ZAGADNIENIE 1.

Układ elektroenergetyczny - zespół powiązanych ze sobą urządzeń elektrycznych przeznaczonych do wytwarzania, przesyłania, przetwarzania i wykorzystania energii elektrycznej.

Elementy układu elektroenergetycznego:
- urządzenia wytwórcze,
- urządzenia przesyłowe,
- urządzenia odbiorcze.

Rodzaje odbiorników energii elektrycznej:
- silniki elektryczne,
- elektryczne źródła światła,
- elektryczne źródła ciepła,
- urządzenia elektroenergetyczne (silnoprądowe),
- teleelektryczne (słaboprądowe).

ZAGADNIENIE 2.

Prawo Ohma - wartość prądu przepływającego przez przewodnik jest wprost proporcjonalny do napięcia U między jego końcami i odwrotnie proporcjonalna do jego rezystancji.

Prawo Joule'a - przy przepływie prądu elektrycznego przez przewodnik wydziela się w nim ciepło, którego ilość jest proporcjonalna do kwadratu natężenia prądu, rezystancji przewodnika i czasu przepływu prądu.

Siła elektromotoryczna - czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym równy energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek.

Napięcie znamionowe - maksymalne napięcie prądu elektrycznego jakie może być podane w sposób trwały na element lub urządzenie elektrotechniczne. Po przekroczeniu napięcia znamionowego element może ulec zniszczeniu na skutek przebicia elektrycznego izolacji lub pracować z bardzo dużymi stratami. Napięcie znamionowe to rzeczywiste napięcie pracy dla którego liczone są cykle pracy danego urządzenia, jest ono niższe od nominalnego i zapewnia najlepsze warunki pracy urządzenia.

Napięcie robocze - napięcie przewidziane dla normalnej pracy urządzenia elektrycznego.

Spadek napięcia w przewodach - to zmniejszenie wartości napięcia elektrycznego w obwodzie w którym płynie prąd elektryczny. Jest on równy napięciu zmierzonemu na końcach przewodnika. Wielkość spadku napięcia na przewodniku U wynika bezpośrednio z prawa Ohma:

Elementy liniowe - rezystancja nie zależy od napięcia.

Elementy nieliniowe - rezystancja zależy od napięcia (nie obowiązuje prawo Ohma).

ZAGADNIENIE 3.

Nierozgałęziony (prosty) obwód prądu stałego - składa się ze: źródła napięcia i rezystancji wewnętrznej.

Rozgałęziony obwód prądu stałego:

I Prawo Kirchhoffa - suma prądów wpływających i wypływających z węzła jest zawsze równa zero. Dotyczy to węzłów.

II Prawo Kirchhoffa - suma napięć źródłowych i spadków napięć w nierozgałęzionym obwodzie elektrycznym jest zawsze równa zero. Dotyczy to oczek.

Przekształcanie rozgałęzionych obwodów elektrycznych -

Obliczanie rezystancji zastępczej szeregowo:

Obliczanie rezystancji zastępczej równolegle:

następnie wynik obrócić.

ZAGADNIENIE 4.

Obwody prądu przemiennego -

Wartość skuteczna prądu przemiennego - wartość prądu stałego, który na rezystancji R wydzieli tyle samo ciepła ile sinusoidalny prąd w ciągu jednego okresu.

Napięcie skuteczne:

Rezystancja - jest miarą oporu czynnego, z jakim element przeciwstawia się przepływowi prądu elektrycznego.

Reaktancja - wielkość charakteryzująca obwód elektryczny zawierający element o charakterze pojemnościowym (np. kondensator) lub element o charakterze indukcyjnym (np. cewkę). Jednostką reaktancji jest om.

Reaktancja indukcyjna:

Napięcie na cewce indukcyjnej wyprzedza prąd sinusoidalny o 90st. Opór jaki cewka elektrycznej stawia prądowi przemiennemu.

Reaktancja pojemnościowa:

Impedancja:

Gdy:

Opór pozorny.

Moc czynna:

ZAGADNIENIE 5.

Stany pracy urządzenia:
- roboczy właściwy: t∞
- roboczy niewłaściwy: t ≤ t_dop
- zakłóceniowy: t ≤ t_{dop przy zakłóceniach}

Stan roboczy właściwy -

Stan roboczy niewłaściwy -

Stan zakłóceniowy -

Nagrzewanie się urządzeń elektrycznych w poszczególnych stanach pracy -

ZAGADNIENIE 6.

Przeciążenia - stanem pracy instalacji w której pracuje ona pod obciążeniem większym niż to, do którego została zaprojektowana.

Przyczyny przeciążeń:
- podłączenie zbyt dużej ilości odbiorników,
- podłączenie odbiornika o zbyt dużej mocy,
- przeciążenie na skutek zwarcia obwodu przez odbiornik o impedancji takiej, że prąd zwarcia jest trochę większy niż normalny prąd roboczy,

Skutki przeciążeń:
- przegrzewanie instalacji,
- w aluminiowych instalacjach na skutek przegrzania utleniają się styki, co równa się wzrostowi rezystancji styku, co równa się z kolei wzrostowi ilości energii wydzielanej na styku, czyli jego grzaniu, co może spowodować upalenie przewodu,
- pożar w wyniku iskrzenia na stykach,
- przegrzanie przewodów może spowodować zniszczenie izolacji,
- przegrzanie osprzętu - stopione gniazda,
- zwiększenie zużycia energii elektrycznej.

ZAGADNIENIE 7.

Zwarcia - zakłóceniowe połączenie (mało oporowe lub bezo porowe) dwu lub więcej punktów w sieci będących względem siebie pod napięciem.

Podział zwarć:
- metaliczne (bezpośrednie zetknięcie, gdzie opór równy jest 0),
- łukowe (za pośrednictwem luku elektrycznego, gdzie opór jest mały, a temperatura sięga kilkunastu tysięcy st. C).

Rodzaje zwarć:
- trójfazowe,
- dwufazowe,
- jednofazowe z ziemią (doziemne),
- trójfazowe doziemne,
- dwufazowe doziemne,
- dwumiejscowe doziemne.

Przyczyny zwarć:
- uszkodzenie izolacji (bezpośrednia przyczyna),
- cieplne uszkodzenie izolacji (przedłużające się przepięcia),
- elektryczne uszkodzenia izolacji (pojawienie się napięcia o wiele większego od napięcia znamionowego),
- przepięcie (wyładowanie atmosferyczne),
- uszkodzenia mechaniczne (w trudnych warunkach użytkowania),
- naturalne starzenie się izolacji,
- inne przyczyny (zwierzęta)

Skutki:
- cieplne,
- zagrożenie pożarowe,
- zniszczenie kabli, urządzeń,
- zagrożenie wybuchowe,
- łuk elektryczny,
- elektrodynamiczne,
- pozbawienie zasilania,
- przyspieszone starzenie się urządzeń,

Wartość prądu zwarciowego zależy od:
- rodzaju zwarcia,
- miejsca zwarcia,
- sposobu zasilania urządzenia

Obliczanie prądów zwarciowych przy zwarciach międzyfazowych:

Obliczanie prądów zwarciowych przy zwarciach doziemnych:

ZAGADNIENIE 8.

Rodzaje zagrożeń elektrycznych:

Statystyka wypadkowa wypadków elektrycznych:

Wskaźnik śmiertelności w wypadkach elektrycznych:

ZAGADNIENIE 9.

Sytuacje prowadzące do porażenia prądem elektrycznym -

Rażenie - przepływ prądu elektrycznego przez organizm żywy.

Porażenie - patofizjologiczne skutki przepływu prądu elektrycznego przez organizm żywy.

Oparzanie łukiem elektrycznym - Ciepło łuku elektrycznego działające na ciało człowieka może spowodować w nim zmiany patologiczne nazywane oparzeniem elektrycznym. Wypadkom poparzenia łukiem ulegają głównie elektrycy podczas wykonywania napraw i przeglądów urządzeń. Łuk elektryczny powstaje najczęściej na skutek zwarć w urządzeniach elektrycznych, których przyczyną są zarówno uszkodzenia, jak i błędne postępowanie człowieka. Energia termiczna łuku elektrycznego uszkadza podczas wypadków najczęściej odsłonięte części ciała poszkodowanych lub słabiej chronione przez odzież. Zazwyczaj jest to skóra rąk i twarz poszkodowanych. Groźne są oparzenia łukiem przy urządzeniach elektrycznych o napięciu większym niż 6 kV.

Część czynna - część przewodząca urządzenia lub instalacji elektrycznej, która może się znaleźć pod napięciem w warunkach normalnej pracy instalacji elektrycznej, lecz nie pełni funkcji przewodu ochronnego.

Część przewodząca dostępna - część przewodząca instalacji elektrycznej dostępna dla dotyku palcem probierczym, która może być dotknięta i która w warunkach normalnej pracy instalacji nie znajduje się pod napięciem, lecz w wyniku uszkodzenia może się znaleźć pod napięciem.

Część przewodząca obca - część przewodząca nie będąca częścią urządzenia ani instalacji elektrycznej, która może się znaleźć pod określonym potencjałem, zwykle pod potencjałem ziemi; zalicza się do nich metalowe konstrukcje, rurociągi.

Dotyk bezpośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części czynnych.

Dotyk pośredni - dotknięcie przez człowieka lub zwierzę części przewodzących dostępnych, które znalazły się pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji.

Prąd rażeniowy - prąd przepływający przez ciało człowieka lub zwierzęcia, który może powodować skutki patofizjologiczne.

Napięcie dotykowe - napięcie występujące w razie uszkodzenia izolacji między dwoma punktami, z którymi mogą się zetknąć jednocześnie obie ręce lub jedna ręka i stopa człowieka.

Podział napięć dotykowych:
- spodziewane,
- rażeniowe

Napięcie krokowe - napięcie między dwoma punktami na powierzchni ziemi lub na powierzchni stanowiska pracy, odległymi od siebie o 1 m (jeden krok).

ZAGADNIENIE 10.

Działanie prądu elektrycznego na organizm człowieka:
- cieplne (oparzenia prądem rażeniowym),
- działanie na układ nerwowy (skurcze mięśni, czasowe porażenie),
- działanie na tkankę wewnętrzną,
- działanie na układ krążenia (śmiertelne),
- fibrylacja (migotanie komór serca).

Zależność dopuszczalnego czasu rażenia od prądu rażeniowego wg raportu IEC 479:

ZAGADNIENIE 11.

Prąd rażenia dopuszczalny długotrwały - człowiek może się sam w dowolnym momencie uwolnić:

dla AC

dla DC

opiera się na kryterium samouwolnienia, czyli prądu wrażeniowego, przy którym człowiek trzymający elektrody pełnymi dłońmi, potrafi samodzielnie przerwać (pokonując ból i skurcze mięśni) obwód rażeniowy. Wartość tego prądu przy częstotliwości przemysłowej 50Hz wynosi ok. 10mA, natomiast w przypadku prądu stałego- około 25mA. Czas długotrwałego rażenia przyjmuje się co najmniej 2-5 s(czas niezbędny do samodzielnego uwolnienia się z obwodu wrażeniowego).

Prąd rażenia dopuszczalny krótkotrwały:

AC

DC

przyjmuje się prąd, przy którym człowiek nie potrafi już samodzielnie przerwać obwodu rażeniowego, ale przy którym nie występuje bezpośrednie zagrożenie życia. Jako kryterium dopuszczalności krótkotrwałego przepływu prądu rażeniowego przyjmuje się działanie na układ krążenia, a w szczególności zjawisko fibrylacji komór serca. Prąd wrażeniowy dopuszczalny krótkotrwale , to prąd, przy którym nie dochodzi jeszcze do fibrylacji komór serca.

Działanie prądów wyższych częstotliwości - dochodzi do fibrylacji komór serca, przy którym zanikają systematyczne skurcze komór, następuje obniżenie ciśnienia krwi i dochodzi do niedotlenienia ważnych dla życia organów. Następstwem utrzymującej się w ciągu 2-4minut fibrylacji komór sercowych są nieodwracalne zmiany w mózgu (śmierć biologiczna) w wyniku niedotlenienia.

ZAGADNIENIE 12.

Rezystancja ciała człowieka - waha się w dość szerokich granicach (od kilkuset omów do 100 kΩ). Składa się na nią: Rezystancja przejścia między urządzeniem pod napięciem a ciałem, Rezystancja naskórka, Rezystancja wewnętrzna organizmu.

Dopuszczalne wartości napięć dotykowych:
- AC:
- warunki normalne: 50V,
- warunki specjalne: 25V,
- warunki ekstremalne: 12V,

- DC:
- warunki normalne: 120V,
- warunki specjalne: 60V,
- warunki ekstremalne: 30V,

ZAGADNIENIE 13.

Podział środków ochrony przeciwporażeniowej:
- Ochrona podstawowa (zapewnia ochronę w warunkach normalnych - ochrona przed dotykiem bezpośrednim),
- Ochrona przy uszkodzeniu (zapewnia ochronę w warunkach pojedynczego uszkodzenia zapewnia - ochrona przy dotyku pośrednim),
- Środki ochrony wzmocnionej (zapewniają ochronę w warunkach normalnych i pojedynczego uszkodzenia - równoczesna ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim),

Ochrona przed dotykiem bezpośrednim realizowana jest poprzez:
- izolacja podstawowa (pokrywająca całkowicie części czynne, wykonana tak, aby: usunięcie jej możliwe było tylko przez jej zniszczenie, użyte materiały zapewniały odporność na narażenia środowiskowe oraz wytrzymałość mechaniczną, elektryczną i cieplną, spełniała wymagania odpowiednich norm przedmiotowych dotyczących poszczególnych urządzeń)
- przegrody lub obudowy,
- przeszkody, bariery (zabezpieczenie przed przypadkowym dotknięciem części czynnych, lecz nie chronią przed dotykiem bezpośrednim spowodowanym działaniem rozmyślnym. Mogą być usuwane bez użycia klucza lub narzędzi, lecz powinny być zabezpieczone przed niezamierzonym usunięciem. Mogą być stosowane tylko w miejscach obsługi urządzeń elektrycznych przez osoby odpowiednio wykwalifikowane),
- umieszczenie poza zasięgiem ręki (zapobiega tylko niezamierzonemu dotknięciu części czynnych. Jeżeli stanowisko pracy ograniczone jest w kierunku poziomym przez barierę (np. poręcz, siatkę), to zasięg ręki powinien być mierzony od tej bariery. W miejscach, w których normalnie używa się przedmiotów przewodzących o dużej długości, należy odpowiednio powiększyć wymiary strefy zasięgu reki),
- ograniczenie napięcia,
- ograniczenie ustalonego prądu dotykowego i ładunku,
- sterowanie rozkładem potencjałów,
- inne środki.

Stopnie ochrony zapewniane przez obudowy i osłony urządzeń elektrycznych (kod IP):
IP0 - brak ochrony przed dotykiem bezpośrednim,
IP1 - ochrona przed przypadkowym dotykiem części czynnych dłonią,
IP2 - ochrona przed przypadkowym dotykiem palcem,
IP3 - ochrona przed dotykiem za pomocą narzędzi (np. wkrętak),
IP4 - ochrona przed dotykiem za pomocą drutu,
IP5 - całkowita ochrona przed dotykiem bezpośrednim (plus pyłochronność)
IP6 - całkowita ochrona przed dotykiem bezpośrednim (plus pyłoszczelność)

ZAGADNIENIE 14.

Ochrona przy dotyku pośrednim w sieciach TN-C i TN-S:
- bezpieczniki topikowe,
- samoczynny wyłącznik instalacyjny z wyzwalaczami elektromagnesowymi (zwarciowymi),
- wyłącznik przeciwporażeniowy,

ZAGADNIENIE 15.

Wyłączniki przeciwporażeniowe różnicowoprądowe i ich rola w ochronie przeciwporażeniowej - wyłączniki stosowane w ochronie przeciwporażeniowej. Wyłącznik umieszcza się w zasilaniu obwodu, w którym może powstać zagrożenie. Wszystkie przewody robocze obwodu (fazowe i neutralny) powinny przechodzić przez przekładnik prądowy. Strumień magnetyczny płynący w rdzeniu tego przekładnika zależy od wartości sumy geometrycznej prądów roboczych. Gdy izolacja obwodu nie jest uszkodzona, wówczas suma geometryczna prądów wszystkich prądów roboczych wynosi zero i w rdzeniu przekładnika nie powstaje strumień magnetyczny. Gdy izolacja zostanie uszkodzone w jednej fazie, wówczas prąd zwarciowy popłynie do ziemi i suma geometryczna prądów w przewodach przechodzących przez przekładnik będzie równa zero. W rdzeniu przekładnika popłynie strumień, który w uzwojeniu wtórnym przekładnika wytworzy siłę elektromotoryczną. Pod jej wpływem popłynie prąd w uzwojeniu wtórnym przekładnika i połączonym z nim wyzwalaczu nadprądowym. Wyzwalacz spowoduje zwolnienie zapadki wyłącznika i otworzenie przez sprężynę zestyków głównych wyłącznika. Jest to szczególnie korzystne w miejscach, w których odporność człowieka na prąd wrażeniowy jest zmniejszona lub gdy jest zwiększone prawdopodobieństwo pojawienia się zagrożenia. Główną zaletą wyłączników różnowo-prądowych jest wykrywanie stosunkowo niewielkich prądów płynących do ziemi i szybkie wyłączanie obwodu, w którym takie prądy płyną.

ZAGADNIENIE 16.

Ochrona przy dotyku pośrednim w sieciach TT oraz IT:
- bezpieczniki topikowe,
- samoczynny wyłącznik instalacyjny z wyzwalaczami elektromagnesowymi (zwarciowymi),
- wyłącznik przeciwporażeniowy,
- ewentualnie połączenia wyrównawcze dodatkowe o rezystancji R≤Udd/Ia, gdzie Ia - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia ochronnego bezzwłocznie lub po czasie nie dłuższym niż 5s

ZAGADNIENIE 17.

Klasy ochronności urządzeń elektrycznych:
- Klasa ochronności 0 - ochronę przed porażeniem elektrycznym stanowi izolacja podstawowa,
- Klasa ochronności I - ochronę przeciwporażeniową przed dotykiem pośrednim w tych urządzeniach wykonuje się łącząc zacisk ochronny urządzenia z przewodem PE, PEN lub bezpośrednio z uziemieniem,
- Klasa ochronności II - w urządzeniach tej klasy ochronności bezpieczeństwo pod względem porażeniowym jest zapewnione przez zastosowanie odpowiedniej izolacji - podwójnej lub wzmocnionej - której zniszczenie jest bardzo mało prawdopodobne.. obecnie jako urządzenia II klasy ochronności wykonuje się elektryczne narzędzia ręczne oraz wiele urządzeń użytkowanych w mieszkaniach(np. młynki do kawy, miksery). Urządzenia te nie mają styku ochronnych a na ich obudowie znajduje się znak,
- Klasa ochronności III - zasilanie napięciem bardzo niskim w układzie SELV (bardzo niskie napięcie bezpieczne) lub PELV(bardzo niskie napięcie ochronne),

ZAGADNIENIE 18.

Zagrożenie wybuchowe stwarzane przez urządzenia elektryczne:
Wybuch jest możliwy gdy występuje równocześnie:
- mieszanina wybuchowa,
- inicjał.

Klasyfikacja gazów palnych i wybuchowych:
T1 - temperatura >450 st. C (wodór, gaz miejski, metan w kopalni),
T2 - temperatura >300 st. C - 450 st. C (acetylen, większość alkoholi),
T3 - temperatura >200 st. C - 300 st. C (pary ropy naftowej i etyliny, siarkowodór),
T4 - temperatura >135 st. C - 200 st. C (eter etylowy),
T5 - temperatura >100 st. C - 135 st. C (dwusiarczek węgla),
T6 - temperatura >80 st. C - 100 st. C (fosforowodór).

ZAGADNIENIE 19.

Podział pomieszczeń i stref zagrożonych wybuchem:

Klasyfikacja pomieszczeń pod względem zagrożenia wybuchem metanu w kopalniach:
a - pomieszczenia, w których nagromadzenie się metanu w powietrzu powyżej 0,5% jest wykluczone,
b - pomieszczenia, w których stężenie metanu w powietrzu nie może przekroczyć 1%, a przewietrzanie jest niezawodne,
c - pomieszczenia, w których stężenie metanu w powietrzu w normalnych warunkach wentylacji może przekroczyć 1%.

Klasyfikacja pomieszczeń lub stref pod względem zagrożenia wybuchem pyłu węglowego w kopalniach:
klasa A - nie występuje niebezpieczny pył węglowy lub w strefie zagrożenia nie ma odcinków dłuższych niż 30m z niebezpiecznym pyłem węglowym,
klasa B - występuje niebezpieczny pył węglowy lub w strefie zagrożenia są odcinki wyrobisk dłuższe niż 30m z niebezpiecznym pyłem węglowym,

Klasyfikacja pomieszczeń i przestrzeni zewnętrznych pod względem zagrożenia wybuchowego:
Z0 - strefa, w której mieszanina wybuchowa gazów, par lub mgieł występuje stale lub długotrwale w normalnych warunkach pracy,
Z1 - strefa, w której mieszanina wybuchowa gazów, par lub mgieł może występować w normalnych warunkach pracy,
Z2 - strefa, w której istnieje niewielkie prawdopodobieństwo wystąpienia mieszaniny wybuchowej gazów, par lub mgieł, przy czym mieszanina wybuchowa może występować jedynie krótkotrwale,
Z10 - strefa, w której mieszania wybuchowa pyłów występuje często lub długotrwale w normalnych warunkach pracy,
Z11 - strefa, w której zalegające pyły mogą krótkotrwale stworzyć mieszaninę wybuchową wskutek przypadkowego zawirowania powietrza.

ZAGADNIENIE 20.

Cechy budowy i zastosowanie urządzeń elektrycznych przeciwwybuchowych oznaczonych symbolami:

ExdI - Wszystkie części mogące wywołać zapłon mieszaniny wybuchowej umieszczone są w osłonie wytrzymującej bez uszkodzeń i trwałych odkształceń ciśnienie wybuchu oraz zapobiegającej skutecznie przeniesieniu się wybuchu z wnętrza osłony do wyrobiska. Osłona wykonana z blachy stalowej o grubości ~ 4 mm lub z żeliwa (~ 6 mm) powinna wytrzymać ciśnienie probiercze, równe 1,5 krotnej wartości ciśnienia odniesienia (zmierzonego podczas wybuchu mieszaniny zawierającej 9,8% CH4, jednak nie mniejszego zwykle od 1 MPa). Wszystkie części ruchome obudowy powinny być wykonane w postaci złącz ognioszczelnych utworzonych' przez stykające się z sobą odpowiednio obrobione powierzchnie (o określonej gładkości), zapewniających uzyskanie szczeliny o określonych wymiarach i zabezpieczonych przed korozją. Wymiary szczelin złącz ognioszczelnych zależne są od rodzaju złącza i od tzw. wolnej przestrzeni osłoniętej. Graniczne wartości wymiarów szczelin podano w tablicy 5.1. Na rys. 5.2 pokazano wybrane wymiary złącz ognioszczelnych. Pomiędzy powierzchnie tworzące złącze ognioszczelne nie powinno się wprowadzać uszczelek. Specjalną uwagę powinno się poświęcić śrubom mocującym elementy obudowy. Śruby te powinny: mieć wytrzymałość dostosowaną do ciśnienia probierczego, być co najmniej 3, rozłożone równomiernie na obwodzie, być zabezpieczone przed obluzowywaniem się i wypadaniem, umożliwiać realizację zamknięcia specjalnego.

ExiaI oraz ExibII - Obwód iskrobezpieczny jest to obwód, w którym jakakolwiek iskra lub zjawisko cieplne, powstałe w warunkach określonych w normie [N-6], obejmujących stan normalny i określone warunki stanu awaryjnego, nie jest zdolne do spowodowania zapłonu określonej gazowej atmosfery wybuchowej. Urządzenie iskrobezpieczne z kolei jest to urządzenie elektryczne, którego wewnętrzne i zewnętrzne obwody są iskrobezpieczne. Obwody i urządzenia iskrobezpieczne wykorzystywane są wyłącznie w urządzeniach teleelektrycznych (telefony, urządzenia dyspozytorskie, obwody sterowania i sygnalizacji, metanornetria, itp.). W pracy obwodów iskrobezpiecznych wyróżnia się stan normalny i stany awaryjne. W każdym z tych stanów powinien być zachowany określony współczynnik bezpieczeństwa, którego wartość zależna jest od kategorii obwodu iskrobezpiecznego. Obwody iskrobezpieczne realizowane są w dwóch poziomach zabezpieczenia (kategoriach iskrobezpieczeństwa), oznaczanych symbolami „ia" oraz "ib".

ZAGADNIENIE 21.

Cechy budowy i zastosowanie urządzeń elektrycznych przeciwwybuchowych oznaczonych symbolami:

ExqI - urządzenia w osłonie piaskowej: Są tu urządzenia elektryczne nie zawierające części normalnie iskrzących, których obudowa jest wypełniona hydrofobowym piaskiem kwarcowym w taki sposób, aby awaryjny luk elektryczny, powstający wewnątrz obudowy, nie mógł spowodować zapłonu mieszaniny wybuchowej w wyrobisku, ani bezpośrednio wydostając się, ani też przez nagrzanie ścian obudowy. Piasek powinien wypełniać dokładnie wnętrze obudowy, stanowiąc osłonę o grubości dostosowanej do największego ustalonego prądu zwarciowego wewnątrz urządzenia. Grubość warstwy piasku można zmniejszyć stosując dodatkowo metalowy ekran połączony mechanicznie i elektrycznie z obudową. Obudowa powinna zapewnić stopień ochrony II' 54 i posiadać zamknięcia specjalne.

ExpI - urządzenia z osłoną gazową z nadciśnieniem: realizowane są w odmianie z obudową przewietrzaną strumieniem powietrza nie zawierającego gazów palnych i wybuchowych (dostarczanego spoza wyrobiska zaliczonego do pomieszczenia zagrożonego wybuchem). Urządzenia powinny być przewietrzane przed włączeniem urządzenia i podczas pracy. Powinny posiadać zabezpieczenia uniemożliwiające: włączenie napięcia do urządzenia, które nie zostało dokładnie przewietrzone, pracę przy spadku ciśnienia czynnika przewietrzającego poniżej granicznej wartości (100-250) Pa, pracę przy spadku prędkości czynnika przewietrzającego.

ExmII - urządzenia hermetyzowane masą izolacyjną: Masa izolacyjna jest to płynny, utwardzalny, jednolity materiał elektroizolacyjny przeznaczony do zalewania elementów urządzeń elektrycznych. Hermetyzowanie masa izolacyjną polega na zalaniu masą izolacyjną elementów przewodzących prąd elektryczny i, w uzasadnionych przypadkach, zastosowaniu dodatkowych zabezpieczeń wyłączających urządzenie. W wyniku tego uniemożliwia się zapalenie znajdującej się na zewnątrz osłony mieszaniny wybuchowej zarówno w normalnym stanie pracy. jak i w przypadku uszkodzeń wewnątrz urządzenia. . Rozróżnia się dwa stopnie ochrony: stopień l (l EExmI) - zapewnia bezpieczne użytkowanie zarówno w normalnym stanie pracy, jak i przy zaistniałych możliwych uszkodzeniach, stopień 2 (2EExmI) - zapewnia bezpieczne użytkowanie VI normalnym stanie pracy. Ochronę uzyskuje się m. in. przez: a) ograniczenie temperatury masy izolacyjnej do wartości o 20°C wyższej od dopuszczalnej temperatury obudowy, b) odpowiednią wytrzymałość elektryczną izolacji i grubość masy izolacyjnej, c) zastosowanie wbudowanego zabezpieczenia wyłączającego urządzenie przy nadmiernym nagrzaniu masy izolacyjnej.

ExsI - urządzenia o budowie specjalnej:

ZAGADNIENIE 22.

Zasady dopuszczania i gospodarowania urządzeniami przeciwwybuchowymi: Zasady stosowania i eksploatacji elektrycznych urządzeń budowy przeciwwybuchowej w kopalniach określone są w odpowiednich przepisach . Najważniejsze postanowienia przepisów dotyczą:
- organizacji gospodarowaniem i użytkowaniem urządzeniami przeciwwybuchowymi,
- ewidencji urządzeń,
- eksploatacji urządzeń,
- napraw urządzeń przeciwwybuchowych,
- kontroli okresowej urządzeń.
Zasady organizacji gospodarowaniem i użytkowaniem urządzeń budowy przeciwwybuchowej:
1. W zakładach górniczych eksploatowane mogą być tylko takie urządzenia, które poddane zostały odbiorowi u producenta.
2. Za prawidłowe gospodarowanie urządzeniami przeciwwybuchowymi odpowiedzialna jest osoba dozom wyznaczona przez kierownika mchu zakładu górniczego, która powinna zorganizować właściwy nadzór nad eksploatacją, konserwacją i naprawami urządzeń. W zakładach górniczych mających pola metanowe trzeciej i/lub czwartej kategorii zagrożenia metanowego, powinna to być osoba wyższego dozom urządzeń elektrycznych (nadsztygar).
3. Kierownik mchu zakładu górniczego powołuje służbę nadzoru nad urządzeniami przeciwwybuchowymi (Dział Ognioszczelności), która powinna kontrolować wszystkie urządzenia znajdujące się w posiadaniu zakładu i odpowiednio podmiotów wykonujących prace w tym zakładzie. Dodatkowo służba nadzoru obejmuje kontrolą również: górnicze lampy osobiste, elektryczny sprzęt strzałowy, metanomierze oraz urządzenia telekomunikacyjne i systemów bezpieczeństwa, przyrządy sejsmograficzne, geofony, lasery, przenośną aparaturę pomiarową, elektryczny sprzęt ratowniczy.
4. Każda osoba dozom ruchu elektrycznego raz na 5 lat powinna być przeszkolona w zakresie budowy, eksploatacji, konserwacji i naprawy urządzeń budowy przeciwwybuchowej.
5. Każda osoba dozoru ruchu oddziału eksploatującego urządzenie oraz osoba obsługująca urządzenia powinna być przeszkolona w zakresie prawidłowej eksploatacji urządzeń przeciwwybuchowych.

Dyrektywa nowego podejścia ATEX 100:
Dyrektywa ta obowiązuje kraje członkowskie Unii od l lipca 2003 roku. Nowe podejście polega przede wszystkim na ograniczeniu zaangażowania władz państwowych w kontrolę parametrów jakości wyrobów związanych z wolnym handlem na etapie projektowania i uruchamiania produkcji (rezygnacja lub ograniczenie stosowanego dotychczas systemu dopuszczeń urządzeń elektrycznych do stosowania w kopalniach). Najważniejsze zasady bezpiecznego stosowania urządzeń przeciwwybuchowych są następujące:
1. Dyrektywa ustanawia tylko zasadnicze wymagania bezpieczeństwa, sformułowane bardzo ogólnie,
2. Szczegółowe wymagania .techniczne zapewniające zgodność z tymi zasadniczymi wymaganiami bezpieczeństwa dyrektywy zawarte są w zharmonizowanych normach europejskich. Przestrzeganie tych norm przez producenta urządzeń zapewnia domniemanie zgodności z wymaganiami zasadniczymi. "
3. Normy zharmonizowane nie są normami obowiązującymi i utrzymują swój status norm dobrowolnego stosowania.
4. Władze poszczególnych państw (członków Unii Europejskiej) są zobowiązane do uznania, że urządzenia produkowane zgodnie z europejskimi normami zharmonizowanymi są zgodne z wymaganiami zasadniczymi dyrektywy i nie mogą żądać ponownego badania lub dopuszczania urządzeń do pracy w podziemiach kopalń.
5. Ocenę zgodności budowy urządzenia z wymaganiami dyrektywy przeprowadzają organy notyfikowane (zgłoszone do Komisji Europejskiej i opatrzone numerem identyfikacyjnym).

ZAGADNIENIE 23.

Zagrożenie pożarowe stwarzane przez urządzenia elektryczne - udział zwarć:
Podczas zwarcia ciepło praktycznie nie jest oddawane do otoczenia (całe ciepło wydzielone pochłaniane jest przez przewód). O przyroście temperatury, a więc i o zagrożeniu pożarowym decyduje czas działania zabezpieczenia zwarciowego.

Zagrożenie pożarowe stwarzane przez urządzenia elektryczne - udział przeciążeń:
O przyroście temperatury, a więc i o zagrożeniu pożarowym decyduje czas działania zabezpieczenia przeciążeniowego.

Podział materiałów palnych:
- niezapalne (nie zapalają się płomieniem, żarzą się, gasną po odsunięciu płomienia),
- trudno zapalne (zapalają się płomieniem, gasną po odsunięciu płomienia),
- łatwo zapalne (zapalają się płomieniem, palą się po odsunięciu płomienia).

ZAGADNIENIE 24.

Zabezpieczenia nadmiarowo prądowe: 1. zabezpieczenie elektromechaniczne (tradycyjne):
- zabezpieczenie topikowe(bezpieczniki topikowe),
- zabezpieczenie elektromagnesowi,
- zabezpieczenie termobimetalowe.
2. zabezpieczenie elektroniczne:
- analogowe,
- cyfrowe.

Rola zabezpieczeń nadmiarowo prądowych w ograniczaniu zagrożenia pożarowego:

ZAGADNIENIE 25.

Prądy błądzące - prądy elektryczne płynące w ziemi (ośrodkach przewodzących) i konstrukcjach metalowych nie będących elementami obwodu elektrycznego zbudowanego dla tych prądów.

Przyczyny prądów błądzących:
środki techniczne:
- trakcja elektryczna przewodowa- linie tramwajowe, metra, trakcja kolejowa,
- sieci elektroenergetyczne prądu przemiennego,
- ogniwa galwaniczne powstające w wyniku styku konstrukcji metalowych z przewodzącym ośrodkiem,
- obwody automatyki sygnalizacji,
- nadajniki radiowe.

Zjawiska pozatechniczne:
- wyładowania atmosferyczne,
- naturalne prądy ziemne.

Trakcja elektryczna jako przyczyna prądów błądzących:

Rozkłady potencjałów szyn:

ZAGADNIENIE 26.

Zagrożenia stwarzane przez prądy błądzące:
- korozyjne,
- zagrożenie przy prowadzeniu robót strzelniczych,
- zagrożenia pożarowe ,
- wybuchowe,
- zagrożenie zakłóceń w obwodach sterowania..

Istota zagrożenia korozyjnego podziemnych konstrukcji metalowych:
Prąd o wartości 1A wypływający z konstrukcji może zniszczyć w ciągu roku: 6,1-9,1 kg stali albo 33,8kg ołowiu.

Ochrona bierna - izolacja przeciwkorozyjna (farby, pokrycia).

ZAGADNIENIE 27.

Rozkłady potencjałów na konstrukcjach podziemnych:
Wymuszanie na konstrukcji potencjału ujemnego względem ziemi.
Ochrona katodowa (czynna):
- drenaż elektryczny (drenaż spolaryzowany wymusza 1 kierunek przepływu prądu),
- za pomocą stacji katodowych (wszystkie punkty, gdzie jest + stawiane są prostowniki).

Pomiar potencjałów w konstrukcjach podziemnych:
- okresowe (określają wysokość prądów błądzących, ich rodzajów i stopnia zagrożenia w zakładzie górniczym),
- doraźne (ocena zagrożenia przy prowadzeniu robót strzelniczych w określonym miejscu, w określonym czasie i określonym rodzaju),
- specjalne (wykonują rzeczoznawcy z wykorzystaniem specjalnych przyrządów).

Ochrona katodowa -

ZAGADNIENIE 28.

Inne zagrożenia powodowane przez prądy błądzące:
Zagrożenie przy prowadzeniu robót strzelniczych:

Zagrożenie pożarowe:

Zagrożenie wybuchowe:

Zagrożenie zakłóceń w obwodach sterowania:

ZAGADNIENIE 29.

Pola elektryczne i magnetyczne powstające wokół urządzeń elektrycznych:

Oddziaływanie pól elektrycznych i magnetycznych na organizm człowieka:

Strefy ochronne:

ZAGADNIENIE 30.

Człowiek jako istota bioelektryczna:

Promieniowanie elektromagnetyczne:

Źródła promieniowania elektromagnetycznego:

Oddziaływanie promienia elektromagnetycznego na organizm człowieka:

13

---