1. Elementy R.L.C w obwodach prądu sinusoidalnego zmiennego, Narysować _ wy kresy funkcji czasu: prądu, napięcia i mocy chwilowej dla pojedynczych elementów R.L.C. Podać interpretację fizyczną mocy chwilowej dodatniej i ujemnej. Połączenie szeregowe i równoległej elementów R, L, C -narysować wykresy wektorowe napięć i prądów; oraz trójkąty: oporności i przewodności. - wyjaśnić, co to jest: rezystan­cja, reaktancja, impotencja, koedukacja, susceptancja, admitancja. Odp.

A) Narysować wykres w funkcji czasu i prądu, napięcia i mocy chwilowej -rezystor R

B) Podaj interpretację chwi­lowej dodatniej i ujemnej

Iloczyn wartości chwilowych napięcia i prądu jest mocą chwilową prądu sinusoidalnego zmiennego p=ui. Moc ta ma przebieg zmienny i może osiągać wartość dodatnią i ujemną. Wartości dodatnie moc chwilowa osiąga wówczas, gdy u oraz i są dodatnie albo ujemne. Oznacza to, że obwód prądu przemiennego albo odbiornik w ciągu czasu, gdy moc chwilowa jest dodatnia, pobiera energię elektryczną. Natomiast w czasie, gdy moc chwilowa osiąga wartości ujemne np. gdy u>0, a i<0, oznacza to że obwód albo odbiornik w ciągu tego czasu oddaje energię do źródła

C) Połączenie szeregowe i równole­głe elementów R, L, C -narysować wykresy wektorowe napięć i prą­dów.

•trójkąty oporności, przewodności

•trójkąty oporności i przewodności wykres wektorowy obwodu RLC

D)-Wyjaśnić-pojęcia: R-opór czynny zależy od materiału wymiarów oraz przewodu

R=U /J

•reaktancja X -jest to opór bierny który dzieli się na indukcyjny zależny od indukcyjności L, obwodu i od częstotliwości f oznaczona XI, oraz, pojemnością zależną od pojemności C obwodu i od częstotliwości f oraz XC

•impedancja Z -jest to opór pozorny czyli wypadkowa oporów rezystancji i reaktancji (indukcyjnej i pojemnościowej)

•susceptancja G -nazywamy przewodność, jest ona odwrotnością rezystancji G=1/R

•admitancja przewodność pozorna, przede wszystkim zespolona przy przebiegach stałych - stosunek natężenia prądu elektrycznego płynącego przez dwójnik do napięcia panują­cego na zaciskach i równą konduktancji stałoprądowej przy przebiegach sinusoidalnych o określone; częstotliwości stosunek wartości zespolonych prądu do napięcia w dwójniku, w tym przypadku a jest liczbą zespoloną i może być przed, w postaci alge­braicznej Y=GxBJ gdzie •B-susceptancja, •J-jednostka urojona, •G-konduktancja.

II Moc w obwodach prądu sinu­soidalnego. Podać wzory i inter­pretacje fizyczną mocy: czynnej. biernej i pozornej

A) Moc czynna P -nazywamy mocą czynną, charakteryzuje ona nieodwracalne przemiany energii! elek. w inne rodzaje energii. P=3U·I·cos f. Moc czynna w odbiornikach prądu sinusoidalnego ma większe 3 x napięcie i natężenie, oprócz tego prąd liniowy zwiększa się również 3 x, przy czym f jest kątem przesunięcia fazowego prądu względem napięcia fazowe­go przy równomiernym obciążeniu w trzech fazach o kąt cos f.

B) Moc bierna •Q-moc charaktery­zująca wymianę odwracalną energii między źródłem a odbior­nikiem Q=3 x U x I x cos f Moc czynna jest to moc w której napięcie i natężenie odbiornika jest o 3 x więk. jw.

C) Moc pozorna •S -posługujemy się do oznaczania moc źródła energii prądu przemiennego. Jest to moc która określa w jakim stopniu może być obciążona prądnica lub transformator •S=3 x Ul

Moc pozorna jest to moc, w której napięcie i natężenie jest większe 3 x.

III Układ trójfazowy prądu zmien­nego. Narysować układ trójfazowy skojarzony w gwiazdę oraz podać podstawowe zależności występują­ce w tym układzie Narysować -wykresy wektorowe dla odbiornika podłączonego w gwiazdę i w trójkąt. Omówić wzory na moc układów trójfazowych.

A) Narysować układ skojarzony w gwiazdę U A, B, C -napięcie fazowe odbiornika.

E A, B, C -napięcie generatora

U napięcie liniowe ( miedzy f<iy.)

I A,B,C prądy fazowe i przewód.

UN -prąd neutralny

Napięcie neutralne

YA*EA+YB+EB+YC*EC UN=——————————-

YA+YB+YC+YN

Y -adjutancja E -napięcie zes-polone Napięcie zespolone EA

EA-UA-UN=0

UA=2A*IA

EA-UN IA= ——————

ZA

EB-UN IB= —————

ZB

EC-UN IC=———-—

ZC

B) Wykresy wektorowe dla:

•odbiornika połączonego w gwiazdę

- odbiornika połączonego w trójkąt

C) Moc odbiorników symetrycznych w układach trójfazowych moc czynna przy równomiernym obciążeniu połączonego w gwiazdę P=3xUfxIfxcos

U

p= — · I · cos ,f^:=3·U·I·cos

3

U I

Uf= —— If= ——

3 3

•moc czynna przy równomiernym obciążeniu poł. w trójkąt

P=3·Uf· If· cos, f=3U*I*cos

I

F= 3 · U — · cos

3

IV Wytwarzanie energii elektrycznej. Opisać zasadę działania i budowę prądnic synchronicznych. Podać schemat procesu technologicznego wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni cieplnej. Omówić zagrożenie pożarowe. A) Budowa i zasada działania: •stojan prądnicy —jest twornikiem w żłobkach, której są umieszczone uzwojenia trzech faz. Pakiety blach są zamocowane w kadłubie stojana w kształcie walca z żeliwa lub ze spawanej blachy • wirnik prądnicy prądu przemiennego jest magnesicą, w kształcie: wałka z pakietów blach jest osadzony -na wale silnika wraz z specjalną prądnicą prądu stałego zwaną wzbud­nicą. Zagrożenie pożarowe występują­ce w procesie wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni cieplej. Procesowi wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni ciepl­nej towarzyszy wiele czynników sprzyjających powstaniu pożaru i jego rozprzestrzenianiu się. Do tych czynników należą: •Gospodarka olejowa tj. układ instalacji olejowych służących do smarowania i chłodzenia łożysk w urządzeniach ( np. generatorach) •Uszkodzenie układu chłodze­nia wodorowego (np. przez gorące odłamki zniszczonych elementów turbozespołów)

•Prądy wirowe - tworzące się indukcyjnie w przewodniku pod wpływem zmian ze­wnętrznego pola magnetycz­nego, towarzyszy wydzielanie znacznych ilości ciepła (np. w rdzeniu transformatorów ener­getycznych powodują uszko­dzenia -pożar żelaza tj. rdze­nia blach transformatora, mo­gą także powstawać w meta­lowych płaszczach kabli jed­nofazowych lub w rurach, w których prowadzi się kable lub przewody, mogą się induko­wać w każdym przedmiocie wykonanym ź metalu o wła­snościach ferromagnetycznych, który znajduje się w zmien­nym i silnym polu magnetycz­nym). •Iskry elektryczne powstające np. podczas rozłączania i za­mykania obwodów elektrycz­nych •Prądy wyrównawcze ( zwane prądami błądzącymi lub prądami upływu) występujące w urządze­niach elektrycznych przewodzą­cych prąd oraz w ich elementach mogą przepływać czasowo lub ciągle. •Gorące powietrze (powstające i np. podczas tarcia łożysk przy niedostatecznym smarowaniu lub winnych przypadkach) - w kontakcie z mieszaniną wybu­chową może także dojść do zapłonu, a także przy dłuższym kontakcie mieszaniny z gorącym powietrzem może dojść do reakcji wstępnych i tworzenia się produktów rozkładu, ulegają­cych zapaleniu w niższych temperaturach. Duże nagromadzenie materia­łów palnych ( magazyny, hałdy węgla, transport węgla taśmo­ciągami, zbiorniki z gazem, gazociągi itd.)

V Przesył i rozdział energii elek­tryczne). Opisać budowę linii napo­wietrznej. Podać przykładowo, w jaki sposób zbudowany jest kabel elek­tryczny. Omówić sposoby układania i prowadzenia linii kablowych. Opisać przykładową budowę stacji transformatorowo-rodzelczej. Prze­analizować zagrożenia pożarowe związane z przesytem i rozdziałem energii elektrycznej. Linie napowietrzne elektroenerge­tyczne są to urządzenia napowietrzne przeznaczone do przesyłania energii elektrycznej składające się z przewo­dów, izolatorów, konstrukcji wspornych osprzętu. •słupy -materiał stosowany do produkcji słupów to żelbet i struno beton. W nielicznych przypadkach stosuje się "słupy stalowe lub drew­niane. W celu ułatwienia budowy słupy te są budowane wg znormali­zowanych wymiarów. Słupy te mają gotowe otwory do mocowania kon­strukcji wspornych pod izolatory oraz do mocowania prefabrykowa­nych, o znormalizowanych wymia­rach belek ustoju słupa. Podziemne części słupa zabezpiecza się przed korozją przez wielokrotne malowa­nie roztworami asfaltowymi. Budowa słupa: a) żerdź b) listuj, c) poprzecznik, d) izolatory i osprzęt, e) śruby do montażu słupa, Podpora

•prąd elektryczny w linii elek­trycznej przepływa przewodami. Są to najważniejsze elementy linii, ponieważ do nich należy w znacznym stopniu jej praca, pewność rudni, straty oraz spadki napięć. Cech przewodów stosowanych w liniach:

•mała odporność właściwa •duża wytrzymałość mechanicz­ni) •duża odporność na korozje •niski koszt

W liniach napowietrznych stosuje się przewody: •linka aluminiowa •linka stalowo-aluminiowa •linka stalowa

•linka z miedzi twardej DL W zależności od linii stosuje się izolatory wiszące lub stojące. Budowa kabla energetycznego: •przewodnik prądu elektrycznego •lina lub kilka żył miedzianych lub aluminiowych wykonanych w postaci linki •izolacji którą stanowią warstwy papieru nasyconego olejem mineralnym, nawinięte spiralnie

•w postaci taśmy dookoła żył metalowych. •powłoki ołowianej, która jest naprasowana na skręcone w rdzeń izolowane żyły kabla, otacza je szczelnie i ochrania izolacje żył przed wilgocią i wpływami chemicznymi, na które narażony jest kabel znaj­dujący się w gruncie •pancerz wykonany z dwóch taśm stalowych (bednarki) nawi­niętych spiralnie dookoła kabla względnie do drutów stalowych ocynkowanych, lub płaskich stanowią one zewnętrzną ochro­nę przed uszkodzeniami mecha­nicznymi •osłona ochronna wykonana z materiałów włóknistych np. z juty lub ze sznurków papierowych przepojonych masą asfaltową która uniemożliwia zetknięcie kabla z ziemią Sposoby układania i prowadze­nia linii kablowych Kable układa się albo bezpośred­nio w gruncie albo w kanałach, tunelach, rurach lub blokach umieszczonych w gruncie. Kable o napięciu do 15 KV zakopuje się na głębokości 80 cm a powyżej na 100 cm. Na po­wierzchni piaszczystej kabel układa się bezpośrednio na gruncie kamienistym na 10 cm warstwie piasku i przysypać warstwą tej samej grubości a na nią układać wzdłuż kabla płytki betonowe. Dużą ilość kabli układa się w specjalnych kana­łach przekazowych. Kable układa się w tedy na konstrukcje stalowe przymocowane do ściany kanału. Przykładowa budowa stacji transformatorowa -rozdzielczej Zespół urządzeń za pomocą których odbywa się zarówno rozdział jak i przetwarzanie energii elektrycznej na inne napięcie nazywa się stacją transformatorowo-rozdzieiczej.

Każda stacja zawiera urządzenia służące do zmiany napięcia a więc transformatory (oprócz tego mogą być prostowniki) oraz urządzenia rozdzielcze, do ', których należą szyny zbiorcze, i łączniki, urządzenia pomiarowe i zabezpieczające a także urzą­dzenia zabezpieczające.

Szyny zbiorcze stanowią tę część urządzeń rozdzielczych, przez j które przepływa cała energia doprowadzana do rozdzielni i odprowadzona do wszystkich odpływów •odłączniki służą do otwierania i zamykania przewodu poprzez, który nie płynie prąd. Noże odłącznika są dobrze wdziane co umożliwia stwierdzenie czy i które elementy znajduje się pod napięciem- •wyłączniki - służy do wyłączania linii dopływo-wych albo odpływowych gdy płynie przez nie prąd.

•przyrządy pomiarowe są przyłączone za pośrednictwem przekładników. •urządzenia zabezpieczające mają na celu odłączenie obwodów uszkodzonych i lokalizację pozostałych zaburzeń. •urządzenia sygnalizacyjne służą do informacji, obsługi o stanie połączeń i do przekazywania , sygnałów alarmowych spowo­dowanych przez urządzenia zabezpieczające. Zagrożenia pożarowe Linie napowietrzne stwarzają niewielkie zagrożenie pożarowe praktycznie linia napowietrzna może spowodować pożar tylko w przypadku zwarcia łukowego takim sytuacją powinno zabezpieczać zachowanie przepisów odległości linii od materiałów palnych i wszystkich obiektów zagrożonych. Linie powinny być kontrolowane poprzez okresowe obchody. W stacjach zagrożenie stanowi transformator, ponieważ może się zapalić lub wybuchnąć, zagrożenie stanowią też wyłącz­niki pełno olejowe. Drugim zagrożeniem jest porażenie prądem obsługi na skutek złej izolacji, niewłaściwej obsługi itp.

VI Transformatory energetycz­ne, Opisać budowę i zasadę działania transformatorów energetycznych. Omówić zagrożenie pożarowe stwarzane przez transformatory olejowe i podać sposoby zabezpieczania.

A) Budowa i zasada działania Transformator jest zbudowany 3 rdzenia, rdzeń zbudowany jest ze słupów i jarzm, przekroju rdzenia jest zbliżony do koła Całość wykonana jest z blach stalowej odizolowanej wzajem­nie cienkim papierem lub lakie­rem. Blachy wykonuje się z « specjalnych gatunków stali 2 domieszką krzemu. Uzwojenie pierwotne i wtórne są umiesz­czone na słupach, uzwojenie wykonuje się z izolowanych przewodów miedzianych o przekroju kołowym lub prosto­kątnym jako cylindryczne albo •.krążkowa; umieszczone współosiowo z rdzeniem. Rdzeń jest umieszczony w kadzi z olejem mineralnym przykryty pokrywą hermetyczną. Transformator jest urządzeniem służącym do prze­twarzania energii elektrycznej prądu przemiennego z jednego napięcia w inne o tej samej częstotliwości. Do uzwojenia pierwotnego doprowadza się energię elektryczną, uzwojenie wtórne stanowi źródło napięcia zasilającego linię przemysłową. Z chwilą doprowadzenia do uzwojenia pierwotnego napięcia, pomimo otwartego uzwojenia wtórnego, w uzwojeniu pierwot­nym popłynie prąd. Wzniecony przemienny strumień magne­tyczny zamknie się w rdzeniu stalowym transformatora będzie indukował w obu uzwojeniach siły elektromotoryczne. W każdym uzwojeniu siły te będą równe o wartość E' Voltów na jeden „zwój. Całkowita" SEM będzie w każdym zwoju wprost proporcjonalna do liczby zwojów uzwojenia. Zagrożenie pożarowe Największe zagrożenie pożarowe stwarza olej transformatorowy, który jest czynnikiem chłodzą­cym i jednocześnie izolującym, olej stosowany jest olejem mine­ralnym, palnym, więc stanowi zagrożenie jest też wybuchowy, jego temp. Zapłonu wynosi 140 st.C a temp. zapalenia ok. 300 st.C . w temp. Powyżej 600 st. C z oleju wydziela się wodór, metan , acetylen podczas palenia się powoduje wzrost ciśnienia ok. 20 tys. hPa. Co powoduje wybuch. Najczęstsze przyczyny to: •uszkodzenie uzwojeń czyli zniszczenie izolacji •przepięcia tzn. pojawienie się napięcia większego od znamio­nowego np. piorun •prądy wirowe i pasożytnicze w rdzeniu •uszkodzenie izolatorów dopro­wadzających prąd do transfor­matora (przyczyna zwarć i łuku elektr.)

B) Zasada działania Uzwojenia poszczególnych faz twornika są połączone w gwiazdę. Uzwojenie wzbudzające magneśnicy jest zasilane prądem stałym ze specjalnej prądnicy prądu stałego zwana wzbudnicą. Prąd stały uzwojenie elektromagnesów doprowadza się za pośrednictwem dwóch pierścieni ślizgowych i przyległych do nich szczotek. Pierścienie osadzone są na wale prądnicy, odizolowane od wału i siebie. Prąd wzbudzenia wytwarza w magneśnicy strumień magnetycz­ny, który na wskutek wirowania magneśnicy indukuje w każdej fazie uzwojenia twornika siłę elektroma­gnetyczną. Wartość skuteczna tej siły elektromagnetycznej zależy od, wartości strumienia magnetycznego, prędkości obrotowej magneśnicy, liczby par biegunów oraz liczby zwojów w każdej fazie uzwojenia twornika -stojana na zaciskach uzyskuje się odpowiednie napięcie poprzez uruchomienie prądnicy za pomocą silnika napędowego dopro­wadzając prędkość obrotową do wartości odpowiadającej, częstotli­wości sieciowej 50 Hz. Schemat układu połączeń

osoby zabezpieczania przede wszystkim właściwa budowa (faliste ściany, dobra izolacja) powinien być wyposażony w elektryczne zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe, dodatkowe urządzenia zabezpie­czające; konserwator oleju, przekaźnik gazowo podmuchowy i większą rurę wydechową, termometr, olejowskaźnik. Poza tym nowe transf. są robione hermetycznie, pod pokrywą przestrzeń jest wypełniona gazem obojętnym. Duże trans­formatory wielkiej mocy można chronić stalą instalacją gaśniczozraszaczową lub CO2

VII Instalacje i osprzęt niskiego napięcia. Opisać podstawowe przybory instalacyjne wchodzące-w skład instalacji elektryczne] niskiego napięcia. Narysować przykładowy • schemat zasilania budynku mieszkalnego. Podać przykładowy schemat zasilania ^\zakładów przemysłowych. Prze­prowadzić analizę zagrożenia pożarowego w instalacjach elektrycznych niskiego napięcia.

Jest to sieć na napięcie 220/380 V albo wyższe, wszystkie prze­wody instalacyjne izolowane, gołe przewody uziemiające. W skład instalacji wchodzą, sprzęt i osprzęt instalacyjny: • rurki i uchwyty •wszelki łączniki, gniazda wtyków e, wtyczki, bezpieczniki itp. •przewody Cu lub AI, YDY, DY, YADY, ADY D-drut, L-linka, Y-polowinit np. Dyd-drut, miedź, izolacja a) rurki instalacyjne płaszczowe • bergmanowskie, papier nasycony pokryty od zewnątrz cienkim płaszczem metalowym, są też rurki metalowe bez izolacji i rurki zer szczeliną, rurki gazowe i stalowe zwane pancernymi •b) puszki odgałęźniki, •puszki przelotowe służą do łączenia rozgałęzień lub kontroli stanu przewodów

•c) stosuje się też uchwyty do mocowania tych rurek •d) łączniki to wszelkiego rodzaju wyłączniki, przełączniki scho­dowe itd. które dzielą się na puszkowe i drążkowe •e) gniazdo wtykowe i włączki służą do przyłączenia się w sieci odbiorników przenośnych. •f) zabezpieczenia nadmiarowo prądowe w postaci bezpieczni­ków tropikowych albo samoczyn­nych wyłączników.

Zagrożenie pożarowe

Jest duże na wskutek zwarć .przeciążeń w przewodach, pęknięcie elementów oświetle­niowych nie domagań instalacji,] użytego materiału itp. dlatego aby temu zapobiec stosuje się wszelkiego rodzaju zabezpiecze­nia typu bezpieczniki itp.

VIII Silniki prądu stałego. Opisać zasadę działania i budo­wę maszyn prądu stałego. Wy­mienić rodzaje silników prądu stałego i podać ich schematy. Opisać zagrożenie pożarowe stwarzane przez, maszyny prądu stałego.

A) Budowa i zasada działania Silnik prądu stałego jest zbudo­wany z: •twornika, którego rdzeń wyko­nany jest z krążków blachy stalowej o grub. 0, 5 mm, odizo­lowanych wzajemnie od siebie za pomocą cienkiego papieru lub lakieru. W żłobkach rdzenia układa się uzwojenia, jest on wraz z komutatorem umieszczo­ny na wale silnika. Komutator to dwie połówki pierścienia meta­lowego odizolowane wzajemnie od siebie i wału.

•stojan -na obwodzie wewnętrz­nym są umieszczone elektroma­gnesy, rdzenie elektromagnesu są zakończone nabiegunnikami. Na rdzeniach elektromagnesu umieszczone są cewki uzwojenia wzbudzenia wykonane z drutu izolowanego.

Zasada działania -jeżeli do zacisków+,- doprowadzimy napięcie stałe to przez szczotki i wycinki komutatora popłynie prąd do zwojów wirnika. Na boki zwoju wiodącego prąd będą działały siły F których zwrot jest skierowany zgodnie z kierun­kiem ruchu wskazówek zegara. Dopływający do silnika prąd za pośrednictwem komutatora przekształci się w zwojach wirującego silnika na przemien­ny. W stajanie elektromagnesy wytworzą pole magnetyczne zwane głównym, nabiegunniki przyczyniają się do jego równo­miernego rozkładu. Na rdzeniach elektromagnesu umieszczone są cewki uzwojenia wzbudzającego przez które podczas pracy płynie prąd magnesujący który wznieca strumień magnetyczny maszyny. B) Rodzaje silników prądu stałego -silnik bocznikowy

-silnik szeregowy

-silnik bocznikowo-szeregowy Zagrożenie pożarowe -wynika ż uwagi na iskrzenie na komutato­rze wynikające z powstających przerw obwodu miedzy szczotką a pierścieniem komutatora.

IX Asynchroniczne silniki prądu zmiennego. Opisać budowę i zasadę działania silnika synchronicznego. Omówić rodzaje silników oraz dostosowanie ich do warunków pracy. Podać sposoby rozruchu silników pierścieniowych i klatkowych. Opisać zagrożenie pożarowe Związane z eksploatacją silników synchronicznych.

A) Budowa i zasada działania silnika asynchronicz. Trójfazowe silniki indukcyjne należą do najbardziej rozpo­wszechnionych ze względu na prostą budowę, łatwość eksplo­atacji. Silnik ten składa się z dwóch zasadniczych części tj. •stojan —zawiera rdzeń utworzo­ny z pakietu blach z wyciętymi na obwodzie wewnętrznymi żłobkami, w których umieszcza się uzwojenie trójfazowe. Pakiety blach są zamocowane w kadłubie stojana w kształcie walca z żeliwa lub ze spawanej blachy. Na kadłubie zamieszczona tabliczka zaciskowa z sześcioma zaciskami, do których są dopro­wadzone poszczególne fazy uzwojenia.

•wirnik w kształcie walka z pakietów blach jest osadzony na wale silnika. Ze względu na sposób wykonania uzwojenia są l wirniki pierścieniowe i klatkowe. a) wirnik pierścieniowy ma uzwojenie trójfazowe wykonane podobnie jak uzwojenie stojana umieszczone w żłobkach. Uzwojenie faz wirnika jest połączone w gwiazdę, początki faz uzwojenia doprowadza się do i trzech pierścieni ślizgowych osadzonych na wale silnika. Do pierścieni przylegają szczotki węglowe do których przyłącza się opornik służący do rozruchu silnika. b) Wirnik klatkowy zamiast żłobków ma otwory wypełnione prętami miedzianymi lub aluminiowymi połączonymi ze sobą na końcach za pomocą pierścieni aluminiowych umiesz­czonych po obu stronach wirni­ka. Uzwojenie to tworzy rodzaj klatki stąd ta nazwa. Zasada działania polega na tym, że jeżeli do zacisków uzwojenia stojana doprowadzimy napięcie z sieci •trójfazowej to w uzwojeniu tym płynie prąd, który wytworzy w rdzeniu stojana pole wirujące. W pierwszej chwili wirnik jest nieruchomy, pole wirujące przecina więc pręty klatki wirnika z określoną pręd­kością, w związku z czym w prętach klatki indukuje się SEM. Pod wpływem SEM w pręcie popłynie prąd o wartości okre­ślonej. Na pręt z płynącym w nim prądem w polu magnetycz­nym będzie działała siłą F. Pod działaniem siły F wytworzy się moment obrotowy i wirnik zacznie obracać się zgodnie z polem wirującym, jego prędkość obrotowa będzie się zwiększała ale nie osiągnie wartości prędko­ści obrotowej synchronicznej pola wirującego. C) Rodzaje silników oraz dosto­sowanie ich do warunków pracy Wyróżnia się następujące typy silników: •budowa otwarta -nie zabezpie­czona przed przypadkowym dotknięciem elementów silnika oraz dostępu ciał obcych i atmos­fer. Tzn. pyłu, atmosfery szko­dliwej (żrącej) cieczy i par. •budowa chroniona -chroni przed przypadkowym dotknię­ciem elementów ruchomych i uzwojeń -budowa okapturzona -chroni przed przedostaniem się niewiel­kich ilości pyłu lub wilgoci. •budowa zamknięta -chroni przed wilgocią, atmosferą żrącą itp. oraz S, W, G-strugoszczelne, wodoszczelne i głębinowe przeznaczone do pracy przy oblewaniu falą lub pod wodą. (Ex) -silniki specjalne przeciw­wybuchowe mogą być stosowane w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem.

D) Sposoby rozruchu silników pierścieniowych i klatkowych •silniki klatkowe w czasie rozru­chu przy bezpośrednim przykrę­ceniu stojana indukcyjnego klatkowego do sieci oraz napię­cie znamionowe powoduje że prąd rozruchu jest 5-7 razy większy od znamionowego co jest groźne dla sieci zasilającej. W związku z tym stosuje się obniżenie prądu rozruchu po­przez: •auto transformatory •przełącznik gniazda-trójkąt •w silnikach pierścieniowych -zmniejsza się prąd rozruchu przez zaiskrzenie rezystancji wirnika na czas rozruchu. Do trzech faz uzwojenia wirnika , przez pierścienie ślizgowe, przylać/one są trzy oporniki stanowiące rozrusznik silnika. Zagrożenie pożarowe silników wynika z" możliwości zapalenia materiałów osiadłych 11.1 obudo­wie i elementach silnika czy też palnych par i gazów w atmosfe­rze lub doboru złego silnika.

X.Elektryczne urządzenia oświetleniowe. Podać podstawowe wielkości świetlne i ich jednostki (strumień świetlny światłość, natężenie oświetlenia). Omówić dobór wymaganego oświetlania do warunków pracy. Opisać budowę: lamp żarowych, lamp fluoryzujący! (świetlówek), lamp rtęciowych Opisać zasadę działania układu Zapłonowego świetlówki Wymienić stosowane typy opraw oświetleniowych. Przeanalizować zagrożenie pożarowe elektrycznych urządzeń oświetleniowych.

A) Podstawowe wielkości świetlne i ich jednostki:

•światłość; jednostka: kandela oznaczenie cd •-strumień świetlny ; jedn. lumen; oznaczenie lm wartość •natężenie oświetlenia E ; jedn: luks ; oznaczenie lx wartość: lx=lm : Im = Im x cd x sr B) Omówić dobór wymaganego oświetlenia do warunków pracy, •w pomieszczeniach ze zwiększonym niebezpieczeństwem pożarowym np. wilgotnych niskich i ciasnych , w pobliżu powierzchni metalowych stosujemy lampy zasilane obniżonym napięciem 24 V.

•w pomieszczeniach narażonych na możliwość szybkiego rozprzestrzeniania się ognia , gdzie może nastąpić zagrożenie życia np. salach operacyjnych należy instalować oświetlenie zapasowe •pomieszczenie gdzie może powstać panika (sale widowiskowe) , gdzie istnieje zagrożenie pożarem lub wybuchem, w pomieszczeniach przechodnich na przejazdach oświetleni ewakuacyjne z niezależnego źródła zasilania. •oświetlenie stanowiskowe -w sposób zapobiegający tzw. „olśnieniu" •przy oświetlaniu urządzeń wirujących nie należy używać oświetlenia stwarzającego zjawisko „stroboskopowe" (lampy wyładowcze) np. tokarkach, piłach itp.

-w lampach wyładowczych występuje też zjawisko „tlenia światła", co powoduje zmęczenie wzroku -należy unikać przy

pracach o dużym skupieniu wzroku lub też stosować dwie lub trzy rury w jednej oprawie albo zasilanie napięciem przesuniętym w fazie •lampy rtęciowe głównie jako lampy uliczne •oprawy stosować właściwie do warunków pracy np. w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem oprawy przeciwwybuchowe odpowiedniej kategorii zagrożenia wybuchem C) Opisać budowę -lampy żarowe (żarówki) źródłem światła jest żarnik wykonany w postaci skrętki z drutu wolframowego, umocowa­ny wewnątrz bańki szklanej; •cieńszy koniec bańki zakończony jest metalowym trzonkiem gwintowym w połączeniu szczelnym z bańką i stopką. Żarówki o mocy 15 i 25 W wykonuje się jako próżniowe aby utrudnić parowanie wolframu. W żarówkach większej mocy w celu uniknięcia rozpylania bańkę napełnia się gazem obojętnym (azot, krypton). W żarówkach mocy 40-100 W stosuje się żarnik w postaci podwojonej skrętki z drutu o mniejszej śred­nicy. W żarówkach większej mocy tego się nie stosuje gdyż żarnik wykonany jest z grubsze­go drutu. Gaz pozwala podnieść temp. żarnika do 2500-2600 st.C co wpływa nil skuteczność oświetlenia. •lampy fluoryzujące (świetlów­ki) mają postać prostej rury s/klan ej o wewnętrznej po­wierzchni pokrytej luminoforem. W obu końcach rury wtopione są dwie elektrody między którymi odbywa się wyładowanie w mieszaninie argonu z parami rtęci. Dla zainicjowania wylądo­wania konieczny jest dodatkowy układ elektryczny składający się z: źródła zasilania, kondensato­ra, dławika, zapalnika. Działanie układu zapłonowego świetlówki: dla zainicjowania wyładowania w parach rtęci konieczne jest przetworzenie napięcia zasilania (najczęś. 220 V) na napięcie rzędu 1000 V na elektrodach w postaci krótko­trwałego impulsu. Na dalsze wyładowanie wystarczy napięcie kilkudziesięciu Voltów. Do otrzymania powyższego napięcia stosuje się układ

Zapłonnik Z (starter) ma postać małej lampki neonowej w której jedną z elektrod jest pasek bi­metalowy. Po włączeniu napięcia w zapłonniku rozwija się słabe wyładowanie świecące. Elektro­da bimetalowa nagrzewając się od wyładowania, odgina się i dotyka drugiej elektrody. Na skutek zwarcie w obwodzie: źródło napięcia•-dławik D elektroda świetlówki -zapłonnik -druga elektroda świetlówki -źródło napięcia, płynie dość duży prąd, powodując podgrzanie elektrod. W zwartym zapłonniku nic ma oczywiście żadnego wyładowa­nia i elektroda bimetalowa stygnąc wraca do poprzedniego kształtu i otwiera obwód. Prze­rwanie przepływu prądu powoduje zaindukowanie w dławiku. Dostatecznie dużego napięcia do zapłonu świetlówki. Dalej wyła­dowanie przebiega wewnątrz rury świetlówki, a obwód z zapłonnikiem nie pracuje. Dławik pobiera duża moc bierną, w celu jej skondensowania stosuje się kondensator C tak dobrany . aby cos całego układu wynosił około 0, 9. Kondensator ułatwia gasze­nie iskry przeskakującej między elektrodami zapłonnika w chwili przerwania obwodu. •lamp rtęciowych: źródłem światła jest jarznik, mający postać krótkiej rurki ze szkła kwarcowego z wtopionymi ma końcach elektrodami. Jarznik umieszczony jest w zewnętrznej bańce ochronnej ze szkła . z której wypompowano powietrze. W jarzniku znajdują się pary rtęci i neon lub argon. Lampę rtęciową włącza się do sieci bez stosowania układów zapłono­wych.

D) Wymienić stosowane typy opraw oświetleniowych:

1. podział: •porcelanowe (najbezpieczniej­sze) •metalowe (szybki nagrzewanie się, porażenie prądem) •bakielitowe (rozkład termiczny 250 st.C) 2 podział: A —oprawa wewnętrzna otwarta lub zamknięta nie zabezpieczona przed wpływami atmosferycznymi, nadaje się do stosowania w pomieszczeniach suchych i czystych. B -oprawa zewnętrzna otwarta lub zamknięta , nie zabezpieczona przed wpływami atmosferycznymi, nadaje się do oświetlania ulic, placów terenów fabrycznych. C -oprawa wodoszczelna, przeznaczona do pomieszczeń wilgotnych , do oświetlenia tuneli, kanałów np. D -oprawa podwodna E -oprawa pyłoszczelna (o różnych stopniach szczelności), powinna być stosowana w pomieszczeniach zapylonych. T —oprawa odporna na gorąco przeznaczona do pomieszczeń o wysokiej temp., w pobliżu urządzeń grzejnych. W —oprawa przeciwwybuchowa (o różnych konstrukcjach), przeznaczona do pomieszczeń zakwalifikowanych do kategorii zagrożenia wybuchem. E) Przeanalizować zagrożenie pożarowe elektrycznych urządzeń oświetleniowych : Zagrożenie pożarowe w lampach żarowych wynika : z temp. Bańki szklanej, która zdolna jest spowodować zapłon wielu materiałów łatwopalnych i mieszanin wybuchowych. Wartość temp. Zależy od mocy żarówki , warunków chłodzenia i położenia samej żarówki. Przeciwdziałanie to zastosowanie bezpiecznych odległości od materiałów palnych (wg. PN lub instrukcji wytwórcy)-0,5m- Drugą przyczyna jest iskrzenie w oprawce.Dbać o należyte połączenie styków żarówka-oprawka. Rodzaj zastosowanych oprawek oświetleniowych , od skrętki bańki w dużych żarówkach-osłony. W świetlówkach , nieduże zagrożenie stanowi ich osprzęt: dławik, który może nagrzać się do temp. 120 st.C , a zapłonnik chwilowo osiąga temp. ok-lOO stC. W zapłonniku znajduje się palny kondensator papierowy zalany masą topiącą się w temp. 150st.C. Zdarzają się przypadki, że przez otworki zapłonnika wyrzucane są płomienie. Ze względu na iskrzące działanie osprzętu stosuje się w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem tylko specjalne konstrukcje osłon (opraw). Lampy rtęciowe są dosyć niebezpieczne pożarowe ze względu na temp. jarznika ok. 1000 st.C -w przypadku pęknięcia bańki ochronnej jarznika. Należy je umieszczać z tego względu na wysokich masztach -chłodzenie przy opadaniu. temp. jarznika ok. 1000 st.C -w przypadku pęknięcia bańki ochronnej jarznika. Należy je umieszczać z tego względu na wysokich masztach -chłodzenie przy opadaniu.

XV- Opisać zjawisko elektryczności statyczne} ; w jakich przypadkach może wystąpić zagrożenie pożarowe i wybuchowe. Podać stosowane środki ochrony przed elektrycznością statyczna.

A) Opisać zjawisko elektryczności statycznej

Ładunki elektryczne , dodatnie lub ujemne, mogą gromadzić się na powierzchni ciał stałych, cieczy, a także na cząsteczkach zawiesiny i pyłu, na skutek różnych przyczyn. Elektryzacją nazywa się proces powstania i gromadzenia ładunków elektrycznych. Naelektryzowaniu mogą podlegać zarówno materiały przewodzące jak i dielektryki. Mechanizm elektryzacji jest bardzo złożony, ponadto istnieje szereg różnych teorii opisujących to zjawisko. Proces elektryzacji zachodzi w obszarze istniejących lub dopiero tworzących się powierzchni granicznych materiałów. Na energię styku dwóch różnych dał powstaje podwójna warstwa ładunków elektrycznych. Warstwy te po obu stronach powierzchni styku tworzy nadmiar ładunków jednakowej wielkości , ale o przeciwnych znakach. Warstwa podwójna może tworzyć się na powierzchni styku ciał stałych lub dala stałego i cieczy.

Rozkład ładunków w warstwie podwójnej Analogiczna warstwa podwójna tworzy się przy mechanicznych procesach przemieszczania materiałów wzdłuż ich wspólnych powierzchni granicznych (np. przy tarciu materiałów stałych lub przepływie cieczy przez rury) albo przy przesuwaniu względem siebie (np. nawijania roli na walec). W miejscu styku ładunków przeciwnego znaku występują prądy zwrotne, które znacznie zmieniają naładowanie elektrostatyczne. Wartość zgromadzonego ładunku zależy od bardzo wielu zmieniających się czynników między innymi od właściwości obu materiałów (im bardziej różnią się stałe dialektyczne materiałów, tym silniejsza będzie elektryzacja ) rodzaju powierzchni, jakości styku , czasu jego trwania układu geometrycznego materiału. W przypadku tarcia materiałów o siebie największy wpływ ma wartość ładunku na j energię zużyta przy tarciu, ponadto tarcie powoduje zwiększe­nie powierzchni styku. Znak powstającego ładunku zależy przede wszystkim od rodzajów stykających się dał, stanu po­wierzchni, zanieczyszczeń , wilgotności , sposobu obrób­ki.

Warunki w jakich może nastąpić zagrożenie pożarowe i wybu­chowe, sam fakt naelektryzowania się materiałów nie stwarza jeszcze zagrożenia pożarowego a zwłaszcza wybuchowego, może stać się dopiero wyładowanie iskrowe ładunków elektrosta­tycznych. Natężenie pola jest największe w pobliżu po­wierzchni naładowanych prze­wodników, szczególnie w okuł ostrych wystających krawędzi. Typowym przypad­kiem wyładowania elektrostatyczneg jest przeskok iskry rozdzieleniu dwóch naładowa­nych warstw materiałów (układ kondensatora płaskiego). B) Warunki w jakich może nastąpić zagrożenie pożarowe i wybuchowe Sam fakt naelektryzowania się materiałów nie stwarza jeszcze zagrożenia, bezpośrednia przy­czyna zagrożenia pożarowego, a zwłaszcza wybuchowego może stać się dopiero wyładowanie iskrowe ładunków elektrostatycznych. Jego energia jest stosunkowo duża znacznie większa od energii iskier mechanicznych i zdolna do wywołania zapłonu mieszaniny wybucho­wej. wyładowania iskrowe ładunków elektrostatycznych stwarzają przede wszystkim zagrożenie wybuchem, jeżeli przeskok iskry nastąpił w atmos­ferze mieszaniny wybuchowej. Praktycznie można przyjąć, elektryczność statyczna nie stanowi w ogóle albo bardzo małe zagrożenie pożarowe. Energia iskier jest zbyt mała, aby spowodować zapalenie materiałów palnych chyba, że znajdują się one w postaci podatnej na zapalenie np. bardzo rozdrobnione. Za dopuszczalną (max) energię naładowaniu elektrostatyczneg E dla pomieszczeń lub instalacji zagrożonych pożarem lub wybu­chem uważa się taka całkowitą energię naładowania, która nie przekracza 0, 1 wartości mini­malnej energii zapłonu mediów palnych lub wybuchowych bądź mieszanin wybuchowych z powietrzem E C) Stosowane środki ochrony przed elektrycznością statyczną Uziemienie -powoduje wyrów­nanie potencjału wszystkich części urządzeń produkcyjnych co uniemożliwia przeskok iskry jednocześnie odprowadzenie wytworzonego ładunku do ziemi •zwiększenie przewodności materiałów -jest najskuteczniej­szym środkiem ponieważ two­rzeniu się ładunków i utrzymaniu się ich w materiach •nawilżanie powietrza powoduje zwiększenie Jego wytrzymałości elektrycznej ponieważ ładunek rozprasza się na kroplach wilgoci, nic tworzy większych skupisk natężenie pola elektrycznego nie osiąga wartości zdolnych wywołać wylądowanie iskrowe

•jonizacja powietrza —polega na wytworzeniu w wymaganym miejscu w odpowiednio dużej ilości jonów dodatnich i ujem­nych. Jony mające znak przeciw­ny znakowi ładunku na materiale naelektryzowanym zobojętnia ten ładunek.

•odprowadzenie ładunku -w sposób bezpieczny polega na zobojętnieniu naelektryzowanego materiału przez odprowadzenie ładunku zanim powstanie możli­wość przeskoku iskrowego, a więc odprowadzeniu ładunków w c/asie jego powstania. W więk­szości przypadków jest to uzie­mienie. •tworzenie ładunków o przeciw­nym znaku -stosowane jest szczególnie do zmniejszenia elektryzacji materiałów włókien­niczych (np. wykonanie prowad­nic przez które nie przeciągane jest włókno na przemian ze szkła i stali i ścisły styk materiałów). •wentylacja -działa pośrednio poprzez usunięcie z pomieszczeń mieszaniny wybuchowej, więc wylądowania iskrowe nie będą stanowiły zagrożenia

•stosowanie bezpiecznego reżimu technologicznego ma na celu ogra n i c zali e ładunków elektrostatycznych do minimum (usu­wanie źródeł lądowania elektro­statycznego, wydzielenie naj­bardziej niebezpiecznych proce­sów, sygnalizacja stężeń par i pyłów w powietrzu, stosowanie gazów obojętnych) •zalecenia w stosunku do perso­nelu produkcyjnego mają na celu niedopuszczenie do gromadzenia się ładunków elektrostatycznych na pracownikach bezpośrednio lub przez indukcję. Jeżeli ładunki takie powstają muszą być możli­wie odprowadzone do ziemi poprzez stosowanie właściwych wykładzin podłogowych z two­rzyw sztucznych (rezystywność skośna do 10 cm), stosowanie właściwego obuwia (guma przewodząca, miękka porowata skóra). Wyeliminowanie z odzie­ży włókien syntetycznych, uziemienie podłóg nie przewo­dzących.

XVI Wyładowania atmosferycz­ne. Opisać mechanizm wyładowania atmosferycznego i jakie mogą być jego skutki Podać kryteria stosowania ochrony odgromowej zgodnie z normą PN-86/E-05003/01. A) Mechanizm wyładowania atmosferycznego i jego skutki: Źródłem energii wylądowania jest energia pola elektrostatycz­nego występującego w chmurze burzowej lub między chmurą, a ziemią. Pole to powstaje na skutek nagromadzenia ładunku elektrycznego w ograniczonym obszarze di mury burzowej. Jedną z teorii jest powstawanie ładunków na skutek rozrywania kropel wody przez prądy po­wstałe w skutek ruchów termicz­nych. Inna uzasadnia to proce­sami narastania, zanikania i rozrywania kryształków lodu w chmurze burzowej. Kryształki zderzają się ze sobą, rozpadają się na cząstki naładowane dodat­nio i ujemnie. C/ustki dodatnie dążą do najwyższych partii chmury, naładowanie ujemnie opada niżej i skraplają się pod wpływem ciepła.

W rzeczywistości na powstanie ładunków w chmurach ma wpływ prawdopodobnie wiele zjawisk, działających jednocze­śnie. Naładowana chmura bu­rzowa, pomimo że zawiera znaczny ładunek przestrzenny, nie ma właściwości przewodzą­cych, zatem układ chmura-ziemia można uważać za układ dwóch przewodzących okładzin konden­satora. Na skutek przenoszenia ładunków przez deszcz oraz przez indukcje, powierzchnia ziemi uzyskuje ładunek dodatni

Można przyjąć że prąd w kanale wyładowania powstaje w wyniku indukowania coraz, większych ładunków wzdłuż kanału, pod działaniem pierwotnego pola elektrycznego. Można przyjąć, że coraz większych ładunków wzdłuż kanału, pod działaniem pierwotnego pola elektrycznego. Wg. badań uderzanie pioruna w średnio wysoki obiekt (100-200m.) przedstawia zwykle dwie fazy. Wyładowanie wstępne (pilotują­ce) -od chmury do ziemi. Przy wielkich kroplach deszczu zapo­czątkowanie wyładowania może nastąpić już przy natężeniu pola elektrycznego pierwotnego, rzędu 10 kW/cm. Jeżeli powstają warunki dla rozwoju lawin elektronowych, to przechodzą one w kanał plazmowy, stano­wiący warcie i wzmacniający pole elektryczne przed czołem. Prąd wyładowania wstępnego jest stosunkowo niewielki (kilka­dziesiąt do kilkuset amperów). Pierwsze uderzenie pioruna ma zwykle wylądowanie wstępne typu schodkowego, t/n jego rozwoju odbywa się skokami, a regularne schodki świetlne występują na odcinkach wyła­dowania coraz bliższych ziemi. Między schodkami występują .schodki ciemne. Długości schod­ków wynoszą ok. kilkadziesiąt metrów, a przerwy kilkadziesiąt us. Każda nowa strzała daje silne świecenie na nowej części odcin­ka, tymczasem stara droga świeci znacznie słabiej.

Gdy wyładowanie wstępne dojdzie do ziemi następuje wyładowanie główne rozwijające

się od ziemi do chmury wzdłuż drogi wyładowania wstępnego. Świecenie wyładowania główne­go jest znacznie silniejsze. Prąd wyładowania głównego, który szybko neutralizuje ładunki kanału wyładowania wstępnego,

jest rzędu od 10-100 m/us. Wyładowanie główne jest fazą rozgadującą biegnącą w czasie kilkudziesięciu us. Przebieg fali prądu pioruna.

Wyładowane "główne odprowa­dza do ziemi ładunek nagroma­dzony w czasie wyładowania w dolnej części kanału piorunowego, poza tym dostarcza ładunek przeciwnego znaku, z ziemi do kanału, wyładowanie główne można porównać ze zwarciem między dwiema okładzinami kondensatora (ziemia-kanał przewodzący wyładowania wstępnego), prądy piorunowe wynoszą od 150-250 KA. Zdarzają się pioruny pojedyncze składające się z wyładowania wstępnego i głównego, często przy tym wielokrotne (też skła­dające się z tych dwóch faz). Jeżeli piorun jest wielokrotny to po przerwie O, l s do 0, 0 Is następuje drugie wyładowanie wstępne a po nim główne. Proces może się powtórzyć wielokrot­nie. Przypuszcza się, że po­szczególne uderzenia pioruna wielokrotnego są zasilane z różnych obszarów w chmurze (odległość wielu kilometrów). Wyładowanie może nastąpić takie między dwiema różnoimienne. Opisywane wyładowa­nie nazywane jest piorunem liniowym (najczęściej spotyka­ny). Inną odmianą pioruna jest tzw. piorun kulisty w postaci silnie zjonizowanego powietrza poruszającego się pod działaniem sił elektrostatycznych i hydrody­namicznych. Powoduje duże zniszczenia przez działanie dynamiczne (przebić ściany, wyrwać głęboki lej, zrywać dachy), może poparzyć, śmier­telnie porazić. Innym zjawiskiem w czasie burzy są tzw. ognie św. Elma. Są to niezupełne wyłado­wania jarzeniowe, pojawiające się, wtedy gdy na ostrzu zbiera się tak duża liczba ładunków (w czasie burzy ładunki gromadzą się przez indukcję), że wytrzy­małość elektryczna powietrza zostaje przekroczona. Wyłado­waniom atmosferycznym zawsze towarzyszą efekty akustyczne, zwane grzmotami.

Ich powstawanie tłumaczy się tym, że w czasie przepływu prądu wyładowania, powietrze w kanale szybko się nagrzewa i rozpręża. Ze względu na szybki przebieg zjawiska i wysoką temp. kanału, proces len ma charakter wybuchu, któremu towarzyszą efekty akustyczne. Na skutek drgań powietrza rozchodzą się fale dźwiękowe. Po zakończeniu wyładowania temp. w kanale gwałtownie | spada, powietrze zmniejsza swą objętość a to znów jest przyczyną rozchodzenia się fal dźwięko­wych. •Skutki. Działanie bezpośrednie (gdy przepływa przez obiekt) i występują skutki cieplne i dyna­miczne. Skutki cieplne wg. Wzoru: Q=R* J2* t R -rezystancja przepływu. Przepływ prądu pioruna przez przedmioty palne i nie przewo­dzące, powoduje pod wpływem ciepła odparowywanie wody o charakterze wybuchowym i zapalenie a nawet rozerwanie materiału. Spiekanie gruntu (kilka tyś. oC). Działanie dyna­miczne w przedmiotach metalowych, uziemionych i usytuowanych równolegle z siła proporcjonalną do natężenia prądu i odwrotnie do odległości między nimi. Gdy zwroty zgodne to się przyciągają , a odwrotnie to się odpychają. Powoduje to znisz­czenia np. konstrukcji żelbeto­nowych. Inne działanie to pora­żenie ludzi prądem. Działanie pośrednie -spowodowane jest indukcją elektromagnetyczną i elektrostatyczną w instalacjach przewodzących, co powoduje Indukowanie dużych napięć prądów (GKV) i zniszczenie, stopnie izolacji i instalacji nawet gdy odprowadzony jest ładunek instalacją odgromową w pobliżu równolegle umieszczonych instalacji (elektryczne, wodocią­gowe, CO) 13) Kryteria stosowania ochrony odgromowej zgodnie z PN-86/E-05003/01: Podział obiektów budowlanych z punktu widzenia ochrony od­gromowej. Rodzaje ochrony odgromowej. Wybór rodzaju ochrony odgromowej. •obiekty budowlane wyma­gające ochrony podstawo­wej •obiekty budowlane wyma­gające ochrony obostrzonej obiekty budowlane wyma­gające ochrony w specjal­nym wykonaniu •obiekty budowlane nie wymagające ochrony wskaźnik zagrożenia pioru­nowego

XVII Urządzenia elektryczne w obiektach zagrożonych wybu­chem. Opisać podstawowe typy urządzeń przeciwwybuchowych godnie z obowiązującymi normami ora zasady ich doboru i eksploatacji (osłony ognioszczelne, urządzenia budowy wzmocnionej, urządzenia z osłoną plastikową, urządzenia z osłoną olejową, osłona gazowa; nadciśnieniem, urządzenia hermetyzowane masą izolacyjną, urządzenia i obudowy iskrobezpieczne)

W przypadku urządzeń elektrycznych przyczyną zapłonu mieszaniny wybuchowej może być nadmierny wzrost temp. iskra, luk elektryczny. A) Podstawowe typy urządzeń przeciwwybuchowych oraz zasady ich dobom i eksploatacji. Wszystkie konstrukcje w wyko­naniu przeciwwybuchowym mają wspólne międzynarodowe ozna­czenie „Ex" natomiast każdy rodzaj konstrukcji oznacza się dodatkowo. Normy polskie i przewidują oznaczenie polskie. Istnieją odpowiedniki oznaczeń w innych krajach. l. osłony gazoszczelne. Jest to urządzenie elektryczne, którego wszystkie części mogące wywo­łać zapłon mieszaniny wybu­chowej umieszcza się w osłonie ognioszczelnej, tj. takiej która wytrzymuje bez uszkodzeń i trwałych odkształcał ciśnienie wybuchu mieszaniny wybucho­wej wewnątrz osłony ognioszczelnej oraz zapobiega skutecz­nie przeniesieniu wybuchu z wnętrza osłony do otaczającego urządzenia elektrycznego środo­wiska zawierającego mieszaninę wybuchową. Zadanie to spełnia zastosowanie szczelin gaszących w osłonie.

Zasady dobom i eksploatacji -określenie klasy bezpieczeństwa urządzeń (klasy wybuchowości gazu), ściśle do rodzaju gazu lub mieszanin. Określenie grupy zapłonowej wg której określa się dopuszczalną temp. zewnętrzną urządzenia (tabele), przykład oznaczenia Ex przeznaczenie dla przemysłu chemicznego, B -dla górnictwa, Ex-M.-II-A-T3, oznacza elektryczne urządzenie przeciwwybuchowe, przeznaczo­ne dla przemysłu chemicznego wykonane w osłonie ogniosz­czelnej, dostosowanie do pracy w atmosferze mieszanin wybucho­wych zaliczanych do klasy wybuchowości: IIA i grupy zapłonowej T3. Tabliczka zna­mionowa, urządzania powinna l zawierać jeszcze nr protokołu badań. Remonty tych urządzeń mogą być wykonywane przez uprawniony do tego personel l firmy. Remont musi się kończyć wykonaniem wymaganych prób i uzyskaniem atestu tak jak, na urządzenia nowe. Do połączenia urządzeń elektrycznych w osło­nie ognioszczelnej z siecią zasilającą stosuje się skrzyni zaciskowe lub mufy kablowe również w osłonie ognioszczel­nej. skrzynka zaciskowa jest oddzielona ognioszczelnie od głównej komory ognioszczelnej urządzenia elektrycznego. Jest te konstrukcja najlepsza i najbezpieczniejsza. ze wszystkich przeciwwybuchowych, nit nadaje się do dużych przestrzennych urządzeń ani do otwierani. w czasie pracy. Nic mogą pracować w pomieszczeniach zapylo­nych, kategorii

W IV i W V, ponieważ pył zatykałyby „ szczeliny gaszące". W tym wykonaniu produkuje się silniki, łączniki i aparaturę sterującą, bezpieczniki, gniazda wtykowe, wtyczki, osprzęt instalacyjny, oprawy oświetle­niowe stałe i przenośne, przyrządy pomiarowe, urządzenia sy­gnalizacyjne itp. 2.Urządzenia o budowie wzmocnionej. Def. Jest to urządzenie elek­tryczne nie zawierające części normalnie iskrzących albo nad­miernie nagrzewających się, zaprojektowane i wykonane ze zwiększoną pewnością mecha­niczną i elektryczną w celu ograniczenia do mini. Prawdopo­dobieństwa powstania uszkodzeń mogących wywołać wybuch mieszaniny wybuchowe}. Wy­magania konstrukcyjne w przy­padku powstania uszkodzeń prawdopodobieństwo powstania iskier zmniejszone do minimum. •zmniejszenie temp. wszystkich części urządzenia nawet przy zwarciach i rozruchach do granic dopuszczalnych (tabela) wymagania to są spełnione dzięki odpowiedniej konstrukcji, zastosowaniu odpowiednich materiałów i specjalnych zasad montażowych, oraz zachowaniu odpowiednich warunków tempe­raturowych spełnione są szcze­gólnie przez: •pyłoszczelność -dowolny stopień szczelności JP-54. W obudowie o takim stopniu szczelności muszą być umiesz­czone wszystkie nie izolowane części urządzenia. P -międzyna­rodowe oznaczenie ochrony przed dotknięciem części po napięciem oraz przedostawaniem się ciał stałych i wody. Stopień ochrony, cyfra umieszczona na pierwszym miejscu oznacza stopień ochrony przed dotknię­ciem i przedostawaniu się ciał stałych, druga przed przedosta­waniem się wody (określa tabela w normie) •zastosowanie materiałów izola­cyjnych (odporność na gorąco, wilgoć, działanie luku elektrycz­nego, działanie oleju, odporność mechaniczna)-odstępy izolacyjne (odpowied­nie odstępy na powierzchni materiałów izolacyjnych i w powietrzu między elementami w zależności od napięcia - dla max) •ograniczenie przyrostu temp. do wartości dopuszczalnych przez odpowiedni dobór wymiarów żelaza, zastosowanie zabezpie­czeń •wyzwalacze i przekaźniki termiczne •staranny montaż •odpowiedni materiał przewodów wiodących prąd (miedź lub mosiądz)

konstrukcja nie jest tak pewna i bezpieczna jak ognioszczelna, jednak prawdopodobieństwo spowodowania wybuchu wynosi również 10-8. 3.Urządzenia i obwody iskrobezpieczne Def. Jest to układ o małej energii elektrycznej, którego elementy tak dobrano, aby iskry elektrycz­ne lub zjawiska termiczne, mogące powstać w czasie nor­malnej pracy (przez zamknięcie lub otwarcie obwodu) jak w skutek awarii np. (przez zwarcie, przerwy w obwodzie) nie mogły wywołać wybuchu mieszaniny wybuchowej. Zaprojektowanie takiego urządzenia jest możliwe dla obwodów o ograniczonej mocy, nie jest bowiem możliwe wykonanie np. iskro bezpieczne­go silnika. Jako iskro bezpieczny można, więc wykonać urządzenie małej mocy, tzw. sygnalizacyjne , pomiarowe, sterujące itp. Jest to jednocześnie konstrukcja zaleca­na dla wszystkich urządzeń niskoenergetycznych, jako zapewniające bardzo wysoki stopień bezpieczeństwa, stosun­kowo lania i niezawodna. Urządzania iskro bezpieczne wyko­nuje się w dwóch stopniach iskro bezpieczeństwa, oznaczonych: K I, K II. Przy występowaniu iskrzenia prawdopodobieństwo zapalenia mieszaniny wybucho­wej przez urządzenie wykonane w stopniu k I, w stanie normalnej pracy nie może być większe niż 10-8, awaryjnym stanie pracy nie większe niż 10-6. Natomiast w urządzeniach o" stopniu K II przy każdym stanie pracy od 10-8. Obudowa urządzeń iskro i bezpiecznych powinna być wykonana w stopniu ochrony JP -54, a gdy urządzenie jest prze­znaczone tylko do pracy w pomieszczeniach suchych, do­puszcza się stosowanie stopnia ochrony JP-44. Obudowa w zasadzie się nie zmienia. Obwo­dy zewnętrzne muszą być rów­nież wykonane jako iskro bez­pieczne, jeżeli parametry mają wpływ na energię iskry. Zaciski obwodów iskro bezpiecznych maluje się na niebiesko, dopusz­cza się tylko połączenia lutowane i pewne połączenia mechaniczne. Jeżeli do tego samego urządzenia doprowadzone są obwody iskro-bezpieczne i inne, powinny być od siebie oddzielone (przegro­dami lub odległością) i wyraźnie oznaczone. Połączenia we­wnętrzne w urządzeniach mogą być wykonane tylko przewodami miedzianymi drutowymi, o śred. nie mniejszej niż 0, 5 mm. Ob­wody iskrobezpieczne należy zasilać z własnych źródeł energii tj: akumulatory, ogniwa suche, induktory lub z sieci przez trans­formator oddzielający. Elementy układów iskrobezpiecznych również musza spełniać określo­no wymagania zapewniające całkowite bezpieczeństwo: -oporniki wykonane jako war­stwowe lub drutowe. Jeżeli stosuje się oporniki drutowe to zalecane są cementowane.

-kondensatory powinny mieć budowę zamkniętą i nawet w stanie awaryjnym napięcie na nich nie może przekroczyć 1/3 napięcia znamionowego •lampy elektronowe, żarówki, bezpieczniki topikowe wewnątrz urządzenia iskrobezpiecznego muszą mieć budowę ogniosz­czelna, diody i prostowniki dobiera się 5-krotnym współczynnikiem bezpieczeństwa w stosunku do obwodu iskrobezpiecznego •zastosowanie specjalnych układów geometrycznych których zadaniem jest zmniejszenie wpływu parametrów elektrycz­nych na zapalność iskry (boczni­ki ochronne). Całkowite zabez­pieczenie przed zapłonem mie­szaniny wybuchowej musi być zapewnione nie tylko w przypad­ku wystąpienia iskier , ale rów­nież w przypadku nagrzania urządzenia, dlatego wszystkie elementy urządzeń iskrobezpiecznych w .stanic normalnej pracy i w stanie awaryjnym nie powinny—przekroczyć dopusz­czalnych przyrostów temp. wg klas bezpieczeństwa (wg tabeli). Najważniejszym parametrem wg którego oblicza nie urządzenia iskro bezpiecznym dla danej mieszaniny wybuchowej jest PRĄD ZAPALAJĄCY - wartość prądu przy której prawdopodo­bieństwo zapalenia mieszaniny wybuchowej jest równe 10 (wartości orientacyjne podają tabele). 4.Urządzenia z osłoną olejową: Def. Są to urządzenia których wszystkie części mogą wywołać zapłon mieszaniny wybuchowej są tak głęboko zanurzone w oleju że powstające w nich łuki elek­tryczne, iskry, temp. poszczegól­nych części i gorące gazy nie mogą spowodować zapłonu mieszaniny wybuchowej, znaj­dujące się na zewnątrz oleju. Wymagania: •stopień ochrony przed dotknię­ciem, przedostawaniem się ciał stałych i wody, co najmniej IP-54, wyjątek: urządzenia o mocy wyłączalnej >lkVA, których obudowa jest wyposażona w otwory na odprowadzeni gazów, pochodzących z rozkładu oleju (pod wpływem nagrzewania się części w nim zanurzonych).

-obudowa wyposażona w olejowiskach lub okienko kontrolne, najniższy poziom w stanie zim­nym musi pokrywać 25mm warstwą części, w którym mogą powstać luki, iskry. Olej uzupeł­niamy wg wymagań jak dla oleju nowego. •temperatura w stanach normal­nych i awaryjnych nie może przekraczać dopuszczalnych podanych w tabelach (odpowied­nio dla grup zapłonowych) •odporność izolacji przewodów i części urządzeń zanurzonych w oleju lub narażonych na działanie par oleju •połączenia śrubowe zabezpie­czone przed odkręceniem samo­czynnym •aparaty łącznikowe znajdujące się ponad powierzchnią oleju, muszą być wykonane jako ognioszczelne dla klasy wybu­chowości U C, pozostałe urzą­dzeni pod powierzchnią oleju w ' wykonaniu co najmniej wzmoc­nionym. Konstrukcje w osłonie olejowej stosuj się do transformatorów, przekładników, liczników, urządzeń sterowniczych . i Konstrukcji tej nie można stoso­wać do urządzeń prądu stałego, urządzeń przenośnych oraz urządzeń dźwigowych zasilanych' z szyn lub przewodów ślizgo­wych.

5.Urządzenia z osłoną piaskową: są to urządzenia elektryczne, których osłoną jest wypełniona piaskiem lub innym materiałem sypkim w taki sposób, aby awaryjny luk elektryczny po­wstający wewnątrz osłony nie mógł spowodować zapłonu mieszaniny wybuchowej na zewnątrz osłony ani przez nad­mierne nagrzanie ścian osłony. Obudowa -wymagania -obudo­wa urządzeń elektrycznych przeciwwybuchowych z osłoną , piaskową powinna być metalowa ' (dopuszcza się inne), odporna mechanicznie, wilgoć, spływy chemicznie niepalna. Wymagany stopień ochrony obudowy IP-54. Od zewnątrz zabezpieczyć przed korozją. W obudowie wykonać okienka kontrolne do sprawdzani przeciwwybuchowej warstwy piasku. •temperatura zewnętrzna obudo­wy nie może przekroczyć przy normalnych i awaryjnych stanach , wartości dopuszczalnych odpo­wiednio dla grup zapłonowych (wartości wg tabel) •grubość przeciwwybuchowej warstwy piasku oblicza się wg wartości skutecznej ustalonego prądu zwarcia w urządzeniu (wg zasad obliczeń podanych normie szczegółowej). Dla urządzeń o klasie bezpieczeństwa 2 C prze­znaczonych do pracy w pomiesz­czeniach zagrożonych wybuchem gazów i par w grupie zapłonowej T4, T5, T6, mini grubość warstwy wypełniacza (piasku) nie mniej­sza niż 25mm, dla urządzeń z ekranem ochronnym, 50mm bez ekranu ochronnego •zastosowanie w urządzeniu j ekranu ochronnego pozwala zmniejszyć grubość warstwy wypełniacza, a zatem gabaryty i ciężar urządzenia

•urządzenia o konstrukcji pia­skowej z ekranem ochron i bez

•urządzenia umieszczone w piasku nie mogą mieć izolacji z materiałów organicznych

połączenie tworzące zestyk elektryczny wykonany z miedzi lub mosiądzu zabezpieczony przed korozją, -ważniejsze połączenie spawane lub lutowane twarde, pozostałe śrubowe zabezpieczone przed samo odkręceniem-

•części urządzenia znajdujące się poza piaskiem w obud. Ex

•osłonę piaskową można stoso­wać tylko dla takich urządzeń elektrycznych, które nie mają elementów ruchowych i styko­wych (oporniki, cewki, trans­formatory)

6.Osłona gazowa z nadciśnie­niem. Są to urządzenia elek­tryczne w których bezpieczeń­stwo wobec mieszanin wybu­chowy jest osiągnięte przez umieszczenie ich w zamkniętej obudowie wypełnianej gazem ochronnym znajdującym się stale pod określonym nadciśnieniem względem atmosfery otaczającej w celu nie dopuszczenia do wnętrza mieszań wybuchowych. Wymagania: -ciśnienie wyższe od otaczającej atmosfery od 10-40 H20. •wszystkie elektryczne urządze­nia pomocnicze w obudowie muszą mieć budowę równorzęd­ną w budowie ognioszczelnej lub wzmocnionej •aparatura do pomiaru ciśnienie z sygnałem akustycznym lub wyłączającym z pod napięcia w przypadku spadku ciśnienia poniżej dopuszczalnej wartości •wyposażenie w blokady zabez­pieczające przed uruchomieniem urządzenia do chwili całkowitego usunięcia pierwotnej atmosfer z wnętrza osłony •osłony te stosuje się dla urządzeń, które nie wydzielają ciepła lub niewielkie, które może być odprowadzone bez przewietrzania. Urządzenia spotykane sto­sunkowo rzadko konstrukcja uważana za specjalną.

7.Urządzenia hermetyzowane masą izolacyjną. Ze względu na konieczność zapewnienia w urządzeniach o konstrukcji wzmocnionej prawdopodobień­stwa przedostania się iskier do urządzenia także w warunkach górnych dopuszczalnych temp. (dla odpowiednich grup zapło­nowych) oraz przedostawania się, pyłów, par i gazów stosuje się materiały izolacyjne —cechujące się: odpornością na działanie gorąca, oleju i par oleju, wilgoci, łuku elektrycznego. Dla spełniających zadań stosuje się termoutwardzalne oraz two­rzywa warstwowe z nośnikiem papierowym lub włóknistym stosujemy mat. Nasiąkliwych jak.: drewno, fibra, preszpan, azbest, łubek. Ogólne zasady stosowania urzą­dzeń elektrycznych w wykonaniu przeciw-wybuchowym:•mas wykorzystanie zdolności produk­cyjnej aparatury technologiczne, •największe możliwe bezpie­czeństwo ruchu • przy pracy normalnej i w czasie nienormalnym. W odniesieniu do urządzeń elektrycznych podst. Bezpiecznej pracy w atmosferze mieszaniny wybuchowej jest zachowanie odpowiedniej temp. i niedopuszczenie do iskrzenia w czasie normalnej pracy oraz w przypad­ku uszkodzenia urządzeń elektrycznych. Dobór parametr w mechanicznych i elektrycznych do konstrukcji przeciw wybuchowych tych urządzeń. Rodzaj konstrukcji Ex urządzeń wybuchowych wybiera się stosując jednocześnie dwa punkty widzenia: 1.kategorie zagrożenia wybu­chem do jakiej zostało zaliczone pomieszczeni a więc zależnie od klasy wybuchowość i grupy zapłonowej mieszaniny wybu­chowej 2.W zależności od rodzaju i przeznaczenia urządzeń. Inne: ograniczeni stosowania urządzeń elektrycznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Szczegółowe -zasady doboru urządzeń elektroenergety-cznych w przestrzeniach zagrożonych wybuchem określają ogólne i szczegółowe zasady stosowania określone 0 przez GiE oraz MBPiMB.

---