود: رابطه بالا مقطع سیم را برحسب مترمربع برای درصد افت ولتاژ مجاز بدست می‌دهد.

افت ولتاژ در مدارهای سه فاز تعیین مقاطع سیم ها و کابل ها براساس جریان مجاز 1- مدارهای تک فاز در بارهای روشنایی توانهای تهیه شده توان ورودی بوده و جریان این گونه مدارها از رابطه زیر محاسبه می شود.

در محاسبه جریان از رابطه بالا فرض بر این است که کلیه چراغها به طور همزمان مورد استفاده قرار می گیرند که در عمل چنین نیست و همه چراغهای متصل به یک مدار به ندرت به طرو همزمان روشن می شوند.

نسبت حداکثر توان مصرفی همزمان را به کل توان بارهای منتصل ضریب مصرف یا ضریب همزمانی می گوئیم و آن را با kd نشان می دهیم.

ضریب مصرف برای بارهای روشنایی مختلف را به صورتی که در جدول زیر آمده است در نظر می گیریم.

3- مدارهای سه فاز بیشتر بارهای صنعتی را موتورهای القایی سه فاز با روتور مقتضی تشکیل می دهند.

جریان خطی یک موتور سه فاز در حالت کار در ظرفیت اسمی آن از این قرار است: تغییرات راندمان و ضریب توان موتورهای سه فاز القایی با روتور مقتضی با ظرفیت و سرعتهای مختلف در جدول زیر آمده است.

«پست برق» پست توزیع: در طراحی پست برای تاسیسات مورد نظر باید موارد زیر را در نظر گرفت: 1- باید بتوان عملیات لازم در پست را از جمله نظارت، مراقبت، فرمان قطع و وصل کلیدها، خارج کردن ادوات الکتریکی و تمیز کردن اجزاء پست بدون شکل انجام داد.

2- فاصله گذاری بین اجزاء برق دار همچنین فاصله بین دستگاهها تا زمین از استاندرادهایی پیروی کند.

3- امنیت متصدیان پست فراهم شود.

4- سطح زیربنای پست، کمترین حد ممکن باشد و از طرفی امکان توسعه داشته باشد.

5- روشنایی داخل پست در حدود 150-200 lux در نظر گرفته شود.

6- امکان برخورد متصدی با اجزاء فشار قوی به طور غیرعمدی وجود نداشته باشد.

7- درهای تابلوهای برق با کلیدها Interlock داشته باشد بطوریکه قبل از قطع کلیدها غیرقابل باز شدن باشد.

انتخاب محل پست: هر پست برحسب نوع و بزرگی از چند انشعاب و ورودی خروجی های متعددی تشکیل می شود.

عموماً پست های توزیع در داخل خود اجزایی از قبیل ترانس توزیع، Ct، Pt، رله، کلید، دژنکتور، سکسیونر و… را شامل می شوند.

معمولاً پستهایی که برای تاسیسات و ساختمانها استفاده می شوند از نوع شین ساده می‌باشند.

بنابراین اجزاء پست، درون قفسه های فلزی قرار گرفته و بین آنها دیواری از جنس آجر، فلز یا صفحه های پیش ساخته قرار می گیرد.

همچنین تمام این قفسه های فلزی (تابلوها)‌ در نزدیکی دیوار نصب می شوند.

پست ها معمولاً در دو طبقه ساخته می شوند: در طبقه اول کابلهای تابلوها و ترانسفورماتورها و کابلهای ارتباطی و کابلهای ورودی و خروجی قرار می گیرند.

و در طبقه دوم کد 1.5m از طبقه اول بالاتر است و کف آن در واقع روی زمین می‌پوشد، تجهیزات از جمله ترانس ها و تابلوها در نصب می گردند و از زیر، کابلهای ارتباطی، به این تجهیزات وصل می گردند.

ابعاد پست هم از یک استاندارد مشخصی پیروی می کند مثلاً برای یک پست 20kv، به یک فضای 8m*6 احتیاج می شود.

در پست 2 برای خنک کردن تجهیزات از فن و ترموستات بهره می گیریم.

انتخاب ترانسفورماتور: برای انتخاب ترانس توزیع که معمولاً به شبکه 20kv متصل می شود ابتدا سطح ولتاژ و نسبت تبدیل مشخص می گردد.

پس از آن توان ترانس با توجه به نیاز الکتریکی کل ساختمان و احتمال افزایش بار در آینده مشخص می شود.

همچنین گروه برداری ترانس مورد استفاده باید مشخص شود.

گروه برداری های زیر برای ترانس توزیع پیشنهاد می شود: Yz5: برای قدرتهای تا 200KVA.

Dy5: برای قدرتهای 250~1600KVA.

سپس فیوزهای طرف فشار قوی و فشار ضعیف ترانس و دژنکتورها همراه با رله‌های قطع جریان زیاد (اتصال کوتاه) در فشار قوی و ضعیف از جداول استاندارد مربوطه به قدرت انتخاب شده، تعیین می شوند و همچنین از روی سیارهای مانند ولتاژ نامی، حداکثر ولتاژ نامی، قدرت قطع نامی و جریان نامی شبکه نوع شبکه، یعنی سرپوشیده یا باز تعیین می گردد.

انتخاب کلید قدرت (دژنکتور): مانند محاسبات بررسی سیستمهای قدرت، شبکه را یک شبکه بینهایت فرض می کنیم سپس در محل نصب دژنکتور، یک اتصال کوتاه سه فاز را مدل می کنیم.

سپس با داشتن راکتانس معادل شبکه جریان اتصال کوتاه را بدست می‌آوریم.

این جریان پارامتر انتخاب کلید دژنکتور ما خواهد بود.

زمین کردن پست: برای پست توزیع هم زمین کردن حفاظتی و هم زمین کردن الکتریکی اعمال می گردد همچنین می توان در تاسیسات و پستهای توزیع متناسب با تغذیه و برق رسانی ترانس از یک زمین مشترک یا دو زمین مجزا استفاده نمود.

بدین شرح که اگر کابل فشار قوی که ترانس توزیع را تغذیه می کند دارای غلاف فلزی (سربی یا آلومینیومی) باشد (بدون پوشش خارجی از عایق (مثلاً PVC، قیرگونی و یا…)) و غلاف فلزی مستقیماً با زمین در تماس باشد، می توان از یک زمین مشترک استفاده کرد.

همچنین در حالیکه کابل هی فشار ضعیف ترانس از علامت فلزی بدون پوشش عالی باشند با در پستی مجزا کردن و تعین حفاظتی و الکتریکی عملاً ممکن نباشد، (مانند ترانسهای محلی یا پست های ترانسفورماتور که در ساختمان هایی از بتون آرمه قرار گرفته اند) بهتر است از یک زمین مشترک بهره گرفت.

باید توجه شود که اختلاف پتانسیل میل زمین کننده در اثر عبور جریان از این میل، بیشتر از 65v نشود.

غیر از این حالت که در بالا ذکر شده باید زمین الکتریکی طرف فشار ضعیف و زمین حفاظتی طرف فشار قوی بطور مجزا تاسیس گردد.

همچنین حداقل فاصله مجاز بین انی دو زمین 20m می باشد.