MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Romuald Stasik
U\
ytkowanie sieci i urządzeń elektrycznych w wyrobiskach
górniczych 311[15].Z2.06
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\
. Piotr Chudeusz
mgr in\
. Aleksander Wrana
Opracowanie redakcyjne:
mgr in\
. Romuald Stasik
Konsultacja:
mgr in\
. Gabriela Poloczek
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[15].Z2.06
 U\
ytkowanie sieci i urządzeń elektrycznych w wyrobiskach górniczych , zawartego
w modułowym programie nauczania dla zawodu Technik górnictwa podziemnego.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Maszyny górnicze w górniczym środowisku pracy. Elektryfikacja kopalń 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 17
4.1.3. Ćwiczenia 18
4.1.4. Sprawdzian postępów 19
4.2. Rozdzielnie napięcia 20
4.2.1. Materiał nauczania 20
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 27
4.2.3. Ćwiczenia 27
4.2.4. Sprawdzian postępów 28
4.3. Transformatory kopalniane 29
4.3.1. Materiał nauczania 29
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 31
4.3.3. Ćwiczenia 31
4.3.4. Sprawdzian postępów 32
4.4. Zabezpieczenia elektryczne stosowane w procesie wydobywczym 33
4.4.1. Materiał nauczania 33
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 39
4.4.3. Ćwiczenia 39
4.4.4. Sprawdzian postępów 40
4.5. Trakcja elektryczna 41
4.5.1. Materiał nauczania 41
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 47
4.5.3. Ćwiczenia 47
4.5.4. Sprawdzian postępów 48
4.6. Oświetlenie elektryczne podziemi kopalń 49
4.6.1. Materiał nauczania 49
4.6.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 54
4.6.3. Ćwiczenia 54
4.6.4. Sprawdzian postępów 55
4.7. Ochrona przed ra\
eniem prÄ…dem 56
4.7.1. Materiał nauczania 56
4.7.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 65
4.7.3. Ćwiczenia 66
4.7.4. Sprawdzian postępów 66
5. Sprawdzian osiągnięć 67
6. Literatura 72
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu podstawowej wiedzy o sieciach
elektrycznych i urządzeniach elektrycznych stosowanych w górnictwie podziemnym,
przepisach i zasadach ich budowy i eksploatacji.
W poradniku zamieszczono:
- wymagania wstępne  wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć ju\
ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,
- cele kształcenia  wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,
- materiał nauczania  wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,
- zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy ju\
opanowałeś określone treści,
- ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,
- sprawdzian postępów,
- sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi
opanowanie materiału całej jednostki modułowej,
- literaturę uzupełniającą.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
3
311[15].Z2
Eksploatacja maszyn i urządzeń
górniczych
311[15].Z2.01
Dobieranie maszyn do urabiania
i Å‚adowania
311[15].Z2.02
U\
ytkowanie urządzeń
transportowych
311[15].Z2.03
U\
ytkowanie maszyn i urządzeń
do zabezpieczenia wyrobisk
311[15].Z2.04
Eksploatowanie układów
sterowania, sygnalizacji i łączności
311[15].Z2.05
Eksploatowanie urządzeń do
wzbogacania i przeróbki
mechanicznej kopalin
311[15].Z2.06
U\
ytkowanie sieci i urządzeń
elektrycznych w wyrobiskach
górniczych
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- stosować jednostki układu SI,
- przeliczać jednostki,
- posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu elektrotechniki i elektroniki,
- rozró\
niać podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki,
- rozró\
niać elementy obwodu elektrycznego,
- odczytywać schematy prostych układów elektrycznych i elektronicznych,
- charakteryzować wymagania dotyczące bezpieczeństwa pracy przy urządzeniach
elektrycznych,
- łączyć układy elektryczne i elektroniczne zgodnie ze schematem,
- wyjaśniać działanie prostych układów elektrycznych i elektronicznych na podstawie ich
schematów,
- korzystać z ró\
nych z
ródeł informacji,
- obsługiwać komputer,
- współpracować w grupie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- sklasyfikować maszyny i urządzenia elektryczne stosowane w górnictwie,
- zinterpretować właściwości techniczno ruchowe maszyn elektrycznych stosowanych
w podziemiach kopalń,
- scharakteryzować zadania stacji transformatorowych i prostownikowych,
- scharakteryzować pojazdowe stacje transformatorowe i prostownikowe,
- scharakteryzować rodzaje sterowań elektrycznych maszyn górniczych w podziemiach
kopalń,
- scharakteryzować układ elektryczny elektrowozu kopalnianego,
- scharakteryzować sieci niskiego i wysokiego napięcia stosowane w kopalniach,
- scharakteryzować sposoby oświetlania wyrobisk górniczych,
- zastosować urządzenia zabezpieczeń elektrycznych w maszynach i urządzeniach,
- zastosować zasady ochrony przed pora\
eniem prÄ…dem od trakcji elektrycznej,
- przedstawić zasady likwidacji prądów błądzących w wyrobiskach kopalnianych,
- scharakteryzować cechy dopuszczeniowe obudów maszyn i urządzeń elektrycznych,
- rozró\
nić obudowy maszyn i urządzeń zale\
nie od znaku dopuszczenia,
- obsłu\
yć wyłącznik ognioszczelny,
- zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy i zabezpieczenia przeciwpo\
arowego
podczas u\
ytkowania sieci i urządzeń elektrycznych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Maszyny górnicze w górniczym środowisku pracy.
Elektryfikacja kopalń
4.1.1. Materiał nauczania
Podziemne wyrobiska ze względu na zagro\
enie metanowe dzielimy na pomieszczenia
niemetanowe, bezpieczne pod względem wybuchowym, oraz pomieszczenia metanowe.
Określa się dwie zasadnicze grupy urządzeń elektrycznych, do stosowania w tych
pomieszczeniach:
- dla pomieszczeń o stopniu niebezpieczeństwa  a  urządzenia o budowie osłaniającej
maszyny i aparaty przed dostępem do części wiodących prąd, przed pyłem, wodą kapiącą
i tryskajÄ…cÄ… itp., zale\
nie od stopnia osłony;
- dla pomieszczeń o stopniu niebezpieczeństwa  b oraz  c  urządzenia o budowie
przeciwwybuchowej zabezpieczajÄ…cej przy budowie wzmocnionej przed powstaniem
iskrzenia, łuku elektrycznego czy niebezpiecznego przegrzania mogącego spowodować
wybuch metanu, a przy budowie ognioszczelnej przed przedostaniem siÄ™ wybuchu
powstałego wewnątrz maszyny czy aparatu na zewnątrz do otaczającej atmosfery
wybuchowej.
Pomieszczenia bezpieczne pod względem wybuchowym. Do pomieszczeń tych zalicza się
wszystkie pomieszczenia w kopalniach niemetanowych oraz te pomieszczenia w kopalniach
metanowych, w których nagromadzenie się mieszaniny wybuchowej metanu a tym samym
mo\
liwość wybuchu jest wykluczona. Zgodnie z przepisami te pomieszczenia zalicza się do
pomieszczeń o stopniu niebezpieczeństwa  a . Zawartość metanu w powietrzu nie mo\
e w nich
przekroczyć 0.5% objętościowo.
Pomieszczenia niebezpieczne pod względem wybuchowym. Do pomieszczeń niebezpiecznych
pod względem wybuchowym nale\
Ä…:
- pomieszczenia ze stopniem niebezpieczeństwa  b , tj. takie, w których istnieje mo\
liwość
tworzenia siÄ™ mieszanin wybuchowych, jednak w normalnych warunkach przewietrzania
nie ma w nich niebezpieczeństwa wybuchu, a samo przewietrzanie ich jest niezawodne.
W pomieszczeniach o stopniu niebezpieczeństwa  b ilość metanu w powietrzu
w normalnych warunkach przewietrzania mo\
e osiągnąć najwy\
ej 1% objętościowo,
- pomieszczenia ze stopniem niebezpieczeństwa  c tj. takie, w których stale istnieje
mo\
liwość tworzenia się mieszaniny wybuchowej metanu. Do pomieszczeń o stopniu
niebezpieczeństwa  c nale\
ą takie wyrobiska wybierkowe i inne, w których zawartość
metanu, nawet przy prawidłowych warunkach wentylacji, mo\
e osiągnąć więcej ni\
1%.
W pomieszczeniach o stopniu niebezpieczeństwa  b oraz  c mo\
na stosować tylko
urządzenia przeciwwybuchowe, które są bezpieczne wobec metanu. Przepisy [8] określają
równie\
zasady stosowania i nastaw zabezpieczeń w wyrobiskach zagro\
onych wybuchem
pyłu węglowego, ż624 pkt.4 Rozporządzenia wymaga aby dobór nastaw zabezpieczeń
zwarciowych i przeciÄ…\
eniowych w pomieszczeniach zaliczonych do klasy B zagro\
enia
wybuchem pyłu węglowego odpowiadał takim samym rygorom jak dla urządzeń i sieci
instalowanych w pomieszczeniach zaliczonych do stopnia  b lub  c niebezpieczeństwa
wybuchu metanu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Wszystkie wyrobiska podziemne charakteryzuje:
- wysoki stopień zawilgocenia i zapylenia,
- ograniczona przestrzeń,
- niedostateczne przewietrzanie,
- złe warunki oświetleniowe.
Wysoki stopień zawilgocenia i zapylenia wymaga stosowania określonych materiałów
izolacyjnych (nie nasiÄ…kliwych) w urzÄ…dzeniach elektrycznych oraz u\
ywania osłon
zamkniętych, chroniących aparaturę przed wodą i pyłem.
Ograniczona przestrzeń (rozmiarem wyrobiska) wymaga rozwiązań konstrukcyjnych
urządzeń elektrycznych o mo\
liwie małych wymiarach skrajnych i łatwych do transportu.
Niedostateczne przewietrzanie, wraz ze wzrostem temperatury otoczenia, niekorzystnie
wpływa na warunki pracy maszyn i aparatów, zmniejszając trwałość izolacji i zwiększając
zagro\
enie po\
arowe.
Złe warunki oświetleniowe wymagają takich rozwiązań konstrukcyjnych aparatury, aby do
minimum ograniczyć wszelkie manipulacje przez zastosowanie ró\
nego rodzaju blokad
mechanicznych i elektrycznych, uniemo\
liwiajÄ…cych bÄ…dz
ograniczających popełnianie
błędów przez obsługę.
Charakter produkcji oddziałów wydobywczych, wymaga stałego przemieszczania
urządzeń elektrycznych w miarę postępu robót górniczych. Warunki te powodują stawianie
szczególnie du\
ych wymagań w zakresie zabezpieczeń obsługi przed ra\
eniami
elektrycznymi. Podział pomieszczeń, w których instalowane są urządzenia elektryczne,
uwzględnia niebezpieczeństwo wybuchu, niebezpieczeństwo ra\
enia oraz mo\
liwość dostępu
do urządzeń osób postronnych. Podziałem podstawowym jest podział ze względu na
niebezpieczeństwo wybuchu, według którego rozró\
nia siÄ™:
- pomieszczenia bezpieczne pod względem wybuchowym,
- pomieszczenia niebezpieczne pod względem wybuchowym.
Pod względem niebezpieczeństwa ra\
enia pomieszczenia dzielimy na:
- pomieszczenia zwykłe, nie wykazujące zwiększonego niebezpieczeństwa ra\
enia,
- pomieszczenia ze zwiększonym niebezpieczeństwem ra\
enia,
- pomieszczenia szczególnie niebezpieczne.
Wszystkie pomieszczenia, w których zainstalowane są urządzenia elektryczne, nale\
Ä… do
pomieszczeń ruchu elektrycznego. Ze względu dostęp do pomieszczeń ruchu elektrycznego
osób niepowołanych rozró\
nia siÄ™ pomieszczenia:
- ruchu elektrycznego zamknięte,
- ruchu elektrycznego otwarte,
- ruchu elektrycznego ogólnie dostępne.
Zwiększone niebezpieczeństwo ra\
enia prÄ…dem elektrycznym mo\
e wystąpić szczególnie:
- w pomieszczeniach wilgotnych, w których względna wilgotność powietrza mo\
e
długotrwałe przekraczać 75%,
- w pomieszczeniach mokrych, w których względna wilgotność powietrza jest stale bliska
100% i w których strop, ociosy i spąg pokryte są skroploną parą wodną lub wodą
przenikającą z otaczających skał.
Wyrobiska podziemne mo\
na następująco uszeregować pod względem
niebezpieczeństwa ra\
enia,( poczÄ…wszy od najbardziej niebezpiecznych):
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
8
- rzÄ…pia szybowe,
- zbiorniki i kanały wodne,
- mokre szyby,
- wszystkie przodki o ró\
nych stopniach wilgotności,
- komory pomp oddziałowych,
- chodniki odstawowe oddziałowe,
- komory transformatorów i rozdzielni,
- komory pomp odwadniania głównego,
- podszybia i główne przekopy,
- warsztaty i zajezdnie.
Do odrębnej grupy nale\
ą chodniki i przekopy, którymi odbywa się przewóz
lokomotywami elektrycznymi z drutem jezdnym.
Porównanie i zakres stosowania energii elektrycznej, energii sprę\
onego powietrza
oraz energii hydraulicznej do napędu maszyn górniczych. Rozwój górnictwa oraz
zapotrzebowania na węgiel i wynikająca stąd potrzeba wzrostu wydajności zakładów
górniczych wymagał wprowadzenia mechanizacji robót. Nowe konstrukcje maszyn
górniczych i przystosowanych do nich górniczych urządzeń elektrycznych spowodował
powszechność stosowania napędu elektrycznego w górnictwie węglowym. Ograniczenia przy
elektryfikacji występują jedynie w kopalniach silnie metanowych i kopalniach bardzo
mokrych. Wynikiem tych ograniczeń jest konieczność stosowania napędu pneumatycznego.
Pracę urządzeń oraz napędów elektrycznych w kopalni w porównaniu z urządzeniami
pneumatycznymi, cechują następujące zalety:
- przeciÄ…\
alność z
ródła energii,
- małe straty przy przenoszeniu energii i jej u\
ytkowaniu,
- łatwość uzyskania rezerw mocy oraz zwiększenia zakresu zasilania,
- mo\
liwość zdalnego sterowania maszynami oraz automatyzacji pracy maszyn,
- mo\
liwość dobrego oświetlenia miejsca pracy.
Ogólna średnia sprawność urządzeń elektrycznych wynosi 65%. Ogólna średnia
sprawność urządzeń i instalacji powietrza sprę\
onego jest o wiele gorsza i wynosi około 8%,
porównując obie ogólne sprawności otrzymuje się stosunek 1 : 8 na korzyść napędu
elektrycznego. Sprawność silników pneumatycznych spada wraz ze stopniem zu\
ycia ich
elementów, w przypadku silnika elektrycznego spadek sprawności praktycznie nie występuje.
Dodatkowo w rurociągach występują straty powietrza spowodowane nieszczelnością,
zmianami przekroju przewodów, koniecznością stałego tłoczenia powietrza do przewodów,
nawet w czasie postojów maszyn. Napędy hydrauliczne w zastosowaniu do maszyn
górniczych, szczególnie w zakresie sterownia i regulacji mechanizmów napędu o ruchu
liniowym, czy zasilania obudów zmechanizowanych, charakteryzują się wieloma zaletami
zarówno w stosunku do napędu pneumatycznego jak i elektrycznego jednak zło\
oność układu
hydraulicznego w stosunku do napędu elektrycznego jak równie\
względy bezpieczeństwa
(ciśnienie robocze układów hydraulicznych, konieczność zastępowania łatwopalnego oleju),
a szczególnie precyzyjna aparatura rozdzielcza, sterująca i kontrolna, podnoszą znacznie
zarówno koszty, zło\
oność, jak i skłonność układu do awarii. W nowo projektowanych
i uruchamianych oddziałach wydobywczych, napęd elektryczny maszyn górniczych jest
rozwiązaniem najbardziej racjonalnym. Przy poziomie dobowego wydobycia rzędu kilku
tysięcy ton z jednej ściany konieczne staje się stosowanie nowoczesnych, wysokowydajnych
kompleksów ścianowych których łączna moc często dochodzi do 1000 kW. Ze względów
technicznych stosowanie napędów hydraulicznych jak równie\
pneumatycznych jest
nieracjonalne. Konstrukcja silników ognioszczelnych umo\
liwia stosowanie ich do napędu
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
maszyn górniczych w wyrobiskach metanowych. Zastosowanie nowoczesnej aparatury
Å‚Ä…czeniowej z obwodami iskrobezpiecznymi, ekranowanymi przewodami oponowymi,
zabezpieczeń ziemnozwarciowych w sieci wysokiego napięcia oraz zabezpieczeń
upływnościowch w sieciach niskiego napięcia pozwala na stosowanie napędów elektrycznych
z du\
ym marginesem bezpieczeństwa w kopalniach silnie metanowych. Elektryfikacja kopalń
silnie metanowych wymaga spełnienia szeregu warunków. Nale\
ą do nich między innymi:
- zapewnienie prawidłowego przewietrzania wyrobisk z ciągłą kontrolą metanu
w określonych punktach wyrobiska,
- samoczynne wyłączanie urządzeń elektrycznych w przypadku wystąpienia zaburzeń
w prawidłowym przewietrzaniu,
- ograniczenie pojemnościowych prądów ziemnozwarciowych w sieciach wysokiego
napięcia oraz wprowadzenie selektywnych zabezpieczeń ziemnozwarciowych,
- wprowadzenie w sieciach niskiego napięcia systemu zabezpieczeń upływnościowych
w celu wykrywania uszkodzeń izolacji,
- powszechne stosowanie przewodów oponowych ekranowanych,
- stosowanie nowoczesnego przeciwwybuchowego wyposa\
enia elektrycznego
z obwodami iskrobezpiecznymi,
- prowadzenie systematycznej kontroli i konserwacji sieci, maszyn i aparatury elektrycznej.
Rola elektryfikacji w programie automatyzacji procesu wydobycia węgla
W kopalni zelektryfikowanej, automatyzacja pracy maszyn i urządzeń jest naturalną
konsekwencjÄ… rozwoju istniejÄ…cego wyposa\
enia elektrycznego i sprowadza siÄ™ do
uzupełnienia go dodatkowymi elementami kontroli i sterowania. Podstawą automatyzacji jest
sieć zasilająca kablowa oraz aparatura łączeniowa, szczególną rolę odgrywają wyłączniki
stycznikowe manewrowe, stanowiÄ…ce podstawowy element sterowania silnikami
elektrycznymi. Punktem wyjścia do kompleksowej automatyzacji pracy maszyn i urządzeń
w kopalni jest automatyzacja zasilania odbiorników prądu przemiennego i prądu stałego.
Zdanie to rozwiÄ…zano poprzez wprowadzenie automatycznych stacji transformatorowych
oddziałowych oraz automatycznych stacji prostownikowych. Stanowią one podstawę
zapewniającą ciągłość zasilania w procesie wydobywczym. Nie mniej istotnymi
urządzeniami, zapewniającymi bezpieczeństwo, a tak\
e utrzymanie ruchu zakładu,stanowi
zautomatyzowane wyposa\
enie elektroenergetyczne urządzeń odwadniania głównego oraz
oddziałowego. W automatyzacji przenośników podstawowym elementem łączeniowym jest
łącznik stycznikowy w układzie uniwersalnym, do sterowania lokalnego i zdalnego
maszynami górniczymi. Zastosowanie łącznika stycznikowego do sterowania centralnego
pozwala na budowę ciągów przenośnikowych lub zespołów maszynowych. Współczesne typy
łączników stycznikowych wyposa\
one są w układy umo\
liwiające zrealizowanie pełnej
automatycznej współpracy maszyn (kombajnów, przenośników ścianowych oraz
podścianowych) tworzących kompleks ścianowy, z zapewnieniem odpowiedniego poziomu
bezpieczeństwa poprzez stosowanie odpowiednich blokad zabezpieczających. Obwody
pomiarowe, zabezpieczenia przeciÄ…\
eniowe, zwarciowe, a tak\
e zabezpieczenia
upływnościowe, układy sygnalizacji ostrzegawczej i łączności w ścianie, stanowią
wyposa\
enie maszyn i urządzeń w oddziale, jednocześnie stanowią elementy automatyki
przemysłowej.
Zasilanie kopalń. Zgodnie z obowiązującymi przepisami, zakład górniczy powinien mieć co
najmniej dwa zasilania z niezale\
nych z
ródeł energii przy czym:
- jedno zasilanie jako podstawowe powinno pokrywać pełne zapotrzebowanie mocy
zakładu górniczego,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
- drugie zasilanie jako rezerwowe powinno być wystarczające co najmniej do pokrycia
mocy głównych wentylatorów, maszyn wyciągowych niezbędnych do wyjazdu załogi,
pomp odwadniania głównego oraz stacji odmetanowania  w sumie jednak nie mniej ni\

70% pełnego zapotrzebowania mocy zakładu górniczego.
Rys. 1. Uproszczony schemat zasilania kopalni (powierzchnia) [5, s. 471]
Podziemne urzÄ…dzenia elektromaszynowe zasilane sÄ… z powierzchniowej sieci wysokiego
napięcia, napięciem 6000 V. Energia elektryczna doprowadzana jest kablami do rozdzielni,
z których następuje dalszy jej rozdział. Rozró\
nia siÄ™ rozdzielnie przyszybowe, instalowane
w pobli\
u szybów, którymi doprowadzone są kable zasilające z powierzchni, oraz rozdzielnie
oddziałowe. Rozdzielnie przyszybowe, z których zasilane są pompy głównego odwadniania
oraz oddziały wydobywcze, nazywają się rozdzielniami podstawowymi lub rozdzielniami
głównymi. Rozdzielnie instalowane w oddziałach górniczych dzielą się na rozdzielnie
oddziałowe końcowe oraz rozdzielnie pośrednie. Rozdzielnie końcowe stanowią ostatnie
ogniwo podziemnej sieci kablowej wysokiego napięcia. Wykorzystanie techniki cyfrowej
i mikroprocesorowej pozwala na kontrolÄ™ stanu pracy systemu energetycznego kopalni,
kontrolę parametrów zasilania, optymalizację pracy, jak równie\
wczesne wykrywanie stanów
awaryjnych ze stanowiska dyspozytorskiego. Rys. 2 przedstawia schemat blokowy takiego
systemu.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Rys. 2. System nadzoru energetycznego kopalni ERGON [8, s. 247]
Linie kablowe, rodzaje i budowa przewodów.
W urzÄ…dzeniach elektrycznych oraz do rozprowadzania energii elektrycznej u\
ywane sÄ…
ró\
nego rodzaju przewody elektryczne. Ogólnie przewody dzielimy na:
- przewody elektroenergetyczne przeznaczone do instalacji energetycznych (rozsył energii,
zasilanie odbiorników siły i oświetleniowych),
- przewody teletechniczne przeznaczone do instalacji w urzÄ…dzeniach telekomunikacyjnych
(telefonicznych, sygnalizacyjnych i radiofonicznych),
- druty nawojowe stosowane głównie do uzwojeń maszyn elektrycznych.
Przewody elektroenergetyczne, dzielimy ze względu na sposób ich instalowania na:
- przewody do instalacji stałej,
- przewody do odbiorników ruchomych.
W zale\
ności od budowy przewodów rozró\
niamy:
- przewody gołe,
- przewody izolowane.
Przewody gołe nie mają izolacji. Mogą być wykonane w postaci drutu, linki, płaskownika
itp. Przewody gołe stosuje się w ruchu elektrycznym kopalni do sieci napowietrznych,
w rozdzielniach (głównie jako szyny zbiorcze), jako przewody jezdne w przewodzie
lokomotywowym oraz jako przewody uziemiające. Przewody izolowane mają część metalową,
zwanÄ… \
yłą, którą pokrywa materiał izolacyjny. śyła przewodu mo\
e być jednolita, czyli
jednodrutowa, lub te\
skręcona z pewnej liczby drutów (linka). Stosowane są linki sztywne,
składające się z małej liczby grubych drutów, oraz linki giętkie, składające się z du\
ej liczby
cienkich drutów. Do wyrobu \
ył i przewodów u\
ywa się najczęściej miedzi elektrolitycznej.
Przewodność linek jest mniejsza ni\
przewodność drutu, gdy\
droga przepływu prądu przez
poszczególne druty linki jest dłu\
sza ni\
w drucie prostym o tej samej długości co linka.
W podziemiach kopalń instaluje się głównie przewody miedziane. Do izolacji \
ył przewodów
izolowanych i kabli u\
ywa siÄ™ oliwinitu lub polietylenu (mo\
na jeszcze spotkać kable starych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
12
instalacji izolowane papierem nasyconym olejem lub gumÄ…). Kable nadajÄ… siÄ™ przede wszystkim
do układania w ziemi, w kanałach, w wodzie itp. Ka\
dy przewód i kabel jest zbudowany na
określone najwy\
sze napięcie robocze, które nazywamy jego napięciem znamionowym.
Poszczególne rodzaje przewodów i kabli ró\
nią się budową, która decyduje o mo\
liwości ich
zastosowania w ró\
nych warunkach. Kable oznaczane są symbolem literowym, który pozwala
na określenie ich budowy i właściwości oraz symbolem cyfrowym, który podaje napięcie
znamionowe, liczbÄ™ \
ył i ich przekrój. Poszczególne litery symbolu oznaczają:
- K  kabel o \
yłach miedzianych o izolacji i powłoce papierowej
- Y  umieszczone przed K oznacza powłokę polietylenową, a po K izolację polwinitową.
YKY  kabel elektroenergetyczny z \
yłami miedzianymi o izolacji i powłoce z polwinitu.
- A  umieszczone przed literÄ… K oznacza kabel z \
yłami wykonanymi z aluminium,
umieszczone na końcu symbolu literowego oznacza zewnętrzną osłonę z materiału
włóknistego
- YKG  kabel elektroenergetyczny z \
yłami miedzianymi o izolacji z polwinitu i powłoce
z ołowiu
- X  na zasadach analogicznych do Y oznacza odpowiednio powłokę lub izolację
polwinitowÄ…
- Al  umieszczone przed K oznacza powłokę aluminiową
- S  umieszczone po X oznacza izolacjÄ™ z polietylenu usieciowanego
- Ft  pancerz z taśm stalowych
- Fp  pancerz z drutów stalowych płaskich
- Fo  pancerz z drutów stalowych okrągłych
- Ap  pancerz z drutów aluminiowych płaskich
- y  umieszczone na końcu symbolu literowego oznacza osłonę polwinitową na
opancerzeniu
- k  osłona z taśm polwinitowych
- H  umiejscowiony przed literÄ… K lub AK oznacza kabel o \
yłach ekranowanych
(Hochstadtera)
- c  umieszczone po X oznacza izolację z polietylenu ciepłoodpornego, a po Y oznacza
powłokę z polwinitu ciepłoodpornego
- n  kabel z syciwem nie ściekającym
-  umieszczone przed literą H oznacza kabel trójpłaszczowy
- \
o  umieszczone na końcu symbolu oznacza \
yłę ochronną
- \
p  umieszczone na końcu symbolu oznacza kabel z \
yłami probierczymi
- T  na końcu symbolu kabel przeznaczony do pracy w warunkach tropikalnych
Przykłady oznaczeń niektórych kabli elektroenergetycznych:
- AK  kabel z \
yłami aluminiowymi goły ( bez pancerza, osłony i izolacji)
- YKYFpy 1kV 4x120 mm2  kabel miedziany o izolacji i powłoce polwinitowej,
z pancerzem z płaskich drutów stalowych, zewnętrzna osłona polwinitowa, na napięcie
1 kV posiadajÄ…cy cztery \
yły robocze o przekroju 120 mm2.
- 3HAKFtA 15kV 3x240 mm2  kabel trójpłaszczowy, ekranowany o \
yłach roboczych
z aluminium i izolacji papierowej nasyconej olejem, powłoce z ołowiu i pancerzu z taśm
stalowych z zewnętrzną osłoną włóknistą na napięcie 15 kV, trzy\
yłowy o przekroju
pojedynczej \
yły 240 mm2 Poszczególne typy przewodów wyrabia się o ró\
nych przekro-
jach. Przekroje przewodów elektroenergetycznych są znormalizowane i stopniowane
(tablica 3).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Tabela 1. Przekroje fabryczne i dopuszczalne obciÄ…\
enie przewodów miedzianych [5, s. 328]
Przekrój
Największe dopuszczalne
znamionowy
trwałe natę\
enie prÄ…du A
przewodu mm2
0,75 13
1 16
1,5 20
2,5 27
4 36
6 47
10 65
16 87
25 115
35 143
50 178
70 220
95 265
120 320
150 355
185 405
240 480
300 555
W górnictwie odpowiedni dobór przekroju przewodu na nagrzewanie ma szczególnie
znaczenie z uwagi na istniejące niebezpieczeństwo po\
arów i wybuchów .Temperatura
nagrzania przewodu zale\
y m.in. w znacznej mierze od warunków chłodzenia. Za
dopuszczalny stopieÅ„ nagrzania przewodu przyjmuje siÄ™ temperaturÄ™ o 20°C wy\
szÄ… ni\

temperatura otoczenia. Dopuszczalne obciÄ…\
enie przewodów jest zale\
ne od czasu trwania
obciÄ…\
enia. Przepisy ustalajÄ… trzy rodzaje obciÄ…\
enia:
- obciÄ…\
enie ciągłe,
- przerywane,
- obciÄ…\
enie dorywcze.
W górnictwie traktuje się wszystkie przewody elektryczne jako stale obcią\
one.
Przewody aluminiowe mo\
na obciÄ…\
ać prądem o wartości do 80% natę\
enia prÄ…du
dopuszczalnego dla przewodu miedzianego o takim samym przekroju.
Rodzaje i budowa znormalizowanych przewodów oponowych górniczych
Rys. 3. kabla z \
yłami a) okrągłymi, b) sektorowymi [6, s. 118]
Przewody zasilające górnicze maszyny do urabiania i ładowania oraz przenośniki
w wyrobiskach eksploatacyjnych i w przodkach robót przygotowawczych są w szczególny
sposób nara\
one na uszkodzenia mechaniczne. Wymagania w stosunku do kabli zasilajÄ…cych
są szczególnie wysokie. Maszyny stacjonarne, pracujące jednym miejscu, są zasilane kablami
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
14
opancerzonymi. Konstrukcja tych kabli zapewnia im wytrzymałość na uszkodzenia
mechaniczne przez stosowanie opancerzenia. Jednak w przypadku zasilania maszyn ręcznych
i ruchomych, wymagających przewodów giętkich nie znajdują one zastosowania. Górnicze
maszyny ręczne (wiertarki) i ruchome (kombajny, ładowarki itp.) muszą być zasilane
przewodami giętkimi (elastycznymi), przystosowanymi do mobilnej pracy zasilanych maszyn,
majÄ…cymi ponadto du\
ą wytrzymałość mechaniczną na zerwanie, zgniecenie i ścieranie,
jednocześnie zapewniającymi odpowiedni stopień bezpieczeństwa przed pora\
eniem obsługi.
Warunki spełniają przewody zbudowane w osłonie z mocnej gumowej opony zwane
przewodami oponowymi górniczymi OG.
Znormalizowane przewody oponowe górnicze OG produkowane jako przewody:
- cztero\
yłowe (trzy \
yły robocze i jedna uziemiająca),
- pięcio\
yłowe (trzy \
yły robocze, jedna uziemiająca i jedna sterująca),
- siedmio\
yłowe (trzy \
yły robocze, jedna uziemiająca i trzy sterujące),
Rys. 4.przewód oponowy górniczy OG cztero\
yłowy
1  ocynowane \
yły miedziane, 2  przekładka gumowa w kształcie krzy\
a maltańskiego,
3  izolacja gumowa, 4  opona gumowa [5, s. 331]
Podobnie jak przewody OG zwykłe są równie\
zbudowane przewody oponowe górnicze
w oponie z gumy trudno palnej, oznaczone symbolem OnG. Ich wadÄ… jest, \
e sÄ… nieco mniej
elastyczne od zwyczajnych przewodów OG. Oprócz przewodów OG i OnG produkowane są
równie\
przewody oponowe ekranowane, oznaczone symbolem OGek oraz OnGek. Przewody
te są stosowane do zasilania górniczych maszyn przodkowych z układami elektrycznymi
zabezpieczającymi obsługę maszyn przed ra\
eniem prądem. Przewody oponowe górnicze są
budowane na napięcie znamionowe 1000 V. Przekroje przewodów oponowych są tak
dobrane, \
e ich wytrzymałość mechaniczna jest wystarczająca dla przewidzianych warunków
pracy.
Instalacja przewodów i kabli górniczych
Na rys. 26 przedstawiono sposób zawieszania przewodów oponowych na obudowie
drewnianej i stalowej. W ścianach, część ruchomą przewodu zasilającego kombajn ścianowy
prowadzi się w układaku ochronnym oraz zabezpiecza przed przekroczeniem dopuszczalnej
siły rozciągającej określonej przez producenta kabla.
Rys. 5. Sprzęgnik do łączenia kabli oponowych [5, s. 335]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Przy prowadzeniu kabli w wyrobiskach podziemnych naczelnÄ… zasadÄ… jest zabezpieczenie
kabli przed uszkodzeniem mechanicznym. Z tych powodów aby uniknąć zagro\
eń
mechanicznych oraz ze względu na prądy błądzące zabronione jest układanie kabli na spągu,
zakopywanie lub układanie między szynami, kable tak uło\
one sÄ… nara\
one na uszkodzenia
wywołane działaniem prądów błądzących, wody kopalnianej. Kable nale\
y prowadzić na
wysokości zabezpieczającej je przed uderzeniami wozów, maszyn i narzędzi. W przypadku
niebezpieczeństwa uszkodzenia kabli, nale\
y w celu ochrony zabezpieczyć je drewnem lub
blachÄ….
Rys. 6. Sposoby zawieszania przewodów oponowych na obudowie drewnianej i stalowej [5, s. 333]
Kable w wyrobiskach z obudową murową zawiesza się w odstępach od 2 do 4 m za
pomocą wieszaków przedstawionych na rys. 7 (w zale\
ności od istniejących warunków), które
są wyło\
one papą. W wyrobiskach z obudową drewnianą układa się kable na podpórkach
drewnianych lub stalowych przymocowanych do stojaków, jak to uwidoczniono na rys. 6.
Podpórki powinny być budowane w odległości 2 do 4 m w sposób umo\
liwiajÄ…cy ewentualnÄ…
szybkÄ… wymianÄ™ i przeniesienie kabla w inne miejsce pracy.
Rys. 7. Mocowanie kabli w chodnikach i przekopach, a) do stropu, b) do ociosu wyrobiska [5 s. 346]
Kable energetyczne i teletechniczne instaluje się zarówno na powierzchni, jak
i w podziemiach kopalni. Na powierzchni kable prowadzi się w specjalnych kanałach
kablowych lub układa w ziemi. W szybach i szybikach prowadzi się kable w przedziałach
instalacyjnych oddzielonych od przedziałów wydobywczych. Kabel jest mocowany
w specjalnych wieszakach kablowych, wmurowanych do obmurza szybowego lub te\

przymocowanych do konstrukcji lub zbrojenia szybu. Na rys. 8 przedstawiono najczęściej
stosowane wieszaki kablowe. Wkładki i podkładki drewniane w wieszakach kablowych są
wykonane z drewna twardego nasyconego materiałem impregnującym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
Rys. 8. Sposób mocowania kabli w szybach i szybikach [5, s. 346]
W wyrobiskach o nachyleniu do 45° nale\
y instalować kable w pancerzu z drutów
stalowych. We wszystkich przypadkach, gdzie występuje mo\
liwość naprę\
eń rozciągających
kabel, stosuje siÄ™ niezale\
nie od wielkości nachylenia kabel w pancerzu
z drutów lub taśm stalowych.
Kable na podporach muszą być uło\
one z zachowaniem niedu\
ego zwisu. Kategorycznie
zabrania siÄ™ zawieszania kabli na gwoz
dziach lub hakach wbitych do ścian lub obudowy
chodnika. Ze względu na bezpieczeństwo ludzi, prowadzenie kabli w wyrobiskach
podziemnych musi być wykonane starannie, z zachowaniem jak największej pewności
i bezpieczeństwa ruchu. Zastosowanie odpowiedniego rodzaju kabli do określonych
warunków pracy jest regulowane przepisami Rozporządzenia MG [8].
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń
1. Co charakteryzuje wszystkie wyrobiska podziemne?
2. Jak rozró\
nia się według podziału podstawowego pomieszczenia ze względu na
niebezpieczeństwo wybuchu?
3. Jak dzielimy pomieszczenia pod względem niebezpieczeństwa ra\
enia?
4. W jakim przypadku mo\
e wystąpić szczególnie zwiększone niebezpieczeństwo ra\
enia
prÄ…dem elektrycznym?
5. W jaki sposób mo\
na uszeregować pod względem niebezpieczeństwa wyrobiska
podziemne?
6. Jakie są zalety stosowania urządzeń i napędu elektrycznego w porównaniu z napędem
pneumatycznym?
7. Spełnienia jakich warunków wymaga elektryfikacja kopalń silnie metanowych?
8. Co stanowi podstawÄ™ automatyzacji?
9. Jaka jest średnia sprawność urządzeń elektrycznych, a jaka pneumatycznych?
10. Na jakie grupy ogólnie dzielimy przewody?
11. Do zasilania jakich odbiorników słu\
Ä… przewody oponowe?
12. Jakie sÄ… sposoby monta\
u kabli zasilajÄ…cych w wyrobiskach poziomych i pionowych?
13. Jakie kable nale\
y stosować do zasilania maszyn i urządzeń w wyrobiskach o nachyleniu
powy\
ej 45o ?
14. Jaka jest naczelna zasada dotycząca prowadzenia kabli w wyrobiskach górniczych i co
z niej wynika?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zapoznaj siÄ™ z budowÄ… kabli energetycznych stosowanych w kopalni oraz na podstawie
stosowanych oznaczeń zidentyfikuj typ kabla.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z wzornikami kabli (przekrojami pokazującymi budowę kabla),
2) zidentyfikować i nazwać poszczególne warstwy,
3) korzystając z tabeli z oznaczeniami literowymi, na podstawie budowy wewnętrznej kabla,
napisz jego symbol literowy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- wzory kabli,
- tabela z kodami literowymi do identyfikacji kabli,
- katalog z kablami do porównania otrzymanych wyników z oznaczeniami producenta.
Ćwiczenie 2
Wykonaj pomiar rezystancji izolacji kabla korzystajÄ…c z miernika izolacji z prÄ…dnicÄ…
induktorowÄ… .
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zapoznać się z instrukcją wykonania pomiaru ciągłości,
2) wykonać pomiary, stosując się ściśle do zaleceń prowadzącego zajęcia,
3) przedstawić wnioski z pomiarów.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- megaomomierz, kabel z ró\
nymi izolacjami tym równie\
zawilgocony,
- materiały do pisania,
- instrukcja do ćwiczenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) scharakteryzować warunki środowiskowe w kopalni?
1
1

2) określić podział pomieszczeń ze względu na zagro\
enie wybuchem?
1
1

3) określić podział ze względu na dostęp osób do pomieszczeń ruchu
elektrycznego?
1
1

4) uszeregować pomieszczenia pod względem niebezpieczeństwa
ra\
enia?
1
1

5) określić jaki typ budowy powinny mieć maszyny i urządzenia
instalowane w pomieszczeniach ze stopniem  a zagro\
enia
wybuchem?
1
1

6) określić jaki typ budowy powinny mieć maszyny i urządzenia
instalowane w pomieszczeniach ze stopniem  b i  c zagro\
enia
wybuchem?
1
1

7) scharakteryzować pomieszczenia niebezpieczne pod względem
wybuchowym?
1
1

8) scharakteryzować zalety energii elektrycznej?
1
1

9) wymienić wady stosowania energii sprę\
onego powietrza?
1
1

10) określić co pozwoliło stosować napęd elektryczny w kopalniach
metanowych?
1
1

11) określić podstawowe zadania automatycznych stacji
transformatorowych i prostownikowych? 1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
4.2. Rozdzielnie napięcia
4.2.1. Materiał nauczania
Rozdzielnią nazywa się zespół urządzeń do rozdziału energii elektrycznej, natomiast zespół
urządzeń przeznaczony do rozdziału i przetwarzania energii elektrycznej na inne napięcie lub
inny rodzaj prądu nazywamy podstacją. Ze względu na realizowane zadania rozró\
niamy
podstacje transformatorowe podwy\
szajÄ…ce i obni\
ające napięcie oraz podstacje
prostownikowe . Podstawowe zadanie realizowane przez podstacje podwy\
szające napięcie to
zasilanie linii przesyłowych wysokim napięciem, podstacje zaś obni\
ajÄ…ce pobierajÄ… energiÄ™
z linii przesyłowych i przetwarzają napięcie na ni\
sze, dostosowane do napięcia
znamionowego odbiorników. W kopalniach stosuje się podstacje obni\
ające napięcie.
Podstacje prostownikowe w kopalniach sÄ… przeznaczone do zasilania kopalnianej trakcji
elektrycznej prądem stałym. Ka\
da rozdzielnia składa się z szeregu urządzeń podstawowych,
do których nale\
ą szyny zbiorcze, łączniki, zabezpieczenia i aparaty pomiarowe, a które są
z sobą połączone w określonej kolejności. Ponadto rozdzielnie i podstacje wysokiego napięcia
są najczęściej wyposa\
one w dodatkowe urzÄ…dzenia sygnalizacyjne, informujÄ…ce o stanie
połączeń i nieprawidłowościach powstałych w układzie rozdzielni. Zale\
nie od wysokości
napięcia znamionowego rozdzielnie dzieli się na niskonapięciowe (poni\
ej 1000 V)
i wysokonapięciowe (1000 V i powy\
ej).
Odpływy rozdzielni są wyposa\
one w zespoły zabezpieczeń przeciwzwarciowych lub
wysokonapięciowych bezpieczników o odpowiedniej mocy, zale\
nie od rodzaju
i przeznaczenia pola rozdzielni. Pomiędzy szynami zbiorczymi a wyłącznikami są
instalowane odłączniki.
Rys. 9. Uproszczony schemat sieci 6000 V na dole kopalni [5, s. 471]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
20
W podziemnych wyrobiskach niemetanowych instaluje się najczęściej rozdzielnie wysokiego
napięcia osłonięte typu szafowego, wynika to z ograniczonej przestrzeni, jak i konieczności
zwiększenia bezpieczeństwa obsługi. Przeciwwybuchowe rozdzielnie wysokiego napięcia,
zale\
nie od rodzaju budowy, instalowane są w pomieszczeniach o stopniu niebezpieczeństwa
 b lub  c . Dla warunków kopalnianych najkorzystniejsze są rozdzielnie typu szafowego
uszczelnione na pył i wodę. Stosuje się je równie\
w urzÄ…dzeniach na powierzchni jako
rozdzielnie przemysłowe ogólnego zastosowania. Do zalet rozdzielni szafowych zalicza się
przede wszystkim:
- ochronę przed wodą kapiącą, rozbryzgową i pyłem węglowym,
- pełną ochronę przed dotykiem części znajdujących się pod napięciem,
- blokadÄ™ uniemo\
liwiającą fałszywe czynności łączeniowe,
- bezpieczną obsługę,
- małe wymiary,
- szybki i prosty monta\
oraz ułatwioną rozbudowę.
Z uwagi na warunki eksploatacyjne najbardziej odpowiednia jest dwuczęściowa konstrukcja pola
rozdzielczego. Część ruchoma (wysuwna) zawiera najistotniejsze elementy pola, jak wyłącznik,
aparaturÄ™ zabezpieczeniowÄ… i pomiarowÄ…. Mo\
e być ona wysunięta z szafy. Umo\
liwia to Å‚atwy
przegląd aparatury oraz serwisowanie w przypadku uszkodzenia któregoś z elementów.
Rozdzielnie przeciwwybuchowe. Pola rozdzielcze przeciwwybuchowe o budowie
wzmocnionej lub ognioszczelnej sÄ… ciÄ™\
sze i większe od osłoniętych pól rozdzielczych.
W porównaniu z rozdzielniami typu szafowego, w których aparatura zamknięta jest we
wspólnej obudowie. Rozwiązanie takie daje mo\
liwość oddzielnego transportu cię\
kich
elementów pola rozdzielczego, jak wyłącznik czy szyn zbiorczych. Konieczność stosowania
budowy ognioszczelnej zachodzi przede wszystkim w przypadku rozdzielni oddziałowych
oraz w przypadku rozdzielni pośrednich kopalń silnie metanowych.
Rys. 10. Zasada budowy i wymiary rozdzielnicy ognioszczelnej typu ROK z wyłącznikiem małoolejowym
1  wyłącznik pró\
niowy 6 kV, 400A, 125 MV. A, 2  odłącznik dwuprzewodowy 200 A,
3  przekładnik napięciowy, 4  przekładnik prądowy, 5  woltomierz, 6  amperomierz, 7  licznik,
8  komora przyłączowa, 9  lampki sygnalizacyjne, 10  wskaz
nik stanu wyłącznika i zbrojenia,
11  przekaz
nik magnetotermiczny, 12  mechanizm obrotu pierścienia, 13  pierścień zamykający,
14  pokrętło  załączenie wyłączenie , 15  dz
wignia napędu odłączników, 16  wpusty kablowe 6 kV,
17  gniazdo zbrojenia napędu wyłącznika, 18  blokada  wyłącznik odłącznik , 19  okienko
wziernikowe, 20  wyłącznik sygnalizacji elektrycznej, 21  zaciski przyłączowe, 22  izolatory niskiego
napięcia, 23  listwa zaciskowa [6, s. 190]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
Ognioszczelne pola rozdzielcze typu ROK wykorzystuje siÄ™ do budowy rozdzielnic
wielopolowych, jednak zasadniczo stosuje się je jako przelotowe i końcowe do zasilania
i sterowania pojedynczych odbiorników wysokiego napięcia. Pole ustawia się na płozach
ułatwiających transport. Płozy sąsiednich pól łączy się mechanicznie przy zestawieniu
w rozdzielnice.
A
ączniki wysokiego napięcia
A
ączniki wysokiego napięcia, ze względu na zdolności łączeniowe i funkcje, jakie spełniają
w układzie elektroenergetycznym, określające ich rozwiązania konstrukcyjne, dzielimy na:
- wyłączniki;
- odłączniki;
- rozłączniki;
- bezpieczniki
Wyłącznik wysokiego napięcia jest to łącznik przeznaczony do wyłączania i załączania
określonych prądów roboczych i zakłóceniowych. Wyłącznik wraz z przekaz
nikami stanowi
zabezpieczenie zwarciowe obwodu. Wyłączanie du\
ych prądów zwarciowych przez wyłączniki
jest mo\
liwe dzięki zastosowaniu układów gaszenia łuku. Budowane są do pracy
w pomieszczeniach zamkniętych (wnętrzowe) i otwartych przestrzeniach (napowietrzne).
Odłącznik słu\
y do zamykania i otwierania obwodów elektrycznych w stanie bezprądowym
oraz do utworzenia bezpiecznej i widocznej przerwy izolacyjnej. Przerwa powinna
uniemo\
liwiać przeskok napięcia będącego przed odłącznikiem (rys. 11). Pojawienie się
przepięcia powinno spowodować przeskok na izolatorze wsporczym, a nie przebicie przerwy
powietrznej między stykami otwartego odłącznika.
a
Rys. 11. Odłącznik wnętrzowy z uziemnikiem: a) dolnym, b) górnym [3, s. 268]
Rozłączniki słu\
ą do załączania i wyłączania prądów roboczych oraz do samoczynnego
wyłączania prądów przecią\
eniowych. Budowane sÄ… jako izolacyjne i bezpiecznikowe.
Rozłączniki wykorzystywane, są w sytuacji gdy nie jest wymagana du\
a zdolność łączeniowa,
zamiast drogich wyłączników. W celu zabezpieczenia obwodu od zwarć, wyposa\
a siÄ™ je
dodatkowo w bezpieczniki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
Rys. 12. Zasada działania rozłącznika pneumatycznego samosprę\
nego 1  zaciski przyłączeniowe,
2  styk nieruchomy, 3  styk ruchomy  rura, 4  zestyk łączący rurę z zaciskiem 1, 5  cylinder, 6  tłok,
7  izolator przesuwajÄ…cy rurÄ™, 8  izolatory wsporcze, 9  sprÄ™\
yna, 10  wał napędowy [5, s. 457]
Bezpieczniki wysokiego napięcia realizują takie same zadania, jak bezpieczniki niskiego
napięcia. Budowane są na napięcia do 30 kV, jako jednobiegunowe lub trójbiegunowe.
Elementem wymiennym jest wkładka topikowa (rys. 13), wykonana z jednego lub wielu
równoległych elementów topikowych, wykonanych z drutu lub taśmy miedzianej srebrzonej,
zamkniętych w rurze izolacyjnej wypełnionej materiałem o dobrych właściwościach
gaszeniowych łuku. Wkładki topikowe są budowane z gasiwem w postaci piasku
kwarcowego, gazowydmuchowe, olejowe, gazowe i pró\
niowe.
Rys. 13. Bezpiecznik wysokiego napięcia wnętrzowy
1  wkładka topikowa, 2  podstawa, 3  styk, 4  sprę\
yna dociskowa [5, s. 416]
Rozdzielnie niskiego napięcia.
Poza rozdzielniami wysokiego napięcia w kopalniach wykorzystywane są równie\
rozdzielnie
niskiego napięcia. Rys. 14 przedstawia uproszczony schemat rozdzielni 500 V w podstacji
transformatorowej w pokładzie 407, jest rozdzielnią pięciopolową z dwoma polami
dopływowymi (z transformatorów 6000/500 V) i z trzema odpływowymi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
Rys. 14. Uproszczony schemat oddziałowej rozdzielni niskiego napięcia na dole kopalni [7, s. 1447]
Rozdzielnica (rys. 15 i 16) jest urządzeniem energoelektrycznym przeznaczonym do rozdziału
energii elektrycznej. Rozdzielnice niskiego napięcia (napięcie znamionowe do 1000 V prądu
przemiennego lub do 1500 V prądu stałego) są zespołami aparatów elektrycznych oraz
współpracującymi z nimi układami sterowniczymi, pomiarowymi, sygnalizacyjnymi,
zabezpieczajÄ…cymi i regulacyjnymi. Umo\
liwiają one łatwe i pewne wykonywanie czynności
łączeniowych i szybkie stwierdzenie aktualnego stanu połączeń. Rozdzielnice, zwłaszcza
o skomplikowanym układzie, wyposa\
a się w jednokreskowy schemat połączeń, namalowany
lub wykonany z listewek na czołowej płycie rozdzielnic. Sterownica jest urządzeniem
energoelektrycznym przeznaczonym do sterowania odbiornikami energii elektrycznej. Sterownice
są zestawami grupującymi aparaturę sterowniczą, sygnalizacyjną i regulacyjną. Wszystkie części
przewodzące przeznaczone do przenoszenia energii tworzą obwód główny rozdzielnicy.
Wszystkie części przewodzące włączone do obwodu przeznaczonego do sterowania, pomiaru,
sygnalizacji, regulacji lub przesyłania danych tworzą obwód pomocniczy.
Podstawowe elementy składowe rozdzielnic.
Część rozdzielnicy obejmująca wszystkie elementy elektryczne i konstrukcyjne realizując
określone zadania stanowi blok funkcjonalny, stanowiący blok zasilający lub odbiorczy.
Grupa bloków funkcjonalnych połączonych elektrycznie i realizujących określone funkcje
stanowi grupę funkcjonalną. Segment konstrukcyjny stanowi część rozdzielnicy
ograniczoną płaszczyznami pionowymi. Część segmentu zawarta między dwoma
płaszczyznami poziomymi stanowi kostkę. Segment lub kostka całkowicie osłonięte,
z otworami w osłonach do prowadzenia przewodów lub wentylacji stanowią przedział
rozdzielnicy. Rozmieszczenie elementów rozdzielnicy powinno zapobiegać powstawaniu
zwarć spowodowanych wydostaniem się łuku elektrycznego poza te elementy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
Rys. 15. Rozdzielnice z członami ruchomymi. Poło\
enie członów: a) wysuwnych, b) ruchomych
1  poło\
enie pracy, 2  poło\
enie próby, 3  poło\
enie odłączenia, 4  poło\
enie rozdzielenia [3, s. 342]
Rys. 16. Niskonapięciowa ośmiopolowa rozdzielnia skrzynkowa, zbudowana z aparatów o budowie
ognioszczelnej 1  skrzynki szynowe, 2, 4 i 6  styczniki, 5, 7 i 8  wyłączniki warstwowe, 3  wyłącznik rozdzielczy
dz
wigniowy, 9  mufy kablowe, 10  wpusty dla przewodów oponowych, 11  pokrywy [5, s. 500]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
A
Ä…czniki stycznikowe
Do indywidualnego zasilania oraz sterowania pracą napędów maszyn i urządzeń
górniczych stosuje się zunifikowane niskonapięciowe stycznikowe łączniki manewrowe.
Budowa ich umo\
liwia przelotowe prowadzenie linii zasilającej, co jednocześnie umo\
liwia
zestawienie ich w przodkowe rozdzielnice wielopolowe. Podstawowymi elementami
łączeniowymi kopalnianych łączników manewrowych są styczniki elektromagnetyczne.
Do serii łączników stycznikowych zalicza się łączniki stycznikowe określone symbolami:
KWSOI, OW, OWD i OWR.
Symbolika literowa oznacza dla łączników KWSOI:
K  kopalniany, O  ognioszczelny,
W  wyłącznik, 1  iskrobezpieczny.
S stycznikowy,
Symbolika cyfrowa oznacza w kolejności:
pierwsza grupa cyfr  obciÄ…\
alność prądem ciągłym,
druga grupa cyfr  pierwsza cyfra oznacza ochronÄ™ zwarciowÄ… przekaz
nikowÄ… (1) lub
bezpiecznikowÄ… (2), druga cyfra  rodzaj wykonania, przy czym cyfry parzyste rodzaju
wykonania przyjęto dla sieci o izolowanym punkcie zerowym.
A
ącznik dwuodpływowy wyró\
nia się oznaczeniem dodatkowym II na końcu symbolu.
Symbolika literowa oznaczeń łączników OW, OWD i OWR:
O ognioszczelny, D dwuodpływowy,
W  wyłącznik, R rewersyjny.
Ognioszczelną obudowę łączników stycznikowych stanowi komora główna wraz
z trzyczęściowym zespołem komór pomocniczych. Otwarcie pokrywy komory głównej jest
uzale\
nione od ustawienia przełącznika w poło\
eniu wyłączonym i wkręcenia śruby blokady do
oporu. W takim poło\
eniu dz
wignia przełącznika rozłącznikowego izolacyjnego jest
unieruchomiona. Przy zdjętej pokrywie wszystkie części w komorze głównej są bez napięcia,
a manipulacja dz
wignią przełącznika rozłącznikowego izolacyjnego nie jest mo\
liwa.
Rys. 17. Osłona ognioszczelna łączników typu OW a  szkic wymiarowy,[6, s. 149]
A
ączniki stycznikowe jednoodpływowe przeznaczone są do sterowania silnikami maszyn
o mocy do 250 kW przy napięciu 1000 V oraz o mocy do 135 kW przy napięciu 500 V.
A
ączniki stycznikowe dwuodpływowe mogą być stosowane do łączenia silników zespolonych
maszyn górniczych odpowiednio dla napięć i mocy 1000 V do 2X110 kW oraz 500 V
do 2X55 kW.
A
ączniki stycznikowe serii KWSOI dostosowane są wyłącznie do sieci o napięciu
znamionowym 500 V i zabezpieczone przed skutkami zwarć bezpiecznikami topikowymi.
Posiadają obwód sterowania oraz blokującego przekaz
nika upływowego. Z uwagi na
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
zastosowane bezpieczniki w torach głównych, łączniki stycznikowe mogą być instalowane
w dowolnych miejscach wydzielonych sieci elektroenergetycznych ze stacjami o mocy
400 kVA.
A
ączniki zwarciowe niskonapięciowe buduje się jako łączniki suche, znaczy to, \
e gaszenie
Å‚uku odbywa siÄ™ w nich w powietrzu w odpowiednich komorach Å‚ukowych.
Mechanizm łączeniowy łączników zwarciowych składa się z następujących części:
- napędu właściwego (dz
wigni lub elektromagnesu),
- zamka utrzymującego wyłącznik w stanie załączonym lub wyłączonym,
- poprzeczki izolacyjnej łączącej ze sobą styki ruchome wszystkich biegunów,
- urzÄ…dzenia wyzwalajÄ…cego, zwalniajÄ…cego mechanizm przytrzymujÄ…cy styki w stanie
załączonym.
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń
1. Do czego przeznaczona jest rozdzielnica?
2. Jakie zadania realizują bezpieczniki wysokiego napięcia?
3. Jakie zalety majÄ… rozdzielnie szafowe?
4. Ile z
ródeł zasilania powinien mieć zakład górniczy zgodnie z obowiązującymi
przepisami?
5. Czym jest podstacja ?
6. Jakie zadania realizuje sterownica?
7. Do czego słu\
Ä… Å‚Ä…czniki stycznikowe?
8. Do czego słu\
ą rozłączniki?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zapoznaj się z budową wyłącznika KWSOI.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) odblokować zabezpieczenie mechaniczne pokrywy z wykorzystaniem specjalnego klucza
serwisowego,
2) zdjąć pokrywę z wykorzystaniem zębatki znajdującej się na kluczu, odblokować zapadki
i wysunąć wyłącznik,
3) zidentyfikować elementy wyłącznika na podstawie dokumentacji serwisowej,
4) sprawdzić, czy po zdjęciu pokrywy mo\
na przełączać dz
wignię wyłącznika głównego
znajdującego się na obudowie wyłącznika,
5) zapoznać się ze sposobem unieruchamiania kabla we wlotach kablowych wyłącznika.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- wyłącznik KWSOI,
- klucz serwisowy,
- dokumentacja producenta.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
Ćwiczenie 2
Zapoznaj się z budową stycznika pró\
niowego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać oględzin zewnętrznych stycznika,
2) zidentyfikować elementy stycznika na podstawie dokumentacji producenta,
3) sprawdzić działanie w stanie bez napięciowym,
4) zapoznać się z budową komory gaszenia łuku elektrycznego.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- stycznik pró\
niowy,
- dokumentacja producenta.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić zadania łączników stycznikowych?
1
1

2) określić, co oznaczają symbole wyłączników KWSOI, OW, OWD
i OWR? 1
1

3) wymienić elementy łącznika zwarciowego niskonapięciowego?
1
1

4) określić podstawowe urządzenia rozdzielni?
1
1

5) określić konstrukcyjny podział łączników wysokonapięciowych?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
4.3. Transformatory kopalniane
4.3.1. Materiał nauczania
Podział transformatorów instalowanych w podziemiach kopalń
Stosowane w podziemiach kopalń transformatory mocy mo\
na podzielić na trzy podstawowe
grupy:
- transformatory oddziałowe, zasilające napędy przenośników, maszyny do urabiania
i ładowania oraz inne urządzenia oddziałowe i przodkowe,
- transformatory przyszybowe i pomocnicze, przewidziane do zasilania warsztatów, zajezdni,
urządzeń przyszybowych, oświetlenia, suszenia silników itp.,
- transformatory prostownikowe.
Największą grupę stanowią transformatory oddziałowe. W oddziałach wydobywczych
kopalni instaluje się kilkadziesiąt transformatorów mocy. Koncentracja wydobycia węgla
i związana z tym mechanizacja zmusza konstruktorów i producentów transformatorów do
zwiększania ich mocy do 1000 kVA. Napięcie strony górnej transformatorów jest dla kopalni
zunifikowane i wynosi 6000 V, natomiast strony dolnej 525 i 1050 V.
Transformatory przyszybowe i pomocnicze zasilajÄ… urzÄ…dzenia maszynowe podszybia
i najbli\
szych wyrobisk, jak równie\
słu\
ą do zasilania oświetlenia, sygnalizacji, obwodów
sterowniczych, napędów wyłączników w rozdzielniach itp. Transformatory te są urządzeniami
stacjonarnymi. Ró\
norodność odbiorów zasilanych z tych transformatorów powoduje \
e
wykonuje się je od mocy największych, jakie stosuje się w podziemiach kopalń, do
transformatorów o mocy 20 kVA i napięciu strony dolnej 500, 230 lub 127 V.
Transformatory prostownikowe słu\
ą do zasilania prostowników trakcji elektrycznej
podziemnej i stanowią integralną część prostownika.
Transformatory stacyjne
W celu poprawy bezpieczeństwa w wyrobiskach podziemnych i wyeliminowania
z transformatorów oleju jako czynnika izolującego i chłodzącego, który jest dodatkowym
zagro\
eniem w czasie po\
aru, obecnie stosuje się transformatory suche z chłodzeniem
powietrznym.
W transformatorach tych zastosowano izolację stałą wysokiej klasy oraz blachy
magnetyczne o małej stratności  poni\
ej 1 W/kg. Pozwoliło to na zmniejszenie wymiarów
transformatorów.
Transformatory stacyjne instaluje się z reguły w komorach w pobli\
u szybu lub przekopach
głównych. Umo\
liwia to przewietrzenia ich prądami świe\
ego powietrza i z tego względu mogą
one być wykonywane jako osłonięte.
Stacje transformatorowe przewoz
ne osłonięte
Do podstawowego wyposa\
enia elektrycznego tych stacji, oprócz transformatora mocy
chłodzonego powietrzem, nale\
ą następujące elementy:
- rozłącznik wysokiego napięcia,
- wyłącznik dolnego napięcia,
- bezpieczniki du\
ej mocy wyłączalnej na ka\
dym z odpływów dolnego napięcia.
- urządzeniem kontroli stanu izolacji pod napięciem UKSI, którego zadaniem jest
spowodowanie natychmiastowego wyłączenia odpływów dolnego napięcia w przypadku
obni\
enia siÄ™ rezystancji izolacji sieci zasilanej przez stacjÄ™.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Automatyczne przewoz
ne stacje transformatorowe typu IT przeznaczone sÄ… do pracy
w podziemiach kopalń ze stopniem niebezpieczeństwa  a . Stosuje się je do zasilania
pojedynczych maszyn o du\
ej mocy jednostkowej lub 2 do 3 maszyn o średniej mocy. Stacje
dostosowane są do zasilania z sieci kablowej napięciem o 10% wy\
szym od napięcia
znamionowego i do zasilania sieci kablowej o izolowanym punkcie zerowym.
Do zalet tej stacji zaliczyć mo\
na:
- zmniejszoną odporność na palność u\
ytych materiałów,
- zautomatyzowany układ elektryczny, eliminujący stałą obsługę,
- ciągłą kontrolę stanu izolacji odpływów niskiego napięcia,
- układ SPZ reagujący selektywnie w przypadku uszkodzenia izolacji kabla niskiego napięcia,
- blokady elektryczne i mechaniczne
Zastosowane na odpływach elektroniczne zabezpieczenia nadprądowe spełniają nastawialną
w du\
ych granicach ochronę cieplną i zwarciową odpływów.
Stacje transformatorowe przewoz
ne, ognioszczelne
Rys. 18. Ognioszczelna stacja transformatorowa Typu MAR G [dok. producenta]
Ognioszczelne stacje transformatorowe. Przewoz
ne stacje transformatorowe ognioszczelne
przeznaczone są do pracy w pomieszczeniach podziemi kopalń ze stopniem niebezpieczeństwa
,,c . Do tej kategorii pomieszczeń nale\
ą przodki górnicze i chodniki znajdujące się
w wylotowym strumieniu wentylacyjnym. Stacje ognioszczelne słu\
ą do zasilania urządzeń
urabiających i transportujących węgiel, przystosowanych do zasilania energią elektryczną z sieci
z izolowanym punktem zerowym. Stacja ognioszczelna wyposa\
ona jest w transformator,
aparaturę kontrolno-pomiarową i zabezpieczeniowo-łączeniową. Całe wyposa\
enie stacji
umieszczone jest w kadzi o budowie ognioszczelnej, przystosowanej do przetaczania po
szynach. Transformator mocy skonstruowany jest jako suchy, tzn. z izolacją powietrzno stałą.
Rdzeń wykonany jest z blachy zimnowalcowanej, niskostratnej, izolowanej ceramicznie.
Uzwojenia wykonane są z przewodów miedzianych w izolacji z włókna szklanego, nasyconego
lakierem silikonowym. Stacja wyposa\
ona jest w odpowiednie blokady mechaniczne
i elektryczne, uniemo\
liwiające jej pracę przy otwartych osłonach. Stanowią kompletną
podstację składającą się z transformatora i aparatury łączeniowej oraz zabezpieczającej.
Zastosowana w nich aparatura zapewnia ochronę od skutków zwarć, przecią\
eń i uszkodzeń
izolacji doziemnej odpływu. Całość aparatury umieszczona jest w obudowie ognioszczelnej
przystosowanej do Å‚atwego i szybkiego transportu oraz zainstalowania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
30
Rys. 19. Wyposa\
enie i wymiary zewnętrzne stacji transformatorowej przewoz
nej ognioszczelnej typu IT3Sb
1  komora transformatorowa, 2  skrzynka zaciskowa górnego napięcia, 3  skrzynka zaciskowa dolnego
napięcia,4 komora aparatów dolnego napięcia, 5  komora aparatów górnego napięcia, 6  wpusty kablowe
górnego napięcia, 7  wpusty kablowe dolnego napięcia, 8  wpusty przewodów sygnalizacyjnych, 9  zderzaki,
10  koła jezdne, 11  napęd wyłącznika dolnego napięcia, 12  napęd rozłącznika górnego napięcia,
13  blokada zamka, 14  blokada elektryczna pierścienia; A  2900 mm dla IT3Sb 400 i 3220 mm
dla IT3Sb 63Q, A1  940 mm, H  1480 mm dla IT3Sb 400 i 1700 mm dla IT3Sb 630, B  rozstaw kół mo\
e
być wykonany w granicach 540 1030 mm bez mo\
liwości regulacji [5, s. 222]
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie są trzy podstawowe grupy podziału transformatorów/
2. W jaki sposób są chłodzone stacje transformatorowe osłonięte?
3. Czy stacje transformatorowe osłonięte przeznaczone są do pracy w pomieszczeniach ze
stopniem niebezpieczeństwa wybuchu metanu? (jakim?)
4. Czy stacje transformatorowe ognioszczelne przeznaczone sÄ… do pracy w pomieszczeniach
ze stopniem niebezpieczeństwa wybuchu metanu? (jakim?)
5. Jakie elementy wchodzą w skład osłoniętej stacji transformatorowej?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych (w przypadku braku takich mo\
liwości
skorzystaj z dokumentacji producentów np. Apator) zapoznaj się z budową przewoz
nej stacji
transformatorowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę transformatora,
2) zidentyfikować elementy stacji na podstawie dokumentacji serwisowej,
3) zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia uniemo\
liwiajÄ…ce otwarcie transformatora
w stanie załączenia,
4) zapoznać się ze sposobem monta\
u kabla we wlotach kablowych.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- stacja transformatorowa,
- dokumentacja producenta.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Ćwiczenie 2
W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych (w przypadku braku takich mo\
liwości
skorzystaj z dokumentacji producentów np. Apator) zapoznaj się z budową przewoz
nej
ognioszczelnej stacji transformatorowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę kadzi transformatora i jej podział na trzy komory
(przedziały),
2) zidentyfikować elementy stacji na podstawie dokumentacji serwisowej,
3) określić przeznaczenie poszczególnych komór
4) zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia uniemo\
liwiajÄ…ce otwarcie transformatora
w stanie załączenia,
5) zapoznać się ze sposobem monta\
u kabla we wlotach kablowych.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- stacja transformatorowa,
- dokumentacja producenta.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić zadania transformatora oddziałowego?
1
1

2) określić przyczyny stosowania transformatorów suchych?
1
1

3) określić co oznacza pojęcie  transformator suchy ?
1
1

4) podać przyczyny instalowania stacji osłoniętych w wyrobiskach ze
świe\
ym prÄ…dem powietrza? 1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
4.4. Zabezpieczenia elektryczne stosowane w procesie
wydobywczym
4.4.1. Materiał nauczania
Zadaniem elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej (EAZ) jest zapobieganie
zakłóceniom lub zagro\
eniom w układzie elektroenergetycznym oraz w jego poszczególnych
elementach.
Rozró\
niamy automatykÄ™ zabezpieczeniowÄ…:
- eliminacyjną, obejmującą procesy eliminacji z pracy elementów dotkniętych zakłóceniami
(np. zwarcie);
- restytucyjną, dokonującą zmian konfiguracji układu po eliminacji zakłócenia (samoczynne
ponowne załączenie  SPZ, samoczynne załączenie rezerwy  SZR i inne);
- prewencyjną, obejmującą likwidację lub sygnalizację takich zakłóceń, jak: przecią\
enie
mocÄ… czynnÄ…, przeciÄ…\
enie cieplne, kołysanie mocy, zmniejszenie się częstotliwości (SCO),
zmiany wartości napięcia.
Dobór oraz prawidłowa eksploatacja urządzeń i sieci elektroenergetycznych wymaga
znajomości wartości i zmienności w czasie prądów przepływających przez te urządzenia
w warunkach pracy normalnej i podczas stanów zakłóceń, które wywołują skutki cieplne
i dynamiczne.
Zwarcie jest zakłóceniem powstałym w wyniku bezpośredniego zwarcia, przez łuk
elektryczny lub przewodnik o małej impedancji (rezystancji), jednego lub więcej punktów
układu elektroenergetycznego, nale\
ących do ró\
nych faz, z ziemią lub między sobą.
W zale\
ności od liczby punktów, w których wystąpiło zwarcie rozró\
nia siÄ™ zwarcia
jednomiejscowe (pojedyncze) oraz wielomiejscowe (podwójne, potrójne). Bezpośrednim
efektem zwarć jest przepływ prądów zwarciowych o wartościach najczęściej wielokrotnie
większych od prądów znamionowych płynących w warunkach normalnej pracy urządzeń.
W skutek zwarcia następuje pojawienie się znacznych sił elektrodynamicznych pomiędzy
częściami urządzeń przewodzących prąd i gwałtowne nagrzewanie się tych urządzeń oraz
elementów stykających się z nimi.
Je\
eli wartości prądu zwarciowego są wy\
sze od dynamicznej i cieplnej wytrzymałości
zwarciowej urzÄ…dzenia, to mo\
e nastąpić jego uszkodzenie, a w skrajnych przypadkach
eksplozja, po\
ar oraz wypadki z ludz
mi. W efekcie zwarć elementy urządzeń (osłony,
konstrukcje itp.), które normalnie nie znajdują się pod napięciem, mogą się znalez
ć pod
pewnym napięciem względem ziemi lub względem innych urządzeń, powodując zagro\
enie
dla obsługi.
Przerwa w obwodzie jednej fazy, lub rzadziej w dwóch, występują w liniach kablowych
i napowietrznych oraz w doprowadzeniach do maszyn elektrycznych. Przerwy mogą być
spowodowane przerwaniem lub przepaleniem przewodu, odkręceniem końcówki, lub
przepaleniem bezpiecznika. Przerwy wywołują zaburzenia w fazach normalnie pracujących
wynikajÄ…ce z utraty symetrii zasilania np. w silnikach przy przerwaniu fazy prÄ…d faz nie
uszkodzonych wzrasta 1,5 do 2 razy w porównaniu do prądu w stanie normalnym.
PrzeciÄ…\
enia stwarzają niebezpieczeństwo uszkodzeń elementów obwodu, które powstają,
wskutek przegrzania izolacji i jej zniszczenie poprzez kruszenie lub w skrajnych przypadkach
stopienie przewodów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Rozró\
nia siÄ™ dwa przypadki przeciÄ…\
eń:
- wywołane awariami układu,
- spowodowane eksploatacjÄ….
Z przeciÄ…\
eniami spowodowanymi awariami nieodłącznie związane są wszelkiego
rodzaju zwarcia. PrzeciÄ…\
enia ruchowe spowodowane eksploatacją urządzeń narastają
w czasie jednak bez wywoływania gwałtownych efektów jak w przypadku awarii.
Wymagania stawiane zabezpieczeniom.
Poniewa\
w czasie awaryjnych stanów pracy urządzenia, sieci i maszyny elektryczne są
nara\
one na uszkodzenia elektrodynamiczne i cieplne, a skutki nimi wywołane zale\
Ä… od
wartości natę\
enia prÄ…du zwarciowego oraz czasu trwania zwarcia, konieczne jest stosowanie
zabezpieczeń, które ograniczają skutki takich stanów przez szybkie wyłączenie uszkodzonego
elementu.
Wymagania stawiane zabezpieczeniom są następujące:
- selektywność,
- szybkość,
- czułość,
- niezawodność.
Selektywność jest to takie działanie zabezpieczenia, przy którym następuje wyłączenie
jedynie uszkodzonego elementu systemu elektroenergetycznego lub obiektu chronicznego.
W ten sposób eliminuje się przerwy w ruchu nie uszkodzonych części systemu.
Szybkość zadziałania zabezpieczenia ogranicza rozmiar awarii, zmniejsza czas trwania
zaniku napięcia na zaciskach odbiorów przyległych do strefy zwarcia.
Czułość działania zabezpieczenia jest to zdolność reagowania zabezpieczenia na zmiany
parametru, który je uruchamia (np. prądu, napięcia, częstotliwości itp.), od czułości zale\
y
wczesne wykrycie stanu awaryjnego.
Niezawodność działania zabezpieczenia oznacza gotowość do pracy we wszystkich
przypadkach uszkodzeń. Osiąga się to prostotą układów zabezpieczeniowych i minimalną
liczbą kolejno zamykających się styków.
Do elementów realizujących zadania EAZ (elektroenergetycznej automatyki
zabezpieczeniowej) nale\
Ä…:
- urządzenia przetwarzające (przekładniki, przetworniki, filtry);
- urządzenia zabezpieczające, które kontrolują przebieg wybranej wielkości mierzonej lub
reagujÄ… na jej zmiany (np. bezpieczniki, wyzwalacze, przekaz
niki, zespoły
zabezpieczeniowe);
- urzÄ…dzenia wykonawcze umo\
liwiające oddziaływanie zabezpieczeń na aparaturę
łączeniową (np. cewki załączające i wyłączające, blokujące zbrojenia napędu,
elektrozawory);
- z
ródła energii pomocniczej;
- obwody pomocnicze.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
Tabela 2. Zagro\
enia w pracy układu elektroenergetycznego i ich skutki
Rodzaj zagro\
enia Skutki
skrócenie trwałości izolacji maszyn i urządzeń; przegrzanie izolacji,
PrzeciÄ…\
enie prowadzące do jej zniszczenia; zwiększenie zwisów w liniach
napowietrznych
Asymetria obciÄ…\
enia zagro\
enie uszkodzeniem wirników maszyn elektrycznych
Kołysania mocy synchroniczne mo\
liwość powstawania kołysań asynchronicznych i ich skutków
przeciÄ…\
enie prądowe silników; zagro\
enie wypadaniem z pracy silników
Obni\
enie napięcia
i wa\
nych odbiorów przemysłowych
przegrzanie obwodów magnetycznych wskutek przemagnesowania rdzeni
Wzrost napięcia
magnetycznych
zagro\
enie w pracy silników potrzeb własnych elektrowni, groz
ba
wypadnięcia z pracy elektrowni i rozpadnięcia się układu
Zmniejszenie się częstotliwości
elektroenergetycznego; przegrzanie się obwodów magnetycznych wskutek
przemagnesowania rdzeni magnetycznych
Wzrost częstotliwości zagro\
enie uszkodzeniem maszyn napędzanych przez silniki elektryczne
Tabela 3. Zaburzenia w pracy układu elektroenergetycznego i jego elementów oraz ich skutki
Rodaj zaburzenia Skutki
nieszczęśliwe wypadki z ludz
mi (pora\
enia, poparzenia); uszkodzenia
Zwarcia urządzeń; przerwy w dostawie energii elektrycznej; utrata równowagi
systemu elektroenergetycznego; przegrzanie izolacji
pojawienie siÄ™ asymetrii prÄ…dowej obciÄ…\
enia; zagro\
enie uszkodzeniami
Praca niepełnofazowa wirników maszyn elektrycznych; obni\
enie się napięcia; przecią\
enie
prądowe przewodów faz nieuszkodzonych
Kołysania mocy asynchroniczne utrata synchronizmu; wypadnięcie prądnic synchronicznych z pracy
(poślizg kątowy) równoległej; mo\
liwość nieprawidłowej pracy zabezpieczeń
Zanik napięcia przerwy w dostawie energii elektrycznej
Ze względu na funkcjonalność oraz rodzaju stanu zakłóceniowego stosowane
w górnictwie podziemnym zabezpieczenia mo\
na podzielić na trzy podstawowe grupy:
- zabezpieczenia nadmiarowo prÄ…dowe,
- zabezpieczenia upływnościowe sieci do 1000 V,
- zabezpieczenia ziemnozwarciowe sieci do 6000 V.
Wymagania stawiane zabezpieczeniom elektroenergetycznej sieci górniczej ujęte są
w  Szczegółowych przepisach prowadzenia ruchu&  .
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
35
Bezpieczniki topikowe
W razie przeciÄ…\
enie instalacji w wyniku przyłączenia nadmiernej liczby odbiorników
o du\
ym poborze mocy mo\
e nastąpić nadmierny przepływ prądu, skutkiem czego następuje
niebezpieczne nagrzanie i uszkodzenie przewodów, łączników i innych elementów instalacji
elektrycznej. Jeszcze większy prąd płynie wówczas, gdy w instalacji nastąpi zwarcie. Do
zabezpieczenia poprzez samoczynne wyłączenie obwodów, w których wystąpiły zwarcia lub
groz
ne przeciÄ…\
enia, stosuje się bezpieczniki. Najczęściej u\
ywa się bezpieczników z wkładką
topikową o budowie zamkniętej (rys. 20a).
Rys. 20. Bezpiecznik z wkładką topikową a) przekrój bezpiecznika, b) przekrój wkładki topikowej,
c) charakterystyka bezpiecznika z wkładką topikową [5, s. 199]
Rys. 21. Bezpiecznik przemysłowy szczękowy
1  podstawa bezpiecznikowa., 2  wkładka [www.elektroda.pl]
Bezpiecznik topikowy składa się z podstawy 1, wkładki topikowej 2 i z główki 3.
Wkładka topikową przedstawiona na rys. 20b wykonana jest z porcelanowej rurki 4.
Wewnątrz umieszczony jest drucik topikowy 5 otoczony piaskiem kwarcowym 6 i połączony
z metalowymi stykami: górnym 7 i dolnym 8. Oprócz zasadniczego drucika topikowego,
wewnątrz wkładki znajduje się połączony z nim równolegle drucik dodatkowy 9, zakończony
kolorowym krÄ…\
kiem sygnalizacyjnym 10. Gdy drucik topikowy przepala siÄ™, wskutek
wydzielonej du\
ej ilości ciepła, topi się równie\
drucik dodatkowy, przy czym odskakuje
krÄ…\
ek sygnalizacyjny, wskazując zadziałanie bezpiecznika. Kolory krą\
ków są ró\
ne
w zale\
ności od prądu znamionowego wkładki topikowej. Czas zadziałania bezpiecznika,
czas po którym drucik topikowy ulegnie przepaleniu, zale\
y od natÄ™\
enia prądu płynącego
przez bezpiecznik. Na rys. 20 c przedstawiono zale\
ność między czasem t stopienia się
bezpiecznika i natÄ™\
eniem prądu I płynącego przez bezpieczniki, w odniesieniu do jego prądu
znamionowego Izn. Krzywa I przedstawia charakterystykę wkładki bezpiecznikowej
o działaniu szybkim. Bezpiecznik z tego typu wkładką stosuje się w normalnych instalacjach
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
oświetleniowych. Jak widać z rysunku, przy du\
ych wartościach prądu, wywołanych
przeciÄ…\
eniem lub zwarciem w obwodzie elektrycznym, czas zadziałania wynosi ułamek
sekundy, tak \
e przewód nie zdą\
y się nadmiernie nagrzać. Wadą bezpieczników topikowych
jest to, \
e wyłączają obwody elektryczne przy krótkotrwałym wzroście prądu, który jeszcze
nie jest groz
ny dla izolacji przewodów. Z sytuacją taką mamy do czynienia w obwodach
silników o du\
ym prÄ…dzie rozruchowym. W tych przypadkach konieczne jest stosowanie
bezpieczników, które nie zadziałają natychmiast, lecz z pewną zwłoką czasową.
Charakterystykę tego rodzaju bezpieczników z wkładką topikową o działaniu opóz
nionym
przedstawia krzywa II na rys. 20.c. Wymagane opóz
nienia działania uzyskuje się, stosując
odpowiednią konstrukcję elementów topikowych. Wkładki topikowe mają ró\
ne
charakterystyki czasowo prądowe. Wkładki o charakterystyce zwłocznej są wkładkami
ogólnego przeznaczenia. Wkładki o charakterystyce szybkiej są stosowane w sieciach
rozległych. Wkładki o charakterystyce bardzo szybkiej słu\
ą do zabezpieczania elementów
półprzewodnikowych (diody i tyrystory). Wkładki topikowe przepalają się zanim prąd
zwarciowy osiągnie wartość ustaloną.
Wyzwalacze i przekaz
niki. UrzÄ…dzenia wyzwalajÄ…ce realizujÄ… samoczynne zwolnienie
zapadki otwarcie styków łącznika. Wyłączenie odbywa się pod wpływem sprę\
yny napinanej
w czasie załączenia. Urządzenia wyzwalające mo\
na podzielić na wyzwalacze i przekaz
niki.
Wyzwalacze działają pod wpływem impulsu zewnętrznego, wywołanego w tym celu, lub
impulsu spowodowanego zmianą wartości pewnej wielkości elektrycznej (prądu, napięcia)
w obwodzie i powodują bezpośrednio zwolnienie zapadki zamka. Przekaz
niki spełniają to
samo zadanie co wyzwalacze, oddziałując pośrednio, np. poprzez przerywanie obwodu cewki
sterowniczej stycznika. Wyzwalacze i przekaz
niki działające pod wpływem nadmiernego
wzrostu natÄ™\
enia prÄ…du w obwodzie nazywajÄ… siÄ™ nadmiarowo-prÄ…dowymi (nadprÄ…dowymi),
a działające przy nadmiernym obni\
eniu się przy zaniku napięcia niedomiarowo-
-napięciowymi (podnapięciowymi) lub zanikowymi. W praktyce spotyka się najczęściej
wyzwalacze (lub przekaz
niki) nadprÄ…dowe cieplne i elektromagnetyczne.
Wyzwalacze (przekaz
niki) cieplne reagują na określony przyrost temperatury będący
wynikiem przepływającego prądu. Wykonuje się je z reguły jako tzw. wyzwalacze
(przekaz
niki) termobimetalowe, w których zasadniczym elementem są dwa cienkie paski
z metali o ró\
nych współczynnikach rozszerzalności liniowej, połączone ze sobą na całej
długości. Przy ogrzewaniu bimetal wygina się w kierunku paska z metalu o mniejszym
współczynniku rozszerzalności. Przy odpowiednio du\
ym przyroście temperatury,
spowodowanym przetÄ™\
eniem w obwodzie, wygięcie bimetalu jest tak znaczne, \
e
napotykając odpowiedni występ mechanizmu wyzwalającego zwalnia zamek łącznika
(Rys 22).
Rys. 22. Zasada działania wyzwalacza termobimetalowego
1  element bimetalowy, 2  zapadka zamkowa. [6, s. 201]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
Wyzwalacze elektromagnetyczne działają bezzwłocznie lub z niewielką zwłoką czasową
(np. 0,2 s) przy wzroście natę\
enia prądu ponad pewną określoną wartość. Czas zadziałania
wyzwalacza elektromagnetycznego bezzwłocznego jest rzędu 0,01 s, co przy czasie własnym
łącznika wynoszącym równie\
0,01 s powoduje przerwanie obwodu po upływie około 0,02 s
od chwili wystÄ…pienia zwarcia. W wyzwalaczach cieplnych i elektromagnetycznych istnieje
mo\
liwość zmiany natę\
enia prądu, przy którym rozpoczynają one działać; zakres tych zmian
jest zakresem nastawiania. Do jednego Å‚Ä…cznika mo\
na dobierać wyzwalacze o ró\
nych
zakresach nastawiania.
Rys. 23. Zasada działania nadprądowego przekaz
nika elektromagnetycznego współpracującego z wyzwalaczem
napięciowym wybijakowym 1  przekaz
nik elektromagnetyczny, 2  styk zwierajÄ…cy,
3  wyzwalacz napięciowy  wybijakowy , 4  zaciski do przyłączenia z
ródła zasilania [5, s. 202]
Wyzwalacz napięciowy wybijakowy jest jednym z najpewniejszych urządzeń do zdalnego
wyłączania. Rys. 23 przedstawia zasadę działania nadprądowego przekaz
nika
elektromagnetycznego z wyzwalaczem napięciowym wybijakowym. Du\
ą siłę wyzwalacza
przy niewielkich wymiarach uzyskuje się dzięki du\
ej gęstości prądu przy jednoczesnym
ograniczeniu czasu jego przepływu. Przerwanie prądu sterowniczego następuje niezwłocznie
po otwarciu styków głównych łącznika. Wadą wyzwalacza jest to, \
e nie działa on przy
powstaniu przerwy w obwodzie cewki wybijakowej.
W podziemnej sieci górniczej niskiego napięcia stosuje się dwie zasadnicze odmiany
wyłączników zabezpieczeniowych:
- wyłączniki instalowane w ognioszczelnych i osłoniętych stacjach transformatorowych,
- wyłączniki indywidualne, wolnostojące, w osłonach ognioszczelnych.
Wyłączniki zabezpieczeniowe są zasadniczym elementem systemu zabezpieczeń
elektroenergetycznych sieci 500 i 1000 V. W zestawach rozdzielnic oddziałowych spełniają
dodatkowo rolę łączników izolacyjno roboczych. Warunki pracy wyłączników charakteryzują
du\
e prÄ…dy obciÄ…\
eniowe i zwarciowe przy stosunkowo małej częstości łączeń. Ze względu na
indywidualne zabezpieczenie maszyn i końcowych odcinków sieci przed skutkami przecią\
eń,
w górniczych sieciach elektroenergetycznych stosuje się najczęściej wyłączniki bez
zabezpieczenia przeciÄ…\
eniowego. O doborze wyłączników zabezpieczających decydują głównie
maksymalne moce przyłączanych odbiorników i wielkości transformatora zasilającego.
Wyłączniki zwarciowe sieciowe na napięcie 500 i 1000 V stanowią wyposa\
enie strony
niskiego napięcia ognioszczelnych przewoz
nych stacji transformatorowych z przeznaczeniem,
jako ochrona skutków zwarć w sieci elektroenergetycznej. Wyłączniki te wykonuje się w trzech
odmianach: z przyłączeniem doprowadzeń z przodu, z tyłu oraz jako wysuwne.
Urządzenia do kontroli stanu izolacji. W podziemiach kopalń stosuje się powszechnie
urządzenia do ciągłej kontroli stanu izolacji sieci. Zadaniem tych urządzeń jest w przypadku
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
38
uszkodzenia izolacji sieci sygnalizowanie lub odłączenie uszkodzonego odcinka tej sieci.
Urządzenia do kontroli stanu izolacji sieci pozwalają na wykrywanie stanów obni\
enia siÄ™
izolacji \
ył względem ziemi.  Szczegółowe przepisy prowadzenia ruchu.. określają \
e
w sieciach na napięcie do 1 kV powinny być zainstalowane urządzenia do samoczynnej
kontroli izolacji sieci, wyłączające zagro\
oną sieć przy spadku wypadkowej rezystancji
izolacji sieci względem ziemi co najmniej poni\
ej 14 &!/V napięcia roboczego.
Zabezpieczenia upływnościowe sieci do 1 kV. Jako zasadę w kopalniach węgla kamiennego
przyjęto stosowanie zabezpieczeń upływnościowych we wszystkich stacjach
transformatorowych przewoz
nych, łącznikach manewrowych i zespołach transformatorowych.
Zabezpieczenia tego typu wykonuje się jako nastawne, przy czym wartość rezystancji nastawnej
powinna spełniać wymogi określone w  Szczegółowych przepisach prowadzenia ruchu.. oraz
obowiÄ…zujÄ…cych normy bran\
owych.
Zabezpieczenie ziemnozwarciowe sieci 6 kV. W elektroenergetycznych sieciach
kopalnianych 6 kV stosuje się zabezpieczenia ziemnozwarciowe które mo\
na podzielić na
dwie grupy:
- zabezpieczenia zerowo prądowe reagujące na wartość sumy geometrycznej prądów
przewodowych,
- kierunkowe zabezpieczenia zerowo mocowe, których działanie oparte jest na pomiarze
kierunku przepływu mocy biernej w trakcie zwarcia z ziemią.
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co nale\
y do zadań urządzenia ciągłej kontroli stanu izolacji sieci?
2. Jakie dwie zasadnicze odmiany wyłączników zabezpieczeniowych stosuje się w podziemnej
sieci górniczej niskiego napięcia?
3. Jakie wyzwalacze termobimetalowe reagujÄ… na jaki parametr?
4. W jaki mo\
na podzielić zabezpieczenia stosowane w górnictwie podziemnym ze względu
na funkcjonalność oraz rodzaj stanu zakłóceniowego?
5. Jakie wymagania sÄ… stawiane zabezpieczeniom?
6. Na czym polega selektywność zabezpieczenia?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zapoznaj się z działaniem i budową stycznika.
Sposób wykonania ćwiczenia:
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać oględzin stycznika,
2) zidentyfikować liczbę zestyków głównych i pomocniczych,
3) określić za pomocą omomierza które zestyki są zwierne, a które rozwierne,
4) sprawdzić za pomocą zasilacza regulowanego napięcie progowe powodujące załączenie
i wyłączenie stycznika,
5) zmontować układ na podstawie schematu wskazanego przez prowadzącego zajęcia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- stycznik z cewkÄ… 24 V,
- omomierz lub miernik uniwersalny,
- zasilacz regulowany,
- materiały biurowe, schemat połączeń dostarczony przez prowadzącego.
Ćwiczenie 2
Na podstawie charakterystyki wkładki topikowej określ czas po którym nastąpi
przepalenie topika dla wartości prądu podanej przez prowadzącego zajęcia.
Sposób wykonania ćwiczenia:
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wrysować na otrzymanej charakterystyce podaną wartość prądu.
2) odczytać czas po jakim nastąpi wyłączenie obwodu zabezpieczonego wkładką,
3) sformułować wnioski wynikające z ćwiczenia.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- charakterystyki ró\
nych wkładek bezpiecznikowych dostarczone przez prowadzącego,
- materiały biurowe, ekierka.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić jakie zagro\
enie dla układu elektroenergetycznego wynika
z przeciÄ…\
enia? 1
1

2) określić jakie zagro\
enie dla układu elektroenergetycznego wynika
z niepełnofazowej pracy? 1
1

3) określić jakie zagro\
enie dla układu elektroenergetycznego wynika
z obni\
enia częstotliwości napięcia zasilającego? 1
1

4) podać zadania realizowane przez automatykę zabezpieczeniową
restytucyjnÄ…? 1
1

5) podać zadania realizowane przez automatykę zabezpieczeniową
prewencyjnÄ…? 1
1

6) podać zadania realizowane przez automatykę zabezpieczeniową
eliminujÄ…cÄ…? 1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
40
4.5. Trakcja elektryczna
4.5.1. Materiał nauczania
Lokomotywy elektryczne są napędzane silnikami elektrycznymi prądu stałego, zasilanymi
z przewodu jezdnego, bÄ…dz
z własnej baterii akumulatorowej, schematycznie przedstawia to
rys. 24. Obwód elektryczny trakcji przewodowej składa się ze z
ródła prądu stałego, skąd
prąd I płynie przewodem jezdnym do silników lokomotywy, a stąd szynami z powrotem do
z
ródła prądu. Elektryczne lokomotywy akumulatorowe mają własne z
ródła prądu w postaci
baterii akumulatorowej zasilajÄ…cej silniki lokomotywy.
Rys. 24. Rysunek poglÄ…dowy zasilania lokomotyw a  lokomotywa zasilana z przewodu jezdnego,
b  lokomotywa akumulatorowa; 1  lokomotywa, 2  Silniki napędowe lokomotywy,
3  bateria akumulatorowa, 4  odbierak prÄ…du, 5  urzÄ…dzenia zasilajÄ…ce trakcjÄ™ elektrycznÄ…,
6  przewód jezdny zasilający, 7  szyny trakcji elektrycznej [5, s. 507]
Budowa i wyposa\
enie elektrycznych lokomotyw kopalnianych dostosowana jest do
specyficznych warunków pracy pod ziemią. Wymiary lokomotyw są dostosowane do wymiarów
wyrobisk przewozowych i wielkości stosowanych prześwitów torów. W kopalniach stosowane
są wykorzystywane ró\
ne typy lokomotyw przewodowych. Poszczególne typy lokomotyw nie
mają zasadniczych ró\
nic pod względem działania i obsługi ró\
nią się jedynie w szczegółach
konstrukcyjnych, co do wymiarów dostosowanych do prześwitu toru oraz mocy silników i siły
pociÄ…gowej.
a)
Rys. 25. Silnik lokomotywy przewodowej typu LD a) zdjęcie silnika, b) szkic umocowania silnika na wale koła
biegowego; 1  uchwyt 2  sworzeń, 3  rama podwozia lokomotywy, 4  sprę\
yna, 5  Å‚apy,
6  Å‚o\
yska ślizgowe, 7  wał, 8  koło zębate na wale kół biegowych, 9  koło zębate na wale silnika,
10  przewody zasilajÄ…ce silnik [5, s. 508]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Przewody jezdne
Elektryczne lokomotywy przewodowe sÄ… zasilane z przewodu jezdnego. Przewody jezdne
są przewodami gołymi wykonanymi z ciągnionego drutu miedzianego o przekrojach 65, 80, 100
i 120 mm2. Powszechnie stosuje siÄ™ znormalizowane przewody profilowe, z uwagi na Å‚atwiejszy
sposób zawieszania i dłu\
sze u\
ytkowanie ni\
przewodów okrągłych. Do budowy górnej trakcji
stosować mo\
na tylko przewody gładkie o czystej powierzchni nie wykazujące \
adnych
pęknięć, rozwarstwień, złuszczeń.
Rys. 27. wymiary przewodów Djp [1, s. 17]
Przewody jezdne zawiesza się na izolatorach porcelanowych w osłonie \
eliwnej,
przymocowanych do obudowy (rys. 28), przy czym odległość od przewodu jezdnego do
obudowy stropu wyrobiska nie mo\
e być mniejsza jak 0,2 m. Pomiędzy poszczególnymi
punktami zawieszenia przewodu odległość nie mo\
e być większa jak 5 m na prostych odcinkach
i 3 m na zakrętach i skrzy\
owaniach toru. Przewody jezdne zawiesza siÄ™ normalnie elastycznie
z wyjątkiem przejazdów przez tamy i na skrzy\
owaniach, gdzie zawieszenie przewodu musi być
sztywne dla zachowania stałej wysokości zawieszenia.
Rys. 28. Zawieszenie przewodu jezdnego [5, s. 531]
Przewód jezdny powinno się zawieszać na wysokości co najmniej 2 m ponad główką
szyny (PN-G-50090 z 1997), a ponadto w odstępach co 200 m i na wszystkich
skrzy\
owaniach i zakrętach muszą być umieszczone oświetlone napisy ostrzegawcze: Uwaga!
Przewód jezdny! W podszybiach przewody jezdne zawiesza się na wysokości co najmniej
2,2 m, przy czym podczas zjazdu i wyjazdu załogi przewód musi być wyłączony spod napię-
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
cia na przestrzeni co najmniej 50 m od szybu. W punktach załadowczych oraz na dworcach
osobowych przewody jezdne muszą być osłonięte dla zabezpieczenia załogi przed
dotknięciem. Osłony na przewodach jezdnych muszą być zawieszone równie\
na
rozgałęzieniach i skrzy\
owaniach trakcji, jak równie\
na skrzy\
owaniach wyrobisk z trakcjÄ…
z innymi wyrobiskami (np. na skrzy\
owaniu pochylni z chodnikiem głównym z trakcją
elektryczną). Osłonięty musi być przewód na całej długości skrzy\
owania lub rozgałęzienia
oraz dodatkowo po 2 m w ka\
dym kierunku. U\
ywane są ró\
nego rodzaju osłony. Najprostszą
osłoną jest osłona korytkowa drewniana (rys.28). Na przewodzie jezdnym są umocowane dwa
sworznie, na których jest luz
no osadzona osłona korytkowa. Odbierak przeje\
d\
ajÄ…cego
elektrowozu unosi osłonę. Po przejechaniu elektrowozu osłona opada w dół pod wpływem
własnego cię\
aru. Załoga na dworcach osobowych mo\
e wsiadać tylko po uprzednim
wyłączeniu przewodu spod napięcia, przy czym stan wyłączenia jest sygnalizowany \
arówkami
zielonymi, a załączenia czerwonymi.
Rys. 28. Drewniana osłona korytkowa przewodu jezdnego [5, s. 532]
Przepisy wymagają, by przewody jezdne były podzielone na odcinki długości nie
przekraczającej 500 m. Poszczególne odcinki są ze sobą połączone wyłącznikami sekcyjnymi.
Wykonanie elektrycznych połączeń torów jezdnych. Szyny trakcji przewodowej są włączone
w obwód prądu stałego zasilającego lokomotywy. W stosunku do szyn kolejek elektrycznych
stawia się więc nie tylko wymagania co do wytrzymałości mechanicznej, ale równie\
co do
właściwości elektrycznych. Dopuszczalny spadek napięcia w sieci trakcyjnej nie mo\
e
przekraczać wartości 30% napięcia znamionowego trakcji. W przypadku trakcji przewodowej
spadek napięcia w sieci jest sumą spadków napięć w przewodzie jezdnym i w szynach. Chcąc
utrzymać spadek napięcia w granicach dozwolonych, ze względów ekonomicznych
i bezpieczeństwa wymagany jest dla danego obcią\
enia i długości trasy odpowiedni przekrój
przewodów jezdnych oraz odpowiedni wymiar szyn i sposób ich łączenia.  Szczegółowe
przepisy prowadzenia.. wymagają stosowania do przewozu mechanicznego szyn o wysokości
co najmniej 115 mm. Wa\
nym czynnikiem decydującym o wielkości oporu elektrycznego
toru jezdnego jest opór przejścia (złączy) między szynami. Opór złącza styku szyn nie mo\
e
przekraczać wartości 40% oporu jednej szyny. W celu uzyskania jak najmniejszego oporu na
złączach pomiędzy poszczególnymi odcinkami szyn, stosuje się poza normalnymi złączami
mechanicznymi równie\
złącza elektryczne. Szyny łączy się elektrycznie przez przyspawanie
lub pewne przykręcenie do obydwu łączonych z sobą końców szyn linek lub prętów
miedzianych o przekroju co najmniej 50 mm2. Pręt lub linkę mo\
na umocować bądz
na
złączach mechanicznych, bądz
te\
pod nimi, (rys. 29). Sposób drugi jest lepszy z uwagi na
ochronę złączy elektrycznych przed uszkodzeniem (spowodowanym np. wykolejeniem
wozów) Prócz wzdłu\
nego (szeregowego) Å‚Ä…czenia szyn mo\
na stosować równie\
Å‚Ä…czenie
poprzeczne (równoległe) i to w odstępach nie przekraczających 50 m długości. Nale\
yte
wykonanie elektrycznych złączy szyn ma wpływ na zmniejszenie tzw. prądów błądzących.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
Rys. 29. złącza szyn a) prętowe, b) linką miedzianą [5, s. 535]
Trakcyjne zespoły prostownikowe. Prostownik jest to urządzenie umo\
liwiające przepływ
jednokierunkowy prÄ…du przez odbiornik, podczas gdy z
ródło (sieć) zasilania wytwarza napięcie
przemienne. Zastosowanie w obwodzie elektrycznym prostownika niesterowanego pozwala na
uzyskanie napięcia wyprostowanego o stałej wartości. Wartość regulowaną napięcia
wyprostowanego uzyskuje się z prostowników sterowanych. Stacje prostownikowe trakcyjne
mieszczÄ… siÄ™ na dole w pobli\
u podszybia  zazwyczaj w specjalnych komorach obok zajezdni
elektrowozów, bądz
w innych dobrze przewietrzanych pomieszczeniach. Stacje prostownikowe
umieszcza siÄ™ w osobnych dobrze przewietrzanych komorach.
Automatyczna przewoz
na stacja prostownikowa typu APSP
Automatyczne stacje prostownikowe typu APSP przeznaczone sÄ… do zasilania sieci trakcyjnej
o napięciu znamionowym 250 V w podziemiach kopalń ze stopniem zagro\
enia  a lub innych
odbiorników o napięciu znamionowym 250 V, Obudowa stacji nie jest wodoszczelna, lecz
chroni urządzenia przed kroplami wody padającej pod kątem w stosunku do pionu nie większym
ni\
45°. Stacje typu APSP majÄ… peÅ‚ne wyposa\
enie składające się z:
- transformatora prostownikowego,
- prostownika półprzewodnikowego,
- aparatury Å‚Ä…czeniowej i zabezpieczajÄ…cej,
- układu automatyki i urządzenia próby linii.
Stacje nie wymagają budowy specjalnych komór i dzięki wyposa\
eniu stacji w obwody
zdalnego sterowania i sygnalizacji istnieje mo\
liwość kontroli pracy stacji z lokalnego lub
centralnego stanowiska dyspozytorskiego.
W stacjach zastosowano rozłącznik, pozwalający na odłączenie transformatora
prostownikowego tylko w stanie jałowym. W celu uniknięcia otwarcia rozłącznika
w przypadku gdy stacja jest obciÄ…\
ona, zastosowano blokadÄ™ elektrycznÄ… poprzez Å‚Ä…cznik
pomocniczy który przed otwarciem styków głównych rozłącznika przerywa obwody cewek
trzymających wyłączników na odpływach stacji, powodując ich wyłączenie. Ponadto przy
rozłączniku zastosowano blokadę mechaniczną, która uniemo\
liwia otwarcie drzwi do
komory transformatora i rozłącznika, gdy rozłącznik jest załączony. W stacjach zastosowano
transformatory prostownikowe majÄ…ce budowÄ™ rdzeniowÄ… z uzwojeniem cylindrycznym
i chłodzone powietrzem o obiegu wymuszonym (wentylatory).
Zasady bezpieczeństwa pracy na drogach z trakcją elektryczną
Wszystkie pomieszczenia z urzÄ…dzeniami do zasilania trakcji elektrycznej (gdy majÄ… aparaturÄ™
olejową) oraz pomieszczenia ładowania akumulatorów muszą być przewietrzane niezale\
nym
prądem powietrza. Wstęp do tych pomieszczeń jest dozwolony wyłącznie osobom
upowa\
nionym. Szczególne środki ostro\
ności obowiązują w pomieszczeniach
z akumulatorami ze względu na wydzielający się z elektrolitu wodór, który w połączeniu
z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Zachowanie środków ostro\
ności obowiązuje
równie\
na wszystkich drogach z przewodem jezdnym. Nale\
y pamiętać, \
e dotknięcie
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
przewodu jezdnego grozi śmiertelnym pora\
eniem prądem elektrycznym. Niebezpieczeństwo
to istnieje nie tylko w przypadku bezpośredniego dotknięcia przewodu jezdnego gołym
ciałem, ale tak\
e w przypadku pośredniego dotknięcia przewodu jezdnego, np. niesionymi na
ramieniu narzędziami, jak wiertłami, kilofem itp. Z tego powodu na drogach z przewodem
jezdnym nale\
y narzędzia nosić w ręku, a nie na ramieniu. Nie wolno przechodzić pomiędzy
wozami, a tym bardziej pomiędzy wozami pod przewodem jezdnym. Zakazana jest jazda
w wozach otwartych.Przewóz ludzi pociągiem dozwolony jest tylko wozami osobowymi, przy
czym wsiadać i wysiadać wolno tylko w czasie postoju pociągu w miejscach do tego
wyznaczonych (dworce i przystanki). Poniewa\
na dworcach i przystankach w czasie
przyjazdu i odjazdu pociÄ…gu odbywa siÄ™ wzmo\
ony ruch ludzi, istnieje zwiększony stopień
niebezpieczeństwa, stąd dworce osobowe i przystanki muszą być dobrze oświetlone.
W miejscu dla wszystkich widocznym zainstalowane sÄ… czerwone i zielone lampy sygnaliza-
cyjne i tablice ostrzegawcze, informujące załogę o stanie załączenia przewodu jezdnego pod
napięciem. Załoga mo\
e wsiadać i wysiadać z pociągu tylko przy wyłączonym spod napięcia
przewodzie jezdnym i na znak kierownika pociÄ…gu. PoczÄ…tek i koniec dworca sÄ… oznaczone
oświetlonymi napisami informacyjnymi.
Prądy błądzące. Prądami błądzącymi nazywa się prądy elektryczne płynące ró\
nymi
drogami, w ziemi (w gruncie, w górotworze) i w masach przewodzących (np. metalowych) nie
stanowiących części celowo zbudowanego dla tych prądów obwodu elektrycznego. Skutki
wywołane prądami błądzącymi mają niekorzystny wpływ na proces produkcji,
bezpieczeństwo ludzi i urządzeń. Skutkiem działania prądów błądzących mogą być:
- zagro\
enie wybuchowe w wyniku iskrzenia mogącego wystąpić przy przypadkowym
zetknięciu się mas będących pod napięciem błądzącym bądz
te\
wskutek wystÄ…pienia
napięć błądzących w obwodach iskrobezpiecznych,
- zagro\
enie po\
arowe  w wyniku zapalenia pyłu węglowego lub metanu  wskutek
miejscowego nagrzania do temperatury zapłonu przy długotrwałym przepływie prądu
błądzącego,
- zagro\
enie bezpieczeństwa obsługi lub awarii urządzeń, w wyniku zawodnej pracy
układów automatyki, na skutek zaburzeń spowodowanych przedostaniem się prądów
błądzących do obwodów sterowania, kontroli i sygnalizacji pracy maszyn oraz urządzeń
górniczych,
- niebezpieczeństwo samoistnego odpalenia ładunków podczas prowadzenia robót
strzałowych przy u\
yciu zapalników elektrycznych,
- inne zagro\
enia oraz straty, powstałe w wyniku uszkodzenia korozyjnego maszyn
i urządzeń oraz elementów zabezpieczeń i automatyki.
Znajomość przyczyn występowania prądów błądzących oraz zagro\
eń wywołanych ich
działaniem jest niezbędna w działaniach prewencyjnych mających na celu likwidację lub
ograniczenie wpływów z
ródeł prądów błądzących.
Upływ prądu z szyn trakcji elektrycznej przewodowej
Wymienić nale\
y następujące przyczyny powstawania prądów błądzących w wyrobiskach
podziemnych:
- trakcja elektryczna przewodowa na danym lub sÄ…siednim poziomie,
- zelektryfikowane linie tramwajowe lub kolejowe,
- spawarki elektryczne,
- sieci elektroenergetyczne prądu przemiennego wysokiego i niskiego napięcia (zwłaszcza
w stanach zakłóceniowych),
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
- sieci teletechniczne; obwody sterowania i sygnalizacji,
- środki łączności wykorzystujące nadajniki radiowe,
- elektryczność statyczna.
Linie trakcji przewodowej kolei przebiegajÄ…ce przez teren kopalni lub w jej pobli\
u mogÄ…
być przyczyną występowanie prądów błądzących na poziomach kopalń. Zjawisko to jest
efektem upływu prądu z szyn trakcji przewodowej i powoduje powstanie pola przepływowego
o bardzo du\
ym zasięgu, zale\
nym od cech charakterystycznych sieci trakcyjnych (sposób
zasilania i wartość prądu obcią\
enia, długość oraz przekroje linii, sposób uło\
enia oraz
połączenia szyn, konserwacja i warunki eksploatacji) oraz charakterystycznych parametrów
elektrycznych terenu (rezystywność gruntu bezpośrednio pod torami, ścieki, \
yły wodne,
przewodniki metalowe).Prądy upływu z szyn trakcji przewodowej na powierzchni mogą być
przenoszone do podziemi kopalń za pośrednictwem przewodzących warstw górotworu oraz
urządzeń metalowych prowadzonych w szybach z powierzchni do podziemi kopalń.
Rys. 30. Szkic ilustrujÄ…cy mo\
liwość przenoszenia prądów błądzących z powierzchni
do wyrobisk podziemnych [4, s. 133]
Powstawanie i rozprzestrzeniania się prądów błądzących w środowisku powoduje, \
e nie jest
mo\
liwe analityczne prognozowanie ich wartości. Dlatego niezbędne są kontrolne pomiary
przeprowadzone w warunkach ruchowych, bezpośrednio w kopalni. Wyniki pomiarów są
podstawÄ… oceny zagro\
eń oraz wyboru środków ochronnych i zabezpieczeń.
Ograniczanie prądów błądzących
Najskuteczniejszy sposób zapobiegania prądom błądzącym w warunkach zakładu górniczego
polega na ograniczaniu spadków napięcia w torach. Nale\
y dÄ…\
yć do ograniczania zasięgu
zasilania sieci z ka\
dej stacji prostownikowej. Co oznacza zwiększenie liczby stacji zasilających
i zagęszczenia ich rozmieszczenia wzdłu\
tras przewozowych. WiÄ…\
e się to z koniecznością
stosowania stacji automatycznych. Istotnym elementem ograniczenia wielkości spadków
napięcia w torach, a ty samym wielkości prądów błądzących, jest podniesienie napięcia zasilania
urządzeń trakcyjnych. Ze wzrostem napięcia zasilania sieci trakcyjnych przy określonej mocy
silników lokomotyw maleje wielkość prądu w sieci, a zatem i spadki napięcia w torach.
W istniejÄ…cych warunkach zasilania sieci trakcyjnych najskuteczniejszym sposobem ochrony
przed prądami błądzącymi jest staranne utrzymywanie połączeń czołowych szyn zwłaszcza
w rejonach oddziałów wydobywczych i okresowa ich kontrola. Tam gdzie to jest mo\
liwe,
nale\
y równie\
dÄ…\
yć do układania torów na podsypce tłuczniowej utrudniającej upływ prądów
błądzących do ziemi. Układanie równolegle do torów zu\
ytych lin stalowych daje po\
Ä…dany
efekt pod warunkiem, \
e lina nie le\
y bezpośrednio ma wilgotnym podło\
u lub w wodzie.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
Pomiary prądów błądzących
Szczególne zagro\
enie od prądów błądzących w kopalniach prowadzących roboty
strzałowe przy u\
yciu zapalników elektrycznych powoduje, \
e badanie wielkości tych prądów
jest obowiązkowe i objęte przepisami górniczymi.
Standardowe pomiary prądów błądzących przy prowadzeniu robót strzałowych.
Pomiary te powinny być przeprowadzane:
- ka\
dorazowo przed przystąpieniem do wykonywania robót strzałowych oraz w razie
stwierdzenia mo\
liwości wystąpienia prądów błądzących,
- w miejscach prowadzenia robót strzałowych co najmniej raz w miesiącu,
- w głębionych szybach i szybikach co najmniej raz w tygodniu, a w razie przewidywanego
wzrostu natÄ™\
enia prądów błądzących równie\
przed ka\
dym przystÄ…pieniem do
ładowania otworów strzałowych,
- przy rozpoczynaniu nowych robót górniczych.
W przypadku stosowania zapalników mostkowych przeprowadza się pomiar prądu
miliamperomierzem, którego zaciski podłącza się między ziemię i poszczególne elementy
metalowe znajdujące się w wyrobiskach górniczych lub między poszczególne urządzenia
metalowe (przenośniki, rurociągi, opancerzenia kabli itp.). Wymaga się przy tym, aby oporność
wewnętrzna miliamperomierza była w przybli\
eniu równa oporności zapalnika .mostkowego,
czyli wynosiła około 2,8 do 3,2 &!. Maksymalne natę\
enie prądów błądzących zmierzone takim
miliwoltomierzem w warunkach zakłóceniowych, np. przy zwarciu w sieci trakcyjnej, nie mo\
e
przekraczać 180 mA, natomiast przy normalnym ruchu natę\
enie prądów błądzących nie
powinno przekraczać 90 mA. Przepisy podają szczegółowo sposób przeprowadzenia pomiarów
przy sztucznym obciÄ…\
eniu sieci trakcyjnej w badanym rejonie.
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Z czego składa się obwód elektryczny trakcji przewodowej?
2. Jakie przewody mo\
na stosować do budowy górnej trakcji ?
3. W jakich miejscach muszą być zawieszone osłony na przewodach jezdnych?
4. Jakiej wartości nie mo\
e przekraczać dopuszczalny spadek napięcia w sieci trakcyjnej?
5. Co stosuje się w celu uzyskania jak najmniejszego oporu na złączach pomiędzy
poszczególnymi odcinkami szyn?
6. Co nazywamy prądami błądzącymi?
7. Jakie są przyczyny powstawania prądów błądzących w wyrobiskach podziemnych?
8. W jaki sposób prądy upływu z szyn trakcji przewodowej na powierzchni mogą być
przenoszone do podziemi kopalń?
9. Kiedy powinny być przeprowadzane pomiary prądów błądzących?
10. Co wchodzi w skład wyposa\
enia stacji prostownikowej typu APSP?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych (w przypadku braku takich mo\
liwości
skorzystaj z dokumentacji producentów) zapoznaj się z budową automatycznej stacji
prostownikowej ASP.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę stacji ASP,
2) zidentyfikować elementy stacji na podstawie dokumentacji serwisowej,
3) zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia,
4) zapoznać się ze sposobem monta\
u kabla we wlotach kablowych.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- stacja ASP,
- dokumentacja producenta.
Ćwiczenie 2
W szkolnej sztolni lub warsztatach kopalnianych zapoznaj siÄ™ z budowÄ… elektrowozu
trakcji dołowej.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) zwrócić uwagę na wewnętrzną budowę i rozmieszczenie elementów lokomotywy,
2) rozpoznać elementy na podstawie schematu i dokumentacji,
3) zwrócić uwagę na sposób monta\
u silników napędowych,
4) zwrócić uwagę na stosowane zabezpieczenia oraz sterowanie lokomotywą,
5) zapoznać się ze sposobem obsługi i konserwacji lokomotywy.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- dołowa lokomotywa trakcyjna,
- dokumentacja producenta.
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) omówić budowę lokomotywy trakcji dołowej?
1
1

2) podać przyczyny występowania prądów błądzących?
1
1

3) wykonać pomiary prądów błądzących?
1
1

4) podać zasady bezpiecznej pracy w wyrobiskach z trakcją elektryczną?
1
1

5) przedstawić sposoby ograniczania prądów błądzących?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
4.6. Oświetlenie elektryczne podziemi kopalń
4.6.1. Materiał nauczania
Właściwe oświetlenie wyrobisk górniczych jest warunkiem poprawy bezpieczeństwa,
komfortu i wydajności pracy. Dzięki dobremu oświetleniu lepiej i bezpieczniej obsługuje się
maszyny i urządzenia, mniejsza jest liczba wypadków związanych z obsługą maszyn
i urządzeń. Uzyskanie dostatecznego oświetlenia nahełmnymi i ręcznymi lampami
elektrycznymi jest niemo\
liwe, głównie ze względu na ich małą wydajność świetlną.
Spełniają one swoje zadanie wystarczająco jedynie przy oświetleniu samych miejsc pracy i to
w ograniczonym zakresie.
Wymagania techniczne stawiane oświetleniu w podziemiach kopalń są następujące:
- oświetlenie powinno zapewnić warunki do bezpiecznego i wygodnego poruszania się osób
w chodnikach i na przejściach, bez posługiwania się lampami osobistymi,
- instalacje oświetleniowe powinny być tak wykonane, aby zapewniały pełne bezpieczeństwo
ra\
eniowe, po\
arowe i wybuchowe.
Do podstawowych pojęć charakteryzujących jakościowe i ilościowe parametry światła
nale\
ą następujące pojęcia:
- natÄ™\
enie z
ródła I (światłość)  podstawowa wielkość charakteryzująca z
ródło światła;
jednostką miary światłości jest kandela (cd);
- strumień świetlny Ś  jest to strumień energii, na którą reaguje oko ludzkie; jednostką
strumienia świetlnego jest lumen (lm);
- natÄ™\
enie oświetlenia powierzchni E (jasność)  jest to stosunek strumienia świetlnego Ś,
padającego prostopadle na powierzchnię, do pola S tej powierzchni, a więc E = Ś/S;
jednostkÄ… natÄ™\
enia oświetlenia jest luks (lx); luks jest natę\
eniem oświetlenia
powierzchni 1 m2, na którą pada strumień świetlny 1 lm;
- jaskrawość (luminacja)  jest to wielkość psychofizjologiczna, charakteryzująca wra\
enie
uzale\
nione od indywidualnych cech oka obserwatora; praktycznÄ… jednostkÄ… luminacji
jest nit (nt); nit jest luminacja z
ródła światła o powierzchni 1 m2 świecącą
światłością 1 cd;
- kontrast  jest to stosunek luminacji maksymalnej do luminacji minimalnej
w obserwowanym obrazie;
- równomierność oświetlenia  jest to stosunek jasności najsłabiej oświetlonego punktu
rozpatrywanej płaszczyzny do punktu najjaśniejszego; w celu uzyskania dobrego
oświetlenia stosunek ten powinien wynosić średnio 1 : 3.
Decydujący wpływ na szybkość i dokładność rozró\
niania szczegółów obserwowanego
obrazu, mają jaskrawość i kontrast, przystosowanie oka do tych cech światła jest ograniczone.
Oko ludzkie, najlepiej odbiera obrazy o średniej jaskrawości i du\
ym kontraście, najgorzej
obrazy o małej lub du\
ej jaskrawości i małym kontraście. W wyniku wieloletnich badań oraz
wniosków wynikających z codziennej praktyki opracowano normy oświetlenia. Normy
oświetleniowe podają wartości jasności w poszczególnych pomieszczeniach, przy których
uzyskuje się takie ich oświetlenia, \
e spełnione są warunki maksymalnego komfortu pracy.
Tabela 4 przedstawia kategorie oświetlenia stosowane w górnictwie podziemnym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
49
Tabela 4. Kategoria oświetlenia [6, s. 258]
Kategoria oświetlenia
Nasilenie ruchu załogi lub natę\
enie transportu urobku w stałym
stałego
wyrobisku korytarzowym
wyrobiska
korytarzowego
transport urobku powy\
ej 4000 t na zmianę, ruch załogi powy\
ej
I 300 osób na zmianę, transport urobku powy\
ej 2000 t na zmianÄ™ i
ruch załogi1) powy\
ej 150 osób na zmianę
transport urobku 4000 2000 t na zmianę, ruch załogi 300 150 osób
II na zmianę, transport urobku 2000 10001 na zmianę i ruch załogil)
150 100 osób na zmianę
transport urobku 2000 1000 t na zmianę, ruch załogi 150 100 osób
III na zmianÄ™, transport urobku poni\
ej 1000t na zmianę i ruch załogi
poni\
ej 100 osób na zmianę
transport urobku poni\
ej 1000 t na zmianę, ruch załogi poni\
ej 100
IV
osób na zmianę
1)
nie dotyczy ruchu załogi na drogach ucieczkowych oraz przewozu załogi w wozach
osobowych, gdzie nale\
y stosować postanowienia przewidziane dla IV kategorii oświetlenia.
Tętnienie i zmiany aperiodyczne światła
Zmienny w czasie strumień świetlny wysyłany przez elektryczne z
ródło światła wynika
praktycznie z częstotliwości prądu zasilającego to z
ródło. Fakt zmian strumienia świetlnego
w rytm zmian prądu przemiennego, od wartości minimalnej do maksymalnej, nazwano
tętnieniem światła. Wykorzystywane obecnie do ogólnych celów oświetleniowych z
ródła
światła są zasilane prądem przemiennym o częstotliwości 50 Hz. Wówczas częstotliwość
zmian światła wynosząca 100 Hz jest niedostrzegalna dla naszego wzroku i widzimy to
światło w sposób ciągły. Tętnienie światła występuje w \
arówkach w ró\
nym stopniu,
zale\
nie od grubości włókna wolframowego. Jednak problem ten jest bardziej ucią\
liwy,
wówczas gdy stosujemy lampy wyładowcze, przede wszystkim świetlówki przypadku
oświetlania stanowisk pracy z wirującymi elementami czy z
ródłami wyładowczymi
(świetlówki, rtęciówki, sodówki) mo\
e wystąpić efekt stroboskopowy, czyli pozorny bezruch
tych elementów. Działania ograniczające lub eliminujące występowanie tego efektu oraz
tętnienia światła polegają między innymi na: zasilaniu sąsiednich opraw z ró\
nych faz,
stosowaniu układu antystroboskopowego w oprawach oświetleniowych lub elektronicznego
układu stabilizująco zapłonowego (podwy\
szającego częstotliwość zasilania samych z
ródeł
światła). Pomimo \
e tętnienie światła jest zaliczane jedynie do czynników ucią\
liwych,
niemniej jednak wymaga ograniczenia, poniewa\
mo\
e niekorzystnie wpływać na
samopoczucie człowieka
Górnicze instalacje oświetleniowe
W górnictwie węglowym stosuje się obecnie wyłącznie oświetlenie elektryczne.
Instalacje oświetleniowe dzieli się na:
- instalacje oświetleniowe stacjonarne  instalacje, których czas pracy jest dłu\
szy ni\

1 rok; nale\
ą do nich instalacje oświetleniowe w komorach, warsztatach, zajezdniach,
chodnikach przewozowych, podszybiach;
- instalacje oświetleniowe przenośne  instalacje, które ze względu na ciągły postęp robót
eksploatacyjnych muszą być przemieszczane; instalacje te stosowane są głównie
w przodkach ścianowych i chodnikowych;
- oświetlenie indywidualne  stosowane przez ka\
dego pracownika dołowego jako
nahełmne lampy akumulatorowe.
Instalacje oświetleniowe stacjonarne zasilane są:
- napięciem przemiennym 230 lub 127 V ze stacji transformatorowych przewoz
nych typu
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
IT oraz transformatorów stacjonarnych, napięciem stałym 250 V z górnej sieci trakcji
elektrycznej, wyłącznie na drogach z trakcją elektryczną.
- Instalacje oświetleniowe przenośne zasilane są głównie napięciem przemienym 230, 127,
42 i 24 V z transformatorów przenośnych typu KTO lub zespołów transformato
rozdzielczych typu KZWOI i OZT.
- Oświetlenie indywidualne zasilane jest z baterii akumulatorów napięciem stałym
3,6 V.
Osprzęt instalacji oświetleniowych
Przez osprzęt instalacyjny rozumie się wszystkie elementy i urządzenia niezbędne do
wykonania i działania instalacji oświetleniowej.
Do osprzętu instalacyjnego nale\
Ä…:
- kable i przewody,
- oprawy oświetleniowe i z
ródła światła,
- puszki przyłączowe i skrzynki przelotowe oraz rozgałęz
ne,
- złącza przewodowe,
- wyłączniki i przyciski sterownicze.
Kable i przewody. Mają one w instalacji oświetleniowej za zadanie połączenie z
ródła
światła ze z
ródłem energii elektrycznej w sposób zapewniający minimum strat energii
elektrycznej przy zapewnieniu maksymalnego bezpieczeństwa obsłudze. W instalacjach
stacjonarnych stosuje siÄ™ kable opancerzone, majÄ…ce od 2 do 4 \
ył prądowych. Wolne \
yły
prądowe lub płaszcz kabli wykorzystuje się do uziemiania opraw oraz pozostałego osprzętu
oświetleniowego. W instalacjach oświetleniowych przenośnych najczęściej stosuje się
przewód oponowy cztero lub pięcio\
yłowy, co pozwala zarówno na uziemianie oprawy
i osprzętu, jak i na stosowanie sygnalizacji lub zdalnego sterowania.
y
ródła światła. W górnictwie wykorzystuje się następujące z
ródła światła:
- lampy \
arowe,
- lampy fluoryzujące (świetlówki),
- lampy rtęciowe i sodowe.
Lampy \
arowe cechuje prosta budowa i mo\
liwość zasilania prądem stałym i przemiennym
bez urządzeń pomocniczych. Najistotniejsze wady lamp \
arowych to: wysoka temperatura
pracy, mała trwałość (od 1000 do 2000 h), mała skuteczność świetlna (od 10 do 20 lm/W),
mała odporność na wstrząsy i wibracje, silna wra\
liwość na wahania napięcia sieci zasilającej.
Lampy fluoryzujące są lampami z podgrzewanymi katodami. Światło wywoływane jest
w nich niewidocznym promieniowaniem nadfioletowym par rtęci o niskim ciśnieniu,
pobudzającym do świecenia substancję fluoryzującą (luminofor), którą pokryta jest
wewnętrzna strona rury szklanej. Świetlówki w porównaniu z \
arówkami cechuje:
- mała wra\
liwość na wahania napięcia sieci,
- du\
a skuteczność świetlna (od 20 do 40 lm/W),
- du\
a trwałość (od 10 000 do 18 000 h),
- większa odporność na wstrząsy i wibracje,
- niska luminacja nie powodująca olśnienia wzroku.
Wady świetlówki to: skomplikowana budowa, konieczność stosowania specjalnych
przetworników przy zasilaniu prądem stałym.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
Lampa rtęciowa jest wysokoprę\
ną lampą wyładowczą. Lampa rtęciowa zbudowana jest
z palnika, w postaci rurki kwarcowej z wtopionymi na końcach elektrodami, wypełnionej
parami rtęci pod ciśnieniem. Pod wpływem impulsu elektrycznego, wywołanego układem
zapłonowym, wewnątrz rurki powstaje wyładowanie łukowe, dające bardzo jaskrawe światło
o barwie białoniebieskiej. Z uwagi na du\
ą jaskrawość światła nie pozwalającą na
bezpośrednie oświetlenie palnikiem, jest on osłonięty dodatkową bańką szklaną pokrytą od
wewnątrz luminoforem korygującym jaskrawość i barwę światła. Lampy rtęciowe
charakteryzujÄ… siÄ™:
- du\
ą skutecznością świetlną (od 40 do 60 lm/W),
- du\
ą trwałością w warunkach eksploatacji górniczej (od 10 000 do 24 000 h),
- kontrastowym oświetleniem umo\
liwiającym dobre rozró\
nianie przedmiotów,
- du\
ą tolerancją na wahania napięcia sieci.
Podstawowe wady lamp rtęciowych to:
- wysoka luminacja (jaskrawość)  od 20 do 30 razy większa od luminacji świetlówek,
- długi czas rozświecania (od 3 do 5 min),
- długi czas ponownego zapłonu po wygaszeniu (od 5 do 10 min),
- skomplikowana budowa i działanie.
Lampa sodowa swą budową i działaniem zbli\
ona jest do lampy rtęciowej ró\
nica polega na
tym, \
e palnik jej wypełniony jest parami sodu pod ciśnieniem. Światło lampy sodowej ma
barwÄ™ \
ółtą.
Lampy sodowe w porównaniu z lampami rtęciowymi mają następujące zalety:
- większą skuteczność świecenia (od 100 do 130 lm/W),
- krótszy czas rozświecania (od 2 do 3 min),
- znacznie krótszy czas ponownego zapłonu po wygaszeniu (od 0,5 do 1 min).
Oprawy oświetleniowe. W warunkach kopalnianych, współczynnik odbicia światła od stropu
i ociosów, ma niewielką wartość i z tego względu u\
ywa się opraw dających oświetlenie
bezpośrednie. O doborze typu oprawy w celu oświetlenia wyrobisk podziemnych decyduje
przede wszystkim rodzaj pomieszczenia, w którym przewidywane jest zainstalowanie opraw,
z uwzględnieniem jego gazowości, wilgotności oraz zapylenia. W warunkach zakładów
górniczych stosuje się oprawy wodoszczelne oraz częściowo oprawy pyłoszczelne. Wszystkie
oprawy powinny spełniać wymagania odpowiednio silnej budowy, odpornej na uszkodzenia
mechaniczne i korozję. Konstrukcja kloszy powinna ograniczać osadzenie się na nich pyłu
oraz umo\
liwić ich łatwe oczyszczanie.
Oświetlenie wyrobisk górniczych
Analizując zalety i wady poszczególnych z
ródeł światła stosowanych w górnictwie mo\
na
ogólnie określić zakres ich stosowania następująco:
- w wyrobiskach wysokości do 2,5 m w celu uniknięcia olśnienia wzroku nale\
y stosować
oświetlenie świetlówkami lub lampami \
arowymi o niskiej luminacji,
- w wyrobiskach wysokości powy\
ej 2,5 m nale\
y stosować oświetlenie lampami rtęciowymi
lub sodowymi o skorygowanej barwie światła, a w celu uniknięcia olśnienia stosować
odpowiednie reflektory lub osłony nie powodujące jednak strat strumienia świetlnego
lampy.
Wymagania dotyczÄ…ce doboru lamp i z
ródeł światła oraz ich rozmieszczania są podane
w normach.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
Oświetlenie stałych wyrobisk korytarzowych
Do oświetlenia stałych wyrobisk korytarzowych zaleca się stosować przede wszystkim
lampy fluorescencyjne i lampy rtęciowe o mocy do 125 W oraz lampy \
arowo rtęciowe
o mocy do 160 W ze skorygowanym widmem światła.
Dopuszcza siÄ™ stosowanie lamp \
arowych o mocy ponad 100 W i lamp rtęciowych
o mocy ponad 125 W, ale po spełnieniu wymogu stosowania osłony obni\
ajÄ…cej luminacjÄ™
poni\
ej 3000 nt lub jeśli lampy są umieszczone na takiej wysokości, która zapobiega olśnieniu
(co najmniej 2,5 m od spÄ…gu).
We wszystkich wyrobiskach korytarzowych nale\
y umieszczać lampy jak najbli\
ej
stropu. W miarÄ™ mo\
ności nale\
y je umieszczać w osi podłu\
nej wyrobiska korytarzowego.
lub wzdłu\
linii równoległej do tej osi. Lampy fluorescencyjne zaleca się umieszczać
prostopadle do osi podłu\
nej wyrobiska.
Oświetlenie komór podziemnych.
W komorach bez stałej obsługi nale\
y stosować lampy \
arowe. W komorach, w których
stale przebywa obsługa, zaleca się stosować lampy fluorescencyjne lub rtęciowe
o skorygowanym widmie światła.
Oświetlenie przodków w wyrobiskach wybierkowych i przygotowawczych
Do oświetlenia przodków w wyrobiskach wybierkowych i przygotowawczych zgodnie
z normÄ… nale\
y stosować przede wszystkim lampy fluorescencyjne lub lampy rtęciowe o mocy
do 125 W, emitujące strumień świetlny mo\
liwie we wszystkich kierunkach, z wyjÄ…tkiem
lamp umieszczonych bezpośrednio na elementach obudowy, gdzie nale\
y stosować lampy
o ograniczonym kącie rozsyłu. W lampach o kloszach przez
roczystych instalowanych na
wysokości do 2 m, nie nale\
y stosować lamp \
arowych o mocy ponad 150 W (wyjÄ…tek
stanowiÄ… lampy wyposa\
one w osłony obni\
ajÄ…ce luminacjÄ™ poni\
ej 3000 nt lub jeśli
umieszczone są na wysokości zapobiegającej olśnieniu), lamp rtęciowych o mocy ponad
125 W oraz lamp \
arowo rtęciowych o mocy ponad 160 W. We wszystkich ścianach zaleca
się umieszczać lampy w pierwszym polu roboczym od czoła ściany, najbli\
ej stropu wyro-
biska. Odstępy między lampami w pokładach grubości ponad 1,2 m w ścianach z obudową nie
zmechanizowaną nie powinny przekraczać sześciokrotnej, a w ścianach z obudową
zmechanizowaną pięciokrotnej wysokości zawieszenia lamp. W przodkach, w których
wszystkie prace wykonuje się maszynami przemieszczającymi się, jeśli lampy zainstalowane
na tych maszynach zapewniają uzyskanie parametrów oświetlenia zgodnego z normami,
instalowanie lamp sieciowych oświetlenia ogólnego nie jest wymagane.
Do oświetlenia podziemnych wyrobisk kopalń silnie metanowych, lub występuje brak
sieci elektrycznej mo\
na wykorzystać lampy turbinowe zasilane sprę\
onym powietrzem.
Na rys. 31 pokazano lampę turbinową typu LTR 3. Lampa ta składa się z agregatu
prądotwórczego napędzanego powietrzem sprę\
onym i części świecącej zawierającej rtęciówkę
LRF 80. Lampa mo\
e być stosowana jako lampa maszynowa górniczych maszyn
samojezdnych, np. wiertnic wyposa\
onych w instalacjÄ™ powietrza sprÄ™\
onego. Lampę podłącza
siÄ™ do rurociÄ…gu powietrza sprÄ™\
onego za pomocą nakrętki, która łączy lampę z końcówką
odcinka giętkiego przewodu powietrznego (wę\
a). Po otwarciu zaworu odcinającego dopływ
powietrza z rurociągu, następuje rozruch turbinki agregatu prądotwórczego, a równocześnie
przewietrzanie lampy. Zaświecenie lampy rtęciowej następuje po kilku sekundach od momentu
włączenia dopływu powietrza. Pełny, znamionowy strumień świetlny lampa uzyskuje po
upływie około 5 min.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
Rys. 31. Lampa turbinowa typu LTR-3 [6, s. 271]
4.6.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie lampy nale\
y stosować w komorach bez stałej obsługi?
2. Jakie lampy nale\
y stosować w komorach w których stale przebywa obsługa ?
3. W jaki sposób dzielimy górnicze instalacje oświetleniowe?
4. Jakie lampy zaleca się stosować do oświetlenia stałych wyrobisk korytarzowych?
5. Co to jest równomierność oświetlenia?
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
W szkolnej pracowni wyznacz równomierność oświetlenia.
Równomierność oświetlenia (d) na danej płaszczyz
nie wyznacza siÄ™ jako iloraz
najmniejszej zmierzonej wartości natę\
enia oświetlenia występującej na danej płaszczyz
nie
(Emin) do średniego natę\
enia oświetlenia na tej płaszczyz
nie (Eśr): d = Emin/Eśr, gdzie:
EÅ›r = (E1 + E2 + ...+ En) / n; n  liczba punktów pomiarowych; E1 ÷ En  wyniki
pomiarów w kolejnych punktach pomiarowych. Dla czynności ciągłych przyjmuje się, \
e
równomierność oświetlenia na płaszczyz
nie roboczej powinna wynosić co najmniej 0,65. Dla
czynności dorywczych oraz na klatkach schodowych i korytarzach przyjmuje się, \
e
równomierność oświetlenia powinna wynosić co najmniej 0,4.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) wyznaczyć powierzchnię klasy w m2,
2) wyznaczyć równomiernie rozło\
one na powierzchni klasy punkty pomiarowe oraz ich
liczbÄ™,
3) zmierzyć natę\
enie oświetlenia w wyznaczonych punktach za pomocą luksomierza
i zapisać wyniki,
4) obliczyć wartość średnią natę\
enia oświetlenia,
5) wybrać natę\
enie minimalne z wyników pomiarów,
6) ocenoć czy równomierność oświetlenia w twojej klasie spełnia powy\
sze kryteria.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- luksomierz, taśma miernicza,
- materiały biurowe, kalkulator.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) scharakteryzować z
ródła światła stosowane w wyrobiskach
górniczych? 1
1

2) podać przyczyny występowania prądów błądzących ?
1
1

3) wykonać pomiary prądów błądzących?
1
1

4) podać zasady bezpiecznej pracy w wyrobiskach z trakcją elektryczną?
1
1

5) przedstawić sposoby ograniczania prądów błądzących?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
4.7. Sterowanie napędami i ochrona przed ra\
eniem prÄ…dem
4.7.1. Materiał nauczania
Układy sterowania, regulacji, pomiaru i zabezpieczenia są niezbędne dla zagwarantowania
prawidłowej pracy napędów energoelektronicznych. W skład tych układów wchodzą ró\
ne
elementy wyposa\
enia energetycznego oraz wyposa\
enia sterujÄ…co-regulacyjnego. StanowiÄ…
one równie\
w większości elementy stosowane w innych urządzeniach elektrotechnicznych
i elektronicznych. W skład energoelektronicznego układu napędowego wchodzi:
- aparatura elektryczna obwodów energetycznych układu napędowego, manewrowa
i zabezpieczajÄ…ca .
- elektroniczna aparatura sterująca i zabezpieczająca stosowana w układach regulacji .
- oołączenia pędne.
Dodatkowo w skład wyposa\
enia układu napędowego wchodzą tak\
e: osprzęt
instalacyjny (przyciski, lampki sygnalizacyjne, złącza wielostykowe, listwy zaciskowe itd.)
oraz aparatura sygnalizacyjna i przyrzÄ…dy pomiarowe (wskaz
nikowe lub cyfrowe).
W zale\
ności od potrzeby są stosowane równie\
rezystory regulacyjne i rozruchowe oraz inne
podzespoły. Energoelektroniczne układy napędowe załącza się i wyłącza najczęściej za
pomocą styczników. Proces załączania i wyłączania energoelektronicznych układów
napędowych ma na celu realizację określonego zadania w ustalonej kolejnoć włączania
i wyłączania układu. Przy załączaniu układu nale\
y najpierw włączyć układ regulacji. Po jego
nagrzaniu mo\
na załączyć obwód główny (przekształtnik). W stanie ustalonym zadaje się
wartość regulowaną i stopniowo zwiększa się obcią\
enie przekształtnika. Podczas wyłączania
układu nale\
y dÄ…\
yć do sprowadzenia prÄ™dkoÅ›ci kÄ…towej silnika do wartoÅ›ci É = 0 oraz prÄ…du
obciÄ…\
enia układu Io = 0. Następnie po wyłączeniu przekształtnika mo\
na wyłączyć układ
regulacji. Przestrzeganie wymienionej kolejności załączania i wyłączania przekształtnika
zapewnia prawidłową pracę urządzenia. Zwykle w nowych rozwiązaniach układów
napędowych kolejność operacji łączeniowych jest realizowana automatycznie według
określonego programu, po naciśnięciu odpowiedniego przycisku lub z wykorzystaniem
mikrokontrolera.
Ka\
dy układ napędowy powinien być zabezpieczony przed:
- zwarciami i przetÄ™\
eniami prÄ…du, co zapewniajÄ… bezpieczniki topikowe lub
wyzwalacze elektromagnetyczne bÄ…dz
te\
przekaz
niki nadmiarowe odłączające układ
bezzwłocznie od sieci w przypadku wystąpienia tego zakłócenia,
- skutkami przeciÄ…\
enia, co zapewniajÄ… wyzwalacze cieplne bÄ…dz
przekaz
niki
nadmiarowe, odłączające układ w czasie zale\
nym od wartości przecią\
enia, zgodnie
z charakterystyką działania,
- przepięciami, co zapewniają układy tłumiące przepięcia (np. obwody RC, warystory,
elementy półprzewodnikowe o charakterystykach lawinowych itp.),
- skutkami zaniku napięcia, co zapewniają wyzwalacze bądz
przekaz
niki zanikowe,
odłączające układ od sieci,
- pora\
eniem elektrycznym przy dotknięciu obudów przekształtników, maszyn i aparatów
z uszkodzoną izolacją uzwojeń.
Systemy sterowania i regulacji mogą być wykonane w technice analogowej, cyfrowej
lub mieszanej. Stosuje się je zarówno do układów napędowych z silnikami prądu stałego, jak
i silnikami prądu przemiennego. W układach napędowych wielkościami regulowanymi są:
natÄ™\
enie prądu, prędkość kątowa silnika oraz poło\
enie maszyny roboczej. Aby utrzymać
wielkości regulowane na zadanym poziomie (np. stałą prędkość kątową silnika) jest
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
56
konieczny dokładny pomiar tych wielkości. Do pomiaru natę\
enia prądu w przekształtnikach
są stosowane: przekładniki z prostownikiem, czujniki wykorzystujące efekt Halla, separatory
ze wzmacniaczami. Do pomiaru prędkości kątowej silników są stosowane prądnice
tachometryczne prądu stałego oraz mierniki cyfrowe.
Tabela 5. Elementy sterowania i regulacji [3, s. 166]
W celu zabezpieczenia człowieka przed skutkami pora\
enia prÄ…dem elektrycznym stosuje siÄ™
następujące rodzaje ochrony przeciwpora\
eniowej:
- ochrona przez zasilanie napięciem bezpiecznym,
- ochrona podstawowa (ochrona przed dotykiem bezpośrednim),
- ochrona dodatkowa.
Wartości napięć bezpiecznych UL podano w tableli 7 przy czym oznaczono:
- W1  warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi
co najmniej 1000 &!;
- W2  warunki, w których rezystancja ciała ludzkiego mierzona w stosunku do ziemi wynosi
mniej ni\
1000 &!;
Pora\
enie prÄ…dem elektrycznym mo\
e nastąpić na skutek:
- dotknięcia części znajdującej się stale pod napięciem (rys. 32).
- dotknięcia części urządzeń, które znalazły się pod napięciem na skutek uszkodzenia izolacji
(np. obudowa silnika).
- znalezienia się na powierzchni ziemi mającej ró\
ne potencjały.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
Rys. 32. Schemat obwodu pora\
eniowego przy dotknięciu przez człowieka przewodu jednej fazy w sieci
z uziemionym punktem neutralnym (np. -230/400 V)
Rc  rezystancje ciała ludzkiego, Ur, Ir  napięcie i prąd ra\
enia [5, s. 608]
Skutki działania urazu elektrycznego na organizm ludzki zale\
Ä… od:
- rodzaju kontaktu z prÄ…dem elektrycznym;
- rodzaju prÄ…du;
- wartości napięcia;
- wartości natę\
enia;
- częstotliwości;
- drogi przepływu prądu;
- czasu przepływu prądu;
- gęstości prądu;
- rezystancji ciała ludzkiego.
Szczególnie niebezpieczny jest przepływ prądu przez klatkę piersiową, drogą ręka nogi, ręka
ręka, głowa ręka. Objawy działania na człowieka prądu przemiennego 50...60 Hz
przedstawiono w tabeli 6.
Tabela 6. Objawy działania prądu przemiennego 50...60 Hz na człowieka przy przepływie na drodze ręka ręka
lub ręka noga [www.elektroda.pl]
Wartość skuteczna prądu Objawy
mA
0...0,5 prÄ…d niewyczuwalny
0,5...1,6 prÄ…d wyraz
nie wyczuwalny (swędzenie, łaskotanie)
1,6...3,5 cierpnięcie dłoni i przegubów, lekkie sztywnienie rąk
silnie sztywnienie rąk, ból przedramion, skurcze dłoni i dr\
enie rąk; przy wzroście
3,5...15 wartości prądu coraz silniejsze skurcze mięśni palców i ramion, zaciskanie się rąk
obejmujÄ…cych przedmiot i niemo\
ność samodzielnego oderwania się
nie kontrolowane skurcze, utrudniony oddech, wzrost ciśnienia krwi; prąd nie powoduje
15...25
groz
nych następstw przy czasie przepływu nie dłu\
szym ni\
kilkanaście sekund
bardzo silne skurcze mięśni rąk i klatki piersiowej; nieregularność pracy serca, przy
25...50
dłu\
szym działaniu prądu w górnym zakresie  migotanie komór sercowych
migotanie komór sercowych, pora\
enie mięśni oddechowych, przy dłu\
szym działaniu
50...70
śmierć przez uduszenie
powy\
ej 70 przy dłu\
szym działaniu prądu zwykle śmierć
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
Tabela 7. Wartości napięć bezpiecznych [www.elektroda.pl]
Rodzaj Napięcie bezpieczne UL,[ V]
prÄ…du
Warunki Warunki
środowiskowe środowiskowe
Wl W2
przemienny d" 50 d" 25d" 60
stały d" l20
Ochronę podstawową urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do 1 kV uzyskujemy przez:
- izolowanie przewodów, aparatów urządzeń itp.;
- stosowanie osłon, barier, ogrodzeń przenośnych uniemo\
liwiajÄ…cych przypadkowe
dotknięcie części pod napięciem;
- stosowanie właściwych odstępów izolacyjnych;
- umieszczenie części będących pod napięciem poza zasięgiem człowieka (np. przewody linii
napowietrznych);
- zabezpieczenie przewodów przed uszkodzeniami mechanicznymi.
Ochronę przed dotknięciem pośrednim urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do 1 kV
uzyskujemy przez stosowanie jednego z następujących środków:
- uziemienie ochronne,
- zerowanie,
- sieć ochronną,
- wyłącznik przeciwpora\
eniowy ró\
nicowo prÄ…dowy,
- separacjÄ™ odbiornika,
- izolacjÄ™ stanowiska,
- izolacjÄ™ ochronnÄ…
Zastosowanie bardzo niskiego napięcia (ELV)
Ochrona przez zastosowanie napięć bezpiecznych dotyczy urządzeń elektroenergetycznych, dla
których wartość napięcia zasilającego nie przekracza wartości napięć określonych w tabeli 6,
w danych warunkach środowiskowych. Za bezpieczne z
ródła zasilania uwa\
a siÄ™ m.in.:
transformatory bezpieczeństwa, baterie akumulatorów i zespoły prądotwórcze o napięciu
roboczym nie przekraczającym wartości napięcia bezpiecznego UL.
SELV (ang. Safety Extra Low Voltage)  jest to napięcie występujące w obwodzie bez
uziemienia roboczego, zasilanym ze z
ródła napięcia bezpiecznego. Zapewnia niezawodne
oddzielenie od innych obwodów.
PELV (ang. Protected Extra Low Voltage)  obwód napięcia bardzo niskiego, z uziemieniem
roboczym, zasilany ze z
ródła bezpiecznego zapewniający niezawodne oddzielenie elektryczne
od innych obwodów.
FELV (ang. Functional Extra Low Voltage) obwód napięcia bardzo niskiego, nie
zapewniający niezawodnego oddzielenia elektrycznego od innych obwodów, a napięcie niskie
stosowane jest ze względów funkcjonalnych, a nie dla celów ochrony przeciwpora\
eniowej.
y
ródłem zasilania mo\
e być np. autotransformator, transformator obni\
ajÄ…cy, prostownik
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
Dla sieci niskiego napięcia do 1 kV wyró\
niamy układy sieci:
Sieć TN: punkt neutralny z
ródła napięcia (transformatora lub generatora) jest uziemiony,
natomiast połączenie PE z ziemią części przewodzących dostępnych, które normalnie nie są
pod napięciem (np. metalowe obudowy odbiorników) realizowane jest poprzez sieć zasilającą:
- TN S oddzielnym przewodem ochronnym PE. Przewód ten słu\
y wyłącznie do ochrony
urządzeń, nie mo\
e być włączony w jakikolwiek obwód prądowy, prąd płynie przez
przewód neutralny N,
Rys. 33. sieć TN-S [www. elektroda.pl]
 TN C wspólnym przewodem ochronno neutralnym PEN,
Rys. 34. sieć TN-C [www. elektroda.pl]
 TN C S w części bli\
szej transformatorowi wspólnym przewodem PEN, w dalszej
części sieci odseparowane
Rys. 35. sieć TN-C-S [www. elektroda.pl]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
60
Sieć TT: punkt neutralny transformatora jest uziemiony (przewód neutralny połączony
z uziomem roboczym transformatora), natomiast punkty PE odbiorników oraz części
przewodzące dostępne (np. metalowe obudowy urządzeń) są uziemione niezale\
nie od sieci
energetycznej, najczęściej bezpośrednio w miejscu zainstalowania, uziemieniem ochronnym
oddzielnie dla ka\
dego odbiornika. Wyró\
nia siÄ™ uziemienia indywidualne, grupowe oraz
zespołowe.
Rys. 36. sieć TT [www. elektroda.pl]
Sieć IT: punkt neutralny transformatora izolowany (podłączony przez bezpiecznik iskrownik
z uziomem), punkty PE połączone z uziemieniem ochronnym oddzielnie dla ka\
dego
odbiornika.
Rys. 37. sieć IT [www. elektroda.pl]
Oznaczenia na schematach:
L1, L2, L3  line  przewody fazowe,
N  neutral  przewód neutralny,
PE  protection earth  uziemienie ochronne.
Nazewnictwo układów sieci (u\
ywana jest para liter):
pierwsza litera oznacza połączenie punktu neutralnego z
ródła zasilania (generatora lub
transformatora) z ziemiÄ…:
T  punkt neutralny posiada bezpośrednie połączenie z ziemią
I  punkt neutralny jest odizolowany od potencjału ziemi
druga litera oznacza sposób połączenia odbiorników energii elektrycznej z ziemią:
T  bezpośrednie połączenie z ziemią ka\
dego urzÄ…dzenia oddzielnie
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
61
N  połączenie z ziemią realizowane poprzez sieć zasilającą
Przy czym:
T  terra  ziemia,
N  neutrum  neutralny,
I  isolate  izolowane,
C  common  wspólny,
S  separate  rozłączny,
Uziemieniem nazywamy połączenia jakiejkolwiek części urządzenia elektrycznego
z zakopanym w ziemi uziomem. Uziemienie charakteryzuje rezystancja, zale\
na od
wymiarów i ukształtowania uziomu oraz rodzaju gruntu. Rozró\
niamy uziemienia:
- ochronne,
- robocze,
- odgromowe,
- pomocnicze.
Uziemienie ochronne polega na połączeniu części przewodzących dostępnych (nie
będących normalnie pod napięciem) z uziomem, powodujące w warunkach zakłóceniowych
samoczynne odłączenie zasilania. Napięcia dotykowe nie mo\
e przekroczyć wartości
dopuszczalnych (tabela 6), spełnienie tego warunku wymaga aby rezystancja uziemienia była
tak dobrana, aby zwarcie przewodu skrajnego z częścią przewodzącą powodowało
samoczynne odłączenie instalacji w czasie nie dłu\
szym ni\
5 s.
Rys. 38. Schematy przyłączenia odbiorników chronionych przez uziemienie ochronne: a) do sieci
czteroprzewodowej z bezpośrednio uziemionym punktem neutralnym (np. 3 X 400/230 V), b) do sieci z punktem neutralnym
uziemionym przez bezpiecznik iskiernikowy, c) do sieci z izolowanym punktem neutralnym (np. 3 X500 V) Iz  prÄ…d przy
zwarciu przewodu fazowego z obudowÄ… odbiornika, Rr  uziemienie robocze punktu neutralnego, Ra  uziemienie ochronne
odbiornika, BI  bezpiecznik iskiernikowy, UKSI  urządzenie kontroli stanu izolacji, PE  przewód ochronny uziemiony
[4, s. 354]
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
62
Uziemienie robocze słu\
y do połączenia punktów gwiazdowych transformatorów
i przekładników napięciowych z ziemią w celu zapewnienia odpowiednich rozkładów napięć
w warunkach roboczych oraz umo\
liwienia przepływu prądu między punktem neutralnym
a ziemią. Uziemień roboczych nie stosuje się w obwodach wtórnych transformatorów lub
przetwornic separacyjnych i urządzeniach o napięciu bezpiecznym. Wartość rezystancji
uziemienia roboczego nie powinna przekraczać 5 &!.
Uziemienie odgromowe Å‚Ä…czy instalacje odgromowe i odgromniki z ziemiÄ….
Zerowanie polega na bezpośrednim (metalicznym) połączeniu części przewodzących urządzeń
elektrycznych z uziemionym przewodem ochronnym PE (układ sieciowy TN S) lub
ochronno neutralnym PEN (układ sieciowy TN C lub mieszany TN C S) w sieci
przystosowanej do zerowania (Rys. 34.). Sieć przystosowana do zerowania musi mieć:
- punkt neutralny bezpośrednio uziemiony (układ sieciowy TN);
- dodatkowe uziemienia przewodu neutralnego;
- zabezpieczenie nadprądowe działające samoczynnie i szybko przy zwarciu między fazą
a przewodem neutralnym;
- odpowiedni przekrój przewodu neutralnego i przewodów ochronno neutralnych.
Jako zabezpieczenie nadprądowe stosuje się bezpieczniki topikowe i wyłączniki samo-
czynne z wyzwalaczami elektromagnesowymi oraz nadmiarowe wyłączniki instalacyjne.
Aparaty te powinny być tak dobrane, aby w chwili zwarcia między przewodem skrajnym
a przewodem PE lub PEN, lub częściami objętymi ochroną, nastąpiło samoczynne odłączenie
zasilania.
Rys. 39. Schemat zerowania odbiornika trójfazowego Rr  uziemienie robocze punktu neutralnego transfor-
matora, Rdu R,a dodatkowe uziemienie robocze przewodu neutralnego, N  przewód neutralny, PEN  przewód
ochronno-neutralny [www.elekroda.pl]
Przy stosowaniu zerowania nale\
y przestrzegać zasad:
- w przewodzie N oraz PEN nie wolno umieszczać bezpiecznika lub łącznika;
- przewód N powinien ró\
nić się barwą od przewodów fazowych;
- izolacja przewodów N i PEN powinna być taka sama, jak przewodów fazowych.
Sieć ochronna jest tworzona przez połączenie metaliczne wszystkich przedmiotów
metalowych, uziomów sztucznych i naturalnych na całym obszarze objętym ochroną,
z uziemioną siecią, wykonaną z przewodów ochronnych PE i połączeń wyrównawczych.
Stosowana jest w układach sieciowych IT. Sieć taka ma zastosowanie w zakładach
przemysłowych, na placach budowy (urządzenia przenośne). Przykład ochrony odbiornika za
pomocÄ… sieci ochronnej przedstawiono na rys. 37.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
63
Rys. 40. Schemat ochrony odbiornika za pomocą sieci ochronnej PE  przewód ochronny,
UKSI  układ kontroli stanu izolacji [www.elekroda.pl]
Sieć zasilająca powinna być wyposa\
ona w urzÄ…dzenie sygnalizujÄ…ce zmniejszenie jej
rezystancji. Po jego zadziałaniu zwarcie mo\
e być usunięte poprzez wyłączenie
uszkodzonego odbiornika. Wartość rezystancji uziemienia sieci ochronnej nie połączonej
z uziemieniem roboczym nie powinna przekraczać 20 &!. W sieciach wydzielonych,
zasilanych z oddzielnych transformatorów lub przewoz
nej elektrowni o mocy do 25 kW, sÄ…
dopuszczalne następujące odstępstwa:
- rezystancja uziemienia sieci ochronnej mo\
e być zwiększona do 100 &!;
- mo\
na nie stosować urządzenia do kontroli izolacji, je\
eli podwójne zwarcie powstałe
w dowolnym miejscu urządzenia jest samoczynnie odłączane przed upływem 1 s.
Tabela 7. Rodzaje sprzętu ochronnego u\
ywanego przy obsłudze i budowie urządzeń elektrycznych
I Elektroizolacyjny, chroniÄ…cy drÄ…\
ki izolacyjne (operacyjne, pomiarowe, do zakładania
człowieka przed przepływem uziemień), kleszcze izolacyjne do bezpieczników, narzędzia
prądu. izolowane, półbuty i kalosze, rękawice gumowe, pomosty,
dywaniki i chodniki gumowe, izolacyjne hełmy ochronne
II Przenośne wskaz
niki napięcia neonówki, \
arówkowe wskaz
niki napięcia, wskaz
niki
i prądu wysokiego napięcia, uzgadniacze faz, kleszcze Dietza
III Zabezpieczający przed skutkami okulary ochronne, rękawice ochronne, rękawice brezentowe,
działania łuku, produktami spala- maski przeciwgazowe, pasy bezpieczeństwa, słupołazy,
nia, urazami mechanicznymi drabiny,  folgi
IV Przenośne uziemienia i osłony przenośne uziemienia ochronne, przenośne ogrodzenia
oraz tablice ostrzegawcze i osłony odgradzające, tablice ostrzegawcze
Ratowanie pora\
onych prÄ…dem elektrycznym
Skuteczna pomoc w wypadku pora\
enia polega na szybkim uwolnienie osoby pora\
onej
spod napięcia poprzez:
- wyłączenie napięcia właściwego obwodu elektrycznego;
- odciągnięcie pora\
onego od urządzeń będących pod napięciem;
- odizolowanie pora\
onego, uniemo\
liwiające przepływ prądu przez jego ciało.
Przy uwalnianiu spod napięcia ratownik jest obowiązany dbać o bezpieczeństwo pora\
onego,
i swoje. Przy napięciu do 1 kV w miarę mo\
liwości nale\
y nało\
yć rękawice i kalosze
dielektryczne, a jeśli ich brak, korzystać z przypadkowych materiałów izolacyjnych. Przy
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
64
napięciu powy\
ej 1 kV nale\
y posługiwać się drą\
kiem izolacyjnym, półbutami i rękawicami
dielektrycznymi. Rozpoznanie stanu zagro\
enia zdrowia pora\
onego jest czynnikiem
decydujÄ…cym, poniewa\
od tego rozpoznania zale\
y wybór sposobu ratowania. Pora\
ony
mo\
e być przytomny lub nie. Człowiek nieprzytomny mo\
e oddychać lub nie oddychać,
krÄ…\
enie krwi zaÅ› mo\
e trwać lub mo\
e być wstrzymane.
- Jeśli osoba pora\
ona jest przytomna, to nale\
y rozluz
nić ubranie w okolicy szyi, klatki
piersiowej, brzucha oraz uło\
yć wygodnie pora\
onego tak, aby głowa była mocno
odchylona do tyłu;
- Jeśli osoba pora\
ona jest nieprzytomna, oddycha, to nale\
y ją uło\
yć na boku (tzw.
pozycja bezpieczna), rozluz
nić ubranie;
- Jeśli osoba pora\
ona jest nieprzytomna, nie oddycha, krÄ…\
enie jest zatrzymane, to nale\
y
zastosować sztuczną wentylację płuc i pośredni masa\
serca. Objawy zatrzymania pracy
serca są następujące:
brak przytomności;
brak tętna na dwóch tętnicach (szyjnej i udowej);
blade lub sinoblade zabarwienie skóry.
Póz
niejszym objawem zatrzymania pracy serca jest rozszerzenie z
renic, świadczące
o niedotlenieniu mózgu i rozpoczynających się nieodwracalnych zmianach w mózgu. Zmiany
w mózgu występują ju\
po 3 minutach od zatrzymania pracy serca, więc natychmiast nale\
y
podjąć zabieg sztucznego oddychania. Do metody, którą mo\
na stosować niemal w ka\
dych
warunkach, nale\
y sztuczne oddychanie. Jeśli serce pracuje, to sztuczne oddychanie polega na
wdmuchiwaniu powietrza do ust pora\
onego, po zatkaniu nosa, z częstotliwością 12 razy na
minutę. Przy braku tętna, jeśli czynności podejmuje jeden ratownik, nale\
y wykonać 3
oddechy i 15 ucisków dolnej części mostka tak, aby obni\
ył się on przy naciskaniu o 3...5 cm.
Jeśli obecnych jest dwóch ratowników, to jeden prowadzi sztuczne oddychanie, a drugi
wykonuje po ka\
dym oddechu 5 ucisków dolnej części mostka. Po przywróceniu krą\
enia
(wystąpienie tętna, zwę\
enie z
renic, zmiana zabarwienia ciała) oraz regularnego oddechu,
reanimacjÄ™ mo\
na przerwać. W przeciwnym razie akcję nale\
y prowadzić a\
do przybycia
lekarza. Zgon mo\
e stwierdzić jedynie lekarz. Kontrola lekarska osoby pora\
onej jest
niezbędna w ka\
dym wypadku pora\
enia napięciem powy\
ej 1 kV, nawet jeśli osoba
pora\
ona nie utraciła przytomności. W organizmie człowieka, pod wpływem przebytego
działania prądu elektrycznego mogą bowiem wystąpić niekorzystne zmiany, objawiające się
po pewnym czasie od momentu pora\
enia. Opieka lekarska jest niezbędna równie\
w wypadku
pośredniego działania prądu (oparzenia, zwichnięcia i złamania, rany, uszkodzenia narządu
słuchu, wzroku itp.).
4.7.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń
1. Od jakich czynników zale\
ą skutki działania prądu elektrycznego na organizm ludzki?
2. Jakie specyficzne warunki pracy nale\
y uwzględnić przy ustaleniu granicznych wartości
prądów i napięć ra\
enia w podziemiach kopalń?
3. Co zalicza się do podstawowych środków ochrony przeciwra\
eniowej?
4. Co zalicza się do dodatkowych środków ochrony przeciwra\
eniowej?
5. Na czym polega zerowanie i gdzie mo\
na je stosować?
6. Na czym polega system uziemiających przewodów ochronnych?
7. Jak realizowana jest ochrona podstawowa urządzeń elektroenergetycznych o napięciu do
1 kV?
8. Jakie sÄ… objawy zatrzymania pracy serca?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
65
4.7.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Przeprowadz
akcjÄ™ ratowania osoby pora\
onej prądem elektrycznym przy zało\
eniu \
e
osoba ratowana :
- jest przytomna,
- jest nieprzytomna, oddycha,
- jest nieprzytomna, nie oddycha.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) postępować zgodnie z omówionymi zasadami ratowania osób pora\
onych prÄ…dem
elektrycznym,
2) w przypadku dwóch pierwszych zało\
eń akcję ratowania przeprowadz
na koledze,
3) w przypadku ratowania osoby która jest nieprzytomna, nie oddycha
akcjÄ™ ratowniczÄ… wykonaj z u\
yciem fantoma do ćwiczeń,
4) akcjÄ™ ratowniczÄ… przeprowadz
z pomocÄ… kolegi (jako drugim ratownikiem) i w sytuacji
gdy jesteÅ› sam.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- poradnik dla ucznia,
- fantom do ćwiczeń.
4.7.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) uzasadnić konieczność stosowania zerowania?
1
1

2) przeprowadzić skuteczną akcję reanimacyjną?
1
1

3) wymienić co wchodzi w skład sprzętu elektroizolacyjnego,
1
1

chroniącego człowieka przed przepływem prądu?
1
1

4) wyjaśnić ró\
nice pomiędzy przewodem neutralnym, zerowym
i ochronnym?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
66
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1. Przeczytaj uwa\
nie instrukcjÄ™.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi.
5. Do zadań dołączone są 4 mo\
liwości odpowiedzi. Tylko jedna jest prawidłowa.
6. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce
znak X. W przypadku pomyłki nale\
y błędną odpowiedz
zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedz
prawidłową.
7. Niektóre zadania wymagają wpisania krótkich odpowiedzi.
8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
9. Jeśli udzielenie odpowiedzi na niektóre pytania będzie Ci sprawiało trudność, odłó\
ich
rozwiązanie na póz
niej i wróć do nich, gdy zostanie Ci czas wolny.
10. Na rozwiÄ…zanie testu masz 30 min.
Powodzenia!
ZESTAW ZADAC
TESTOWYCH
1. W pomieszczeniach o stopniu niebezpieczeństwa  b ilość metanu w powietrzu
w normalnych warunkach przewietrzania mo\
e osiągnąć objętościowo najwy\
ej
a) 1,0%.
b) 1,2%.
c) 1,5%.
d) 2%.
2. Podziemne urzÄ…dzenia elektromaszynowe zasilane sÄ… z powierzchniowej sieci wysokiego
napięcia, napięciem
a) 3000 V.
b) 5000 V.
c) 6000 V.
d) 1000 V.
3. Zespół urządzeń przeznaczony do rozdziału i przetwarzania energii elektrycznej na inne
napięcie lub inny rodzaj prądu nazywamy
a) stacjÄ….
b) podstacjÄ….
c) rozdzielniÄ….
d) rozdzielaczem.
4. Rozdzielnice niskiego napięcia to takie których napięcie znamionowe wynosi do
a) 1000 V napięcia zmiennego.
b) 2000 V napięcia zmiennego.
c) 3000 V napięcia zmiennego.
d) 6000 V napięcia zmiennego.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
67
5. Stacje transformatorowe przewoz
ne, ognioszczelne przeznaczone sÄ… do pracy
w pomieszczeniach podziemi kopalń ze stopniem niebezpieczeństwa
a) ,,a .
b) ,,b .
c) ,,c .
d) ,,d .
6. Napięcie strony górnej transformatorów kopalnianych jest zunifikowane i wynosi
a) 3000 V.
b) 6000 V.
c) 500 V.
d) 1000V.
7. Zmiany w mózgu od chwili zatrzymania pracy serca,występują
a) po 1 minucie.
b) po 3 minutach.
c) po 5 minutach.
d) nie występują.
8. Kable w wyrobiskach z obudową murową zawiesza na wieszakach w odstępach
a) od 2 do 4 m.
b) od 10 do 14 m.
c) od 20 do 40 m.
d) co 1 m.
9. W wyrobisku o nachyleniu 45o do zasilania urządzeń mo\
na zastosować kabel
a) oponowy.
b) opancerzony pancerzem z drutu.
c) bez pancerza z drutu.
d) nie mo\
na stosować urządzeń w wyrobiskach o takim nachyleniu.
10. Za dopuszczalny stopień nagrzania przewodu w wyniku przepływającego prądu
przyjmuje siÄ™ temperaturÄ™ wy\
szÄ… ni\
temperatura otoczenia
a) o 25°C.
b) o 50°C.
c) o 20°C.
d) 35°C.
11. Przewody jezdne zawiesza siÄ™ na izolatorach porcelanowych przymocowanych do
obudowy; odległość od przewodu jezdnego do obudowy stropu wyrobiska nie mo\
e być
mniejsza ni\

a) 0,40 m.
b) 0,10 m.
c) 0,15 m.
d) 0,20 m.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
68
12. Dopuszczalny spadek napięcia w sieci trakcyjnej nie mo\
e przekraczać wartości
a) 10% napięcia znamionowego trakcji.
b) 20% napięcia znamionowego trakcji.
c) 30% napięcia znamionowego trakcji.
d) 40% napięcia znamionowego trakcji.
13. Napięcie stałe znamionowe w kopalnianej sieci trakcyjnej wynosi
a) 500 V .
b) 231 V.
c) 127 V.
d) 250 V.
14. W lampach o kloszach przez
roczystych instalowanych w przodkach na wysokości do 2 m,
nie nale\
y stosować lamp \
arowych o mocy
a) ponad 250W.
b) mniejszej ni\
250 W.
c) ponad 125W.
d) poni\
ej 300W.
15. Przy braku tętna, jeśli czynności reanimacyjne podejmuje jeden ratownik, nale\
y
wykonać
a) 3 oddechy i 15 ucisków.
b) 5 oddechy i 5 ucisków.
c) 10 oddechy i 15 ucisków.
d) oddechy i 5 ucisków.
16. Wartość napięcia bezpiecznego stałego w sytuacji gdy rezystancja ciała ludzkiego mierzona
w stosunku do ziemi wynosi co najmniej 1000 &!, wynosi:
a) 127 V.
b) 120 V.
c) 230 V.
d) 300 V.
17. Wartość napięcia bezpiecznego zmiennego w sytuacji gdy rezystancja ciała ludzkiego
mierzona w stosunku do ziemi wynosi co mniej ni\
1000 &!, wynosi
a) 60 V.
b) 55 V.
c) 65 V.
d) 50 V.
18. Wartość rezystancji uziemienia sieci ochronnej nie połączonej z uziemieniem roboczym
nie powinna przekraczać
a) 100 &!.
b) 20 &!.
c) 25 &!.
d) 30 &!.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
69
19. Pomiędzy poszczególnymi punktami zawieszenia przewodu trakcji dołowej, na prostych
odcinkach, odległość nie mo\
e być większa ni\

a) 5 m.
b) 10 m.
c) 15 m.
d) 25 m.
20. Pomiędzy poszczególnymi punktami zawieszenia przewodu trakcji dołowej, na zakrętach
i skrzy\
owaniach, odległość nie mo\
e być większa ni\

a) 2 m.
b) 4 m.
c) 3 m.
d) 5 m.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
70
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko................................................................................................
U\
ytkowanie sieci i urządzeń elektrycznych w wyrobiskach górniczych
Zakreśl poprawną odpowiedz

Nr
Odpowiedz
Punkty
zadania
1. a b c d
2. a b c d
3. a b c d
4. a b c d
5. a b c d
6. a b c d
7. a b c d
8. a b c d
9. a b c d
10. a b c d
11. a b c d
12. a b c d
13. a b c d
14. a b c d
15. a b c d
16. a b c d
17. a b c d
18. a b c d
19. a b c d
20. a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
71
6. LITERATURA
1. Czasopisma: Wiadomości Górnicze, Przegląd Górniczy, Bezpieczeństwo Pracy i Ochrony
Środowiska w Górnictwie, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa
2. Dudek W., Machowski J.: Sieci trakcyjne w górnictwie. Wydawnictwo Śląsk, Katowice
1976
3. Gruziński W.: Elektryfikacja podziemi kopalń. Część I i II. Wydawnictwo Śląsk,
Katowice 1981
4. Kotlarski W., Grad J.: Aparaty i urzÄ…dzenia elektryczne. WSiP Warszawa 1995
5. Krasucki F.: Zagro\
enia elektryczne w górnictwie. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1984
6. Maroszek H.: Elektrotechnika górnicza. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1971
7. Poradnik górnika t. 2, t. 3. Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1974
8. RozporzÄ…dzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie
bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego
zabezpieczenia przeciwpo\
arowego w podziemnych zakładach górniczych Dz. U. Nr 139,
poz. 1169 z dn.28.06.2002
9. Siwek W. Mastaliński M.: Elektrotechnika, elektronika i automatyka w górnictwie. cz. 1,
cz. 2. Wydawnictwo ÅšlÄ…sk, Katowice 1987
10. Utikal J.: Systemy telekomunikacyjne w górnictwie. Wyd. Zarząd Główny
Stowarzyszenia In\
ynierów i Techników Górnictwa, Katowice 1998
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
72