Jak bardzo szkodliwe może być promieniowanie? Czy musimy się obawiać handlu szkłem uranowym? Czy mikrofalówki powoli nas zabijają? Albo dlaczego Amerykanie bardziej boją się bananów niż opadu z Czarnobyla? Jeden z nich nagrał taki krótki film podczas jazdy autem tuż obok cysterny z gazem ziemnym:

I jeśli wierzyć w słowa pewnego amerykańskiego senatora, ten jegomość z filmu oraz kierowca, na następny dzień powinni mieć co najmniej dwie głowy lub przybrać postać Aliena z serii filmów o Obcym

Pomijając te rewelacje, to skąd to promieniowanie w cysternie oraz ile głów wyrośnie tym kierowcom?

Otóż promieniowanie jest zjawiskiem całkowicie naturalnym. Uran czy radon nie biorą się z laboratorium z pomocą magii. Dokładnie tak samo jest z super szkodliwą nienaturalną chemią oznaczaną E-ileś tam. Ludzie zapominają, że słowo sztuczne zwyczajnie oznacza obróbkę tego co znajduje się w naturze. Jeśli kiedykolwiek ugotowałeś obiad, to sam proces mycia czy gotowania nie jest zjawiskiem naturalnym, więc każdy obiad jest sztucznym wytworem. Innymi słowy, wszelaka materia nie bierze się znikąd. Teoretycznie można zamienić energię w materię, ale to zupełnie inna historia i nie ma najmniejszego związku z produktami dla zwykłego Kowalskiego.

W cysternie znajduje się radon, który jest składnikiem gazu naturalnego. Radon jest produktem rozpadu radu który rozpadł się z uranu. Uranu i radu które są dosłownie wszędzie, nawet w betonowych ścianach które nas codziennie otaczają. Innym dość bogatym i popularnym źródłem promieniowania jest granit, który zawiera około 6 mg uranu na każdy kilogram.

Według niektórych opracowań naukowych, gazowy radon jest drugą, po tytoniu, przyczyną raka płuc i szacuje się jego przyczynowość na około 3-16%. Z innej strony, jest wiadome, że poziom tego promieniowania jest zbyt niski aby nad tym się w ogóle zastanawiać.

W tym momencie, zapewne jakaś jedna trzecia osób zrezygnowała z czytania, bo jest to niezgodne z ich procesem myśleniowym, albo mówiąc bardziej naukowo, była to próba przełamania ich efektu potwierdzenia. Jeśli granit zawiera uran, a cement zawiera rad, który rozpada się do gazowego radonu, to czemu nie zostały zabronione albo pozbawione tych składników?

Skoro już ustaliliśmy, że znacząca większość otaczającego promieniowania jest zjawiskiem całkowicie naturalnym, ale nadal niektórzy w to nie wierzą, to polecam zakupić jakikolwiek dozymetr, niepoprawnie zwany licznikiem Geigera-Müllera. Najtańsze (zwykle do samodzielnego montażu i kalibracji) można dostać za 100-150 zł i nie wymaga to posiadania jakichkolwiek papierów, no chyba że ewentualnie toaletowy jak ktoś zauważy, że po włączeniu wartość wcale nie wynosi równe zero i nie jest to efekt usterki, tylko rzeczywiste promieniowanie.

Źródła promieniowania jonizującego i skąd bierze się uran?

Otóż promieniowanie jest dosłownie wszędzie. Nawet jeśli wybudujesz szczelny kontener ze ścianami z ołowiu grubymi na metr, to wewnątrz niego promieniowanie będzie kilkanaście razy mniejsze, ale nadal będzie. Co w takim razie jest jego źródłem?

W takowym kontenerze raczej nie ma idealnej próżni, a jest powietrze oraz ewentualnie jakaś osoba. Oba są źródłem promieniowania. Radon w powietrzu oraz izotop potasu 40, który znajduje się w każdej naszej komórce.

Poza tymi ołowiowymi ścianami, jeśli staniemy na ulicy z dozymetrem, to zmierzona część pochodzi z ziemi pod nogami, a część pochodzi dosłownie z kosmosu nad naszymi głowami.

W ziemi znajduje się rad, uran oraz cała masa innych izotopów promieniotwórczych. W większości miejsc nie jest ich na tyle dużo aby je jakkolwiek do czegoś wykorzystać albo się obawiać ich wpływu na zdrowie.

Jak ktoś chce znaleźć kamyki zawierające bardziej sensowną zawartość uranu, to polecam pojechać do miejscowości Miedzianka w woj. dolnośląskim, gdzie leżą na ziemi i dosłownie nikt ich nie pilnuje. Na poniższym filmie, “gorące” kamyki można zobaczyć w 26 minucie i 40 sekundzie. Zapewniam, że autorzy tego dokumentu żyją do tej pory i nie było najmniejszego zagrożenia dla ich zdrowia – no może za wyjątkiem ryzyka zawalenia się pozostałości budynku.

Zaraz się pojawią głosy, że to albo niemożliwe albo że powinni to ogrodzić i pilnować. Jak ktoś ma zbyt dużo pieniędzy, to proszę bardzo. Ale nie z moich podatków z ciężko zarobionych pieniędzy. Ogradzanie słabych źródeł promieniowania to nic innego jak ogradzanie każdego skrawka ziemi, ulicy czy budynku.

Kamyki z Miedzianki mają swoją smutną historię. Wszystkie, jeśli nie większość, to pozostałości z kopalni uranu. Kopalnia powstała za czasów PRL i Związku Radzieckiego. Najprawdopodobniej całość najbardziej opłacalnych kawałków została wywieziona do Rosji, w zamian za uścisk dłoni.

Podczas prac w kopalni, mierzona jest zawartość uranu w wydobywanych kamykach. Jeśli jest ona dość duża aby opłacało się je wykorzystać, to jest pakowane. Jeśli jest tego niezbyt dużo to pozostaje. Te które tam pozostały, wydzielają niewiele silniejsze promieniowanie niż to które można zmierzyć na przeciętnej ulicy. No dobra, nawet 12 razy większe, ale praktycznie to jest nadal jedno wielkie nic.

Bezużyteczny uran?

Mając nawet całkowicie czysty naturalny uran, jest on niemal bezużyteczny. W naturze występuje to jako mieszanina dwóch postaci uranu, które nazywamy izotopami. Ta bardziej użyteczna forma to około 0.7%. W postaci takiej mieszaniny, nie da się tego wykorzystać do produkcji energii i tym bardziej do zrobienia boom. Wyjątkiem jest tu pomoc grafitu, o którym będzie mowa w dalszej części.

Jak wszyscy wiemy, materia która buduje cały świat oraz nas składa się z atomów. Atom składa się z jądra atomowego oraz elektronów które wkoło niego radośnie latają. Jądro składa się z co najmniej jednego protonu i ewentualnie neutronu lub neutronów.

Jak ktoś kiedykolwiek bawił się silnymi magnesami, ten wie, że dwa te same bieguny pola magnetycznego się odpychają, a przeciwne się przyciągają. Dokładnie tak samo jest z polem elektrycznym. Protony mające ładunek dodatni, silnie się odpychają.

W takim razie, czemu jądro zwykłego tlenu ma 8 protonów, praktycznie jeden przy drugim jak gdyby nigdy nic? Otóż między tymi nukleonami występuje wiązanie silniejsze od pola elektrycznego, które trzyma je razem niczym Pudzian

Mechanikom samochodowym przeważnie nie trzeba tłumaczyć, co się stanie, jak sprężyna z amortyzatora zostanie ściśnięta, a następnie nagle puszczona luzem. Efektem jest oddanie bardzo dużej ilości energii mechanicznej w bardzo krótkim czasie. Energia mechaniczna która objawia się w postaci ruchu.

Co się wydarzy, jeśli nukleony zostaną oderwane? Gluony które je łączą, zgodnie z wzorem E=mc² zamienią się w energię – zupełnie jak ta sprężyna. Większość tej energii, to energia mechaniczna poruszająca inne cząstki. Ruch cząstek to nic innego jak temperatura. Czym szybciej poruszają się cząstki, tym większe ciepło które można zmierzyć. Część energii zostaje wydzielona jako promieniowanie elektromagnetyczne o dość krótkiej długości fali, czyli promieniowanie gamma.

Wiele osób twierdzi, że szkło uranowe czy np. kubki z dodatkiem uranu się świecą, grzeją i w takim kubku kawa będzie zawsze gorąca. Otóż nic bardziej mylnego. Ilość uranu w tych pradawnych produktach jest śmiesznie mała i ilość ciepła jaką wytwarzają jest niemożliwa do zmierzenia nawet w laboratorium. Niestety ale kawę tak nie odgrzejemy, a chyba nikt nie lubi zimnej kawy. Co innego, gdy ktoś codziennie zjada fusy po kawie, które są okrutnie rakotwórcze – dużo bardziej niż promieniowanie jonizujące UV od słońca w środku lata.

Skoro to takie niebezpieczne, to dlaczego nadal powstają elektrownie atomowe? Czy grozi nam kolejny Czarnobyl?

Różnica między reaktorem a reaktorem

Zanim jeszcze doszło do prac przy budowie ww. elektrowni, to musiała zapaść decyzja o tym jaki typ reaktora zostanie zbudowany. Nie wchodząc w niezbyt istotne szczegóły, do wyboru były reaktory wodne, tak jak wszędzie był jedyną możliwością i nadal tak jest, oraz reaktor, w którym moderatorem nie jest woda, tylko grafit, co jest znacznie tańsze, kosztem znacznej niestabilności i innych poważnych problemów. Ci co choć trochę znają podejście w ZSRR, to domyślą się, że szczęśliwie wybrali to drugie.

Reaktor atomowy, zwany też reaktorem jądrowym, czy reaktorem nuklearnym, to z zasady działania bardzo banalna rzecz – o ile tylko ktoś wie z czego składa się atom. Mało tego reaktor atomowy występuje w naturze – oficjalna wersja wydarzeń jest taka, że został odkryty tylko jeden naturalny reaktor atomowy, czyli taki który wytwarza zmierzalną ilość ciepła.

Reaktor w najprostszym ujęciu, to niestabilne atomy (izotopy) danego pierwiastka, które od czasu do czasu się rozpadają, wydzielając przy tym energię. Podczas rozpadu promieniotwórczego wystrzeliwane są neutrony, które mogą uderzyć w inne jądra i zmusić je do nagłego rozpadu tu i teraz, a nie za ileś lat.

Z reguły czym więcej nukleonów, czyli protonów oraz neutronów, tym bardziej niestabilny staje się ich “zlepek”, chcąc jak najszybciej się rozpaść na mniejsze kawałki.

Podczas rozpadu, część z tych kawałków zgodnie z teorią Alberta Einsteina zamieniają się w energię. Ten sam proces zamiany materii w energię i odwrotnie, można zaobserwować w baterii wewnątrz telefonu, ale w na tyle mniejszej skali, że nie zmierzymy tego zwykłą wagą kuchenną.

Groźnie brzmiące wzbogacanie

Uran występujący w naturze to mieszanina dwóch jego izotopów. Izotopy to ten sam sam pierwiastek, ale różna ilość neutronów. Większość uranu w ziemi to uran 238, a wspomniany wcześniej niecały procent to uran 235. Ten pierwszy aby mieć 50% szansy na rozpad promieniotwórczy, potrzebuje około cztery i pół miliarda lat, a ten drugi “zaledwie” 700 milionów lat. W kilku gramach znajduje się na tyle wiele atomów, że można zmierzyć promieniowanie dozymetrem w mniej niż minutę. Jak wiadomo, atomy są okrutnie małe.

Warte odnotowania jest to, że czym krótszy czas połowicznego rozpadu pierwiastka, tym większe promieniowanie. Uran w tym wypadku wypada tu dość słabo. Co by nie twierdzili atomowi aktywiści, którym przeszkadza całkowicie legalny handel szkłem uranowym, które na marginesie jest bezpieczne o ile ktoś nie postanowi go potłuc i zjeść – wówczas zmartwieniem są ostre krawędzie oraz to, że uran jest metalem ciężkim, tak samo jak ołów czy rtęć.

Naturalny kamyk zawierający związki uranu i nic innego, w oryginalnej postaci nie posłuży do budowy reaktora i tym bardziej bomby atomowej. Aby móc zbudować reaktor, potrzebujemy zwiększyć gęstość Uranu 235 z niecałego procenta do co najmniej trzech procent. W przypadku bomby atomowej czy tzw. wodorowej (połączenie bomby atomowej i reaktora fuzji atomowej jąder wodoru), potrzebujemy sporo więcej, czyli 20-90%.

Jaki to problem wziąć je, rozdzielić i zrobić boom? Gdyby to było takie proste, to każdy kraj i każdy mieszkaniec miałby bombkę nuklearną. Atomy tego samego pierwiastka mają identyczne właściwości chemiczne, a obydwa izotopy mają masę atomową w przybliżeniu 235 oraz 238. Czyli różnica masy to nieco ponad jeden procent. W dodatku to jest metal, a nie woda i olej, które wystarczy wlać do szklanki i chwilę poczekać aż się same rozdzielą.

Zwiększanie zawartości uranu 235 do użytecznych ilości nazywa się wzbogacaniem. W luźnych słowach, powodujemy że jeden izotop ucieka w inne miejsce a drugi w inne. Tak samo jak lżejszy olej ucieka do góry. W tym wypadku pierwsze metody wzbogacania to było sproszkowanie, przekształcenie do postaci gazowej, a następnie wirówka – w dosłownym znaczeniu. Siła odśrodkowa wypychała cięższy izotop na zewnątrz i z środka zbieramy mieszaninę z większą zawartością tego co potrzebujemy.

Brzmi prosto, tak samo jak budowa samochodu. Jednak mało kto buduje samochody i silniki do nich w garażu. Proces wzbogacania jest okrutnie czasochłonny i kosztowny. Czym większą zawartość U-235 chcemy uzyskać, tym dłużej to trwa i więcej kosztuje. Projekt Manhattan, którego celem było zrzucenie jednej do trzech bomb na Japonię, pochłonął ogromną ilość czasu i pieniędzy, w dużej mierze przez te nieszczęsne wirówki. Dobre parę lat to trwało.

Tu mogę uspokoić wiele osób wierzących w internetowe mity. Naturalny uran oraz sokowirówka z marketu nijak nie pomogą nam w budowie bombki atomowej czy nawet najprostszego reaktora. No chyba, że ktoś dysponuje niesamowitymi ilościami grafitu…

OK, ale po co ten grafit? I dlaczego reaktor RBMK nie może wybuchnąć, ale jednak coś zrobiło wielką dziurę w dachu ważącym wiele ton?

Póki co, niektórzy mogli odnieść wrażenie, że bagatelizuję sprawę albo jestem głupi. Skoro promieniowanie jest niegroźne i można bezpiecznie przejeżdżać obok cysterny z gazem, to czemu cała ta afera z Czarnobylem i innymi elektrowniami atomowymi, które trwają do dziś? Nic bardziej mylnego.

Lekarze często powtarzają, że to dawka decyduje czy coś jest lekarstwem lub trucizną i to jest w całej tej historii rzecz kluczowa. O dawce i praktycznym wpływie promieniowania wspomnę w dalszej części.

Na długo zanim powstał Czarnobyl i całe miasto Prypeć dla tej jednej elektrowni, to oprócz lokalizacji, politycy sowieccy musieli wybrać typ reaktora. Jak się można domyślić, tu właśnie jest pies pogrzebany i to dosłownie.

Uprzedzam, że sprawa między różnymi reaktorami nie jest szczególnie skomplikowana. Już wyjaśniliśmy, że reaktor atomowy, także ten naturalny, działa w ten sposób, że jądro jednego atomu się rozpada, wydziela przy tym energię cieplną, promieniowanie oraz wystrzeliwuje jeden lub więcej neutronów, które jak trafią w inne niestabilne jądro, to zmusza to je do takiego samego rozpadu. Klasyczna reakcja łańcuchowa, która brzmi jak dziecinnie banalny przepis na budowę bomby atomowej – nic bardziej mylnego.

Jak już zaznaczyłem, naturalny uran nie wytwarza zbyt wiele ciepła. Na tyle niewiele, że nie napędzimy tym turbiny parowej w elektrowni, a nawet nie podgrzejemy kawy. Atomy jak widać na wcześniejszym obrazku, mają jądro oraz elektrony które je otaczają. Wielkość jądra w stosunku do całego atomu jest bardzo niewielka – elektrony go okrążające, latają w gigantycznej odległości. Lecący z ogromną prędkością neutron ma mizerne szanse aby utrafić w to jądro. Na domiar złego jest jeszcze odległość między atomami. Jak już powiedziałem, nici z budowy reaktora czy tym bardziej bomby w warunkach domowych.

Nawet jak reaktor jest wyłączony, to paliwo uranowe oczywiście ma jakąś temperaturę większą od zera absolutnego, więc te atomy się coś nieco poruszają zamiast stać w miejscu. Gdyby tylko pocisk w postaci neutronu leciał duuuużo wolniej, to by miał większą szansę trafić w jakieś jądro atomu, wygenerować więcej neutronów, które uderzą kolejne. Zupełnie jak gra w kręgle.

I tu właśnie tkwi cały problem w budowie reaktorów, bomb i czasami innych urządzeniach o których później wspomnę. Uran ma długi okres połowicznego rozpadu, więc “niechętnie” dostarcza potrzebne nam neutrony, a jak już to lecą szybko jak szalone, rzadko w coś trafiając. Więc potrzebujemy coś co je zwolni. To coś nazywamy moderatorem, a sam proces moderacją.

Reaktor RBMK jaki powstał w Leningradzie, Czarnobylu i kilku innych miejscach (większość z nich nadal działa do dziś), jako moderator stosował grafit. Zupełnie tak samo jak w pierwszych eksperymentalnych reaktorach kilka dekad wcześniej, gdzie dopiero ludzkość próbowała się nauczyć ujarzmić ten naturalny proces na potrzeby energetycznie i nie tylko.

RBMK jak każdy inny, potrzebuje jakiegoś materiału-pierwiastka będącego dobrym źródłem neutronów aby całość się jakoś rozruchała, bo inaczej to byłby słaby rezultat z samego uranu. Cztery pręty mniej więcej na środku, nie są paliwowe, tylko emiterami neutronów. Wszędzie wkoło znajdują się ogromne ilości moderatora oraz pręty kontrolne.

Każdy reaktor musimy jakoś kontrolować. Za dnia potrzebujemy więcej pary i to dosłownie, a w nocy być może połowa reaktorów może całkiem spać. Pręty kontrolne zawierają substancje które pochłaniają neutrony. Warto tu jeszcze wspomnieć, że naokoło całości znajduje się to co bardziej odbija neutrony niżeli by je pochłaniać czy co gorsza puszczać dalej w świat.

Całość razem z reflektorem otoczona jest osłoną biologiczną i obudową. Zadaniem tychże, jest minimalizowanie promieniowania do bezpiecznego poziomu oraz w razie poważnej awarii, powstrzymanie przed przedostaniem się czegokolwiek do środowiska. Takie rzeczy były stosowane obowiązkowo na całym świecie w reaktorach, podczas gdy Związek Radziecki stwierdził, że na co komu to potrzebne. Dzięki czemu niewiele brakowało do tego aby duża i niezbyt spodziewana katastrofa stała się bardzo wielką katastrofą. Właściwie to jest nią po dziś dzień, ale diabeł tkwi w szczegółach.

Nie widziałeś grafitu na dachu, bo go tam nie ma!

Reaktor obudowany niemalże kartonem z pudełek, to jeszcze nie taki problem, jak ten wspomniany grafit. Umożliwia on w mniejszym lub większym stopniu używanie niewzbogacanego lub nisko wzbogacanego uranu, czy nawet na wymianę paliwa bez wyłączania reaktora – do tego był zdolny RBMK.

Podkreśliłem już, że wzbogacanie uranu, to bardzo długotrwały i bardzo kosztowny proces. Jednak jakoś wszędzie poza ZSRR stosowali zwykłą wodę jako moderator.

Materiał moderatora w reaktorze głównie decyduje czy to jest bezpieczne czy nie!

Stan krytyczny reaktora – to coś złego czy wręcz przeciwnie?

Stan krytyczny zawsze kojarzy się z czymś niepożądanym. W przypadku choćby najmniejszego i pozornie nieskomplikowanego reaktora wielkości plecaka składającego się z trzech elementów, stan krytyczny, to stan w którym ilość produkowanych neutronów jest taka sama jak ilość tracona. Innymi słowy reaktor siedzi szczęśliwie i nie zmienia ilości produkowanego ciepła. To jest dokładnie to co zazwyczaj chcemy, za wyjątkiem potrzeby zmiany mocy lub całkowitego wyłączenia.

Stan podkrytyczny i nadkrytyczny mówią same za siebie i raczej nie wymagają wyjaśniania.

Dodatni i ujemny współczynnik reaktywności

W naturze i w wytworach sztucznych, często mamy do czynienia z sprzężeniem zwrotnym.

Zwykły termostat sterujący ogrzewaniem, jak jest za ciepło to zmniejsza moc lub chwilowo wyłącza oraz odwrotnie – to jest ujemne sprzężenie zwrotne. Prosta rzecz która sama siebie pilnuje aby było jako tako w sam raz.

Nie wnikając zbytnio w detale, woda będąca moderatorem, jak reaktor zwiększy moc i tym samym temperaturę, to tej wody ubywa. Jak jest mniej wody, to więcej neutronów leci szybko i rzadziej trafia w jądra uranu, przez co na jakiś czas pojawia się stan podkrytyczny, reaktor zwalnia, temperatura spada, wody przybywa i magicznie reaktor sam siebie stabilizuje.

RBMK nie bez powodu spowodował ogromną ilość żartów, które nie przestają bawić. Na ile oczywiście można się śmiać z tych wielu błędnych decyzji, której największą był grafit. Grafit, woda użyta w innych celach oraz inne czynniki powodowały dodatnią reaktywność, tudzież dodatnie sprzężenie zwrotne. Reaktywność jak się odrobinę się zwiększała z jakichkolwiek powodów, to powodowało ileś czynników które to jeszcze zwiększało. Pomimo obecności komputera, to człowiek w sterowni musiał traktować pręty kontrolne niemalże jak zabawki – w te i we wte.

Komputery i grawitacja

RBMK posiadał podzielone pręty kontrolne na automatyczne oraz ręczne. Ręczne to ręczne, nie trzeba się nad tym zbytnio produkować. Automatyczne były w rękach komputera SKALA. Komputera który był sporo wolniejszy niż Commodore 64, a musiał na przemian uruchamiać kilka różnych programów, bo na równoczesną pracę nie było wystarczająco dużo pamięci ferrytowej czy innych technologii jakie mamy dziś.

Przy tej katastrofie, ta powolność była jednym z kluczowych czynników. Między chwilą w której powstał problem, a cennymi dla operatorów informacjami minęło około pół minuty – w dodatku nie z ekranu monitora, tylko z powolnej igłowej drukarki. Drukarka która drukowała dane z czujników wewnątrz reaktora, które już dobrą chwilę temu przestały istnieć.

Kluczowa tutaj informacja jaką jest moc cieplna, wyświetlana na lampach Nixie to było kilka sekund. Możemy sobie tylko wyobrazić co czuł operator reaktora, widząc jak cyferki co parę sekund pokazują nietypowy wzrost mocy, który przyśpieszał i to jeszcze w czasach Związku Radzieckiego, w którym za awaryjne wyłączenie reaktora dla bezpieczeństwa, nie dostaje się nagrody, tylko w najlepszym razie kulkę w tył głowy.

Inną rzeczą typową dla RBMK, była możliwość wyłączenia zabezpieczeń zaprogramowanych na tym komputerze. Obecnie sterownie reaktorów są takie, że można wpuścić do nich małpy i zabezpieczenia zadziałają zawsze, co by się nie nacisnęło czy przełączyło. W mało prawdopodobnym i niezwykle bardzo rzadkim scenariuszu, reaktor się stopi i stopione coś pozostanie w jego obudowie, która została do tego przewidziana. Niektórzy mawiają, że tej nieszczęsnej nocy były właśnie małpy w sterowni.

Istotnym czynnikiem bezpieczeństwa jest grawitacyjny zrzut prętów kontrolnych. W razie awarii zasilania, uszkodzonego przewodu czy czegokolwiek, to działa zawsze. Elektromagnes traci zasilanie, pyk i pręty w mgnieniu oka są w środku, blokują neutrony i wygaszają reaktor. W reaktorze RMBK nr. 4 w Czarnobylu, do dziś całe nie wleciały. Jest to efektem wielu zaniedbań wielu osób, zaczynając od projektanta, a na wykonawcach, politykach i operatorach kończąc.

W każdym innym reaktorze niżeli RBMK, nie jest to możliwe, a nawet jakby się zdarzyło, to woda (moderator w postaci wody, zamiast grafitu) szybko odparuje i tak samo reaktor bezpiecznie sam przestanie pracować.

Ciekawostka z KGB

Już podczas budowy pierwszych ścian, część pracowników, w rzeczywistości była potajemnymi agentami KGB. Codziennie pisali wiele raportów. Bardzo wiele raportów na temat zagrożeń bezpieczeństwa, z czego spora część to były prozaiczne problemy jak choćby brak ogrodzenia placu budowy. W Polsce nie wybudujesz budy dla psa bez ogrodzenia i innej ochrony. W ZSRR jak zechcesz zwiedzić budowany reaktor, to nic nie stoi na przeszkodzie i w raportach KGB pojawiały się tacy turyści. Oczywiście tylko ci których udało się komuś zobaczyć.

O samym reaktorze, również ileś razy pisali, ale wszystko było ignorowane przez odbiorców, czyli polityków. Cała elektrownia ma powstać na czas i nie interesują ich takie detale jak turyści czy niebezpieczne odejścia od projektu, który już sam w sobie był niebezpieczny.

Wydaje mi się, że mowa też była o dachu nad reaktorem. W projekcie miał być wykonany w całości z materiałów niepalnych. Ale nie było na to czasu i materiału – prawie jak na polskich budowach, czy tym bardziej remontach instalacji elektrycznych w mieszkalnictwie…

Ekstremalnie genialne pręty kontrolne oraz jeszcze bardziej wspaniały ksenon

25 kwietnia miał być wykonany test bezpieczeństwa reaktora nr 4.

Każdy reaktor atomowy po wyłączeniu, nadal oddaje duże ilości ciepła przez długi czas. Na tyle dużo, że paliwo uranowe i cała reszta mogłyby się stopić.

Chyba nie ma problemu, skoro pompy cały czas pracują i płynie woda chłodząca? Otóż pompy, to nic innego jak silniki elektryczne, które potrzebują zasilania.

Tu się okazuje, że problem jest. Pompy i cała elektrownia również potrzebuje mieć prąd, nawet w razie awarii sieci.

Rozwiązaniem tego problemu są agregaty z silnikami Diesla. Pomimo automatycznego startu, potrzebują niecałą minutę aby się rozpędzić i móc zasilić pompy. Tyle wystarczy aby z reaktora pozostały wspomnienia i stopiony gorący oraz kosztowny bałagan do posprzątania.

Rozwiązaniem miała być energia zgromadzona w turbinie, napędzaną wcześniej parą z reaktora. Turbina która oczywiście jest podłączona do prądnicy. Czyli w razie awarii sieci, prąd z prądnicy, zamiast do sieci, miał iść do pomp do czasu aż diesle będą chętne i gotowe.

Pytaniem było, czy energii kinetycznej z turbiny wystarczy na tyle, żeby reaktor się nie wyreaktorzył. Oczywiście, jakby test się nie powiódł, to mogą przełączyć zasilanie na sieć.

Inna oczywistość była taka, że taki test wykonuje się po wybudowaniu reaktora i w razie niepowodzenia nie używa się go do czasu poprawy i ponowienia testu. Ale był normalnie używany i testowany wiele razy przez siedem lat. Za każdym razem wynik testu był negatywny i reaktor po tym był ponownie używany, mimo że być nie powinien.

Dyspozytor mocy zadzwonił, że potrzebna jest moc i nie mogą teraz wykonać testu. Postanowili radośnie wykonać go w nocy na innej zmianie.

Zmiana pod kierownictwem obecnie bardzo sławnego Diatłowa, nic nie wiedziała o teście i nie byli przygotowani. Zrobić i tyle. Co tylko komunistyczny reżim nakaże. A propos tego nazwiska, była równie ciekawa historia wyprawy górskiej, również w ZSRR i również nazywał się Diatłow – powstało wiele wciągających pracy i filmów na ten temat – trzeba szukać pod hasłem incydent na przełęczy Diatłowa lub podobnym.

Wyprzedzając fakty, w tej ówczesnej polityce tego nieistniejącego już państwa, mało kogo interesowało kto był naprawdę winny, a kto nie. Obwinieni zostali wyłącznie operatorzy i nie było znaczenia czy są winni, czy nie i czy np. tylko oni. Każdy dostał wyrok po 10 lat więzienia. Diatłowa wypuszczono przedwcześnie z racji złego stanu zdrowia wskutek choroby popromiennej. Niedługo przed jego śmiercią na zawał serca, wypowiedział się na ten temat w wywiadzie:

Co prawda minęło wiele lat, jak obejrzałem ten wywiad, ale jednoznacznie usprawiedliwia on siebie i kolegów. Fakt faktem, grafit zamiast wody jako moderator był od samego początku był złym pomysłem, projekt był jako taki, a wykonanie jeszcze gorsze, ale osobiście uważam, że nie mogą być całkiem bez winy. Po zniknięciu żelaznej kurtyny, wiele informacji z tamtych lat zostało upublicznione i wiele osób zaczęło wierzyć w ich niewinność. Pozwolę sobie wyjaśnić, czemu jestem innego zdania.

Każdy reaktor podczas pracy produkuje ksenon 135, który jest produktem rozpadu Uranu i silnie pochłania neutrony (nie powoduje to jego natychmiastowego rozpadu jak z uranem). Podczas pracy z większą mocą, ten izotop jest unieszkodliwiany przez neutrony, poprzez ww. pochłonięcie neutronu i zamianę na ksenon 136 – wówczas nie jest już chętny na zjedzenie kolejnego neutronu i nie blokuje pracy reaktora.

Przed tym przełożonym testem, reaktor pracował na małej mocy. Więc doszło do zatrucia ksenonem. W takim przypadku, dla bezpieczeństwa reaktor powinien zostać natychmiast wyłączony na jakieś dwa dni, aż ten izotop w wystarczającej ilości ulegnie rozpadowi do innego izotopu/pierwiastka i przestanie być problemem. W przeciwnym razie, reaktor będzie pracował jak stary rozlatujący się Diesel przy syberyjskiej zimie – czyli jakby chciał, a nie mógł. A jak już odpali, to jest ryzyko może się rozbiegać.

Operatorzy byli zaznajomieni z maksymalną bezpieczną ilością całkowicie wyciągniętych prętów kontrolnych, a mimo wszystko wyciągnęli je zdecydowanie więcej niż było dopuszczalne. W tym dokładnie miejscu, moim własnym zdaniem jest ten ułamek winy, który jest od operatorów.

Z drugiej strony, byli świadomi istnienia awaryjnych przycisków i przełączników, na wypadek gdyby coś poszło nie tak. Ale pewien dość szczególny fakt został przed nimi zatajony. Mianowicie, Przycisk/przełącznik (w różnych wersjach reaktora RBMK i jego sterowni, to było zmieniane – funkcja jednak ta sama) oznaczony jako AZ-5 (ros. A3-5), a w innych reaktorach SCRAM, powodował natychmiastowe wsunięcie wszystkich prętów kontrolnych i wygaszenie reakcji łańcuchowej – innymi słowy, wprowadzenie do stanu podkrytycznego na dobre.

Brzmi pięknie, ale nie tak pięknie jak rzeczywista budowa tych prętów o czym nie wiedzieli, bo zostało to utajnione. Jeden mały szczegół, jakim była końcówka z każdego pręta wykonana z grafitu. Więc wsunięcie całkowicie wysuniętego pręta kontrolnego, początkowo zwiększało reaktywność, zamiast ją zmniejszać. Mało tego, te małe końcówki miały “tylko” pół metra. Tak więc wsunięcie całkowicie wyciągniętego pręta kontrolnego w RBMK początkowo powodowało zwiększenie jej mocy, a nie jej zmniejszenie.

Operatorzy aby utrzymać jakąś niewielką moc reaktora na potrzeby testu, z pomocą sterowni wyciągnęli prawie wszystkie pręty kontrolne. Tym samym reaktor pomimo silnie hamującego jego działanie Ksenonu 135, jakoś działał. Słabo bo słabo, ale działał.

Całokształt jego budowy, z moderatorem grafitowym na czele, powodował, że był niestabilny, a zatrucie ksenonowe tego faktu zdecydowanie nie poprawiało. Kwestią tylko czasu było, jak jakiśkolwiek mały fragment reaktora się rozrusza, zacznie lokalnie dezaktywować ksenon 135 do ksenonu 136, co spowoduje zwiększenie reaktywności, ilości neutronów w danym miejscu, co lawinowo w sposób wykładniczy dezaktywowało ten hamulec w pobliżu – szło dalej, dalej i dalej. Reaktor wesoło rozgrzewał się jak klienci klubów nocnych.

Bez obecności pochłaniacza neutronów w postaci pręta kontrolnego który byłby na tyle blisko aby szybko się zbliżyć, nie było niczego co by mogło natychmiast powstrzymać stan nadkrytyczny i tym samym powstrzymać reaktor od osiągnięcia mocy cieplnej większej niż ta do której został zaprojektowany.

Mamy więc reaktor z niebezpiecznym moderatorem czyli z grafitem, zaprojektowany na kolanie, wybudowany na szybko z tego co było pod ręką i z hamulcem który przez pierwszą chwilę dodaje gaz do dechy, a kierowca kompletnie nic o tym nie wie. Do tego zatrucie ksenonem 135 (przy którym procedura nakazuje wyłączenie reaktora i czekanie), komputer wolniejszy niż ja rano i operatorzy, którzy po wyłączeniu zabezpieczeń automatycznych, postanowili podnieść wszystkie pręty, mimo że było to zabronione w dokumentacji. Co k*^%* mogło pójść nie tak?

Co w końcu wybuchło i ile razy?

Laicy, co kompletnie nie znają jakiegoś tematu i nie chcą go poznać, wymyślają mity. Mity które są często niezwykle bardzo szkodliwe albo są powodem żartów z nich. Mawiają, że odrobina wiedzy jest bardziej szkodliwa, niż bycie ekspertem.

W Czarnobylu nie było wybuchu jak przy bombie atomowej. Wystarczy spojrzeć na zdjęcie wykonane kilka miesięcy po katastrofie:

Gdyby opowiadacze mitów mieliby rację, to na tym zdjęciu nie byłoby żadnego budynku, a sam fotograf umarłby na długo przed jego zrobieniem /s.

Reaktor osiągnął moc cieplną wielokrotnie większą niż ta do której został zaprojektowany. Wskutek tego temperatura osiągnęła wartości niebotyczne. Przy dokładnie tak wysokiej temperaturze, woda nie tylko wrze i znacznie zwiększa ciśnienie, ale mało tego cząsteczki wody rozlatują się na tworzące je atomy, czyli tlen oraz wodór. Jak powszechne wiadomo, mieszanka tych dwóch oraz wysoka temperatura, to przepis na eksplozję.

Inną przyczyną eksplozji mogła być reakcja stopu cyrkonu (budulec rury w której znajduje się uran) z wodą przy tej ogromnej temperaturze.

Krótką chwilę po naciśnięciu AZ-5 felernej nocy, były dwie eksplozje, jedna chwilę po drugiej. A ściślej dźwięk eksplozji i drgania budynku.

Teorii na temat przyczyn i ilości wybuchów jest więcej. Co dokładnie się stało wewnątrz reaktora i dlaczego jest temat wielu dyskusji i opracowań naukowych. Pewne jest tylko to, że moc reaktora osiągnęła wartości wręcz gigantyczne (komputer był zbyt wolny aby to choć trochę oszacować z danych które zarejestrował), a większość wyprodukowanej energii to było ciepło na miarę piekła na ziemi. Popularny jest żart, że plan 5 lat produkcji energii w ZSRR został zrealizowany w jedną tysięczną sekundy.

Ciekawe jest to, że wiele dni po katastrofie, odkryli ze zdziwieniem, że w miejscu reaktora nie ma nic – generalnie same ściany, przewody i rury. Niewielka część poszła w powietrze, a niemalże cała reszta się stopiła i popłynęła w dół na korytarze poniżej czy inne miejsca jak np. do wnętrza rur. Bardzo znanym i dużym fragmentem jest coś co po kształcie nazwali stopą słonia. Ta przytulna nazwa, wskazuje na coś, co w momencie odkrycia dostarczało śmiertelną dawkę promieniowania w około 30 sekund. Nawet tak silne promieniowanie ludzkość jest w stanie ogarnąć, na tyle, że ktoś potrafił zrobić poniższe obecnie sławne zdjęcie i to bez choroby popromiennej czy innych negatywnych skutków silnego promieniowania:

Jak się chronić przed promieniowaniem

Przy jakiejkolwiek pracy przy materiałach silnie radioaktywnych (do których nie wliczają się szkła czy kubki uranowe, z którymi można nawet spać każdą noc), liczy się czas, odległość oraz materiały pochłaniające i nie przepuszczające promieniowania. Tu warto zaznaczyć, że istnieją różne rodzaje promieniowania (nie siła, tylko rodzaj), jedne można zablokować kartką papieru czy kawałkiem plastiku, a inne (gamma, rtg), za pomocą gęstych materiałów (gęstość w fizyce to ilość kilogramów na metr sześcienny) materiałów jak beton czy ołów, ale generalnie wszystko je blokuje – przy tych lżejszych (mniej gęstych) trzeba mieć ich więcej dla tego samego efektu.

Przy niezbyt silnym promieniowaniu często wystarczy dozymetr oraz ograniczenie czasu. Będąc na wycieczce w Czarnobylu jak trafisz na jakiś przedmiot używany przy dekontaminacji, który według dozymetru “świeci” na 1 czy nawet 2 mSv/h (1000-2000 uSv/h), to nic nikomu się nie stanie przy przebywaniu przy tym przez kwadrans. Nawet godzina przy tym to nie jest jeszcze powód aby mówić o chorobie popromiennej.

Ale… Jeśli wetrzesz to w ubranie albo np. połkniesz, to łączna dawka promieniowania będzie narastać, narastać i narastać. Jak już wspomniałem, uran to metal ciężki. Produkty jego radioaktywnego rozpadu są często od niego znacznie gorsze dla organizmu – zarówno przez promieniowanie i jak przez reakcję organizmu na samą substancję. Nie bądź tak głupi/głupia jak te dwie dziewczyny ze zdjęcia poniżej:

Przez takie bezrefleksyjne zachowania często zabrania się zwiedzania ciekawych miejsc, nawet z materiałami, których radioaktywność jest nawet “średnia”.

Jak już wspomniałem, można stać przy tym przez kwadrans bez problemu. Wyjątkiem mogły być nienarodzone dzieci – czym młodszy człowiek, tym bardziej mniejsza dawka może zaszkodzić. Pozostaje nam mieć nadzieję, że nie były w ciąży.

Było wiele turystów którzy mimo ostrzeżeń wchodzili, a nawet dotykali przedmioty w piwnicy szpitala w Prypeci, gdzie medycy magazynowali ubrania, buty i inne rzeczy strażaków (walczyli z pożarem, ale nie wiedzieli kompletnie nic o promieniowaniu), bo strop pochłaniał większość promieniowania. Te osoby później roznosiły silnie “świecące” substancje na inne osoby i przedmioty.

Skutki małej awarii

Zaraz po dwóch wybuchach i niewielkiej iluś metrowej dziurze w dachu, który teoretycznie miał być niepalny, wydostały się izotopy które mają znacznie krótszy czas połowicznego rozpadu niż uran. Jak już wspomniałem, generalnie czym krótszy ten czas, tym większe promieniowanie z danego izotopu. Przy rozpadzie zamienia się on na inny pierwiastek lub izotop, który może być mniej, bardziej wcale nie być radioaktywny.

Podczas pracy reaktora powstają w prętach paliwowych izotopy/pierwiastki, które nie mają czasu rozpadu rzędu wielu milionów lat. Między innymi cez 137 (30 lat) czy jod 135 (7 godzin). To drugie jest takim samym jodem który dostarczamy z pożywienia, ale za to bardzo silnie promieniotwórczy. Tarczyca człowieka wchłania każdy jod jak Ferdynand Kiepski piwo, więc nie powinna dziwić popularność płynu Lugola w Polsce w pierwsze dni po katastrofie.

Cez 137 mający okres połowicznego rozpadu 30 lat i inne szybko (często innymi słowy) rozpadające się izotopy były powodem bardzo silnego promieniowania w Europie i samym Czarnobylu w pierwszym okresie po katastrofie. ZSRR był zmuszony do dekontaminacji, co odbyło się z bardzo dużą pomocą międzynarodową – o zgrozo, najwięcej pomocy przyszło z Niemiec. Dzięki temu powstała największa budowla ruchoma, która po dziś dzień przykrywa dziurę w dachu nad reaktorem i zabezpiecza jego pozostałości przed wydostaniem się z pomocą wiatru, deszczu i innych czynników naturalnych.

Dziś minęło dokładnie 40 lat od katastrofy, czyli 10 lat ponad czas połowicznego rozpadu cezu 137. Dzięki temu cała strefa wykluczenia, do której wlicza się Czarnobyl, Prypeć i ich okolice, stały się bezpieczne do zwiedzania większości miejsc. Wybuch wojny na Ukrainie w 2022 r. spowodował, że turystyka w tym miejscu mocno spadła. Laikom chcącym to zwiedzać, doradzam skorzystać z pomocy doświadczonych przewodników, wyposażyć się w dozymetr i nauczyć się interpretować jego wskazania. To ostatnie spowoduje, że będziemy wiedzieć jak trafimy na silniejsze źródło, ograniczymy czas przebywania do bezpiecznej wartości (siła promieniowania razy czas równa się pochłoniętej dawce) i będziemy wiedzieć, czego nie dotknąć aby nie wcierać niebezpiecznych izotopów w skórę czy ubranie – zupełnie jak te dwie niemądre dziewczyny.

Ta historia nadal powstaje

Od pierwszych sekund początkujących katastrofę do chwili obecnej, pojawiło się niezwykle wiele ciekawostek związanych z elektrownią, reaktorami RBMK, miastem Prypeć i całą strefą wykluczenia. temat jest o tyle ciekawy, że jak już wciągnie, to na całe życie.

Elektrownia funkcjonuje do dziś. Ludzie tam pracują przy obsłudze rozdzielni elektrycznej wysokiego napięcia, która nadal tam musi funkcjonować, czy też przy zadaniach prozaicznych jak pilnowanie pozostałych materiałów silnie radioaktywnych aby nie stanowiły już dla nikogo zagrożenia – ściany ich chronią wystarczająco, ale turyści i inne osoby lubią łazić gdzie popadnie i robić jeszcze zdjęcia, czasami nawet nie mając przy tym dozymetru.

Niedaleko elektrowni jest miejsce nazwane Czerwonym Lasem. Uzyskało tą nazwę przez wpływ promieniowania na kolor liści drzew. Od początku wojny, nie ma zbytnio turystów w całym Czarnobylu, ale znaleźli się Rosjanie którzy postanowili okupować Czarnobyl i okopać się w Czerwonym Lesie. Gdyby ktoś by mnie zmuszał aby się okopywać i spać w tym lesie, to bym prędzej wolał kulkę w głowę.

Skrajnie silne promieniowanie, liczone w setkach czy tysiącach siwertów na minutę, spowoduje bardzo szybką utratę przytomności której się nigdy nie odzyska. Bardzo słabe promieniowanie rzędu 0.5 – 10 uSv/h ma wręcz pozytywny wpływ na zdrowie. To co jest po środku, ale bliżej słabszego, to ryzyko nowotworu po iluś latach. Zbliżając się do nieco bardziej do tego skrajnie silnego, mamy początkowo chorobę popromienną, łatwą do wyleczenia i większe ryzyko raka. Idąc dalej, zbliżamy się do choroby popromiennej która nie tyle kończy się śmiercią w kilka-kilkanaście dni, co bólem tak potężnym, że morfina oraz dużo silniejszy metadon są tak samo skuteczne jak woda z kranu, czyli wcale.

Więc chyba nie powinno nikogo dziwić, że wolałbym kulkę jak wspomniałem niż znaleźć się na miejscu któregoś z tych Rosjan.

To nie paniczny strach laika, lecz wiedza, dozymetry i procedury pozwalają nam bezpiecznie posługiwać się okrutnie silnymi źródłami promieniowania. W każdym większym mieście są takie i byle ktoś z ulicy bez uprawnień, nie może się tym bawić. Jeśli ktoś bez uprawnień musi się znaleźć w pobliżu, to musi przejść szkolenie, przeczytać i podpisać ogromną liczbę dokumentów – coś o tym wiem. W mniej rozwiniętych krajach zdarza się inaczej, choć na szczęście i tak to jest to niezwykle rzadkie.

Inna ciekawostka dla niewiernych: reaktory znajdujące się tuż obok czyli nr. 1, 2 i 3 były bardzo powoli wyłączane aż do 15 grudnia 2000 roku. Paliwo zostało usunięte całkowicie dopiero w 2013. Reaktory 5 i 6 były w budowie, ale po katastrofie postanowili przerwać ich budowę. Siedem reaktorów RBMK nadal jeszcze pracuje w Rosji, a każdy z nich został zmodernizowany aby nie doszło ponownie do takiej samej sytuacji. Unia Europejska dała Litwie warunek dołączenia, jakim była rozbiórka reaktorów RBMK.

Dzisiejsze reaktory wodne (do których nie zalicza się RBMK) są milion razy bezpieczniejsze niż lot samolotem. Sam lot samolotem dostarcza pasażerom większą dawkę promieniowania niż przebywanie kilka metrów od reaktora. Jak już wspomniałem promieniowanie pochodzi między innymi z kosmosu, a powietrze nad naszymi głowami je znacznie zmniejsza. Wysoko nad ziemią, warstwa powietrza jest zdecydowanie mniejsza. Widział ktoś kiedyś pilota samolotu z dwoma głowami? Osobiście pracowałem na dwóch lotniskach i nic takiego nie uświadczyłem.

Banany są radioaktywne!

W naturze znajduje się dużo potasu. Ułamek procenta atomów potasu, jest promieniotwórcza. Banany, ziemniaki oraz pomidory z wszystkich warzyw i owoców, zawierają go najwięcej. Promieniowanie z jednego tylko banana jest na tyle niskie, że ciężko jest je zmierzyć z dozymetrem, bo zobaczymy mniej więcej tyle samo co na ulicy. Co innego jeśli kilka mocno osuszyć (duża ich część to woda i tłuszcz) i przyłożyć bezpośrednio do czujnika dozymetru. Ile bananów trzeba zjeść aby promieniowanie z nich nam zaszkodziło? Co najmniej kilka ton.

Powszechnie wiadome jest, że spożywamy zbyt dużo soli (sodu). Sól kuchenna to chlorek sodu. Jak ktoś nie spał w szkole na lekcjach chemii, to będzie wiedział, że sól to nie jeden konkretny związek, tylko cała ich grupa, do której zalicza się również chlorek potasu. Organizm człowieka potrzebuje sód oraz potas w w miarę “odpowiednim” stosunku. Zazwyczaj dostarczamy za dużo sodu, a za mało potasu. Nie dziwi więc fakt, że w ostatnich latach do soli kuchennej zaczęli dodawać obok bardzo małych ilości jodu, również chlorek potasu.

Nie dalej jak dwa miesiące temu chciałem właśnie zakupić sól z dodatkiem potasu i znalazłem ciekawostkę, bo to był chlorek potasu (KCl) z dodatkiem chlorku sodu (NaCl), a nie odwrotnie jak się spodziewałem. Tym samym w bardzo dużym markecie spożywczym, zakupiłem coś co było w nim zdecydowanie najbardziej promieniotwórcze. Zdecydowanie promieniowanie jest na tyle słabe, że mogę to włożyć pod poduszkę. W razie zjedzenia większej ilości, znacznie bardziej grozi mi hiperkaliemia, czyli w dużym skrócie nadmiar ilości potasu w stosunku do sodu we krwi. Przy małych ilościach i bardzo sporadycznym gotowaniu, nic takiego mi nie grozi.

Promieniowanie w celach innych niż reaktor czy bomba

Izotopy promieniotwórcze oraz lampy RTG, są wszędzie stosowane w bardzo wielu zastosowaniach. Przy budowie mostu, czy kładzeniu rurociągu z pewnością nie chcemy aby któregoś pięknego dnia spawy nie wytrzymały i doprowadziły do poważnej katastrofy. Więc ktoś musi mieć uprawnienia oraz specjalny ołowiany pojemnik z silnie groźnym Kobaltem 60. Okienko w nim jest otwierane na krótką chwilę i wykonywane jest prześwietlenie.

Kojarzy ktoś prześwietlenie płuc? Diagnostyczne prześwietlenia ciała są wykonywane z pomocą lampy elektronowej pracującej przy bardzo wysokim napięciu, co generuje promieniowanie Rentgenowskie, zwane również promieniami X. Wykonywanie takich fotek jest bardzo bezpieczne dla pacjentów, o ile robimy je mniej więcej raz w roku, a nie trzydzieści dziennie. Znałem kiedyś jednego serwisanta aparatów RTG który często wykonywał próby po naprawie z własną ręką – chyba nie muszę mówić czemu użyłem słowa znałem, a nie znam. Oczywiście robił to na własne ryzyko.

Przy leczeniu raka, często wybawieniem jest trucizna. Stosowana jest precyzyjnie wyliczona dawka, skoncentrowana w szkodliwego guza. Aparat “świeci” w odpowiednie miejsce pod wieloma kątami na raz – dzięki temu komórki nowotworowe otrzymują bardzo dużą dawkę, a zdrowe komórki znacznie mniej. To jest jeden z wielu procesów leczenia, który daje szansę na całkowite wyleczenie lub zmniejszenie objawów i wydłużenie życia. Chyba lepiej ryzykować posiadanie raka za kilka dekad niż umrzeć za kilka miesięcy w niezbyt przyjemny sposób.

Te same maszyny, co do leczenia nowotworów, są również stosowane przy badaniach urządzeń elektronicznych pracujących w samolotach, kosmosie, czy przy badaniu elektrycznych zabezpieczeń nadprądowych, pilnujących instalacje elektryczne przed wywołaniem pożaru. Podziękowania dla kolegi, który zawodowo zajmuje się właśnie takimi badaniami i udostępnił kilka zdjęć:

Współczesne elektrownie atomowe i małe reaktory do celów medycznych oraz naukowych

Nowoczesne reaktory wodne generacji trzeciej i nowsze wraz z małymi reaktorami do celów medyczno-naukowych są nie tyle żadnym powodem do zmartwień, co rzeczą pożądaną. Czy muszę komukolwiek tłumaczyć, że spalanie węgla wydziela do atmosfery wiele ton dwutlenku węgla oraz pyłu?

Część węgla wydobywanego z ziemi, zawiera naturalne radioaktywne izotopy. Elektrownie węglowe przez dekady, wydzieliły do atmosfery znacznie więcej promieniowania niż atomówki. Przebywanie pod elektrownią węglową szkodzi zdrowiu, a pod elektrowniami jądrowymi, osłony są tak skuteczne, że aż dozymetry pokazują mniejsze wartości niż na większości zwykłych ulic.

W specjalnie wyposażonych budynkach wykonuje się sterylizację konserw z jedzeniem oraz narzędzia chirurgiczne. Jeśli komuś to jakimś cudem przeszkadza, to niech nie kupuje konserw i unika szpitala w razie poważnego wypadku czy choroby.

Najbardziej szkodliwe mity

Wiele osób powtarza coś w stylu: ok, wszystko jest bezpieczne, ale przecież mamy odpady radioaktywne z reaktorów. No i owszem mamy. Zabezpieczone ołowiem i zakopane okrutnie głęboko w ziemi. Jak ludzkość przestanie istnieć, to nadal będą one dobrze zabezpieczone. Prowadzone są też prace, aby te odpady jakoś sensownie i bezpiecznie wtórnie wykorzystać.

Osobiście byłem ofiarą niebezpiecznego mitu, jakim jest to że niby napromieniowany przedmiot staje się promieniotwórczy. W niezwykle bardzo rzadkich przypadkach jest to prawdą. W tym przypadku postanowiłem coś przeciąć, a największą precyzję dają ostrza chirurgiczne. Zwykle posiadam jedno lub dwa w portfelu na wszelki wypadek. Raz w obecności pewnego jegomościa, zwyczajnie zacząłem takowy używać. On nagle przerażony spytał, czemu posiadam silnie radioaktywne rzeczy i chwilę później zaczął alarmować inne osoby. Szczęśliwie nikt z nich nie był aż tak niemądry jak on i zwyczajnie go zignorowali.

Chyba nie muszę mówić, że posiadacze szkła uranowego, czy talerzy uranowych, chodzą po ulicach z trzema głowami. Połowa moich sąsiadów posiada średnio po trzy głowy, osiem rąk i chodzą za pomocą wielkich uszu, zamiast nóg. Szczęki im odpadły od picia wody z kubków malowanych farbą uranową, przez co obiad mogą wpychać do gardła łopatą.

Jak my, zwykli zjadacze chleba, mamy się do promieniowania?

W większości wypadków, typowy Kowalski, jedyne nad czym może się zastanawiać to promieniotwórczy radon w powietrzu. Rad zawarty w betonie zamienia się w radon, który ulatnia się do powietrza. Generalnie nie ma tego jakichś wielkich ilości, ale jest to cięższe od powietrza. Jak mieszkasz w wysokim bloku, gdzieś na dolnych kondygnacjach i nie lubisz zbytnio wietrzyć, to może zainwestuj w dozymetr mierzący promieniowanie alfa oraz beta i sprawdź w kilku miejscach, czy poziom nie przekracza 5-10 uSv/h. Nawet jeśli wynosi 2-3 uSv/h, to lepiej zacznij częściej wietrzyć. Przy okazji również zmniejszysz ilość dwutlenku węgla, a zwiększysz ilość tlenu, co pozytywnie wpłynie na Twoje zdrowie oraz samopoczucie.

Co istotne, bardzo bym prosił, aby nie przeszkadzać jak ktoś wystawia szkło uranowe na aukcję charytatywną. Jak bardzo złym i głupim trzeba być człowiekiem aby w czymś takim przeszkadzać? Może lepiej założyć ołowianą czapkę, aby ochronić się przed bardzo minimalnym promieniowaniem kosmicznym, które do nas dociera.

W krajach rozwiniętych, jest rzeczą niemal niespotykaną, aby ktoś podróżował przez miasto z materiałem silnie promieniotwórczym, które nie jest w pojemniku ołowianym wyliczonym na tyle, aby poziom promieniowania był niższy niż to co już jest bezpieczne.

W lotnictwie wypadki są znacznie rzadsze niż przy podróżach autem, ale jak się wydarzą, to jest o nich bardzo głośno i nagle ludzie boją się latać, ale do samochodu wsiadają bez obaw i jeszcze zapominają zapiąć pasy. Dokładnie to samo jest z reaktorami – nie są cacy, a palenie węglem już tak. Na marginesie, w samolocie warto również mieć zapięte pasy cały czas, nawet jeśli nie jest to wymagane – mi osobiście raz uratowało to moją głowę przed spotkaniem z podsufitowym pojemnikiem na bagaż.

Na dzień dzisiejszy, nie ma możliwości aby farmy fotowoltaiczne i wiatraki wyparły elektrownie węglowe oraz atomowe. Jest ku temu wiele powodów technicznych. Przy tych drugich, ich “ekologiczność” jest bardzo dyskusyjna, ale jak ktoś się nie zna, to zawsze będzie twierdził inaczej.

Są prowadzone statystyki liczące ilość wypadków śmiertelnych na jedną wyprodukowaną TWh energii. Gdyby nie elektrownie atomowe, to fotowoltaika miała by najmniej wypadków. W ostatnich latach, procedury i przepisy dotyczące promieniowania oraz pracy przy reaktorach, zostały zaostrzone do absurdalnego poziomu. Zachowanie pilota samolotu które jest dopuszczalne podczas pracy, często nie jest dopuszczalne przez pracownika elektrowni atomowej.

Czasami elektrownie wpuszczają reporterów. Pomijając szkolenia, procedury oraz monitorowanie takiej osoby, to jedną z pierwszych i ostatnich rzeczy jaką kamerują, są bramki dozymetryczne. Wymogi są tak wysokie, że ubranie i inne materiały syntetyczne, które pochłaniają niewielkie ilości radonu z powietrza (czyli to co jest wszędzie wkoło nas), jeśli jakimś sposobem zostanie wniesione do budynku, nie będzie mogło go opuścić – no chyba, że ktoś chce mieć do czynienia z uzbrojoną ochroną. Tą sytuację przedstawia poniższy reportaż, który między innymi przedstawia dość interesującą wymianę paliwa jednego z reaktorów w jednej z wielu elektrowni jądrowych.

Takie same bramki dozymetryczne mogli zobaczyć turyści czarnobylskiej strefy wykluczenia. Jeśli wdepnąłeś w małe coś co ma 1 mSv/h i przykleiło się do buta, to masz dwie możliwości. Jedna to zostawienie butów przed bramkami i wyjście na boso, a druga to wyczyszczenie, wyrzucenie szmatki i ponowna próba przejścia przez bramki. Wiele osób na wszelki wypadek brało zapasowe buty, gdyby się w coś wdepnęło i byłby większy problem z wyczyszczeniem.

Co z bombami jądrowymi i wodorowymi? Choćby ktoś miał pół tonu uranu i mnóstwo czasu, to takiej nie zbuduje w byle garażu czy firmowym warsztacie. Sama zasada działania jest absurdalnie prosta, ale doprowadzenie do tego stanu rzeczy i uprzednie nie zaszkodzenie samemu sobie jest praktycznie niemożliwe. To wymaga pracy bardzo wielu specjalistów i nawet wtedy, nie jest to coś co się machnie w jeden tydzień. Mając najlepszych specjalistów, budynki oraz sprzęt, to szkło uranowe może posłużyć tylko i wyłącznie jako fajny przycisk do papieru podczas prac projektowych.

Pół grama uranu to osobiście mogę wykopać z pierwszego lepszego trawnika i spędzić wiele dekad życia aby to wyodrębnić do czystej postaci. Do najmniejszej działającej bomby atomowej potrzeba minimum 25 kg silnie wzbogaconego uranu – czegoś czego elektrownie atomowe nigdy nie widziały, bo nigdy nie było i nie będzie takiej potrzeby. Mechanizm detonacji jest jeszcze dużo bardziej skomplikowany niż wzbogacanie kamyków z poziomu 0.72% do około 90%, co już jest rzeczą prawie niemożliwą do osiągnięcia.

Terroryści, Al Kaida i inne takie wytwory, nie mają takich możliwości. Jeśli uda im się pozyskać materiał promieniotwórczy, to w najgorszym razie wybudują tzw. brudną bombę. Czyli klasyczny materiał wybuchowy (trotyl, C4 i inne takie) połączony mechanicznie, choćby taśmą klejącą z materiałem radioaktywnym, który podczas eksplozji ładunku konwencjonalnego zostanie rozrzucony po okolicy. To nie jest bomba atomowa mogąca zburzyć miasto czy nawet pół ulicy.

Podsumowanie: Wiedza zamiast ołowianej czapki

40 lat po wydarzeniach w Czarnobylu, świat energetyki wygląda zupełnie inaczej. Dzisiejsze standardy bezpieczeństwa, normy SIL (Safety Integrity Level) oraz zaawansowana automatyka sprawiają, że reaktory generacji III+ są statystycznie najbezpieczniejszymi źródłami mocy na planecie.

Należy też pamiętać o tym, że promieniowanie nie jest żadną magią. To zjawisko fizyczne, którym rządzą konkretne wzory, odległości i czasy ekspozycji. Zamiast bać się szkła uranowego czy planowanej elektrowni, warto spojrzeć na nasze codzienne otoczenie – zadbać o wentylację w piwnicach (radon!) i z takim samym rygorem podchodzić do zabezpieczeń nadprądowych, co operatorzy reaktorów do swoich procedur.

Energetyka jądrowa to nie tylko lekcja z przeszłości, ale nasza najbardziej stabilna i jednocześnie bezemisyjna droga do przyszłości. A jeśli kiedykolwiek poczujecie niepokój na widok symbolu koniczynki, przypomnijcie sobie o bananach i soli potasowej pod poduszką. Strach często wynika z niewiedzy.

Artykuł Zabójcze promieniowanie ☢️ pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Poprzednio pisałem tu o usterkach w instalacjach i wybuchających ogranicznikach przepięć. Te dwa tematy oraz niniejszy mają ze sobą bardzo dużo wspólnego. Obok wspólnych technicznych mianowników są też wspólne aspekty psychologiczne, takie jak niska cena, ludzie podający się za elektryków oraz pewne powtarzające się mity.

Migające światło tłumaczy się najczęściej albo technologią albo że to źli Chińczycy (nawet gdy ledy pochodzą z Niemiec…), albo “nieczysta” energia elektryczna. Coś w tym jest, bo energia per czas to inaczej moc, tak że mamy tu do czynienia ze złymi mocami

A schodząc już na ziemię: co w takiej sytuacji przeciętnemu Kowalskiemu powie elektryk (czy może raczej osobnik podający się za elektryka)? Że trzeba zamontować “eliminator rozbłysków”… I spróbuj takiego jednego z drugim spytać o przyczynę tego zjawiska – albo nie odpowie, albo z miejsca wymyśli jakieś bzdury, aby nie wyszła na jaw kompletna nieznajomość fachu, w którym próbują zarobić.

Tzw. eliminator rozbłysków to nic innego, jak dzieło marketingowców – cudowny eliksir, który wyleczy twoją instalację z migania ledów. Niedawno na facebookowych grupach dyskusyjnych pewien “elektryk-praktyk” pytał, czemu nadal ledy migają, mimo zamontowania tego ustrojstwa. Czyli klasyka: Kowalski, który do ostatniego grosza chce mieć jak najtaniej i jak najszybciej oraz pseudo-elektryk, który w rzeczywistości kompletnie nie ma zielonego pojęcia co robi, a jak się nie uda, to napisze post na FB z pytaniem “czemu eliminator nic nie eliminuje”? Normalnie ręce opadają.

Wielokrotnie wspominałem, że tacy laicy biorący się za kładzenie instalacji, stwarzają zagrożenie porażeniem i pożarem, ale nie będę kolejny raz opisywać dlaczego tak się dzieje.

Aby wytłumaczyć przyczynę tych problemów trzeba zrozumieć dwie banalne rzeczy. Rzeczy, które dla “praktyków elektryków” są najpewniej zbyt trudne do zrozumienia, skoro ich “praktyka” przeważnie kończy się nieprawidłowym użyciem śrubokręta i zniszczonymi główkami śrub. Mianowicie, czym jest rezystancja elektryczna (opór elektryczny) i czym jest kondensator.

Rezystancja to wartość matematyczna, tak jak ilość cukru. Przewód miedziany nie jest idealnym przewodnikiem, a kawałek plastiku znaleziony na ulicy nie jest idealnym izolatorem. Zawsze jest coś pomiędzy. Rezystancja jest odwrotnością przewodności. Czyli jeśli coś jest dobrym przewodnikiem, to ma małą rezystancję, a jak coś jest dobrym izolatorem, to ma wysoką rezystancję.

Istnieje jeszcze coś takiego jak impedancja, ale nie wdając się w szczegóły, to prawie to samo co rezystancja. Prawie robi wielką różnicę, ale na potrzeby artykułu, wystarczy, że założymy, że to jedno i to samo

No i ta druga rzecz o magicznej nazwie, czyli kondensator. Jak sama nazwa już sugeruje, to coś kondensuje albo innymi słowy magazynuje. No i tu niektórych zaskoczę, bo… tak właśnie jest. Kondensator, to coś co magazynuje energię elektryczną. Podobnie jak bateria czy akumulator, ale ma swoje wady i zalety w stosunku do ogniw chemicznych (jak właśnie baterie, które możemy zakupić na każdym rogu).

Niektórzy już zaczną krzyczeć, że przecież kondensator to ten od eliminowania rozbłysków, a tych co będą tak krzyczeć to konsekwentnie odsyłam do czarownic – na szkolenie ze “złych mocy”. I proszę nie wracać.

Warto zauważyć jak ekstra-super-ultra skomplikowaną rzeczą jest ów kondensator. Chyba nikomu nie muszę tłumaczyć czym jest przewodnik i czym izolator. Mianowicie dwa lub więcej przewodników oddzielonych izolatorem to właśnie kondensator. Nic więcej i nic mniej. Dla zainteresowanych detalami na poziomie fizyki, wspomnę, że kondensator może mieć tylko jedną okładkę, czyli tylko jeden przewodnik i izolator, ale wówczas wartość jego pojemności będzie śmiesznie niska.

Co z jednej strony jest bardzo zabawne, a z drugiej bardzo smutne, to jak nauczyciele w szkołach elektrycznych i elektronicznych uczą czym jest ww. element i uczą różnych mniej lub bardziej skomplikowanych wzorów. Ale jak jakiś uczeń, przyniesie do szkoły kawałek dwużyłowego przewodu na tym i pokaże nauczycielowi zjawiska, które są identyczne jak w kondensatorze, to nauczyciel nagle jest zdziwiony i nie może zrozumieć – czemu tak jest? Wspomniałem przed chwilą, że kondensator to dwa przewodniki oddzielone izolatorem? A czym niby jest przewód dwużyłowy, jeśli nie dwoma przewodnikami oddzielonymi izolatorem?

Oba przewodniki w kondensatorze często nazywa się okładkami. Izolator to inaczej dielektryk. Fabryczne kondensatory zwykle mają inny dielektryk i inny kształt okładek, przez co ich stosunek pojemności do rozmiaru, jest znacznie lepszy niż w kawałku byle przewodu.

Kondensator, podobnie jak akumulator, aby się naładować czy rozładować, to musi płynąć prąd. Bo bez prądu nie będzie napięcia, a bez pałacu, nie będzie pałacu.

Chyba nie będzie niczym odkrywczym, jeśli wspomnę, że w instalacji mamy napięcie (a raczej powinno tam być) i w dodatku przemienne. Przemienne, czyli mamy plusy ujemne i minusy dodatnie – jakoś tak chyba mawiał jeden z naszych prezydentów.

W baterii typu “paluszek”, czy np. w akumulatorze, mamy plus i minus. I to dotyczy prądu stałego. Od około 70-90 lat, w polskiej sieci energetycznej używamy prądu przemiennego, czyli plus zamienia się z minusem miejscami. To tak jakby odwrotnie wsadzić baterię lub zamienić klemy miejscami. Jak ktoś ambitnie da radę zrobić to równo 100 razy na sekundę, to osiągnie częstotliwość sieci. Ale radzę tego nie próbować, bo można spłonąć na stosie.

Już z tyłu głowy słyszę, że krzyczą, że w naszej sieci mamy 50 Hz, a nie 100 Hz. Owszem, 50 Hz, czyli 50 okresów na sekundę. Okres to dwie połówki sinusa – jedna dodatnia i jedna ujemna. Czyli 100 połówek na sekundę.

Skoro już sobie wyjaśniliśmy, że przewody oddzielone izolacją to w zasadzie kondensator, a w sieci od dłuższego czasu mamy prąd przemienny, to co wynika z połączenia tych dwóch?

Jeśli weźmiemy dwa przewody albo jeden dwużyłowy i podłączymy do baterii, to taki kondensator z absurdalnie niską pojemnością, naładuje się szybciej niż w mgnieniu oka. Podczas tego ładowania się, popłynie niewielki prąd. Pojemność (liczona w Faradach) jak wspomniałem jest absurdalnie mała, a rezystancja wewnętrzna baterii niską wartością nie grzeszy, więc z pewnością nie zobaczymy żadnych iskier (jak przy spawaniu albo gdy się Zeus zdenerwuje).

I jeśli po takim eksperymencie, postanowimy zaryzykować życiem i podłączyć baterię odwrotnie, to popłynie w przybliżeniu dwa razy większy prąd. Kondensator wpierw się rozładuje, a następnie naładuje do odwrotnej polaryzacji. Co teraz mają powiedzieć biedne przewody w instalacji, które ktoś tak maltretuje 100 razy na sekundę?

Jeśli ktoś dysponuje miernikiem prądu przemiennego i nastawi go na zakres pomiaru natężenia prądu w mA i połączy szeregowo wraz z jakimś w miarę dłuższym przewodem i źródłem napięcia przemiennego (np. z gniazdka), to miernik wykaże przepływ niewielkiego prądu. Zamiast podłączania przewodu, można wykorzystać istniejącą instalację, czyli odłączyć jeden z przewodów roboczych (fazowy lub neutralny) i przerwę “załatać” miernikiem. Zaznaczam, że mowa tu o amperomierzu, a nie o watomierzu wtyczkowym, który najpewniej nie potrafi zmierzyć tak małego prądu lub wręcz celowo ignoruje, bo jest to składowa mocy biernej.

Wspomniałem już, że praktycznie nie istnieją idealne przewodniki i idealne izolatory. Izolacja w tanich przewodach, często ma bliżej do przewodnika niż izolatora, bo ma małą rezystancję (dużą przewodność jak na izolacją), mniejszą niż mieć powinno. Ot chytry traci dwa razy – w tym konkretnym wypadku dosłownie tak właśnie jest.

Nie będzie chyba zaskoczeniem, jeśli powiem, że ledowe oświetlenie wykorzystuje diody LED. Pomijając ich ciekawą budowę, istotne dla nas jest to, że świecą one przy każdym prądzie. Zarówno słuch jak i wzrok człowieka ma charakter logarytmiczny, czyli w rzeczywistości dwa razy słabsze światło odbieramy jako niewiele słabsze, widząc przy tym niewiele słabiej. Dzięki czemu jesteśmy w stanie słyszeć i widzieć w bardzo szerokim zakresie natężenia ów czynników.

Z drugiej strony żarówki i wiele innych źródeł światła mają pewien próg, przy którym zaczyna to jakkolwiek świecić. W oświetleniu żarowym wykorzystany jest fakt, że każdy metal odpowiednio rozgrzany wytwarza światło. Jeśli odpowiednio mocno rozgrzać, to mamy białe światło, z barwą niemal identyczną jak daje nam słońce. Jeśli ktoś widział lutownicę rozgrzaną do np. 300 stopni Celsjusza, to wie, że to nie świeci. W żarówkach najczęściej jest używany wolfram, który jest metalem bardzo wytrzymałym na ekstremalne temperatury. Prąd przez niego płynący, rozgrzewa go dość ekstremalnie i można np. przeczytać książkę w środku nocy.

Wraz z modą na ledy, zwłaszcza te tanie montowane przez tanich wykonawców instalacji (żeby ich nie nazwać elektrykami – bo większość nie jest), pojawił się ów problem. Wraz z nim częste pytania jak rozwiązać ten problem – a szkoda, że wiele osób nie pomyślało o tym wcześniej przy kładzeniu instalacji…

W łącznikach oświetleniowych dany obwód nie jest zamknięty na stałe i możemy go w dowolnej chwili przerwać. Zawierają one zazwyczaj dwie blaszki i prosty mechanizm, który z pomocą siły człowieka przerywa i zamyka obwód. Te blaszki są bardzo malutkie, więc podczas ich rozłączenia, powstaje kondensator o bardzo bardzo niewielkiej pojemności, przeważnie nie mającej dla nas znaczenia.

Napięcie mierzymy między dwoma punktami, które mają tzw. potencjał elektryczny. W najczęściej spotykanym w Polsce układzie TN, jeśli przerwać przewód fazowy (łącznikiem, ucinaczkami albo np. siekierą), to wszystko po stronie odbiornika, zostanie pozbawione jakiegokolwiek potencjału. Innymi słowy, żyły po stronie żarówki lub innego odbiornika będą mieć ten sam potencjał, czyli teoretycznie dokładnie tą samą ilość wolnych elektronów i jonów.

Co jeśli blisko przewodu za łącznikiem, położymy inne przewody, a najlepiej otulimy je wszystkie razem i zepniemy je w jedną kupę za pomocą trytytki? Magicznie “żarówka LED” zacznie świecić. Czasem pobłyskiwać, jeśli w środku jest kondensator elektrolityczny (służy do tzw. wygładzania napięcia, ale to inny zupełnie temat) oraz niemal jakakolwiek elektronika wspomagająca diody LED, to pojawi się dzielnik napięcia.

Aby nie zanudzać to w prostych słowach: dzielnik napięcia jest jak lekko popuszczony zawór. Z jednej strony jest duże ciśnienie, a z drugiej strony prawie żadne, ale jednak jakaś woda leci. W przypadku żarowych źródeł światła, ten malutki “strumyk” jest zdecydowanie zbyt mały aby choćby się zbliżyć do progu wymaganego do uzyskania widocznego światła. No może za wyjątkiem podczerwieni widocznej w czułej oraz kosztownej kamerze termowizyjnej.

Gdy mamy do czynienia z najtańszymi chińskimi oprawami ledowymi to bardzo często mają one w sobie bardzo proste i wręcz nadmiernie ekonomiczne rozwiązania. Przez co świecą one już przy bardzo bardzo minimalnym napięciu oraz prądzie. Przy tych nieco “mniej chińskich”, prostownik zamienia prąd przemienny na wyprostowany pulsujący, a wspomniany kondensator elektrolityczny wygładza to pulsowanie, bo oddaje zmagazynowaną energię pomiędzy tymi impulsami.

W najprostszym przypadku między kondensatorem elektrolitycznym a diodami jest rezystor. W nieco bardziej wyrafinowanej postaci jest elektronika stabilizująca prąd płynący przez wszystkie diody, zwiększając ich trwałość i często też zmniejsza zmiany natężenia światła w zależności od napięcia z sieci energetycznej.

Elektronika bazująca na półprzewodnikach (do czego de facto zaliczają się niemal wszystkie diody jakie są w użyciu) obok przewidzianego zakresu napięcia od-do, w praktyce funkcjonuje przy mniejszych napięciach rzędu nawet 0.8 V. Procesory zawarte w większości komputerów czy telefonów normalnie pracują przy napięciu około 1 V.

Często nie jest łatwe do przewidzenia zachowanie układów elektronicznych przy znacznie mniejszych napięciach niż te do których zostały zaprojektowane. Po drugiej stronie, diody potrzebują co najmniej 2-3 V aby popłynął jakiś minimalny prąd i zaczęły zauważalnie świecić. Oczywiście przy połączeniu szeregowym, będzie to tyle razy więcej ile jest tak ich połączonych.

Pojemność elektryczna, czyli kondensator powstały z przewodów kładzionych byle jak, powoduje powstanie napięcia i prądu. W ww. ekonomicznych źródłach LED, będzie się on odrobinę świecił. W tym poniekąd mniej ekonomicznym, kondensator elektrolityczny będzie się bardzo powoli ładował, innymi słowy – magazynował energię.

Podczas jego ładowania się napięcie wzrasta. Aż do momentu, kiedy elektronika puści impuls tej energii prosto na ledy, a ktoś może spaść z krzesła podczas nocnej eskapady do toalety.

Z pustego kondensatora Salomon nie zaświeci. Jego rozładowanie trwa mniej więcej ułamek sekundy. Oczy akomodują się do widzenia w ciemności, rozszerzając źrenice. Tym samym każdy błysk jest niczym strzał patelnią w tył głowy.

OK, a co jeśli co pewien czas psują się urządzenia, a ledy włączone robią błyski z jaśniejszym światłem?

Obecnie coraz więcej domowych instalacji elektrycznych jest trójfazowa. Jeśli choćby na ułamek sekundy, połączenie przewodów N zostanie przerwane, to de facto wszystkie urządzenia będą połączone szeregowo i włączone między fazy, gdyż pozostała część N łączy je, ale nie wyrównuje napięcia. Tu również powstaje wspomniany dzielnik impedancyjny – czyli urządzenie o większej mocy dostanie mniejsze napięcie, a to o mniejszej może dosłownie stanąć w ogniu.

Tak więc, nie warto bawić się w pozorne oszczędności i wykonać instalację raz, a dobrze. Unikniemy wówczas błyskania ledów, pożarów, uszkodzonych urządzeń i wielu innych problemów:

Artykuł Migające ledy i wariujące urządzenia pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

SPD (ang. Surge Protecting Device), czyli po polsku ogranicznik przepięć, jest stosunkowo prostą rzeczą, która przez większość czasu nic nie robi, za wyjątkiem sytuacji przepięcia. Takowe pojawiają się niemal codziennie, praktycznie wszędzie i o każdej porze roku.

Przepięcia możemy podzielić na łączeniowe oraz wyładowcze. Te pierwsze są związane z indukcyjnością przewodów zarówno w sieci, instalacji oraz nawet w przedłużaczach. Czym jest indukcyjność to temat na inny artykuł, jeśli nie na książkę. Warto wiedzieć, że zmiana natężenia prądu spowodowana włączeniem lub wyłączeniem każdego urządzenia powoduje, iż ta indukcyjność “broni się” przed tą zmianą, poprzez wytworzenie własnego napięcia.

Co innego gdy mamy do czynienia z malutką lampką nocną, inaczej gdy sąsiad korzysta z spawarki, a jeszcze inaczej gdy cała pobliska sieć ulega włączeniu po przerwie lub przełączeniu linii/transformatora na inną – co dzieje się bardzo często i może nawet nie zostać zauważone.

Inaczej bajka wygląda gdy piorun uderzy w słup energetyczny zaraz pod budynkiem lub w jego piorunochron połączony z tym samym uziemieniem co instalacja elektryczna. Osoby nieobeznane z tematem, a podające się za elektryków, z uporem maniaka twierdzą, że nie da się zabezpieczyć instalacji i urządzeń przed takowym zdarzeniem. Tym samym robią krzywdę wielu nieświadomym osobom, które nie chcą mieć uszkodzonych urządzeń, instalacji ani pożaru – gdyż źle zabezpieczona instalacja może właśnie wywołać pożar w ciągu ułamka sekundy już w trakcie bliskiego spotkania z piorunem.

Uderzenie pioruna, zwane inaczej elektrycznym wyładowaniem atmosferycznym, to de facto zwarcie elektryczne okładek kondensatora – jedną okładką jest naelektryzowana chmura, a drugą ziemia lub obiekt na ziemi.

Większość wyładowań atmosferycznych, to wyładowania ujemne i wyjątkowo zdarzają się dodatnie. W jego trakcie pojawia się bardzo krótki (krócej niż pół tysięcznej części sekundy) impuls o bardzo dużym natężeniu prądu. Konkretnie jego wartość wynosi kilkanaście-kilkadziesiąt kiloamperów (1 kA = tysiąc amper). W bardzo rzadkich przypadkach przekracza 100 kA.

Wbrew pozorom, od wielu lat istnieją zadajniki potrafiące wygenerować impuls prądu 100 kA o czasie trwania 0.35 ms. Na tej podstawie jesteśmy w stanie ocenić wytrzymałość danego ogranicznika oraz to czy np. nie ulegnie on częściowemu uszkodzeniu.

Znamionową wytrzymałość 100 kA 0.35 ms posiadają jedynie ograniczniki typu T1, które przeważnie są iskiernikowe i kosztują minimum tysiąc złotych, a nie kilkadziesiąt. Nawet najdroższy ogranicznik T2 nie wytrzyma takiej “imprezy”.

Co powoduje, że ogranicznik wybucha i jaka jest różnica między warystorem a iskiernikiem?

Każdy przewodnik oraz każdy izolator posiada rezystancję (oporność) elektryczną. W przypadku elementów mających charakter czysto rezystancyjny, cała energia elektryczna zamieniana jest na ciepło. Przy czym moc to ilość wydzielanej energii w ciągu danego czasu. Przykładowo 100 W to 100 J energii na każdą sekundę.

Wydzielaną moc można bardzo łatwo obliczyć za pomocą jednego z dwóch wzorów. I^2 * R oraz U^2 : R. Czyli natężenie prądu do kwadratu razy rezystancja, a to drugie to napięcie do kwadratu podzielone przez rezystancja.

Ograniczniki zarówno warystorowe, jak i iskiernikowe, podczas normalnej pracy mają bardzo bardzo dużą rezystancję, więc ilość wydzielanego przez nich ciepła, jest tak niska, że praktycznie niemożliwa do zmierzenia.

Są one elementami które nie posiadają stałej rezystancji i zależy ona głównie od wartości napięcia. Nie wdając się w niezbyt istotne szczegóły, po przekroczeniu napięcia progowego, rezystancja gwałtownie spada i płynie duży prąd – taki jest właśnie cel działania ogranicznika.

Całość obwodu elektrycznego, jaki tworzy wyżej wspomniany kondensator (chmura oraz ziemia), zostaje zamknięty poprzez powietrze (piorun to inaczej dosłownie prąd płynący poprzez powietrze wskutek gigantycznej wartości napięcia), sieć, instalację oraz ogranicznik. Tworzą one sumaryczną rezystancję. Czym szybciej i bardzie spadnie rezystancja ogranicznika, tym mniej energii wydzieli się na nim w postaci ciepła oraz z tych samych powodów wartość szczytowa przepięcia (niezbyt chcianego i krótkotrwałego wzrostu napięcia) zostanie bardziej ograniczona.

Jak widać, w powyższym akapicie, oszczędzanie na ograniczniku to ryzykowanie nie tylko uszkodzeniem zasilanych urządzeń, ale także ryzykowanie uszkodzeniem instalacji, pożarem, a nawet porażeniem prądem, gdyż piorun to płynący znaczny prąd o bardzo dużej wartości napięcia, dla którego powietrze często nie jest problemem.

W jaki sposób wzrost temperatury w ograniczniku powoduje eksplozję lub zapalenie się?

Druga możliwość jest chyba oczywista – trójkąt ognia to paliwo (materiał palny), temperatura oraz tlen. Tani osprzęt elektryczny często jest produkowany z użyciem palnych tworzyw bez dodatków materiałów tzw. samogasnących. Wybuch jest efektem gwałtownego i znacznego wzrostu temperatury, co powoduje pękanie od naprężeń (siła spowodowana rozszerzalnością termiczną) oraz wzrost temperatury powietrza w rozdzielnicy – bywały przypadki, że drzwi rozdzielnicy “przeinstalowały się” na przeciwległą ścianę…

Jest jeszcze jedna niepozorna rzecz, o której się często zapomina, a również może doprowadzić do pożaru podczas przepięcia. Wyżej wspomniałem o zamknięciu obwodu chmura-ziemia – oczywiście uczestniczą w tym przewody, które także mają swoją rezystancję i wydziela się na nich ciepło podczas przepływu prądu (tak samo jak przy prawie wszystkim innym). W prawidłowo zaprojektowanej i prawidłowo wykonanej instalacji, temperatura między miedzią (lub innym przewodnikiem – w tym aluminium) a izolacją przewodu, nie przekroczy 200 °C.

Aby spełnić normy i zarazem mieć bezpieczną instalację (ww. limit temperatury) to koniecznie należy pamiętać o minimalnym przekroju połączeń wyrównawczych i ochronnych, a mniejsze stosować dopiero za ogranicznikiem. W każdym projekcie powinna być podana wartość przekroju dla każdego przewodu, ale podstawowa zasada nie jest skomplikowana – dla ograniczników T2 nie mniej niż 6 mm^2 Cu oraz dla T1 nie mniej niż 16 mm^2 Cu. Przy czym uziom obligatoryjnie zawsze nie mniej niż 16 mm^2 Cu.

Na koniec nadmienię jeszcze o dwóch innych rzeczach, które są “wiedzą tajemną”

Przy stosowaniu równocześnie ogranicznika T1 oraz T2 powinno się stosować ograniczniki tego samego producenta i stosować minimalny odstęp przewodów między nimi podany w instrukcji lub na stronie internetowej oczywiście producenta.

Druga rzecz to sposób podłączenia (kształt T, V, obecność dobezpieczenia), który niekoniecznie ma wpływ na możliwość wybuchu SPD, ale mają bardzo bardzo duży wpływ na wartość szczytową przepięcia – na nic się nie zda nawet najdroższy ogranicznik, jeśli nie został on podłączony prawidłowo. Przy czym, jeśli to możliwe, należy stosować jak najkrótsze przewody przy SPD, a nie tyle ile maksymalnie pozwala norma, oraz to samo z ich przekrojem – oczko więcej nigdy nie zaszkodzi.

Artykuł Dlaczego ograniczniki przepięć wybuchają? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Zdecydowana większość domowych instalacji w Polsce nie jest wykonywana przez osoby kompetentne, które mają pojęcie co robią, choć ich klientom-laikom często się wydaje inaczej. Polski deweloper podobnie jak osoba prywatna wybiera zleceniobiorcę przede wszystkim pod kątem ceny. Bo skoro na rynku jest ktoś, kto oferuje rzekomo ten sam rezultat za trzy razy mniej, to czy ten droższy nie jest… oszustem?

W praktyce ci najtańsi wykonawcy wykorzystują najtańsze materiały, które często nie spełniają ani norm ani przepisów. A czy rzeczywiście zatrudnienie najtańszego wykonawcy jest opłacalne? I co w takiej sytuacji może pójść nie tak?

Załóżmy, że jesteśmy w mieszkaniu, w którym instalację wykonywał “Janusz” z najtańszą ofertą. Światło świeci, niedawno kupiony za dwie wypłaty komputer pracuje prawidłowo. W którymś momencie ktoś postanawia włączyć piekarnik i po jakichś 20 minutach, nagle słychać trzask z komputera i wydobywa się dym. Po ugaszeniu ognia, okazuje się, że piekarnik stracił zasilanie, bo przestał dawać jakiekolwiek znaki życia, a ze “skrzynki z bezpiecznikami” zaczyna się wydobywać dym i chwilę później zaczyna się palić szafka, która stała zaraz pod nią. Straż pożarna jedyne co uratowała, to kilka ścian nośnych.

Czy ta tańsza instalacja rzeczywiście była tańsza, czy może powyższa historia jest całkowicie zmyślona? Niestety nie. Źle wykonana instalacja prowadzi do pożarów i do śmiertelnych porażeń. Około 30% pożarów jest właśnie spowodowane przez źle wykonaną instalację elektryczną, najtańsze przedłużacze oraz chińskie urządzenia bez atestów, które ostatnio są coraz bardziej modne z racji (podejrzanie) niskiej ceny.

Niektórzy uważają, że ich instalacja wykonana przez naszego przysłowiowego “Janusza” z pewnością musi być bezpieczna, przecież ma zaledwie rok czasu, a skoro jest bezpieczna, to również jest bezawaryjna i nie ma prawa nic się zdarzyć. Pozostałych, którzy woleliby jednak nie ryzykować spalenia się żywcem, tak jak pewna 18-latka z Krakowa, zapraszam do dalszego czytania.

Oprócz tego, że każda instalacja jest inna, to możemy je podzielić na instalacje mieszkaniowe oraz przemysłowe. Te pierwsze znajdują się w domach i mieszkaniach. Te drugie – wszędzie indziej.

Dla laika obie niczym się nie różnią – tak samo przewody, gniazdka i jakieś bezpieczniki. Dla wykształconego i doświadczonego elektryka, to jak niebo i ziemia. W przemyśle, każda awaria, pożar czy śmiertelne porażenie powoduje duże straty, czy to materialne, czy to w postaci ludzkiego życia – to drugie również jest bardzo dużym kosztem w przemyśle, przynajmniej w cywilizowanych krajach. Przeciętny Kowalski nie będzie narzekał po tym jak go prąd zabije, albo zrobi to pożar przez zwatowany bezpiecznik czy przez najtańszy przedłużacz z marketu.

Część osób pewnie złapie się za głowę albo nawet zaczyna się głośno śmiać. Przecież elektryk musi mieć uprawnienia, a ci elektrycy co krzyczą o bezpieczeństwie, to przecież oszuści, którzy szukają zarobku poprzez strach. A jak mawia klasyk: nic bardziej mylnego.

Obecnie rynek jest zalany materiałami elektrycznymi, które nie spełniają żadnych norm oraz samymi “elektrykami”, którzy nimi nie są, bo uprawnienia w Polsce można bez najmniejszego problemu dosłownie kupić. Niby niedawno weszło w życie rozporządzenie, w którym politycy chcieli nieco naprawić ten problem, ale wciąż mamy przepisy, które można łatwo obejść.

Często można usłyszeć w internecie dyskusje inwestorów wykonujących remont lub budowę domu, o tym, że znaleźli elektryka, który za robotę z materiałem powiedział kilka razy mniejszą sumę. Żyć nie umierać, czyż nie? Ci pseudo-elektrycy kupują najtańszy osprzęt, który wygląda bardzo podobnie do tego dużo droższego.

A w praktyce? W praktyce, co najzabawniejsze, jak ktoś “zainwestuje” w najtańszy ogranicznik przepięć, który z założenia ma chronić instalację i urządzenia od przepięć, to zdarza się, że zacznie się on palić jako pierwszy. I niestety to nie jest ponury żart, tylko obserwacja poparta wieloma przypadkami udokumentowanymi w internecie. I co ciekawe, większość tanich i niebezpiecznych ograniczników z niewiadomych przyczyn jest koloru pomarańczowego.

Dobór właściwego ogranicznika również ma znaczenie. Może być nawet jednej z dwóch najlepszych producentów, ale jeśli to będzie najtańszy model typu T2 lub T3, przy zasilaniu budynku przez linię napowietrzną w którą uderzy piorun, to taki ogranicznik nic nie da, bo T2 i T3 służą do ograniczania przepięć łączeniowych i “szczątkowych” z pozostałych ograniczników. Od ochrony przed skutkami uderzenia pioruna, zwykle może tylko służyć typ T1. Oczywiście sposób ich podłączenia w instalacji, jak i sam uziom, tak samo mają gigantyczne znaczenie – użycie zbyt długich przewodów lub dobezpieczenie za pomocą esa (wyłącznika nadprądowego) zamiast bezpiecznika topikowego, może spowodować, że ogranicznik nie będzie działał tak jak powinien.

Warto podkreślić i zapamiętać – ograniczniki przepięć (SPD), właściwie dobrane i właściwie podłączone, istotnie zmniejszają ilość usterek, zarówno instalacji, jak i urządzeń które z niej korzystają np. z gniazdek w ścianie. Istotnie to też zmniejsza ryzyko pożaru, ze względu na uszkodzenia izolacji, jakie mogą powstać podczas przepięcia.

Nieco bardziej dyskusyjny temat to różnicówki, czyli aparaty które chronią przed porażeniem (ściślej to wyłączają w jego trakcie i nie w każdym przypadku), przed pożarem wskutek uszkodzenia izolacji (pod warunkiem, że każdy jeden obwód posiada PE) i w niektórych wypadkach przed uszkodzeniem urządzeń elektronicznych, wskutek ich wtórnych awarii.

Różnicówka (w skrócie RCD) typu A chroni przed najistotniejszymi skutkami porażenia przy uszkodzeniu izolacji w urządzeniach elektronicznych – wliczając w to źródła światła bazujące na diodach LED. Taka różnicówka w postaci jednofazowej to koszt rzędu kilku godzin pracy na etacie za stawkę minimalną. No ale taki np. prezes banku będzie z pewnością zadowolony jak facet podający się za elektryka, zaproponuje mu różnicówkę kupioną przez niego na Aliexpress za cenę kilka razy mniejszą, która w rzeczywistości w środku jest pusta i nijak nie pełni swojej funkcji.

W Polsce można zaobserwować nieciekawą modę na stosowanie RCD typu AC zamiast typu A. W razie usterki izolacji np. w transformatorze ładowarki do telefonu, dojdzie do porażenia, a ww. typ AC nie wyłączy i nie zabezpieczy naszego zdrowia oraz życia, w przeciwieństwie do typu A. Warto o to zadbać. Jeśli elektryk powie, że nie rozumie o co chodzi albo że to nie ma znaczenia, to znaczy, że to jest zwykły partacz, a nie elektryk.

A propos zarówno różnicówek, jak i awarii sprzętów elektronicznych, często można spotkać instalacje, w których połączenia są wykonane niewłaściwie lub z biegiem lat i brakiem przeglądów przestały być dobre. W przypadku przewodów fazowych, krótkotrwałe przerwy mogą powodować niewielkie przepięcia, które w sposób niezauważalny będą uszkadzać urządzenia elektroniczne – nawet jeśli są ograniczniki przepięć, które jak sama nazwa wskazuje, tylko ograniczają.

Dużo gorzej jest w przypadku okresowych przerw na połączeniach przewodów neutralnych, zwłaszcza w instalacjach trójfazowych. W zależności od konkretnego miejsca takiej przerwy, bardzo często urządzania zarówno elektryczne jak i elektroniczne dosłownie stają w ogniu, gdyż w miejscu gdzie powinno być napięcie jednofazowe 230 V, okresowo pojawia się napięcie międzyfazowe wynoszące 400 V. Taka “drobna” usterka często powoduje nie tyle uszkodzenia drogich urządzeń podłączonych do gniazdka, co to że stają w ogniu. Wykwalifikowany, doświadczony oraz uczciwy elektryk, zwykle stara się dbać o to, żeby to było jedną z najmniej prawdopodobnych usterek.

Okresowość tego zjawiska powoduje, że Kowalski mierzący napięcie multimetrem z marketu, nie zauważy nic podejrzanego, bo sam pomiar trwa zbyt krótko, a miernik pokazuje wartość uśrednioną z czasu niewiele krótszego niż pół sekundy. Choćby mierzył przez dziesięć minut, to jak ma złapać coś, co pojawia się losowo, raz na około dwa dni? A że zepsuł się komputer za kilka tysięcy, to kto by się tym przejmował? Kowalski powie, że z pewnością to nie wina instalacji bo jego tani chiński miernik pokazał prawidłowe napięcie… Dlatego właśnie takim osobom nie pomagam z instalacjami elektrycznymi, bo wiedzą wszystko lepiej. Z pewnością mechanicy samochodowi wiedzą teraz co mam na myśli.

Połączenia to nie tylko te wykonane na stałe, ale też te stykowe, czyli gniazda, łączniki i aparaty w rozdzielnicy. Szczególnie niebezpiecznym zjawiskiem są stare gniazda, do których ktoś często wkładał brudne wtyczki, z brudnymi stykami (“bolcami”) – wystarczy jedno urządzenie o większym poborze prądu, jak np. farelka lub pralka, żeby wtyczka lub gniazdo zaczęło się palić pod naszą nieobecność. Dokładnie tak samo niebezpieczne bywają nieprzemyślane remonty które może i nie dotyczą instalacji elektrycznej, ale powodują dostawanie się pyłu, a nawet gruzu zarówno do gniazd, jak i aparatów w rozdzielnicy – póki nie przydarzy się zwarcie, to zwykle nikt nie zauważy, że instalacja grozi pożarem. Do dziś posiadam zdemontowany wyłącznik nadprądowy (“bezpiecznik” z wajchą), w którego wnętrzu poremontowy gruz zrobił z niego grzechotkę. Przed jego demontażem, oświetlenie elektryczne robiło dyskotekę…

Od pewnego czasu istnieje na rynku rodzaj aparatu, który zabezpiecza przed pożarem w razie iskrzenia łączeń lub przewodów. Jednak jest on dość drogi (kilkaset złotych) i nie jest on obowiązkowy w Polsce, w rezultacie cena zniechęca typowego zjadacza chleba. W Niemczech obowiązek jego stosowania dotyczy tylko budynków drewnianych, gdyż w takich rozprzestrzenianie się ognia jest oczywiście znacznie ułatwione. To urządzenie można znaleźć pod skróconą nazwą AFDD.

Przeglądy instalacji elektrycznych, które w Polsce są obowiązkowe, powinny wyłapać takie usterki nie widoczne gołym okiem, ale z czasem mogące doprowadzić do tragedii. Jednak wiele przeglądów jest wykonywana na papierze lub pobieżnie, o ile w ogóle. Elektrycy, którzy posiadają uprawnienia kontrolno-pomiarowe, powinni teoretycznie wiedzieć, że przegląd składa się z oględzin oraz pomiarów, ale jednak wciąż około 1/3 z nich uważa, że przegląd i pomiary ochronne, to jedno i to samo, tym samym nie wykonując oględzin, które mogą wyjść negatywnie pomimo prawidłowych wyników pomiarów. Co gorsza istnieją mierniki, które same interpretują wyniki (nie zawsze w sposób prawidłowy), co otwiera drogę do wykonywania przeglądów przez kompletnych laików z lewymi uprawnieniami.

Dbając o posiadane instalacje czy urządzenia w sposób odpowiedzialny i regularny, zmniejszamy nie tyle ilość napotykanych usterek, co ilość wypadków, które zdarzają się praktycznie każdemu.

Najczęstsze rodzaje usterek i ich przyczyny

Zwarcie

Z definicji, to połączenie niskoimpedancyjne dwóch przewodników o różnym potencjale. Zarówno teoria jak i praktyka, mówi, że może nastąpić wszędzie i w każdym miejscu. Z tego powodu, przewody i urządzenia muszą być zabezpieczone nie tylko przed przeciążeniem. Wielkość natężenia prądu, nie wpływa liniowo na czas wyłączenia poprzez zabezpieczenie (bezpiecznik lub wyłącznik nadprądowy), więc przewody muszą być dobrane pod kątem wytrzymałości zwarciowej.

Aby wyjaśnić wytrzymałość zwarciową, to trzeba zrozumieć, że zabezpieczenie w postaci bezpiecznika lub esa (wyłącznika nadprądowego, czyli “bezpiecznik” z wajchą), nie wyłączy szybciej niż 20 ms (0.02 s). Z pozoru to bardzo szybko, ale nie dość szybko podczas ogromnego natężenia prądu jaki jest podczas zwarcia. W instalacji natężenie prądu podczas intensywnego korzystania może być rzędu 16 A. Podczas zwarcia kilka tysięcy amper.

Grzanie się przewodu jest zależne od kwadratu tegoż prądu (I^2*t/P), więc pominięcie tej kwestii może nawet spowodować, że podczas zwarcia przewód dosłownie wyparuje w ułamek sekundy. Był i nie ma.

Często zapominana kwestia, to warunek SWZ. Mianowicie, podczas zwarcia, obudowy urządzeń znajdują się pod napięciem. Jeśli instalacja została źle wykonana lub nie miała przeglądu przez zbyt długi czas, to czas wyłączenia zwarcia może być zbyt długi (ponad 0.2 s), a to stanowi poważne ryzyko utraty zdrowia, a nawet życia.

Jeśli przez przewód płynie prąd, to wkoło niego powstaje niewielkie pole magnetyczne. Podczas zwarcia, prąd jest znacznie większy, a źle ułożone przewody mogą zmienić swoją lokalizację, np. wyrwać się ze ściany lub spowodować uszkodzenia wewnątrz rozdzielnicy. W instalacjach mieszkaniowych, zwykle to nie jest problem, ale w przemyśle bywały przypadki, że metalowe drzwi od pomieszczenia rozdzielni przeleciały kilka metrów i wbiły się w przeciwległą ścianę.

Zwarcie łukowe

Generalnie każde zwarcie, powoduje powstanie łuku elektrycznego. Jeśli jednak warunki w jakich do tego doszło są odpowiednie, to możemy mówić o zwarciu łukowym, czyli zbyt małe natężenie prądu aby zabezpieczenie wyłączyło dość szybko i zarazem spora część mocy, wydzielana jest na łuk elektryczny, który wytwarza ogromną temperaturę. Ta tyle ogromną, że metale mogą ulec stopieniu oraz dojść do pożaru lub eksplozji – gdyż nagły wzrost temperatury powoduje nagły wzrost ciśnienia. Jeśli do tego dojdzie w mniej lub bardziej zamkniętej obudowie urządzenia lub rozdzielnicy, to lepiej nie być wtedy w pobliżu… Takowe może się przydarzyć w każdej jednej instalacji, urządzeniu czy np. w samochodzie w który jest przecież akumulator.

Często powtarzanym mitem, jest to, że taki typ zwarcia występuje tylko w instalacjach przemysłowych i sieciach. Osobiście byłem świadkiem takowego zjawiska i jego efektem był deszcz stopionej miedzi, który uraczył moją twarz. Miałem sporo szczęścia, że moje oczy nie uległy “uszkodzeniu”.

Najpopularniejszym chyba środkiem ochrony przed takim zjawiskiem, są aparaty AFDD, które z zewnątrz wyglądają podobnie jak różnicówka, ale są dość kosztowne. W Niemczech ich stosowanie jest obowiązkowe w przypadku domków drewnianych.

Od niedawna istnieją też środki gaśnicze, które można umieszczać w wnętrzu rozdzielnic. Jednak, osobiście nie widziałem szczegółowych informacji na ten temat. Być może w niedalekiej przyszłości pojawią się normy dotyczące tego i będą one łatwiej dostępne.

Brak zasilania spowodowany zadziałaniem wyłącznika różnicowo-prądowego (RCD)

Bardzo lubianym mitem jest, że różnicówka wykrywa porażenie i jemu zapobiega. Otóż, są to z zasady działania, bardzo proste urządzenia, które mają za zadanie wyłączyć obwód gdy przez pewien czas (ułamek sekundy) wykryją pewną wartość prądu różnicowego. Nie każde porażenie powoduje powstanie takiego prądu i nie jest możliwe zbudowanie aparatu, który by to potrafił.

Pomimo prostoty, często jest trudno wyjaśnić zasadę działania laikowi, który doszukuje się w tym czegoś zupełnie innego, więc pominę tą kwestię. Co istotne, RCD znacznie ograniczyło ilość wypadków śmiertelnych wskutek porażenia prądem, i również ograniczyło ilość pożarów instalacji i urządzeń. Jeśli RCD notorycznie wybija, to Polacy namiętnie usuwają RCD lub je omijają, ale bez usuwania. Niestety wiele osób podających się za elektryka, tak właśnie robi.

Inna, bardzo ważna kwestia, to typ RCD. W Polsce, kilkadziesiąt złotych jest cenniejsze, niż bezpieczeństwo przed skutkami porażenia i przed pożarem. Niektórzy, aby to zrozumieć, potrzebują wylądować na kilka miesięcy w szpitalu – a różnica w cenie, to raptem koszt rzędu dwóch godzin przy pracy za stawkę minimalną.

Przegrzewanie się przewodów lub połączeń

Instalacja wykonana przez najtańszego oferenta, materiał z Chin i urządzenia w domu, to również to co najtańsze na Aliexpress. Co może pójść nie tak? Oprócz braku zasilania, sytuacja może się pogorszyć w każdej chwili i dojść do poważnego w skutkach pożaru. Nie lekceważmy konieczności zlecania przeglądów, co najmniej raz na 5 lat i nie lekceważmy takich sytuacji ostrzegawczych – wyłączyć i wezwać elektryka. Po naprawie zlecić kolejny przegląd z pomiarami ochronnymi, aby mieć pewność, że jest bezpiecznie.

Przebicie, często zwane upływnością

Przebicie to nic innego jak uszkodzenie izolacji, które skutkuje albo zwarciem albo obniżeniem wartości rezystancji izolacji. Jeśli brak jest RCD lub dojdzie to tego między przewodami roboczymi, to izolacja staje się grzałką, do momentu jak albo zadziała zabezpieczenie nadprądowe albo zacznie się palić żywym ogniem.

Ewentualnie jak ktoś zauważy nagły wzrost sum na rachunku za energię elektryczną i zignoruje osoby mówiące aby zlecić przegląd instalacji i urządzeń – no bo po co, skoro problem sam się magicznie naprawi, a przeglądy to niby nikomu nie potrzebne?

Przebicie może być spowodowane uprzednim przepięciem, o którym za chwilę.

Przeciążenie

Tutaj laicy uwielbiają się wypowiadać i bawić w ekspertów. Najczęstszą przyczyną częstych przeciążeń i zadziałania zabezpieczenia nadprądowego, są nadmierne oszczędności przy budowie instalacji elektrycznej. Dużo rzadziej zdarza się aby instalacja była OK w momencie oddania, ale doszło więcej prądożernych urządzeń do niej przyłączonych, np. poprzez gniazdka w ścianie.

Przewody są trochę jak rury. Zbyt mała rura i zbyt duże ciśnienie to wielki kłopot. Dokładnie tak samo z przewodami, tylko zamiast ciśnienia mamy natężenie prądu i zamiast średnicy, mamy przekrój poprzeczny (pole powierzchni żyły, jeśli ją przeciąć) przewodów.

Nie bagatelizujmy konieczności zlecenia projektu przez uprawnione osoby i rozmowy o naszych planach. Złe rozplanowanie obwodów lub mocy przyłączeniowej niesie ze sobą taki właśnie skutek j.w.

Przepięcie

Ilość mitów na temat przepięć jest tak ogromna, że można by napisać o nich grubą książkę. Przepięcie to nic innego jak bardzo krótki i często znaczny wzrost napięcia ponad to, co być powinno maksymalnie.

Dwa najczęstsze mity są takie, że przepięcia powstają tylko podczas burzy lub po powrocie zasilania po awarii. Otóż nie jest to prawda, bo to jedynie jest źródłem największych przepięć. Znacznie częściej mamy do czynienia z przepięciami łączeniowymi, które powstają choćby np. przy zapalaniu światła – jak ktoś posiada oscyloskop cyfrowy z sondą różnicową, to może to łatwo zaobserwować.

Niezależnie czy przepięcie jest łączeniowe, czy spowodowane uderzeniem pioruna np. w słup lub w ziemię w naszym pobliżu, to w każdym przypadku może to spowodować uszkodzenia zarówno sieci, instalacji i urządzeń podłączonych do instalacji – czy to przez gniazdka, czy np. źródła światła.

Ww. uszkodzenia przeciętnej osobie kojarzą się z nagłym i całkowitym brakiem działania. Znacznie częściej dochodzi do częściowych uszkodzeń. Czyli na pierwszy rzut oka urządzenie i instalacja działa nadal, ale z czasem przestanie. Więc zamiast cieszyć się np. nowym laptopem przez kilka lat, to przestanie działać np. po miesiącu. Po miesiącu od przepięcia, do którego doszło chwilę po pierwszym podłączeniu.

Znacznie bardziej szkodliwym czynnikiem spowodowanym przez przepięcia jest uszkodzenie izolacji, które bardzo długo pozostaje niezauważone i może nie wyjść podczas pomiarów dokonywanych przy wykonywaniu przeglądu, którego większość i tak nie zleca, bo przecież drogówka nie sprawdza instalacji elektrycznej w mieszkaniach… Uszkodzona izolacja, to nie tylko ryzyko porażenia, ale też ryzyko pożaru, gdyż takowa staje się grzałką, która grzeje się do bliżej nieokreślonej temperatury i może ulec zapłonowi.

Istnieją sposoby aby ograniczyć przepięcia do akceptowalnego poziomu, nie powodującego uszkodzeń instalacji i urządzeń. Są nimi ograniczniki przepięć montowane w rozdzielnicy, często wraz z porządnym uziomem znajdującym się albo w fundamencie albo pod budynkiem.

Samo posiadanie ograniczników przepięć można porównać do samochodu z pustym bakiem. Niby można pojechać, ale jednak nie bardzo. Istnieją różne typy z różnymi parametrami, tak samo jak różni producenci – na czele z tymi najtańszymi, co do ich obudowy wkładają piasek, aby waga się zgadzała… Prawidłowe sposoby ich podłączenia, to niemalże sztuka tajemna, nieznana wśród większości elektromonterów i elektryków. Skoro klient tego nie widzi, to po co się edukować w tym zakresie? Najlepiej powtarzać mit, że ograniczniki nic nie dają i zadowolić klienta słowami, że nie trzeba ich kupować i montować.

Tzw. myślenie życzeniowe u wielu osób prowadzi do przekonania, że przedłużacz z ogranicznikiem przepięć z marketu spożywczego uratuje urządzenia, a nawet całą instalację. Takie rozwiązania jak najbardziej można stosować, ale tylko jako uzupełnienie prawidłowo dobranych i prawidłowo podłączonych ograniczników w instalacji. W innym razie może to spowodować więcej strat niż pożytku.

Artykuł Usterki w instalacjach elektrycznych – ich rodzaje i najczęstsze przyczyny pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Ciężko spotkać kogoś, kto nie słyszał o silniku odrzutowym (czasem zwanym też turbiną gazową), ale mało kto wie jaka jest jego budowa i jak absurdalnie prosta jest zasada działania silnika odrzutowego. Wiele osób nawet zbudowało silnik odrzutowy w warsztacie w domowym garażu – oczywiście nie tak wielkie jak w dużych pasażerskich samolotach, a mające rozmiar zwykle nie większy niż pół metra długości.

Silnik odrzutowy jest niczym innym jak najprawdziwszym silnikiem spalinowym, z tą różnicą, że zamiast tłoków mamy turbiny, które wyglądają podobnie jak turbina pompująca powietrze dla silnika w wielu samochodach czy ciężarówkach. Takowa turbina, to w zasadzie nic innego jak wentylator, który pompuje powietrze. Od zwykłego wentylatora różni się tym, że kształt łopatek zwykle nastawiony jest bardziej na ciśnienie i ewentualnie siłę ciągu (odmiana silnika odrzutowego jakim jest silnik turbowentylatorowy oraz silnik turboprop) niżeli na prędkość powietrza.

Budowa silnika odrzutowego

Tak samo jak w silniku tłokowym mamy do czynienia z komorą spalania, do której tłoczona jest mieszanka paliwowa, czyli zmieszane paliwo z utleniaczem w postaci powietrza, kompresja, zapłon oraz wydech. Różnica polega na tym, że wszystkie powyższe zachodzą w dokładnie tym samym czasie.

Wtrysk, kompresja, zapłon i wydech zrealizowane w tym samym czasie, brzmi z pozoru skomplikowanie. W samym środku każdego silnika odrzutowego znajduje się oś, która obraca się w dość dużej prędkości obrotowej. Napędza ją turbina lub turbiny (5, 7) znajdujące się za komorą/komorami (4) spalania, poprzez gazy wylotowe. Z kolei ta oś napędza turbinę lub turbiny (2, 3), które pompują i sprężają powietrze idące do komory/komór (4, 8) spalania. W przypadku zastosowania do napędu samolotu lub innego pojazdu, gazy wylotowe powodują odrzut na zasadzie wyjaśnionej przez trzecią zasadę dynamiki Newtona – czyli pchając dowolną rzecz, np. gazy spalinowe, powodujemy że pchamy samych siebie w przeciwnym kierunku.

Jak widać, jest to proste jak drut. Ale już pewnie są głosy, że to nie przypomina tego co znamy z dużych samolotach pasażerskich. Tam zwykle stosuje się odmianę silnika odrzutowego, który zwie się turbowentylatorowym (ang. turbofan). Różni się on tym, że ma dodatkową oś, znajdującą się wewnątrz tej “co normalnie” i z jednej strony napędza ją osobna turbina na samym końcu. Z drugiej strony (z przodu) znajduje się wielki wentylator, który działa na dokładnie tej samej zasadzie co śmigło w samolotach z silnikiem tłokowym, czy też turboprop. To powoduje znaczne zwiększenie efektywności, czyli zmniejszenie ilości spalanego paliwa, które obecnie jest dość drogie.

Wracając na chwilę do kwestii napędowych: samoloty bojowe (fighter jet itp.), nie korzystają z rozwiązania z “wentylatorem” z bardzo prostego powodu. Wentylatory i śmigła działają dość słabo przy niskiej gęstości powietrza, czyli na dużych wysokościach i w okresie letnim, kiedy temperatury są wyższe. Samoloty bojowe niestety muszą być szybkie i mieć dużą manewrowość niezależnie od wysokości i pogody, a ekologia przestaje mieć znaczenie kiedy kraj musi się bronić przed napastnikiem, który powoduje znacznie bardziej istotne straty.

Odrzutowe silniki na prąd

Zanim przejdziemy do generowania prądu i na co nam on z takowych silników, to zastanówmy się przez moment nad ich rozruchem. Silniki tłokowe aby zaczęły swoją pracę potrzebują być wcześniej w ruchu – co nie jest możliwe z pomocą paliwa, bo tłok aby dokonał kompresji, to korbowód (oś) musi się poruszać. Kiedyś w samochodach dokonywane to było z pomocą ręcznej korby, którą wkładało się z przodu i kręciło aż silnik zaczął pracować samodzielnie.

Nie inaczej jest w silnikach odrzutowych. Niezależnie jakie paliwo jest stosowane, to konieczne jest aby turbiny miały jakąś minimalną prędkość obrotową, zanim zaczniemy wstrzykiwać paliwo. oczywiście paliwo samo z siebie nie ulegnie zapłonowi bez minimalnej temperatury i ewentualnie ciśnienia powietrza generowanego przez turbiny zlokalizowane przed komorą spalania. Więc oprócz wprawienia turbin w ruch, potrzebne jest źródło ciepła.

W starszych silnikach, ta temperatura i początkowa praca była zrealizowana z pomocą obecnie dość archaicznej, lecz bardzo ciekawej automatyki elektromechanicznej, która sterowała m.in. zaworami i świecą/świecami. Mianowicie po niewielkim rozpędzeniu turbin, wpuszczane było paliwo w postaci gazu, np. propan-butan. Świeca iskrowa dokonywała zapłonu gazu, a po uzyskaniu nieco większych obrotów następowało przełączenie na paliwo płynne.

Obecnie takie silniki są rzadkością, choć nadal są projektowanie i produkowane. Stosowane są głównie w bardzo małych samolotach oraz samolotach bezzałogowych, zwanych potocznie dronami. Inna ciekawostka jest taka, że kiedyś do rozruchu silników w większych samolotach, stosowano naboje jak do strzelby – energia z wybuchu prochu strzelniczego dostarczała energii potrzebnej do startu. Doskonale to widać na filmie Lot Feniksa który bardzo polecam – zwłaszcza oryginał z 1965 r. zamiast remake z 2004 roku.

W każdym razie rozruch obecnie jest wykonywany na dwa możliwe sposoby. Pierwszy, jak się można spodziewać, jest elektryczny. Drugi zaś, mniej oczywisty, polega na wpuszczeniu sprężonego powietrza z zewnątrz, zmuszając turbiny do “rozkręcenia się”. W małych modelarskich silnikach odrzutowych, często garażowej produkcji, niektórzy stosują pistolet z zwykłym kompresorem zasilanym z gniazda w ścianie. Postęp w elektronice i elektryce dokonanej przez ostatnie lata powoduje odejście od metody z powietrzem i przejście na rozruch elektryczny, którego zaletą jest mniejszy rozmiar i masa, co przekłada się na mniejsze spalanie paliwa w trakcie lotu oraz mniejszą awaryjność w większości wypadków – dzięki zmniejszeniu ilości elementów ruchomych.

Nie sposób nie wspomnieć o istnieniu silników zwanych jako APU (Auxiliary Power Unit). Jak spytać przeciętnego zjadacza chleba, ile silników posiada dwusilnikowy samolot, to powie, że dwa… bo tyle widać na pierwszy rzut oka i tyle jest w papierach. Jeśli ja powiem, że co najmniej trzy, to przez wielu zostanę wyśmiany, ale całkowicie niesłusznie.

Większe samoloty posiadają w ogonie zamontowany niewielki silnik odrzutowy, którego moc jest zbyt mała aby mówić o napędzie, ale wystarcza on do rozruchu tamtych dwóch, do zasilania klimatyzacji, posiada prądnicę do generowania prądu, pompę hydrauliczną do systemów hydraulicznych, czy też w wielu wypadkach sprężone powietrze zdolne do rozruchu ww. dwóch silników – oczywiście nie równocześnie. Istotną zaletą APU jest to, że zużywa znacznie mniej paliwa niż silniki napędowe podczas jałowych obrotów, a generowana moc spełnia większość potrzeb za wyjątkiem napędu.

Zdemontowane APU dość często są stosowane prywatnie jako agregaty prądotwórcze, gdyż często nie wymagają dużego nakładu pracy aby je wykorzystać tak jak były używane w pierwotnej postaci. Co ciekawe, swego czasu największy samolot świata AN225 (zniszczony w 2022 r.) posiadał aż dwa APU i zlokalizowane tak niefortunnie nisko, że ich praca w niektórych przypadkach powodowała problemy związane z hałasem oraz powietrzem, które jest wciągane i wydmuchiwane wraz z gorącymi spalinami z dość dużą prędkością.

Poniżej widać zdjęcie ogona samolotu A380 (maks. 853 pasażerów) z widoczną rurą wydechową silnika APU.

Najistotniejszą zaletą APU w samolotach, jest awaryjna produkcja energii elektrycznej i energii hydraulicznej, podczas gdy nie jest to możliwe z pomocą “normalnych” silników. Jednym z chyba najlepszych i najbardziej znanych dowodów na to, jest incydent zwany “cudem nad rzeką Hudson”, przy którym, zaraz po stwierdzeniu awarii obu silników, kapitan Sully Sullenberger niezwłocznie wcisnął przycisk włączający APU, pomimo procedur – co pozytywnie wpłynęło na bezpieczeństwo lądowania awaryjnego. Ten fakt został pokazany na filmie “Sully”, którego kluczowy fragment można obejrzeć poniżej. Dla niecierpliwych, APU zostało włączone po 40 sekundzie:

Na marginesie, istnieją też GPU (Ground Power Unit – nie mylić z kartami graficznymi w komputerach), które są albo transformatorem dającym energię elektryczną do samolotu albo agregatem albo nawet mniejszym lub większym akumulatorem na kółkach i ewentualnie przetwornicą. W przypadku rękawów łączących terminal z samolotem, są one wyposażone w GPU, który zwykle nie rzuca się w oczy. Niejednokrotnie równocześnie stosuje się również sprężone powietrze, tak samo dostarczane z zewnątrz, zwykle gdy rozruch silników nie jest możliwy w inny sposób albo zabraniają to regulacje wewnętrzne danego lotniska.

GPU jest preferowanym źródłem energii elektrycznej dla samolotu, gdyż nie wymaga pompowania bardziej kosztownego paliwa oraz nie generuje tyle hałasu co APU i jego pompa paliwa.

Wracając do samolotów odrzutowych, one tak samo potrzebują rozruch silnika/silników oraz energię elektryczną. W nowszych modelach, potrzebna jest dość spora moc elektryczna, gdyż obecnie ich zdolność bojowa w bardzo dużej mierze podyktowana jest ilością elektroniki, która pozwala zlokalizować cele i zagrożenia z bardzo dużej odległości. Zarazem specyficzny “kształt” aerodynamiczny i konieczność zachowania jak najmniejszych rozmiarów, powoduje konieczność miniaturyzowania wszystkiego co tylko możliwe. Wiele czytających zdaje sobie sprawę, że wiele silników elektrycznych może służyć jako prądnica i odwrotnie. Takie urządzenia często zwie się jako starter-generator. Jest jeszcze jedna nazwa w użyciu, której teraz nie pamiętam – jak ktoś kojarzy, to proszę o informację w komentarzu.

W małych samolotach, przewożących przeważnie od 0 do 5 osób, instalacja elektryczna zwykle jest absurdalnie prosta, jak w bardzo starych samochodach, czyli jeden akumulator, alternator DC, światła, rozrusznik i światła wewnątrz. Oczywiście jeszcze zasilanie radia i kilku innych rzeczy, które wszystkie pracują z tego samego napięcia, więc nie ma potrzeby aby z tak małych potrzeb robić technologię rodem z rakiet NASA. W większych samolotach sytuacja się komplikuje, ale dzięki temu jest ona bardzo ciekawa. Poniżej poglądowy schemat blokowy instalacji z popularnego 737:

Jak widać, tu się dzieje dość sporo. Generatory w obu silnikach produkują dużo większe napięcie i do tego AC trójfazowe, a nie DC z napięciem 14 V lub 28 V, jak w tym co potocznie nazywane jest “awionetkami”. Jeśli ktoś pracował z zasilaniem w poważnych obiektach jak np. szpital, to zauważy, że wygląda to jak mostek H i jak najbardziej tak właśnie jest. Oprócz silników, widać tu APU oraz akumulatory wraz z liniami DC.

Nawet patrząc na 737 z zewnątrz, nie sposób nie zauważyć, że napędzany jest on dwoma silnikami. Każdy z nich napędza osobną pompę hydrauliczną, generator prądu oraz bleed air, o którym nie będę się tu rozwijał, bo nie jest to przedmiotem artykułu. Każdy z tych silników jeśli ulegnie awarii, to drugi jest zdolny nie tyle samodzielnie napędzać samolot (ale i tak niektórzy wpadają przez to w panikę z niewyjaśnionych przyczyn), co może w pojedynkę zasilać wszystkie układy elektryczne i hydrauliczne. Te prądnice nie są ze sobą zsynchronizowane, więc jeśli oba silniki pracują, to każdy zasila około połowę odbiorników elektrycznych w maszynie poprzez swoje własne linie (lewa i prawa część schematu).

Podczas awarii generatora lub całego silnika, pilot czyta checklistę napisaną dla danego modelu maszyny, która nakazuje przełączenie zasilania dla tej połowy, z pozostałego silnika lub z APU. W razie gdy oba silniki nie pracują, to jest możliwość zasilania całej elektryki z APU oraz GPU jeśli takowy został podłączony na lotnisku. Obie instalacje AC mają swoje osobne przełączniki (które sterują specjalnymi i okrutnie drogimi przekaźnikami) do przełączenia na prąd z generatora w APU. Dzięki temu, APU pozwala też odciążyć jedyny pozostały silnik w razie takiej potrzeby. Najważniejsze przyrządy są zasilane z linii DC, które nawet w razie awarii obu silników równocześnie, będą miały zasilanie z akumulatorów, które również są zdublowane.

Z obydwu silników i z awaryjnej przetwornicy zasilanej z baterii “wychodzą” trzy fazy o napięciu 115 V oraz częstotliwości 400 Hz, czyli standard od wielu dekad w tak dużych maszynach. Oczywiście jak samolot jest na postoju (i np. nie było możliwości podłączenia GPU) to dosłownie pierwszą czynnością przy uruchamianiu, jest włączenie zasilania z akumulatorów, których znamionowe napięcie wynosi 24 V jak w TIRze. W dokumentacji podane napięcie wynosi 28 V, gdyż takie właśnie jest gdy są naładowane w pełni, np. poprzez widoczny na schemacie “TR” (Transformer-Rectifier), który oznacza transformator oraz prostownik, czyli coś jak zasilacz do laptopa, ale o nieco większej mocy. Co ciekawe, na etykietach znamionowych zainstalowanych urządzeń, można przeczytać nie 24 V, a 28 V. Oczywiście w dokumentacji podane są dopuszczalne widełki od-do.

Ilość zasilanych urządzeń jest dość spora i piloci oraz inżynierowie pracujący na ziemi (piloci komunikują się z nimi podczas niektórych awarii) muszą wiedzieć i znać na pamięć co jest zasilane z której linii. Poniżej widać pokaźną ilość bezpieczników na jednym z dwóch paneli. Drugi znajduje się z drugiej strony, również za plecami jednego z pilotów.

Mając już włączone zasilanie z akumulatorów, można z ich pomocą uruchomić APU, który oprócz możliwości zasilania obu linii AC, daje możliwość rozruchu dowolnego z dwóch silników pod skrzydłami, poprzez sprężone powietrze które on wytwarza. Po uzyskaniu jałowych obrotów, można już korzystać z generatora w danym silniku oraz odpalić ten drugi, nawet po wyłączeniu APU, gdyż odpalony silnik również wytwarza sprężone powietrze z swoich turbin.

Powracając już do “przyziemnej” elektryki, poniżej można zobaczyć nagrania z dwoma fabrycznymi agregatami prądotwórczymi podczas ich testowej pracy. Jak można zauważyć, brzmi to jak silnik odrzutowy, bo takowy w środku się znajduje, choć całość oczywiście nie wygląda ani jak samolot ani jak silnik odrzutowy.

Poniższy drugi agregat, co ciekawe ma rozruch z pomocą silnika diesla, który oczywiście jest połączony mechanicznie z silnikiem odrzutowym.

OK, a gdzie wady?

Czemu agregaty z silnikami tłokowymi są znacznie popularniejsze? Wszystko zależy od sposobu eksploatacji. Silnik diesla może sobie leżeć latami i odpalić bez problemu. Silnik odrzutowy jest bardziej efektywny, ale jego zakup i utrzymanie są bardziej kosztowne i czasochłonne, więc nie ma to większego sensu ekonomicznego do awaryjnej pracy raz na kilka lat. Ich często przeoczaną zaletą, jest możliwość pracy z wieloma różnymi paliwami, jak nafta (najczęściej stosowana i opisana na lotniskach jako JET-A, JET-A1 lub JET-B), diesel, benzyna oraz mieszanina powyższych. Możecie się ze mną kłócić, ale każdy może za około 8-10 tys. złotych kupić mały (około 1-3 kg i 10-30 cm długości) silnik odrzutowy i samemu sprawdzić. Choć te najmniejsze zwykle mają smarowanie łożysk poprzez paliwo, a benzyna w tym wypadku jest nie najlepszym pomysłem.

Ciekawym jest fakt, że kiedyś dla chwilowego zwiększenia mocy, celowo dodawano wody do komory spalania – gdyż większa masa wyrzucana do tyłu, powoduje większą siłę ciągu (a raczej pchania jeśli być dosłownym). Oczywiście w agregatach to nie jest spotykane, bo zwykle potrzebna jest prostota, niski koszt i możliwie stała prędkość obrotowa. Poniżej jest zdjęcie z panelu inżyniera lotu (obecnie zostało to wyparte przez komputery, więc zwykle wymagane jest tylko jeden lub dwóch pilotów) z samolotu 747-100, na którym jeden z przełączników powinien sterować elektrozaworem i pompą od tej właśnie wody. Skoro jesteśmy przy tym zdjęciu, to część osób być może zauważy fabryczną popielniczkę – w tamtych czasach dozwolone było palenie papierosów w całym samolocie. Stare dobre czasy

Powstanie artykułu zostało zainspirowane newsem, w którym był opisany przypadek wykorzystania silnika zdemontowanego z bardzo starego Boeinga 707 celem produkcji prądu, potrzebnego chwilowo do zasilania systemów bezpieczeństwa reaktora atomowego, który uległ awarii:

Artykuł Odrzutowe generatory prądu pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Akumulatory elektrochemiczne przede wszystkim należy podzielić na dwie grupy: kwasowe oraz zasadowe. Kwasowe, bo oczywiście zawierają kwas, który jest elektrolitem. A zasadowe, bo nie mają zasad…
A na poważnie, dla tych co nie uczyli się chemii w podstawówce, zasada to takie chemiczne przeciwieństwo kwasu. Akumulatory kwasowe z reguły jedną z elektrod mają wykonaną z ołowiu i należy koniecznie pamiętać, aby zużyte oddawać do recyklingu.

Warto tu zaznaczyć, że zasada w kontakcie z materiałem biologicznym może być nawet bardziej niebezpieczna niż kwas. Ogniwa zasadowe generalnie zawierają żrącą, bardzo toksyczną i nieekologiczną “chemię”. Ludzie zazwyczaj obawiają się tylko tych samochodowych, podczas gdy w kieszeni noszą tykająca bombę w postaci niezbyt bezpiecznie wykonanej baterii wewnątrz telefonu lub e-papierosa, która dosłownie może wybuchnąć.

Na przestrzeni wielu lat, wraz ze zmieniającymi się potrzebami i możliwościami technicznymi, opracowano wiele rodzajów ogniw elektrochemicznych. Od 1866 roku w użyciu są jednorazowe ogniwa suche – najlepszym ich przykładem są tzw. baterie R6 i R3 (potocznie: “paluszki” i “małe paluszki”) powszechnie stosowane w urządzeniach elektroniki użytkowej, np. w pilotach zdalnego sterowania.

Zarówno w bateriach jednorazowych, jak i akumulatorach każdego typu, mamy dwie elektrody wykonane z różnych materiałów oraz między nimi elektrolit. Podobnie jak kondensator, z tymi dwoma różnicami, że elektrody nie są identyczne i zamiast izolatora występuje elektrolit.

Jak już widać po kształcie widocznym z zewnątrz, szczegółowa budowa jest jak z kondensatorami – elektrody mogą być płaskie i sztywne lub długie elektrody wykonane z materiału łatwego do wyginania, jak np. folia aluminiowa, są zwinięte na kształt cylindra. W pierwszym wypadku, prąd ładowania i rozładowywania jest z reguły większy, wskutek mniejszej rezystancji szeregowej i większej powierzchni oddawania ciepła. W drugim wypadku, niższy koszt produkcji i większa pojemność przy tej samej objętości.

Przy ogniwach cylindrycznych, ciekawostką są ogniwa litowo-jonowe od niedawna używane w samochodach elektrycznych marki Tesla. Rezystancja szeregowa wcześniejszych ogniw cylindrycznych, powodowała istotne straty – podobnie jak przy długich i cienkich przewodach, które jak wiadomo, grzeją się pod wpływem płynącego prądu. Normalnie zwinięte elektrody wraz z elektrolitem, są dość długie i jeśli odprowadzenia obu elektrod są w jednym miejscu, to cała ta zwijka robi za grzałkę. Metoda w tych “teslowych” polega na tym, że z obu stron, jedna elektroda okresowo wychodzi w postaci wielu blaszek łączących się tuż przy odprowadzeniu, tym samym skracając odległość przewodnika jakim są elektrody, dzięki czemu jest niższa rezystancja i “przesyłowe” straty energii są mniejsze, więc zasięg i przyśpieszenie są istotnie większe, mimo tej samej lub nawet nieco mniejszej pojemności.

Skoro istnieje tyle różnych typów to logiczne się staje, że nie jest to celem zrobienia komuś na złość – jak niektórzy mogliby wywnioskować, tylko że każdy ma swoje zalety i wady. Świat to nie wyidealizowany film science-fiction i na przykład akumulator o największej gęstości pojemności (stosunek pojemność/rozmiar i pojemność/masa) najpewniej będzie miał bardzo niski maksymalny prąd rozładowywania, więc w samochodzie, zamiast rozruchu, będziemy mieć fajerwerki. Ale takowy z pewnością idealnie przyda się do zasilania elektroniki, która pobiera małą moc.

Akumulatory kwasowe

Akumulatory kwasowe z reguły oferują dość dobrą żywotność przy traktowaniu ich dużymi prądami ładowania i rozładowywania. Klasyczny akumulator rozruchowy kwasowo-ołowiowy, podczas eksploatacji wydziela wodór oraz tlen – elektrolit jest roztworem kwasu siarkowego (70%) z wodą (30%), a oba te związki, jak wiadomo zawierają wspomniane atomy wodoru i tlenu. Największa utrata dotyczy wody, którą trzeba dolać i woda z kranu to nie tylko sama woda. To chyba najlepiej tłumaczy obecność wody demineralizowanej na stacjach benzynowych. Parowanie wraz z niewielką nieszczelnością, również może być przyczyną ubytku wody w elektrolicie.

Często zdarza się, że akumulator ładowany jest pierwszym lepszym prostownikiem, przez mechanika, którego pojęcie o akumulatorach jest niewiele większe niż to, że są… Przy złym traktowaniu, jedno lub więcej ogniw wydziela dość duże ilości wodoru i tlenu – reakcja tych dwóch zdarzyła się w pewnym mało znanym reaktorze w Czarnobylu – skoro odrobinę odeszliśmy od tematu, to właśnie wbrew powszechnej opinii żaden reaktor tam nigdy nie wybuchł, tylko woda, która miała go chłodzić…

Jeśli dobrze poszukać, to można znaleźć w internecie filmy w których ktoś traci kończynę lub oko wskutek eksplozji nieumiejętnie traktowanego akumulatora rozruchowego. Takich filmów jest bardzo niewiele, nie dlatego że to wielka rzadkość, tylko dlatego, że mało kto uwiecznia pięćdziesiąte i nudne ładowanie – zupełnie jakby nagrywać każdorazowo podłączenie ładowarki do telefonu…

Z kwasowych dwa typy, często mylone ze sobą, to akumulatory żelowe oraz AGM. Te pierwsze, mają niską gęstość energii, ale są bezobsługowe i ich trwałość pozwala na długie lata pracy – byłyby popularniejsze, gdyby nie to, że się szybko zużywają z każdym cyklem ładowania-rozładowania. Żelowe trzymane naładowane do pełna, nie zwracają na siebie uwagi, przez co są popularne w urządzeniach UPS, gdzie ich rozładowanie zdarza się w sytuacjach awaryjnych, gdy nie ma zasilania z sieci.

AGM, są podobnie bezobsługowe jak żelowe, gdyż używają włókno szklane do reabsorpcji wydzielanego tlenu i wodoru. Innymi słowy, to też taki samochodowy, ale nie trzeba lać mu wody.

Upraszczając dwa powyższe typy, AGM to prawie klasyczny akumulator kwasowy, tylko że jest bezobsługowy, gdyż nie wymaga uzupełniania elektrolitu. Żelowy również jest bezobsługowy, ale ma mniejsze samorozładowanie i większą trwałość, gdy hest trzymany cały czas naładowany. Wadą żelowych, jest mniejsza gęstość energii i mniejszy maksymalny prąd rozładowywania, przez co bardzo rzadko spotyka się je w motoryzacji, w przeciwieństwie do AGM.

Należy koniecznie pamiętać, że bezobsługowość, nie oznacza, że nie wydziela się wybuchowy wodór. Podczas znacznego przeładowania lub zwarcia może dojść do dość silnej eksplozji, mogącej pozbawić rąk, które jak mi się wydaje, zwykle są dość przydatne. Nawet ładując z pomocą (chińskiego) elektronicznego “prostownika”, należy okresowo sprawdzać napięcie. W przypadku nap. znamionowego 12 V, bezpieczną granicą jest 13.8 V (2.3 V na każdą celę).

Bardzo podobne do AGM, są EFB, które różnią się tym, że mają większą odporność (mniejsze zużycie) przy częstych prądach rozruchowych, większą gęstość energii i generalnie większą trwałość.

Stosunkowo rzadkim, ale bardzo ciekawym przypadkiem są akumulatory spiralne, które można poznać po tym, że nie są całkiem kwadratowe, bo z dołu mają widoczne zabudowane cele na kształt cylindra. To jest nic innego jak budowa celi jak w bateriach typu paluszek czy w np. kondensatorach foliowych i elektrolitycznych. Elektrody zamiast być płaskimi płytami, to są zwinięte, co znacznie zwiększa pojemność i w zależności od szczegółowej budowy tych elektrod, zwykle mają mniejszą rezystancję szeregową, co pozwala na znacznie większy prąd rozruchowy bez konieczności wstawiania akumulatora o większej pojemności i innego typu. Wśród akumulatorów kwasowych, można by rzec, że jest to ideał, gdyby tylko nie ta cena.

Często się zdarza, że jakiś samochód stał długo nie używany. Wówczas niewielki pobór prądu oraz samorozładowanie (występujące w każdym jednym ogniwie każdego typu), powoduje tzw. zasiarczenie. Oznacza to, że fragmenty płyt ołowianych zjadł kwas i takowy związek grawitacyjnie opada sobie na dno, często zwierając obie elektrody. Generalnie jest to proces nieodwracalny, więc lepiej nie dopuszczać do nadmiernego rozładowania – np. poprzez odłączenie klem, gdy planujemy dłuższy postój i po dłuższym czasie podładowanie prostownikiem/ładowarką.

Oczywiście w każdym obecnie masowo produkowanym typie akumulatorów, nadmierne rozładowanie lub przeładowanie powoduje trwałe uszkodzenia, co w najlepszym razie powoduje częściowy spadek pojemności. Warto tu podkreślić, że w akumulatorach zasadowych bazujących na licie (np. litowo-jonowe), czym bliżej cykl znajduje się od połowy poziomu naładowania, tym mniejsza jest utrata pojemności z każdym cyklem – dlatego baterie w telefonach komórkowych ładowane między 20% a 70-90%, potrafią wytrzymać bardzo długie lata, zamiast np. mniej niż rok.

Akumulatory/baterie zasadowe

Dla tych co się zastanawiają na co komu akumulatory zasadowe i różne ich typy, skoro są przecież ww. kwasowe, to wyjaśniam – aku zasadowe mają tą gigantyczną zaletę, że mają większą gęstość energii – czyli przy tych samych rozmiarach i masie, mają sporo większą pojemność. Różnica jest tu “zaledwie” kilkukrotna. Któż by chciał używać małą wkrętarkę do której bateria waży 10-15 kg?

Pierwsze konstrukcje o odczynie zasadowym powstały w 1899 roku. Były to typy niklowo-kadmowe (Ni-Cd) oraz niklowo-żelazowe (Ni-Fe). Ich jedyną zaletą była długowieczność, o ile miały podtrzymywane napięcie (każdy jeden akumulator cierpi na mniejsze lub większe samorozładowanie) – wtedy mogły zachować pojemność przez 20-50 lat.

Wady tych dwóch, są nie tyle liczne, co dotkliwe. Mała gęstość energii w porównaniu do innych zasadowych oraz co istotniejsze, zjawisko zwane efektem pamięci. Jeśli takową sztukę rozładujemy do połowy, a nie całkowicie i po tym naładujemy do pełna, to ogniwo będzie “pamiętać” tą właśnie połowę, tzn. po takim jednym cyklu będzie mieć tylko połowę pojemności – odzyskanie większości pojemności jest możliwe po kilku pełnych cyklach ładowania-rozładowania. Są również bardzo wrażliwe na przeładowanie, podczas którego bardzo gwałtownie tracą pojemność.

Niklowo-kadmowe, jak sama nazwa wskazuje, zawierają nikiel oraz kadm. Bardzo toksyczne substancje i bardzo szkodliwe dla środowiska. Wyrzucanie ich gdzie popadnie, powoduje, że prędzej czy później te metale ciężkie do nas wracają, poprzez to co jemy. Więc takowe trzeba zawsze poddawać recyklingowi – nie tylko dla innych, ale też dla nas samych.

Ni-Cd w ostatnią dekadę-dwie praktycznie zniknęły z rynku. Początkowo i w dużej mierze wyparły je NiMH, czyli niklowo-metalowo-wodorkowe, popularnie zwane jako niklowo-wodorowe lub niklowo-wodorkowe. Mają one to samo napięcie per ogniwo/cela, większą pojemność o około 30% oraz znacznie mniejszy efekt pamięci.

Bardzo dużą obecnie popularność osiągnęły ogniwa bazujące na licie, ze względu na dużą gęstość energii, czyli duża pojemność, kosztem małej masy i rozmiaru.

Baterie litowo-jonowe oraz litowo-polimerowe obecnie można spotkać w niemal każdym przenośnym urządzeniu elektronicznym, jak np. telefon czy laptop oraz oczywiście w samochodach elektrycznych.

Wadą ww. wymienionych dwóch, jest ich zdolność do samozapłonu, a nawet wybuchu w razie zwarcia lub fizycznego uszkodzenia. W gorszych wykonaniach (pozdrawiamy sprzedawców baterii na chińskich portalach) samoczynny zapłon lub wybuch bez udziału człowieka, nawet przy niepodłączonych i leżących luzem, jest bardzo częstym zjawiskiem. Wbicie metalowego przedmiotu powoduje, że takowa niespodzianka jest na nasze zawołanie (można wtedy również otrzymać nagrodę Darwina).

Dość ciekawą odmianą ogniw litowych jest LiFePO4. Pomimo odrobinę mniejszej gęstości niż Li-Ion i Li-Po, to mają dużo istotnych zalet. Mianowicie, duża żywotność, znacznie mniejsza podatność na zapłon i wybuch (zwłaszcza w razie zwarcia) oraz niskie samorozładowanie.

LiFePO4 ze względu na znacznie większe bezpieczeństwo niż inne ogniwa litowe, jest bardzo popularny w lotnictwie. Pożar samolotu to poważny problem. Pożar jakiegoś laptopa i przez to cudzego domu, oczywiście nie jest naszym problemem, ale czemu w takim razie jest u Ciebie tyle zabawek z bateriami litowo-jonowymi które prędzej czy później się zapalą razem z Twoim domem?

Jakość wykonania ogniw baterii/akumulatorów

Szukając baterii np. do swojej starej golarki lub telefonu być może odwiedzasz pewien znany chiński serwis aukcyjny (na którym nie ma aukcji, ale mniejsza o to) na którym są niezwykle kuszące ceny baterii i wszelakich urządzeń bateryjnych, wliczając w to zwłaszcza power-banki, rowery elektryczne i hulajnogi (ostatnio bardzo popularne narzędzie w Polsce do popełniania licznych wykroczeń i przestępstw drogowych).

Może powiesz, że trzeba być idiotą aby takie rzeczy kupować gdzie indziej. Przykładowo widziałem ogniwo 18650 o pojemności 99000 mAh i w cenie niższej niż niemieckie 2600 mAh? Otóż w mojej opinii idiotą jest ten co to kupi, gdyż ta pojemność jest tylko na papierze, a w środku zwykle jest albo głównie piasek albo ogniwo o krytycznie niskiej jakości, które nigdy nie będzie mieć 2600 mAh, mimo że napisali to co napisali – powodzenia w zwracaniu tego do sprzedawcy, zwłaszcza gdy niska jakość takiego ogniwa doprowadzi do jego samozapłonu.

Jeśli ktoś był zbyt leniwy aby przeczytać poprzedni akapit, to streszczę: chińscy sprzedawcy oszukują z olbrzymimi pojemnościami oferując je w absurdalnie niskich cenach. Jak kupiłeś choć raz, to dałeś się nabrać gorzej jak małe dziecko.

Artykuł Budowa i jakość różnych rodzajów akumulatorów pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Na początek, aby nie pisać tu nudnej książki o podstawach elektrotechniki dla mniej zaawansowanych czytelników, wyjaśnijmy maksymalnie prosto czym jest impedancja.

Impedancja to w bardzo prostych słowach równoważnik rezystancji. Przy prądzie stałym zazwyczaj przyjmuje się, że impedancja jest czysto rezystancyjna. Cewka w połączeniu z prądem stałym ma jakąś rezystancję, mniejszą lub większą – jednak jest ona generalnie stała. W przypadku pojawienia się prądu zmiennego cewka zachowuje się jakby miała większą rezystancję i to w dużym skrócie jest impedancja.

W przypadku idealnego kondensatora jest odwrotnie niż w przypadku idealnej cewki. Mianowicie kondensator zachowuje się jak izolator dla prądu stałego, a zaczyna “przewodzić” przy pojawieniu się prądu (ściślej napięcia) przemiennego. Celowo w cudzysłowie, gdyż nie jest to do końca prawdą, ale jednak takie rozważania fizyczne nie są tematem tego artykułu.

Wiedząc z grubsza czym jest rezystor, cewka i kondensator, można rozpatrzyć bardzo prosty przykład dzielnika impedancyjnego, zwanego też dzielnikiem napięciowym. Aby było maksymalnie prosto, można wziąć dwa rezystory lub dwie żarówki, które dla prądu elektrycznego są niczym innym jak rezystorem – z tą małą różnicą, że świecą.

Jak widać, mamy dwie identyczne żarówki 6V połączone szeregowo i zasilane z baterii o napięciu 12V. Gdzie tu dzielnik? Jeśli przyłożyć sondy (idealnego) woltomierza do obu biegunów dowolnej z tych dwóch żarówek, to zobaczymy napięcie 6V a nie 12V.

Analogiczna sytuacja by była przy czterech żarówkach 3V. W tych dwóch przykładach założenie jest takie, że wszystkie połączone żarówki są identyczne, tzn. o identycznej mocy i rezystancji. W realnym świecie, zawsze będą jakieś niewielkie różnice, gdyż oczywiście nie da się wyprodukować w 100% dwóch identycznych przedmiotów, a nadmierna dokładność powoduje niepotrzebne nikomu koszta.

Dokładnie tak samo zbudowane są dzisiejsze woltomierze cyfrowe. Wewnętrzny przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) potrafi mierzyć bardzo niskie napięcia rzędu 200mV (0.2V), a jakoś mimo wszystko mierzymy nimi np. napięcie w sieci nN.

Przy ustawieniu zakresu np. 1000V do gry wchodzi dzielnik napięcia zbudowany z co najmniej dwóch rezystorów, przetwornik próbkuje napięcie na jednym z rezystorów i wyświetlana jest wartość pomnożona przez tyle ile wynosi iloraz (wynik dzielenia matematycznego) dzielnika. W tym wypadku, po prostu, wyświetlacz miernika pokazuje na końcu V zamiast mV.

Spójrzmy teraz na minimalnie bardziej skomplikowany dzielnik, bo zawierający dwa kondensatory połączone szeregowo i podłączone do źródła prądu przemiennego.

Przyjmując że jeśli oba kondensatory są identyczne to posiadają one tę samą impedancję przy tej samej częstotliwości, więc jest analogicznie jak przy dwóch identycznych rezystorach czy wyżej wymienionych żarówkach.

No i teraz w końcu, co to ma do napięcia zmierzonego na niepodłączonym nigdzie przewodzie? Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba zadać nieco inne – czym są dwa przewodniki oddzielone izolatorem? To oczywiście najzwyklejszy w świecie kondensator. Prawa fizyki są niezależne od tego jak nazwiemy daną rzecz, czy tego chcemy czy nie.

Luźny przewód stanowi okładkę kondensatora wobec innych przewodników znajdujących się w pobliżu. Także tych oddzielonych powietrzem – niezależnie czy to są przewody, elementy konstrukcji budynku, czy wręcz dosłownie ziemia.

Po podłączeniu woltomierza zobaczymy efekt działania takiego dzielnika napięcia (dzielnika impedancyjnego), lecz trzeba zauważyć, że miernik posiada również własną impedancję – zarówno pojemność elektryczna przewodów pomiarowych jak i przede wszystkim rezystancja wewnętrzna miernika – przeważnie 10MΩ lub 1MΩ w przypadku tańszych mierników.

I tu niektórym przyjdzie na myśl znane zjawisko migania lub słabego świecenia oświetlenia LED podczas gdy zostało wyłączone. Pojemności przewodów w instalacji i ewentualnie obecność podświetlania neonówką w łączniku powoduje że źródło światła jest zasilane mniejszym lub większym napięciem. Na tej samej zasadzie działają tzw. “eliminatory rozbłysków” które są niczym innym, jak kondensatorem zwiększającym impedancję i tym samym zmieniają one napięcie dzielnika. Rezystor połączony równolegle z kondensatorem służy tylko do tego żeby po wyłączeniu rozładować kondensator – aby nie pozostawało na nim niebezpieczne napięcie.

Kolejna istotna i zarazem ciekawa kwestia tematycznego “ghost voltage” to napięcie panujące między dwoma punktami ziemi. Gdy wbić sondy jakiegokolwiek woltomierza, to można zaobserwować mniejsze lub większe napięcie. Zarówno przemienne jak i stałe. Stałe można łatwo wytłumaczyć, gdyż ziemia zawiera różne substancje, przez które może się zachowywać jak ogniwo (bateria) elektrochemiczna. Ale co z napięciem przemiennym?

Najlepiej to zobrazować dla układu sieci TN, a ściślej TN-C-S bo w takowym występuje przewód PEN w którym następuje podział na PE i N, przy czym punkt podziału lub PE blisko niego zostaje (opcjonalnie) uziemione. Powiedzmy że rezystancja tego uziemienia wynosi 3Ω, zmierzona wartość IPZ (impedancja pętli L-PEN) wynosi 0.3Ω oraz zostaje na jednej fazie przyłączone obciążenie powodujące pojawienie się natężenia prądu równego dokładnie 10A. Można założyć w uproszczeniu że impedancja przewodów L i zarówno PEN od stacji trafo do instalacji jest identyczna – dla uproszczenia obliczeń.

Połowa z 0.3Ω to 0.15Ω, więc na przewodzie PEN (o ile nikt inny nie korzysta z tej sieci i nie ma innych obciążeń) spadek napięcia wyniesie zgodnie z prawem Ohma. Oczywiście równolegle z przewodem PEN jest połączona ziemia poprzez co najmniej dwa uziemienia, co nieco zmienia wypadkową rezystancję – ale to ma tu pomijalny wpływ i tym bardziej dlatego pominiemy to dla uproszczenia. W takim przypadku powyższe 10A razy 0.15Ω da nam 1.5V napięcia zmiennego. W takim właśnie przykładzie, gdy do tego wbijemy sondy miernika (musiały by być bardzo długie…) w ziemię w pobliżu jednego i drugiego uziemienia to zobaczymy takie właśnie napięcie.

W przypadku gdy obie sondy zostaną wbite gdzieś w połowie drogi to zmierzone napięcie będzie niższe, gdyż ziemia jest tu tak samo dzielnikiem napięcia. W realnym świecie sytuacja jest ciut bardziej skomplikowana gdyż ziemia nie jest płaska i dwuwymiarowa jak kartka papieru tylko trójwymiarowa tzn. ma jeszcze głębokość, ukształtowanie oraz zmienną rezystancję w zależności od zawartości gleby, zwłaszcza z kamieniami, piaskiem czy wodą. Do tego dochodzi jeszcze impedancja użytego miernika. To też doskonale tłumaczy czemu mierniki rezystancji uziemienia posiadają takie długie przewody do sond i sondy które powinno się wbić całe lub prawie całe – oczywiście najlepiej się upewnić w instrukcji danego przyrządu.

Dokładnie to samo się dzieje w przypadku, gdy przewód linii energetycznej zostanie przerwany i upadnie na ziemię lub na inny przewodnik (w tym m.in. drzewo) mający z nią kontakt. Ziemia wkoło oraz wgłąb stanowi słaby przewodnik czyli rezystor innymi słowy. I znowu pojawia się dzielnik napięcia, tylko skala trochę inna… Jako że prąd płynie przez całą ziemię, a nie po linii prostej, to kontakt człowieka z dwoma odległymi między sobą punktami w pobliżu takiego miejsca może być bardzo tragiczny.

W tym miejscu można to porównać do zasad bezpieczeństwa w razie takiego wypadku – gdy linia energetyczna upadnie na ziemię. Nie możemy z góry zakładać zadziałania zabezpieczeń linii, zwłaszcza że automatyka SPZ linii energetycznych będzie okresowo próbować ponownie przywrócić zasilanie. Najmniejsza bezpieczna odległość jaką najczęściej można spotkać w źródłach wynosi około 6 metrów, czasami wiele więcej. Dokładna odległość nie jest możliwa do obliczenia ze względu na ilość czynników, która o tym decyduje, choćby wraz z rezystywnością ziemi w okolicy wypadku, która oczywiście może być zupełnie inna nawet jeden metr od miejsca pomiaru.

W zagranicznych źródłach można znaleźć grafiki, które bardzo dobrze tłumaczą te zjawiska. Dwa z nich można zobaczyć poniżej:

Artykuł Ghost voltage, czyli napięcie widmo znikąd pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Z pewnością pytanie jest nieco podchwytliwe, gdyż osoba z niedostateczną wiedzą odpowie, że… “można spaść z wysokości”. Nieco bardziej kumata osoba zapewne odpowie, że to praca przy napięciu i to również nie zostanie uznane. Niestety tu się kłania podstawowa wiedza, którą musi znać każda osoba, która chce pracować jako elektryk, niekoniecznie przy fotowoltaice.

Przeciętnej osobie elektryk kojarzy się z tzw. kręcidrutem, który “robi gniazdka w ścianie i kładzie kafelki w toalecie”. Równie dobrze można powiedzieć, że lekarz wypisuje papierki i nie musi mieć żadnej wiedzy, a za to tylko samo doświadczenie. Tak właśnie obecnie myśli większość osób starających zdobyć się uprawnienia, bo zyskali doświadczenie, ale nigdy żadnej książki nie czytali i nie odróżniają prądu stałego od prądu zmiennego oraz prądu od napięcia.

Tu jest właśnie jedna z kluczowych rzeczy w pracy przy fotowoltaice, gdyż przy PV w większości przypadków mamy do czynienia zarówno z prądem stałym oraz zmiennym. Stały pochodzi z paneli fotowoltaicznych, a zmienny z sieci lub nawet z samego tylko falownika (falowniki off-grid).

W internecie często pojawia się mit jakoby prąd stały był bezpieczny – nic bardziej mylnego. Według wielu prac, prąd stały jest około dwa razy mniej niebezpieczny. W skrajnych przypadkach może spowodować jedynie uczucie ciepła i w tym samym czasie elektrolizę tkanek która doprowadzi do znacznej utraty zdrowia lub nawet życia.

Powszechnie stosowane tanie wyłączniki różnicowo-prądowe (potocznie różnicówki) działają tylko na prąd zmienny lub ewentualnie tętniący (RCD typ A).

Obalając kolejny mit… Różnicówki niezależnie od typu, nie wyłączają podczas porażenia ani tym bardziej przed nim (za wyjątkiem upływności L-PE), tylko wskutek pojawienia się tak zwanego prądu różnicowego – czego przykładem jest wbudowany rezystor połączony z przyciskiem “TEST”. Gdy dana osoba, lub zwierzę postanowi równocześnie dotknąć przewodu L i równocześnie N, zarazem będąc odizolowanym od ziemi, to różnicówka nie “zobaczy” prądu różnicowego, lecz żarówkę…

Korzystając na co dzień z instalacji elektrycznych w domu, w pracy i wszędzie indziej można się przyzwyczaić do tego, że nic się nie dzieje. Jak mawiają najlepsi i doświadczeni elektrycy: “najczęściej zabija rutyna”.

Tym bardziej zdradliwy bywa prąd, gdy ktoś zaliczył kilka czy nawet kilkanaście porażeń i nie stosuje zasad bezpiecznej pracy przy lub w pobliżu napięcia. Każdy kolejny raz może być ostatnim.

Przy PV często zachodzi sytuacja, że inne osoby montują panele na dachu, a inne osoby wykonują elektrykę “z dołu” mając wyprowadzone przewody z paneli. Należy pamiętać że to nie moc zabija, tylko prąd. Gdyby ktoś nie wierzył, to niech się zastanowi jak działa paralizator elektryczny posiadający małą bateryjkę. Panele połączone szeregowo i dające napięcie rzędu 1500 VDC, mogą być doskonałą receptą na poparzenia skutkujące amputacją całych kończyn.

Inaczej wygląda sprawa związana z łukiem elektrycznym. W przypadku prądu zmiennego, napięcie wygląda mniej lub bardziej jak na poniższym wykresie:

W czerwonych kółkach widać tak zwane przejście przez zero, które powoduje zgaszenie ewentualnego łuku. Zupełnie inaczej bajka wygląda przy prądzie stałym. Poniższe trzy krótkie filmy są tego doskonałym dowodem:

Oczywiście te filmy pokazują celowo wywołany łuk elektryczny przy zwarciu paneli. Taki sam łuk może powstać wskutek złego zarobienia wtyczki MC4 w instalacji, o czym mowa na kolejnym poniższym filmie:

Po tym doskonale widać, że ewentualne porażenie napięciem z paneli nie jest tak przerażające jak możliwość znacznych oparzeń wskutek zwarcia dokonanego podczas montażu. Rzeczą oczywistą jest, że panele podają napięcie na wyjściu zawsze jak pada na nie światło – także zaraz po wyjęciu ich z auta. Złącza MC4 umożliwiają ich podłączenie niemal w każdej chwili, ale nie po obciążeniem.

Rozładowane kondensatory falownika, są praktycznie zwarciem, dlatego oczywiście stosujemy co najmniej jeden rozłącznik (bezpiecznikowy lub zwykły) zaraz po wejściu do rozdzielnicy, przed ogranicznikami – nawet jeśli falownik posiada wbudowany. Ewentualny łuk zapali się na krótko podczas operowania rozłącznikiem, w jego wnętrzu, a nie w naszych rękach i tuż przed oczami, których raczej nikt z nas nie chciałby stracić.

Artykuł Czy praca przy fotowoltaice jest niebezpieczna? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Załóżmy, że potrzebujemy sterownik mający cztery wejścia i dwa wyjścia analogowe 4-20 mA, trzy cyfrowe wyjścia oraz sześć cyfrowych wejść np. na przyciski. Sama jednostka centralna PLC to koszt rzędu kilka-kilkanaście tysięcy złotych. Przekaźnik programowalny to zaledwie kilka stówek, ale… Sama jednostka popularnego modelu przekaźnika programowalnego ma 8 wejść cyfrowych i 4 wyjścia przekaźnikowe. Jeśli wyjścia mają pracować maksymalnie szybko i bardzo często to wyjścia przekaźnikowe odpadają i trzeba dodać moduł wyjść tranzystorowych.

Cztery wejścia analogowe to aż dwa moduły z dwoma wejściami. Dwa wyjścia analogowe to kolejny moduł. Razem z jednostką centralną, mamy pięć modułów. Do zaprogramowania trzeba jeszcze zakupić licencję na oprogramowanie, które oczywiście wymaga posiadania komputera często z płatnym systemem operacyjnym. Moduły z licencją wyjdą łącznie nieco ponad dwa i pół tysiąca złotych netto. Do kosztu trzeba jeszcze doliczyć licencję na system operacyjny i czas potrzebny na naukę egzotycznego obrazkowego języka programowania.

Ktoś tu może rzucić słowo: Arduino. Moja odpowiedź brzmi: i tak i nie. Wiele osób próbowało użyć płytki prototypowej z tej rodziny i po udanym starcie, przyszło rozczarowanie w postaci częstych awarii powodujących straty wielokrotnie przekraczające koszt PLC czy przekaźnika programowalnego.

Płytki prototypowe Arduino to nic innego jak płytka PCB z jakimś mikrokontrolerem, gniazdami i paroma elementami na krzyż. Pierwotnie miało to służyć do obniżenia kosztów nauki programowania mikrokontrolerów i ułatwienia wejścia w tą drogę. Jednak wiele osób wręcz zaczęło to uważać za budulec wszelakiej elektroniki i z braku wiedzy oraz jakiejkolwiek chęci do nauki, używać to do celów, w których zwykły przekaźnik lub nawet pojedynczy tranzystor zrobi dokładnie to samo, ale lepiej, taniej i bardziej bezawaryjnie.

Nie znaczy to jednak iż to nie jest kompletnie przydatne w automatyce. Oczywiście awaryjność i znacznie utrudniony montaż niemal całkowicie wykreśla to z zastosowań w automatyce, ale nazwa płytka prototypowa chyba jasno wskazuje iż służy to do prototypowania.

Najpopularniejsze płytki Arduino zawierają w sobie mikrokontroler z rodziny ATmega, który może w większości modeli nie należy do bestii wydajności czy możliwości, ale niski koszt, mały rozmiar i bezawaryjność samego mikrokontrolera, powoduje, że jest w masowej produkcji wiele urządzeń korzystających z niego.

Dla przypomnienia, mikrokontroler (μC) to układ scalony zawierający w jednej małej obudowie procesor, pamięć RAM, pamięć programu, układ wejścia-wyjścia i często pamięć flash na dane nieulotne. Wiele z nich do działania wymaga paru drobnych elementów, np. rezystor i kondensator do zresetowania po włączeniu. Niektóre nawet nie potrzebują kompletnie nic – no może tylko zasilanie.

Docelowy sterownik można wykonać na samodzielnie zaprojektowanej i nawet samodzielnie wykonanej PCB, a przy odrobinie wprawy można nieco uprościć stosując płytkę uniwersalną.

Wejścia analogowe 4-20 mA nie są wielkim problemem. Rezystorem “zamieniamy” prąd na napięcie i pozbywamy się zakłóceń kondensatorem. Popularna ATmega328P ma sześć wejść przetwornika ADC który ma rozdzielczość 10 bit, co w wielu wypadkach jest nadto wystarczające. Zawsze można się pokusić o optoizolację lub o lepsze wykorzystanie rozdzielczości przetwornika za pomocą wzmacniacza operacyjnego, poprzez offset tych 4 mA.

Gdyby ilość wyprowadzeń (z wejściami analogowymi na czele) nie byłaby wystarczająca, to oprócz układów na magistrali I2C, można wykorzystać innym mikrokontroler, np. ATmega32A, ATmega2560 lub coś z rodziny STM 32 – zwłaszcza jeśli potrzebujemy coś szybszego. W każdym razie oczywiście trzeba zbuforować wyjścia oraz wejścia – nawet jeśli nie potrzebujemy 24 V, gdyż wyładowanie elektrostatyczne oraz napięcia indukowane podczas pobliskich przepięć, mogą skutecznie uśmiercić strukturę krzemową. Lepiej wymienić groszowy scalak w podstawce, niżeli mikrokontroler montowany powierzchniowo i jeszcze ponownie go programować.

Z wyjściem analogowym w atmegach nie jest aż tak prosto, gdyż nie ma wbudowanego przetwornika DAC. Najprościej można wykorzystać wyjścia PWM i zamienić PWM na sygnał analogowy za pomocą dwóch filtrów RC na każde wyjście.

Sygnał PWM wymaga odfiltrowania i oferuje zaledwie 8-bitową rozdzielczość. Jeśli to nie jest wystarczające, do wyboru jest dużo niedrogich przetworników DAC, jak na przykład 12-bitowy MCP3204.

Jako obudowę takiego sterownika, można wykorzystać obudowę uniwersalną do montażu na szynie TH35, albo obudowę jakiegoś bardzo starego lub zepsutego sterownika. W drugim przypadku będzie więcej miejsca na “wysokość”, dzięki czemu bez problemu umiejscowimy wewnątrz wyświetlacz LCD, np. 4×20 znaków na bazie popularnego sterownika HD44780.

Klawiaturę można wykonać na wiele sposobów. Tanią, trwałą i zarazem efektowną klawiaturę membranową można zaprojektować i zamówić lub zamówić wraz z zaprojektowaniem, co wbrew pozorom nie jest ani skomplikowane ani drogie.

Jak czas lub koszt bardzo gra rolę, to można przylutować zwykłe microswitche do płytki uniwersalnej oraz przewiercić otwory na przyciski. Warto wtedy skorzystać z drukarki etykiet lub zwykłej drukarki, nożyczek i kleju, gdyż prędzej czy później zapomni się co jest co.

Mikrokontroler oczywiście trzeba zaprogramować. Do popularnych rodzin μC istnieje pełno oprogramowania oraz programatory, które obecnie są okrutnie tanie. Złącza JTAG, USB czy ISP nie są żadnym problemem. W przypadku ISP można pisać zarówno w klasycznym C i ulubionym edytorze albo w razie braku czasu skorzystać z Arduino, zawierającego dość dużo bibliotek do obsługi peryferiów.

Użytkownicy systemów Linuksowych, oprócz bardzo bogatego oprogramowania, mogą wykorzystać jakikolwiek edytor oraz oskryptować kompilację wraz z programowaniem – często to są aż trzy etapy, gdyż kod często kompilowany jest do postaci szesnastkowej, co trzeba skonwertować do binarki, a następnie z tego pliku uruchomić proces flashowania.

Programowanie wykonywane przez człowieka, tak jak każda inna czynność, narażona jest na błędy, więc bardzo pomocne mogą być diody LED sygnalizujące stan wyjść czy nawet wejść.

Koszt całego przedsięwzięcia to między pięćdziesiąt a kilkaset złotych oraz kilka godzin pracy. W porównaniu do przekaźnika programowalnego jest nieco taniej i dzięki temu mamy możliwość wykorzystania “normalnego” języka programowania, zamiast obrazkowego – którego trzeba się nauczyć, zapłacić za oprogramowanie i liczyć na to, że będzie spełniać nasze potrzeby.

Oczywiście wiele fabrycznych sterowników PLC umożliwia zaprogramowanie ich w C, ale trzeba dopisać co najmniej jedno zero do faktury. Nie wspominając o własnościowym oprogramowaniu, często wymagającym posiadania konkretnej wersji Windowsa. Obecnie każdy mikrokontroler można bez najmniejszego problemu zaprogramować w systemach *nix (FreeBSD, OpenBSD, Linux, OSX), nie martwiąc się o brak kompatybilności oprogramowania czy konieczności posiadania wydzielonego osobnego starego komputera, który zepsuje się szybciej niż PLC.

Przy większych projektach, może być potrzebna magistrala CAN lub sieć Ethernet. Przy Atmegach na bardzo upartego można dodać transceiver CAN i ewentualnie drugi mikrokontroler do jego osobnej obsługi. Lepszym pomysłem wydaje się być ESP32 który posiada między innymi CAN oraz WiFi. Niektóre modele z rodziny STM32 posiadają Ethernet oraz jedną-dwie CAN z niewielkim buforem.

Przy projektach z siecią Ethernet popularny jest Raspberry Pi, ale jego koszt i niska dostępność mogą być zniechęcające. Z racji iż to jest wydajny komputer z zewnętrzną pamięcią DDR, to zaprojektowanie własnej płytki nie jest ani proste ani szybkie. W jego miejsce można wykorzystać podobne mikrokomputery z takimi samymi wyprowadzeniami GPIO – obecnie chyba najpopularniejsze to Orange Pi, Banana Pi oraz Radxa.

Dla niektórych mogą wydawać się kuszące płytki z procesorem x86, jak w większości komputerów biurkowych i laptopów, jednak często są dość drogie, wymagają większego chłodzenia oraz większego i droższego zasilacza. No może nie dotyczy to Intel Atom, ale kosztem ułamka wydajności nieco archaicznego RK3399.

Artykuł Tania automatyka, czyli co zamiast sterownika PLC? pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.

Nie jest wielkim problemem aby wziąć multimetr, włączyć go, nastawić go na omomierz, podłączyć sondy z jednej i drugiej strony, a następnie odczytać wartość. Problem pojawia się, gdy mamy kilkanaście lub więcej rezystorów. Pomiar każdego z nich bywa czasochłonny i żmudny. A co, jeśli nasze rezystory nie są luzem, tylko przylutowane albo są zainstalowane w maszynie, której nie możemy wyłączyć?

Kod paskowy wbrew pozorom nie wymaga znajomości zaawansowanej matematyki, gdyż pierwsze dwa-trzy paski to liczby, następnie mnożnik (np. 0.1, 1, 10, 100, etc.) oraz tolerancja, tzn. dokładność wykonania – maksymalny odchył rezystancji względem wartości znamionowej.

Czasami można spotkać jeszcze jeden pasek oznaczający współczynnik temperaturowy, który jest bardzo rzadko spotykany i mówi on o ile procent (ppm) zmienia się wartość rezystora wraz z temperaturą. Oczywiście nigdzie nie istnieją elementy idealne, a w precyzyjnych urządzeniach czasem trzeba wziąć to pod uwagę.

Dla przykładu, dwa pierwsze paski to żółty i fioletowy, czyli cztery i siedem. Jeśli następny pasek jest czerwony, to oznacza mnożnik razy sto. 47 razy 100 daje 4700 czyli 4.7 kΩ.

W praktyce jest to zawsze szybsze niż pomiar miernikiem, a można jeszcze szybciej gdy nie zależy nam (chwilowo) na dokładności – w takim wypadku patrzymy tylko na mnożnik – przykładowo analizując płytkę z elektroniką. Widząc mnożnik (czyli rząd wielkości) który nas interesuje, patrzymy na wcześniejsze paski i wtedy znamy dokładną wartość.

Konkretne kolory nie są tu przypadkowe, a są opracowane tak, aby były dość intuicyjne i łatwe do zapamiętania. Przykładowo wiedząc, że czarny to zero, a najbliższy mu kolor to brązowy to od razu wiemy, że brązowy to jeden. Kolejne kolory idą od najcieplejszego do najzimniejszego, czyli czerwony, żółty … niebieski, fioletowy, szary …

Oczywiście nie każdemu chce się to kuć na pamięć, ale jest na to sposób. Wystarczy mieć tabelkę pod ręką i w razie potrzeby korzystać. Po iluś użyciach samo to wchodzi do głowy i coraz rzadziej na nią patrzymy.

Jak widać ilość pasków nie jest stała i na pierwszy rzut oka trzeba policzyć ilość pasków oraz ocenić który jest pierwszy, a nie ostatni. Często przy pierwszym pasku jest mniejsza lub większa odległość od nóżki, ale nie jest to regułą. Czasem pasek tolerancji ma większy odstęp. W razie wątpliwości należy to ustalić samemu. Przykładowo, jeśli jeden skrajny pasek jest złoty, a drugi skrajny jest brązowy i zarazem wiemy że pierwszy powinien oznaczać wartość rezystancji i zarazem kolor złoty jest stosowany jako wartość tolerancji i ew. jako mnożnik, to z pewnością to jest ostatni, a pierwszym jest ww. brązowy.

Z reguły kolor (tło pasków) całego rezystora węglowego małej mocy jest beżowy jak na zdjęciu tytułowym, a rezystory metalizowane o tolerancji 1% lub lepszej, mają kolor niebieski lub inny, co precyzuje nam rząd wielkości tolerancji i tym samym ustalenie tego który pasek jest pierwszy. Również trzeba zauważyć, że 5% mają typoszereg E24, a bardziej precyzyjne E48, E96 oraz E192. Te trzy ostatnie używają trzech, a nie dwóch cyfr, więc są trzy paski oznaczające wartość, zamiast trzech.

Czasami można się natknąć na tzw. rezystory bezpiecznikowe, które na pierwszy rzut oka wyglądają jak zwykły rezystor. Ich kod paskowy niestety nie jest regułą, ale zwykle próbując je odczytać jak rezystor, wychodzi jakaś dziwna wartość spoza typoszeregu lub np. skrajny pasek jest czarny, a ten właśnie kolor normalnie oznacza zero i nie może być stosowany jako wartość tolerancji.

Rezystory bezpiecznikowe to nic innego jak połączenie rezystora i bezpiecznika w jedno. Pozwala to na zmniejszenie rozmiaru urządzenia i obniżenie jego kosztu produkcji poprzez zastosowanie jednego elementu zamiast dwóch.

Zwykły rezystor w razie nadmiernej wydzielanej na nim mocy (np. wskutek awarii innych elementów) zmieni wartość jego rezystancji w bliżej nieznanym kierunku, ale też może się zapalić żywym ogniem powodując pożar, co nie powinno mieć miejsca w przypadku rezystora bezpiecznikowego.

Jak odczytać wartość spalonego rezystora?

Czasami przychodzi taki moment, że urządzenie uległo awarii i jedną z rzeczy do zrobienia, jest wymiana spalonego rezystora(ów). Pomiar takowej sztuki przeważnie da wynik inny niż pierwotna wartość, a efekt spalenia mniej lub bardziej zmienia kolor fragmentu, połowy lub jego całości.

Jeśli mamy schemat to jest bajka, bo od razu wiadomo jaki powinien być – no może za wyjątkiem, gdy ktoś dokonał modyfikacji i nie ma aktualnego schematu pokazującego stan sprzed awarii.

Kiedy nie mamy żadnego schematu czy innego źródła informacji, to próbujemy odczytać to co widać. Przykładowo, jeśli widoczne przepalenie jest na pierwszym pasku, reszta jest nietknięta i wśród nich widać ostatni pasek z tolerancją, to można się kierować wartościami z typoszeregu. Powiedzmy że ten pierwszy obecnie po spaleniu jest czarny, a czarny oznacza zero, a takowe są raczej niespotykane, bo nawet 0.1 oma oznaczane jest jako brązowy i czarny (jeden i zero) z mnożnikiem 0.1 tzn. jedna dziesiąta, czyli pasek złoty. Przy mniejszym spaleniu, biały nie stanie się czarnym, tylko czymś pomiędzy, więc to pozwala przypuszczać, że w oryginale był brązowy albo np. czerwony. Jeśli zarazem wiemy, że tolerancja wynosiła 5%, a drugi pasek to z pewnością brązowy, więc mamy X, 1 oraz mnożnik. Przy tych 5% stosowany jest typoszereg E24, w którym jedynka w drugiej cyfrze występuje przy 11, 51 oraz 91. Zakładając, że najpewniej to nie był biały, to zostaje nam 11 oraz 51.

Jeśli spaleniu uległa całość albo z pomocą pasków nie możemy jednoznacznie ustalić co to było, to należy dokonać wstecznej inżynierii.

Rzeczywisty przypadek całkowicie spalonego rezystora

Dość ciekawy przypadek usterki z całkowicie spalonym rezystorem przytrafił mi się bardzo wiele lat temu, gdy dostałem do naprawy telewizor kineskopowy polskiej marki Elemis. Oczywiście trzeba być “geniuszem” żeby wymieniać na oślep albo ewentualnie leniem aby pytać po forach wstawiając zdjęcia, których nikomu raczej nie będzie chciało się dogłębnie analizować. Wspomniana wsteczna inżynieria w tym wypadku to nic innego jak popatrzenie na ścieżki z drugiej strony płytki, gdzie jak na dłoni widać iż ten rezystor docelowo jest połączony równolegle z cewką tuż obok, a te dwa elementy są połączone szeregowo z jedną z cewek odchylania.

Przy tej cewce był widoczny gołym wzrokiem tzw. zimny lut, a ściślej widoczny brak kontaktu między wyprowadzeniem a ścieżką, co potwierdził pomiar omomierzem oraz widoczna kreska zamiast obrazu – czyli efekt całkowitego braku odchylania pionowego wiązki elektronów wewnątrz kineskopu.

Skoro doszło do tej przerwy na poziomie lutu, to cały prąd płynął przez rezystor, co finalnie go uśmierciło. Poprawienie lutu jest rzeczą dość banalną, ale rezystorek jest tak spalony, że cały jest czarny i jedyne co widać to jego rozmiar, co pozwala oszacować jego moc nominalną na około 2 W.

W tamtych czasach internet dopiero raczkował, ale wówczas miałem w pobliżu niestety nieistniejący już zarazem sklep elektroniczny i serwis RTV, w którym specjalizowali się w telewizorach. Po krótkiej rozmowie dostałem na dłoni rząd wielkości jaki w takich wypadkach występuje – czyli coś w stylu od 100 do 300 omów. Po tylu latach nie pamiętam dokładnie, ale taki właśnie był wachlarz od-do.

Po zakupie garści różnych rezystorów podobnej mocy i w podanych rezystancjach, trzeba było poprawić luty przy cewce oraz wlutować jakiś rezystor. Dając mniejszą wartość, więcej prądu popłynie przez rezystor oraz cewki odchylania, co może wyrządzić szkód. Więc najbezpieczniej było zacząć od większego, a następnie wstawiać mniejsze, aż obraz będzie najbardziej właściwy. Po tej operacji, dodatkowo wyregulowałem obraz za pomocą podkówek (potocznie potencjometr montażowy) i właścicielka przy odbiorze powiedziała, że obraz jest lepszy niż sprzed awarii – czego chcieć więcej?

Artykuł Jak czytać (spalone) rezystory? Kod paskowy opornika pochodzi z serwisu Elektryka Prąd Nie Tyka - instalacje elektryczne w praktyce.