Pracownia podstaw elektrotechniki i elektroniki w pożarnictwie · Biblioteka SGSP

PRACOWNIA

PODSTAW

ELEKTROTECHNIKI

I ELEKTRONIKI

W POŻARNICTWIE

SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ

WYDZIAŁ INŻYNIERII BEZPIECZEŃSTWA POŻAROWEGO

PRACOWNIA

PODSTAW

ELEKTROTECHNIKI

I ELEKTRONIKI

W POŻARNICTWIE

Szymon Ptak

Piotr Kustra

Recenzja naukowa

dr inż. Jarosław Zarzycki, SGSP

dr inż. Adrian Barasiński, CS PSP w Częstochowie Przygotowanie do druku

Małgorzata Romanowska Redakcja i korekta Agnieszka Wójcik

Okładka

ScanSystem.pl Ewa Szelatyńska

Wydano na licencji Creative Commons: Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Bez utworów zależnych 3.0 Polska

Wydanie pierwsze Warszawa 2018

ISBN 978-83-88446-98-6

Wydawca

Szkoła Główna Służby Pożarniczej ul. J. Słowackiego 52/54 01-629 Warszawa e-mail: wydawnictwo@sgsp.edu.pl tel. 22 561 73 83 www.sgsp.edu.pl Łamanie

Spis treści

Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń / 7 Wstęp / 9

Regulamin Pracowni Elektroenergetyki / 10

Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pracowni Elektroenergetyki / 13

1. Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego / 17

2. Badanie prądów elektrycznych w strumieniach wody skierowanych na urządzenia elektryczne pod napięciem / 33

3. Badanie układów zasilania oświetlenia awaryjnego / 42 4. Badanie rezystancji zestyków / 54

5. Badanie maszyn elektrycznych prądu przemiennego / 61 6. Badanie prądów wirowych / 78

7. Badanie właściwości łuku elektrycznego / 85

8. Badanie bezpieczników topikowych i automatycznych / 94 9. Badanie elektrycznych urządzeń oświetleniowych w stanach

awaryjnych / 108

10. Badanie przewodów elektrycznych w stanach awaryjnych / 120 11. Badanie środków ochrony przeciwporażeniowej / 135

12.

Badanie półprzewodnikowych elementów bezzłączowych / 148 13. Badanie diod półprzewodnikowych i LED / 158

14. Badanie układów prostowniczych / 170 15. Badanie tranzystorów bipolarnych / 182 16. Badanie instalacji fotowoltaicznej / 191

17. Badanie stanów pracy urządzeń elektrycznych z wykorzystaniem metody elementów skończonych / 201

Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń

A – anoda lub stała materiałowa

a, σ, k – współczynnik proporcjonalności, stała

ATEX – fr. Atmosphères Explosibles, zwyczajowa nazwa dyrektywy dot. bezpie-czeństwa przestrzeni zagrożenia wybuchem

B – indukcja magnetyczna lub stała materiałowa c – ciepło właściwe materiału

C – pojemność elektryczna lub stała materiałowa

CE – oznaczenie zgodności urządzenia z wymaganiami dyrektyw europejskich

DGW – dolna granica wybuchowości E – energia

e – wartość chwilowa siły elektromotorycznej (SEM)

Ex – oznaczenie urządzeń przeznaczonych do pracy w strefie zagrożenia wybuchem

f – częstotliwość F – siła

GGW – górna granica wybuchowości H – natężenie pola magnetycznego h – stała Plancka

I – natężenie prądu elektrycznego i – wartość chwilowa prądu IP – stopień ochrony urządzenia J – natężenie promieniowania JRG – Jednostka Ratowniczo- Gaśnicza K – katoda

l – długość

L – indukcyjność własna cewki lub przewód fazowy n – prędkość obrotowa

N – przewód neutralny p – liczba par biegunów

Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń Q – ciepło

R – rezystancja

s – poślizg lub pole przekroju poprzecznego S – powierzchnia

SEM – siła elektromotoryczna

SSK – Szkolne Stanowisko Kierowania t – czas

T, υ – temperatura (T, υ), okres funkcji (T) u – wartość chwilowa napięcia

U – napięcie, spadek napięcia v, ν – prędkość

W – wyłącznik, łącznik X – reaktancja

Z – impedancja

α – współczynnik przejmowania ciepła β – współczynnik wzmocnienia prądowego ε – przenikalność elektryczna ośrodka lub stała η – sprawność urządzenia

μ – przenikalność magnetyczna ośrodka ν – częstotliwość promieniowania ρ – rezystywność

φ – kąt przesunięcia fazowego

Φ – strumień pola indukcji elektrycznej/magnetycznej ω – prędkość kątowa

Wstęp

Skrypt zawiera zbiór instrukcji do ćwiczeń prowadzonych w pracowni Elek-troenergetyki Katedry Techniki Pożarniczej w Szkole Głównej Służby Pożarniczej. Przeznaczony jest dla studentów studiów stacjonarnych i niestacjonarnych, dla których harmonogram studiów przewiduje ćwiczenia laboratoryjne z przed-miotu Elektrotechnika i Elektronika w Pożarnictwie, oraz dla słuchaczy studiów podyplomowych.

Treść i zakres ćwiczeń laboratoryjnych opisanych w skrypcie częściowo odpowiada programowi realizowanemu podczas prowadzonych wykładów i dlatego do opisu ćwiczeń wprowadzono rozszerzone informacje niezbędne dla zrozumienia istoty badania i opracowania wyników, bez konieczności sięgania do literatury przedmiotowej. Nie oznacza to, że zamiarem było odwieść Czytelnika od studiowania literatury. Przeciwnie, autorzy gorąco do tego zachęcają, bowiem od stopnia przygotowania studenta zależy poprawność wykonania ćwiczenia, wnikliwość analizy wyników i wniosków z badań.

Zakres ćwiczeń dostosowany został do aktualnych wymogów programowych wyposażenia przyrządowego pracowni oraz czasu przeznaczonego na wykonanie ćwiczenia. Obejmuje zagadnienia związane z podstawowymi prawami fizycznymi z zakresu zjawiska prądu elektrycznego, zjawisk pola elektrycznego i magne-tycznego, szczególnie w kontekście bezpieczeństwa funkcjonowania instalacji i urządzeń elektrycznych.

Regulamin

Pracowni Elektroenergetyki

Ćwiczenia laboratoryjne rozpoczynają się przedstawieniem Regulaminu oraz zasad BHP obowiązujących w pracowni. Zapoznanie się z treścią powyż-szych dokumentów student potwierdza własnoręcznym podpisem na liście BHP podczas pierwszych ćwiczeń laboratoryjnych.

1. Program ćwiczeń i ich organizacja

1.1. Ćwiczenia realizowane są według ustalonego harmonogramu, przedsta-wionego podczas pierwszych ćwiczeń laboratoryjnych.

1.2. Ćwiczenia wykonywane są w zespołach od 2- do 5-osobowych. W tym celu grupa studentów/słuchaczy zostaje odpowiednio podzielona. Podział na grupy studenci/słuchacze dokonują we własnym zakresie, pamiętając o równej liczbie osób przy każdym stanowisku laboratoryjnym.

1.3. Program ćwiczeń oraz harmonogram semestralny podawane są na cały semestr na tablicy obok pracowni.

1.4. Ćwiczenia rozpoczynają się punktualnie, zgodnie z planem zajęć. Spóźnie-nia przekraczające 15 min skutkują niedopuszczeniem do ćwiczeSpóźnie-nia. 1.5. Każdy zespół przygotowuje protokół z przeprowadzonych badań z

wyko-rzystaniem określonego formularza, pobranego ze strony internetowej podanej przez prowadzącego.

1.6. Przystąpienie studentów/słuchaczy do wykonywania ćwiczenia ma miej-sce po uprzednim sprawdzeniu poziomu wiedzy z zakresu odrabianego ćwiczenia. Sprawdzenie wiedzy przeprowadzane jest w formie kartkówki. 1.7. Studenci/słuchacze, którzy chcą przepisać ocenę z lat poprzednich, winni

zgłosić się do prowadzącego na pierwszych zajęciach swojej grupy. 2. Wykonanie ćwiczenia

2.1. Podczas wykonywania ćwiczenia należy postępować zgodnie z zaleceniami instrukcji BHP oraz regulaminem pracowni.

RegulaminPracowni Elektroenergetyki 2.3. Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia studenci/słuchacze są zobowiązani do sprawdzenia przyrządów na stanowisku pomiarowym. W przypadku stwierdzenia uszkodzenia mechanicznego któregokolwiek z przyrządów, student/słuchacz ma obowiązek o tym fakcie powiadomić prowadzącego.

2.4. Połączenie układu pomiarowego jest sprawdzane przez prowadzącego i tylko za jego zgodą można układ podłączyć do napięcia zasilającego. Samowolne podłączenie układu do napięcia grozi porażeniem prądem elek-trycznym lub uszkodzeniem przyrządów pomiarowych. Jeżeli prowadzący stwierdzi, że na danym stanowisku ma miejsce samowolne podłączenie do napięcia badanego układu, to cała grupa zmuszona zostanie do opuszcze-nia pracowni w trybie natychmiastowym.

2.5. Podczas ćwiczenia zespół prowadzi protokół z pomiarów. Protokół, oprócz nazwisk członków zespołu i daty wykonania ćwiczenia, powinien zawierać: a) tytuł ćwiczenia,

b) symbol grupy, np. SP-PC17/1/A1, c) układy połączeń,

d) spis przyrządów mających wpływ na wynik pomiarów, e) tabele z wynikami pomiarów,

f) przykłady obliczeń mierzonych wielkości, w protokole konieczne jest podanie wyników pomiarów odczytanych bezpośrednio z przyrządów pomiarowych.

2.6. Po zakończeniu ćwiczenia protokół z pomiarów należy przedstawić prowa-dzącemu do akceptacji i podpisu. Jedynie podpisany przez prowadzącego protokół jest dowodem realizacji ćwiczenia.

2.7. Protokół należy dołączyć do sprawozdania z ćwiczenia. Strona tytułowa protokołu stanowi jednocześnie stronę tytułową sprawozdania.

2.8. Obowiązkowe elementy sprawozdania z ćwiczenia opisano w protoko-łach do ćwiczenia. Prowadzący ma prawo zmodyfikować te zalecenia wg uznania.

2.9. Sprawozdanie zwrócone do poprawy przez prowadzącego powinno być poprawione i oddane na kolejnych ćwiczeniach laboratoryjnych. Wraz z poprawionym sprawozdaniem student jest zobowiązany dostarczyć ory-ginalne sprawozdanie z naniesionymi wcześniej uwagami sprawdzającego. 2.10. Niedostarczenie sprawozdania z ćwiczenia na kolejne zajęcia skutkuje

RegulaminPracowni Elektroenergetyki 3. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych

3.1. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych odbywa się na podstawie zaliczenia wszystkich ćwiczeń określonych harmonogramem oraz uzyskaniem pozy-tywnej oceny z obowiązkowych kolokwiów.

3.2. W celu zaliczenia ćwiczenia jednostkowego należy:

a) wykazać się znajomością podstaw teoretycznych – kartkówka,

b) wykonać potrzebne pomiary i obliczenia (poprawnie sporządzony pro-tokół podpisany przez prowadzącego),

c) opracować sprawozdanie i złożyć je w przepisowym czasie, tj. przed przystąpieniem do kolejnego ćwiczenia.

3.3. W przypadku nieobecności na zajęciach student ma prawo do odrobie-nia tych ćwiczeń w terminach dodatkowych z inną grupą laboratoryjną w miarę wolnych miejsc przy danym stanowisku.

3.4. Końcowa ocena zaliczeniowa ćwiczeń laboratoryjnych zależy od uzyska-nych ocen. Szczegółowy sposób obliczania oceny końcowej jest podawany podczas zajęć wprowadzających.

4. Przepisy końcowe

4.1. W pracowni należy zachować ciszę.

4.2. Wierzchnie okrycia, teczki, torby należy zostawić na wieszaku w pracowni, na stołach laboratoryjnych mogą znajdować się tylko protokoły ćwiczeń, instrukcje i przybory do rejestracji wyników pomiarów.

4.3. Z przyrządami należy obchodzić się ostrożnie nie tylko podczas pomiaru, ale także w czasie ich przenoszenia.

4.4. Po wykonaniu połączeń nie wolno załączać zasilania bez sprawdzenia układu i zezwolenia prowadzącego ćwiczenie.

4.5. Po rozłączeniu układu należy przewody złożyć do szuflad. Opuszczenie sali przez zespół laboratoryjny wymaga zgody prowadzącego ćwiczenie.

Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy

Pracowni Elektroenergetyki

1. Każdy użytkownik pracowni zobowiązany jest do zapoznania z obo-wiązującymi w pracowni regulaminami przed przystąpieniem do zajęć. W szczególności należy zwrócić uwagę na zasady reagowania w sytuacjach nietypowych.

2. Każdy użytkownik pracowni zobowiązany jest znać położenie apteczki lekar-skiej, podręcznego sprzętu gaśniczego oraz wyłącznika prądu.

3. Studenci oraz osoby postronne mogą przebywać w pracowni jedynie w obec-ności pracownika Zakładu Elektroenergetyki. Odstępstwo od tej zasady dozwolone jest tylko w szczególnych okolicznościach.

4. Aby nie blokować dróg komunikacji ogólnej, okrycia wierzchnie, torby i ple-caki należy pozostawić w wyznaczonym do tego miejscu.

5. Na poszczególnych stanowiskach laboratoryjnych nie wolno przechowywać żadnych zbędnych przedmiotów, a niewykorzystane przewody montażowe należy odłożyć do szuflady, aby nie spowodowały zwarcia czy też porażenia osoby wykonującej ćwiczenie.

6. W pracowni obowiązuje bezwzględny zakaz spożywania posiłków oraz napojów.

7. Przed przystąpieniem do ćwiczeń należy ocenić stan poszczególnych urzą-dzeń i mierników, a w przypadku zauważenia jakichkolwiek uszkourzą-dzeń (poluzowane zaciski, uszkodzone pokrętła, odsłonięte części przewodów i urządzeń, uszkodzenia izolacji, itd.) o fakcie tym należy bezzwłocznie poin-formować prowadzącego zajęcia.

8. Przed przystąpieniem do ćwiczeń należy zapoznać się z umiejscowieniem wyłączników przy danym stanowisku laboratoryjnym, użycie których zagwa-rantuje wyłącznie zasilania w obrębie danego stanowiska.

9. Bez wyraźnego polecenia prowadzącego nie wolno w żaden sposób ingero-wać w stanowisko laboratoryjne, a w szczególności samodzielnie dokonyingero-wać połączeń ani włączać zasilania. Za wszelkie uszkodzenia i straty powstałe

Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pracowni Elektroenergetyki

podanym w instrukcji/protokole do ćwiczenia. Niedozwolone jest wykorzy-stywanie urządzeń innych niż wskazane przez prowadzącego.

11. Urządzenia badane, a także przyrządy pomiarowe należy obsługiwać ostrożnie, w minimalnym niezbędnym zakresie, koniecznym do wykonania pomiarów. Niedozwolone jest samodzielne zmienianie zakresów pomiaro-wych urządzeń.

12. Podczas ćwiczenia nie należy dotykać wszelkiego rodzaju dobrze uziemio-nych przedmiotów, takich jak: kaloryfery, instalacje wodociągowe itp. 13. Włączenie zasilania może nastąpić jedynie po sprawdzeniu poprawności

połączeń przez prowadzącego. Zabronione jest dokonywanie jakichkolwiek ingerencji w układ pomiarowy bez wcześniejszego wyłączenia zasilania. 14. Włączenia zasilania dokonuje jedynie prowadzący ćwiczenie.

15. W przypadku zauważenia sytuacji nietypowej, mogącej wywoływać zagro-żenie dla użytkowników pracowni lub możliwości jej wystąpienia, należy wyłączyć zasilanie oraz bezzwłocznie poinformować prowadzącego ćwiczenie.

16. Należy zachować szczególną ostrożność podczas wykonywania ćwiczeń z wykorzystaniem niebezpiecznych napięć, a także z zastosowaniem wody.

Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pracowni Elektroenergetyki

Postępowanie w przypadku porażenia prądem elektrycznym

1. W przypadku porażenia prądem elektrycznym użytkownika pracowni należy

niezwłocznie odłączyć zasilanie przy użyciu wyłącznika prądu lub, jeżeli jest to bezpieczne, wyłącznika zamontowanego przy danym stanowisku badawczym.

2. Nie należy dotykać osoby poszkodowanej bez uprzedniego odłączenia

zasilania, gdyż spowoduje to porażenie osoby udzielającej pomocy.

3. W przypadku braku możliwości wyłączenia zasilania osobę należy

odciąg-nąć od źródła porażenia prądem, jednak można to zrobić jedynie przy

pomocy przedmiotu nieprzewodzącego prąd. W przeciwnym przypadku może dojść do porażenia osoby udzielającej pomocy.

4. Każde porażenie prądem elektrycznym należy zgłosić właściwym służbom. W tym celu należy skorzystać z numeru 112.

5. Przepływ prądu przez ludzkie ciało może spowodować m.in. zatrzymanie akcji serca. Należy udzielić pierwszej pomocy poszkodowanemu:

a. Upewnić się, czy podjęcie działań ratowniczych jest bezpieczne (w szcze-gólności, czy zasilanie zostało wyłączone);

b. Powiadomić Pogotowie Ratunkowe;

c. Podjąć próbę nawiązania kontaktu z poszkodowanym;

d. Jeżeli poszkodowany jest nieprzytomny, dokonać kontroli obecności oddechu przez 10 s. W tym celu należy odchylić głowę poszkodowanego do tyłu (udrożnienie dróg oddechowych) oraz nasłuchiwać, czy u poszko-dowanego występują oddechy, jednocześnie obserwując ruchy klatki piersiowej. Prawidłowy oddech powinien być pełny i głęboki, następować w tempie od 12 – 16 do 20 razy na minutę;

e. W przypadku braku oddechu należy rozpocząć resuscytację krąże-niowo-oddechową w cyklu 30 uciśnięć klatki piersiowej (w tempie 100 – 120 razy na minutę) oraz dwóch wdechów metodą usta – usta; f. Zaleca się użycie defibrylatora AED. Najbliższe pracowni urządzenie

znaj-duje się przy biurze przepustek obiektu 01.

g. RKO wykonywać aż do momentu przybycia służb ratowniczych lub przy-wrócenia czynności życiowych;

h. W przypadku przywrócenia tętna i oddechu poszkodowanego, położyć w pozycji bocznej ustalonej, przykryć folią NRC, kontrolować czynności życiowe;

Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pracowni Elektroenergetyki

Zasady postępowania na wypadek pożaru

1. Najbardziej prawdopodobną przyczyną pożaru w pracowni jest uszkodzenie lub nieprawidłowa eksploatacja urządzeń elektrycznych.

2. Przyczyną pożarów mogą być także wadliwie pracujące urządzenia, powodu-jące iskrzenie lub powstawanie łuku elektrycznego.

3. W przypadku zauważenia pożaru lub wysokiego prawdopodobieństwa jego wystąpienia (silnie nagrzane powierzchnie, charakterystyczny zapach), należy bezzwłocznie wyłączyć zasilanie i powiadomić prowadzącego. 4. W przypadku gdy istnieje duże prawdopodobieństwo, iż podjęte działania

doraźne nie przyniosą rezultatu, należy powiadomić straż pożarną poprzez numer alarmowy 112 lub informując SSK JRG SGSP.

5. Do gaszenia powstałego pożaru należy wykorzystać podręczny sprzęt gaśni-czy dostępny w pracowni.

6. W przypadku braku możliwości wyłączenia zasilania, należy korzystać ze sprzętu gaśniczego, którego producent dopuścił możliwość gaszenia urzą-dzeń pod napięciem. Informacja ta znajduje się na etykiecie naklejonej na gaśnicy (na niebieskim tle).

7. W przypadku gaszenia urządzeń pod napięciem, należy zachować bezpieczny odstęp (min. 1 m).

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe.

Badanie transformatora jednofazowego

1.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z zagadnieniami związanymi z urządzeniami stosowanymi w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, a także z podstawowymi wymaganiami narzucanymi przez aktualny stan prawny oraz stan wiedzy technicznej.

1.2. Wprowadzenie

1.2.1. Przestrzeń zagrożona wybuchem

Jednym z czynników składających się na szeroko pojęte bezpieczeństwo pożarowe jest ochrona przestrzeni zagrożonych wybuchem. Zagrożenie to powstaje wszędzie tam, gdzie składowane, użytkowane lub produkowane są substancje, które po uwolnieniu do atmosfery tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchową. Będą to zarówno gazy (wodór, LPG, acetylen), ciecze o temperatu-rze zapłonu poniżej 328,15 K (55°C)1 _{(np. benzyna, alkohol, rozcieńczalniki), jak}

i ciała stałe, których obróbka, produkcja lub transport może skutkować wydzie-laniem pyłów tworzących z powietrzem mieszaniny wybuchowe (pył węglowy, materiały sypkie).

Ochrona przeciwwybuchowa będzie polegała zatem na ograniczeniu lub, o ile to możliwe, wyeliminowaniu zagrożenia, kwalifikacji przestrzeni do odpowied-nich stref, zgodnie z obowiązującymi przepisami [38], odpowiednim doborze urządzeń elektrycznych, wyposażenia obiektu, ze szczególnym uwzględnieniem możliwych źródeł zapłonu.

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego Ochrona przeciwwybuchowa będzie realizowana poprzez wdrażanie odpowiednich systemów, np. monitoring temperatury, drgań mechanicznych, odpowiednie systemy gaśnicze, wykrywanie iskier, tłumienie wybuchu czy też poprzez rozwiązania techniczne pozwalające na izolację danego procesu, pod-czas którego występuje zagrożenie wybuchem.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami [39], pomieszczenie klasyfikuje się jako zagrożone wybuchem, jeżeli może się w nim wytworzyć mieszanina wybu-chowa, której wybuch spowodowałby przyrost ciśnienia o 5 kPa. Jeżeli natomiast w pomieszczeniu może występować mieszanina wybuchowa o objętości co naj-mniej 0,01 m3 _{w zwartej przestrzeni, należy w nim wyznaczyć odpowiednią}

strefę zagrożenia wybuchem.

1.2.2. Klasyfikacja miejsc niebezpiecznych

Zgodnie z obowiązującymi przepisami [38], wprowadzono podział miejsc niebezpiecznych ze względu na częstotliwość i długość czasu występowania niebezpiecznej atmosfery wybuchowej. W tabeli 1.1 przedstawiono opis każdej ze stref.

Tabela 1.1. Klasyfikacja przestrzeni zagrożonych wybuchem

Strefa Opis Przykład

Obszar, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych, w postaci gazu, pary albo mgły, z powietrzem…

0 …występuje stale, w długim czasie lub często Wewnątrz pojemników, rurociągów, _zbiorników 1 …może wystąpić w trakcie normalnego _działania Otoczenie strefy 0, otoczenie miejsc napełniania i opróżniania, otoczenie

wrażliwych na uszkodzenia urządzeń 2 …nie występuje w trakcie normalnego działania, a w przypadku wystąpienia trwa

tylko przez krótki okres czasu. Otoczenie strefy 0 lub 1 Obszar, w którym atmosfera wybuchowa w postaci obłoku palnego pyłu w powietrzu…

20 …występuje stale, w długim czasie lub często. Wewnątrz pojemników, rurociągów, _zbiorników 21 …może czasami wystąpić w trakcie _{normalnego działania.} Otoczenie miejsc nasypywania _{i wysypywania pyłu}

1.2. Wprowadzenie

1.2.3. Granice wybuchowości

Jednymi z najważniejszych parametrów fizykochemicznych substancji, z punktu widzenia ochrony przeciwwybuchowej, są dolna i górna granica wybu-chowości2 _{(odpowiednio: DGW i GGW). Wartości te podaje się w procentach,}

a określają granice stężenia danej substancji w mieszaninie z powietrzem, w któ-rych może dojść do wybuchu. Przykładowe wartości granic wybuchowości oraz temperatur zapłonu i samozapłonu przedstawiono w tabeli 1.2.

Tabela 1.2. Wartości wybranych parametrów fizykochemicznych substancji palnych

Nazwa substancji DGW GGW Temperatura [°C]

[%] [%] zapłonu samozapłonu Acetylen 1,5 82 –18 300 Benzyna 0,8 7,6 –51 230-260 Butan 1,9 8,5 –60 285 Etanol 3,1 20 11 425 Metan 4,9 15,4 537 Propan 2,4 9,5 –104 450 Siarkowodór 4,3 45,5 260 Tlenek węgla 12,5 75 605 Wodór 4,1 74,2 500

Źródło: opracowanie własne na podstawie kart charakterystyk substancji niebezpiecznych

Źródła zapłonu

O ile nie została przekroczona temperatura samozapłonu właściwa dla danej substancji, zapłon mieszaniny palnej wymaga dostarczenia bodźca ener-getycznego. Jest on konieczny do zapoczątkowania reakcji. Czynniki te mogą występować pojedynczo lub współdziałać ze sobą, a zaliczyć do nich należy:

a) gorące powierzchnie, b) urządzenia elektryczne, c) wyładowania atmosferyczne,

d) wyładowania elektryczności statycznej, e) łuk elektryczny,

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego g) iskry mechaniczne,

h) promieniowanie różnego rodzaju (np. fale radiowe od 104 _{Hz do 3 x 10}12 _Hz,

fale elektromagnetyczne od 3·1011 _{Hz do 3·10}15 _{Hz, promieniowanie}

jonizu-jące, ultradźwięki), i) reakcje egzotermiczne,

j) prądy błądzące, katodowa ochrona przed korozją, k) adiabatyczne sprężanie i fale uderzeniowe.

1.3. Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych

wybuchem

Dyrektywy ATEX

Jednym z dążeń Unii Europejskiej jest ujednolicenie prawa w krajach człon-kowskich, naturalnie w pewnych dziedzinach. Jedną z nich jest bezpieczeństwo przestrzeni zagrożonych wybuchem. Aby wyeliminować lub zminimalizować czynniki mogące prowadzić do wybuchu, a także podnieść poziom bezpie-czeństwa użytkowników przestrzeni zagrożonych wybuchem, wprowadzono dyrektywy ATEX (od Atmosphères Explosibles). Definiują one wymagania, które powinny spełniać produkty wykorzystywane w przestrzeniach, gdzie istnieje zagrożenie wybuchem (z drobnymi wyjątkami). Akty prawne wprowadzające postanowienia dyrektyw do polskiego prawa to rozporządzenia wydawane przez właściwych ministrów.

1.3.1. Podział urządzeń przeciwwybuchowych

Grupa 1

Urządzenia grupy pierwszej przeznaczone są do użytku w zakładach górniczych, w których występuje zagrożenie metanowe i/lub zagrożenie wybuchu pyłu węglowego. Wewnątrz tej grupy wprowadzono podział na dwie kategorie:

a) Kategoria M1 – wyposażone są w co najmniej dwa środki zabezpieczenia przeciwwybuchowego. Redundancja środków bezpieczeństwa zapewnia utrzymanie pracy oraz bardzo wysokiego poziomu bezpieczeństwa, także w przypadku wystąpienia dwóch niezależnych od siebie uszkodzeń. Ponadto źródła zapalenia wewnątrz urządzenia nie mogą powstawać nawet w

przy-1.3. Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem w przypadku trudnych jej warunków, zapewniony zostaje wysoki poziom bezpieczeństwa przeciwwybuchowego.

Grupa II

Urządzenia grupy drugiej przeznaczone są do stosowania w przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych niż zakłady górnicze. Urządzenia grupy II podzie-lono na podgrupy IIA, IIB, IIC, w zależności od przeznaczenia do danej grupy wybuchowości par i gazów. Urządzenia te ponadto podzielono na trzy kategorie:

a) Kategoria I – urządzenia stosowane w strefach zagrożenia wybuchem 0 oraz 20, stosuje się co najmniej dwa niezależne środki bezpieczeństwa, dzięki czemu zagwarantowany jest wysoki poziom zabezpieczenia. Praca urządzenia jest kontynuowana także w przypadku wystąpienia dwóch nie-zależnych od siebie uszkodzeń.

b) Kategoria II – przeznaczone dla stref zagrożenia wybuchem 1 oraz 21, funk-cjonują nawet w przypadku branych pod uwagę zakłóceń oraz uszkodzeń. c) Kategoria III – urządzenia stosowane w strefach zagrożenia wybuchem 2

oraz 22, które gwarantują wymagany poziom bezpieczeństwa podczas nor-malnej pracy tych urządzeń.

Dla przestrzeni, w których występująca substancja palna ma postać gazów, cieczy lub ich par stosuje się oznaczenie G, w przypadku pyłów, oznaczenie D, np. 1D (urządzenie przeznaczone do pracy w strefie zagrożenia wybuchem 20) lub 3G (urządzenie przeznaczone do pracy w strefie zagrożenia wybuchem 2). Dodatkowo, w przypadku grupy II, stosuje się podział na podgrupy wybuchowo-ści, zgodnie z rodzajem substancji warunkującej zagrożenie wybuchem. Są one oznaczane literami A (np. benzyna, aceton, amoniak), B (np. siarkowodór) lub C (np. wodór, acetylen).

1.3.2. Znakowanie urządzeń przeciwwybuchowych

Zgodnie z dyrektywą ATEX, każde urządzenie odpowiadające jej wyma-ganiom powinno zostać oznakowane w sposób trwały i czytelny. Oznaczenie powinno zawierać następujące informacje:

1) nazwę i adres producenta,

2) numer lub znak jednostki certyfikującej, numer certyfikatu, 3) oznaczenie CE,

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego 8) rodzaj budowy przeciwwybuchowej,

9) grupa lub podgrupa urządzenia, 10) kategoria urządzenia,

11) klasa temperaturowa, 12) stopień ochrony IP,

1.3.3. Rodzaj budowy przeciwwybuchowej

Urządzenia w ochronie cieczowej (olejowej) – Ex o

Części urządzenia mogące spowodować zapłon lub samozapłon mieszaniny pal-nej zanurzone są w cieczy izolacyjpal-nej, przy czym warstwa cieczy nie powinna być mniejsza niż 25 mm. Urządzenia te zazwyczaj wykonane są w stopniu ochrony IP 66.

Urządzenia w ochronie gazowej z nadciśnieniem – Ex p

Ochronę realizuje się poprzez stałe przewietrzanie gazem ochronnym (najczęś-ciej powietrzem lub gazem innym gazem niepalnym), czyli z nadciśnieniem w stosunku do otoczenia lub poprzez zastosowanie osłony gazem ochronnym pozostającym pod stałym nadciśnieniem. Wykorzystywane medium izolacyjne musi być pozbawione zanieczyszczeń oraz wilgoci, a także jego temperatura nie może przewyższaj wartości dopuszczalnej (w stosunku do zastosowanej klasy temperaturowej). Urządzenia te stosuje się w strefach zagrożenia wybu-chem 1 i 2.

Urządzenia w ochronie piaskowej – Ex q

Ochrona piaskowa realizowana jest w urządzeniach niezłożonych z części obro-towych, poprzez zanurzenie w piasku kwarcowym (SiO2 z domieszkami) lub

w kulkach szklanych o określonej granulacji. Napełniania czynnikiem ochronnym dokonuje producent. W przypadku uszkodzenia urządzenie zostaje ponownie napełniane przez producenta i atestowane. Stopień ochronny obudowy to co najmniej IP54, spawów IP67. Urządzenia takie stosuje się w strefach zagrożenia wybuchem 1 i 2.

Urządzenia z osłoną ognioszczelną – Ex d

W tego typu urządzeniach wszelkie części mogące wywołać zapalenie otacza-jącej mieszaniny wybuchowej umieszone są w osłonie, która nie uszkadza się

1.3. Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem czynniki: długość „L” (grubość osłony) oraz prześwit „i” (szerokość szczeliny). W przypadku wybuchu powstałego wewnątrz osłony, produkty spalania i ewen-tualny płomień wydostaje się na zewnątrz, oddając część ciepła krawędziom szczelin (pożądane jest obniżenie ich temperatury poniżej temperatury zapłonu lub samozapłonu mieszaniny palnej otaczającej urządzenie).

Urządzenia budowy wzmocnionej – Ex e

W urządzeniach wykonanych w budowie wzmocnionej ogranicza się do technicz-nego minimum prawdopodobieństwo powstania iskrzenia (mechanicztechnicz-nego oraz wywołanego wyładowaniem elektrostatycznym) oraz nagrzewania się powyżej dopuszczalnych temperatur. Nie używa się części iskrzących, takich jak: zesty-ków, łącznizesty-ków, szczotek, komutatorów, pierścieni ślizgowych. Istotne są także wymagania dotyczące silników elektrycznych wykonanych w Ex e. W związku z faktem, iż pobór prądu podczas rozruchu będzie największy, powodować to będzie gwałtowne nagrzewanie uzwojeń od temperatury początkowej do tem-peratury właściwej pracy nominalnej silnika. Nie może być ona wyższa od temperatur dopuszczalnych.

Urządzenia z zabezpieczeniem typu „n”

Zabezpieczenia typu „n” powodują jedynie ograniczenie prawdopodobieństwa zapalenia mieszaniny palnej:

a) Ex nA – ograniczona możliwość powstawania iskier (nieiskrzące), b) Ex nC – urządzenia iskrzące ze stykami osłoniętymi,

c) Ex nR – obudowy ograniczające przenikanie gazów i par do ich wnętrza, d) Ex nP – obudowy o uproszczonym przewietrzaniu,

e) Ex nL – urządzenia o ograniczonej energii.

Zabezpieczenia iskrobezpieczne – Ex i

Zabezpieczenie iskrobezpieczne polega na odpowiednim doborze parametrów danego obwodu (a nie tylko urządzenia), takich jak: napięcie, prąd, indukcyjności i pojemności, aby zjawiska zachodzące w obwodzie (wzrost temperatury oraz powstające iskry) nie mogły spowodować zapłonu mieszaniny palnej, zarówno podczas normalnej pracy, jak i w przypadku najbardziej typowych oraz rzadko występujących uszkodzeń.

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego

1.3.4. Klasy temperaturowe

Mieszaniny wybuchowe zostały podzielone na klasy temperaturowe, w zależ-ności od temperatury ich samozapłonu. Zatem jeżeli urządzenie cechowane jest jedną z klas temperaturowych, oznacza to, że jego powierzchnia zewnętrzna nie będzie nagrzewać się powyżej określonej temperatury. Czasem można także spotkać się z oznaczeniem podającym określoną wartość maksymalnej tempera-tury powierzchni lub nazwę konkretnego gazu lub pary.

Tabela 1.3. Klasy temperaturowe mieszaniny gazu lub pary z powietrzem

Klasa temperaturowa mieszaniny

gazu lub pary z powietrzem Maksymalna temperatura powierzchni urządzenia elektrycznego [°C]

T1 450 T2 300 T3 200 T4 135 T5 100 T6 85 Źródło: [4]

Przykład: benzyna jest substancją zakwalifikowaną do klasy temperaturowej T3, co oznacza,

że jej temperatura samozapłonu mieści się w przedziale 135 – 200°C.

1.4. Stopnie ochrony IP

Kod IP określa stopień ochrony przed przedostaniem się do wnętrza ciała obcego (pierwsza cyfra) oraz wody (druga cyfra) zastosowanej w urządzeniu. Przykład oznaczenia: IP22.

Tabela 1.4. Stopnie ochrony IP

Pierwsza cyfra charakterystyczna

Ochrona przed wnikaniem ciał obcych Przed dostępem do części niebezpiecznych

0 (bez ochrony) (bez ochrony)

1 o średnicy ≥ 50 mm wierzchem dłoni

1.5. Transformator

3 o średnicy ≥ 2,5 mm narzędziem

4 o średnicy ≥ 1,0 mm drutem

5 ochrona przed pyłem drutem

6 pyłoszczelne drutem

Druga cyfra charakterystyczna

Ochrona przed wnikaniem wody i szkodliwymi jej skutkami 0 (bez ochrony)

1 kapiącej

2 kapiącej (przy wychyleniu obudowy do 15°) 3 natryskiwanej

4 rozbryzgiwanej 5 lanej strugą 6 lanej silną strugą

7 przy zanurzeniu krótkotrwałym 8 przy zanurzeniu ciągłym

Źródło: opracowanie własne na podstawie [28]

1.5. Transformator

Transformator to maszyna przetwarzająca prąd zmienny o określonym napięciu na prąd zmienny o napięciu innym. Jest to urządzenie o nieskompliko-wanej budowie, cechuje się także wysoką niezawodnością.

1.5.1. Budowa i zasada działania

Transformator o najprostszej budowie składa się z rdzenia ferromagnetycz-nego, złożonego z izolowanych od siebie blach, np. stalowych (w celu ograniczenia prądów wirowych) oraz dwóch uzwojeń: pierwotnego (po stronie zasilającej) oraz wtórnego (po stronie odbiorczej). Uzwojenia stanowią obwód elektryczny, z kolei rdzeń wprowadzono w celu ukierunkowania linii pola magnetycznego. Dzięki takiemu rozwiązaniu niemal cały strumień jest sprzęgnięty z obydwoma uzwojeniami transformatora. Transformacja energii elektrycznej może następo-wać zarówno z napięcia wyższego na niższe, jak i odwrotnie, a zależy to od liczby zwojów w poszczególnych uzwojeniach. Spotyka się także nazewnictwo: uzwoje-nie górne (wyższego napięcia) oraz dolne (niższego napięcia).

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego

Rys. 1.1. Schemat ideowy transformatora jednofazowego

Źródło: opracowanie własne

Prąd płynący przez uzwojenie pierwotne wytwarza wokół przewodnika pole elektromagnetyczne. W uzwojeniu wtórnym wzbudzona zostanie siła elek-tromotoryczna (drogą indukcji elektromagnetycznej). Innymi słowy, energia dostarczona po stronie zasilającej „przekazana” zostanie do większej lub mniej-szej liczby zwojów niż w uzwojeniu pierwotnym, co poskutkuje odpowiednio podwyższeniem lub obniżeniem wartości napięcia po stronie odbiorczej.

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej zachodzi w trzech przypadkach: a) Nieruchomy przewodnik znajduje się w zmiennym w czasie polu

magnetycz-nym.

b) Ruchomy przewodnik znajduje się w stałym polu magnetyczny. c) W układzie nieruchomym zmienia się wartość prądu.

Transformator stanowi przykład ostatniego przypadku. Prąd przemienny bowiem charakteryzuje sinusoidalny przebieg (zmienny kierunek i wartość). Należy pamiętać, iż zasilanie transformatora prądem stałym nie spowoduje zja-wiska indukcji elektromagnetycznej, wobec niezmienności wytworzonego pola elektromagnetycznego, a zatem transformator nie będzie działał.

Transformator można wykorzystać także jako filtr do eliminacji stałych składowych3 _{prądu i napięcia, gdyż zgodnie z powyższymi rozważaniami, tylko}

1.5. Transformator składowe zmienne zostaną przeniesione na stronę wtórną. Transformator o jed-nakowych uzwojeniach wtórnym i pierwotnym (czyli o przekładni równej 1) stanowić też będzie tzw. transformator separacyjny, oddzielający galwanicznie obwód wtórny od pierwotnego, co ma znaczenie dla ochrony przed porażeniem.

Napięcie indukowane w uzwojeniu będzie wprost proporcjonalne do liczby zwojów i szybkości zmian strumienia pola elektromagnetycznego w cza-sie. Zależność ta zwana jest prawem Faradaya. Z kolei stosunek liczby zwojów wykorzystanych w poszczególnych uzwojeniach nazywany jest przekładnią transformatora, a oznaczany jest grecką literą ν (ni) lub w niektórych źródłach literą łacińską „n”. Wartość tę wyznacza się w jałowym stanie pracy urządzenia, tj. przy zasilaniu transformatora napięciem znamionowym oraz bez obciążenia podłączonego do uzwojenia wtórnego. W ćwiczeniu będzie wykorzystywana następująca zależność: z z E E U U I I 1 2 1 2 1 2 2 1 = =ν = =   z_zg E_E U_{U I}I d g d g d d g = =ϑ = = (1) gdzie:  z – liczba zwojów; E – siła elektromotoryczna;  U – napięcie;  I – prąd;  indeks 1 – uzwojenie pierwotne,  indeks 2 – uzwojenie wtórne.

Powyższe wzory nie zakładają strat związanych z transformowaniem prądu elektrycznego. Jednak wobec wysokiej sprawności opisywanych urządzeń, dokładność wyników często będzie zadowalająca, także w przypadku badań laboratoryjnych, mających na celu zapoznanie studentów ze zjawiskami zacho-dzącymi podczas transformacji prądu.

Warto nadmienić, że rdzeń transformatora może mieć inny kształt. Do potrzeb zasilania urządzeń oświetleniowych wykorzystuje się np. powszechnie transformatory toroidalne.

1.5.2. Cechowanie transformatora

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego a) nazwa/logo producenta,

b) liczbę faz (1),

c) numer normy, zgodnie z którą wykonano urządzenie (2), d) typ urządzenia (wg oznaczeń producenta -3),

e) numer fabryczny i rok produkcji (4), f) moc znamionową (pozorną4_{) (5),}

g) napięcie znamionowe dla poszczególnych uzwojeń (7,9), h) prądy znamionowe dla poszczególnych uzwojeń (8,10),

i) częstotliwość (11), j) klasę izolacji (12),

k) straty w jałowym stanie pracy (tzw. straty w żelazie) (13), l) maksymalne straty przy zwarciu (tzw. straty w miedzi) (15), m) dopuszczaną temperaturę otoczenia (17),

n) rodzaj chłodzenia (16),

o) straty przy obciążeniu znamionowym, p) stopień ochrony (18),

q) masę całkowitą (20).

Rys. 1.2. Przykład tabliczki znamionowej transformatora

Źródło: opracowanie własne

4 Moc pozorna jest to suma geometryczna mocy czynnej i biernej. Moc czynna jest to część mocy zamieniana w urządzeniu na pracę lub ciepło (także straty), moc bierna z kolei jest związana z pracą elementów indukcyjnych i pojemnościowych w danym obwodzie – nie jest zamieniana na żaden rodzaj energii, tylko „zwracana” do sieci w innej części okresu przebiegu zmiennego.

Ponie-1.5. Transformator Wszystkie wymienione informacje znajdą się na tabliczce znamionowej w przypadku transformatorów o dużej i wielkiej mocy. Ponadto poszczególni pro-ducenci mogą zwiększać lub zmniejszać liczbę podanych parametrów urządzenia.

1.5.3. Stan jałowy i stan obciążenia

Stan jałowy transformatora to taki, w którym uzwojenie pierwotne jest

dołą-czone do źródła prądu przemiennego, a do uzwojenia wtórnego nie podłączono odbiorników. Oznacza to, że transformator w tym stanie nie oddaje żadnej mocy, czyli przez uzwojenie wtórne nie płynie żaden prąd (obwód nie jest zamknięty). Ponieważ transformator pracujący w stanie jałowym będzie pobierał moc z sieci zasilającej, można wywnioskować, że będzie ona pokrywała jedynie powstałe straty (patrz: kolejny podrozdział).

Stan obciążenia różni się tym od stanu jałowego, że po stronie wtórnej

podłączony zostaje odbiornik. Przez to przez obydwa uzwojenia transformatora płyną prądy. Prąd po stronie wtórnej uzależniony jest od parametrów odbiornika (jego mocy), a prąd po stronie pierwotnej niejako „dopasowuje się”, wywołując strumień elektromagnetyczny o odpowiedniej gęstości.

1.5.4. Straty i sprawność

Poprzez sprawność transformatora będziemy określać stosunek mocy czynnej, przekazywanej do odbiorników, do mocy czynnej pobieranej z sieci energetycznej. Wartość ta jest zmienna, zależna od obciążenia.

η= p ⋅

p_pierwwt 100% [%] (2)

Wartość strat, a tym samym sprawność transformatora, będzie zależna od kilku czynników. Straty w żelazie (w rdzeniu) – klasyfikuje się jako straty stałe, tj. niezależne od obciążenia, są równe w przybliżeniu mocy czynnej pobranej przez transformator podczas pracy jałowej. Są zależne od indukcji magnetycz-nej, ale przyjmuje się, że ta jest niezmienna w przypadku stałej wartości napięcia pierwotnego. Wynikają przede wszystkim z konieczności przemagnesowania ferromagnetycznego rdzenia, pokrywają też straty na tzw. prądy wirowe (patrz: oddzielne ćwiczenie).

uzwoje-1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego w uzwojeniu wtórnym transformatora). Straty te będą równe mocy pobranej przez transformator podczas próby zwarcia, przy napięciu zasilania, dla którego przez transformator popłynie prąd znamionowy. Ten rodzaj strat zależny jest od obciążenia (czyli od wartości przepływającego przez uzwojenia prądu), zwany jest stratami zmiennymi lub stratami obciążeniowymi.

Straty dielektryczne w izolacji – związane z prądami upływu (płynącymi

przez izolacje) pojawiającymi się w przewodach oraz uzwojeniach transforma-tora. Są one pomijalnie małe.

Transformatory dobiera się w ten sposób, aby straty były jak najmniejsze dla danego, najczęściej występującego obciążenia. Sprawność małych transfor-matorów energetycznych, o mocach rzędu kilku kVA, wynosi ok. 95%. Urządzenia o mocach znamionowych kilkudziesięciu – kilkuset MVA charakteryzuje spraw-ność rzędu 99,9%. Transformatory te nazywane są transformatorami mocy. Warto zauważyć, że w przypadku transformatora przyblokowego w elektrowni Kozienice o mocy znamionowej 670 MVA, straty nawet rzędu 0,1% wyniosą 6,7 MVA, co wymaga odprowadzenia od urządzenia ogromnego strumienia ciepła. Aby tego dokonać, uzwojenia transformatorów mocy zamyka się w kadzi, którą następnie wypełnia się nieprzewodzącym olejem transformatorowym. Pozwala on na przekazywanie ciepła z uzwojeń na obudowę urządzenia i dalej do oto-czenia. Tego typu transformatory (tzw. „mokre”) cechuje dodatkowe zagrożenie związane z dużą ilością palnej substancji zgromadzonej w kadzi. Typowe tempe-ratury zapłonu i samozapłonu oleju wynoszą odpowiednio: ok. 140°C i 270°C.

W przypadku gaszenia pożarów tego typu urządzeń, podstawową zasadą bezpieczeństwa jest odłączenie zasilenia. W sytuacjach skrajnych, konieczne jest zachowanie bezpiecznej odległości. Przy braku możliwości wyłączenia urządzenia spod napięcia, zaleca się stosowanie działek gaśniczych (zależnie od poziomu napięcia, rodzaju prądu gaśniczego; informacje podano w ćwicze-niu 2). Jeżeli urządzenie jest odłączone od zasilania, pożar należy traktować jak typowy pożar rozlewiska węglowodorów, przy czym jeżeli źródło ciepła jest zewnętrzne (tj. kadź jest ogrzewana), należy liczyć się z możliwością wzrostu ciśnienia wewnątrz urządzenia, co może doprowadzić do fizycznego wybuchu kadzi transformatora.

1.5.5. Stan zwarcia pomiarowego

pod-1.8. Zagadnienia i pytania kontrolne urządzenia. Nastąpi wówczas gwałtowne nagrzewanie urządzenia, w krótkim czasie prowadzące do uszkodzenia i sytuacji niebezpiecznej pożarowo.

Stan zwarcia pomiarowego charakteryzuje się tym, iż przez uzwojenia

płynie prąd znamionowy, przez co napięcie zasilania (tzw. napięcie zwarcia) musi być znacznie niższe od wartości znamionowej. Taki stan pracy nie powo-duje przegrzewania się urządzenia, w związku z przepływem prądu o wartości nominalnej. Dzięki wykonanej próbie zwarcia normalnego możliwe jest wylicze-nie strat w uzwojeniu, równym w przybliżeniu mocy pobranej podczas zwarcia normalnego.

1.6. Pomiary laboratoryjne

W trakcie ćwiczenia przeprowadzone będą następujące badania: a) pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatora,

b) badanie przekładni (prądowej i napięciowej) transformatora, c) wyznaczanie charakterystyk biegu jałowego transformatora, d) wyznaczanie charakterystyk pracy transformatora,

e) wyznaczanie charakterystyk stanu zwarcia pomiarowego transformatora.

1.7. Opracowanie wyników pomiarów

W celu opracowania sprawozdania z ćwiczenia należy:

a) wykreślić wyznaczone charakterystyki pracy (wg instrukcji zawartych w protokole do ćwiczenia),

b) przeprowadzić dyskusję wyników,

c) opisać zagrożenia pożarowe związane z eksploatacją transformatorów, d) podać wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia.

1.8. Zagadnienia i pytania kontrolne

a) Wymień potencjalne źródła zapłonu mieszanin wybuchowych. b) Wymień i scharakteryzuj strefy zagrożenia wybuchem.

1.

Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe. Badanie transformatora jednofazowego f) Czym są stopnie ochrony IP?

g) Opisz budowę i zasadę działania transformatora jednofazowego. h) Co to jest stan jałowy transformatora?

i) Co to jest stan obciążenia transformatora?

j) Co to jest stan zwarcia pomiarowego transformatora? k) Co to jest przekładnia transformatora?

l) Wymień i krótko scharakteryzuj czynniki wpływające na powstawanie strat w transformatorze.

2.

Badanie prądów elektrycznych

w strumieniach wody skierowanych

na urządzenia elektryczne pod napięciem

2.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów ze zjawiskami zachodzącymi podczas gaszenia wodą urządzeń elektrycznych, występującymi zagrożeniami oraz z wymaganiami bezpieczeństwa.

2.2. Opis teoretyczny zjawiska porażenia

Wzrost liczby urządzeń elektrycznych oraz powszechne zastosowanie energii elektrycznej w gospodarce wiąże się ze wzrostem liczby pożarów spowo-dowanych przez te urządzenia. Tym samym zwiększyło się niebezpieczeństwo związane z porażeniem strażaków podczas gaszenia pożarów oraz prowadze-niem akcji ratowniczej w silnie zawilgoconym środowisku. Wyłączenie napięcia w budynku objętym pożarem eliminowałoby niebezpieczeństwo porażenia, jed-nak nie we wszystkich sytuacjach jest możliwe i celowe. W systemach zasilania awaryjnego czy instalacji fotowoltaicznej, wyłącznik prądu może nie gwaranto-wać wyłączenia spod napięcia niektórych fragmentów instalacji (patrz: ćwiczenie nr 16). Ponadto niektóre procesy technologiczne wymagają ciągłej dostawy energii elektrycznej, a brak zasilania powoduje wzrost zagrożenia pożarowego i wybuchowego. W budynkach wysokich i wysokościowych (W i WW) musi być zapewnione zasilanie energią elektryczną przeciwpożarowych systemów zabez-pieczających, takich jak pompy systemów tryskaczowych, wentylatory systemów oddymiających, dźwiękowe systemy ostrzegawcze i rozgłaszania (DSO, DSR)

2.

Badanie prądów elektrycznych w strumieniach wody skierowanych na urządzenia… elektrycznym. Taka sytuacja ma miejsce, gdy podczas akcji gaśniczej przewód z uszkodzoną izolacją ma kontakt z wodą gaśniczą. Napięcie na powierzchni mokrego przewodu w stosunku do potencjału ziemi może osiągać wartości nomi-nalne sieci elektrycznej np. 230 V.

Podczas gaszenia obiektu pod napięciem, przez strumień środka gaśniczego płynie prąd elektryczny. Znajomość wartości prądu elektrycznego w tych sytu-acjach jest konieczna do ustalenia, jakie zastosować środki, by zagwarantować bezpieczeństwo strażakom.

Na rysunku 2.1 pokazano strażaka podczas gaszenia urządzenia elektrycz-nego (transformatora) pod napięciem oraz zastępczy schemat elektryczny tego układu. Z1 –  impedancja strumienia środka gaśniczego, którym oprócz wody może być piana gaśnicza  lub woda z dodatkiem zwilżacza;  R2 – rezystancja linii wężowej;  R3 – rezystancja człowieka (ręce –nogi);  R4 – rezystancja ziemi.

Rys. 2.1. Przepływ prądu elektrycznego przy gaszeniu urządzeń elektrycznych: a)

usytuo-wanie strażaka względem obiektu pod napięciem; b) zastępczy schemat elektryczny układu; źródło napięcia – strumień wody – strażak – ziemia

Źródło: opracowanie własne na podstawie [2]

Podczas gaszenia urządzeń elektrycznych znajdujących się pod napięciem prąd elektryczny I1 przepływając przez strumień środka gaśniczego, rozdziela

2.2. Opis teoretyczny zjawiska porażenia Najbardziej niebezpieczna dla strażaka jest sytuacja, gdy prąd I2 jest równy

zero. Ma ona miejsce, gdy środek gaśniczy zostaje podawany z autocysterny. Wówczas źródło wody gaśniczej jest izolowane od ziemi przez opony kół pojazdu. Woda jest powszechnie stosowanym środkiem gaśniczym z powodu swojej skuteczności gaśniczej, dostępności, jak również ceny. Podczas gaszenia wodą urządzeń elektrycznych pod napięciem bardzo duże znaczenie ma impedancja (Z1) strumienia gaśniczego na drodze: pyszczek prądownicy – obiekt gaszony pod

napięciem.

Wartość impedancji Z1 (rys. 2.1) strumienia wody zależy od rodzaju

stru-mienia, tzn. czy strumień jest zwarty, czy rozproszony na nitki i pasma, czy też kroplisty. W przypadku jednoczesnego wystąpienia wszystkich trzech składni-ków (rodzajów) strumienia impedancja Z1 przedstawia się tak jak na rys. 2.2.

I – strefa strumienia zwartego;  II – strefa nitek i pasm;  III – strefa rozproszenia;  R1, R2 –  rezystancje strumienia w strefie zwartej;  R3, R4 – rezystancje włókien wody; C2 – pojemność strumienia względem ziemi,  C3 – pojemność zastępcza strumienia w strefie rozproszenia.

Rys. 2.2. Elektryczny schemat zastępczy impedancji strumienia wodnego gaśniczej

Źródło: opracowanie własne na podstawie [2]

W strefie I rezystancja R1 ma wartość proporcjonalną do długości

strumie-nia. Na początku strefy II rezystancja strumienia wzrasta na skutek odrywania się kropel wody i rozdziału części strumienia na nitki i pasma. Tę część strumienia można zastąpić rezystancją R2. W dalszej części strefy II część włókien i nitek

ulega zerwaniu, powodując powstanie pojemności cząstkowych C1. Pojemność C1

2.

Badanie prądów elektrycznych w strumieniach wody skierowanych na urządzenia… W (rys. 2.2). Zwieranie i rozwieranie pojemności C1 obrazują gwałtowne wzrosty

i spadki wartości prądu, co widoczne jest podczas obserwacji przebiegów prądo-wych (rys. 2.3). W strefie III, na skutek rozproszenia strumienia wody (strumień kroplisty), istnieje tylko zmienna pojemność C3.

Zależność wartości prądu od czasu przepływającego przez różne rodzaje strumienia wody pokazano na rys. 2.3.

Rys. 2.3. Przebieg prądu w strumieniu wody przy wymuszeniu napięciem sinusoidalnie

zmiennym: a) w strefie zwartej; b) w strefie rozpadu; c) w strefie rozproszenia Źródło: opracowanie własne

Z przytoczonych rozważań wynika, że prąd I1 płynący przez strumień

gaś-niczy jest najbliższy wymuszeniu sinusoidalnemu i osiąga największą wartość skuteczną. Wartość rezystancji R1 zwartego strumienia wody jest najmniejsza, ale

należy pamiętać, że zależy od wielu czynników, takich jak: rezystywność wody, napięcie elektryczne gaszonego obiektu, średnica pyszczka (otworu wylotowego) prądownicy, odległość od obiektu pod napięciem (długości strumienia), wresz-cie od ciśnienia. W praktyce bada się prąd elektryczny płynący przez strumień zwarty i na podstawie wartości tego prądu podaje się minimalne dopuszczalne odległości strażaka do obiektu znajdującego się pod napięciem. Badania przepro-wadza się przy uziemionej prądownicy, czyli zwiera się rezystancje R3 i R4, oraz

zakłada się, że rezystancja R2 → ∞.

2.3. Wartość prądu rażeniowego

Prąd elektryczny płynący przez strumień zwarty zależy przede wszystkim od rezystywności wody. W zależności od warunków geologicznych źródła poboru

2.3. Wartość prądu rażeniowego pianotwórczego będzie miał rezystywność rzędu 7 Ω·m (przy stężeniu środka pianotwórczego 1%), a woda morska jedynie ok. 0,2 Ω·m. Na rezystywność wody mają również wpływ zanieczyszczenia przenikające do wód gruntowych a zwią-zane z działalnością człowieka. Na rys. 2.4 pokazano zależność zmian wartości prądu elektrycznego od odległości dyszy prądownicy od urządzenia elektrycz-nego pod napięciem, w zwartym strumieniu wody.

Rys. 2.4. Przykładowe wartości prądu rażeniowego podczas gaszenia prądem zwartym

w funkcji odległości; krzywe a, b, c reprezentują różne wartości napięć gaszonego urządzenia, przy czym Uc > Ub > Ua

Źródło: opracowanie własne

Przytoczone rozważania i wyniki badań dotyczą strumienia zwartego. W przypadku zastosowania prądownicy mgłowej w schemacie elektrycznym zastępczym będzie występować tylko pojemność C3 (rys. 2.2). Rezystancja

stru-mienia w tym przypadku porównywalna jest z rezystancją wilgotnego powietrza i praktycznie jest pomijalna (jest bardzo duża). Prąd elektryczny płynący przez pojemność C3 będzie znacznie mniejszy niż w przypadku strumienia zwartego

(ponieważ C3 przyjmuje wartości pF).

Warto pamiętać, że w sytuacji, w której trzymana przez strażaka prądow-nica znajdzie się pod napięciem (na skutek gaszenia nieodłączonego od zasilania urządzenia), wartość prądu rażeniowego będzie także zależna od impedancji ciała człowieka. Jej wartość, z kolei, zależna jest od indywidualnych cech orga-nizmu: płci, stanu psychofizycznego, stopnia nawodnienia organizmu. Co ważne, zależy także od wartości napięcia dotykowego, które powoduje porażenie. Czym

2.

Badanie prądów elektrycznych w strumieniach wody skierowanych na urządzenia… Prąd elektryczny płynący w strumieniu wody stanowi zagrożenie dla organi-zmu człowieka. Wartość tego prądu zależna jest od wartości napięcia gaszonego urządzenia elektrycznego oraz rezystancji strumienia gaśniczego. Przy ustaleniu górnej dopuszczalnej wartości prądu rażenia strażaka podczas akcji ratowni-czej założono, że strażacy podczas akcji nie mogą być narażeni na najmniejsze nawet odczuwalne oddziaływanie prądu elektrycznego, szczególnie gdy pracują w warunkach zwiększonego zagrożenia, np. na drabinach. Wartość prądu płyną-cego przez organizm człowieka, przy przepływie którego nie występują żadne reakcje patofizjologiczne i który zwykle nie będzie w ogóle odczuwalny, to 0,5 mA. Zgodnie z danymi raportu 479 IEC, dopiero wartość prądu powyżej 25 mA (przy częstotliwości 50 Hz) stanowi śmiertelne zagrożenie dla życia. Należy zauwa-żyć, że strażak porażony prądem podczas działań gaśniczych, na skutek skurczu mięśni ręki, odłączy prąd elektryczny (kierując strumień w inne miejsce), dzięki czemu czas działania porażenia będzie krótki.

2.4. Bezpieczna odległość od urządzenia pod napięciem

Bezpieczne odległości strażaka od gaszonego urządzenia elektrycznego znajdującego się pod napięciem wyznaczane są empirycznie. Na przestrzeni lat przeprowadzono wiele badań, w wyniku których opracowano liczne rekomenda-cje. Zalecane odległości od gaszonego urządzenia w tychże wytycznych na całym świecie są do siebie zbliżone. Naturalnie na poziom zagrożenia, oprócz przewod-ności strumienia wody, ciśnienia na prądownicy czy średnicy dyszy, decydujący wpływ ma wartość napięcia znamionowego gaszonego urządzenia. W tabeli 2.1 zestawiono wytyczne z ubiegłego wieku dla francuskiej straży pożarnej.

Tabela 2.1. Zależność odległości strażaka od urządzenia elektrycznego gaszonego

strumie-niem zwartym w zależności od wartości napięcia znamionowego i średnicy dyszy prądownicy

Napięcie gaszonego obiektu

[V]

Średnica pyszczka prądownicy [mm]

6 19 32 Bezpieczna odległość [m] 0,115 0,5 1 2 0,46 0,75 3 5 3 2 5 10 6 2,5 6 12 12 3 6,5 15

2.5. Badania rękawic i butów specjalnych pod kątem właściwości izolacyjnych Rozważając porażenie prądem elektrycznym w rozumieniu inżynierii bezpieczeństwa pracy, zawsze zwraca się uwagę na możliwość odizolowania człowieka od potencjału ziemi. W przypadku strażaka, można uznać tego rodzaju środki ochrony jako niemożliwe do zrealizowania. Wprawdzie na rynku dostępne są buty oraz rękawice specjalne, atestowane pod kątem dielektryczności, jednak badania te przeprowadza się w warunkach suchych. Obecność wody jest wpisana w zawód strażaka, dlatego zwiększona wilgotność odzieży specjalnej skutecznie odbierze wszelkie właściwości dielektryczne użytkowanym produktom.

2.5. Badania rękawic i butów specjalnych pod kątem

właściwości izolacyjnych

W 2011 roku w Stanach Zjednoczonych przeprowadzono zakrojone na szeroką skalę badania dotyczące przewodności rękawic i obuwia specjalnego. Mierzono maksymalne wartości prądu płynącego przez materiał danej części odzieży, oceniając tym samym poziom bezpieczeństwa strażaka. Użyto trzech typów rękawic (zamszowych, z tkaniny syntetycznej, skórzanych) dostępnych na tamtejszym rynku. Wytypowano następujące warunki badania: nieużywane; nieużywane, zwilżone od zewnątrz; nieużywane, zwilżone od zewnątrz i od wewnątrz; postarzane, zabrudzone sadzą. Co ciekawe, proces postarzania zakła-dał także namaczanie w słonej wodzie, co symuluje gromadzącą się w materiale rękawicy sól pochodzącą z potu. Mierzone poziomy napięcia to: 50, 300, 600 i 1000 V DC.

W warunkach suchych, nawet po zabrudzeniu sadzą, wszystkie typy ręka-wic okazały się niezawodnie chronić nawet przy napięciu dotykowym równym 1000 V DC. Zmoczenie od zewnątrz rękawic skórzanych i wykonanych z mate-riałów syntetycznych, przy pokryciu sadzą, w zasadzie powodowało przepływy prądu tuż powyżej granicy wyczuwalności. W pozostałych przypadkach, szcze-gólnie przy dwustronnym zamoczeniu, rękawice traciły wszelkie właściwości izolacyjne.

Druga część badań to testy nowych butów, a także nowych z powstałymi uszczerbkami. Buty zanurzano w wodzie i również mierzono zależność prądu od przyłożonego do elektrod pomiarowych napięcia. W pierwszym symulo-wanym uszkodzeniu usunięto połowę grubości materiału, którym powleczono wzmocnione noski, w drugim badaniu całkowicie odsłonięto metalowy element.

2.

Badanie prądów elektrycznych w strumieniach wody skierowanych na urządzenia… związek z tendencją skóry do namakania. Jedynie buty gumowe, bez jakichkol-wiek uszkodzeń, stanowiły dobry materiał izolacyjny.

Uwagi związane z bezpieczeństwem podczas ćwiczenia:

1. Podczas realizacji ćwiczenia zabroniona jest zmiana położenia względem pyszczka prądownicy metalowej blaszki modelującej obiekt pod napięciem, gdy to napięcie jest podłączone. Przemieszczanie tej blaszki, gdy znajduje się pod napięciem, grozi porażeniem elektrycznym. Zmiana położenia tej blaszki może być realizowana tylko przy odłączonym stanowisku laborato-ryjnym od sieci elektrycznej.

2. Podczas pomiarów należy utrzymywać stałe ciśnienie pompy wody.

2.6. Pomiary laboratoryjne

W trakcie ćwiczenia wyznaczane będą zależności pomiędzy natężeniem prądu w strumieniu wodnym, w zależności od następujących parametrów:

a) napięcia elementu pod napięciem,

b) odległości pomiędzy modelem prądownicy a elementem pod napięciem, c) rodzaju strumienia gaśniczego (zwarty, rozproszony),

d) rezystywności wody gaśniczej.

2.7. Opracowanie wyników pomiarów

W celu opracowania protokołu z ćwiczeń laboratoryjnych należy:

a) wykreślić wyznaczone charakterystyki w zależności od badanych parame-trów w sposób umożliwiający ich prawidłową interpretację,

b) dokonać analizy wyników z punktu widzenia bezpieczeństwa działań ratow-niczych,

c) podać wnioski i obserwacje z ćwiczenia.

2.8. Zagadnienia i pytania kontrolne

2.8. Zagadnienia i pytania kontrolne c) Jaki minimalny prąd przepływający przez organizm strażaka jest bezpieczny

dla zdrowia i życia ratownika.

d) Podaj wartości bezpiecznej odległości dla wybranej średnicy dyszy prądow-nicy w zależności od napięcia znamionowego gaszonego urządzenia. e) Opisz wpływ wody na właściwości izolacyjne odzieży specjalnej strażaka.

3.

Badanie układów zasilania oświetlenia

awaryjnego

3.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z rodzajami oświetlenia awaryj-nego, rodzajami opraw oświetlenia awaryjawaryj-nego, rodzajami zasilania w energię elektryczną tych opraw oraz wymaganiami stawianymi oprawom i zasilaniu ich w energię elektryczną.

3.2. Wprowadzenie teoretyczne

Rozwój elektroenergetyki umożliwił całkowite przejście z oświetlenia natu-ralnego na oświetlenie elektryczne. Oświetlenie towarzyszące człowiekowi można podzielić na podstawowe – związane z jego działalnością wytwórczą i odpoczynkiem oraz awaryjne – przewidziane do stosowania podczas zaniku zasilania oświetlenia podstawowego.

Oprawy oświetlenia awaryjnego są zasilane ze źródła niezależnego od źródła zasilania oświetlenia podstawowego. Oświetlenie awaryjne jest ogólnym określe-niem kilku specyficznych odmian oświetlenia pokazanych na rys. 3.1.

Zgodnie normami, oświetlenie awaryjne dzieli się na oświetlenia:

a) ewakuacyjne, umożliwiające identyfikację i wykorzystanie drogi ewakuacyj-nej,

b) zapasowe, umożliwiające kontynuację normalnych czynności bez większych zakłóceń.

Oświetlenie awaryjne jest to rodzaj oświetlenia, które uruchamia się we właściwym czasie w przypadku zaniku oświetlenia podstawowego.

oświet-3.2. Wprowadzenie teoretyczne

lub obiektu, oraz łatwe zlokalizowanie i użycie sprzętu pożarowego i sprzętu bezpieczeństwa. Oświetlenie znaków ewakuacyjnych najczęściej stosuje się do oświetlenia i oznaczenia wyjść ewakuacyjnych i wskazania na nie. Według przepi-sów, w każdym miejscu drogi ewakuacyjnej musi być widoczny co najmniej jeden oświetlony znak ewakuacyjny, a jeśli to wystarczy muszą być, co najmniej ozna-czone wejścia i wyjścia ewakuacyjne. Tego rodzaju oświetlenie ma za zadanie podświetlenie znaków ewakuacyjnych w celu lepszej ich widoczności i ewentu-alnie może służyć do minimalnego oświetlenia dróg ewakuacyjnych.

Oświetlenie strefy otwartej jest to awaryjne oświetlenie ewakuacyjne

umożliwiające właściwe zakończenie działań w sposób bezpieczny osobom działającym oraz pozwalające uniknięcia paniki oraz umożliwienia dotarcia do miejsca, z którego droga ewakuacyjna może być rozpoznana. Celem oświetlenia strefy otwartej (zapobiegającego panice) jest zmniejszenie prawdopodobieństwa paniki i umożliwienie bezpiecznego ruchu ludzi w kierunku dróg ewakuacyj-nych przez zapewnienie warunków widoczności umożliwiających dotarcie do miejsc, z których drogi ewakuacyjne mogą być rozpoznane. Zaleca się, aby drogi ewakuacyjne lub strefy otwarte były oświetlone w wyniku padania światła bezpośredniego na płaszczyznę roboczą, jak również zaleca się oświetlenie prze-szkód występujących na wysokości do 2 m powyżej tej płaszczyzny.

Oświetlenie strefy wysokiego ryzyka jest to awaryjne oświetlenie

ewa-kuacyjne stosowane dla bezpieczeństwa osób biorących udział w potencjalnie

Rys. 3.1. Odmiany oświetlenia awaryjnego

3.

Badanie układów zasilania oświetlenia awaryjnego

3.3. Oświetlenie drogi ewakuacyjnej – wymagania

W przypadku dróg ewakuacyjnych o szerokości do 2 m, średnie natężenie oświetlenia5 _{na podłodze wzdłuż środkowej linii drogi ewakuacyjnej powinno}

być nie mniejsze niż 1 lx. Na centralnym pasie drogi obejmującym nie mniej niż połowę szerokości drogi natężenie oświetlenia powinno stanowić co najmniej 50% podanej wartości.

Z powodu obniżenia sprawności źródeł światła w okresie eksploatacji, zabrudzenia opraw i innych czynników zewnętrznych najlepiej jest projektować natężenie oświetlenia na poziomie minimum 1,25 lx, przyjmując, że na drodze ewakuacyjnej nie ma światła odbitego od podłóg, ścian i sufitów. Nie należy zatem stosować do potrzeb oświetlenia ewakuacyjnego światła odbitego, a jedynie bez-pośrednie oświetlenie powierzchni drogi ewakuacyjnej. Przy doborze opraw oświetleniowych należy brać również pod uwagę wysokość ich montażu nad poziomem drogi ewakuacyjnej oraz sprawność (wartość skuteczności świetlnej lampy) w pracy bateryjnej. Luks (lx) jest jednostką natężenia światła i wyraża się jako stosunek strumienia światła do jednostki powierzchni, na którą pada światło. W układzie SI lx = lumen/metr kwadratowy. Natężenie oświetlenia miej-sca pracy określają polskie normy. W normie tej przyjęto, że wymagane natężenie oświetlenia w celu dostrzeżenia rysów ludzkiej twarzy w normalnych warun-kach oświetleniowych powinno być nie mniejsze niż 20 lx i jest to najmniejsze natężenie oświetlenia wymieniane przez normę. W typowych pracach biuro-wych, takich jak: pisanie ręczne, pisanie na maszynie, czytanie, obsługiwanie klawiatury wymagane jest natężenie oświetlenia 500 lx, dla prac precyzyjnych przewyższa 1000 lx. W słoneczny letni dzień natężenie oświetlenia w miejscach niezacienionych osiąga wartość 100 000 lx.

Z powyższych rozważań wynika, że natężenie światła o wartości 1 lx jest bardzo małe, ale wystarczające, by w warunkach zagrożenia zobaczyć drogę ewakuacyjną.

Szersze drogi ewakuacyjne mogą być traktowane jako kilka dróg o szero-kości 2 m lub mogą mieć oświetlenie jak w strefach otwartych (zapobiegających panice). Stosunek maksymalnego natężenia oświetlenia do minimalnego natę-żenia oświetlenia wzdłuż centralnej linii drogi ewakuacyjnej nie powinien być większy niż 40:1. Stosunek min do max natężenia oświetlenia definiuje równo-mierność oświetlenia drogi ewakuacyjnej.

3.3. Oświetlenie drogi ewakuacyjnej – wymagania

Rys. 3.2. Przykład rozwiązania oświetlenia drogi ewakuacyjnej

Źródło: opracowanie własne na podstawie [35]

Tabela 3.1. Zależność dopuszczalnej maksymalnej światłości oświetlenia ewakuacyjnego od

wysokości umieszczenia lamp oraz rodzaju oświetlenia awaryjnego

Wysokość h umieszczenia opraw nad poziomem podłogi

[m]

Maksymalna światłość Imax przy

oświetleniu dróg ewakuacyjnych i stref otwartych (zapobiegających panice)

[cd]

Maksymalna światłość Imax przy oświetleniu

stref wysokiego ryzyka [cd] h < 2,5 500 1000 2,5 ≤ h < 3,0 900 1800 3,0 ≤ h <3,5 1600 3200 3,5 ≤ h < 4,0 2500 5000 4,0 ≤ h < 4,5 3500 7000 h ≥ 4,5 5000 10 000

Źródło: opracowanie własne na podstawie [22]

Minimalny czas pracy oświetlenia ewakuacyjnego (pozwalający bezpiecznie opuścić zagrożoną strefę) podczas ewakuacji powinien wynosić 2 godz.

3.

Badanie układów zasilania oświetlenia awaryjnego

3.4. Oświetlenie strefy otwartej (zapobiegające panice)

Celem oświetlenia strefy otwartej jest zmniejszenie prawdopodobieństwa powstania paniki i umożliwienie bezpiecznego ruchu osób w kierunku dróg ewakuacyjnych poprzez stworzenie odpowiednich warunków widoczności pozwalających na odnalezienie kierunku ewakuacji. Oświetlenie to jest stoso-wane w strefach o nieokreślonych drogach ewakuacyjnych w halach lub obiektach o powierzchniach podłogi większej niż 60 m2 _{lub mniejszych pomieszczeniach,}

jeżeli istnieje dodatkowe zagrożenie wywołane obecnością dużej liczby osób. Natężenie oświetlenia nie powinno być mniejsze niż 0,5 lx na poziomie podłogi na niezabudowanym polu czynnym strefy otwartej, z wyjątkiem wyod-rębnionego przez wyłączenie z tej strefy obwodowego pasa o szerokości 0,5 m.

Rys. 3.3. Przykład awaryjnego oświetlenia strefy otwartej

Źródło: opracowanie własne na podstawie [35]

Pozostałe wymagania stawiane oświetleniu strefy otwartej są analogiczne jak w przypadku oświetlenia drogi ewakuacyjnej.

3.5. Oświetlenie strefy wysokiego ryzyka