/
Автор: Смелков Г.И. Пехотиков В.А.
Теги: освещение светотехника электроэнергетика электротехника пожарная безопасность безопасность жизнедеятельности
ISBN: 5-283-01060-0
Год: 1991
Текст
Г.И.СМЕЛКОВ
В.А.ПЕХОТИКОВ
ПОПАРНАЯ
БСЗОПАСНОСТЬ
СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ с
ИЗДЕЛИЙ
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
ББК 31.294
С 50
УДК 628.9.614.841.345
Рецензент С. А. Клюев
Смелков Г. И., Пехотиков В. А.
С 50 Пожарная безопасность светотехнических изде-
лий.— М.: Энергоатомиздат, 1991.— 160 с.: ил.
ISBN 5-283-01060-0
Освещены вопросы теории, инженерной практики опреде-
ления и снижения пожарной опасности светотехнических изде-
лий. Приводятся современные вероятностно-статистические и
экспериментальные методы оценки пожарной опасности све-
тильников н ламп накаливания. Изложены нормативные тре-
бования к обеспечению пожарной безопасности светотехни-
ческих изделий.
Для инженерно-технических работников, занимающихся
проектированием, монтажом и эксплуатацией светотехничес-
ких изделий, а также работников пожарной охраны.
2202090000-003
С 051(01)-9! ”7 ’
ББК 31.294
ISBN 5-283 01060 0
© Авторы, 1991
ПРЕДИСЛОВИЕ
Интересы социального и экономического развития,
требуют прежде всего серьезных преобразований в усло-
виях труда. Одновременно с борьбой за укрепление эко-
номического потенциала нашей страны должна прово-
диться большая работа в области охраны труда и здо-
ровья советских людей. Ставится задача осуществить
глубокие преобразования в важнейшей сфере жизнедея-
тельности людей — в труде, облегчить его условия, обе-
спечить широкие возможности для высокопроизводи-
тельной творческой работы.
С общими задачами охраны труда тесно связаны и
вопросы пожарной безопасности в электроустановках.
Пожаробезопасные конструкции электрических машин,
механизмов, аппаратов и светотехнических изделий дол-
жны обеспечить нормальные условия труда и быта тру-
дящихся, предотвратить воздействие иа людей опасных
факторов пожара.
Вместе с тем статистические данные за последние го-
ды свидетельствуют о том, что в большинстве промыш-
ленно развитых стран из-за неисправности и непра-
вильной эксплуатации электротехнических устройств
ежегодно происходит 20—25 % общего числа пожаров,
причем имеет место тенденция к их увеличению. В Со-
ветском Союзе ежегодно число таких пожаров увеличи-
вается примерно на 0,89 %.
Практика показывает, что более половины пожаров
от электрических причин возникает от четырех видов
электроустановок: электропроводок, нагревательных при-
боров, телевизоров и светильников.
Рассматривая электрические светильники как одну
из наиболее массовых групп электротехнических изде-
лий, приходится констатировать, что их конструктивное
исполнение не всегда удовлетворяет требованиям пожар-
ной безопасности.
При рассмотрении вопроса о пожарной безопасности
светотехнических изделий1 следует сказать, что в нашей
стране практически отсутствует етгцисгический матери-
1 В соответствии с ГОСТ 12 2 007 1 I 88 иод светотехническими
изделиями понимаются источники евс-гп, светильники, электроуста-
повочные изделия и nyeitopfi улируюише аппараты. В данной книге
рассматриваются все виды, за исключением электроустановочных из-
делий.
1* 3
ал по пожарам от осветительных установок и светильни-
ков, оборудованных ксеноновыми, натриевыми, галоген-
ными лампами и лампами типа ДРЛ. Это объясняется
тем, что данные типы источников света имеют, как пра-
вило, большую единичную мощность (от сотен ватт до
десятков киловатт) и применяются, в основном, для ос-
вещения открытых зон или больших помещений (про-
летов цехов и т.п.), т.е. мест с относительно небольшим
сосредоточением горючей загрузки. С учетом этого об-
стоятельства в настоящей книге рассматриваются во-
просы пожарной опасности в основном светильников с
люминесцентными лампами и лампами накаливания и
их элементов, являющихся самыми массовыми видами
осветительных устройств, применяемых для освещения
жилых, производственных и административных зданий,
Анализ многочисленных отечественных н зарубеж-
ных литературных источников показал, что в настоящее
время отсутствуют обобщающие публикации, которые в
комплексе освещали бы вопросы пожарной профилакти-
ки электроосветительных изделий.
Исходя из этого авторами сделана попытка обобщить
в небольшой по объему книге основные результаты мно-
голетних исследований в области изучения пожарной
опасности светильников и их элементов.
Логическим завершением книги является глава, в
которой наряду с нормативными противопожарными
требованиями излагаются с учетом многолетнего опыта
работы рекомендации авторов в области пожарной про-
филактики осветительных устройств.
Авторы считают своим долгом выразить благодар-
ность канд. техн, наук Ю. Б. Айзенбергу за ценные ука-
зания в процессе работы над рукописью, канд. техн, наук
С. А. Клюеву за предложения и замечания, сделанные
им при рецензировании рукописи, а также сотруд-
никам отдела «Пожарной профилактики электроустано-
вок» за помощь в проведении исследований.
Все замечания и пожелания просьба направлять по
адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10,
Энергоатомиздат.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
Электрическое освещение прочно вошло в жизнь со-
ветских людей. По среднестатистическим данным в раз-
витых странах в настоящее время 13—15 % всей выра-
ботанной электроэнергии затрачивается на электриче-
ское освещение производственных предприятий, жилых
и общественных зданий. Отечественная светотехническая
промышленность выпускает широкий ассортимент источ-
ников света, предназначенных для использования в раз-
личных осветительных приборах и установках. Наряду
с лампами накаливания (ЛН) и люминесцентными
лампами, нашедшими широкое распространение в прак-
тике осветительной техники, используются разрядные
лампы высокого давления типов ДРЛ, ДРЙ, ДРИЗ,
ДНаТ, а также мощные дуговые ксеноновые трубчатые
лампы типа ДКсТ (только для наружного освещения).
Среди ламп накаливания — наиболее распространен-
ного источника света — имеются их разновидности —
лампы с отражающим зеркальным или диффузионным
покрытием колбы, а также перспективные галогенные
лампы накаливания (с йодно-вольфрамовым циклом).
Также постоянно совершенствуются и люминесцентные
лампы. Источники света выпускаются самой различной
мощности—от десятков ватт до десятков киловатт на
разные напряжения, в колбах различных форм и разме-
ров. Наряду с этим многочисленна и номенклатура све-
тильников, выпускаемых нашей промышленностью. Све-
тильники с лампами накаливания характеризуются преж-
де всего большим разнообразием форм, конструкторских
решений и применяемых для отражателей п внешнего
оформления декоративных материалов.
Светильники с люминесцентными лампами конструк-
тивно более сложны, чем светильники с другими источ-
никами света, имеют разветвленную электрическую схе-
му, большое количество элсктроуетаповочпых изделий,
специальную пускорегулируютую аппаратуру. В каче-
стве светорассеивающпх элементов применяются в основ-
ном пластмассы, В соответствии со статистическими дан-
ными в 1985 г. от всех видов электротехнических изделий
5
в стране произошло 46 174 пожаров, которые нанесли
учтенный ущерб 83,7 млн. руб. Определенный «вклад»
в эту статистику внесли и светильники, особенно с лам-
пами накаливания, которые в 1981—1985 гг. явились
причиной 6068 пожаров. Последствия этих пожаров:
2,8 % гибели людей и 5,8 % ущерба.
Средний процент пожаров по годам и ущерб от лю-
минесцентных светильников (по отношению к светиль-
никам с лампами накаливания) составил 7,7 % по чис-
лу пожаров и 12,7 % по ущербу (табл. 1).
Таблица 1. Количество пожаров от светильников по годам
(числитель) и учтенный ущерб, млн. руб. (знаменатель)
Вид светильника Год
1981 1982 | 1983 | 1984 1985
С лампой накаливания 1048 1098 1244 1936 1442
—— —— — *
(ЛН) 1,8 1,68 2,55 2,62 8
85 103 93 91 133
Люминесцентный (ЛЛ) 0,18 0,46 0,37 0,4 0,27
Примечание. Если иет других оговорок, здесь и далее приводятся
данные по отношению к пожарам от всех электротехнических изделий.
Среди всех электрических изделий светильники с
лампами накаливания по суммарному числу пожаров за
1981 —1985 гг. занимали шестое место. Следует отме-
тить, что за тот же период они дали и наиболее «доро-
гие» пожары. Если средний ущерб от пожара от элект-
ротехнических изделий в те же годы составил 1813 руб.,
то пожары от светильников с лампами накаливания
имели средний ущерб 7400 руб., а с люминесцентными
лампами — 3326 руб.
Как видно из табл. 2, большинство пожаров от све-
тильников с обеими видами ламп происходит вследст-
вие несоблюдения правил пожарной безопасности при
их эксплуатации. Конкретные противопожарные требо-
вания к светильникам, несоблюдение которых ведет к
пожару, рассмотрены в гл. 5.
Остановимся более подробно на анализе статисти-
ческих данных по пожарам от светильников, происшед-
ших в 1986 -1987 гг. Прежде всего следует отметить,
во-первых, что по сравнению с прошлыми годами объем
6
Таблица 2. Количество пожаров от светильников с ЛЛ и ЛН
за 1981—1985 гг. по причинам, способствующим возникновению
пожара (числитель) и учтенный ущерб, тыс. руб. (знаменатель)
Причины, способствующие возникновению пожара Год
1981 1982 1983 1984 1985
ЛЛ ЛН ЛЛ ЛН ЛЛ ЛН ЛЛ ЛН ЛЛ ЛН
Несоблюдение 7 22 14 24 18 25 3 14 1 20
правил тех- нической экс- плуатации 11 49 116 20,6 60 19 0 8 0,6 2
Некачественная 3 5 Т" 2 5 2 11 0 4 0 6
сборка, мон- таж 4 10 0 6 3 13 0 2 0 3
Некачествен- 2 0 1 5 0 1 0 2 0 0
ная пайка 0 0 0,3 6 0 0 0 0,6 0 0
Несоответствие 12 42 10 34 3 36 3 17 5 9
электричес- кой защиты 18 79 2 13 4 30 0,6 14 3 4
Несоблюдение 0 4 0 5 1 6 1 1 0 1
правил по- жарной без- опасности при ремонте 0 1/ 0 122 0,2 0,9 0 0 0 0,1
Несоблюдение 4 221 13 239 15 280 22 539 26 597
правил по- жарной без- опасности при эксплу- атации 2 277 27 2ЬЗ 128 292 39 789 71 619
Несоблюдение 3 7 30 0 49 1 45 0 7 0 13
пожаробез- опасного рас- стояния 24 0 36 0,8 199 0 9 0 5
Неэффектив- 0 2 0 0 0 2 0 0 0 0
ность тепло- отвода 0 3 0 0 0 0,5 0 0 0 0
Отсутствие за- 1 113 4 102 0 108 0 15 0 22
щ’итиого кол- пака или ко- жуха 0 162 1 321 0 178 0 33 0 41
7
Продолжение табл. 2
Причины, способствующие возникновению пожара Год
1981 1982 1983 1984 1985
ЛЛ лн ЛЛ ЛН ЛЛ ЛН ЛЛ лн ЛЛ ЛН
Перенапряже- ние электро- сети 15 33 15 49 18 43 9 11 1 11
95 33 214 36 92 43 29 7 0 51
Разрыв колбы лампы 4 425 7 444 3 492 1 100 1 90
8 894 14' 501 1 1202 7 251 0 137
Итого 51 897 66 956 61 1049 39 710 34 770
146 1546 373 1376 288 1977 76 1114 75 862
представленных для анализа данных уменьшился.
В связи с изменением статлистка 1 светильники люми-
несцентные и с лампами накаливания оказались объе-
диненными в одну рубрику «светильники», что делает
теперь невозможным дифференцированное рассмотре-
ние статистических данных о пожарах по видам све-
тильников. Во-вторых, уменьшилось количество учиты-
ваемых пожаров за счет исключения пожаров с ущер-
бом менее 50 руб.
Это обстоятельство затрудняет сопоставление данных
по динамике изменения количества пожаров в XI и XII
пятилетках.
Говоря об объектах, которые чаще всего подвергают-
ся пожарам от светильников (табл. 3), необходимо пре-
жде всего выделить жилой сектор: более 87 % пожаров
и около 70 % ущерба связаны с жилыми зданиями. На
втором месте с небольшим «преимуществом» по количе-
ству, но с большим перевесом по ущербу от пожаров
идут торговые помещения: склады, базы, магазины. Це-
ленаправленная и своевременная профилактика пожаров
от светильников на этих объектах позволила бы резко
сократить их количество. К сожалению, как уже отме-
чалось, в жилом секторе пожарно-профилактическая ра-
бота (за исключением контроля за состоянием отопи-
1 Первичный документ учета пожаров, заполняемый местными
opiniiBMti пожарной охраны и направляемый во ВНИИ противопо-
жарной обороны для обработки и анализа.
Я
Таблица 3. Данные о пожарах от светильников по объектам
нх установки
Объект (место) 1986 г. 1987 г.
Количество пожаров, шт. (%) Ущерб, тыс. руб. (%) Количество пожаров, шт. (%) Ущерб, тыс. руб (%)
Всего за год В том числе: 1174 (100) 3741,5(100) 1173 (100) 2195 (100)
жилой сек- тор 1019 (86,7) 2557 (68,3) 1024 (87,3) 1688,4 (76,9)
склады, базы и тор- говые по- мещения 30 (2,5) 446,5(11,9) 41 (3,5) 307(14)
здания про- изводст- венного назначе- ния 30 (2,5) 323,5 (8,6) 31 (2,6) 25,8(1,2)
сельскохо- зяйствен- ные объек- ты 32 (2,7) 183,4(4,9) 27(2,3) 88,8(4)
админист- ративно- обществен- ные учреж- дения 10(1) 20,3 (менее 1 %) 12(1) 11,5 (менее 1 %)
тельных систем в частных жилых домах, выполняемая
по линии добровольной пожарной охраны) не прово-
дится.
В новом статлистке обычные для светильников при-
чины пожаров (взрыв электролампы, короткое замыка-
ние, касание лампой горючего материала и т. п.) замене-
ны фактически на обстоятельства, способствующие воз-
никновению пожара: нарушение правил пожарной безо-
пасности, правил монтажа и т.п. (табл. 4). Эго несколько
затрудняет использование технических средств и
приемов в определении причин пожаров, делает экс-
пертную работу более бумажной, более умозрительной.
Представленные в табл. 4 данные свидетельствуют о
недоработке по предотвращению пожаров как энергети-
ческих служб, осуществляющих кош роль за техниче-
ской эксплуатацией электрооборудования, так и Госпож-
надзора по выявлению случаев нарушения правил по-
Таблица 4. Данные о пожарах от светильников по причинам,
способствующим их возникновению
Причины, способствующие возникновению пожаров 1986 г. 1987 г.
Количество пожаров, шт. (%) Ущерб, тыс. руб. (%> Количество пожаров, шт. (%) Ущерб, тыс. руб. (%)
Всего за год В том числе: 1173(100) 2195(100) 1174 (100) 3741,5(100)
нарушение правил по- жарной безопасно- сти при эксплуата- ции 434 (37) 517(23,5) 401 (34,1) 1004 (26,8)
нарушение правил техничес- кой экс- плуатации 345 (29,4) 859(39,1) 340 (29) 915(24,5)
нарушение правил монтажа 262 (22,3) 573(26,1) 285 (24,2) 844 (22,5)
недостат- ки конст- рукции и изготовле- ния 55 (4,6) 134 (6,1) 65(5,5) 108(2,9)
жарной безопасности. Впрочем, вывод этот вполне есте-
ствен, если увязывать данные табл. 4 с данными преды-
дущей таблицы: наибольшее количество пожаров от све-
тильников происходит в жилье, а надзорные органы свою
работу гам по проводят.
Хотелось бы отмстить и условность разделения чис-
ленных данных табл. 4 по причинам пожаров: трудно
придумать какое-нибудь нарушение правил технической
эксплуатации электрооборудования, которое не привело
бы к нарушению правил пожарной безопасности при его
эксплуатации.
Общая концепция оценки пожарной опасности элек-
тротехнических изделий, в том числе светильников, из-
ложена в ГОСТ 12.1.004—85 и основывается на вероят-
ностно-статистической оценке условий возникновения в
них загорания с последующим сравнением этой вероят-
1К)( ги с нормируемым уровнем допускаемого риска.
1()
Формулировка концепции показывает и пути ее реа-
лизации: изучение аварийных режимов работы светиль-
ников и их компонентов, определение частоты возникно-
вения аварийных режимов, надежности работы аппара-
тов защиты и многих других обстоятельств и факторов.
Другим, не менее важным аспектом проблемы борь-
бы с пожарами от светотехнических изделий является
правильное определение причин возникновения пожара.
Решение этого вопроса не только позволяет повысить
эффективность пожарно-профилактической работы, но и
имеет огромное социальное значение, так как на прак-
тике способствует реализации тезиса В. И. Ленина о «не-
отвратимости наказания» для истинных виновников, чьи
преступные действия (или бездействие) способствовали
возникновению пожара.
Необходимо отметить, что вопросы исследования при-
частности электроустановок к пожарам и пожарной
опасности этих изделий неразрывно связаны. Это обус-
ловлено тем, что без детального изучения аварийных
пожароопасных режимов электроустановок невозможно
выявить те или иные признаки причастности или непри-
частности последних к возникновению от них загораний.
И наоборот, изучение вещественных доказательств,
изъятых с места пожара, позволяет более целенаправ-
ленно решать задачу по исследованию пожарной опас-
ности.
Говоря об исследованиях, связанных с изучением
причин возникновения пожаров, следует отметить, что
речь идет прежде всего о разработке инструментальных
методов анализа образцов светильников, которые изъя-
ты с пожара и с помощью которых можно дать объек-
тивную оценку причастности или непричастности данно-
го изделия к возникновению загорания. Анализ имею-
щейся информации позволяет констатировать, что до
последнего времени ни в нашей стране, ни за рубежом
нс имелось аналогичных методов.
Глава первая
ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
В светильниках внутреннего и наружного освещения
в сетях переменного тока с номинальным напряжением
127 и 220 В, частотой 50 Гц используются лампы нака-
ливания общего назначения (далее — лампы накалива-
ния), выпускаемые по ГОСТ 2239—79* (СТ СЭВ 3569—
82).
Предусмотренная ГОСТ 2239—79* номенклатура со-
держит 67 типов ламп мощностью от 15 до 1000 Вт. Лам-
пы мощностью до 25 Вт — вакуумные, остальные — га-
зополные (смесь аргона или криптона с азотом).
Устройство лампы накаливания показано на рис. 1.
Подробное описание деталей лампы и их особенностей
приводится в [1]. В данной книге с учетом ее направлен-
ности даны лишь те сведения, которые будут использо-
ваны для рассмотрения вопросов, связанных с оценкой
пожарной опасности ламп.
Внешнюю оболочку лампы составляет стеклянная
герметичная колба, служащая для изоляции раскален-
ною вольфрамового тела накала от кислорода окружа-
ющей среды.
Тело накала фиксируется в пространстве и получает
электропитание через вводы (электроды). Вводы у ламп
накаливания общего назначения — трехзвенные. Внут-
реннее звено — никель, среднее звено, впаиваемое в стек-
ло,— платинит, внешнее звено — выводы — один из
меди, другой составной: медь с впаянной омедненной
ферроникелевой проволочкой, выполняющей роль пре-
дохранителя. В соответствии с ГОСТ 2239—79 * такие
плавкие предохранители должны иметь все лампы мощ-
но* 1 ыо от 40 до 300 Вт включительно. Назначение
плавко!о предохранителя — предотвратить нарушение
12
целостности колбы лампы при аварийном режиме. К со-
жалению, как показано в §5, с этой задачей предохра-
нитель не всегда справляется.
Рис. 1. Устройство лампы нака-
ливания:
1 — стеклянная колба; 2— инерт-
ный газ; 3 —тело накала; 4 —
крючки (молибден); 5—штабнк;
6 — электроды (никель); 7 — лопат-
ка; 8 — средняя часть электрода
(платинит); а —тарелочка; 10 —
штенгель; 11 — выводы лампы;
12— цоколевая мастика; 13— цо-
коль; 14 — откачное отверстие;
15— линзочка
Молибденовые держатели (крючки), впаянные в лин-
зочку, поддерживают тело накала от провисания.
Центральным конструктивным узлом лампы является
ножка, которая кроме держателей включает стеклян-
ные элементы: штабнк (цельный или пустотелый), пус-
тотелый штенгель и трубку-тарелку. Для удобства под-
ключения к электросети горло колбы с помощью цоко-
левочной мастики соединяют со стальным оцинкованным
цоколем, к корпусу которого и центральной контактной
пластине припаиваются или привариваются электроды.
Срок службы ламп накаливания около 1000 ч. В свя-
зи с возможностью повышения напряжения и освети-
тельных сетях, особенно в ночное время, ГОСТ 2339—
79* предусматривает выпуск ламп па расчетное напря-
жение 220—230, 230—240, 235 -245 В На расчетное на-
пряжение 240 В выпускаются наиболее широко исполь-
зуемые лампы мощност!.ю 00, 100 и 150 Вт.
Пожарную опасность ламп накаливания принято
рассматривать в двух аспектах:
13
возможность возникновения пожара от соприкосно-
вения (или опасного приближения) лампы и горючего
материала;
возможность возникновения пожара от попадания на
окружающие горючие материалы раскаленных элемен-
тов ламп, образующихся при ее разрушении (см. § 4).
Иногда к этим двух аспектам добавляется и тре-
тий — возможность загорания патрона или питающих
проводов, Этот вопрос имеет свою специфику и рассмат-
ривается в § 10.
Первый аспект связан, во-первых, с основным недо-
статком, присущим всем лампам накаливания: «больше
греют, чем светят» (световой КПД вакуумных ламп не
превышает 1,5 %, а газополных 2—4%), во-вторых, с
неправильной эксплуатацией, когда на одно наруше-
ние — использование открытой лампы без рассеивате-
ля — накладывается другое — несоблюдение допусти-
мого расстояния приближения горючих материалов. Од-
нако даже если это расстояние и достаточно (например,
больше метра, когда за счет радиационного излучения
лампы зажигание горючих материалов маловероятно),
пожар может возникнуть (второй аспект) от раскален-
ных частиц металлов, образующихся в лампах в ава-
рийных режимах (оплавления электродов или вводов
дуговыми разрядами) и разлетающихся от лампы на
расстояние около трех метров. Вертикально падающие
частицы сохраняют зажигательную способность при па-
дении с 8—10 м.
Возможность возникновения дугового разряда в лам-
пе, с одной стороны, связана с качеством ее изготовле-
ния, а с другой — с качеством питающего напряжения
(наличием перенапряжений). Снижение качества ламп
может быть вызвано следующими заводскими дефек-
тами.
Дефект тела накала — уменьшение при волочении
диаметра вольфрамовой проволоки, неравномерный шаг
витков спирали нити, изменение удельного электриче-
ского сопротивления вольфрамовой проволоки за счет
вкрапления примесей.
При наличии этих дефектов на локальных участках
тела накала происходят перегрев и интенсивное испаре-
ние вольфрама, приводящие в конечном итоге к перего-
ранию нити. В отдельных случаях разрушение тела
штили приводит к появлению микродуг, ионизации меж-
) I
электродного промежутка и возникновению дугового
разряда, вызывающего оплавление электродов, появлению
пожароопасных раскаленных частиц металла и разруше-
нию колбы с соответствующими пожароопасными по-
следствиями. К таким же последствиям может привести
дефект заполняющего газа. Неправильный выбор ком-
понентов и их соотношения, наличие загрязнений спо-
собствуют ионизации газа в объеме колбы и образова-
нию дугового разряда между электродами. Есть и другие
дефекты, прямо или косвенно влияющие на пожарную
опасность ламп накаливания. Они подробно рассмотре-
ны в соответствующих литературных источниках, напри-
мер в [2], и в данной книге не приводятся. Грубым де-
фектом, значительно повышающим пожарную опасность
ламп накаливания, как показано в последующих пара-
графах, является отсутствие предохранителя.
Особо следует сказать о влиянии значения напряже-
ния на пожарную опасность ламп накаливания. В соот-
ветствии с требованиями ГОСТ 13109—87 отклонения
напряжения в электрической сети до 1 кВ в течение не
менее 95 % времени каждых суток не должны превышать
±5%, в послеаварийном режиме работы — не более
±10%.
Выполненные в некоторых регионах страны испыта-
тельными пожарными лабораториями (ИПЛ) исследо-
вания показали, что фактические значения напряжения
в осветительных сетях существенно отличаются от нор-
мированного уровня. Особую тревогу с точки зрения
пожарной опасности вызывают, естественно, перенапря-
жения, которые чаще всего возникают в ночное время
при отключении части электропотребителей. Кроме мед-
ленных циклических изменений напряжения, зависящих
от режима нагрузки, в реальной электрической сети про-
исходят различного рода резкие колебания напряжения
при переходных процессах, которые вызывают кратко-
временные, но значительные перенапряжения. Из всех
видов перенапряжения в сетях 0,38 кВ наиболее вероятны
коммутационные. Коммутационные перенапряжения воз-
никают вследствие быстрых вынужденных пли внезап-
ных изменений параметров сети: пуск и отключение мощ-
ных электропотребителей, шуп।пронация части потре-
бителей вследствие короткою замыкания (КЗ) н т.п.
Иногда, особенно и сельской местности, при наличии
протяженных линий электропередачи низкого напряже-
15
ния могут иметь место грозовые (внешние) перенапряже-
ния.
Проводимые в институте эксперименты по изучению
условий возникновения дуговых разрядов в лампах по-
казали, что на новых изделиях для получения пробоя
напряжение питающей линии должно превышать рас-
четное не менее чем в 1,6—1,8 раза. В лампах, находя-
щихся в эксплуатации, особенно в условиях периодиче-
ски возникающих перенапряжений, аварийный режим
может возникнуть при напряжении, лишь иа
15—20 % превышающем расчетное, а в отдельных слу-
чаях и при расчетном напряжении.
Как видно из рис. 2, уже при напряжении более
110% расчетного происходит резкое снижение продол-
жительности горения лампы со всеми вытекающими при
ее перегорании пожароопасными последствиями. Иссле-
Рис. 2. Зависимость продолжи-
тельности горения лампы накали-
вания от напряжения питающей
сети
Рис. 3. Характерные графики
изменения напряжения U в ра-
бочий день:
1 — в сельской местности; 2 — в го-
роде
1—1—11.1 I I .1__i'll
о 2 Ч 6 8 10 12 W 16 18
Рис. 4, Распределение количе-
ства пожаров п в течение су-
ток:
/ — в сельской местности; 2 — в го-
роде
дотация, выполненные ИПЛ Таджикской ССР в 1981 г.,
показали, что на всех-исследуемых промышленных объ-
( kt.'ix г. Душанбе имело место повышение (среднесу-
ючного) напряжения по отношению к номинальному.
Максимальные значения напряжений составляли в суб-
боту 114% номинального, в воскресенье 116% и в ус-
редненный рабочий день 113%. Еще более значительны
колебания напряжения в сельской местности. Например,
в Кулябской и Курган-Тюбинской областях максималь-
ное значение питающего напряжения на объектах в не-
которых районах составляло 260 В.
Максимум напряжения устанавливается около 24 ч
н поддерживается в течение 5—6 ч. Затем идет пониже-
ние напряжения, и в течение всего рабочего дня напря-
жение поддерживается почти на одном уровне около но-
минального. В вечернее время (с 18—20 и до 24 ч) на-
блюдается уменьшение напряжения до 220 В и ниже.
Аналогичные колебания напряжения характерны в сред-
нем и для других регионов страны. Сравнение графиков
суточного изменения напряжения в городе и сельской
местности (рис. 3) с характером изменения количества
пожаров на исследуемых объектах (рис. 4) говорит о
некоторой их аналогии, что лишний раз свидетельствует
о существенном влиянии качества питающего напряже-
ния на пожарную опасность электротехнических изде-
лий, в том числе и ламп накаливания.
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Несмотря на то что применение открытых ламп нака-
ливания без светильника в качестве самостоятельного
осветительного устройства нормативными документами
ш. предусмотрено, тем не менее такие устройства доволь-
но широко используются не только в быту, НО И В На-
родном хозяйстве, особенно в сельской местности: в об-
щественных зданиях, на объектах хранения и реализа-
ции материальных ценностей (складах, базах, магази-
нах и т. п.).
Авторам неоднократно приходилось участвовать в
проведении экспертиз по пожарам па таких объектах,
мнда решался вопрос об определении причастности к
пожарам ламп накаливания, поэтому вопрос оценки по-
жарной опасности ламп, используемых открыто вне све-
шльника (или как их пиогда называют «ламповых под-
весов»), продолжает оставаться достаточно актуальным.
Так как применение открыто устанавливаемых или
подвешиваемых на проводах ламп в качестве освети-
тельного устройства соответствующими стандартами за-
прещено, то, естественно, стандартизованная методика
испытаний таких светильников на пожарную опасность
отсутствует. Применяемые во ВНИИПО и испытатель-
ных пожарных лабораториях методы предусматривают:
снятие температурных характеристик ламп при их
различном пространственном расположении: вертикаль-
ном (цоколем вверх и вниз) и горизонтальном;
измерение температур в пространстве на некотором
удалении от колбы (в целях выбора допустимого при-
ближения к лампе горючего рассеивателя);
прямые испытания температурного воздействия ламп
накаливания на соприкасающиеся или близко располо-
женные горючие материалы.
Испытания проводятся в вытяжном шкафу, в камере
500x500x500 мм, позволяющей имитировать детали ин-
терьера, с которыми может соприкасаться лампа. Изме-
рения температур на поверхностях горючей облицовки
проводят при напряжении питающей сети 1,1 UHoK (242 В)1
в течение 8 ч непрерывного горения лампы либо до по-
явления признаков возгорания испытуемых материалов
(или деталей интерьера). Температуру на колбах ламп
при снятии их температурных характеристик измеряют
при наступлении установившегося теплового режима
(в течение 30 мин температура не изменяется больше чем
на 1 °C).
Измерения температуры проводят с помощью термо-
пар, рабочий спай которых зачекаиивают в медную за-
черненную пластинку толщиной 1 мм, Диаметр пластинки
d рекомендуется выбирать в зависимости от расстояния
измеряемой точки до колбы лампы.
Расстояние до колбы, мм От 50 до 200 От 200 до 400 От 400 до 700
Диаметр пластинки, мм 60 30 10
При испытании воздействия ламп накаливания на
волокнистые горючие материалы (сено, хлопок и т. п.)
их помещают в металлическую корзину размерами ЗООх
Х200Х 150 мм.
1 Для ламп, маркируемых по интервалам напряжения, в качест-
ве номинального принимается расчетное напряжение по ГОСТ
У'.’ЧП 74*,
3. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
На рис. 5 представлены экспериментальные данные,
характеризующие температуры в интересующей точке
пространства в зависимости от мощности лампы, рас-
стояния и положения ее в пространстве. Пользуясь эти-
ми данными и имея сведения о температуре самовоспла-
менения (воспламенения) горючего материала, который
мог контактировать с лампой или находиться в зоне ее
лучистого воздействия, можно получить ответы на сле-
дующие вопросы:
каково допустимое приближение светильника к по-
верхности основания, на котором он крепится?
может ли тот или иной конструкционный материал
по своим пожароопасным свойствам использоваться в
качестве рассеивателя и каково допустимое приближе-
ние его к лампе?
лампу какой максимальной мощности (или макси-
мального размера) 1 можно допустить для установки в
светильник при заданных габаритах рассеивателя?
Исследования пожарной опасности ламп накаливания
применительно к конкретным горючим материалам про-
водились в Днепропетровской, Таджикской и Рижской
испытательных пожарных лабораториях, а также в ходе
совместных работ ВНИИПО и Болгарской научной ла-
боратории по пожарной безопасности (табл. 5). Как
видно из табл. 5, сухие волокнистые материалы (хлопок,
вата) воспламеняются почти во всех случаях не только
при повышенном, но и при номинальном напряжении;
сено зажигают лампы мощностью 100 Вт и более при
погружении их внутрь материала.
Определенный интерес представляют полученные
болгарскими специалистами (С. Стефановым, Н. Добри-
новым) данные, характеризующие общие пожароопас-
ные свойства ламп накаливания (табл. 6), которые мо-
। ут быть использованы при внедрении вероятностных
методов оценки их пожарной опасности. Исследования
пожарной опасности ламп накаливания в Днепропетров-
ской ИПЛ проводились в деревянной кубической каме-
ре размером 400x400x400 мм, открытой с одной сторо-
1 Этн сведения необходимы разработчикам и изготовителям све-
гпльииков; при проведении экспериментальных исследований на по-
жарную опасность сопоставляются данные с рекомендациями разра-
ботчика или изготовителя светильника.
2* 19
Рис, 5. Распределение температур в зависимости от мощности ламп
пространстве:
п цоколем плиз, измерение температур по оси х; б — цоколем вниз, измере
лощильном положении, измерение температур по оси х; г — в горизонтальном
uni Vi Л цоколем вверх, измерение температур по осн у, 1 — для лампы
мон1||01"|ыо 100 III; а —для лампы мощностью 200 Вт
цы. Электролампа располагалась таким образом, чтобы
расстояние до одной из внутренних боковых поверхно-
стей куба составляло 40 мм, а нижняя часть колбы со-
прикасалась бы с полом. Внутренние поверхности куба
облицовывались хлопчатобумажной тканью артикула
727.
Термопары, фиксирующие температуры на лампе, ус-
танавливались снизу колбы, на боковой выпуклой части
и в точке перехода цилиндрической части колбы в сфе-
рическую. Напряжение питания составляло 220 В. Ре-
<ультаты испытаний, обобщающие данные по пяти лам-
пам каждого вида, приведены в табл. 7.
Расширенные эксперименты были проведены в ме-
таллической камере размерами 500X500x500 мм. В ка-
честве горючих материалов использовались ткани, име-
ющие широкое применение в швейной промышленности.
Основной горючий материал (подложка) заполнял
объема камеры. Контактирующий с лампой горючий
материал крепился на наклонной плоскости (рис. 6).
Площадь вентиляционных
пне температур по оси у; в — о гори-
положении, измерение температур по
мощностью (10 Вт, Я —для лампы
отверстий составляла
1/300—1/400 площади бо-
ковых поверхностей каме-
ры. Отверстия располага-
лись в двух боковых гра-
нях (50X100 мм), в кры-
ше камеры (диаметром
50 мм) и в дне (50Х
ХЮ мм). Напряжение пи-
тания лампы составляло
220 В; результаты экспе-'
риментов приведены в
табл. 8. В процессе экспе-
риментов фиксировались
первичные признаки горе-
ния: обугливание, тление.
Как видно из табл. 8, все
исследуемые ткани в те-
чение 1—5 мин под воз-
действием температуры
в зоне контакта с колбой
начинают тлеть; при оп-
ределенных условиях воз-
можно их возгорание.
21
Табл ица 5. Данные о пожарной опасности ламп накаливания
болгарского производства (расчетное напряжение 220 В)
Мощность лампы, Вт Напряжение на лампе по отношению к номинально- му, % Вид горючего материала Расстоя- ние до горючего материа- ла, мм Среднее вре- мя испыта- ний (до вос- пламенения материала), С Количест- во заго- раний (в % от общего числа опытов)
40 100 Хлопок —30 3040 22
—30 1680 78
115 Вата —30 2664 56
Сено —30 — 0
60 115 Хлопок 0 2730 17
Сено —30 — 0
75 115 Хлопок 0 3000 34
Вата 0 1220 100
5 — 0
Сено -30 ; — 0
100 115 Хлопок 0 420 100
5 — 0
Вата 0 360 100
5 — 0
Сено 0 —— 0
-30 980 100
150 115 Хлопок 0 360 100
10 —- 0
Вата 5 340 100
10 — 0
Сено —35 280 100
0 900 100
200 115 Хлопок 10 1210 34
15 — 0
0 1060 100
Вата 5 1270 66
10 3240 11
Сено 0 0
-8 1640 50
300 100 Хлопок 5 — 0
10 — 0
0 1780 100
Хлопок 5 1845 45
10 2100 17
Сено 0 — 0
5 1860 78
115 Хлопок 10 2460 11
15 — 0
Вата 10 1295 7Й
15 2040 11
Сено 0 —- 0
—5 600 100
Примечания: 1. Приводятся данные по лампам болгарского произ-
водства на расчетное напряжение 220 В, имеющим отечественные аналоги.
2. Значение — 30 в столбце «Расстояние до горючего материала» означа-
ет, что лампа на 30 мм погружена в горючий материал; 0 —лампа лежит на
поверхности материала.
22
Таблица 6. Пожароопасные свойства ламп накаливания
Мощность лампы, Вт Общее число испытанных ламп, шт. Возникнове- ние загора- ний, % Взрыв колбы, % 1 1робой цоколи, % МиннмпльимП Д1Н1М(Ч|> КП11ГЛ1., мм
25 25 0 0 0
40 72 4,2 И,1 27,8 0,85
60 45 4,45 0 15,6 —
75 44 2,27 4,5 25 1,6
100 44 4,5 9,1 27,4 1,4
150 47 4,26 10,6 23,4) 1,4
200 38 10,5 5,3 10,5 2
300 40 15 20 0 1
500 7 28,6 57 0 3
Таблица 7. Средние значения температур поверхности колбы
ламп накаливания
Тип электролампы Время с начала испыта- ний, МИИ Температура в точ- ках, °C Результаты испытаний (изменение ткани в точке />
7 2 5
В-220-235-40 1 50 34 62 Визуально изме-
нений ткани не наблюдается
10 102 65 112
60 110 68 120
480 112 69 120
В 220-235-100 1 102 76 101 Наблюдается по-
желтение и не- значительное обугливание ткани
10 200 130 160
60 209 133 173
- 480 208 132 173
ВК-220-60 1 207 79 79 Пеэпячптвлиигм
пожелтвпп» чип» Nil
10 292 141 151
60 300 142 154
480 304 142 15(1
ВК-220-100 1 262 107 122 ||<М(П. Ilflyi ЛПЛШЬ
Пыдплинь ды мн
10 432 юн 211
60 357 1'И. 221 1 1(1)111. 1*бу| ЛИЛИ! 1*
480 332 181 221 То ж о
23
Таблица 8. Результаты определения пожарной опасности ламп накаливания при их соприкосновении
с горючими материалами
«и
S
к
ад
3
Е
я
в
I
8 в. а н £ ~
о. о га « «и-е-ч S °" S в ® - 4 о Е га к Н Л GJ и X О г; га Ч Ьй н ю и ° Е еЯ 0J
га Е О'О н tr х о S О О \О ч
и я о ss*x я Я 2 (U О’ я я О га« а ”>о о S = S ев о Ю§§ ч з z * О О,,» 6- х « ° S и Т я 2 Й 1 и Р й и га fe га S н в о. й s о.
е • S g 5 «н 7» X г) g о о И к 5 к я
° ср jjx g X 5J “• о = о » s°s К в- « О я и ®
к X
S я
о га X ИНВЯ1 н о. кЯ OY Е s га
е X к X
S :Х «и 3 s'g ~s X S Т-Ч
СО и га
О X СЧ ео
Ct, е; G, £ о И В 3 CJ О- о X
К 'О о Гт- Е о к
X S U X
Е X Е Е
(V g X н га ь О ив _ t- 3 Л н 0.0 >> S О
о о о й « о
га о ф ч 5 S 5 §•§ га
га 'О га в °- га
X I X
а>
В
[О
1 rag,o» g°§3 sag* о со gj | о tn
Температура в камере, °C ООО о со см сч о 7 7 7 2 2 7 § 8 8 - - 8
Горючий материал J контактирующий с лампой 3 л а Е Е _ s . , S ех ж S Ж с К X ± X х Я й я н S ® н Я j. ? 5 Ё S Е н 0 § S g § S 5 = gs S so is s s 5га в У О. 5 « BpE 4 g Е S? о 4 И Eq.? о н ^Oi-S С S Е Е( « с i
основной (подложка) Синтетика » » > 1 Т Т Таг» г»тч_ X 3
S
я
Ч
8.
£
5
S S § 8§
О О ООО
сч еч сч сч сч
сч сч сч сч сч
& & & &
[д оз >а ю ю
Примечания: 1. Приведены средние результаты по трем опытам для каждого сочетания материалов.
2. Ткани группы «Синтетика» состоят из следующих материалов: клеевой искусственный волос, артикул 7176; подкладочная
ткань нз вискозы, артикул 32395; полушерстяная джинсовая ткань, артикул 1901; бортовая ткань.
3. Шерстяная ткань — пальтовая полушерстяная ткань, артикул 46406.
24
Рис. 6. Схема установки для проведения тепловых испытаний элект»
роламп
I Доведенные исследования позволили установить, что
лампы накаливания мощностью 100 Вт не менее опасны
при контакте с горючими материалами, чем лампы 300
и 500 Вт, что связано с размерами колбы и, следова-
тельно, различным расстоянием тела накала от горюче-
го материала, контактирующего с колбой.
4. ПОЖАРООПАСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ЛАМПАХ НАКАЛИВАНИЯ
Как указывалось выше, наиболее распространенной
причиной, приводящей к пожарам от ламп накаливания,
является возникновение в них аварийного пожароопас-
ного режима в результате образования дуги между ни-
келевыми электродами.
Анализ перегоревших ламп Б-220-100 показал, что
у 86 % ламп в процессе выхода их из строя возникал
электрический разряд. Казалось бы, что лампы имеют
достаточный резерв по напряжению пробоя и реально
возможные перенапряжения для них безопасны с точ-
ки зрения возникновения разряда. Однако у большин-
ства ламп Б-220-100 при испытании их напряжением
1,1—1,2 иКом в процессе перегорания имел место элект-
рический разряд. Подобное явление наблюдалось и при
испытании ЛН на номинальном напряжении, правда
в значительно меньшей степени.
Перегорание нити накала в настоящее время обыч-
но объясняют процессами, имеющими место в зонах
25
локального перегрева проволоки. Такими зонами чаще
всего являются места соединения вольфрамовой спира-
ли с никелевыми электродами и микронеровности на
нити накала, связанные либо с дефектами ее изготов-
ления, либо со структурой вольфрама (наличием при-
месей). Все эти зоны — очаги повышенной ионизации
газовой среды лампы. В первом случае (контактные
зоны вольфрам—никель) можно дать следующую трак-
товку явлению пробоя, предшествующему выходу из
строя лампы.
В зоне механического соединения разнородных ме-
таллов имеет место ухудшенный контакт. В процессе
эксплуатации это приводит к более интенсивному испа-
рению обоих контактирующих материалов, к постоян-
но прогрессирующему ослаблению контакта и, как
следствие, к еще большему ухудшению его теплового
режима.
Наступает момент, когда при выключении лампы и
ее остывании между контактирующими элементами по-
являются небольшие зазоры. При последующем вклю-
чении «холодной» лампы в этих зазорах возникают
искровые разряды, ионизирующие газовую атмосферу
лампы и способствующие возникновению дугового раз-
ряда, шунтирующего нить накала. Имеющийся в лампе
накаливания предохранитель прерывает дальнейшее
развитие аварийного режима. Осмотр перегоревшей
лампы показывает, что в этом случае, как правило,
нить накала остается целой.
Несколько по-иному выглядит механизм возникно-
вения дугового разряда в лампах, связанный с дефек-
тами матричной структуры инти накала (наличие при-
меси, изменение размера зерна и др.). Раскаленный
вольфрам испускает электроны, которые около тела
накала образуют отрицательно заряженное облако,
уменьшающее эмиссию. Вылетевшие электроны иони-
зируют газ, что при определенном напряжении приво-
дит к электрическому пробою. Напряжение пробоя за-
висит от эмиссионной способное!и накаленной поверх-
ности. Присутствие в вольфраме примесей (щелочных
и щелочноземельных металлов) уменьшает работу вы-
хода, увеличивает эмиссию и понижает напряжение
пробоя.
Дефекты поверхности нити накала, наличие микро-
26
неровностей облегчают выход электронов и тем самым
способствуют усилению локальной ионизации, также
приводящей к дуговому разряду с последующим раз-
рушением нити накала. Таким образом, в данном слу-
чае первопричиной возникновения пробоя (разряда)
и газополных лампах накаливания являются термо-
электроны.
Определенный интерес с точки зрения оценки по-
жарной опасности вызывает процесс дальнейшего раз-
вития дугового разряда в лампе накаливания: изучение
динамики, формы, длительности действия И заключи-
юльиой стадии горения дуги. Исследования выполня-
лись методом скоростной киносъемки камерой СКС со
скоростью 1000 кадров в секунду на лампе мощностью
200 Вт с зашунтированным предохранительным звеном.
На рис. 7 представлена кинограмма процесса. Так как
весь период действия дуги составляет около 12 с и при
данной скорости киносъемки процесс занимает более
12 тысяч кадров, показаны наиболее характерные мо-
менты эксперимента. На начальной стадии развития ду-
и)вого разряда (верхние кадры в первом ряду) при
плавном повышении напряжения до значения 375 В за-
регистрировано резкое увеличение тока с 1,1 до 6,3 А,
однако на кинограмме не отмечается появление вспыш-
ки, которая, казалось бы, должна соответствовать это-
му моменту. Вокруг спирали увеличивается светящееся
облако, что свидетельствует о возрастающей ионизации
|аза, и, начиная с пятого кадра, наблюдается формиро-
вание шнура дугового разряда, который затем увеличи-
вается в размерах и занимает значительную часть объ-
ема колбы лампы. Заключительная часть — оплавление
электродов и погасание дуги (нижние кадры третьего
ряда). Необходимо отметить, что при исследовании на-
чальной стадии дугового разряда не обнаруживались
.характерные иглообразные выступы на концах никеле-
вых электродов, которые наблюдались в экспериментах
II. В. Пляскина и В. Н. Корочкова на лампах мощно-
i ibio 100 Вт и которые, по их мнению, способствовали
возникновению дуги. Сопоставляя полученные данные
< результатами предыдущих исследований, можно сделать
вывод, что образование локальных очагов поннзн-
ронянного газа наряду с рассмотренными причинами
и определенной степени зависит и от расстояния между
Iтетродами, так как форма дугового разряда суще» г-
Рис. 7. Кинограмма развития дугоного разряда в лампе накаливания:
/ — начальная стадия развития дуги; 2—развитие дуги; оплавление электро-
дов; 3— заключительная стадия, взрыв колбы, выпадение расплавленных ни-
келевых ЧАСТИЦ
пенно различается на ранней стадии для ламп мощно-
стью 100 и 200 Вт. ।
IИпщипрованный дуговой разряд либо гаснет вслед-
C1IIHC срабатывания предохранителя, либо приводит
к по iiiiiiuioiiciniio устойчивой дуги, которая переплавля-
ем
етэлектроды, что наблюдается у ламп, не имеющих эле-
мента защиты. В процессе горения дуга, перемещаясь
по электродам, существенно изменяет свои размеры
и форму, что, очевидно, связано с наличием мгновенно
меняющихся зон наиболее высокой проводимости.
В свою очередь положение этих зон определяется кон-
вективными потоками в газовой смеси, нагреваемой од-
новременно нитью накала и дуговым разрядом.
На рис. 7 представлены кадры 3-й, заключительной
стадии горения дуги. За время экспозиции одного кад-
ра (1/1000 с) произошел взрыв колбы. Причем важно
отметить, что разрушение колбы наступило не вследст-
вие разбрызгивания на ее стенки жидкого металла, а
та счет повышенного давления газовой смеси. Как по-
казано ниже, в ряде случаев давление смеси не дости-
। лет критического и колба после погасания дуги не раз-
рушается.
И наконец, последние кадры кинограммы показыва-
ют кратковременное возобновление и погасание дуги
в воздушной среде, а затем отрыв и падение расплав-
ленной никелевой частицы.
Изготовление газополных ламп накаливания дало
возможность путем уменьшения скорости испарения ма-
юриала нити накала повысить ее температуру, что спо-
собствовало повышению световой отдачи. Но наряду
с этим в таких лампах, как уже было показано, в ре-
зультате ионизации (увеличения проводимости) напол-
няющего газа возникает возможность электрического
разряда, который рассматривается как аварийный по-
жароопасный режим ламп накаливания.
Как отмечалось, одной из причин образования дуги
является повышение напряжения в сети. Исследования
реально возможных перенапряжений в электрических
осветительных сетях показали, что колебания напряже-
ния, как правило, превышают установленную ПУЭ нор-
му (± 10 % t/ном). Кроме того, переходные процессы,
возникающие в сетях, приводят к еще большим брос-
кам напряжений. Эти обстоятельства делают актуаль-
ной задачу изучения электрической прочности газа
между электродами ЛН в плане исследований их по-
жарной опасности.
Наиболее полно вопрос о дуюобра.зовапин в лам-
пах накаливания исследован В. И. Корочковым и др.
|3|. Полученные ими зависимости напряжения пробоя
29
от мощности ламп накаливания и времени горения по-
казывают, что напряжение пробоя примерно в 2 раза
больше номинального для всех типов ламп и это отно-
шение не зависит от напряжения питания и мощности
лампы. Не обнаруживается также существенного раз-
личия между биспиральными и моноспиральными лам-
пами со стандартной газовой смесью (86 % Аг +
+ 14% N2) и лампами с криптоновым наполнителем.
На основании этого делается вывод, что либо разряд
является следствием процессов, сопровождающих пе-
регорание, а не их причиной, либо в процессе горения
ламп появляются некоторые, до конца не изученные
факторы, облегчающие зажигание разряда, который,
в свою очередь, вызывает разрушение тела накала.
Проведение исследований в данном направлении
ставило своей целью расширить изучение условий воз-
никновения дугового разряда в лампах накаливания,
а также его роли в процессе оплавления электродов,
и связанного с этим разбрызгиванием расплавленных
капель металла. Известно, что существенное влияние
на напряжение пробоя лампы оказывает состав запол-
няющей ее газовой смеси. Было высказано предположе-
ние, что одной из причин их пробоя является несоблю-
дение стандартного состава смеси: 86 % Аг и 14 % N2.
Эксперименты проводились на лампах с различным со-
держанием азота в смеси, так как именно азот оказы-
вает наиболее ощутимое влияние на электрическую
прочность газового состава лампы. Для испытаний бы-
ла изготовлена опытная партия биспиральных ламп на
напряжение 220 В, мощностью 200 и 300 Вт с содержа-
нием азота в смеси 2, 5, 10, 15, 20 и 25 %. Выбор ламп
был обусловлен тем, что, во-первых, указанные номи-
нальные мощности наименее исследованы с точки зре-
ния дугообразовапия в них, во-вторых, очевидно, они
более пожароопасны, чем лампы меньших мощностей, и,
в-третьих, на этих типах ламп по действующим техни-
ческим условиям не устанавливались предохранитель-
ные звенья. Испытаниям подвергались по 10—15 шт.
каждого типа ламп.
Для проведения экспериментов был изготовлен
стенд, электрическая схема которого приведена на
рис. 8.
Напряжение на лампе EL регулируют с помощью
однофазного регулятора напряжения Т1 и трансфор-
30
матором Т2 повышают до значений 0—500 В. Подача
напряжения на лампу возможна как в плавном режи-
ме— при замкнутом рубильнике S,так и «мгновенно» —
путем включения тока рубильником при заранее выс-
тавленном напряжении по вольтметру PV. Регистрацию
Рис. 8. Электрическая схема стенда для исследования ламп в ава-
рийных пожароопасных режимах
всех электрических и временных параметров произво-
дит светолучевым двенадцатиканальным осциллогра-
фом PG типа Н-115, измерительные цепи которого под-
ключаются через калиброванные добавочные сопротив-
ления (Rq).
На рис. 9 представлена типичная осциллограмма
процесса образования дуги в ЛН. На участке АВ про-
изводилось плавное повышение напряжения. В точке
Н при напряжении Unp происходил пробой газа и обра-
зование электрической дуги, при этом соответственно
возрастало значение тока /а.р и уменьшалось напряже-
ние Us.p. Участок ВС характеризует время т„.р устой-
чивого горения дуги на никелевых электродах лампы,
и в точке С дуга гаснет.
Погасание дуги в большинстве случаев происходит
и результате полного расплавления одного или обеих
>лектродов (до лопатки), но иногда отмечалось п бо-
лсс раннее окончание ее горения. По-видимому, это свя-
lano, как отмечалось выше, с шунтирующим эффектом
шоричпого дугового разряда в верхней части электро-
дов.
Па рис. 10 и И представлены фотографии ламп
с оплавленными электродами в результате действия ду-
шною разряда.
Осциллограммы показали, что на протяжении всего
времени действия дуги тд значения тока и напряжения
31
Рис. 9. Осциллограмма процесса возникновения дуги и ее дальней-
шего развития
Рис. 10. Лампа накаливания с
полностью расплавленными
электродами
Рис. 11. Часть оплав-
ленного электрода
(при раннем оконча-
нии горения дуги)
32
вварийного режима практически не меняются, поэтому
при их обработке в каждом опыте учитывалось среднее
/с нствующее значение этих параметров.
На рис. 12 и 13 изображены графики напряжения
пробоя иПр (дугообразования), тока /д и напряжения
Рис. 12. Зависимость напряжения
пробоя и светового потока лампы
от содержания азота в смеси
Рис. 13. Зависимость напряже-
ния и тока дуги от содержания
азота в смеси
дуги Г7д, а также светового потока Н в зависимости от
(одержания азота в смеси.
Анализ результатов исследований показал, что на-
пряжение пробоя для ламп со стандартным газовым
наполнением составляет в среднем 405 В, т. е. его от-
ношение к номинальному напряжению равно 1,84. Это
хорошо согласуется с экспериментами П. В. Пляскина
и др. [4]. При изменении содержания азота в смеси от
2 до 25 % напряжение пробоя увеличивается по зако-
ну, близкому к линейному, и составляет от 320 до 430 В.
Минимальное напряжение дугообразования, измеренное
и наших опытах (при стандартном наполнении), соста-
вило 349В (для лампы Г-220-300).
Ток и напряжение на лампе при аварийном режиме
с увеличением содержания азота в смеси также увели-
чиваются по линейному закону. Среднее значение тока
дуги при стандартном наполнении составляет 9,43 А
дня ламп мощностью 200 Вт и 9 Л для лампы 300 Вт.
Напряжение дуги соответственно равно 54,2 и 52,1 В.
Гвким образом, можно констатировать, что содержание
а юга в смеси оказывает влияние не только на значение
пробивного напряжения, по п на характеристики само-
и* аварийного режима.
Из полученных данных видно, что среднее время го-
.1 игл
33
рения дуги для ламп мощностью 200 Вт составляет от
11,18 до 14,1с, а для ламп 300 Вт — от 9,78 до 14,72с.
С уменьшением содержания азота в смеси заметно не-
значительное увеличение времени аварийного режима,
что говорит о более устойчивом горении дуги, хотя на-
пряжение и ток при этом несколько уменьшаются.
Близкие значения времени аварийного режима для ламп
равной мощности определяются, во-первых, одинаковы-
ми геометрическими размерами электродов в этих лам-
пах, и, во-вторых, как показали эксперименты, весьма
близкими значениями протекающего тока в аварийном
режиме.
Необходимо отметить еще один аспект дугообразо-
вания в лампах накаливания. Во всех предшествующих
исследованиях, в том числе и авторов, образование ду-
ги на электродах ламп достигалось путем повышения
напряжения до критического. А возможно ли возбужде-
ние дуги при номинальном напряжении? Проведенный
эксперимент с восемью лампами мощностью 100
и 150 Вт, помещенными в закрытый ящик размером
100x40x60 см, стенки которого были обиты алюми-
ниевой фольгой, показал, что после трех часов одновре-
менной работы при номинальном напряжении одна из
ламп вышла из строя с образованием дуги и последую-
щим взрывом колбы. Следовательно, на практике в ус-
ловиях тяжелого теплового режима работы возможно
возбуждение дуги в лампе накаливания и при номи-
нальном напряжении.
Скорость разлета частиц. Как уже отмечалось, при
возникновении электрической дуги в лампах накалива-
ния между электродами наблюдается их плавление.
Расплавленный металл под действием различных фак-
торов способен отделиться от нерасплавленной части
электрода и попасть на внутреннюю поверхность кол-
бы. Механизм разбрызгивания металла в зоне КЗ яв-
ляется сложным процессом и определяется суммарным
действием нескольких сил: электродинамической, силы
.упругости паров металла, электромагнитной силы стя-
гивания перешейка в момент отрыва капли металла,
силы поверхностного натяжения металла, гравитацион-
ной силы и др.
Не вдаваясь в анализ и математическое описание
действующих на частицу металла сил, что выходит за
рамки данной книги, можно лишь отметить, что их со-
34
югапис вызывает два основных вида разбрызгивания
металла: спокойный — частицы падают вниз верти-
г 1Л1.1Ю или с небольшим отклонением от вертикали и
ч 1/>ывной, когда имеет место полное разрушение колбы,
при этом частицы вылетают под разными углами со
скоростью 0,5 — 8 м/с. Определение скорости вылета
частиц осуществлялось методом стробоскопической
(ьемки, описанной в [5]. Обработка полученных эк-
спериментальных данных (выполнялись 42 опыта) поз-
волила аппроксимировать плотность распределения на-
чальных скоростей вылета частиц Vo следующей зави-
симостью:
f (Уо) = 5,82У'ехр (-3,5781^-5). (I)
Определенный интерес для понимания физики раз-
лета, а следовательно, и определения зоны поражения
юрючих материалов пожароопасными частицами пред-
ставляет значение давления, образующегося в колбе
газополной лампы накаливания в аварийном режиме
п являющегося причиной их взрывного разрушения.
Для регистрации быстропротекающего процесса из-
менения давления была применена тензометрическая
система измерения. В качестве чувствительного элемен-
та в датчике давления применялось тензометрическое
сопротивление, приклеенное к мембране датчика и под-
ключенное по мостовой схеме к усилителю ТОПАЗ-2.
I (осле усилителя сигнал давления регистрировался свето-
лучевым осциллографом Н-115.
На рис. 14 изображены датчик давления и схема
сю соединения с лампой накаливания. Для соединения
датчика давления с испытуемой лампой у последней
предварительно срезался цоколь и с помощью вакуум-
ного шланга штуцер датчика соединялся с откачной
трубкой лампы. Соединение объемов лампы и датчика
осуществлялось путем механического разрушения кон-
ца откачной трубки внутри вакуумного шланга. Для
сохранения характеристик смеси лампы непосредствен-
но перед включением датчика рабочая полость промы-
калась инертным газом. Отношение объемов датчика
и испытываемых ламп с колбой диаметром 60 мм со-
II пилило 1:100, что исключало существенное влияние
лшчика на объем и состав наполняющей смеси, Граду-
ировка датчика производилась в соответствии с ГОСТ
0'133-75 *Е.
,1*
35
В экспериментах использовались лампы, изготовлен-
ные без предохранительных звеньев. На рис. 15 пред-
ставлена характерная осциллограмма, показывающая
изменение давления в колбе лампы в процессе аварий-
ного режима. На участке ОА датчик регистрирует нор-
Рис. 14. Схема датчика давления с лампой накаливания:
1 —мембрана; 2 —корпус датчика; 3 —крышка; 4 — тензодатчик; 5 —соеди-
нительный патрубок; 6 — электроды лампы; 7 — колба лампы
Рис. 15. Давление в лампе накаливания при образовании и развитии
дугового разряда
мальное давление в объеме датчика. В точке А прои-
зошло соединение полости лампы с рабочим объемом
датчика, который регистрирует давление инертного га-
за в колбе (участок АВ). В точке В на лампу было
подано напряжение 220 В, которое затем плавно уве-
личивалось. По телу накала протекает электрический
ток, нагревая ее, при этом нагревается и газ, давление
которого в замкнутом объеме увеличивается (участок
ВС), и, наконец, в точке С произошло образование
электрической дуги, что привело к резкому росту дав-
ления (участок CD).
Результаты экспериментов представлены па рис. 16,
отражающем зависимость максимального давления
смеси в аварийном режиме от объема колбы лампы.
Под максимальным давлением здесь понимается дав-
ление, которое было зарегистрировано в конце аварий-
ного режима.
36
В этих экспериментах, как и в проводимых ранее
ihii.iiах, более половины ламп в результате аварийного
режима выходили из строя со взрывом колбы. Причем
намечено, что взрыв колбы не является следствием па-
11пг 16. Зависимость макси-
Mii'ii.noco давления смеси в ава-
рийном режиме от объема кол-
бы
дающих капель никеля или раскаленной спирали на ее
внутреннюю поверхность, а, как правило, предшествует
выпадению частиц. Отсюда следует, что измеренные
давления в аварийном режиме являются критическими
1Ю отношению к существующим конструкциям колб и
необходимы дальнейшие работы по совершенствованию
колб в целях увеличения их механической прочности.
Очевидно также, что избыточное давление смеси,
во шикающее в лампах, влияет на зону разлета (пора-
жения) частиц металла.
Для определения зоны поражения частицами от
ламп накаливания проведены эксперименты с лампами
мощностью 200 и 300 Вт. Лампы располагались отно-
ИПСЛЫ10 пола на высотах 0,5; 1; 2 и 3 м в вертикаль-
ном и горизонтальном положениях. В данных экспери-
ментах было испытано 30 ламп каждого номинала, из
них 28 в вертикальном положении и 32 в горизонталь-
ном
Результаты экспериментов показали, что макси-
мальный радиус зоны поражения при вертикальной ус-
Iлионке ламп составляет 2,65 м па высоте подвеса лам-
пы 2 м. Дальнейшее увеличение высоты по приводит
। рненшрепию зоны поражения.
При горизонтальной установке ламп максимальный
р<>ту< зоны поражения уменьшается до 1,5 м. Однако
♦in справедливо только и случае проплавления колбы
Mm iiiiuiMii. Для случая взрыва колбы размер зоны по-
37
ражения частицами не зависит от положения лампы
в пространстве, а максимальный радиус разлета соста-
вил 3,2 м.
Следует также отметить, что из всех испытанных
ламп на долю взрыва колб и проплавления их частица-
ми приходится по 30 шт., т. е. по 50 %, причем в вер-
тикальном положении со взрывом вышли из строя
57 %, а в горизонтальном —44 % испытанных ламп.
В экспериментах практически не установлена зави-
симость размера зоны поражения от мощности ламп
накаливания. Это обстоятельство объясняется тем, что
у данных ламп ток аварийного режима одинаков, близ-
ки и объемы их колб.
Размеры частиц. Одним из основных параметров,
влияющих на воспламеняющую способность никелевых
частиц, образующихся в аварийных режимах, являются
их размеры. Изучение дисперсного состава этих частиц
осуществлялось при разрушении ламп в аварийном ре-
жиме в закрытой кубической камере со стороной 1 м.
Лампы располагались в центре куба, а в его нижней
части устанавливался поддон с водой. После сбора час-
тиц они просушивались и взвешивались. Дисперсный
состав определялся методом ситового анализа. Фото-
графия частиц (в 10-кратном увеличении) представле-
на на рис. 17, а их дисперсный состав приведен
в табл. 9.
Как видно из табл. 9, частицы диаметром более
2,5 мм появляются в каждом пятом опыте: в диапазоне
Рис. 17, Фотография никелевых частиц (увеличение в 10 раз)
38
Таблица 9. Распределение никелевых частиц по их размерам
и массе для ламп 200 Вт
Средний диаметр частиц, мм Средняя масса частицы, мг Среднее количество частиц в одном опыте
шт. %
0,05 0,00058 2800 69,7
0,15 0,0157 905 22,6
0,25 0,0728 190 4,7
0,4 0,2982 74 1.8
0,53 0,6938 21 0,5
0,7 1,5984 И 0,3
0,9 3,3971 7 0,15
1,3 10,238 5 0,13
1,8 27,177 0,5 0,01
2,25 53,08 0,43 0,01
3 125,82 0,21 0,005
1,6—2 мм — в каждом втором, а с размерами 1 —
1,6 мм—более пяти частиц в каждом опыте. В области
мелких размеров происходит увеличение количества ча-
стиц по экспоненциальной зависимости. Более 91,6 %
собранных частиц имеют диаметр менее 0,5 мм. Так,
количество частиц размерами 0,071—0,2 мм составляет
в каждом опыте примерно 900 шт.
Необходимо отметить, что число частиц, зафиксиро-
ванных при кино- и фотосъемке процесса разрушения
ламп, во много раз меньше, чем было получено в ре-
зультате проведения данных опытов, что, очевидно,
объясняется дроблением жидких шариков металла
о стенки камеры. Фазовый рентгеноструктурный анализ
мелких частиц показал, что они, так же как и более
крупные, состоят из исходного металла, а не из его ок-
сидов, как это имеет место при горении алюминиевых
частиц. Но даже при условии, что происходит дробле-
ние частиц о твердые поверхности, т. е. имеет место ме-
тодическая погрешность измерения, полученные данные
можно считать достаточно обьекIнннымн, гак как в ре-
альных условиях будет происходи и, аналогичпое дроб-
ление частиц об ограждающие конструкции, детали ин-
терьера, оборудование и т. и. В любом случае для по-
давляющего большинства твердых горючих материалов
частицы размером менее 0,5 мм пожарной опасности
не представляют, так как jimcioi незначительный вес и
соответственно весьма малое теплосодержание. По этой
39
причине в дальнейшем при решении вопросов о пожар-
ной опасности будут рассматриваться частицы диамет-
ром более 0,5 мм.
Максимальный размер никелевых частиц определя-
ется геометрическими размерами электродов и для
ламп мощностью 200 Вт составляет 4,5 мм. Наиболее
близко спадающая часть дифференциальной кривой
распределения частиц по их размерам (для частиц бо-
лее 0,5 мм) описывается следующей зависимостью:
f (d) = 0,6601 exp (0,4676а), (2)
где d — диаметр частиц, мм.
Температура частиц. Исходная температура частиц —
один из основных параметров, который учитывается
при моделировании и изучении процесса воспламенения
горючих материалов от попавших на них капель рас-
плавленного металла, в данном случае никеля.
Вопросам измерения температур движущихся объ-
ектов посвящена одна из работ авторов [6], в которой
фотопирометрическим методом изучалась температура
алюминиевых частиц, образующихся в зоне КЗ элект-
рических проводов.
В данном случае было решено использовать тот же
метод фотопирометрии как единственно приемлемый,
так как измерение температуры движущейся частицы
внутри колбы лампы любыми другими методами либо
невозможно, либо существенно усложняется.
Полученные результаты измерений (всего выполне-
но 24 опыта) обобщены по группам с интервалами
температур в 100 °C, по которым построен график,
представленный на рис. 18. Как видно из графика, на-
ибольшая доля частиц имеет температуру 1700—
1800 °C, а весь диапазон температур составляет от 1500
до 2200 °C. Наиболее вероятное среднее значение тем-
тератур частиц никеля, образующихся при аварийных
режимах в лампах накаливания, составляет 1750 °C.
Достоверность интервала максимальных значений
температур определялась с помощью метода средне-
взвешенного квадратичного отклонения. Математичес-
кая обработка показала, что с вероятностью 0,99 дове-
рительный интервал для максимальных значений тем-
ператур составляет 148 °C.
Полученная экспериментальная кривая относитель-
ного распределения температур никелевых частиц мате-
40
магически аппроксимируется кривой логарифмически
нормального распределения вида
с
(1пх — о)2
2<т?
Рис. 18. Измеренные значения
температур никелевых частиц
f (х) = ~ехр
V 2nvx
где р=115; а = 7,73; ст=0,044.
Все приведенные данные относятся к частицам, из-
мерения температуры которых производилось либо
внутри колбы — непосред-
ственно после отрыва ка-
пель от расплавленных
электродов, либо при
взрыве колб ламп накали-
вания.
В случае проплавле-
ния колб частицами нике-
ля измерение температур
производилось также в
момент выхода их из лам-
пы. В результате установ-
лено, что при проплавле-
нии колбы температура
частиц уменьшается не
более чем на 200 °C.
Критический диаметр
частиц. Основываясь на
полученных данных по
температурам никелевых частиц, представляется возмож-
ным теоретически оценить минимальный (критический)
диаметр частицы, который достаточен для проплавления
колбы лампы.
Пусть частица диаметром d падает на стекло колбы
лампы толщиной h. Начальная температура частицы
равна То, а температура стекла работающей лампы 7’|
принимается равной 200°C. При проплавлении колбы
лампы частица теряет количество теплоты, равное:
Qi = тч (-н (7 о 71(), (4)
где тч, С» — соответственно масон п удельная теплоем-
кость частицы никеля; Тк температуря 'щетины при
выходе из колбы; тч = р...
Как было экспериментально показано, разность То—
—7’к составляет около 200 °C. Количество теплоты, по-
(3)
41
глощеиное стеклом при нагревании его частицей, &Q2
определяется как
т, Тг
AQ2 = PctVJ C(T)dT = pcrVf (а^ЬТ-
Tt Tt
—тг)dT = рст v [а (?2 - Л) + т - г1) -
— с
(5)
_1___1_
Л Т2
Здесь С(Т)—удельная теплоемкость стекла; рст—
плотность стекла; Т2 — температура плавления стекла;
T[ — температура стекла в рабочем состоянии; а, Ь, с —
коэффициенты, выражающие зависимость теплоемкости
,, nd2 h -
стекла от температуры; V—— ------объем выплавлен-
ного стекла.
Количество теплоты, необходимое для проплавления
стекла лампы, Д*2з выражается уравнением
4 Л nd2
Д(?3 — РсТ 4 ЛЬ,
(6)
где L — удельная теплота плавления стекла.
Если пренебречь рассеиванием теплоты за счет теп-
лопроводности и излучения частицы за время проплав-
ления, то можно записать следующее равенство:
AQ1 = AQ2 + AQ3. (7)
Подставляя в (4) формулы (5), (6), получаем выра-
жение
т,
nd* nd2
с Рн Qi (То — Л<) — , Лрст I I а ЬТ
о 4 J \
Tt
С \ Ttd?,
— I dT -|- рст — hL. (8)
1 v, j т
Сокращая обе части уравнения на nd2, находим кри-
тический диаметр:
т2
1,5йрст Ща + ЬТ + 'ут +
. _________г,__________________________
1 Рн Си (7 о — Т'ц)
42
1>5pCT h ||а (Г2 — TJ + — (7^— Tty —с (—
Рн Сн (Т 0 — Гк)
(9)
Решение данного уравнения при числовых значениях
входящих в него параметров с=833,2 Дж/(кг-К); Ь —
=0,35 Дж/(кг-К2); с=1,75-107 Дж/(кг-К); ?о=
= 2470 К; 7, =473 К; Т2 = 803 К; рн=8,9-103 кг/м3;
рст—2,55-103 кг/м3; £=305870 Дж/кг; СН=46О Дж/
/(кг-град); /i=5,0-10“4 м; Сст = 800 Дж/(кг-град) дает
значение расчетного диаметра частицы 1,46 мм. Следу-
ет заметить, что полученное значение диаметра являет-
ся минимальным, так как оно соответствует наименьше-
му значению некоторых табличных данных, в частности,
для плотности стекла.
Теплосодержание частиц. Наряду с температурными
показателями частиц металлов одним из основных па-
раметров их воспламеняющей способности является ко-
личество запасенной частицей теплоты, или теплосодер-
жание. Экспериментальное определение этого показате-
ля осуществлялось с использованием высокочувствитель-
ного микрокалориметра [7] на никелевых частицах диа-
метром 1, 2, 3 и 4 мм, разогретых до температуры 1750 °C.
Перед опытом исследуемые частицы никеля взвеши-
вали на аналитических весах и, зная массу, определяли
их эквивалентный диаметр. Затем частица помещалась
в индуктор [7], разогревалась до требуемой температу-
ры и сбрасывалась в калориметр. Для каждого разме-
ра было проведено по пять опытов.
На рис. 19 представлен график, отражающий зави-
симость теплосодержания частицы от диаметра и по-
строенный по обобщенным экспериментальным данным.
На экспериментальной установке были также проведе-
ны опыты по непосредственному определению воспламе-
няющей способности никелевых частиц для конкретных
горючих материалов. Методики проведения эксперимен-
тов, как и в опытах по определению теплосодержания,
включала разогрев частиц диаметром 1—4 мм до тем-
пературы 1750 °C, а затем производился их сброс на
горючие материалы, расположенные мы ра (личном уда-
лении от индуктора, при этом минимальная высота па-
дения частицы равнялась 300 мм, а максимальная 8 м.
В качестве горючей загрузки были выбраны наибо-
43
лее характерные материалы—хлопок, типографская
бумага, хлопчатобумажная ткань, древесные стружки
и опилки. Перед проведением экспериментов материалы
просушивались в термостате в течение двух часов при
температуре 50 °C, а затем помещались в короб разме-
Рис. 19. Зависимость теплосо-
держания никелевых частиц
от диаметра
Рис. 20. Вероятность зажига-
ния некоторых горючих мате-
риалов никелевыми частицами
в зависимости от высоты их
падения (d4 = 2 мм):
/—хлопок; 2 — бумага; 3 — ткань;
4 — опнлкн
ром ЗООХЗООХЮО мм. Материалы укладывались равно-
мерным слоем толщиной примерно 30 мм.
Загорание материалов фиксировалось визуально,
причем случаи развития самостоятельного тления рас-
сматривались как загорания. С каждым из материалов
было проведено по 20 опытов, и затем определялась ве-
роятность их загорания:
Р3 = п/20, (10)
где п— количество опытов, в которых было зафиксиро-
вано загорание.
На рис. 20 представлены зоны вероятности зажига-
ния исследуемых материалов частицей диаметром 2 мм
в зависимости от высоты ее падения. Как видно из рис.
20, пожарную опасность представляют значения высот
падения частиц, которые входят в зону, ограниченную
44
координатными осями и кривой, характеризующей веро-
ятность зажигания соответствующего материала.
Вероятность зажигания горючих материалов. Полу-
ченные зависимости теплофизических параметров частиц
позволяют провести расчет их зажигательной способно-
сти для конкретных горючих материалов. С этой целью
необходимо получить зависимость изменения температу-
ры частиц различных диаметров от высоты падения. Ис-
ходные данные для решения поставленной задачи были
получены эмпирическим путем.
При падении нагретой частицы из точки i в точку
Н-1 ее теплосодержание уменьшится на величину
AQ = Q;-Qi+i> (11)
где Qi, Qi+i—теплосодержание частицы соответственно
на высотах 77, и 77,+].
Теплосодержание частицы на высотах 77, и 77<+1 мож-
но представить следующим образом:
Qi = C0(l+p7’<)/n(Ti-TOKp); (12)
Qi+i = Со (П ₽Л н)/п(Тг+1-Т0Кр), (13)
где Со — удельная теплоемкость никеля при О °C; р —
коэффициент, учитывающий изменение удельной тепло-
емкости от температуры; Токр— температура окружаю-
щей среды; т— масса частицы.
Подставим (12) и (13) в (И), тогда
AQ = Со т (Ti - Tf+1) [ 1 + Р (Tf + Tf+i - 7окр)]. (14)
Предположим, что на внешней поверхности частицы
происходит теплообмен по закону Ньютона, тогда коли-
чество теплоты, отданное за время падения частицы,
можно представить так:
AQ = а (ТСр Т0Кр) St , (15)
где Тср— (Ti+Tl+i)/2—средняя температура; « — сред-
ний коэффициент теплоотдачи; Токр — температура ок-
ружающей среды; S — площадь иопорхностн частицы;
т — время падения.
Коэффициент теплоотдачи a .'laniiciiT от условий,
в которых происходит теплоотдача. Для его определе-
ния воспользуемся уравнением
Nu--5^--/(Re), (16)
где Nil — число Нуссельта; г — радиус частицы; Л —
45
коэффициент теплопроводности воздуха; Re=2Vcpr/v —
число Рейнольдса; VCP—средняя скорость падения час-
тицы; v — кинематическая вязкость воздуха.
Для удобства обработки экспериментальных данных
/(Re) представим в виде
Nu = cRe*, (17)
где с и k — эмпирические коэффициенты.
Из (15) с учетом (14)
_ 2С0 т (Тt - Ti+1) [ 1 + Р (7\ + Ti+i - Говр) ]
й St^+Thi-SW
Предположив, что 7, и Ti+i значительно больше ТокР,
а величина р»1/(Т^+ТУн), то ввиду малости величины
l/CTz+Ti+i—27'окР) ею можно пренебречь, тогда
2С0 т (Tj - Ti+1) Р
Из уравнений (16) и (17) с учетом VCP= (К+ Vi+i)/2
и выражения (19) запишем
-у-2С0 т -{Ti ~_-р+1)- Р = с 4- (Уг + (20)
Л ОТ V
Предположим, что частица падает равноускоренно,
тогда скорость частицы можно записать как
Vi = V^qih и V(+1 = (21)
где Hi и Hi+x — высоты, отсчитываемые от начала паде-
ния частицы.
Подставив (21) в формулу (20) и преобразовав вы-
ражения, получим
(22)
ЛоТ *
Окончательно с учетом т — -у пг3р и S = 4№
Т crk~2 Хт + КгТяж)'
7/41 Ti 4С0р ' (2о)
Это выражение описывает в общем виде зависимость
изменения температуры частицы от высоты се падения
и размера.
Для определения входящих в уравнение коэффици-
ентов (с, /?, р) проведены эксперименты по измерению
46
юмпсратуры частиц при падении их в воздухе. С этой
целью частицы известного размера нагревались в высо-
кочастотном индукторе до температур 1450—1750 °C
и сбрасывались с различных высот. Начальная темпера-
гура частицы регистрировалась оптическим пирометро.м
<Веселка 2-3», а конечная — фотопирометрическим Me-
юдом.
В результате получены данные по изменению темпе-
ратуры частиц при их падении с фиксированных высот.
После подстановки в уравнение (23) значений началь-
ных Ti и конечных Tz+i температур, полученных в экспе-
риментах, была составлена система из трех уравнений
и на ЭВМ вычислены значения коэффициентов 0=0,01;
Рис. 21. Зависимость темпера-
|уры никелевых частиц от вы-
соты падения:
I диаметр частицы 1 мм; 2 —
2 мм; 5 — 3 мм; 4 — 4 мм; 5 — 5 мм
Рис. 22. Вероятность воспламе-
нения материала (хлопка) от
никелевых частиц в зависимо-
сти от высоты их падения:
I — воспламенение с вероятностью
О 0,1; 2 — (?=0,6; 3 — 0=0,8; 4 —
0 = 0,9; 5-0 = 1
47
с— 18900; /г=0,1, а затем по формуле (23) были рассчи-
таны значения температур никелевых частиц при их па-
дении в воздухе для пяти фиксированных размеров
(рис. 21).
Зная характер этих зависимостей, можно провести
расчет вероятности зажигания никелевыми частицами,
падающими с определенных высот, различных горючих
материалов, В [7] приводится методика такого расчета
для алюминиевых частиц относительно хлопка. Для ни-
келевых частиц должны быть учтены характерные для
них эмпирические зависимости, описывающие распреде-
ление диаметров частиц и скоростей их движения.
На основании выполненных расчетов на рис. 2.2 в ка-
честве примера представлена номограмма вероятности
зажигания хлопка в зависимости от высоты подвеса
ламп накаливания Н и удаленности горючего материа-
ла I (для лампы мощностью 60 Вт).
5. ВЛИЯНИЕ НА ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ ВСТРОЕННОГО
ПРЕДОХРАНИТЕЛЯ
Предохранитель в лампе накаливания — это встроен-
ная омедненная ферроникелевая проволочка диаметром
0,25 и длиной 35—45 мм, которая впаивается в один из
электродов лампы. Назначение предохранительного зве-
на состоит в том, чтобы в случае образования в ЛН ду-
гового разряда отключать ее от сети без нарушения це-
лостности колбы.
В институте выполнены исследования по установле-
нию эффективности срабатывания предохранителя в мо-
мент образования дугового разряда Испытания прово-
дились па лампах мощностью 60, 100 и 200 Вт, а также
па отдельно взятых стандартных предохранительных
звеньях. И в том, и в другом случае были сняты токо-
временные характеристики изделий, а также произведе-
на ускоренная киносъемка процесса срабатывания пре-
дохранителя. Аварийный режим на лампах создавался
на стенде, электрическая схема которого приведена
выше.
На рис. 23 показаны три группы по шесть кадров, от-
ражающих различные стадии срабатывания предохра-
ни геля. Па первой группе кадров заметно развитие ду-
I оного разряда на электродах, а на 4-м кадре сверху—
начало срабатывания предохранителя. Отчетливо видно,
4B
что к этому моменту дуга достаточно развилась и, сле-
довательно, происходит плавление электродов. На по-
следующих кадрах наблюдается одновременное горение
Рис. 23. Кинограмма процесса плавления предохрани юл» и лнмнпх
накаливания
4-653
ИИ
плавленные капли никеля. И наконец, на третьей груп-
пе кадров процесс срабатывания предохранителя закон-
чен, продолжается свечение разогретой спирали и дви-
жение отделившихся частиц.
На рис. 24 представлена фотография лампы накали-
вания после проведенных испытаний. Произошло сраба-
Рнс. 24. Лампа накаливания
после испытаний на срабаты-
вание предохранителя
Рис. 25. Токовременные харак-
теристики ламп накаливаний
н предохранительного эвена;
1 — лампа мощностью />=60 Вт;
2-/>=100 Вт; 3-Р=200 ВТ; 4 —
предохранительное звено
50
тывание предохранителя, и одновременно имеет место
существенное расплавление электродов.
Визуальные наблюдения и материалы скоростной
съемки показали, что процесс выхода из ст^оя лампы
накаливания с предохранительным звеном состоит из
двух этапов. Вначале происходит образование дугового
разряда на концах никелевых электродов. Разряд шун-
тирует тело накала, при этом происходит 8—10-кратное
увеличение тока по отношению к номинальному и следу-
ет интенсивное развитие дуги. В результате наблюдают-
ся случаи оплавления одного или двух электродов.
Второй этап — срабатывание предохранителя — про-
исходит уже в момент действия дуги, при этом в ряде
случаев расплавленные никелевые частицы успевают
оторваться от электродов и происходит их падение на
колбу лампы.
Таким образом, встроенный предохранитель сраба-
тывает при относительно больших значениях сверхтока
(8—10 /ном) и малоэффективен при перегрузках. Вместе
с тем даже при возникновении дуги предохранитель не
всегда осуществляет полностью свои функции: в ряде
случаев успевают образовываться раскаленные частицы
никеля, которые могут вызвать проплавление или взрыв
колбы.
Этот же вывод подтверждается токовременными ха-
рактеристиками, снятыми на лампах с предохранителя-
ми и отдельно на предохранительных звеньях и отра-
жающими зависимость времени перегорания тела на-
кала от тока. Как видно из рис. 25, с ростом мощности
ламп их токовременные характеристики сдвигаются
вправо. Поскольку предохранительное звено устанавли-
вается на все типы ламп одинаковой конструкции, то на
графике изображена единственная характеристика та-
кого звена (кривая 4). Она расположена выше и правее
характеристик ламп, т. е. в диапазоне токов аварийного
режима до 30 А защита их не обеспечивается.'ТМожно
только предположить, что в области больших токов име-
ет место пересечение кривых 1—3 с 4 и защита работа-
ет эффективно. Однако, как показали исследования, зна-
чение аварийного тока в лампе ограничивается, глав
ным образом, сопротивлением столба дуги и чаще песто
не превышает 20—30 А. Поэтому на практике отмечают
ся случаи, когда лампа в результате действия дуговою
4* Гц
разряда выходит из строя и при этом предохранитель
не срабатывает.
Предохранительные звенья для ЛН в нашей стране
изготавливаются из обмедненной ферроникелевой про-
волоки. По техническим условиям содержание меди
в наружной оболочке допускается от 3 до 12 % массы
биметалла. Рассчитать и подобрать теоретически такой
предохранитель очень сложно, так как удельное электри-
ческое сопротивление в большой степени зависит от ко-
личества меди в поверхностном слое.
Одна из ведущих фирм в области производства ЛН
Osram (ФРГ) делает свои предохранители из сплава,
содержащего 95—98 % Ni. На многих зарубежных пред-
предприятиях электроды ЛН делают четырехзвенными,
что дает возможность изготовлять их из более тонкой
проволоки — диаметром до 130 мкм. В некоторых слу-
чаях плавкую вставку заключают в стеклянный капил-
ляр с внутренним диаметром 0,7—0,9 мм, заваренный
вокруг электрода. Трубка придает электроду устойчи-
вость, прямолинейность, защищает материал предохра-
нителя от паяльного флюса и в конечном счете делает
лампу более надежной и пожаробезопасной.
Следует также сказать, что по литературным данным
время срабатывания предохранителей в лампах фирмы
Osram составляет 1—2 периода (0,02—0,04 с) с начала
аварийного режима, отечественного предохранителя —
не менее 10—12 периодов (0,2—0,24 с).
При проведении экспериментов не было зарегистри-
ровано случаев проплавления или взрывов колб, что со-
ответствует требованиям п. 2.12 ГОСТ 2239—79*. Одна-
ко, как отмечалось выше, наблюдались оплавления элек-
тродов и есть основания предполагать, что при гораздо
большей выборке, учитывая огромное производство ламп
накаливания, такие случаи могут иметь место. Интерес-
ные работы по оценке пожарной опасности ламп нака-
ливания при срабатывании их предохранительного зве-
на были проведены в Таджикской испытательной пожар-
ной лаборатории. По результатам испытаний 900 ламп
в 11 случаях (1,2%) зарегистрированы прожоги в цоко-
ле с выбросом через проплавленные отверстия раскален-
ных капель металла. В отдельных случаях выброс ка-
пель происходил через неплотности и трещины в цоко-
левочной мастике. Выброс частиц связан с избыточным
давлением примерно 7,7—16 кПа (50—120 мм рт. ст.),
52
поникающим при прожоге цоколя и срабатывании предо-
хранителя.
Прожог цоколя является следствием дугового разря-
да между центральным вводом и боковым электродом
с последующим переходом дуги на резьбовую часть цо-
коля. Возникновение дугового разряда связано, в свою
очередь, с ионизацией воздушного пространства во внут-
реннем объеме цоколя лампы при срабатывании предо-
хранительного звена. Наличие патрона, задерживающего
основную часть образующихся капель металла, положи-
тельно сказывается на снижении этого вида пожарной
опасности ламп накаливания, однако некоторые капли,
особенно образующиеся в верхней зоне цоколя (в зоне
крепления бокового ввода) или прорвавшиеся через
возникающие трещины между цоколем и колбой, пред-
ставляют определенную опасность, о которой надо знать
и которую учитывать при конструировании ламп.
В целом же необходимо отметить, что, несмотря на
отмеченные недостатки предохранителей, лампы, имею-
щие защиту, значительно надежнее и безопаснее ламп,
в которых эта защита отсутствует. Поэтому можно ут-
верждать, что установка предохранителей на лампах
мощностью от 40 до 300 Вт, несомненно, повысила их
пожарную безопасность. В дальнейшем повышение эф-
фективности внутренней электрической защиты ламп
накаливания может б»ыть осуществлено по следующим
направлениям:
выбор сечения плавких предохранителей в соответст-
вии с номинальной мощностью ламп или в узком диапа-
зоне мощностей;
выбор нового материала для изготовления плавкого
элемента предохранительного звена, так как расчет се-
чения обмедненной ферроникелевой проволоки, приме-
няемой в настоящее время, сопряжен со значительными
погрешностями;
разработка новой конструкции предохранителя, в ко-
тором плавкий элемент находится и отельном стеклян-
ном капилляре, в целях исключения прожога резьбовой
части цоколя лампы;
установка предохранителей ни всех гн юполпых лам-
пах накаливания общего паанячечтя бе i ограничения по
мощности;
установка предохранителей в оба электрода лампы.
53
Глаза вторая
ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИХ
АППАРАТОВ
6. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ПРА И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ С ТОЧКИ
ЗРЕНИЯ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОСТИ
Все разрядные лампы (кроме ксеноновых трубчатых
типа ДКСТ) включаются в сеть через индуктивные или
емкостные балластные сопротивления. К разрядным
лампам высокого давления относятся лампы типов ДРЛ,
ДРИ, ДРИЗ и ДНаТ. Лампы низкого давления применяв
ются в люминесцентных светильниках. Балластные со-
противления (дроссели) являются составной частью
пускорегулирующих аппаратов (ПРА), которые включа-
ют также конденсаторы и стартеры, а для ламп типов
ДРИ, ДРИЗ и ДНаТ — импульсные зажигающие уст-
ройства.
Как отмечалось во введении, для светильников с раз-
рядными лампами наиболее актуальными являются воп-
росы обеспечения пожарной безопасности люминесцент-
ных светильников. Поэтому в дальнейшем будут рас-
сматриваться конструкции ПРА для этих светильников.
Пускорегулирующие аппараты являются, как прави-
ло, наиболее теплонапряженными элементами люминес-
центных светильников и в целом осветительных устано-
вок. Потери мощности в аппарате в рабочем режиме
составляют от 4 до 60 % в зависимости от мощности
разрядной лампы, для которой предназначен аппарат
(меньшие цифры относятся к мощным, более 2000 Вт,
лампам высокою давления, а большие — к маломощным,
меньше 8 Вт, люминесцентным лампам). Потери мощно-
сти (в зависимости от фактического соотношения потерь
в обмотке и в стали магнитопровода) возрастают в ано-
мальных режимах работы аппарата в 1,5—2,5 раза.
Рассматривая пускорегулирующий аппарат как воз-
можный источник зажигания, необходимо отметить, что
пожарная опасность ПРА заключается, главным обра-
зом, в воспламенении горючих электроизоляционных ма-
териалов вследствие перегрева обмотки дросселя. Здесь
и далее будут рассматриваться пускорегулирующие ап-
параты со стартерным зажиганием. Бесстартерные ПРА
54
для люминесцентных ламп применялись ранее, однако
нашли ограниченное распространение.
Наблюдаемая за последние годы тенденция к умень-
шению габаритов аппаратов и к снижению их материа-
лоемкости ведет к увеличению потерь мощности, т. е.
к увеличению тепловыделения в обмотке и магнитопро-
воде. Так, наиболее распространенный аппарат (стар-
терный к люминесцентной лампе мощностью 40 Вт)
в рабочем режиме преобразует в тепловую энергию 25 %
мощности и до 50 % в пусковом.
Несмотря на то что современные конструктивные ре-
шения обеспечивают хороший отвод тепла с поверхности
аппарата, перегрев обмоток в рабочем режиме состав-
ляет 50—55 °C, а в аномальном— 125 °C и выше.
Электрическая изоляция обмотки состоит из мате-
риалов с разными физико-химическими характеристика-
ми и неодинаковыми значениями показателей пожарной
опасности (горючесть, температура воспламенения, ды-
мообразующая способность и т.п.). Катушка из провода
с эмальизоляцией и различные электроизоляционные
прокладки пропитываются лаками или компаундами,
в свою очередь имеющими сложный состав. Таким обра-
зом, можно говорить о комплексе электроизоляционных
материалов как о единой электроизоляционной конструк-
ции, показатель пожарной опасности которой интеграль-
но отражает ее зависимость от характеристик отдельных
компонентов. Конструкцию вппарата в общем случае
можно рассматривать как некоторый объем горючей
среды, внутри которой размещен потенциальный источ-
ник зажигания — нагретый обмоточный провод.
Причинами загораний аппаратов могут явиться так-
же повышенное переходное сопротивление контактных
соединений, межвитковое замыкание в обмотке и другие
явления и факторы, являющиеся чаще всего следствием
нарушения установленного технологического процесса
изготовления аппарата.
Косвенными показателями пожарной опасности ПРА
являются нормируемые ГОСТ 16809—78* Е значения до-
пустимых температур обмотки в рабочем tw и аномаль-
ном /П11 режимах работы.
Величина температурной маркировки tw основана
согласно отечественной и международной научно-техни-
ческой документации на ИРА па базовом ресурсе об-
мотки, равном 10 годам.
55
Пользуясь теорией теплового старения изоляции, по
формуле Аррениуса — Эйрннга можно подсчитать соот-
ношение между допустимыми температурами изоляции
Л и t2 при разных значениях ресурса и Ь2:
, .0/6+273
— = ---------. (24)
Л2 еО/М-273 ’ '
где е—основание натуральных логарифмов; D — посто-
янная, определяемая физическими свойствами электро-
изоляционной конструкции.
На основе этой формулы при допустимой температу-
ре обмотки ПРА и 7-1=10 лет рассчитаны длитель-
ность испытаний и испытательная температура, приме-
няемые при ускоренных испытаниях ПРА на срок служ-
бы. Эти режимы вошли в 82-ю Публикацию МЭК, в ряд
зарубежных стандартов на ПРА, а также в ГОСТ
16809—78* Е (СТ СЭВ 1654—79).
Для более точного определения допустимых темпера-
тур обмотки предложено расчетное соотношение, связы-
вающее общий заданный ресурс работы аппарата с дли-
тельностью различных режимов его эксплуатации и с
температурами в этих режимах:
7» . £рабе-^раб+273 + £аи(25)
где 7.0=10 лет —заданный ресурс обмотки ПРА; /Раб,
tw — соответственно допустимые температуры обмотки
в рабочем и аномальном режимах работы аппарата, К;
7-раб; 7-ан — соответственно расчетные длительности ра-
бочего и наиболее тяжелого в тепловом отношении ава-
рийного режимов работы ПРА, ч.
Соотношение (25) позволяет определять максималь-
но допустимую температуру обмотки 7а« в аномальных
режимах работы ПРА как встраиваемых, так и незави-
симых аппаратов. Вероятность возникновения аномаль-
ных режимов определяется надежностью работы старте-
ров (длительный режим с короткозамкнутым стартером),
конденсаторов (длительный режим с короткозамкнутым
конденсатором), а также состоянием электродов люми-
несцентных ламп (длительный выпрямляющий режим).
Стартер служит для зажигания люминесцентной лам-
пы и включается параллельно лампе. Стартер должен
иметь замкнутые контакты в течение времени, необходи-
мого для разогрева ламвы до температуры образования
интенсивной термоэлектронной эмиссии. После разогре-
56
b.i электродов стартер должен разомкнуть контакты
и поддерживать их в таком состоянии в течение всего
времени горения лампы.
В нашей стране нашли применение стартеры тлею-
щею разряда, принцип действия которых заключается
и разогреве биметаллической пластины подвижного
контакта за счет тлеющего разряда, возникающего в мо-
мент пуска лампы. При протекании пускового тока про-
исходит остывание подвижного контакта и его размыка-
ние, что приводит к возникновению импульса напряже-
ния, зажигающего лампу. В большинстве случаев при
каждом включении люминесцентного светильника про-
исходит многократное замыкание и размыкание контак-
тов стартера, что способствует возникновению аномаль-
ного режима его работы — залипанию контактов. Часто
залипание контактов стартера, приводящее к длительно-
му пусковому режиму работы ПРА, происходит вследст-
вие высокого нагрева и плавления контактных точек
в заусенцах и острых кромках, образующихся при раз-
резании термобиметаллической ленты. В [8] предлага-
ются математические модели различных видов отказов
партеров, в том числе залипания контактов, и показа-
но, что характеристики надежности стартеров зависят
от многих факторов, в частности от конструкции кон-
тактов, качества изготовления, условий эксплуатации
осветительной установки и т. д.
Отклонения в технологическом процессе производст-
ва ламп и разброс характеристик ПРА приводят к тому,
что к концу срока службы люминесцентные лампы часто
теряют эмиссию па одном из электродов, в то время как
второй электрод продолжает нормально работать. В этом
случае лампа работает в выпрямляющем режиме, что
вызывает постоянную составляющую тока, которая мо-
жет вызвать перегрузку дросселя в ПРА, Кроме того,
в ряде случаев может иметь место неполный выпрямля-
ющий эффект, который возникает в случае несимметрий
электродов ПРА.
Анализ отечественных и зарубежных стандартов па
нускорегулирующие аппараты, а также стандартов МЭК
и СЭВ показал, что комплексных норм в методов про-
верки пожарной опасности ПРА п них ф iktibicckh не
содержится.
В чехословацкий стандарт CSN 360590 включено
57
требование, в котором говорится, что изоляционные ча-
сти аппаратов должны быть выполнены из негорючих
материалов. Однако это требование, как видно из сопут-
ствующего ему контекста, распространяется только на
материалы наружных частей ПРА. Одним из методов
определения стойкости изделий к воспламенению явля-
ется воздействие на аппарат открытого пламени. Испы-
тываемая часть должна подвергаться воздействию в те-
чение 10 с пламени бунзеновской горелки. Критерием
горючести при этом испытании является продолжитель-
ность погасания пламени, которая не должна превышать
30 с.
Близкие к этому требования имеются в нормативно-
технической документации и на другие изделия, предна-
значенные для комплектации светильников с газоразряд-
ными лампами. Так, в соответствии с ГОСТ 8223—81*Е
выполненные из трудновоспламеняемых материалов
детали электроустановочных изделий не должны выде-
лять газов, воспламеняющихся под воздействием искр.
В 1972 г. во ВНИСИ разработана «Временная инст-
рукция проверки ПРА на выброс пламени». Методика,
изложенная в инструкции, преследовала своей целью про-
верку невозможности возникновения пожароопасной си-
туации, при которой светильник подвергается опасности
загорания от пламени, выбрасываемого из аппарата в
аварийном состоянии. Аварийное состояние аппарата
создавалось искусственно путем нагрева до воспламене-
ния его электроизоляционных материалов. Нагрев осу-
ществлялся пропусканием через аппарат тока, равного
трехкратному номинальному току. С точки зрения испы-
таний на пожарную опасность эта методика является
наиболее совершенной, однако опа не учитывает воз-
можности испытания в аварийных режимах всего ком-
плекса «лампа— ПРА — светильник».
7. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРА ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ
ЛАМП В АВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
Для разработки методики проверки ПРА на пожар-
ную безопасность необходимо определить ряд темпера-
турных зависимостей. В частности, нужно установить
связь между температурами обмотки, оболочки и окру-
жающей среды.
Для проведения этих экспериментальных работ был
68
ппотовлен стенд, принципиальная схема которого при-
целена на рис. 26. Установка позволяет проводить неза-
висимо друг от друга эксперименты с двумя однолампо-
выми аппаратами. Напряжение питания можно регули-
ровать в пределах 0 — 400 В, что дает возможность
Рис, 2G. Схема стенда д.тя испытания ИРЛ люминесцентных ламп;
I тумблер включения схемы; Т1—ТВ — тумблеры управления; Л/, Л2 — га»
поразрядные лампы; П1, П2 — стартеры; Н1, /72 —съемные перемычки; РА!,
РА2—амперметры; ЛЛ —омметр
создавать различные перегрузки по току и напряжению.
Кроме-того, переключением тумблера Т7 в положение И
(нагрузка) пускорегулирующий аппарат имеет возмож-
ность непосредственно подключаться к регулирующему
источнику питания.
Для измерения сопротивления обмотки ПРА в на-
четом состоянии тумблер Т7 устанавливается и поло-
жение И (измерение). В этом случае аппарат отключа-
ется от питающей сети и почти одновременно иключает-
(Я ламповый омметр Р-380. При включении в различных
вариантах тумблеров Т1—Тб на обоих аппаратах мож-
59
но воспроизводить любые аномальные режимы работы
ПРА, в частности залипание стартера, пробой конденса-
тора, выпрямляющий режим, а также их возможные
сочетания. Кроме того, схема позволяет осуществлять
работу ПРА, выполненного с двумя или четырьмя выво-
дами (с обмоткой накала катодов), для чего предусмот-
рены съемные накладки Н1 и Н2.
В качестве исследуемых ПРА были отобраны наибо-
лее характерные и самые массовые их серии и типораз-
меры, а именно сороковаттные стартерные однолампо-
вые аппараты серий 010, 100, НО и 910. При обоснова-
нии выбора учитывалась также перспектива выпуска
ПРА. Ниже приведены данные по выпуску указанных
серий.
Серия ПРА.......................... 010
Удельный вес выпуска к общему объ-
ему, % .................... 12,2
Удельный вес аппаратов мощностью
40 Вт к объему серии, % , 65,2
100 по 910
33 7,7 20,8
61 55,2 80,2
Видно, что принятые для исследования серии ПРА
составляют 77,3 % всех выпускаемых аппаратов. Из это-
го числа около 66,5 % составляют аппараты мощностью
40 Вт.
Для выяснения зависимости температуры оболочки
от температуры обмотки ПРА исследуемый аппарат ус-
танавливался в рабочем положении в испытательном
кожухе по ГОСТ 16809—78*Е. Измерение температур
поверхности производилось контактным методом с по-
мощью термодатчиков. Термопары устанавливались со-
ответственно сверху—в средней части аппарата, с тор-
ца и около электрических выводов.
Измерение температуры обмотки производилось ме-
тодом сравнения ее сопротивления в нагретом и холод-
ном состояниях с последующим вычислением по фор-
муле
^обм= ~ (235 + /Окр) + ^окр> (26)
'X
где гг—сопротивление обмотки в нагретом состоянии,
Ом; гх — сопротивление обмотки в холодном состоянии,
Ом; /нкр — температура окружающей среды при измере-
нии сопротивления в холодном состоянии, °C.
Исследуемый аппарат подключался непосредственно
60
к источнику питания, и в некоторые фиксированные мо-
менты времени производилось переключение его на лам-
повый омметр, при этом происходило измерение сопро-
тивления обмотки аппарата.
Одновременно регистрировались температуры в раз-
личных точках оболочки ПРА. Напряжение соответство-
вало току в аппарате от /ИОм до 2,5 /ном; за температуру
оболочки принималась температура в наиболее нагретом
месте.
По данным испытаний построена зависимость темпе-
ратур оболочки ПРА от температуры обмотки (рис. 27).
Из графика видно, что эта зависимость имеет линейный
характер. В среднем для всех аппаратов температура на
Рис. 27. Зависимость изменения температуры оболочки ИРЛ от тем-
пературы обмотки; '
J — для ПРА серии 910; 2 — серии ПО; 3 — серии 010; 4 — серии 100
61
поверхности ПРА на 25 % ниже, чем внутри. Используя
полученную зависимость, температурные характеристи-
ки удобнее и проще снимать не на обмотке аппарата,
а непосредственно методом термопары на оболочке ПРА
в наиболее нагретом месте с внесением соответствующих
температурных поправок.
Значения коэффициентов отношения температуры об-
мотки к температуре оболочки:
Серия ПРА................. 010 100 ПО 910
Коэффициент Ко , . . , . 1,22 1,181 1,241 1,34
Эксперименты показали, что наиболее нагретой явля-
ется зона оболочки ПРА, расположенная в центре верх-
ней части аппарата, причем она не зависит от его прост-
ранственного положения.
Возможные на практике аварийные пожароопасные
режимы работы ПРА так или иначе связаны с прохож-
дением по его обмотке сверхтока 7а.р, превышающего но-
минальный в определенное число раз. Поэтому для ре-
шения задачи о воспламеняющей способности ПРА не-
обходимо иметь данные по превышению температуры
нагрева над температурой окружающего воздуха1 аппара-
тов различных серий в зависимости от кратности прото-
*
кающих по обмотке токов 7=/а.р/Люм. С учетом получен-
ных зависимостей измерения температур в этих экспери-
ментах проводили (в соответствии с ГОСТ 16809—78* Е)
на поверхности (оболочке) ПРА в наиболее нагретом
месте в рабочем положении и в испытательном кожухе
при (7=1,1 1/ном. Задаваясь различными значениями
кратностей токов, измеряли температуры оболочки („б
и по разности этих температур и температуры окружаю-
щей среды /окр вычисляли значения превышения темпе-
ратуры оболочки над температурой окружающей среды
д^об = /об—t0Kp. Вместе с тем для анализа полученных
результатов удобно пользоваться относительной величи-
ной превышения температуры оболочки аппарата над
температурой окружающей среды Д(ое = (об/At
Здесь Д(— нормируемое стандартами превышение
температуры аппарата над температурой окружающей
среды. Таким образом, величина Д(Уо показывает, но
1 Далее вместо термина «превышение температуры нагрела над
температурой окружающего воздуха» будет сокращенно укпвыиить-
ся «превышение температуры».
62
сколько раз фактическое превышение температуры обо-
лочки аппарата отличается от нормативно;допускаемого
для данного типа ПРА. На рис. 28 показаны зависимо-
сти превышения температуры оболочки от кратности то-
* *
ка. Аналогичный вид имеют-кривые Д/об=/(/). Аналити-
чески их можно записать как соотношения
(/ )Ь}> & = aj (/ (27)
Рис. 28. Зависимость превышения температуры оболочки от кратко-
сти тока:
1 — для ПРЛ серии 010; 2 —серии 100; 3 — серии 910; 4 — серии ПО
Методом наименьших квадратов была произведена
математическая обработка экспериментальных данных.
Полученные значения коэффициентов приведены
в табл. 10.
Таблица 10. Значения коэффициентов a;, bj, a,, bj
в формулах (27)
Серия ПРА aJ 'hJ
010 17,53 3,513 0,348 3,538
100 36,54 2,014 0,664 2,015
110 40,39 1,546 0,734 1,548
910 42,58 1,672 0,772 1,677
63
Выяснив, что температура внутри аппарата линейно
связана с температурой поверхности, и зная средние зна-
чения коэффициентов Ко для определенных серий, мож-
но вычислить абсолютные и относительные значения пре-
вышения температур обмотки по следующим формулам:
Л . j t , Л ! ^обм
а‘обм — ‘обм ‘окр> Шобм — »
НО /обм ==А'о/обм, тогда
Ы - = к t t ; Д? . = A°Zo6 — ZOKP_ /28)
обм 'о об окр’ обм д/ ’ ' ’
где Д/обм, А/обм — абсолютное и относительное превыше-
ния температуры обмотки над температурой окружаю-
щей среды соответственно.
На рис. 29 приведены зависимости превышения тем-
пературы обмотки от кратности тока, построенные по со-
отношениям (28).
Рис. 29. Зависимость превышения температуры обмотки от кратно-
сти тока:
1 -для ПРА серии 100; 2 —серии 910; 3 — серии 010; 4 — серии 110
Анализ графиков (рис. 28 и 29) показывает, что наи-
более интенсивно у аппаратов серии 100 нагревается об-
moikh, н то время как у аппаратов серии 010 — поверх-
Н1ц и. Причиной этого прежде всего является различная
loiiiiiiuiii тлнпочно пропиточного состава между обмот-
1 о|| и ммил/пнк < кой оболочкой, играющей роль тепло-
1)1
(
изолятора. Наиболее благоприятные условия теплоотда-
чи при повышенных значениях тока имеет серия НО ПРА,
которая конструктивно выполнена также, как и аппара-
ты серии 100, но в отличие от нее и других серий допус-
кает большую перегрузку по току. Следует отметить, что
при значениях кратностей тока />2 температура возрас-
тает интенсивно и носит явно выраженный параболиче-
ский характер. Из графиков также видно, что все испы-
танные аппараты полностью соответствуют ГОСТ
16809—78* Е в части нагревания обмотки в нормальном
режиме работы (при/=1).
Процесс нагрева аппарата до установившегося тепло-
вого режима происходит практически по экспоненте, ха-
рактеризуемой постоянной времени нагрева То. В ходе
исследований возникла необходимость определить для
каждой серии ПРА среднее значение постоянной времени
нагрева. Для этого были обработаны диаграммы, запи-
санные на потенциометре КСП, измеряющем температу-
ру оболочки ПРА в наиболее нагретом месте в аномаль-
ных режимах работы.
При нагреве аппарат выходит из исходного состояния
^об = /окп на установившийся тепловой режим через вре-
мя Ту. Допуская, что процесс нагрева экспоненциальный,
выражение для температуры оболочки в момент времени
т можно представить в виде
f (т) = (fy — ^окр) (1 — в °) + ^окр> (29)
где То — постоянная времени нагрева ПРА; /у=Д/об-|-
-j-A/окр — установившаяся температура оболочки (при
7=const).
Вычисленные средние значения постоянной времени
То и среднеквадратичного отклонения о приведены
в табл. 11.
Т а б л н и а И. Значения постоянно!! времени нагрела
и среднеквадратично! о птклонанни
Серия ПРА Средние значения постоянной вре- мени Го, ч Средпокпнд- рПТИ'1111.11’ от» клонен и >1 а, ч К'>’'И>нциеиты
а1 bJ
010 0,740 0,239 1,376 0,474
100 0,746 0,343 0,896 0,806
НО 0,563 0, 174 1,525 0,306
910 0,509 0,113 1,936 0,196
5-653
65
Из табл. И видно, что постоянная времени нагрева
ПРА имеет большие значения у аппаратов серий 010
и 100 по сравнению с сериями НО и 910. Это свидетель-
ствует о том, что последние быстрее выходят на устано-
вившийся режим и, следовательно, потенциально могут
быстрее привести к пожароопасной ситуации.
8. ВЛИЯНИЕ МЕЖВИТКОВЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ В ПРА
НА ИХ ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ
Рассматривая вопрос о пожарной опасности ПРА, не-
обходимо прежде всего провести анализ такого аварий-
ного режима их работы, как межвитковое КЗ в обмотке
аппарата.
К сожалению, в литературе отсутствуют данные, ко-
торые позволяли бы оценить степень влияния числа
короткозамкнутых витков обмотки на показатели пожар-
ной опасности ПРА. Для проведения таких эксперимен-
тов на Рижском светотехническом заводе была изготов-
лена опытная партия аппаратов типа 1УБИ-40/220ВПП-
800ХЛА с отпайками от следующих витков: второго,
седьмого, десятого, триста двадцатого, шестисот шести-
десятого.
Считая, что замкнувшая секция имеет Wn коротко-
замкнутых витков, аппарат можно рассматривать как
трансформатор, работающий в режиме КЗ во вторичной
обмотке. Для решения поставленной задачи были сдела-
ны следующие допущения:
переходное сопротивление в месте контакта (корот-
кого замыкания) ничтожно мало по сравнению с общим
сопротивлением замкнувшейся секции гц;
до появления пробоя изоляции аппарат работает в ра-
бочем режиме, т. е. при U = U„t,M‘,
пренебрегаем потерями в стали.
Эксперименты проводились в два этапа. Сначала
ПРА находились в номинальном режиме, т. е. №п = 0.
После того как температура достигала установившегося
значения, проводилось замыкание части витков и опреде-
лялось суммарное действие нормального и аварийного
режимов.
Для расширения области применения результатов ис-
следований решение задачи производилось в относитель-
ных температурных единицах, при этом вычислялось от-
носительное превышение температуры оболочки ПРА
06
Д/об над температурой окружающей среды:
*
А^об = ^об/^норм!
где Д/Об — значение превышения температуры оболочки
в наиболее нагретом месте, полученное в опыте; Д/Норм—
нормированное превышение температуры оболочки по
ГОСТ 16809—78* Е.
В результате испытаний аппаратов с короткозамкну-
тыми витками получены следующие данные:
Число коротко-
замкнутых вит-
ков ........... 0 2 5 7 10 310 340
Относительное
превышение тем-
пературы . , 0,8 0,956 1,121 1,258 1,522 1,269 0,8
Зависимость кратности тока от числа короткозамкну-
тых витков в соответствии с полученными данными ап-
проксимирована на ЭВМ и представляет следующее вы-
ражение:
/ = 1,061 ехр (0,0064117ц). (30)
В свою очередь функция A(o6=f(Wn) имеет явно вы-
раженный максимум, который объсняется тем, что в экс-
периментах аппарат включался последовательно с лю-
минесцентной лампой и при кратности тока />1,7 про-
исходило перегорание одного из тел накала лампы.
Вследствие этого при дальнейшем повышении тока про-
исходит разрыв цепи и рост температуры ПРА прекра-
щается.
При работе аппарата в номинальном режиме рассеи-
ваемая мощность составляет 5,097 Вт.
Допустимая рассеиваемая мощность равна:
/’доц “ I'liiir /’« ,м 10,912 11 г,
*
где 1тах= 1,463 — максимальное шачепие кратности то-
ка, полученное экспериментальным путем и i условия
допустимого нагрева ПРА.
При сравнении значения допустимой рассеиваемой
мощности со значениями суммарной рассеиваемой мощ-
ности, полученными в испытаниях с короткозамкнутыми
витками, было установлено, что аппарат становится по-
жароопасным при замыкании более чем семи витков.
5*
67
При замыкании большего количества витков происхо-
дит резкое увеличение первичного тока. Учитывая, что
в большинстве схемных решений люминесцентных све-
тильников ПРА соединен последовательно с люминес-
центной лампой, действие повышенного значения этого
тока на аппарат необходимо рассматривать с учетом
*
лампы, так как уже при кратностях тока 7> 1,7 лампа
быстро выходит из строя, т. е. выполняет роль предохра-
нителя. В связи с этим проводили исследования токовре-
менных характеристик люминесцентной лампы типа
ЛБ-40, рассматривая одну из ее спиралей как плавкий
элемент.
Функция, выражающая зависимость времени перего-
рания тела накала от проходящего сверхтока, имеет вид
т= 1.849-0.767/, (31)
где т — время от начала прохождения сверхтока до пе-
регорания тела накала; I— кратность тока.
Таким образом, процесс разогрева обмотки аппарата
в случае перегорания лампы возможен только в течение
времени т. Принимая значения максимальной кратности
тока 7 = 1,7, при котором происходит перегорание тела
накала ЛЛ, находим согласно (30) число короткозамкну-
тых витков в обмотке ПРА, соответствующих току
1,7 7ном;
Таким образом, границей пожароопасности для пус-
корегулирующих аппаратов можно считать замыкание
более 7 витков обмотки, при этом наибольшее значение
вероятности воспламенения аппарата наступает при за-
мыкании около 78 витков обмотки, что составляет 11,7 %
всех витков для рассмотренных серий ПРА мощностью
40 Вт.
9. РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
ПРА ДЛЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП
Общие положения по определению вероятности воз-
никновения пожара от электротехнического изделия из-
ложены в ГОСТ 12.1.004—85. Предусматривается, что
пожарная опасность электроустановок характеризуется
68
рядом показателей, в частности вероятностью появления
источника зажигания в изделии, вероятностью сосредо-
точения в изделии горючей среды, вероятностью воспла-
менения горючего материала тепловым источником
зажигания и т. д. В свою очередь каждая из этих состав-
ляющих определяется с учетом конкретного вида изде-
лия, условий его эксплуатации, наличия электрической,
тепловой или какой-либо другой защиты, специфических
пожароопасных аварийных режимов работы изделия.
В разработанной методике оценки пожароопасности
ПРА в качестве проверяемых параметров были приняты
нормативная годовая вероятность возникновения пожа-
ра от одного аппарата и отсутствие выпадения из аппа-
рата расплавленных горящих или раскаленных частиц
изоляционных материалов, заливочно-пропиточного со-
става или металла, способных явиться источником по-
жара.
В терминах ГОСТ 12.1.004—85 в качестве характер-
ного пожароопасного режима были приняты межвитко-
вое замыкание в обмотке ПРА и сочетание аномальных
режимов: залипания стартера и пробоя конденсатора.
С учетом изложенного основное условие пожаробезо-
пасности ПРА — годовая вероятность возникновения по-
жара от одного аппарата — выражается следующим об-
разом:
/ k \
Qn=0,903 I Qani Qtt I Qb> (32)
\ t=i /
где Qani — вероятность работы аппарата в данном t-м
пожароопасном режиме; QTz — вероятность достижения
поверхностью аппарата критической температуры Тцр;
QB — вероятность воспламенения аппарата или выброса
из него пламени при температуре поверхности ПРА, рав-
ной или превышающей критическую температуру; /г —
количество пожароопасных аномальных режимов рабо-
ты, возможное для аппаратов данного типа
Один из важнейших показа гелей — вероятность до-
стижения и превышения температуры нагрева ПРА не-
которой критической температуры в i м аномальном ре-
жиме — Qti. Из определения этой величины видно, что
для ее нахождения необходимо провести испытания ап-
парата в каждом i-м аномальном режиме согласно ГОСТ
16809—78* Е и полученное значение температур it срав-
нить с некоторой критической температурой Ткр.
69
Для определения Ткр исследуемый аппарат устанав-
ливается в испытательный кожух (для встраиваемых ап-
паратов) или испытательный угол (для независимых
ПРА). Испытания проводят во всех аномальных режи-
мах и их зависимых сочетаниях. Измерение температуры
производится на оболочке аппарата в наиболее нагретом
месте. В протокол испытаний записывается наибольшая
температура, имевшая место в опытах.
Здесь следует иметь в виду, что полученное значение
температуры для встраиваемых аппаратов имеет неко-
торую погрешность. Действительно, эти аппараты пред-
назначены для работы внутри корпуса светильника, где
температура воздуха во время его эксплуатации бывают
выше, чем в испытательном кожухе. Оценим эту погреш-
ность.
Согласно ГОСТ 17677—82* Е температура обмотки
ПРА в наиболее неблагоприятном тепловом режиме ра-
боты светильника — tmax не должна превышать в зави-
симости от tw встраиваемого аппарата следующих ве-
личин:
^ = 105 °C; tmax= 193 °C;
/«,==120°С; Zmax=216°C;
fw=130°C; tmax=230 °C,
где tw — температурная маркировка ПРА.
На отдельные серии и типы аппаратов указывается
также величина Мап—наибольшее превышение темпе-
ратуры обмотки ПРА в аномальном режиме (для иссле-
дуемых в настоящей работе серий А/ан —125°C). В об-
щем виде можно записать
tmax = ^пп 4" ^оир>
где ^окр — температура окружающей среды в светиль-
нике. Отсюда
^окр= tmax А/ан. (33)
С другой стороны, мы рассматриваем тепловые про-
цессы относительно обмотки ПРА, для которой данная
температура является температурой окружающей среды.
Превышение температуры оболочки относительно тем-
пературы окружающей среды, наблюдаемой в опыте,
равно:
^обг = ti 4>нр; । (34)
где ti — температура, измеренная термопарой в t-м
опыте.
70
Температура, до которой нагревается испытуемый
ПРА, находясь в светильнике, ti соответственно равна:
li = -{- /окр. (35)
Подставляя в (35) выражения (33) и (34), оконча-
тельно получаем приведенное значение температуры обо-
лочки:
h — 4" tfmax — — ^окр/) •
(36)
Здесь tmax и Д£ан — нормируемые значения максималь-
ной и аномальной температур для данной серии и типа
ПРА, a ti и ^окрг — экспериментальные значения темпе-
ратур, °C.
Прежде чем перейти к определению собственно ве-
личины QT(, следует заметить, что при рассмотрении ве-
роятностных показателей большое значение приобретает
достоверность результатов. Поэтому на первый план вы-
двигается вопрос о количестве проведенных эксперимен-
тов (величине выборки п), необходимых для достовер-
ного определения вероятности возникновения пожара,
Известно [9], что нормированное отклонение выбороч-
ной средней Smb от генеральной Sr является случайной
величиной. Плотность ее вероятности имеет распределе-
ние Стьюдента и зависит от двух переменных: п и а
(где п=п—1 —количество опытов, на единицу меньшее;
а — коэффициент, означающий половину доверительного
интервала в интеграле Стьюдента).
Вероятность того, что случайная величина, распреде-
ленная по указанному закону, примет значение, меньшее
а, есть выражение
P(l Sr-Smb I <Д) = 0(п,а), (37)
где 0(п, а) —значение интеграла Стьюдента; Дао/ У п—
отклонение математического ожидания малой выборки
от генеральной (от всей партии); п — количество опытов;
о — среднеквадратичное значение малой выборки, кото-
рое можно вычислять по формуле
1 / 2 (* — *<>)’
а= |/ ----- (38)
г «•*!
По условиям обеспечения пожарной безопасности это
71
отклонение не должно превышать величину
где /Кр — некоторое критическое для данной серии и типа
ПРА значение нагрева оболочки; tCP— среднее арифме-
тическое значение максимумов температур нагрева ПРА.
Из (38) и (39) найдем параметр а, равный:
Уп
а =—— (/Кр — ^ср), (40)
Для генеральной выборки вероятность превышения
температуры (когда /Ср>/кР) равна:
где Mt—количество аппаратов, температура которых
в г-м аномальном режиме была бы не менее tKP-, N — об-
щее количество аппаратов партии;
M = NP( |Sr-SMB I > Д)= ЛИ1-е(п, а)],
т. е.
QTi = 1 - 0 (п, а). (41)
Таким образом, зная п=п—1, критическую темпера-
туру (Кр и подсчитав о малой выборки, по формуле (40)
можно определить параметр а, а значение 0(и, а) нахо-
дится по табл. 12 в зависимости от а.
Таблица 12. Значения функции 0(a)
a 0 (a) a и (a) a 0 (a)
0,000 0,000 1,4 0,8 4 0,968
0,2 0,078 1,8 0,89 4,4 0,997
0,4 0,3 2,2 0,94 5 0,998
0,6 0,434 2,8 0,976 6 0,999
0,8 0,554 3,2 0,988
1 0,654 3,6 0,992
Окончательно по формуле (41) находится величина Qri.
В выражение (40) входит значение критической тем-
пературы (кр аппарата, относительно которой ведется
собственно сравнение допустимых температур нагрева
ПРА и которая, как видно, является основной характе-
72
ристикой с точки зрения его возможного воспламенения.
Критической является такая температура аппарата, при
которой начинаются необратимые тепловые процессы и,
как следствие, воспламенение горючих материалов ПРА.
Было бы не совсем верно характеризовать критическую
температуру общеизвестными для горючих материалов
характеристиками, а именно температурами воспламене-
ния, самовоспламенения, вспышки и т. д. Это объясня-
ется тем, что, во-первых, горючие материалы в аппара-
тах, почти полностью заключены в металлическую обо-
лочку, во-вторых, к ним ограничен доступ кислорода
воздуха и, в-третьих, неизвестно, для какого конкретно
горючего материала брать характеристики в качестве
основополагающих. В связи с этим критическую темпера-
туру целесообразно определять экспериментальным пу-
тем.
Для этого пускорегулирующий аппарат подсоединя-
ется непосредственно к источнику питания и по обмотке
пропускается повышенный ток, в 1 раз превышающий
его номинальное значение. Таким образом имитируются
реальные условия выхода аппарата из строя.
*
Установлено что при кратностях тока /=24-3,5 обо-
лочка аппарата нагревается пропорционально темпера-
туре обмотки ПРА вплоть до наибольшей температуры,
соответствующей выходу его из строя. При 7>4 темпе-
ратура оболочки не успевает выравняться с температурой
внутри аппарата и пропорциональность нарушается.
*
С другой стороны, при кратности тока/<2 существенно
увеличивается время проведения экспериментов, поэтому
испытания проводились при трех значениях кратностей
*
тока /, равных 2; 3; 3,5.
На рис. 30 представлены фотографии, отражающие
состояния аппаратов серии 100 во время проведения опы-
тов по определению критической температуры. Наблюде-
ния показали, что при указанных кратностях тока в пре-
делах 30—40 мин после начали испытаний появляется
дым, далее дымообразоваппе интенсивно увеличивается,
в некоторых случаях происходит выброс пламени из-под
оболочки с последующим загоранием и выходом ИРЛ из
строя.
В качестве критической температуры принимается
среднее арифметическое значение из двух измеренных
73
температур (ta+tmax)l2, где ta — температура, соответ-
ствующая оболочке ПРА при появлении дыма; tmax —
максимальная температура нагрева оболочки ПРА.
Такое определение критической температуры приня-
то, исходя из тех соображений, что температура появле-
ния дыма tn и максимальная температура нагрева аппа-
рата tmax, как показали эксперименты, являются недо-
статочно устойчивыми характеристиками для ПРА.
Усредненный же показатель по этим температурам ока-
зался более стабильным параметром и имеет определен-
Рис. 30. Пускорегулирующие аппараты в процессе испытаний по оп-
ределению критической температуры:
/ — выброс пламени; 2 — интенсивное выделение дыма; 3 — воспламенение
ашырит ।
74
ный запас в части пожарной безопасности по сравнению
с максимальной температурой.
Формула для определения критической температуры
ПРА при проведении п экспериментов имеет следующий
вид:
и
, _ Од! +
кр~ 2/1
1=1
Для каждой серии ПРА проведено по восемь — де-
сять опытов. В соответствии с этой формулой для всех
исследованных серий аппаратов проведены расчеты, ре-
зультаты которых приведены ниже.
Серия ПРА....................... 010 100 НО 910
Критическая температура, °C « г . 199,6 154,9 168,8 169
Видно, что критические температуры рассматривае-
мых серий ПРА отличаются незначительно.
Для практических измерений целесообразно опреде-
лить оптимальную кратность I тока, при которой, с од-
ной стороны, эксперимент не был длительным, а с дру-
гой стороны — выполнялось условие равномерного про-
грева оболочки и внутренних частей ПРА.
Было показано, что температура оболочки аппарата
равна:
/ = /у(1_бт/т’). (42)
Задаваясь временем проведения эксперимента, рав-
ным 0,5 ч, и принимая температуру оболочки ПРА рав-
ной критической / = г‘кр, получаем
— 1 _еОР5/То • (43)
Значение То в эту формулу подставляем из табл. 11.
Зная Л/у п обращаясь к hibiichmoctii
Л/,,п «* uj i'
получаем
* I 1 , Л/у \
/ = ехр -— In у , (44)
где значения коэффициентов О/ и Ь, приведены в табл. 10.
Из (44) получаем интересующую нас кратность тока,
при которой поверхность ПРА в наиболее нагретом мес-
те через 0,5 ч достигнет критического значения (/кр).
75
Таблица 13. Расчетные данные по определению оптимальной
кратности тока
Серия ПРА Установившаяся температура, °C Температура окружающей среды, °C Превышение температуры, °C Оптимальная кратность тока
Q10 406,4 19,3 387,1 2,413
10О 317,1 20,1 297 2,83
110 236,8 21,3 265,5 3,38
010 270,2 20,1 250,1 2,883
В табл, 13 приведены расчеты оптимальной кратности
тока для рассматриваемых серий аппаратов по приве-
денным выше формулам.
Принимаем ближайшее целое значение кратности то- ,
ка равным 3, ей соответствует ток 1,29 А. Таким обра-
зам, при проведении экспериментов по определению кри-
тической температуры целесообразно нагружать аппарат
указанным током. В этом случае достижение критиче-
ской температуры происходит в течение 30 мйн и соблю-
дается условие равномерности нагрева.
В процессе испытаний по определению критической
температуры визуально фиксируется выброс пламени из
аппарата или воспламенение изоляционных горючих ма-
териалов. Зная общее число загораний и выбросов пла-
мени, можно судить о другом показателе, входящим
в формулу (32), — вероятности воспламенения аппарата:
QB = m/n, (45)
где т — количество воспламенений или выбросов пла-
мени; п — количество опытов.
Эксперименты показали, что для серий 0,10 и 910 эта
величина составляет 0,163, а для серий аппаратов 100
и 110—0,878.
Третий показатель в формуле (32)—вероятность на-
ступления аномального режима Qani — может быть по-
лучен из анализа надежностных характеристик элемен-
тов схемы ПРА. Поскольку аномальных режимов в
работе пускорегулирующего аппарата может быть не-
сколько, рассмотрим поочередно эти режимы.
Вероятность наступления длительного пускового ре-
жима, т. е. режима работы люминесцентного светильни-
ка с залипшим стартером, можно определить из соотно-
76
шения
N
где N—надежность изделия, %.
Для стартеров типа 15-80/СК-220, выпускаемых в на-
стоящее время, вероятность безотказной работы по дан-
ным предприятия-разработчика равна 0,94 при риске
поставщика 0,1. Исходя из этого, значение данной веро-
ятности составляет QaH=0,06. Вероятность наступления
режима с короткозамкнутым конденсатором характери-
зуется пробоем конденсаторов и определяется по анало-
гии с предыдущим. Для конденсаторов типов ЛСМ и ЛСЕ
(также по данным разработчиков) надежность составля-
ет не менее 0,9 при доверительной вероятности 0,9. Тог-
да для схем с данными типами конденсаторов вероят-
ность наступления такого режима 0ан = 0,1.
Выпрямляющий режим связан с потерей эмиссии од-
ного из электродов люминесцентной лампы, что происхо-
дит обычно в конце срока ее службы, поэтому вероят-
ность можно подсчитать следующим, образом. Известно,
что интенсивность отказов X может быть определена как
где п — количество люминесцентных ламп, вышедших из
строя в течение срока службы тсл; N— общее количество
эксплуатируемых ламп; тсл — срок службы лампы.
Согласно ГОСТ 6825—74* люминесцентные лампы
мощностью 20 и 40 Вт должны иметь ресурс не менее
5200 ч, а количество ламп, выходящих из строя по при-
чине потери эмиссии электродов, составляет от 1 до 5 %
всех эксплуатируемых ламп. При ориентировочной про-
должительности использования освещения в год 3000 ч
срок службы составит 1,73 года. Вероятность выхода из
строя лампы по данной причине в течение года равна:
(48)
Подставив в (47) и (48) числовые значения, получим
Q„„=0,0144. Вероятность наступления мсжвиткового КЗ
в аппарате можно определить по аналогии с предыду-
щим.
Следует отметить, что в практике эксплуатации све-
тильников с люминесцентными лампами отмечаются слу-
77
чаи зависимых сочетаний названных аномальных режи-
мов работы ПРА. Например, «залипание» стартера при-
водит в некоторых светильниках к пробою конденсатора.
Таким образом возникает новый аномальный режим ра-
боты пускорегулирующего аппарата, который, как отме-
чалось ранее, принимается за характерный пожароопас-
ный. Вероятность возникновения его может быть рассчи-
тана как произведение составляющих вероятностей
возникновения этих режимов.
Определив все составляющие в формуле (32), имеем
возможность оценить общий показатель пожарной опас-
ности ПРА (вероятность возникновения пожара — Qa)
и сравнить его с нормативно допустимым.
Краткие выводы по главе. Пожарная опасность ПРА
для люминесцентных ламп зависит от различных факто-
ров, в первую очередь от конструктивного исполнения
аппаратов, применяемых заливочных компаундов, схем-
ных решений, надежностных показателей элементов ПРА
и других причин. Предложенная методика оценки пожар-
ной опасности ПРА, позволяющая определить ее количе-
ственный уровень, нашла отражение в ГОСТ 16809—78*Е
на пускорегулирующие аппараты. Основными мероприя-
тиями по снижению пожарной опасности ПРА являются
применение в их конструкциях трудногорючих компози-
ций, изготовление ПРА полностью в металлических обо-
лочках, повышение показателей надежности стартеров
и конденсаторов, оптимизация конструкций дросселей по
температурным режимам, применение конденсаторов
в керамических корпусах. Одним из эффективных средств
повышения пожарной безопасности ПРА является так-
же введение в конструкцию аппарата термопредохрани-
телей и термовыключателей, срабатывающих па превы-
шение температуры корпуса дросселя.
Глава третья
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЖАРНОЙ
ОПАСНОСТИ СВЕТИЛЬНИКОВ
10. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СВЕТИЛЬНИКОВ С ЛАМПАМИ
НАКАЛИВАНИЯ
Электрические светильники с лампами накаливания
благодаря своей надежности в эксплуатации, простоте
в изготовлении и при монтаже, относительной дешевиз-
78
не нашли широкое применение в быту, промышленности
и сельском хозяйстве.
Вместе с тем пожарная опасность светильников с лам-
пами накаливания все же остается достаточно высокой,
поэтому одновременно с развитием промышленности, вы-
пускающей этот вид светотехнических изделий, расшире-
нием номенклатуры их производства, внедрением новых
конструкционных материалов для их изготовления
ВНИИПО МВД СССР и испытательные пожарные лабо-
ратория (Латвийская, Таджикская, Ростовская, Днепро-
петровская и Белорусская) уделяли постоянное внима-
ние разработке и совершенствованию методов оценки
пожарной опасности светильников, противопожарных
требований и рекомендаций, направленных на снижение
этой опасности.
Наряду с ранее используемыми детерминистическими
методами в 1976 г. с выходом ГОСТ 12.1.004—76 нача-
лась активная разработка вероятностных методов, учи-
тывающих стохастичность явлений и условий, приводя-
щих к пожарам от светильников.
Основное противопожарное требование, предъявляе-
мое к светильникам, как и к любому электротехническо-
му изделию, устанавливается п. 1.4 ГОСТ 12.1.004—851-
вероятность возникновения пожара не должна превы-
шать 10-6 в год. Другими словами, это означает, что к се-
рийному производству допускаются светильники, от ко-
торых на один миллион выпущенных и установленных
изделий в стране в год произойдет не более одного по-
жара. Это требование обязывает разработчиков и изго-
товителей не ждать, когда неудачная конструкция све-
тильника проявит себя массовыми пожарами, чтобы его
потом снимать с производства и изымать из эксплуата-
ции. Контроль должен осуществляться на этапе разра-
ботки продукции.
Общие условия проведения испытаний (температура
окружающей среды, относительная влажность помеще-
ния, параметры источника питания, характеристики элек-
троизмерительных приборов, расположение ламп) дол-
жны соответствовать ГОСТ 17677— 82* Е. Испытаниям
подвергаются шесть полностью укомплектованных све-
тильников, выдержавших типовые испытания.
Если перед испытаниями светильники находились
в неотапливаемом помещении, то до начала испытаний
они должны быть выдержаны не менее 12 ч в помеще-
79
нии с нормальными климатическими условиями по ГОСТ
15150—69*.
Испытания светильников проводят в специально обо-
рудованной испытательной камере, которая должна
быть выполнена таким образом, чтобы расстояние от
края любого испытываемого светильника до ее стенок
составляло не менее 250 мм.
Стенки камеры изготавливаются из негорючего или
трудногорючего материала; допускается изготовлять их
из многослойной фанеры, окрашенной изнутри черной
матовой краской со встроенными смотровыми окошками
в местах, позволяющих вести наблюдение за проведени-
ем испытаний. В верхней части камеры следует преду-
смотреть отверстие для подключения к вытяжной венти-
ляции. Для создания испытательного теплового режима
камера должна быть оборудована нагревателем,
Светильник устанавливают в камеру в рабочем по-
ложении. Если светильник предусматривает несколько
рабочих положений или имеет подвижную конструкцию,
то он устанавливается в положении, создающем наибо-
лее тяжелый тепловой режим. Крепление осуществля-
ется при помощи предусмотренных конструкцией све-
тильника узлов.
Потолочный или настенный светильник монтируют на
деревянные щиты толщиной не менее 15 мм. Щиты дол-
жны быть окрашены черной матовой краской. Встроен-
ный светильник монтируют в проеме испытательного по-
толка или стены, выполненных из деревянного щита
толщиной не менее 12 мм. Тыльную сторону светильника
накрывают коробом, боковые стенки которого изготов-
лены из многослойной фанеры толщиной (19±5) мм,
а основание — из древесно-стружечной плиты толщиной
не менее 12 мм.
Размеры короба должны обеспечивать зазор между
светильником и его боковыми стенками в пределах 50—
75 мм. Щит и внутреннюю часть короба окрашивают
черной матовой краской. Настольный или напольный
светильник устанавливают на деревянный щит толщиной
не менее 15 мм, который дополнительно покрывают дву-
мя слоями хлопчатобумажной белой ткани.
Испытания светильников проводят при температуре
окружающей среды (35±5) °C и напряжении 110% но-
минального в двух режимах: с лампой, на которую рас-
считан светильник, и с лампой максимальной мощности.
80
Под лампой накаливания (ГОСТ 2239—79*) макси-
мальной мощности понимают такую лампу, которую
можно установить в светильник при условии, что мощ-
ность ее будет максимально возможной для данного ти-
поразмера цоколя, но не более:
40 Вт — для бытовых светильников с цоколем Е14;
200 Вт — для бытовых светильников с цоколем Е27;
300 Вт — для светильников, применяемых для осве-
щения производственных и административных помеще-
ний зданий с цоколем Е27;
1000 Вт — для светильников, применяемых для ос-
вещения производственных помещений зданий с цоко-
лем Е40.
Если конструкция светильника (размеры рассеивате-
ля и других деталей) не позволяют установить лампу
указанной выше мощности, то устанавливается лампа
максимальной мощности, допускаемая конструкцией
светильника. Для испытаний применяют ЛН с минималь-
ным значением расчетного напряжения. Измерение тем-
пературы на элементах светильника проводят методом
термопары (по ГОСТ 2933—83) в точках (узлах) эле-
ментов светильника, в которых ожидается наибольшая
температура. Еслп в процессе измерений произошел об-
рыв цепи вследствие выхода лампы из строя, измерения
следует проводить с новой лампой.
Температуру нагрева элементов светильника измеря-
ют по истечении двух часов с момента установления теп-
лового режима, при котором температура элементов све-
тильника не изменяется более чем на 1 °C за 30 мин.
В общем виде можно выделить следующие места ус-
тановки термопар в светильнике с лампами накалива-
ния:
иа внутренней поверхности рассеивателя и элементов
конструкции, выполненных из горючих материалов и при-
мыкающих к нему. В случае отсутствия горючих мате-
риалов в указанных элементах конструкции светильпн-
ка термопары следует устанавливать па пластмассовом
патроне и на проводе в месте ввода в патрон;
иа колбе ЛН максимальной мощности в случае, если
рассеиватель выполнен из плавящегося горючего мате-
риала, который может деформироваться и соприкасать-
ся с ЛII максимальной мощности;
па корпусе светильника п рассеивателе (снаружи),
предназначенных для освещения пожароопасных зон;
() -653
81
наиболее нагретых местах наружной поверхности ос-
нования: а) для настольных и напольных светильников—
посередине основания светильника; б) для подвесных
и потолочных — в месте контактирования стойки (подве-
са) или оболочки светильника с потолком; в) для встра-
иваемых— в месте контактирования оболочки с несущей
поверхностью;
на несущей поверхности щита, на котором устанав-
ливается (закрепляется) светильник в зоне прямого ра-
диационного нагрева, при условии, что расстояние от
центра колбы ЛН до щита будет менее 150 мм;
на изоляции провода внутреннего монтажа.
Для светильников, имеющих несколько рассеивате-
лей, допускается устанавливать термопары на одном из
них, имеющем наибольший нагрев.
Вероятность возникновения пожара для светильников
с лампами накаливания рассчитывают из условия
Qn == « [флтая (Qo-вр + Фр.вр) + (1 — Qnmax) Qb.h] > (49)
где п — коэффициент, учитывающий развитие пожара
и работоспособность пожарной защиты (для общепро-
мышленных светильников обычного исполнения п =
=0,903; для светильников, применяемых в пожароопас-
ных зонах, п = 0,95); Qnmax— вероятность возникновения
аварийного режима, связанного с установкой лампы,
близкой по мощности к максимальной; Q0.kp, Qp.kp — ве-
роятности достижения критической температуры* Ткр.о,
Т'кр.р— соответственно основания и рассеивателя; QB.n—
вероятность появления воспламеняющего импульса при
пробое электропроводки. Численные значения указанных
вероятностей определяются расчетом после измерения
температуры наиболее нагретых мест соответствующих
элементов светильника.
Для поверхности рассеивателя Тр и поверхности осно-
вания То по значениям измеренных температур опреде-
ляют среднее значение 'Гср и среднеквадратичное откло-
нение этих температур о по формулам
6
гср = ~ ; (50)
1 В качестве критической принимается температура воспламене-
ния материала, из которого изготовлены элементы светильника, или
материалов, соприкасающихся с нагреваемыми поверхностями све-
тильника
82
а= J-----------§, (51)
где Tj — температура поверхности /-го элемента, °C.
В качестве Т0.кр принимается температура воспламе-
нения материала, на котором крепится (устанавливается)
светильник (для древесины она равна 238°C). В каче-
стве Тр.кр принимается наименьшая температура воспла-
менения материала рассеивателя и других примыкающих
к нему горючих материалов Тв.
Значения температур Тв для конкретных горючих ма-
териалов определяются по методике, изложенной в ГОСТ
12.1.044—84.
Для большинства горючих материалов эти данные
приведены в справочной литературе, а для некоторых ви-
дов, применяемых в светотехнической промышленности,
даны в табл. 14.
Таблица 14. Значение температур воспламенения некоторых
видов материалов, используемых в светильниках
Материал
Температура
воспламене-
ния, ’С
Гетинакс
Текстолит
Стеклотекстолит
Полистирол
Полиэтилен
То же высокого давления
То же низкого давления
Поливинилхлорид (ПВХ)
Полипропилен
Полимстилметакрилат (оргстекло)
Полиэтиленметакрилат (оргстекло)
I (олиэтилентерефталат (лавсан)
Полиамиды (капрон)
11оликарбонат
Аминопласты
Фенопласты (пресс-порошки)
Па бумажной основе
Стеклопластики
285
35»
671
210
341
306
391
316
214
214
255
215
522
430
62!
300
520
Вероятность достижения критической температуры
основания рассеивателя определяется по формуле
QKp=l-0(a), (52)
83
(I*
где 0(a) — безразмерный параметр, значение которого
выбирается из табл. 12.
Значение а вычисляется по формуле
а (Т’кр — ^ср) , (53)
а
где ст— среднеквадратичное отклонение температур по-
верхности от среднего значения, рассчитанное по форму-
ле (51).
В случае, если TC^TKV, то QHpel. В случае, если
а> 13, то QKp = 0.
Если в процессе испытания отмечены визуально раз-
личимые изменения формы, цвета, а также плавление
горючего материала рассеивателя или примыкающих
к нему других горючих материалов, то для определения
Qp.kp следует использовать выражение
Зр.кр = аСи.цр/6>
где а — количество светильников, у которых наблюда-
лись перечисленные выше тепловые дефекты; фи.кр —
вероятность того, что температура источника зажигания
превысит критическую для рассеивателя.
Под источником зажигания понимается колба ЛН или
стеклянный рассеиватель, на которые возможно попада-
ние горючего материала.
Вероятность Qлтах ДЛЯ ДАННОГО ТИПИ ЦОКОЛЯ ЛЗМП ОП-
ределяется по табл. 15.
Вероятность появления воспламеняющего импульса
может быть определена в зависимости от температуры
в наиболее нагретом месте электропровода светильника
Таблица 15. Значение вероятности Q^mnx для светильников
с лампами накаливания
Тип цоколя по ГОСТ 2239—79 (СТ СЭВ 3569—82) Мощность светильника (на одну ЛН), Вт
15 25 40 60 75 100
Е 27 для бытовых све- 0,125 0,142 0,167 0,200 0,250 0,333
тильннков Е 27/30 и Е 27/27 для 0,111 0,125 0,142 0,167 0,200 0,250
светильников общест- венных и промышлен- ных зданий Е 40/45 — — — — — —
84
Продолжение табл. 15
Тип цоколя по ГОСТ 2239—79 (СТ СЭВ 3569—82) Мощность светильника (иа одну ЛН), Вт
150 200 300 500 750 1000
Е 27 для бытовых све- тильников 0,500 1,000 — — — —
Е 27/30 и Е 27/27 для светильников общест- венных и промышлен- ных зданий 0,333 0,500 1,000
Е 40/45 — 0,250 0,333 0,500 1,000
Примечание. Данные вероятности не зависят от общего числа ЛН
в светильнике.
с лампой номинальной мощности (при C/=l,l UmM
и /Окр = +35°С).
Рассчитанные для этих условий вероятности появле-
ния воспламеняющего импульса (Qn.H-10~s) приведены
ниже:
Температура провода, °C 50 60 70 80 100
Q,.„.10-‘.......... 0,296 0,593 1,13 2,36 9,42
Промежуточные значения Qa.„ могут быть получены
методом линейной интерполяции по формуле
<?в.и (<п) = Qm См) + 1<2б (*б) - Qm Рм)Ь (54)
где QM и Qe— вероятности появления воспламеняющего
импульса соответственно при температурах, меньшей /м
и большей ta искомой температуры провода t„. При тем-
пературе провода /п<50оС соответствующим членом
в формуле (49) пренебрегают.
11. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СВЕТИЛЬНИКОВ С
ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМИ ЛАМПАМИ
Тепловые характеристики светильников с люмине-
сцентными лампами детально исследовались Л. Е. Ле-
виной и 10. Б. Айзенбергом [10], которые показали, что
основными теплонапряженными элементами светильни-
ков являются колбы ламп в месте максимального нагре-
ва, обмотки и корпуса пускорегулирующих аппаратов,
конденсаторы и провода.
Обследование проводилось на 120 типоразмерах ос-
85
Таблица 16. Максимальные значения превышения температуры,
°C, элементов люминесцентных светильников
Элемент светильника Мощность лампы, Вт
20 40 1 65 80
ПРА:
обмотка 120 120 135 155
корпус 100 100 110 130
Лампа:
колба (место максималь- 60 90 —- 125
ного нагрева)
цоколь 50 60 — 100
Конденсатор 40 60 40 55
Патрон лампы 40 45 45 70
Корпус стартера 45 40 40 30
Клеммная колодка 40 45 60 65
Поверхность провода 70 70 75 60
Рассеиватель 30 40 25 40
Отражатель 45 50 60 60
Корпус светильника 60 70 75 10
Опорная поверхность 55 60 45 50
Примечание. Экспериментальные данные соответствуют температу.
ре окружающего воздуха 20—25 ”С.
новных серий выпускаемых светильников с люминесцент-
ными лампами при напряжении сети на 10% выше но-
минального, при этом измерялось превышение темпера-
туры нагрева элементов светильников над температурой
окружающего воздуха. Предельные значения превыше-
ния температуры, полученные в этих экспериментах, при-
ведены в табл. 16.
Следует отметить, что тепловые нагрузки элементов
светильников определяются главным образом значения-
ми потребляемой мощности светильников, их конструк-
тивными особенностями и характеристиками ПРА. В на-
иболее тяжелом в тепловом отношении режиме находят-
ся пускорегулирующие аппараты. Согласно ГОСТ
16809—78 значение температуры обмоток аппарата (кро-
ме полупроводниковых аппаратов) в рабочем режиме
/раб и аномальном режиме /ан должно быть не более
/раб = A/pa(j + 25 °C; /ап = А/о]1 25 °C.
где Д/рвб и /ан — превышение температуры обмотки ап-
парата в рабочем /раб и аномальном /а|| режимах над
температурой окружающей среды, значение которой при-
нимается равным 25°C.
86
Значение ^раб не должно быть более максимальной
нормируемой рабочей температуры обмотки tw, которая
в зависимости от конкретного типа аппарата выбирает-
ся из ряда 90, 95, 100, 105, НО, 115, 120, 125, 130°C. Та-
ким образом, видно, что даже в нормальном режиме ра-
боты температуры обмотки и корпуса ПРА в некоторых
случаях превосходят допустимые пределы.
Для монтажа люминесцентных светильников приме-
няют провода с изоляцией из поливинилхлоридного плас-
тиката, максимальная температура нагрева которого дол-
жна быть не более 70 °C. В большинстве светильников
нагрев проводов не превышает предельных значений.
Однако в отдельных случаях температура проводов вы-
ше допустимой. Это бывает, в частности, тогда, когда
провода касаются чрезмерно нагретых поверхностей пус-
корегулирующих аппаратов и колб ламп (особенно в зо-
не катодов) или пролегают в непосредственной близости
к ним.
Для обеспечения удовлетворительного теплового ре-
жима проводов в светильниках нужно нормировать мак-
симальную температуру нагрева наружной поверхности
встраиваемых ПРА, изолировать провода от ПРА и ламп,
закрепляя их на достаточном расстоянии, или приме-
нять провода соответствующего класса нагревостой-
кости.
Люминесцентные светильники комплектуются специ-
альными конденсаторами типов ЛСЕ, ЛСМ и МБГЧ-1,
которые рассчитываются для работы при температуре
окружающего воздуха до +50 °C, для некоторых типов—
до +70 °C. Такие требования устанавливают исходя из
того, что конденсаторы располагаются внутри светиль-
ника, в непосредственной близости от ПРА. Собственное
тепловыделение конденсаторов незначительно, и при ра-
боте вне светильников их перегрев не превышает 5—
10 °C. Перегрев конденсаторов определяется, в основном,
тепловыделении ламп и ПРА.
Таким образом, для комплектации люминесцентных
светильников требуются конденсаторы, выдерживающие
длительно работу при температуре нагрева их корпусов
не менее +70—80°C, а для светильников отдельных ти-
пов— до 100°С (при условии, что превышение темпера-
туры корпусов конденсаторов при их работе вис светиль-
ников не превышает 10°C).
87
Для определения работоспособности конденсаторов
в случае тепловой перегрузки проведены следующие экс-
перименты.
Конденсаторы помешались в печь с регулируемой
температурой. Температура в печи устанавливалась
(50±1)°С и (100± 1)°C, при этом выводы конденсаторов
были шунтированы (как это имеет место в светильниках)
резистором ВС-0,25 сопротивлением 1 МОм. Конденса-
торы находились под сетевым напряжением 1,1 17НОм
(242 В) в течение 5 сут по 8 ч и показали высокую на-
дежность. Ни в одном из экспериментов не было обна-
ружено пробоя, воспламенения или вздутия конденса-
торов.
Анализ приведенных в табл. 16 температурных харак-
теристик светильников показывает, что температуры
цоколей ламп, патронов ламп и стартеров, колодок за-
жимов, рассеивателей, отражателей, корпусов светильни-
ков, а также опорных поверхностей, как правило, не пре-
вышают пределов, установленных для этих элементов,
в нормальном режиме работы.
Для улучшения теплового режима светильников могут
быть использованы различные способы [11, 12], на-
пример:
а) выполнение открытых светильников с большими
вентиляционными отверстиями;
б) встраивание светильников в системы вентиляции
и кондиционирования;
в) увеличение габаритов светильников;
г) использование теплоотводящих устройств с радиа-
торами или с «тепловыми насосами», основанными на
эффекте Пельте и т. п.
Следует отмстить, что не всегда указанные способы
могут быть применимы: реализация некоторых из них
требует дополнительных затрат, усложнения конструк-
ций светильников и не обеспечивает достаточной надеж-
ности.
Таким образом, можно констатировать, что в нор-
мальном режиме работы у светильников с люминесцент-
ными лампами в основном обеспечиваются заданные нор-
мативными документами тепловые характеристики.
Пожарная опасность светильников обусловливается сле-
дующими основными факторами и физическими явле-
ниями:
сильным нагревом дросселей и трансформаторов при
88
межвитковом КЗ, пробое конденсаторов, залипания кон-
тактов стартера и других аномальных режимах;
КЗ в электропроводке светильников вследствие теп-
лового или механического нарушения изоляции;
наличием в светильнике горючих материалов (кар-
тонных прокладок, изоляции электропроводов, заливоч-
ной массы дросселей и трансформаторов, светорассеива-
телей);
возможностью зажигания сгораемых строительных
конструкций, к которым непосредственно прикреплен све-
тильник;
созданием дополнительных очагов горения на полу
при падении горящих частей светорассеивателя.
С учетом перечисленных факторов и того, что светиль-
ники эксплуатируются в нормальной среде, вероятность
возникновения пожара от них Qn может быть рассчитана
Qn — л
/ k \
QaB (Qo.Bp + Qa.Kp Qn.a Qp.r) + 1 2 @а1 I Qb и >
\ 1=1 1
(5.5)
где Qn — вероятность возникновения пожара при заго-
рании светильника; п— коэффициент, учитывающий
развитие пожара и работоспособность пожарной защи-
ты (для общепромышленных светильников обычного ис-
полнения он равен 0,903, для светильников применяе-
мых в пожароопасных зонах 0,950); QaH— вероятность
наступления наиболее тяжелого аномального режима;
1г—максимальное количество пожароопасных аварий-
ных режимов работы светильника; QP.r — вероятность
распространения горения от аппарата на весь светиль-
ник; Qb.h—вероятность появления воспламеняющего
импульса при пробое электропроводки; Q3i—вероят-
ность работы пускорегулирующего аппарата в данном
(t-м) пожароопасном режиме; Q0.kP, Qa.xp — вероятности
достижения критической температуры соответственно
основания и аппарата; QB.a — вероятность воспламене-
ния или выброса раскаленных частиц из пускорегули-
рующего аппарата.
Численные значения вероятностей Q0.KP и Qa.KP опре-
деляются расчетным путем после измерения температу-
ры наиболее нагретых мест соответствующих элементов
светнльпнкн. Температурные измерения проводят при
наиболее тяжелом аномальном режиме работы ПРА.
Вероятности появления таких режимов эксперименталь-
89
но установлены в зависимости от количества люминес-
центных ламп в светильнике. Методика и расчет веро-
ятности достижения критических температур изложены
в § 10 в части определения аналогичных показателей
для элементов в светильниках с лампами накаливания,
а для пускорегулирующих аппаратов — в гл. 2. Измере-
ния температур в светильнике проводятся на его наруж-
ной поверхности, корпусе ПРА и на изоляции проводов
внутреннего монтажа. Температура наружной поверхно-
сти у потолочных и встраиваемых светильников измеря-
ется сверху в центре проекции ПРА, у подвесных све-
тильников— в месте контактирования узла подвеса
с потолком, у настенных—в месте наибольшего нагрева
корпуса светильника, соприкасающегося с деревянным
основанием. На проводах и корпусе ПРА температура
измеряется в месте наибольшего нагрева. Измерения
проводят при напряжении, равном 1,Шпом, и темпера-
туре окружающей среды (35±5)°С при установившемся
тепловом режиме.
Значение вероятности распространения горения от
аппарата на светильник QP.r определяется эксперимен-
тально при поджигании от газовой горелки. Из светиль-
ника удаляют ПРА или один из ПРА в зоне, где более
вероятна воможность распространения пламени. На
площадку с установленным ПРА воздействуют пламенем
бунзеновской горелки длиной (12±2) мм. Испытания
проводят в спокойной атмосфере, при этом пламя, со-
прикасающееся с испытываемым элементом, должно
быть не менее половины его длины. Зажигание горелки
в светильнике производят дистанционно с помощью ис-
крового разряда. Регистрацию загорания газовой смеси
осуществляют визуально или при помощи термопары.
Вероятность распространения пламени от ПРА по
всему светильнику рассчитывают по формуле
Qp.r = а3/К0,
где Пз — количество случаев распространения пламени
по всему светильнику или случаев, когда температуры
рассеивателей или опорной поверхности стали равны или
больше значений их критических температур; — об-
щее количество испытанных образцов.
В том случае, когда распространение горения от ПРА
ла светильник вполне очевидно, допускается экспери-
менты не проводить, принимая QpJ= I.
90
Значения остальных составляющих в формуле (55)
рассчитываются так же, как и для светильников с лам-
пами накаливания,
В целях проверки работоспособности люминесцент-
ных светильников в условиях пожароопасных сред про-
ведены испытания с имитацией среды П-1 и П-П [13].
Светильники помещались в специальную камеру, в ко-
торой создавалась пожароопасная среда путем распыле-
ния жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °C
или создавалась пылевоздушная смесь (использовались
пыли с нижним концентрационным пределом воспламе-
нения более 65 г/м3 к объему воздуха). Диаметр частиц
пыли не превышал 200 мкм. Электропитание светильни-
ков осуществлялось через герметичный ввод от стабили-
зированного источника с частотой 50 Гц.
В процессе длительной эксплуатации светильников,
а также в результате производственных вибраций через
зазоры в оболочках светильников возможно проникнове-
ние пожароопасных смесей внутрь конструкции и к от-
дельным элементам. Для имитации этих явлений камера
оборудовалась специальным вибратором с частотой
вибрации 100 Гц. Эксперименты проводились при темпе-
ратуре воздуха в камере (35±1)°С. Тепловой режим
определялся контактным способом при помощи термо-
пар, укрепленных на элементах светильников: колбе
и патроне ламп над катодом, на основании стартера, на
рассеивателе (в наиболее нагретом месте) и корпусе
J1PA.
Проверка работоспособности светильников в пожа-
роопасной среде проводилась в двух режимах: рабочем
при напряжении питания, равном 1,1с7НОм, и аварийном
с имитацией межвиткового КЗ в ПРА.
Проведенные эксперименты показали, что в ряде
случаев оседающие на изоляции элементов светильника
пыль и агрессивные химические вещества образуют то-
копроводящие дорожки, по которым протекают неболь-
шие, а затем все возрастающие токи, в результате чего
возникает электрическая дуга, приводящая либо к за-
горанию светильника, либо к воспламенению горючих
веществ пожароопасной среды. Подобные явления не
наблюдались при испытаниях в пожароопасных средах
сц< тнльинков со степенями защиты, выбранными в соот-
ветствии с Правилами устройства электроустановок
(ПУЭ), § 7.4.32. В этой связи следует отметить пра-
91
вильность подхода обеспечения пожарной безопасности
в пожароопасных средах с помощью ограничения зазо-
ров в оболочках (см. ГОСТ 14254—80).
На основании проведенных экспериментов с люминес-
центными светильниками можно сформулировать неко-
торые рекомендации по снижению их пожарной опас-
ности:
устанавливать индивидуальные аппараты тепловой
защиты, например термовыключатели без самовозврата
на оболочке ПРА;
выполнять внутренний монтаж проводами с термо-
стойкой изоляцией (для светильников с тяжелым тепло-
вым режимом, а также применяемых на особо важных
объектах);
изготавливать элементы светильников (рассеиватели,
стартеры, патроны) из несгораемых и трудносгораемых
материалов;
применять для изоляции обмоток ПРА трудногорю-
чие мастики и компаунды;
комплектовать стартеры только керамическими кон-
денсаторами;
не допускать крепления светильников непосредствен-
но опорной поверхностью на легкосгораемые основания;
в случае использования люминесцентных светильни-
ков в качестве местного освещения на работающем обо-
рудовании (в условиях вибрации) конструкция патро-
нов должна исключать возможность ослабления контак-
тов.
12. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СВЕТИЛЬНИКОВ С
ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМИ ПАНЕЛЯМИ
В последнее время находят широкое распростране-
ние высокоэкономичные компактные сигнальные свето-
указатели, работающие на принципе электролюминес-
ценции. В частности, разработан электролюминесцент-
ный светильник с надписью «Выход», который
предназначен для эксплуатацйи в помещениях с низкой
освещенностью или при полной темноте и должен разме-
щаться на путях эвакуации в кинотеатрах, концертных
залах и т. д. По сравнению с используемыми в настоя-
щее время сигнально-аварийными светильниками с лам-
пами накаливания электролюминесцентные панели
(ЭЛП) потребляют существенно меньше электроэнер-
92
гии (при напряжении питания 220 В их потребляемая
мощность составляет около 0,5 В-А), они более эстетич-
ны и просты в эксплуатации.
Электролюминесцентная панель представляет собой
плоский конденсатор, в электрическое поле которого по-
мещен люминофор. Электролюминесценция возбуждает-
ся при напряженности поля порядка 104—10s В/см.
Плоскопараллельные обкладки электролюминесцентного
конденсатора (рис. 31) находятся на расстоянии не-
Рис. 31. Схема электролюминесцентной
панели с надписью «Выход»:
/ — стеклянная пластинка; 1 — прозрачный
электропроводящий слой; 3 — зерна электро-
люминофора, взвешенные в прозрачном ди-
электрике; 4 — металлическая пластина; 3 —
пластмассовая рамка
скольких десятков микрометров друг от друга. Простран-
ство между ними заполнено прозрачным диэлектриком,
в котором взвешены частицы люминофора.
Конструктивно ЭЛП выполнены в виде плоской таб-
лички размером 305X105 мм, имеющей рамку из поли-
винилхлоридного пластиката. Люминофор нанесен по
трафарету на одну из обкладок конденсатора в виде
прозрачной металлизированной пленки. Вторая обклад-
ка из фольги, она изолирована электроизоляционным ла-
ком. Торцевые поверхности ЭЛП герметизированы эпо-
ксидной смолой марки Т-Ш.
В разрыв одного из тоководов светильника устанав-
ливается предохранитель ПМ-20 с током срабатывания
не более 0,15 А. Корпус предохранителя защищается
поливинилхлоридной трубкой и находится в специаль-
ном пазу рамки светильника.
Экспериментальная проверка светоуказатслей в ки-
нотеатрах показала, что их внешний вид отвечает тре-
бованиям эстетики и эргономики, а компактность, на-
дежность и простота в эксплуатации позволили реко-
мендовать их для серийного освоения.
Электролюминесцентные светильники начали быстро
внедряться, в первую очередь, в кинотеатрах, гостини-
цах и других зданиях с массовым пребыванием людей.
93
Однако уже на первом году их эксплуатации стали от-
мечаться случаи загорания. Один из характерных при-
меров— загорание электролюминесцентной панели с
надписью «Выход» в гостинице минского олимпийского
спорткомплекса «Стайки».
За день до заселения в гостиницу спортсменов в 23 ч
30 мин работниками пожарной охраны и администраци-
ей во время дежурного обхода было обнаружено заго-
рание панели, в результате которого сгорела рамка, из-
готовленная из полистирола. От пламени рамки по пери-
метру оплавилась защитная панель, сделанная из вини-
пласта. На медной жиле шнура длиной 0,5 м оплавилась
изоляция.
При анализе загорания сотрудниками пожарной ох-
раны области было отмечено, что причиной является КЗ
между токопроводящими слоями по краям панели, и,
как вывод, указывалось, что предохранитель на 0,15 А
не в полной мере обеспечивает защиту панели. Анало-
гичные случаи возгорания электролюминесцентных све-
тоуказателей были отмечены в других областях страны.
При всестороннем исследовании электролюминесцент-
ных светоуказателей основное внимание было обращено
на факторы, влияющие на их пожарную опасность.
Прежде всего это возможность электрического пробоя
обкладок и эффективность срабатывания предохрани-
теля.
Методика испытаний предусматривала на первом
этапе проверку работоспособности светоуказателей в но-
минальном режиме, а затем при отсутствующем предо-
хранителе плавный подъем напряжения до образования
пробоя. После получения эффекта пробоя в цепь пита-
ния светоуказателя вводился предохранитель, и вновь
светильник включался па номинальное напряжение.
В результате экспериментов, проведенных на выборке
из 200 шт., фиксировалось проявление пожароопасных
факторов (возгорание, выброс открытого пламени, раз-
брос раскаленных частиц), а также время срабатывания
предохранителя при образующихся пробоях.
Из графика видно (рис. 32), что наиболее вероятная
величина пробивного напряжения при испытаниях све-
тильников составила 420 В, при этом токи утечки дости-
гали 8 мА.
Анализ процесса протекания аварийного режима по-
казал, что более половины образцов вышли из строя
94
вследствие разрушения изолирующей дорожки в зоне
расположения контактов или разрушения второго элек-
трода, представляющего алюминиевую пленку. В ряде
случаев (около 10 % образцов) количество электричес-
ких пробоев лавинообразно увеличивалось, что приводи-
ло к незатухающему тепловому пробою, при этом ток
в питающей цепи возрастал до 1,5 А, а время срабаты-
вания предохранителя не превышало 1 с.
Рис. 32. Распределение светоуказателей в выборке по величине на-
пряжения начала пробоя
В проведенной серии испытаний пожароопасные фак-
торы отмечены не были, что позволило сделать вывод
о довольно высокой надежности исследованных электро-
люминесцентных светильников в пожарном отношении.
Детальный анализ воспламенившихся светоуказате-
лей показал, что в процессе производства в них были
внесены существенные конструктивные изменения. В
частности, предохранитель был заменен па токоограни-
чпвающий резистор типа МЛТ-0,25 с номиналом 3,2—
39 кОм и помещен внутри рамки из полистирола. Не-
сложный расчет показывает, что при поминальном на-
пряжении 220 В пробой электролюминесцентной напели,
снабженной резистором, сопровождается током 56,4—
(>8,7 мА. При этом рассеиваемая на резисторе мощность
возрастает до 15,1 Вт, и поскольку резистор рассчитан
на мощность 0,25 Вт, то он перегорает, размыкая цепь
95
питания. Однако за время сильного разогрева резисто-
ра, до момента его перегорания, создаются условия, ко-
торые в ряде случаев приводят к воспламенению рамки.
Для устранения отмеченных недостатков предприя-
тие-разработчик по рекомендации института изготовило
опытную партию электролюминесцентных панелей со
следующими конструктивными доработками.
1. Слой черной токопроводящей краски вынесен из
межэлектродиого промежутка и нанесен поверх стек-
лянной пластины, что повысило пробивное напряжение.
2. Алюминиевый пленочный электрод покрыт одним
слоем лака марки УР-231, а слой клеящего компаунда
иа основе эпоксидной смолы и медная оксидированная
фольга исключены из конструкции.
3. Из цепи исключен резистор типа МЛТ-0,25 с но-
миналом 3,2—3,9 кОм, и вместо него последовательно с
электролюминесцентной панелью включен предохрани-
тель типа ПМ-20-0,15А, защищающий ее от тока КЗ.
Модернизированные светоуказатели успешно прошли
испытания на пожарную опасность. Яркость свечения
светоуказателей составляет 2 кд/м2; цвет свечения —
зеленый.
В заключение отметим, что электролюминесцентные
светоуказатели, несомненно, являются перспективными,
а для расширения области их применения, особенно
в качестве аварийных и эвакуационных светильников,
необходимо решить задачу их обеспечения автономными
источниками питания.
Глава четвертая
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИЧАСТНОСТИ ЛАМП
НАКАЛИВАНИЯ К ВОЗНИКНОВЕНИЮ ПОЖАРОВ
13. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Вопросы исследования пожарной опасности свето-
технических изделий неразрывно связаны еще с одним
аспектом проблемы — разработкой методов установле-
ния причастности элементов светильников к возникнове-
нию пожаров. Практика показывает, что почти в каж-
дом пожаре при выяснении причины его возникновения
выдвигается версия о возможности загорания от элск-
96
трических устройств, в частности от светильников. Со-
вершенно очевидно, что правильное установление причи-
ны пожара не только имеет социальное значение, но
и указывает пути профилактических работ, возможные
направления по совершенствованию конструкций изде-
лий.
Одна из наиболее распространенных версий — заго-
рание от разрыва колбы электролампочки.
Как отмечалось выше, возникновение пожара от лам-
пы накаливания сводится в основном к двум причинам:
воспламенению горючих материалов за счет радиа-
ционного излучения;
воспламенению горючих материалов от частиц ме-
талла, оплавленных электродом, в результате возникно-
вения в лампе накаливания аварийного пожароопасного
режима.
Задача установления причины пожара по найден-
ным вещественным доказательствам, в частности по ос-
таткам конструкционных деталей ламп накаливания,
является весьма сложной, поскольку сами вещественные
доказательства в процессе высокого температурного воз-
действия пожара претерпевают значительные физико-
химические изменения, теряют форму, цвет и т. д.
С учетом этого обстоятельства методика установления
причины возникновения пожара на основе применения
инструментальных способов исследования может быть
разработана только для второго случая, а именно для
случая, когда в лампе возникает аварийный режим, ко-
торый приводит к необратимым явлениям в структуре
применяемых материалов и вносит специфические изме-
нения в конструкционные детали. При отработке версии
о возникновении пожара в результате радиационного
нагрева, очевидно, можно воспользоваться эксперимен-
тальной проверкой возможности загорания горючего ма-
териала или расчетным методом, изложенным выше.
Разумеется, в этом случае должны быть известны ха-
рактеристики горючих материалов, находившихся в не-
посредственной близости от лампы, мощность применяе-
мой лампы и расстояние между лампой и горючим ма-
териалом.
Как показано ранее, вследствие аварийного режима,
а также при механическом пли тепловом повреждении
колбы лампа накаливания может потерять герметич-
ность. В результате этого резко изменяется состав сре-
7-053
97
ды, окружающей основные конструкционные элементы
лампы. Если до потери герметичности рабочие элементы
лампы накаливания находились в вакууме или в среде
инертного газа (N2> Аг, Хе, Кг), то после разгерметиза-
ции ее детали находятся в контакте с атмосферным воз-
духом или близкой к нему по составу газовой смесью.
При пожаре состав воздуха несколько меняется. Эти
изменения выражаются, в основном, в уменьшении со-
держания кислорода и в увеличении углеродсодержащих
газов.
В [14] исследовался фазовый состав продуктов горе-
ния в разные моменты времени. Как видно из статьи,
содержание кислорода и оксида углерода в газовой сме-
си сильно меняется во времени, однако обобщенные
данные свидетельствуют, что содержание кислорода мо-
жет колебаться от 12 до 21 %, углекислого газа — от 6
до 15 %, оксида углерода (II) —от 0,4 до 4 %.
Кроме углекислого газа и оксида углерода (II) в ат-
мосфере пожара в каждом конкретном случае возможно
присутствие других газообразных продуктов горения ве-
ществ, находящихся в очаге пожара. Технические усло-
вия на изготовление ламп накаливания предусматрива-
ют использование следующих материалов: вольфрам ма-
рок ВЧ, ВТ, ВК, ВМ (тело накала), никель марок НП-2
и НЦМ-2,5 (электроды), молибден марок МЧ и МК
(крючки), стекло, припой, цоколевочные мастики и сталь
для изготовления цоколя.
Вольфрам, молибден и никель относятся к числу ус-
тойчивых металлов. В атмосферных условиях вольфрам
и молибден не окисляются, а никель окисляется чрезвы-
чайно слабо. При воздействии высокой температуры эти
металлы реагируют с кислородом, азотом, нарами воды,
углеродом и углеродсодержащими газами. Медленное
окисление вольфрама и молибдена начинается при тем-
пературе 300—400 °C, что отмечается цветами побежало-
сти. При более высоких температурах эти металлы ин-
тенсивно окисляются, причем начиная с 800—1000°C
для вольфрама и с 550—600 °C для молибдена процесс
окисления сопровождается интенсивной возгонкой об-
разующихся оксидов. При нагреве на воздухе прибли-
зительно до 700°C молибден интенсивно сгорает с выде-
лением тяжелых паров.
Процесс окисления никеля существенно отличается
от окисления вольфрама и молибдена. Заметное окисле-
58
пне компактного никеля начинается приблизительно при
н'мисратуре 400—500°С. При нагреве выше 800°С за-
кись никеля проникает внутрь металла и отлагается по
। р ишцам зерен.
Кроме закиси никеля NiO присутствуют и другие
оксиды: NiO2, М1зО4, однако они очень неустойчивы и
шитому в дальнейшем рассматриваться не будут.
Особый интерес представляет вопрос о взаимодейст-
вии исследуемых металлов с углеродом и углеродсодер-
жащнми газами. Известно, что вольфрам, нагретый до
1100—1400 °C, при соприкосновении с углеродом или уг-
леродсодержащими газами легко науглероживается, об-
разуя в поверхностных слоях вольфрамовой проволоки
карбид W2C. Молибден легче, чем вольфрам, реагирует
с углеродом и углеродсодержащими газами. Карбид мо-
либдена МоС образуется уже при 827 °C.
В никеле углерод растворяется только при очень вы-
соких температурах; при комнатной температуре раство-
римость составляет всего 0,05—0,1 %. При 2500 °C до-
стигается предельное насыщение никеля углеродом в ко-
личестве, отвечающем соединению КИзС, которое, одна-
ко, в твердом состоянии не выделено, так как карбид
никеля и карбидная эвтектика крайне метастабильны
п разлагаются уже при 200—400 °C. Таким образом,
в никеле можно обнаружить только графит или твердый
раствор углерода. Графит появляется в результате рас-
пада карбида никеля при температурах ниже 2200 °C.
Взаимодействуя с оксидом углерода, никель образует
шкись о карбид никеля NisC, растворяющийся в рас-
плавленном металле. Имеются данные о том, что рас-
плавленный никель поглощает СО до 0,5 % своего веса.
Таким образом, атмосфера углекислого газа являет-
ся окислительной для вольфрама, молибдена и никеля.
Для соединения концов внешних звеньев электродов
с контактными поверхностями цоколя применяют, как
правило, оловянисто-свинцовый припой ПОС-40, кото-
рый относится к числу мягких припоев, т. е. температу-
pi плавления которых ниже 350°C. В процессе пожара
припой полностью расплавляется и вытекает.
1< основным неметаллическим материалам, применяе-
мым для изготовления ламп накаливания, oiносятся
стекла и цоколевочные мастики.
Стеклянные детали ламп изготавливают из силикат-
ного стекла с одинаковым тепловым коэффициентом ли-
/*
09
немного расширения (ТК.Р), что необходимо для обеспе-
чения стойкости мест сварки деталей между собой. Кро-
ме того, применяемые в производстве ламп накаливания
стекла выбраны таким образом, чтобы их ТКР позволял
получить согласованные спаи с металлами, используе-
мыми для изготовления вводов.
Несколько более подробно следует остановиться на
электрических свойствах стекол.
Как известно, при комнатной температуре стекло яв-
ляется хорошим изолятором, однако с повышением тем-
пературы электропроводность его быстро растет, и в
расплавленном состоянии стекло уже хорошо проводит
ток. Для оценки электрических свойств стекол при по-
вышенных температурах определяют, до какой темпера-
туры его нужно нагреть, чтобы удельное сопротивление
стекла понизилось до 100 МОм-см. Эту величину назы-
вают температурным коэффициентом удельного сопро-
тивления и обозначают Ткюо- Таким образом, чем мень-
ше Ткюо, тем хуже стекло противостоит повышенной
электрической нагрузке. Под влиянием высокой темпе-
ратуры и действия тока происходит электролиз стекла,
при котором легкоплавкие ионы щелочных металлов
(главным образом, ионы натрия) перемещаются в на-
правлении от анода к катоду. В результате электролиза
стекло теряет однородность, прикатодные слои обгаща-
ются щелочами, а прианодные — кремнеземом. Накоп-
ление щелочей вокруг одного электрода и обеднение во-
круг другого вызывают увеличение коэффициента расши-
рения стекла вблизи первого и уменьшение вблизи
второго. Это приводит, в свою очередь, к нарушению
плотности спаев.
В лампах с высокой температурой тела накала элек-
трическое разложение стекла может служить причиной
пробоя между близко расположенными молибденовыми
держателями и электродами.
Соединение корпуса цоколя с колбой лампы произ-
водится с помощью специальных мастик на основе фе-
нолформальдегидных смол, обладающих после специаль-
ной обработки хорошей адгезией как к стеклу, так и к
металлу. Ограниченная термостойкость мастики, приме-
няемой для цоколевания массовых типов ламп (макси-
мальный нагрев составляет всего 145 °C), определяет
и предельную температуру нагрева цоколя. Цоколеванис
галогенных ламп накаливания производится специаль-
100
ними мастиками, допускающими нагрев до 200—250°C.
Таким образом, анализ физико-химических свойств
вольфрама, молибдена и никеля показал, что эти метал-
лы обладают достаточно высокой химической активно-
стью по отношению к кислороду и углеродсодержащим
газам, взаимодействие с которыми воможно при разру-
шении колбы лампы накаливания. Стеклянные детали
ламп при воздействии на них высоких температур су-
щественно изменяют электрическое сопротивление. Ис-
ходя из этих предпосылок, были выбраны следующие
направления поиска критериев для оценки причастности
ламп накаливания:
исследование изменения электрического сопротивле-
ния (или пробоя) стекла лопатки и линзочки вследствие
внешнего температурного воздействия;
исследование методами аналитической химии появ-
ления ионов никеля на внутренних поверхностях ламп
в результате действия дуги между электродами в ава-
рийном режиме;
исследование методами рентгеноструктурного анали-
за возможности интенсивной возгонки вольфрама на
внутренние детали лампы при потере герметичности
колбы;
рентгеноструктурный анализ деталей ламп;
кулонометрический анализ на содержание углерода
в никелевых электродах;
металлографические исследования электродов.
14. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И ПОДГОТОВКА
ОБРАЗЦОВ
Поиск признаков дифференциации момента возник-
новения аварийного режима в лампах накаливания пред-
полагает выявление процессов, которые могут произойти
в них в условиях пожара при наличии напряжения. Для
воспроизведения этих условий была подготовлена экс-
периментальная установка, основу которой составляет
специально изготовленная печь (рис. 33), позволяющая
вести нагревание лампы накаливания, находящейся под
напряжением в режиме «стандартного пожара». Как из-
вестно, температурный режим реального пожара имеет
гри фазы: возгорания, активного горения п мтухания.
В международной практике для описания режима раз-
лития пожара принята следующая стандартная темпера-
101
турно-временная зависимость:
7 — Го = 346 lg (W-|-1), (56)
где t—время от начала испытаний,ч; Т — текущая тем-
пература в печи, °C; То— температура до начала тепло-
вого воздействия (принимается равной 20 °C).
В связи с тем что в период возгорания температура
среды пожара неустойчива и не достигает критических
Рис. 33. Экспериментальная установка для имитации условий по-
жара;
1 — высокотсмиерагурная печь; 1 — лампа накаливания; 3 — гаэозабориая
трубка; 4— ударное устройство; J—горючий материал.
102
шачений для негорючих конструкций и изделий, данная
фаза при моделировании температурной среды пожара
обычно не учитывается.
Нагреватель печи выполнен в виде шести последова-
тельно соединенных между собой нагревательных эле-
ментов из карбида кремния, размещенных по концентри-
ческой окружности цилиндра печи параллельно его оси.
Режим стандартного пожара достигается за счет регу-
лировки температуры в камере периодическим включе-
нием одной из ветвей нагревательных элементов. Кон-
троль за температурой производят потенциометром
КСП-4 с помощью двух хромель-алюмелевых термопар.
Одна из термопар располагается вблизи нагревательных
элементов, а другая — в месте расположения испытывае-
мого образца. Регулирование среднеобъемной темпера-
туры печи производится по показаниям центральной
термопары.
Лампа накаливания крепится в печи с помощью спе-
циального узла, выполненного совместно с системой
электропитания и газозаборным устройством. Питание
лампы осуществляется через трансформатор напряже-
ния УТН-I и регулятор напряжения РНО-250-10, что
позволяет изменять напряжение в пределах от 0 до
500 В.
Установка позволяет создавать и контролировать
и объеме печи газовую среду, близкую к атмосфере ре-
ального пожара. Для получения такой среды под печь
помещается поддон с горючим материалом. При зажи-
гании материала продукты горения под действием кон-
вективных потоков попадают в рабочее пространство
печи. Контроль за составом продуктов горения (содер-
жание кислорода, углекислого газа и оксида углерода)
осуществляется с помощью газоанализатора ГХП-ЗМ.
Для наблюдения за состоянием изделий во время
опыта в печи имеется специальное окно. Кроме того,
печь снабжена устройством, позволяющим при необхо-
димости производить разрушение колбы лампы накали-
вания в процессе эксперимента.
Таким образом, данная установка позволяет осу-
ществлять различные режимы испытаний. В частности,
воспроизводились условия выхода ламп накаливания из
строя в результате действия дугового разряда с после-
дующей имитацией пожара, т.е. условия, когда аварий-
ный режим в ЛН по отношению к пожару первичен.
103
Имитировались также случаи, когда лампа, включенная
на номинальное напряжение, выходит из строя вследст-
вие пожара (вторичный аварийный режим).
Полученные для исследований образцы ламп нака-
ливания маркируют, после чего производят их визуаль-
ный осмотр с описанием характерных признаков.
Для рентгеновского анализа образцы металлических
деталей ламп отбираются следующим образом. От воль-
фрамовой спирали в месте крепления ее с электродом
отделяют кусочек длиной 5—7 мм. Затем с помощью
раствора целлулоида в ацетоне его приклеивают в стек-
лянному волоску и после затвердевания клея устанав-
ливают в рентгеновскую камеру.
Для анализа молибденовых держателей и никелевых
электродов непосредственно из мест соприкосновения их
с телом накала отрезают части длиной 10—12 мм и уста-
навливают в рентгеновскую камеру. Следует отметить,
что с образцами необходимо обращаться чрезвычайно
осторожно, чтобы не повредить тонкого слоя образовав-
шихся соединений.
15. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ СТЕКЛА ЛОПАТКИ ЛАМП
НАКАЛИВАНИЯ
От воздействия внешнего источника тепла на лампу,
находящуюся под напряжением, неизбежно происходит
повышение температуры всех ее конструктивных эле-
ментов. В свою очередь известно, что повышение темпе-
ратуры диэлектрика снижает его электрическую проч-
ность, что может привести, при определенных условиях,
к его пробою. В этом отношении наиболее уязвимым
местом в лампе накаливания, где наиболее часто и про-
исходит пробой межэлектродиого промежутка, является
внутренняя часть стекла лопатки. Внешне пробой лопат-
ки проявляется затемнением стекла между платинито-
выми вставками. Кроме того, пробой может наступить
и в линзочке между молибденовыми крючками, поддер-
живающими спираль. Однако этот процесс, по-видимо-
му, менее вероятен, чем пробой лопатки, так как паде-
ние напряжения между соседними крючками составляет
только часть полного напряжения, приложенного к телу
накала.
В ходе исследований было высказано предположе-
ние, что явление электрического пробоя стекла лопатки
104
лампы характерно только для случая, когда на лампу,
находящуюся под напряжением, воздействует внешний
тепловой поток и пробой не является следствием повы-
шенного напряжения или каких-либо других факторов.
Отсюда вытекает важное следствие, что наличие пробоя
лопатки в лампе накаливания может явиться признаком
вгоричности аварийного режима лампы, т.е. признаком
непричастности лампы к возникновению пожара.
Для правильного понимания процесса пробоя стекла
лопатки необходимо вкратце рассмотреть вопрос пробоя
твердых диэлектриков, в частности, при повышенной
температуре.
Электропроводность твердых диэлектриков при по-
вышенных и высоких температурах имеет преимущест-
венно ионный характер. Чаще всего носителями тока
при ионной электропроводности являются одновалент-
ные ионы щелочных металлов, которые либо входят
в кристаллическую решетку, либо имеются в диэлектри-
ке в виде примесей.
С увеличением температуры ионная электропровод-
ность твердых диэлектриков резко возрастает, так как
увеличивается вероятность выхода ионов. Логарифм
1лектропроводности In б обычно линейно изменяется
в зависимости от обратной температуры 1/Т. При высо-
ких температурах электропроводность обусловлена де-
фектами решетки, а при низких определяется дефекта-
ми, связанными с примесями. В обоих случаях носите-
лями тока часто являются одни и те же ионы, и в
первую очередь положительные одновалентные.
В стеклах, содержащих обычно подвижные ионы Na
в К, электропроводность имеет также чисто ионный ха-
рактер. В смолах, полимерах и подобных диэлектричес-
ких материалах ионная проводимость обусловлена обыч-
но движением ионов примесей.
В твердых телах различают два основных типа про-
боя: тепловой и ионизационный или электрический.
Тепловой пробой заключается в постепенном прогре-
ве диэлектрика вплоть до его разрушения (проплавле-
ния), ионизационный — в вырывании движущимися вну-
три диэлектрика зарядами новых зарядов, развиваю-
щихся в лавину ионов, которая и разрушает диздектрик.
С точки зрения стоящей перед нами задачи наиболь-
ший интерес представляет тепловой пробой. При повы-
шении напряженности поля увеличивается количество
105
теплоты, выделяемой в диэлектрике, и, следовательно,
повышается его температура. Если для диэлектриков
электропроводность с ростом температуры увеличивает-
ся по экспоненте (при нагреве на 100 °C электропровод-
ность возрастает в 105 раз), то повышение температуры
в свою очередь вызывает увеличение тока. Стационар-
ное состояние возможно до тех пор, пока тепловыделе-
ние не превышает теплоотвода. При некоторой напря-
женности поля это условие нарушается. Температура
Диэлектрика возрастает до тех пор, пока ни наступает
разрушение.
Если в диэлектрике под действием длительно прило-
женного высокого напряжения, особенно при высокой
температуре, происходят химические изменения, то ди-
электрик стареет, его электрическая прочность снижа-
ется, а электропроводность возрастает. Такое старение
обычно заканчивается пробоем. Электрическое старение
происходит особенно интенсивно, если диэлектрик содер-
жит воздушные включения, воздух в которых ионизиру-
ется в электрическом поле.
Из рассмотренных явлений можно сделать вывод,
что в лампах накаливания при воздействии внешнего
теплового потока в межэлектродных зонах должен на-
ступать тепловой пробой стекла лопатки или линзочки.
Электрический пробой, даже при повышенных напряже-
ниях, маловероятен вследствие высокой электрической
прочности стекла. Кроме того, слабое влияние примесей
на тепловой пробой дает основание считать, что предпо-
лагаемый признак будет устойчив для ламп всех заво-
дов-изготовителей, пользующихся различным сырьем
для производства стекол.
Для проверки этих положений были проведены эк-
сперименты по определению тока утечки между электро-
дами ЛН при повышенных температурах. Опыты прово-
дились на новых лампах мощностью 100 Вт, изготовлен-
ных Рижским (РЭЛЗ), Калашниковским (КЭЛЗ),
Майли-Сайским (М-СЭЛЗ) электроламповыми завода-
ми, а также Саранским производственным объединением
«Светотехника».
Испытываемую лампу с поврежденным телом нака-
ла помещают в муфельную печь и па нее подают номи-
нальное напряжение. В цепь источника питания включа-
ют микроамперметр. Регистрацию тока, проходящего
106
Рис 34 Пробой лопатки лампы накалива-
ния:
1 — масштаб I : I; 2 — масштаб 8 : 1
Рис, 35. Пробой лнизочки (масштаб 8 : 1)
через лопатку, осуществляют при
повышении температуры через каж-
дые 10 "С микроамперметром.
Отмечено, что заметное протека-
ние тока через лопатку начинается
при температуре около 200 °C, т. е.
примерно при той температуре, ко-
торую имеет лопатка в нормальном
режиме работы лампы. С ростом
температуры образца ток через ди-
электрик существенно возрастает
и при значениях 480 °C достигает
00——130 мА. Дальнейшее повышение температуры пецеле-
< ообразно в связи с тем, что стеклянные детали при этих
шипениях начинают размягчаться, однако ход кривых
покатывает, что постепенно наступает лавинообразный
процесс увеличения тока, который может привести к про-
107
бою. Это явление характерно для всех испытанных ламп
различных заводов-изготовителей.
Эксперименты по определению вероятности электри-
ческого пробоя проводились в испытательной печи на
лампах накаливания общего назначения мощностью от
60 до 300 Вт включительно. На лампу подавалось номи-
нальное напряжение и проводился ее нагрев в соответ-
ствии с кривой стандартного пожара. Максимальные
температуры нагрева составили 450—460 °C.
На рис. 34 представлены фотографии ламп, имеющих
характерный пробой лопатки, а на рис. 35 дана фотогра-
фия с пробоем линзочки.
При пробое линзочки, так же как и лопатки, прояв-
ляется затемненный участок стекла. Кроме того, пробой
стекла линзочки вследствие больших токов, протекающих
в этом режиме, в ряде случаев сопровождается оплавле-
нием крючков в месте их входа в стекло линзочки, а
также свариванием с вольфрамовой спиралью.
Результаты испытания ламп накаливания, находя-
щихся под номинальным напряжением, в условиях по-
жара показали, что из 42 испытанных образцов ЛН в 40
случаях наблюдался электрический пробой лопатки или
совместный пробой лопатки и линзочки. Это составляет
95 % общего числа испытанных ламп. В одном случае
(2,5 %) отмечен пробой линзочки, и на одной лампе
пробоев не зарегистрировано.
Таким образом, можно сделать вывод, что электри-
ческий пробой лопатки является устойчивым признаком
наличия напряжения на лампе в момент пожара. Про-
бой стекла линзочки целесообразно применять как до-
полнительный признак, так как он проявляется не во
всех случаях и, как правило, наблюдается в сочетании
с пробоем стекла лопатки.
16. ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Выше показано, что в аварийных ситуациях между
никелевыми электродами ламп накаливания может об-
разовываться электрическая дуга, которая, в свою оче-
редь, расплавляет их с образованием перегретых капель
металла. Плавление электродов происходит под дейст-
вием высокотемпературной плазмы, чем, по сути дела,
и является электрическая дуга в среде инертного газа.
В связи с этим высказано предположение, что данный
108
процесс сопровождается интенсивным выделением па-
ров никеля, которые осаждаются на относительно холод-
ных внутренних поверхностях лампы и визуально не
обнаруживаются. Таким образом, задача сводится к по-
пеку метода, с помощью которого можно было бы произ-
вести анализ стеклянных поверхностей лампы и устано-
вить наличие (или отсутствие) металлических соедине-
ний никеля. На практике это означает, что присутствие
никеля на остатках ламп накаливания, изъятых с места
пожара, может свидетельствовать об аварийном процес-
се в лампе и, следовательно, о возможности загорания
вследствие выпадания частиц. Естественно, что при изъ-
ятии с места пожара остатков лампы с оплавленными
электродами этот вопрос не возникает, однако во мно-
гих случаях найти данное вещественное доказательство
в очаге пожара не представляется возможным и экспер-
ты вынуждены прибегать к косвенным исследованиям.
В настоящее время имеется ряд методов по обнаруже-
нию отдельных элементов и их соединений. Эти методы
подразделяются на химические и физико-химические.
Физико-химический анализ основан на использовании
различных свойств сложных систем для определения их
состава. В зависимости от используемых свойств имеют-
ся различные группы физико-химических методов. К ним
относятся оптические методы (фотометрический, дефрак-
тометрический, спектральный и др.), электрохимические
(кондуктометрический, потенциометрический, электро-
анализ), а также методы анализа, основанные на других
свойствах систем,— масс спектрометрический, термомет-
рический и др. Эти методы обладают значительной чув-
ствительностью и селективностью, а в производственных
условиях дают возможность автоматизировать контроль
процессов. Однако их использование требует больших
материальных затрат, сложных приборов и специально
подготовленных кадров.
Более простым и дешевым является исследование со-
става веществ методами аналитической химии, в частно-
сти с применением качественного анализа. В этом слу-
чае обычно проводится специальная химическая реак-
ция, по результатам которой судят о наличии или
отсутствии искомого элемента.
Качественный анализ может проводиться «сухим спо-
собом» (испытание на окраску пламени, получение ок-
рашенных «перлов», метод растирания и др.) и «мокрым
10'?
способом». При анализе «мокрым способом» исследуе-
мое вещество предварительно растворяют в воде, кис-
лоте или щелочи, а затем в этот раствор вводят опреде-
ленные реактивы, дающие с искомыми ионами харак-
терный продукт взаимодействия. Обычно в результате
характерной реакции получается осадок определенного
цвета, окрашенное растворимое соединение или газооб-
разное вещество со специфическими химическими и фи-
зическими свойствами.
В зависимости от исследуемого вещества существуют
и различные методы качественного анализа: микроана-
литический, микрокристаллоскопический и полумикро-
аналитический. В последнее время широко используется
капельный метод анализа.
Авторами для определения следов никеля на стеклян-
ных деталях ламп накаливания, претерпевших аварий-
ный режим, использовался капельный метод, который
дает возможность осуществлять исследования образца
быстро и без специальной аппаратуры. При проведении
анализа этим методом каплю исследуемого раствора
и каплю реактива наносят на полоску фильтровальной
бумаги, часовое стекло или белую фарфоровую пластин-
ку. В некоторых случаях реактив наносят непосредствен-
но на исследуемую поверхность и следят за появлением
характерного окрашивания.
Для обнаружения никеля известны достаточно чув-
ствительные и специфические реакции — с циклогексан-
диондиоксимом, с диметилглиоксимом, с рубеановодо-
родной кислотой и молибдатом аммония.
Наиболее часто в анализах на никель пользуются
реакцией с диметилглиоксимом (реактив Чугаева). Ди-
метилглиоксим образует с ионами никеля впутрикомп-
лексную соль — диметилглиоксимат никеля.
Осадок диметилглиоксимата никеля характеризуется
«удобными» для проведения исследования химико-ана-
литическими свойствами: он практически нерастворим
в воде, осаждается достаточно чистым, обладает интен-
сивной красной окраской.
Этой реакции мешают некоторые катионы элементов
VIII группы периодической системы, гидроксиды кото-
рых нерастворимы в воде, а именно кобальт Со2+, палла-
дий Pd2+, платина Pt2+. Но эти катионы почти не встре-
чаются в ходе обычного анализа, и их влиянием можно
пренебречь.
по
Более сильное влияние на реакцию могут оказать
ионы Fe2+, дающие с диметилглиоксиматом красную ок-
раску вследствие образования растворимой внутриком-
плексной соли. Для устранения этого влияния необходи-
мо ионы Fe2+ окислить перекисью водорода до Fe3+.
Кроме того, двухвалентное железо хорошо окисляется
до трехвалентного при кипячении раствора с азотной
кислотой.
С учетом сказанного были проведены различные ва-
рианты качественного анализа по обнаружению ионов
никеля на стеклянных поверхностях ламп. Наиболее хо-
рошие результаты показала следующая методика про-
ведения испытаний.
На исследуемую внутреннюю поверхность колбы
лампы накаливания наносят каплю раствора азотной
кислоты и выпаривают ее досуха в водяной бане или на
электрической плитке, покрытой асбестом. Затем на су-
хой остаток помещают каплю раствора диметилглиокси-
ма. При наличии на стекле колбы соединений никеля
исследуемый участок окрашивается в красный цвет.
Следует сказать, что реакция устойчиво протекает
и на других внутренних деталях лампы — на штабике,
лопатке, линзочке и тарелке, причем этот эффект имеет
место по всему объему внутренней части лампы накали-
вания. Окрашенные участки штабика и осколков колбы
свидетельствуют о присутствии напыленного никеля,
а следовательно, о возможной причастности лампы на-
каливания к возникновению пожара. Эксперименты по-
казали, что на ход реакции не влияют факторы воздей-
ствия пожара, последовавшего за аварийным режимом,
такие, как температура, загазованность, загрязнение об-
разца (копоть, пыль и пр.).
С другой стороны, реакция дает отрицательный ре-
зультат в экспериментах с лампами, выработавшими
свой срок службы, а также при перегорании тела нака-
ла. Иными словами, можно утверждать, что по изъятым
с пожара осколкам колбы пли деталям ЛН с помощью
описанной реакции можно устанавливать факт аварий-
ною режима в лампах накаливания.
В случае получения в результате реакции бледной ок-
p.тки, которая может быть вызвана неравномерным
осаждением паров никеля, применяют микрокристалло-
< конический метод исследования образца. Обработан-
111
ный диметилглиоксимом участок в жидкой фазе фото-
графируют под микроскопом. При наличии ионов нике-
ля в растворе выпадает осадок, который представляет
собой игольчатую структуру. Надо отметить, что крис-
таллы диметилглиоксимата никеля лучше всего просмат-
риваются при малых концентрациях металла. Для ви-
зуального наблюдения игольчатой структуры удобно
применять более простые биологические микроскопы ти-
па МБС-1.
Методика проведения этого анализа несколько отли-
чается от описанной выше. В этом случае на исследуе-
мую поверхность ЛН помещают две-три капли 30 %-но-
го раствора азотной кислоты. По истечении 1—2 мин
раствор переносят на предметное стекло и затем добав-
ляют по одной капле 25 %-ного раствора аммиака и на-
сыщенного в этиловом спирте диметилглиоксима. Полу-
ченный состав анализируют.
Эксперименты, проведенные микрокристаллоскопиче-
ским методом, полностью подтверждают выводы, сде-
ланные по визуальному признаку. Этот метод более то-
чен при малых концентрациях осажденного никеля и,
кроме того, позволяет получить качественные фотодо-
кументы.
17. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ
Предметом рентгеноструктурных исследований явил-
ся поиск различий в процессах взаимодействия вольфра-
ма, молибдена и никеля в лампе, находящейся под на-
пряжением и без него, с газовой средой различного со-
става для установления признаков, свидетельствующих
о причастности ламп накаливания к возникновению по-
жара.
Для рентгенографических исследований использовал-
ся дифрактометр TUR-M.62, изготовленный в ГДР. Рент-
генограммы снимались в камере типа РКД-57,3 на мед-
ном излучении с никелевым фильтром. Во время съемки
образец вращался с частотой 2 об/мин,
Для определения различного рода химических соеди-
нений, образующихся на различных деталях лампы под
воздействием атмосферы пожара, использовался рент-
геновский фазовый анализ. Эксперименты проводились
по стандартной методике [15]. При расчете рентгено-
грамм использовались имеющиеся в литературе спра-
112
ночные данные. Расчет рентгенограмм и определение
межплоскостных расстояний проводили по методу, из-
ложенному в [16].
Первым этапом рентгеноструктурных исследований
было определение фазового состава конструкционных
элементов ламп накаливания, которые находились в от-
ключенном состоянии в среде пожара, при различных
температурах нагрева. С этой целью неработающая лам-
па помещалась в печь стандартного пожара, в которой
одновременно осуществлялось сжигание древесины.
В случае необходимости колба ЛН подвергалась разру-
шению с помощью ударного механизма, и внутренние
детали лампы оказывались не только в температурной,
ио и в газовой среде пожара. Одновременно с разруше-
нием колбы лампы из печи производился отбор пробы
газов, которая исследовалась с помощью газоанализато-
ра. При достижении требуемой температуры печь выклю-
чалась и лампа охлаждалась вместе с печыо. Рентгено-
граммы получены и рассчитаны для температур 350, 550,
650 и 750 °C.
Сравнивая рентгенограммы чистых вольфрама, мо-
либдена и никеля с рентгенограммами 'этих металлов,
претерпевших отжиг при различных температурах, мож-
но сделать некоторые выводы о характере окисления
данных элементов. Результаты анализа рентгенограмм
приведены в табл. 17.
Как видно из табл. 17, окисление вольфрама начина-
ется приблизительно при 450 °C, а при температуре око-
ло 600°C идет уже достаточно интенсивно. При 650°C
вольфрамовая спираль полностью окисляется. Призна-
ком такого окисления служит то обстоятельство, что при
малейшем прикосновении она рассыпается в порошок
и уже не может служить в качестве вещественного дока-
зательства.
Окисление молибдена также начинается при темпера-
туре около 450 °C и отличается достаточной интенсивно-
стью. Начиная с температуры 570 "С оксид молибдена
становится чрезвычайно летучим, что приводит к полно-
му исчезновению молибденовых «крючков».
Никель проходит стадию окисления не столь интен-
сивно, как молибден и вольфрам. Лишь приблизительно
при 650 °C обнаруживаются первые линии закиси нике-
ля NiO, а значительное количество закиси образуется
при температуре около 750 °C.
8-G53
113
Таблица 17. Результаты рентгеноструктуриого анализа
отожженных образцов ламп накаливания
Темпе- ратура, Металл
N1 W Мо
350 Чистый никель Чистый вольфрам Чистый молибден
450 То же На рентгенограм- ме кроме линий вольфрама поя- вились первые (самые сильные) линии WO3 На рентгенограм- ме видны прак- тически только линии МоО, сле- ды нескольких линий молибде- на
550 Следы линий воль- фрама. Очень много линий WO3 Только линии ок- сидов молибде- на МоОз иМо^Оз
650 На рентгенограм- ме присутству- ют как линии никеля, так и ли- нии NiO На рентгенограм- ме присутству- ют только ли- нии WO3 Образец полно- стью окислился до МоОз и суб- лимировал
750 То же То же То же
Анализируя результаты экспериментов с лампами,
Находящимися в условиях пожара без напряжения, мож-
но сделать вывод, что при нагреве молибденовых изде-
лий ЛН до температуры 650 °C в атмосфере, близкой
к атмосфере реального пожара, происходит их окисле-
ние с образованием соединений МоОз и Мо20з. Окисле-
ние вольфрама, отмеченное далеко не во всех случаях,
происходит с образованием трехокиси вольфрама WOg
и не сопровождается интенсивной возгонкой. Окисление
никеля при данных температурах не обнаружено.
Кроме того, не обнаружено образование карбидов
вольфрама, молибдена или никеля в данных условиях
проведения экспериментов, т. е. рентгеновским методом
не установлено взаимодействие этих металлов с углеро-
дом.
На втором этапе рентгеноструктуриого анализа ис-
следовались лампы, находящиеся в условиях пожара
под номинальным напряжением. Было высказано пред-
положение, что если лампа накаливания, находящаяся
под напряжением, в условиях пожара теряет герметич-
ность и при этом не происходит обрыва спирали, то на-
чинается интенсивное окисление раскаленного до 2550 °C
114
вольфрама, которое должно сопровождаться возгонкой
продуктов окисления и осаждением их на никелевых
электродах. В таком случае при обнаружении трехоки-
сн вольфрама на электродах лампы можно говорить о
наличии на ней напряжения в процессе пожара.
Следует отметить, что существует такой вид брака
ламп накаливания, как натекание колбы. Натекающими
называются такие лампы, в которых при включении их
в сеть обнаруживаются тяжелые белые пары трехокиси
вольфрама. Причиной такого брака является либо недо-
статочная герметичность ламп, либо попадание кислоро-
да в колбу при их изготовлении. Однако поскольку на-
текающая лампа обнаруживается сразу же при первом
сс включении, то маловероятно, что ее могут оставить
в светильнике для дальнейшей эксплуатации. Поэтому
можно принять, что основными причинами интенсивного
окисления тела накала ЛН являются или аварийный
режим, ведущий к нарушению целостности колбы, или
потеря герметичности под воздействием высокой темпе-
ратуры развившегося пожара.
Рентгеновским анализом установлено, что на никеле-
вых электродах ЛН в среде пожара также осаждаются
пары трехокиси вольфрама. Таким образом, явление
интенсивного окисления вольфрама и осаждение его на
более холодных, чем тело накала, деталях лампы, и в
первую очередь на электродах, можно использовать
в качестве индикатора наличия напряжения на лампе
накаливания в момент потери ее герметичности.
Ценность данного признака возрастает еще больше
в связи с тем обстоятельством, что нагрев лампы нака-
ливания, находящейся без напряжения, за счет темпера-
туры пожара (до 750 °C) не приводит к осаждению ок-
сидов вольфрама на никелевых электродах.
18. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИЧАСТНОСТИ К ПОЖАРАМ
ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ
Настоящая методика распространяется на все виды
л 1мп накаливания (ЛН) бытового и общепромышленно-
го назначения, изготовленных по ГОСТ 2239—79*, и
предназначена для определения причастности (непри-
•i.icthocth) их к пожарам, вызванным как самой лампой
(трыв колбы, выпадение металлических деталей и т. п.),
так и посторонними по отношению к лампе причинами.
н*
115
Верхним температурным пределом зоны уверенного
использования методики, при котором сохраняется дока-
зательственная ценность их основных признаков, явля-
ется 600—650 °C.
Окончательный вывод о причине пожара на объекте
делается после выполнения общей пожарно-технической
экспертизы с учетом материалов уголовного дела н вы-
водов электротехнической экспертизы о причастности
ламп накаливания к пожару, выполняемой по настоящей
методике.
Образцами для проведения исследования служат
лампы накаливания или их элементы (остатки колбы,
лопатка, штабик, цоколь, спираль и т.д.), найденные на
месте пожара и имеющие пространственно-временную
связь с очагом пожара.
В процессе отбора необходимо осторожно и тщатель-
но изъять все крупные и мелкие части (детали) ламп,
определив нх месторасположение в слое золы и удален-
ность от очага пожара. Во избежание поломок и утраты
признаков транспортировать вещественные доказатель-
ства необходимо в ящиках в специальной упаковке, за-
щищающей их от механических воздействий.
При изъятии образцов необходимо фиксировать точ-
ное местоположение данного вещественного доказатель-
ства по отношению к какой-либо реперной точке. Такой
точкой может быть проекция лампы (или места ее пер-
воначального нахождения) на пол помещения.
При изъятии ламп накаливания ведется осмотр элек-
тросети и выясняются все прямые и косвенные призна-
ки, свидетельствующие о возможности (невозможности)
возникновения пожара от ламп накаливания: наличие
напряжения на лампе в момент возникновения (в про-
цессе развития) пожара; наличие (отсутствие) горючих
веществ, расположенных в зоне поражения металличе-
скими частицами, выпадающими из лампы при взрыве
колбы или ее проплавлении; наличие стеклянных колпа-
ков на лампах в светильниках в момент возникновения
пожара; положение выключателей; состояние аппаратов
защиты; вид электропроводки и другие вопросы.
В целях более точного проведения экспертизы по
дифференциации момента возникновения аварийного
режима в ЛН исследование осуществляется в несколько
этапов (рис. 36), причем одни методы последовательно
уточняются п дополняются другими. Окончательный вы-
116
Рис. 36. Схема проведения экспертизы
117
вод о результатах экспертизы формулируется по сово-
купности признаков, подтвержденных различными ме-
тодами.
I этап — визуальным и рентгеноструктурным мето-
дом определяется наличие напряжения на лампе в мо-
мент начала пожара. Если будет установлено, что на-
пряжение на лампе отсутствовало, то она не могла быть
причиной пожара и дальнейшая экспертиза лампы не
проводится.
II этап — определяется наличие в лампе визуальных
и рентгеноструктурных признаков, свидетельствующих о
вторичности аварийного режима в лампе.
III этап — выполняется при отрицательном результа-
те по второму этапу и включает в себя поиск признаков
первичности аварийного режима в лампе.
IV этап — составление окончательного заключения
о причастности (непричастности) лампы к пожару на
основании данных экспертизы вещественных доказа-
тельств по этапам II и III и с учетом всех материалов о
пожаре.
Определение признаков электрического пробоя стек-
ла лопатки (линзочки). Электрический пробой стекла
лопатки или линзочки (в ряде случаев одновременно
пробой обеих частей лампы накаливания) является од-
ним из важнейших показателей наличия напряжения на
лампе в момент пожара. Явление пробоя определяется
либо визуально, либо с помощью денситометрических
измерений (измерения уровня оптической плотности по-
чернения) стекла лопатки лампы.
Визуальный признак проявляется в образовании за-
темненного участка между платинитовыми вставками
или стеклом лопатки, у линзы — между молибденовыми
крючками. Часто пробой лопатки сопровождается рас-
плавлением стекла и отделением штабика и электродов
от лопатки.
Измерение уровня оптической плотности, т. е. степе-
ни почернения стекла лопатки, производят на микрофо-
тометре МФ-4 методом сравнения исследуемого образца
и новой лампы такой же номинальной мощности (эта-
лонной). Исследуемые образцы тщательно промывают в
спирте и просушивают. Измерение оптической плотнос-
ти стекла в обеих лампах производят по продольной оси
лопатки. Измеренное значение плотности почернения
следа пробоя лопатки лампы сравнивается со значением
318
оптической плотности стекла лопатки эталонной лампы.
Наличие явления межэлектродного пробоя фиксиру-
йся при уровне оптической плотности почернения следа
пробоя, превышающем на 10 % уровень оптической
плотности стекла лопатки эталонной лампы.
Как правило, пробой стекла лопатки или линзочки
хорошо обнаруживается визуально. Применение инстру-
ментального метода требуется лишь в исключительных
случаях.
При исследовании пробоя лопатки (линзочки) лампа
вначале подвергается тщательному внешнему осмотру,
и в случае необходимости — измерению уровня оптиче-
ской плотности стекла лопатки. При установлении хотя
бы одного из двух описанных признаков фиксируется
явление пробоя.
В качестве косвенного признака следует отметить,
что пробой лопатки или линзы, а также их совместный
пробой, как правило, сопровождаются разрушением
предохранительного звена, а в лампах без предохрани-
теля — внешних звеньев электродов.
Рентгеноструктурные исследования. При изъятии об-
разцов необходимо учитывать факт, что детали ламп на-
каливания, потерявшие герметичность и упавшие в рас-
каленные продукты горения, под действием высокой тем-
пературы вступают в интенсивное взаимодействие с
кислородом и углеродом, что полностью скрывает пер-
вичные эффекты. Поэтому рентгеновским методом целе-
сообразно исследовать только лампы накаливания, ко-
торые либо остались в патроне, либо при своем падении
не вступили в контакт с горящими углеродсодержащи-
ми веществами.
Из ламп, изъятых для рентгеновского исследования,
образцы отбираются следующим образом. Для рентге-
поструктивного анализа молибденовых держателей и ни-
келевых электродов из ламп накаливания, отобранных
в качестве вещественных доказательств, непосредствен-
но из места соприкосновения с вольфрамовой спиралью
вырезаются части этих деталей длиной 10—12 мм и уста-
навливаются в рентгеновской камере. С образца мп не-
обходимо обращаться чрезвычайно осторожно, чтобы не
повредить тонкого слоя образовавшихся соединений.
Съемка образцов производится в рентгеновской ка-
мере РКД на медном излучении с никелевым фильтром.
119
Во время съемки образец вращается с частотой 2 об/мин.
Ниже приведены режимы съемки.
Напряжение, кВ
Ток на трубке, мА
Экспозиция, ч
Вольфрам Молибден Никель
40 40 40
15 15 20
1-1,5 1,5-2 1-1,5
При исследовании металлических деталей ламп на-
каливания, подвергшихся воздействию пожара, могут
быть обнаружены следующие соединения:
на вольфрамовой спирали — W, WO3, WO2, W2C, WC;
на молибденовых крючках — Мо, МоОз, Мо20з,
МтЮг, Мо2С, WO3;
на никелевых электродах — Ni, NiO, N1O3, WO3.
Наибольшее практическое значение имеет обнару-
жение на электродах и крючках трехокиси вольфрама
WO3> что является признаком наличия напряжения на
лампе в момент потери ею герметичности, а при опреде-
ленных условиях— и признаком первичности аварийно-
го режима.
Проведение качественного химического анализа. На-
личие окрашенных комплексных соединений ионов ни-
келя иа стеклянных деталях ламп свидетельствует об
аварийном режиме и характеризует возможную прича-
стность лампы к возникновению пожара.
Проведение анализа возможно на любой стеклянной
детали лампы (ее внутренней части).
На исследуемую поверхность помещают каплю рас-
твора азотиой кислоты и выпаривают ее досуха на во-
дяной бане или электрической плитке, покрытой асбес-
том. Затем на сухой остаток наносят каплю раствора
диметилглиоксима. Окрашивание исследуемого участка
в красный цвет свидетельствует о наличии никеля на
колбе лампы. Необходимые реактивы: азотная кислота,
разбавленная в дистиллированной воде в соотношении
1:3; насыщенный раствор деметилглиоксима в этило-
вом спирте.
При неопределенном исходе опыта проводят микро-
кристаллоскопический анализ.
На внутреннюю поверхность колбы лампы помещают
две-три капли раствора горячей азотной кислоты. По
истечении 1—2 мин под микроскопом анализируют ра-
створ. Каплю раствора переносят с исследуемой лампы
на предметное стекло микроскопа. Затем к этой капле
120
добавляют одну каплю аммиака и одну каплю диметил-
। лноксима.
При наличии ионов никеля полученный осадок под
микроскопом представляет собой красные иглы, собран-
ные в пучки. Необходимые реактивы: азотная кислота,
разбавленная в дистиллированной воде в соотношении
I : 3; 25 %-ный раствор аммиака; насыщенный раствор
диметилглиоксима в этиловом спирте.
Заключение по экспертизе. По результатам выпол-
ненных исследований с учетом материалов уголовного
дела составляется итоговый документ— заключение по-
жарной электротехнической экспертизы.
Глава пятая
ТРЕБОВАНИЯ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
К СВЕТОТЕХНИЧЕСКИМ ИЗДЕЛИЯМ
И УСТРОЙСТВУ ОСВЕЩЕНИЯ
19. СВЕТИЛЬНИКИ
В СССР в настоящее время выпускается очень об-
ширная номенклатура светильников. В связи с этим су-
ществует несколько различных их классификаций. В ча-
стности, ГОСТ 17677—82 * Е предусматривает класси-
фикацию светильников по светотехническим параметрам,
по степени защиты от воздействия окружающей среды,
по классу защиты от поражения электрическим током,
климатическому исполнению, способу крепления и по-
жарной безопасности. Ю. Б. Айзенберг [17] предлагает
светильники классифицировать по областям применения
па три большие группы: светильники для освещения,
сигнальные светильники и облучатели. В свою очередь
светильники для освещения подразделяются иа светиль-
ники для внутреннего и наружного освещения. В под-
। руппе светильников для внутреннего освещения выде-
ляются светильники для освещения производственных
помещений, жилых и общественных зданий, рудником и
шахт, транспортных средств. Такое деление светильни-
ков для внутреннего освещения принято в СССР, и на
ос повании его действуют отдельные стандарты: ГОСТ
8607—82 * Е, устанавливающий требования к светиль-
121
никам для освещения жилых и общественных помеще-
ний, ГОСТ 15597—82 * Е — то же для производственных
зданий, ГОСТ 8045—82* Е для светильников наружного
освещения и др.
На основе указанных классификаций построено ус-
ловное обозначение светильников, которое регламенти-
ровано ГОСТ 17677—82* Е. Например, подвесной све-
тильник для производственных зданий с двумя прямыми
трубчатыми люминесцентными лампами мощностью по
40 Вт каждая, серии 01, модификации 024 и климатиче-
ского исполнения У обозначается следующим образом:
ДСП 01-2Х40-024-УЗ.
Первая буква в маркировке светильников означает
тип источника света: Н — лампы накаливания; Л —
прямые трубчатые люминесцентные лампы; Ф — фигур-
ные люминесцентные; Э — эритемные люминесцентные;
р _ ртутные лампы типа ДРЛ; Г — ртутные типа ДРИ;
Ж — натриевые типа ДНаТ; Б — бактерицидные лам-
пы; К — ксеноновые трубчатые; С — лампы-светиль-
ники.
Вторая буква означает способ установки светильни-
ка: С — подвесные; П — потолочные; В — встраиваемые;
Д — пристраиваемые; Б — настенные; Н — настольные;
Т — напольные; К — консольные торцевые; Р — руч-
ные; Г — головные.
Третья буква определяет основное назначение све-
тильника: П — для промышленных и производственных
зданий; О — для общественных зданий; Б— для жилых
(бытовых) помещений; У — для наружного освещения;
Р — для рудников и шахт; Т — для кинематографиче-
ских и телевизионных студий.
Следующее за буквенным обозначением двузначное
число показывает номер серии, затем группа цифр оп-
ределяет количество ламп в светильнике и их мощность.
Предпоследнее трехзначное число означает номер моди-
фикации светильника, и, наконец, буква и цифра — кли-
матическое исполнение и категорию светильника по
ГОСТ 15150 — 69*.
Как видно из этой схемы, структура условных обозна-
чений светильников охватывает довольно широкий клас-
сификационный спектр, однако остается еще ряд важ-
ных показателей, которые отражены в каталожных спра-
вочниках на светильники. К их числу относится степень
122
защиты светотехнических изделий от воздействия окру-
жающей среды.
Исполнение оболочек светильников, групповых щит-
ков и другой аппаратуры должно соответствовать ГОСТ
14254—80 и ГОСТ 17677—82* Е. В соответствии с ГОСТ
14254—80 условное обозначение степени защиты долж-
но содержать латинские буквы IP и две цифры, первая
из которых характеризует степень защиты электрообо-
рудования, встроенного в оболочку, от попадания твер-
дых тел и пыли, а вторая — степень защиты электро-
оборудования от проникновения воды. Предусматрива-
ется семь степеней защиты от попадания в оболочку
твердых предметов и девять степеней защиты от попа-
дания воды.
В свя^и с особенностями конструкций светотехниче-
ских изделий не всегда возможно полностью заключить
их в оболочку, поэтому применительно к светильникам
ГОСТ 17677—82 *Е допускает дополнительные степени
защиты от пыли, при этом буквы IP не указываются:
21 — защита оборудования от попадания мелких твер-
дых посторонних тел диаметром не менее 2,5 мм, при
этом попадание пыли ограничивается неуплотненными
светопропускающими элементами;
51 — защита оборудования от попадания пыли, при
этом колбы ламп не защищены от воздействия пыли;
61 — полная защита оборудования от попадания пы-
ли, при этом колбы ламп также не защищены от воз-
действия пыли.
Если в определенных условиях окружающей среды
отсутствует необходимость в обоих видах защиты, вмес-
то обозначения одной из них, которая в данном изделии
не требуется, проставляется знак X.
В целом к светильникам по степени защиты оболочек
предъявляются следующие требования:
для светильников внутреннего освещения — не ниже
IP20;
для светильников наружного освещения — не ниже
1Р23.
Дополнительные требования к степеням защиты обо-
лочек светильников предъявляются при их применении
и пожароопасных и взрывоопасных зонах. Конкретная
степень защиты оболочки указывается в стандартах или
технических условиях на отдельные типы светильников.
ГОСТ 17677—82 предусматривает также классифи-
123
кацию светильников по пожарной безопасности. В этом
Плане светильники разделены на две группы:
предназначенные для установки на сгораемый мате-
риал (обозначаются символом \у )»
предназначенные для установки на несгораемый ма-
териал.
Следует заметить, что данная классификация явля-
ется весьма условной, так как затрагивает, по существу,
лишь один из вопросов в общем комплексе задач по обес-
печению пожарной безопасности изделий.
В гл. 3 настоящей книги рассмотрены вопросы испы-
таний светильников на пожарную опасность в свете тре-
бований ГОСТ 12.1.004—85. Кроме указанных методов
в различных нормативных документах установлен ряд
требований, дополняющих требования в области пожар-
ной безопасности светильников.
Одним из наиболее важных параметров, определяю-
щих нормальную работу светильников в течение расчет-
ного срока службы, является допустимое значение тем-
пературы на элементах и частях светильников.
В современных нормативных требованиях на элект-
рические изделия при измерении температурных харак-
теристик в ряде случаев пользуются не абсолютным зна-
чением температуры, а превышением измеренного зна-
чения над температурой окружающей среды. Это объяс-
няется тем, что нельзя оценивать тепловой режим,
й частности светильников и их элементов, не учитывая
условий, в которых они эксплуатируются и испытыва-
ются. Такими условиями является эффективная темпе-
ратура окружающей среды и напряжение питания из-
делий. Согласно ГОСТ 15150---69* под эффективной
(или расчетной) температурой внешней среды подразу-
мевают значение температуры, принимаемое при тепло-
вых расчетах изделия. В публикациях 162 и 82 МЭК за
эффективную принимается температура 25 °C для све-
тильников, предназначенных для освещения закрытых
помещений, и 15 °C для светильников наружного осве-
щения.
Указанные публикации МЭК регламентируют испы-
тательное напряжение на 10 % выше номинального для
всех элементов в рабочем и аварийном режимах.
124
Таблица 18. Допустимые температуры частей светильников
Части светильника
' . °C
Доп’
Комплектующие изделия
Лампа (на цоколе у колбы):
накаливания
люминесцентная
ПРЛ (на обмотке) с температурой марки-
ровки tw‘-
/„=95 °C
/„ = 105 °C
/„ = 120 °C
/„ = 130 °C
ПРД без температурной маркировки:
при наличии межслоевой изоляции
при отсутствии межслоевой изоляции
Конденсатор (на корпусе):
с указанием температуры /с
без указания температуры
Выключатели:
с температуриой маркировкой Т
без температуриой маркировки
Патроны из изоляционных материалов:
типов Е 14 и В 15
типов Е 40, Е 27, В 22
Провода с резиновой и ПВХ изоляцией, не
подвергающихся механическим нагрузкам
Провода с изоляцией:
резиновой
ПВХ
крсмнийорганичсской
Детали светильника
Опорная поверхность светильников для
установки на сгораемый материал
Ручки, кнопки, а также наружные поверх-
ности, за которые берутси руками:
металлические
из других материалов
Контактные зажимы и детали нз металла,
работающие как пружины:
из медн
из фосфористой бронзы
из бериллиевой бронзы
из углеродистой стали
210
180
216
230
95 (170)
85 (170)
tc (/с+Ю)
50 (60)
Т
30
135
165
90
180
90
60
75
75
105
150
120
125
Продолжение табл. 18
Части светильника ^Доп’ °с
Материалы
Для изоляции (кроме проводов и патро-
иов): ПО
пластмасса на основе фенольных смол
с древесным наполнением ПО
с минеральным наполнением 140
пластмасса на основе мочевинных смол 90
пластмасса на основе меламина 100
резина 70
гетинакс, текстолит 100—125
Не для изоляции:
резина 70
дерево, бумага, ткань 85
полиэтилен:
высокого давления 60
низкого давления 100
Полистирол: 65
обычной нагревостойкости
повышенной нагревостойкости 75
Полиметилметакрилат: 70
обычной нагревостойкости
повышенной нагревостойкости 90
Мочевиноформальдегидные эмали 90
Примечания: 1. В скобках даны допустимые температуры в ано-
мальных режимах работы.
2. Расчетная температура окружающей среды 25 °C.
Характеристику теплового режима проверяют по
температуре нагрева различных частей светильника.
Измерения температур светильников с лампами нака-
ливания проводят с помощью термопар с лампами мак-
симальной мощности, указанной в его маркировке. Све-
тильник считают выдержавшим испытание, если тем-
пература различных его элементов не превышает более
чем на 5°C предельные температуры нагрева (табл. 18).
При проведении тепловых испытаний используют ка-
меру, имеющую форму куба или параллелепипеда с двой-
ными стенками, расстояние между которыми составля-
ет 150 мм. Размеры внутреннего пространства камеры
выбирают такими, чтобы расстояние между любой ча-
стью испытываемого светильника и внутренними стен-
ками камеры составляло нс менее 200 мм. Внутренняя
126
поверхность камеры должна иметь матовую окраску.
Подвесные светильники помещаются в испытатель-
ную камеру так, чтобы их световой центр находился в
геометрическом центре камеры. Потолочные и настен-
ные светильники закрепляются на окрашенной в мато-
вый черный цвет деревянной доске толщиной 15 мм.
Размеры доски должны быть не менее чем на 100 мм
более габаритов светильника. Для встраиваемых све-
тильников в камере устанавливают испытательный по-
толок, выполненный из деревянной доски с отверстием
для светильника и также выкрашенный матовой черной
краской.
Ориентировочное время установления теплового ре-
жима, ч, составляет
Для светильников нормального исполнения................, 1,5
Защищенных от пыли и воды с лампами накаливания, неза-
щищенных открытых с газоразрядными лампами .... 2
Защищенных от пыли и воды с газоразрядными лампами . , 3,5
Герметичных с газоразрядными лампами....................4
Испытания на допустимость непосредственной уста-
новки светильника на сгораемый материал проводятся
проверкой соответствия конструкции и конструктивных
размеров светильника требованиям безопасности, ука-
занным в стандарте, а также проверкой теплового ре-
жима в аномальных условиях работы светильника,
Тепловой режим проверяется по приведенной выше
методике при следующих условиях:
светильник с лампами накаливания испытывается
при напряжении, равном 1,1 номинального с лампами
максимальной мощности, в наиболее неблагоприятном
в отношении теплового режима положении;
светильник с люминесцентными лампами испытыва-
ется последовательно при напряжении, равном 0,9; 1,0
и 1,1 номинального, в наиболее тяжелом аномальном
режиме работы.
Стандарт предусматривает несколько способов для
создания аномальных режимов: не вставлена одна из
ламп, нарушена целостность одного из электродов лам-
пы, дезактивируется одна из ламп. В светильниках со
стартерной схемой зажигания закорочена пятая часть
имеющихся стартеров.
Светильники с лампами накаливания считаются вы-
державшими испытания, если температура опорной по-
верхности не превышает 120 °C, Для светильников с лю-
127
минесцентными лампами по измеренным значениям
строят график, отражающий температуру обмотки ПРА
во времени. Светильник считается выдержавшим испы-
тание, если экстраполированная прямая на графике не
достигнет при температуре обмотки ПРА ниже 350 °C
температуры опорной поверхности светильника 180 °C.
Наряду с установлением допустимых температур на-
грева деталей светильников ГОСТ 17677—82 *Е огра-
ничивает применение горючих изоляционных материа-
лов, несущих токоведущие элементы. Эти части све-
тильников должны быть устойчивыми к воспламенению
(данное требование не распространяется на керамиче-
ские детали и ламповые патроны).
Проверка на воспламеняемость проводится в соот-
ветствии с рекомендациями Международной электро-
технической комиссии с помощью бутановой горелки
с диаметром сопла 0,5±0,1 мм. Обычно в качестве та-
кой горелки применяется медицинская игла. В течение
10 с на испытываемый элемент воздействуют пламенем
горелки длиной 12±2 мм. Критерием устойчивости
к воспламенению служит максимальное время горения
образца после удаления горелки. Элемент светильника
считается выдержавшим испытание, если самопроиз-
вольно горящее пламя зажженной детали гаснет в те-
чение 30 с.
20. ТРЕБОВАНИЯ К ОСВЕЩЕНИЮ ЖИЛЫХ, ОБЩЕСТВЕННЫХ
И АДМИНИСТРАТИВНЫХ ЗДАНИЙ
Для освещения жилых и общественных зданий при-
меняется широкая номенклатура светильников, в основ-
ном с лампами накаливания и люминесцентными
лампами По степени защиты от окружающей среды ис-
пользуются главным образом светильники, имеющие сте-
пень защиты 2’0 и IP20, у которых отсутствует защита
от пыли и воды. Реже находят применение светильники
со степенью защиты IP23, 2‘2 и 2’3, т. е. светильники,
попадание пыли в которые ограничивается неуплотнен-
ными светопропускающими оболочками [18]. В табл.
19 приводится номенклатура светильников для общест-
венных и административных зданий с указанием пред-
приятий-изготовителей [19].
Освещение помещений общественных зданий, если
пег специальных требований к цветопередаче и ком-
128
Таблица 19. Номенклатура светильников для общественных
и административных зданий
Обозначение Изготовитель
С люминесцентными лампами
Л 2010-2X20
Л 2010-4X20
Л 2010-2X40
Л 2010-4X40
УСП-4Х20
УСП-6Х20
УСП-2Х40
УСП-4Х40
ЛПБ06-4Х20
ЛПБО7-20
ЛПБ20-2Х20
ЛП002-2Х40
ЛП002-4Х40
ЛПО16-20
ЛПО16-40
ЛПО21-2Х40
ЛПО21-4Х40
ЛПО22-4Х20
ЛПО24-2Х40
ЛПО25-2Х40М
ЛПО26-40
ЛПО28-2Х40
ЛПО30-40-Ю1
Л ПОЗО-40-113
ЛПОЗО-40-125
ЛПО31-2Х40
ЛПОЗЗ-2Х18
ЛПО34-4Х36
ЛПО34-4Х58
ЛС00604Х36
ЛСО06-4Х58
ЛВ001-4Х20
Л ВОО1-2X40
ЛВ001-4Х40
ЛВО03-2Х40
ЛВО03-4Х40
ЛС002-4 Х40
ЛС005-2 Х40
ЛБО08-
1X58(1X18)
ФПБ01-30
ПО «Луйс»
То же
» »
» »
Рижский светотехнический завод СПО «Свето-
техника» (Рижский светотехнический завод)
Амурский светотехнический завод
Рижский светотехнический завод
То же
Амурский светотехнический завод
Рижский светотехнический завод
Опытный завод ВНИСИ
Рижский светотехнический завод
Ашхабадский электротехнический завод
Исфаринский светотехнический завод
ПО «Ватра»
ПО «Ватра»
Опытный завод ВНИСИ
ПО «Луне»
Рижский светотехнический завод
Амурский светотехнический завод
Опытный завод ВНИСИ
ПО «Ватра»
То же
» »
Амурский светотехнический завод
ПО «Луне»
Рижский светотехнический завод
То же
» »
» »
» »
» »
» »
» »
» »
Амурский светотехнический завод
Опытно-экспериментальный завод метхозпзде-
лий (г. Москва), опытно-экспериментальный
завод «Газосвет» (г. Москва)
То же
Лидский завод электроизделий
0-653
129
Продолжение табл. 19
Обозначение
ФПБ09-2Х22
ФПБ10-2Х22
ОЛС-1Х40С
БЛ2-1Х40Б
БЛ5-1Х40
ОВЛ 2X40
ЛПР-2Х40
ШОД-2Х40
Изготовитель
Лндский завод электронзделий
То же
Рижский светотехнический завод
Исфаринский светотехнический завод
Кишиневское учебно-производствениое пред-
приятие «Светотехника»
То же
» »
Опытно-экспериментальный завод метхозизде-
лий (г. Москва), опытио-эксперимеитальиый
завод «Газосвет» (г. Москва)
С разрядными лампами высокого давления
ГСО02, ГПО02
ГЖВО01-125
(1X70)
ГЖВО01-175
(1X150)
ПО «Луйс»
ПО «Ватра»
То же
С лампами иакаливаиия
НС002-100
НС002-150
НС008-300
нсои-юо,
НСО11-150
ПЛ К-150,
ПЛ К-150с
НП001-2Х60
НПОЗО-ЮО
НПБ01-60
НПБ12-60
НПБ17-60
НББ61-60
ПП 07
Бельцкнй завод электроосветительной армату-
ры, Таллиннский опытный завод «Эстопласт»,
завод цветного литья (г. Москва), завод
электромонтажных изделий № 4 (г. Киев)
Бельцкнй завод электроосветительной армату-
ры, ПО «Луйс»
Таллиннский опытный завод «Эстопласт»
Макеевский стекольный завод
Лидскнй завод электронзделий
Макеевский стекольный завод, завод цветного
литья (г. Москва), новосибирский завод
«Бытэлектроприбор», опытно-эксперимен-
тальный завод «Металлист» (г. Комсо-
мольск-на-Амуре), завод электромонтажных
изделий № 4 (г. Киев)
Макеевский стекольный завод, завод электро-
монтажных изделий № 4 (г Киев)
Лидскнй завод электронзделий
Завод цветного литья (г. Москва), новосибир-
ский завод «Бытэлектроприбор»
Лидский завод электронзделий
Ленинградское ПО «Луч»
Волгоградский опытный завод «Светотехника»
130
Продолжение табл. 19
Обозначение Изготовитель
Потолочные све- Таллиннский опытный завод «Эстопласт», Бунь-
тильники ковский завод керамических изделий, ПО
11Б007-60 «Моспромэлектроконструкция»
< ВП-200А, ( ВП-500А Исфаринский светотехнический завод
1IB004-300 ПО «Луйс»
фортности освещения, рекомендуется выполнять пре-
имущественно люминесцентными лампами типа ЛБ
[21]. В жилых зданиях в настоящее время во все воз-
растающих масштабах для многих вспомогательных
помещений также применяются люминесцентные лам-
пы. Это касается освещения коридоров, лестничных
клеток, лифтовых холлов, вестибюлей, общих гардеро-
бов, помещений для культурно-массовых мероприятий,
комнат отдыха и т. п.
Светильники, предназначенные для освещения лиф-
товых холлов и площадок перед лифтами, должны
быть установлены так, чтобы часть их светового потока
падала непосредственно на двери лифтовых шахт.
Освещение технических этажей и подполий, подва-
лов, чердаков, колясочных, кубовых, кладовых, машин-
ных помещений лифтов, насосных, тепловых пунктов,
электрощитовых, вентиляционных и мусоросборных ка-
мер рекомендуется выполнять лампами накаливания.
Для присоединения стационарных светильников к
сети необходимо предусматривать штепсельные разъе-
мы или наборы зажимов, которыми укомплектовывают-
ся светильники, допускающие присоединение медных,
алюмомедных и алюминиевых проводов сечением до
4 мм2. Потолочные коробки для ответвлений к светиль-
никам согласно требованиям ГОСТ 8607—82*Е изготов-
ляются высотой не менее 70 мм и имеют внутренний объ-
ем ие менее 87 см3, обеспечивающий возможность разме-
щения в ней запаса алюминиевых сетевых проводов се-
чением 2,5 мм2, длиной не менее 150 мм, а также трех-
контактного зажима. Потолочные светильники шириной
более 300 мм требуется крепить в четырех точках.
Переносные светильники, а также настенные и при-
страиваемые светильники для жилых помещений снаб-
жаются выключателями на ток не менее 1 А. Сечение
жил соединительного шнура у таких светильников
должно быть не менее 0,5 мм2, а у напольных светиль-
ников—не менее 0,75 мм2. Минимальная длина соеди-
нительного шнура составляет соответственно 1,5 и 3 м.
ГОСТ 8607—82*Е устанавливает также срок службы
светильников для общественных помещений, который
должен быть не менее 8 лет. Изложенные здесь требо-
вания должны обеспечиваться заводами-изготовителя-
ми светильников.
Светильники и прочие осветительные устройства во
всех помещениях должны быть установлены и распо-
ложены так, чтобы обеспечивалась возможность их бе-
зопасного обслуживания при помощи обычных техни-
ческих средств (приставные лестницы, стремянки
и т. п.). Светильники с лампами накаливания в неко-
торых помещениях общественных зданий, таких, как
санузлы, душевые и ванные комнаты, должны иметь
корпус и патрон из изолирующего материала. В этих
помещениях не допускается также установка розе-
ток.
Выключатели осветительных сетей рекомендуется
устанавливать на стене у дверей со стороны ручки на
высоте 1,5 м от уровня пола, а в помещениях для пре-
бывания детей — на высоте 1,8 м.
Над каждым основным входом в здание и входом
в мусоросборную камеру должен устанавливаться све-
тильник. Кроме того, должны освещаться домовые зна-
ки и указатели пожарных гидрантов. Требуется также
установка освещения по линии основных проходов на
чердаках и в подпольях жилых зданий.
Типовые правила пожарной безопасности [20] пре-
дусматривают обязательную установку защитных стек-
лянных колпаков (для светильников с лампами нака-
ливания) пли светорпссепвателей па электрические
светильники, применяемые для освещения складских
помещений п кладовых с наличием горючих материа-
лов.
Лестницу, холлы, вестибюли и коридоры в жилых
домах освещаются, как правило, потолочными и на-
стенными светильниками, при этом светильники с лам-
пами накаливания рекомендуется укомплектовать из
132
соображений большей надежности лампами иа напря-
жение 235—245 В. Освещение лестничных клеток и по-
этажных коридоров, а также входов в подъезды много-
этажных жилых домов должно иметь автоматическое
пли дистанционное управление из диспетчерского пунк-
та. Освещение на первом этаже лестниц, вестибюлей
подъездов и входов в здания должно оставаться вклю-
ченным в течение всего темного времени суток незави-
симо от принятой системы управления лестничным ос-
вещением.
Освещение помещений, не относящихся по ПУЭ
к категориям пожаро- или взрывоопасным, ио имею-
щим отличные от нормальных условия окружающей
среды (влажные, сырые, пыльные и др.), должно осу-
ществляться в соответствии с требованиями ВСН 59-88
светильниками с минимально допустимыми степенями
защиты, указанными в табл. 20. При этом в помещенп-
Таблица 20. Минимально допустимые степени защиты
светильников для освещения непожароопасных
и невзрывоопасных помещений
Степень за-
щиты све-
тильников по
ГОСТ 14254—
SJ н ГОСТ
17577-82* Е
Тип источника
света
IP20
IP23
24)
5*0
54
IP51
5‘4
1Р53
IP54
IP54
ЛЛ
ЛН, глвд
ЛЛ, лн, глвд
ЛЛ
лн, глвд
лн, глвд
лн, глвд
лн
ЛЛ
лн, глвд
лн, глвд
лн
глвд
Характеристика помещений
п о условиям среды
Нормальные Влажные Сырые Особо сырые С мимически активной средой Пыльные Жаркие .
4- X — — X 4-
4" X X •— — X 4-
(-) 4* X X X X X
+ X (-) —. — — X
+ X (-) — — — X
(-) (-) X — X -- 4-
(-) X X X -- X
(*—) (-) 4- 4- X - - X
(-) 4- 4- + - - 4-
(-) 4- 4- 4- — X
(-) (-) 4- 4- + - - X
(-) (-) 4- 4- 4- - - X
-) (-) 4- 4- 4- “Г X
Условные обозначения: +—рекомендуются; — — запрещают-
ся; X — допускаются; (—) — возможно, но нецелесообразно.
133
ях с химически активной средой рекомендуются специ-
ально предназначенные для этой цели светильники,
а также предпочтительны светильники с корпусами
и отражателями из влагостойкой пластмассы, фарфора
или с покрытием силикатной эмалью. В пыльных поме-
щениях рекомендуется применение в светильниках
ламп с внутренним отражающим слоем и не рекомен-
дуется применение светильников с экранирующими ре-
шетками, сетками в подобными элементами, способст-
вующими запылению.
В жилых домах высотой более трех этажей рекомен-
дуется осуществлять управление искусственным осве-
щением лестничных клеток, имеющих естественное ос-
вещение, с помощью автоматических устройств, обеспе-
чивающих кратковременное включение освещения с
выдержкой времени, достаточной для подъема людей.
Широко применяются для этой цели автоматические вы-
ключатели типа АВ-2.
21. ТРЕБОВАНИЯ К ОСВЕЩЕНИЮ ПОЖАРООПАСНЫХ ЗОН
В соответствии с ПУЭ пожароопасной зоной назы-
вается пространство внутри и вне помещений, в преде-
лах которого постоянно или периодически обращаются
горючие (сгораемые) вещества и в котором они могу г
находиться при нормальном технологическом процессе
или его нарушениях. К пожароопасным не относят зо-
ны, в которых горючие вещества сжигаются в качестве
топли-ва или утилизируются путем сжигания.
В ПУЭ регламентированы следующие классы пожа-
роопасных зон. К классу П-I относятся зоны, располо-
женные в помещениях, в которых обращаются горючие
жидкости с температурой вспышки паров выше 61 °C.
К классу П-П относятся зоны, расположенные в по-
мещениях, в которых выделяются горючие пыли или
волокна с нижним концентрационным пределом воспла-
менения более 65 г/м3 к объему воздуха.
К классу П-Па относятся зоны, расположенные в
помещениях, в которых обращаются твердые горючие
вещества.
К классу П-Ш относятся зоны, расположенные вне
помещений, в которых обращаются горючие жидкости
с температурой вспышки выше 61 °C или твердые горю-
чие вещества.
134
Таблица 21. Характерные пожароопасные зоны
Зона
П-1
1I-II
11-Па
Технологические операции произоодстоа
Одиночные станки, агрегаты и установки, работающие
с использованием горючих жидкостей (ГЖ) для смаз-
ки и охлаждения. Приготовление эмульсионных жид-
костей на основе Г Ж. Гидравлические испытания с
использованием Г>К и индустриальных масел. Масло-
раздача и регенерация смазочных масел и другие по-
добные операции. Промывка деталей и штампов с
использованием ГЖ. Окрасочные цеха, отделения и
участки с применением масляных красок. Регенерация
отработанного трансформаторного масла. Мойка, за-
лив и ремонт масляных трансформаторов. Перекачка
ГЖ. Перекачка канализационных стоков. Помещения
очистки производственных стоков. Помещения техни-
ческого обслуживания и ремонта автомобилей. Закры-
тые склады и кладовые с наличием лакокрасочных
материалов и ГЖ. Разливочные пункты в мелкую
тару в помещениях с наличием ГЖ
Ручная и механическая заготовка н обработка древеси-
ны. Утилизация отходов деревообрабатывающих про-
изводств. Цеха и отделения с применением пресс-по-
рошков, таблеток (при использовании материалов с
нижним концентрационным пределом воспламенения
более 65 г/м3). Отделения механической обработки
пластмассы (при наличии пыли относятся к взрыво-
опасным). Топливоподача, дробильные отделения для
угля и другие подобные устройства. Зоны в помеще-
ниях вытяжных и приточных вентиляторов, обслужи-
вающих пожароопасные зоны П-П. Закрытые склады
сульфоугля и активированного угля для котельных
Упаковка изделий, прошедших консервацию. Сборка де-
ревянных изделий. Изготовление тары из древесины
и упаковка готовой продукции. Лесосушилки. Приго-
товление столярного клея. Катушечно-секционные и
обмоточные цеха и отделения. Отделения изоляцион-
ных заготовок и деталей. Обработка пластмассовых
полуфабрикатов с отходами крупных фракций. Ку-
зовные, обойные и 1ннпомо1ппж11ые участки. Матери-
альные склады н кладовые с наличием хлопчатобу-
мажных, резинотехнических, канцелярских, упаковоч-
ных и других горючих мптерпалои. Закрытые склады
готовой продукции с наличием сгораемых изделий
и упакованной в сгораемую тару несгораемой про-
дукции. Склады и кладовые комплектующих узлов,
деталей аппаратов, инструмента. Фонды открытого
доступа к книгам, книгохранилища, архивы, помеще-
ния для храпения бланков и упаковочных материалов,
135
Продолжение табл. 21
Зона Технологические операции и производства
светокопировальные и печатные отделения офсетной печати, переплетные н макетные мастерские, помеще- ния резки тканевых материалов н т. п. Помещения ремонта одежды, изготовления и ремонта головных уборов, отделения приема и выдачи белья, закройные в пошивочные цеха и т. п. Рекламно-декорационные мастерские, внутренние витрины с экспозицией мате- риалов, наружные витрины
П-111
Открытые склады готовой продукции (или расположен-
ные под навесами). Железнодорожные эстакады и
причалы по сливу и иаливу ГЖ. Битумохраннлища,
битумные площадки и хранилища антисептиков, Раз-
ливочные пункты горючих жидкостей в мелкую тару,
расположенные вне помещений. Открытые склады го-
рючих жидкостей (заглубленные и наземные). Откры-
тые склады леса и твердого топлива
Определение границ и классов пожароопасных зон
производится в каждом конкретном случае технологами
совместно с электриками проектной или эксплуатацион-
ной организаций.
При размещении в помещении или наружных уста-
новках единичного пожароопасного оборудования, когда
специальные меры против распространения огня не пре-
дусмотрены, граница пожароопасной зоны устанавлива-
ется в пределах 3 м по горизонтали и вертикали от это-
го оборудования.
В табл. 21 представлены рекомендации по классифи-
кации наиболее характерных пожароопасных зон [22].
Выбор светильников для освещения пожароопасных
зон осуществляется по условиям обеспечения минималь-
ной степени защиты их оболочек от воздействия окружа-
ющей среды. Допустимые степени защиты оболочек све-
тильников для освещения пожароопасных зон выбирают-
ся в зависимости от применяемого источника света
и класса пожароопасной зоны (табл. 22).
Светильники с лампами накаливания, применяемые
в пожароопасных зонах, должны иметь сплошное сили-
катное стекло, защищающее лампу. Отражатели и рас-
сеиватели, применяемые в таких светильниках, изготов-
ляются из негорючих материалов.
136
В пожароопасных зонах любого класса складских
помещений светильники с люминесцентными лампами
не должны иметь отражателей и рассеивателей из горю-
чих материалов.
Переносные светильники в пожароопасных зонах лю-
бого класса должны иметь степень защиты не менее
1Р54, стеклянный колпак светильника должен быть за-
щищен металлической сеткой.
В табл. 23 приведена номенклатура светильников,
предназначенных для освещения пожароопасных зон
классов П-I и П-П.
Повышенные требования предъявляются и к освети-
тельным электропроводкам, эксплуатируемым в пожаро-
опасных зонах. Здесь запрещается применение неизоли-
рованных проводов. Все провода и кабели должны иметь
покров и оболочку из материалов, не распространяющих
горение.
В качестве исходного метода контроля на нераспро-
странение горения при типовых испытаниях кабелей
общепромышленного назначения большинство фирм-из-
готовителей за рубежом применяют метод, рекомендо-
ванный в Публикации МЭК 332-1 и принятый в качестве
стандартизованного метода испытаний в СССР [23].
Указанный метод испытаний основан на поджигании
одиночного вертикально расположенного образца кабе-
ля длиной 600 мм. Источником зажигания образца слу-
жит газовая горелка с соплом диаметром 10 мм, длиной
пламени 175 мм. Кабель считается нераспрострапяющим
горение, если после прекращения действия пламени го-
релки и затухания образца длина поврежденной огнем
части не превышает 50 мм. Однако данный метод не рас-
пространяется на провода и кабели, проложенные пуч-
ком или большим числом кабелей в потоке. В этих слу-
чаях проводят испытания в соответствии с Публикацией
МЭК 332-3.
Прокладка незащищенных изолированных проводов
с алюминиевыми жилами в пожароопасных зонах любо-
го класса должна производиться в трубах и коробах.
Запрещено открыто прокладывать плоские провода. Сое-
динительные и ответвительные коробки, применяемые
в электропроводках, изготавливаются из стали пли труд-
ногорючей пластмассы со степенью защиты оболочки не
менее IP43.
Следует сказать, что широко распространено мнение
137
Таблица 22. Минимально допустимые степени защиты
светильников в зависимости от класса пожароопасной зоны
Источники, устанавливаемые в светильники Степень защиты светильников для пожароопасной зоны класса
П-1 п-п П-Па, а так- же П-П при наличии мест- ных нижних отсосов и об- гцеобменной вентиляции п-ш
Лампы накаливания IP53 1Р53 2*3 213
Лампы ДРЛ IP53 IP53 1Р23 • IP23
Люминесцентные лампы 5Х3 5*3 IP23 IP23
Примечание. Допускается изменять степень защиты оболочки от
проникновения воды (вторая цифра обозначения) в зависимости от условий
среды, в которой устанавливаются светильники.
Таблица 23. Номенклатура светильников для освещения
пожароопасных зон классов П-I и П-П
Обозначение светильника Степень защиты по ГОСТ 14254-80 Конструктив- ное исполне- ние по СНиП 11.4-79 (приложение 4) Изготовитель
Светильи ики с лампами накаливания
НСПО ЗМ-60 IP54 VI-A ПО «Электролуч»
НСР 01-100 IP54 VI-A Алатырскнй электро- технический завод
НСП 11-100 IP62 V-A ПО «Ватра»
ПСХ-60М IP64 VI-A г. Моршанск
НПП 03 100 IP64 VI-A » »
НПП 05-100 IP55 VI-A
Светильники С Л 10 м и и с с ц с и т и ы м ц лампами
ПВЛП1-2X40-01,02 1Р54 IV-B2 г. Красноярск
ЛСП14-2Х40 ЛСП14-2Х65 1Р54 1V-B2 Рижский светотехни- ческий завод
ЛСП15-2Х40 ЛСЛ15-2Х65 54 V1I-B2 Фрунзенский завод ЭВМ
ЛС1П6-2Х40 IP54 IV-B2 Азовское ЦПП ВОС
ЛСП18-18 ЛСП18-36 ЛСП18-58 IP65 VI-B1 Ардатопский свето- технический завод
ЛСП18 18 ЛСП18-36 ЛСП18-58 138 54 I-B1 То же
Продолжение табл. 23
Обозначение светильника Степень защиты по ГОСТ 14254—80 Конструктив- ное исполне- ние по СНиП 11.4—79 (приложение 4) Изготовитель
ЛСП18-2Х18 ЛСП18-2Х36 ЛСП18-2Х58 IP65 VI-B1 Ардатовский свето- технический завод
ЛСП18-40 ЛСП18-65 ЛСП18-2Х65 54 VII-B2 То же
ЛСП21-2Х40 54 VII-Б2 Молдавский сельхоз- моитаж
ЛСП22-65 ЛСП22-2Х65 54 1-Б1ИП-Б1 Ардатовский свето- технический завод
ПВЛМ-1Х40-01 ПВЛМ-к-1 Х40-01 ПВЛМ-1Х40-1 ПВЛМ-Р-2Х 40-01 ПВЛМ-Д-2Х40-01 ПВЛМ-ДР-2Х40-01 ПВЛМ-ДО-2Х40-01 ПВЛМ-ДОР-2Х40-01 54 VII-Б2 1-Б1 VII-B2 П-Б2 1-Б1 1-Б1 П-Б1 То же .
ЛСП23-2Х40-001 ЛСП23-2Х40-002 54 VII-Б2 Истринский светотех- нический завод
Светильники с лампам и ДНаТ
ЖСП 01-400 54 IP53 I-A IV-A Ардатовский свето- технический завод
ЖСП 21-70 IP53 54 IV-A I-A Фрунзенский завод ЭВМ
жпп 01-70 IP54 IV-А ПО «Ватра»
Светильники с лампами ДРЛ
РСП 08-250/Д513-01 РСП 08-250/Г5'3-01 РСП 08-400/Г5'3-01 РСП 08-400/К5'3-01 54 I-A Алатырский электро- механический завод
СД2РТС-400 М-01 СД2РТС-700 М-03 СД2РТС-1000 М-03 PCI 1-13-400-001 РСП-13-700-001 54 I-A Ардатовский свето- технический завод
РСП-13-1000-001 РСП 13-400-002 РСП-13-700-002 54 I-A ПО «Электролуч»
139
77родолжение табл. 23
Обозначение светильника Степень защиты по ГОСТ 14254—80 Конструктив- ное исполне- ние по СНиП П.4-79 (приложение 4) Изготовитель
РСП-13-1000-002 РСП-13-700-003 РСП-13-1000-003 513 I-A ПО «Электролуч»
РСП-21-80-111 РСП-21-80-121 РСП 21-125-111 РСП 21-125-121 IP53 513 IP53 5Х3 IV-A I-A 1-А I-A Фрунзенский опыт- ный завод электро- вакуумного маши- ностроения
РПП 01-50-001 РПП 01-80-001 РПП 01-125-001 IP54 IV-А ПО «Ватра»
о полной пожаробезопасности электропроводок в сталь-
ных трубах. Детальное изучение вопроса пожарной
опасности таких электропроводок показало, что при КЗ
провода на заземленную стенку трубы образуется «эф-
фект электросварки», который сопровождается прожо-
гом трубы и выбросом большого количества раскален-
ных частиц металла, обладающих достаточным запасом
тепловой энергии для зажигания твердых горючих мате-
риалов. Практические исследования пожаров показали,
что такие случаи имели место вследствие дефекта изоля-
ции или старения проводов. Экспериментально доказано
[24], что даже правильно выбранная электрическая за-
щита не предотвращает образование дугового разряда
и прожога труб. Это, очевидно, объясняется значитель-
ным сопротивлением действующей дуги и петли фаза —
ноль. На основании проведенных исследований установ-
лено, что на образованно прожога при таком аварийном
режиме в значительной степени влияет соотношение тол-
щины стенки стальной трубы и сечения токопроводящей
жилы электропроводки. В результате было рекомендо-
вано запретить в пожароопасных зонах монтаж силовых
и осветительных электросетей в тонкостенных трубах
и осуществлять выбор допустимых труб в (авпснмости
от сечения прокладываемых в них жил проводов.
Минимально допустимые толщины стенки стальной
трубы в зависимости от максимального сечения токопро-
водящих жил проводов, проложенных в ней, приведены
ниже:
140
Алюминий
Медь
Максимальное се-
чение токопрово-
дящих жил, мм2 6 10 16—25 35 —70 4 6—10 16 25—35
Минимально допу-
стимая толщина
стенки стальной
трубы, мм . . 2,5 2,8 3,2 3,5 2,8 3,2 3,5 4
Щитки и выключатели осветительных сетей рекомен-
дуется выносить из пожароопасных зон любого класса,
если это не вызывает существенного удорожания н рас-
хода цветных металлов. Электрические аппараты и при-
боры, искрящие по условиям работы (автоматические
выключатели и др.) в пожароопасных зонах П-I и П-П
должны иметь степень защиты не ниже IP54, а в прочих
пожароопасных установках — не ниже IP44.
К электросетям, эксплуатируемым в пожароопасных
складских помещениях и зданиях, предъявляется требо-
вание по установке наружного аппарата отключения, ко-
торый должен быть доступен для обслуживания в лю-
бое время суток. В складах не допускается транзитная
прокладка сетей, не относящихся к электроприемникам
этих помещений.
22. ТРЕБОВАНИЯ К ЭВАКУАЦИОННОМУ И АВАРИЙНОМУ
ОСВЕЩЕНИЮ
Первостепенной задачей работников пожарной охра-
ны является обеспечение безопасности людей в случае
загорания или возникновения пожара на объекте. Этому
в значительной степени способствует правильное проек-
тирование и нормальное функционирование эвакуацион-
ного и аварийного освещения.
Под аварийным освещением понимают минимально
необходимые осветительные условия для продолжения
работы при временном погасании рабочего освещения
в помещениях и па открытых пространствах в случае,
когда отсутствие искусственного освещения может вы-
звать тяжелые последствия для людей (взрыв, пожар,
отравление), производственных процессов, нарушить
нормальное функционирование жизненных центров пред-
приятий и узлов обслуживания массовых потребителей.
Обязательно устройство аварийного освещения в поме-
щениях диспетчерских, операторских, машинных залов
141
' ВЦ, киноаппаратных, узлов связи, электрощитовых,
здравпунктов, дежурных пожарных постов, на постах
постоянной охраны, в гардеробах с числом мест хране-
ния 300 и более, в кассах, в детских комнатах и дебар-
кадерах магазинов, в торговых залах магазинов само-
обслуживания, в групповых и игрально-столовых детских
дошкольных учреждений, в вестибюлях гостиниц, залах
ресторанов, помещениях спасательного фонда гостиниц
и турбаз, в операционных блоках, реанимационных, ро-
довых и приемных отделениях, лабораториях срочного
анализа, на постах дежурных медицинских сестер
учреждений здравоохранения, в помещениях оператив-
ной части и отделений скорой медицинской помощи,
в машинных отделениях лифтов, а также в тепловых
пунктах и насосных жилых зданий.
В помещениях насосных, тепловых пунктов, бойлер-
ных, станций пожаротушения в общественных зданиях
аварийное освещение предусматривается только при по-
стоянном пребывании дежурного персонала или если
электропрнемники данных помещений относятся к на-
грузкам I категории по надежности электроснабжения.
Светильники аварийного освещения присоединяют
к независимым источникам питания, в качестве которых
могут использоваться трансформаторы, питаемые от двух
электростанций или от разных секций шин одной элект-
ростанции (подстанции) при условии, что каждая сек-
ция питается от независимого источника и при этом
секции не связаны между собой или эта связь автомати-
чески отключается при нарушении нормальной работы
одной секции. Независимым источником питания также
может служить аккумуляторная батарея или генератор
с первичным двигателем внутреннего сгорания.
Эвакуационное освещение (ранее называлось аварий-
ное освещение для эвакуации) служит для безопасной
эвакуации людей из помещений и с открытых прост-
ранств при аварийном отключении рабочего освещения.
В общественных зданиях эвакуационное освещение
должно устраиваться в проходных помещениях, коридо-
рах, холлах, фойе и вестибюлях, на лестницах, служа-
щих для эвакуации людей из зданий, где работает и пре-
бывает одновременно более 50 чел., а также из здрав-
пунктов, лечебно-профилактических учреждений (неза-
висимо от числа лиц, пребывающих там). Кроме того,
эвакуационным освещением должны быть обеспечены
142
залы плавательных бассейнов, спортивные и актовые
залы, помещения приемных, раздевальных, кухни дет-
ских дошкольных учреждений и школ-интернатов, поме-
щения бань, помещения, где одновременно могут нахо-
диться более 100 чел. (аудитории, обеденные залы,
актовые залы и др.), торговые залы общей площадью
00 м2 и более и пути выхода из них, транспортные тун-
нели торговых предприятий, помещения с постоянно ра-
ботающими в них людьми, если вследствие отключения
рабочего освещения и продолжения при этом работы
производственного оборудования может возникнуть
опасность травматизма (ремонтные мастерские, произ-
водственные помещения предприятий общественного пи-
тания, прачечных).
В жилых зданиях эвакуационное освещение преду-
сматривается при высоте здания 6 этажей и более, а так-
же в общежитиях при числе проживающих 50 чел. и бо-
лее. При этом светильники эвакуационного освещения
должны устанавливаться по линиям основных перехо-
дов; вестибюлях, лифтовых холлах и площадках перед
лифтами, а также в коридорах при длине их более 10 м.
Линии освещения иезадымляемых лестничных клеток
присоединяются к сети эвакуационного освещения.
Минимальная нормируемая освещенность, создавае-
мая эвакуационными светильниками, должна составлять
0,5 лк, а аварийного освещения — не менее 5 % общего
освещения.
Для аварийного и эвакуационного освещения могут
использоваться светильники с лампами накаливания,
в том числе галогенными, а также люминесцентными
лампами [1]. Уменьшение надежности работы люминес-
центных ламп при пониженном напряжении сети и тем-
пературе воздуха ограничивает условия, при которых
они могут использоваться для этих видов освещения.
Поэтому их разрешается применять только в помещени-
ях с температурой воздуха по ниже -|-5 °C при питании
переменным током и напряжением не ниже 90 % номи-
нального, Для аварийного и эвакуационного освещения,
включаемого или переключаемого на питание от аккуму-
ляторной установки, должны применяться лампы нака-
ливания.
При необходимости для аварийного освещения допус-
кается использование части светильников рабочего ос-
вещения, которые должны питаться от независимого
14J
источника. Присоединительные зажимы аварийного осве-
щения маркируются красным цветом. Патроны ламп
аварийного освещения маркируются красным цветом
в случае применения их для осветительных ламп и для
ламп аварийного освещения. Для аварийного освещения
запрещается применение дуговых ртутных ламп типов
ДРЛ, ДРИ и ДНаТ ввиду того, что их повторное вклю-
чение происходит только после охлаждения лампы, т. е.
через 10—12 мин после погасания.
Для эвакуационного и аварийного освещения должны
применяться светильники, либо отличающиеся от све-
тильников рабочего освещения типом или размером, ли-
бо имеющие специальные знаки (маркировку). Напри-
мер для эвакуации людей из помещений могут быть
использованы аккумуляторные автомобильные фары,
установленные вдоль основных проходов и выходов из
здания. Фары автоматически включаются при отключе-
нии питания рабочего или аварийного освещения и со-
здают необходимую освещенность по линиям проходов
и выхода.
Светильники эвакуационного освещения в производ-
ственных зданиях с естественным освещением, а также
в общественных и жилых зданиях должны быть присое-
динены к сети, не зависящей от рабочего освещения, на-
чиная от щита подстанции или распределительного пунк-
та освещения, а при наличии только одного ввода — на-
чиная от этого ввода.
Для производственных зданий без естественного ос-
вещения эвакуационные светильники присоединяются
к отдельному, независимому источнику питания или ав-
томатически на него переключаются. Для таких зданий,
। а также в помещениях, где может одновременно нахо-
| диться 50 чел. и более, независимо от наличия аварийно-
го освещения должно предусматриваться эвакуационное
освещение по основным проходам, переключаемое на не-
зависимый внешний или местный источник, не исполь-
зуемый в нормальном режиме работы.
Управление аварийным и эвакуационным освещени-
ем разрешается производить выключателями, установ-
ленными в помещениях, с групповых щитков, с распреде-
лительных пунктов, централизованно из пунктов
управления освещением с использованием систем дистан-
ционного или автоматического управления.
В жилых домах и многоэтажных общественных зда-
144
пиях целесообразно систему управления эвакуационным
освещением, а также освещением лифтовых холлов, пло-
щадок перед лифтами, первого этажа, лестниц, вестибю-
лей, имеющих естественное освещение, подъездов и вхо-
дов в дома обеспечивать автоматическим или дистанци-
онным управлением из диспетчерских пунктов включения
освещения с наступлением темноты и отключения с на-
ступлением рассвета.
При любой системе автоматического или дистанцион-
ного управления освещением лестничных клеток долж-
на быть предусмотрена блокировка, обеспечивающая
возможность включения или отключения рабочего и эва-
куационного освещения в любое время суток из электро-
щитового помещения или вводно-распределительного
устройства жилого дома.
Повышенные требования к устройству аварийного
и эвакуационного освещения предъявляются к зданиям
зрелищных предприятий, детских учреждений и закры-
тых спортивных сооружений. В зданиях и сооружениях
с количеством мест в зрительном зале 800 и более, а так-
же в детских театрах, дворцах и домах пионеров со зри-
тельными залами любой вместимости должна быть пре-
дусмотрена аккумуляторная установка для автоматиче-
ского переключения на нее светильников аварийного
(эвакуационного) освещения. В этом случае могут быть
использованы только светильники с лампами накалива-
ния. Аварийное освещение должно выполняться в поме-
щениях касс, администратора, гардероба, постов охраны,
пожарного поста, кинопроекционных н т. п. Эвакуацион-
ное освещение предусматривается во всех помещениях,
где возможно пребывание не менее 50 чел., а также на
всех лестницах, проходах и других путях эвакуации.
Световые указатели должны быть включены в течение
всего времени пребывания зрителей в здании и присое-
диняться к источнику питания эвакуационного освеще-
ния.
Элементами эвакуационного освещения являются
световые указатели, обозначающие выход из помещения
или здания и направление к выходу. Световые указатели
путей эвакуации выполняются в виде осветительных
приборов с одной или двумя лампами. Кроме того, в по-
следнее время получают широкое распространение элек-
тролюминесцентные указатели, которые потребляют
значительно меньше электроэнергии (десятые доли ват-
10-653
145
та), более эстетичны и компактны (см. § 12). На поверх-
ности световых указателей делается надпись «Выход»,
наносятся стрелки в направлении выхода или выполня-
ется пиктограмма. В качестве световых указателей мо-
гут использоваться потолочные и настенные светильники
с окрашенными рассеивателями и надписями на них.
Световые указатели «Выход» устанавливаются у вы-
ходов из помещений обеденных и актовых залов, аудито-
рий, конференц-залов и других помещений, в которых мо-
гут одновременно находиться более 100 чел., у выходов
из коридоров, к которым примыкают помещения с общей
численностью постоянно проживающих в них более
50 чел., у выходов с эстрад конференц-залов и актовых
залов, вдоль коридоров длиной более 25 м и в общежи-
тиях коридорного типа вместимостью более 50 чел. на
этаже, у выходов для покупателей из торговых залов
общей площадью 180 м2 и более, во всех магазинах и тор-
говых залах общей площадью ПО м2 и более, в магази-
нах самообслуживания.
На путях эвакуации световые указатели должны ус-
танавливаться на расстоянии не более 25 м друг от дру-
га, а также в местах поворотов коридоров.
Световые указатели «Выход» должны быть присоеди-
нены к сети эвакуационного или аварийного освещения
и устанавливаться на высоте не ниже 2 м, как правило,
над дверьми или рядом с ними на стене или потолке, так
чтобы их было видно из любой точки помещения или ко-
ридора.
Световые указатели эвакуационных или запасных вы-
ходов в зданиях любого назначения, снабженные авто-
номными источниками питания, в нормальном режиме
могут питаться от сетей любого вида освещения, не от-
ключаемых во время функционирования здания,
23. ТРЕБОВАНИЯ К ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ СЕТЯМ
Для питания электрических светильников и освети-
тельных установок применяются различные виды элек-
тропроводок в зависимости от условий окружающей сре-
ды, назначения сооружений, их конструкций и архитек-
турных особенностей. При выборе вида электропроводки
и способа прокладки проводов учитываются требования
электробезопасности и пожарной безопасности.
Электропроводками называют совокупность прово-
146
дов и кабелей с относящимися к ним креплениями, под-
держивающими конструкциями и деталями. Согласно
ПУЭ они разделяются на открытые и скрытые. Открытые
электропроводки прокладываются по поверхности стен
потолков, фермам и другим строительным конструкци-
ям, а скрытые — внутри конструктивных элементов зда-
ний и сооружений, а также по перекрытиям в подготовке
пола, непосредственно под съемным полом и т. д.
Для осветительных сетей, как правило, применяются
провода и кабели с алюминиевыми жилами. Медные жи-
лы обязательны только для сетей, прокладываемых во
взрывоопасных помещениях классов В-I и В-Ia, а также
для зарядки стационарно устанавливаемых светильников
и присоединения к сети переносных светильников [26].
При этом имеется в виду, что светильники, оборудован-
ные зажимами или колодками зажимов, могут присоеди-
няться проводами с алюминиевыми жилами. В настоя-
щее время зажимы имеют все светильники с люмине-
сцентными лампами и некоторые типы светильников
с лампами накаливания и ДРЛ. Кроме указанного спо-
соба соединения светильников с сетью применяются сое-
динительные шнуры (по ГОСТ 17557—80*Е), кабели,
армированные штепсельными вилками, и специальные
электромеханические присоединительные устройства.
Конкретный способ присоединения светильника к сети
указывается в стандартах или технических условиях на
отдельные типы или группы светильников. Присоедини-
тельный провод в нестационарных светильниках должен
иметь сечение жил не менее 0,75 мм2. Для настенных
и напольных светильников массой не более 1 кг допус-
кается применение провода сечением жил не менее
0,5 мм2.
Технические правила по экономному расходованию
основных строительных материалов [26] предусматрива-
ют прокладку проводов и кабелей сетей освещения в
производственных и вспомогательных, жилых и обществен,
пых зданиях, как правило, без применения труб. В слу-
чае, когда прокладка проводов и кабелей в трубах пре-
дусмотрена соответствующими нормативными докумен-
тами, должны применяться неметаллические трубы; при
необходимом обосновании допускается применение
стальных труб в соответствии с требованиями норма-
тивных документов по их применению в строительстве.
Выбор видов электропроводок и способов прокладки
14?
10*
проводов и кабелей для осветительных сетей по услови-
ям пожарной безопасности осуществляется в соответст-
вии с ПУЭ. Эти условия представлены в табл. 24. Как
видно из таблицы, по основаниям и конструкциям из
трудносгораемых и несгораемых материалов разрешает-
ся прокладка почти всех видов электропроводок. При
прокладке по сгораемым основаниям и конструкциям на-
Таблица 24. Условия пожарной безопасности
для электропроводок
Вид электропроводки и характеристика проводов, кабелей и труб Способы прокладки по основаниям и конструкциям
нз сгораемых материалов из несгорае- мых матери- алов
Открытая электроп Незащищенные провода в любой оболоч- р о в о д к а 1,2 4-
ке Защищенные провода и кабели: в оболочке из сгораемых материалов 1,2 4-
‘ в оболочке из трудносгораемых ма- + 4-
териалов в оболочке из несгораемых материя- 4- 4-
лов Трубы и короба: из сгораемых материалов
из трудносгораемых материалов —— 4-- .
из несгораемых материалов 4- 4-
Скрытая электропроводка
Незащищенные провода в любой оболоч- 2 4-
ке Защищенные провода: в оболочке из сгораемых матсриа- 2 +
ЛОВ в оболочке из трудносгораемых ма- 4* 4-
териалов в оболочке из несгораемых мате- + +
риалов Трубы и короба: из сгораемых материалов 3
из трудносгораемых материалов 4 t
из несгораемых материалов 4- т
Условные обозначения: +—разрешается непосредственно по
основанию: — — запрещается: 1—разрешается на роликах или изоляторах:
2 — разрешается с подкладкой нз несгораемых материалов: 3 — разрешается
аамоиолнчено, в бороздах, сплошном слое несгораемых материалов; 4 — раз-
решается с подкладкой из несгораемых материалов и последующим оштукату-
риванием.
148
кладываются ограничения на применение незащищенных
проводов и кабельных изделий, имеющих сгораемые обо-
лочки. В этом случае применяются подкладки из несго-
раемых материалов, заштукатуривание электропроводки
или прокладка на роликах и изоляторах. Оговаривается,
что подкладка из несгораемого материала должна вы-
ступать с каждой стороны провода, кабеля трубы или
короба не менее чем на 10 мм. Такую же толщину дол-
жен иметь слой штукатурки над замоноличенной трубой.
Группа горючести материала определяется по ГОСТ
12.1.044—84.
В производственных зданиях и сооружениях рекомен-
дуется преимущественное применение открытых освети-
тельных электропроводок [27], которые, как правило, вы-
полняются беструбными, — кабелями, прокладываемыми
как непосредственно по строительным основаниям, так
и на конструкциях (лотки, профили, тросы и т. д.) В жи-
лых и общественных зданиях используют преимущест-
венно скрытые электропроводки, что главным образом
диктуется повышенными эстетическими требованиями.
Вертикальные участки линий электрической сети дол-
жны выполняться в трубах, коробах, каналах строитель-
ных конструкций. Места прохода линий через межэтаж-
ные перекрытия уплотняются несгораемыми материала-
ми. В помещениях для приготовления и приема пищи, за
исключением квартир, запрещается открытая прокладка
проводов. В ванных комнатах, в душевых и санузлах дол-
жна применяться, как правило, скрытая электропро-
водка.
Дополнительные требования предьявляются к вы-
полнению электропроводки к некоторым освещаемым зо-
нам зданий и сооружений.
В чердачных помещениях разрешается открытая про-
кладка проводов и кабелей с медными жилами, трубных
электропроводок и защищенных проводов и кабелей
в оболочках из несгораемых и трудносгораемых мате-
риалов. Незащищенные изолированные одножильные
провода должны крепиться на роликах или изоляторах
(в производственных зданиях — только на изоляторах)
на высоте не менее 2,5 м. Разрешается также скрытая
электропроводка в стенах и перекрытиях и.з несгораемых
материалов. На чердаках запрещается открыто прокла-
дывать плоские провода [28].
Коммутационные аппараты в цепях светильников,
149
установленных непосредственно в чердачных помещени-
ях, должны быть размещены вне этих помещений. На
лестницах разрешается открытая прокладка кабелей, не
распространяющих горение и предназначенных только
для освещения лестниц и коридоров.
В полостях за непроходными подвесными потолками
электросети рассматриваются как скрытые и выполня-
ются одним из следующих способов: за потолками из
сгораемых материалов — в металлических трубах, глухих
коробах и металлорукавах1, за потолками из несгорае-
мых и трудносгораемых материалов — в винипластовых
или аналогичных трубах, коробах, металлорукавах,
а также кабелями н защищенными проводами, имеющи-
ми оболочки из трудносгораемых материалов.
Для осветительных электропроводок применяется
большой ассортимент проводов, различающихся как ти-
пом изоляции, так и конструктивным исполнением,
В последнее время широкое применение нашли провода
с пластмассовой изоляцией, выпускаемые по ГОСТ
6323—79* Е, Применяются также провода с резиновой
изоляцией ГОСТ 16036—79* Е и провода с несущим тро-
сом. Ниже приведены характеристики наиболее распро-
страненных проводов. Марки указаны для проводников
с алюминиевыми жилами, аналогичные изделия с мед-
ными жилами отличаются отсутствием в маркировке на-
чальной буквы А:
АПВ — одножильный провод с поливинилхлоридной
изоляцией;
АППВ — плоский провод с поливинилхлоридной изо-
ляцией, двух-трехжильный, с разделительным основа-
нием;
АПРТО — провода с резиновой изоляцией в оплетке
из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогни-
лостным составом;
АПРН — одножильный провод с резиновой изоляци-
ей в резиновой оболочке, не распространяющей горе-
ние2;
1 Здесь приводятся нормативные требования. По мнению авто-
ров, электропроводка в металлорукавах с точки зрения вероятности
возникновения пожара значительно опаснее, чем в винипластовых
трубах.
2 Терминология разработчиков провода; в соответствии с мето-
дами испытаний по ГОСТ 12,1,044—84 резина является горючим ма-
териалом.
160
АППР — двух- и четырехжильные провода с резино-
вой изоляцией, не распространяющей горение, с разде-
лительным основанием;
АПРФ — провод с резиновой изоляцией в фальцован-
ной оболочке из сплава марки АМЦ.
В некоторых случаях применяются термостойкие про-
вода марок ПРКА, РКГМ, ПВКВ, ПАЛ. Эти провода
имеют медные жилы с изоляционной оболочкой, выпол-
ненной из кремнийорганической резины. Такие провода
могут эксплуатироваться при повышенных температу-
рах и применяются в жарких помещениях, а провод
ПРКА — для зарядки светильников, в конструкции ко-
торых отсутствуют зажимы для присоединения питаю-
щих проводов.
В табл. 25 приведены марки проводов с алюминиевы-
ми жилами и виды электропроводок, прокладываемых по
горючим поверхностям и конструкциям. Основное тре-
бование к выбору сечения проводов — это ограничение
их значениями температуры, обеспечивающими пожар-
ную безопасность и длительную сохранность изоляции.
Для проводов и кабелей с резиновой или пластмассо-
вой изоляцией эта температура составляет 65°C. Табли-
ца допустимых токовых нагрузок приводится в гл. 1.3
ПУЭ.
Все осветительные сети должны иметь защиту от то-
ков КЗ, а в некоторых случаях также от перегрузки.
Требования к защите от перегрузки предъявляются
к внутренним сетям, выполненным открыто проложенны-
ми проводами с горючей наружной оболочкой или
изоляцией, к осветительным сетям во взрывоопасных и по-
жароопасных зонах при любых видах проводов и спосо-
бах прокладки. Кроме того, защиту от перегрузки дол-
жны иметь осветительные сети в жилых и общественных
зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых по-
мещениях промышленных предприятий, включая сети для
бытовых и переносных электроприемников при любых
видах проводов и способах прокладки.
Защита осветительных сетей осуществляется предо-
хранителями или автоматическими выключателями. Од-
ним из преимуществ автоматических выключателей
перед предохранителями является возможность их ис-
пользования в качестве не только защитных, но и отклю-
чающих аппаратов. Для защиты осветительных сетей
рекомендуется применять автоматические выключатели
151
Таблица 25. Виды открытых электропроводок и способы
Марки проводов для
Способ прокладки проводов Сухое Влажное Сырое илн особо сырое
Непосредственно на поверхности стен, потолков н на струнах, лен- тах, полосах С подкладкой под провода негорю- чих материалов2 На роликах и кли- пах На изоляторах На лотках н коро- бах с открывае- мыми крышками В стальных тру- бах7 На тросах В винипластовых трубах с под- кладкой под тру- бы негорючих материалов2 и последующим заштукатурива- .ннем8 По стенам, пере- городкам в су- хой нли мокрой штукатурке В стальных тру- бах н других стальных конст- рукциях — не- посредственно АПРФ; АПРН; АППР' АПВ; АППВ; АПРН АПРИ; АПВ; ПРД4; ПРВД АПРИ; АПВ АПВ; АПРН АПРТО; АПВ; АПРН АВТВ; АВТВУ; APT; АПРН; АПВ АПВ; АПРН АППВ АПРТО; АПВ; АППВ АПРН; АППР1 АПВ; АППВ; АПРИ АПРИ; АПВ АПРИ; АПВ АПВ; АПРН АПРТО; АПВ; АПРН АВТВ; АВТВУ; APT; АПРН; АПВ АПВ; АПРН АППВ АПРТО; АПВ; АППВ АПРН АПВ; АППВ3 АПВ3 АПВ АПВ; АПРН АПРТО; АПВ; АПРЕ АВТВ; АВТВУ; APT; АПРН; АПВ АПВ; АПРН АППВ3 АПРТО; АПВ; АППВ3
Внутри зданий в сельской местности.
2 С подкладкой листового асбеста толщиной не менее 3 мм, выступающего
2 Кроме особо сырых помещений
4 Для прокладки в жилых и общественных зданиях при реконструкции,
5 На роликах для сырых мест.
° Только в коробах с открываемыми крышками.
’ Запрещается применение стальных труб с толщиной стенок 2 мм и ме«
" Толщина заштукатуривания но менее 10 ми.
152
прокладки по горючим поверхностям и конструкциям
различных помещений илн среды
Жаркое Пыльное Химически активная среда Наружная электропро- водка Пожароопас- ная зона
ЛПРФ АПРН — — —
АПВ; АППВ; АПРИ — — —
— — — — —
АПРИ; АПВ — — — —
АПВ; АПРН АПВ’; АПРН’ — АПВ»; АПРН3 —
АПРТО; АПВ; АПРН АПРТО; АПВ; АПРН — АПРТО; АПРН АПРТО; АПВ; АПРН
АВТ; АВТВУ; APT; АПРН; АПВ АВТ; АВТВУ; APT; АПРН; АПВ — АВТ;АВТУ —
— —
—* АППВ — — —
АПРТО; АПВ АПРТО; АПВ; АППВ — АПРТО; АПВ АПРТО; АПВ;АПРН
В обе стороны от провода или трубы на 10 мм.
нее в сырых и особо сырых помещениях и наружных установках,
153
с расцепителями, имеющими обратно зависимую от тока
•характеристику. Не рекомендуется применять автомати-
ческие выключатели, имеющие только электромагнитный
мгновенно действующий расцепитель [29]. Аппараты за-
щиты должны устанавливаться в местах присоединения
осветительной сети к источникам питания, на вводах
в здания, в начале групповых линий, а также в местах
уменьшения сечения проводов по направлению к потре-
бителям энергии.
Следует иметь в виду, что установка автоматических
выключателей и выключателей в нулевых рабочих про-
водниках запрещается (исключение составляют двухпро-
водные линии во взрывоопасных зонах класса В-I, кото-
рые защищаются от токов КЗ в фазном и нулевом про-
водах).
Для обеспечения селективности защиты номинальные
токи плавких элементов предохранителей или уставок
автоматических выключателей каждого последующего по
направлению к электроприемнику аппарата защиты ре-
комендуется принимать не менее чем на две ступени ни-
же, чем предыдущего, если это не приводит к завыше-
нию сечения проводов сети.
При установке на потолки из сгораемых материалов
встраиваемых или потолочных светильников, устройство
которых по ТУ не предусматривает монтаж на сгорае-
мые конструкции, места примыкания светильников к по-
толкам должны-быть защищены асбестовыми проклад-
ками толщиной не менее 3 мм.
В технических подпольях и на чердаках жилых зда-
ний освещение должно осуществляться только по линии
основных проходов. В домах высотой один и два этажа,
а также в домиках садоводческих товариществ устрой-
ство освещения чердаков не требуется. Освещение хозяй-
ственных кладовых с решетчатыми перегородками, нахо-
дящихся в пользовании жильцов и расположенных в под-
вале, следует выполнять светильниками, установленными
в проходах (без установки дополнительных светиль-
ников в этих помещениях).
В осветительных устройствах для светопропускающих
поверхностей должны, как правило, применяться несго-
раемые материалы. В устройствах с лампами накалива-
ния общего назначения мощностью не более 60 Вт и лю-
минесцентными лампами допускается использование орг-
154
стекла и подобных ему материалов, при этом расстояние
от колб ламп до светопропускающих поверхностей дол-
жно быть не менее 15 мм для люминесцентных ламп
и 100 мм для ламп накаливания.
В местах установки вспомогательных аппаратов сго-
раемые материалы должны быть защищены листовой
сталью по асбесту или асбестом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Справочная книга по светотехннке/Под ред. Ю. Б. Айзенбер-
га. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Скобелев В. М„ Афанасьев Е. И. Источники света и пускоре-
гулирующая аппаратура. М.: Энергия, 1973.
3. Корочков В. Н„ Пляскин П. В., Спирин А. А., Цветков Е. И.
К вопросу о возникновении разряда в лампах иакалнвания//Свето-
техника. 1973. № 4. С. 8—10.
4. Пляскин П. В., Корочков В. Н., Закис Я. Я., Литвинов В. С,
О возможных механизмах перегорания тела накала н сроке службы
ламп накаливания//Светотехннка. 1970. № 9. С. 5—6.
5. Гришин Е. В. К вопросу об оценке скорости вылета частиц
металла, возникающих при коротком замыканни//Пожарная профи-
лактика в электроустановках. М: ВНИИПО МВД СССР, 1977.
Вып. 1. С. 90—96.
6. Смелков Г. И., Александров А. А., Пехотиков В. А., Гришин
Е. В. Некоторые аспекты горения крупных алюминиевых частиц
в воздушном потоке//Физика горения н взрыва. 1978. № 5. С. 33—37.
7. Смелков Г. И. Пожарная опасность электропроводок при ава-
рийных режимах. М.: Энергоатомиздат, 1984.
8. Дьяконова Э. В., Литвинов В. С. Надежность и математичес-
кая модель отказов стартеров тлеющего разряда//Светотехника.
1974. № 12. С. 315.
9. Карасев А. И. Основы математической статистики, М.: Росвуз-
издат, 1962.
10. Левина Л. Е., Айзенберг Ю. Б. Зависимость параметров све-
тильников с люминесцентными лампами от температурного режима//
Светотехника. 1968. № 8. С. 6.
11. Анчихин А. Г., Ефимкина В. Ф. Совмещенные системы осве-
щения и кондиционирования. М.: Энергия, 1972,
12. Левыкина Л. Е., Айзенберг Ю. Б. Тепловой режим светиль-
ников с люминесцентными лампами//Светотехника. 1967. № 8. С. 8.
13. Смелков Г. И., Поединцев И. Ф. К вопросу о выборе люми-
несцентных светильников для пожароопасных помещений//Проблемы
горения и тушения пожаров. М: ВНИИПО МВД СССР, 1975.
С. 212—213.
14. Дубовик В. И. Температурный режим пожара в помещении
с открытым проемом//Огнестойкость строительных конструкций. М.:
ВНИИПО МВД СССР, 1981, С. 41-49.
15. Горелик С. С., Расторгуев Л. Н. Рентгенографический и элек-
тронографический анализ металлов. М.: Металлургиздат, 1963.
16. Миркин Л. И. Справочник по рентгевоструктурному анализу
поликристаллов М.: Физматгиз, 1961.
156
17. Айзенберг Ю. Б., Очкин А. В. О классификации световых
приборов//Светотехника. 1977. № 1. С. 19—20.
18. Лесман Б. А. Освещение административных зданий и поме-
щеиий. М.: Энергоатомиздат, 1985.
19. Мальцева Н. М. Номенклатура светильников//Светотехпика.
1988. № 5. С. 19—22.
20. Сборник правил пожарной безопасности/Сост. В. Ю. Бутке-
вичус. М.: Стройиздат, 1983.
21. ВСН 59-88. Электрооборудование жилых и общественных
зданий. М.
22. Пикман И. Я. Электрическое освещение взрывоопасных и по-
жароопасных зон. М.: Энергоатомиздат, 1985. (Б-ка светотехника;
Вып. 14).
23. Пешков И. Б., Каменский М. К. Огнестойкие и нераспрост-
раняющие горение кабели и провЬда//ИтЬги наукй и техники. М.:
ВИНИТИ, 1987. Т. 13. С. 90—95.
24. Гришин Е. В. К вопросу о пожарной опасности открытых
электропроводок в стальных трубах//Промышленная энергетика.
1981. № 9. С. 26—28.
25. КЛюев С. А. Освещение производственных помещений. М.:
Энергия, 1979.
26. Технические правила по экономному расходованию основных
строительных материалов/ТП 101-76. М.: Стройиздат, 1977. С. 25—26.
27. Гиндин Э. Л., Оболенцев Ю. Б. Выбор видов осветительных
электропроводок//Светотехиика. № 11, 1987. С. 20—21.
28. Руководство по выбору и применению проводов для силовых
и осветительных цепей//Светотехника. 1983. № 4. С. 23—27.
29. Клюев С. А. Указания по защите осветительных сетей//Све-
тотехника. 1986. № 7. С. 22—24.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие , . ....................................... 3
Введение.............................................. . . 5
Глава первая. Пожарная опасность ламп накаливания 12
1. Общие сведения...................................... 12
2. Методы исследования................................. 17
3. Температурные характеристики.....................19
4. Пожароопасные явления в лампах накаливания . , 25
5. Влияние на пожарную опасность встроенного предо-
хранителя ..............................................48
Глава вторая. Пожарная опасность пускорегулирующих
аппаратов...............................................54
6. Анализ конструкций ПРА и требования к ним с точки
зрения пожаробезопасности...............................54
7. Температурные характеристики ПРА для люминесцент-
ных ламп в аварийных режимах работы .... 58
8. Влияние межвитковых коротких замыканий в ПРА на
их пожарную опасность...................................66
9. Расчетный метод определения пожарной опасности ПРА
для люминесцентных ламп.................................68
Глава третья. Методы определения пожарной опасности
светильников............................................78
10. Пожарная опасность светильников с лампами накали-
вания ........................................... ... 78
11. Пожарная опасность светильников с люминесцентными
лампами.................................................85
12. Пожарная опасность светильников с электролюминес-
центными панелями.......................................92
Глава четвертая. Определение причастности ламп нака-
ливания к возникновению пожаров.....................96
13. Общие сведения......................................96
14. Экспериментальная установка и подготовка образцов 101
15. Электрический пробой стекла лопатки ламп накали-
вания ............................................... 104
16. Химико-аналнтические исследования..................108
17. Рентгеноструктурный анализ.........................112
18. Методика определения причастности к пожарам ламп
накаливания . ......... . . 115
158
Глава пятая. Требования пожарной безопасности к све-
тотехническим изделиям и устройству освещения ... 121
19. Светильники..................................121
20. Требования к освещению жилых, общественных и ад-
министративных зданий............................128
21. Требования к освещению пожароопасных зон . . 134
22. Требования к эвакуационному н аварийному освеще-
нию ...................................................141
23. Требования к осветительным сетям ..... 146
Список литературы , « . 156
Производственно-практическое издание
См ел ко в Герман Иванович,
Пехотиков Виктор Александрович
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ
ИЗДЕЛИЙ
Редактор издательства Л, Л. Жданова
Художественные редакторы В. А. Г о з а к-Х о з а к,
Т. Н. Хромова
Технический редактор В, В. Ханаева
Корректор Е. С. Арефьева
ИБ № 3082
Сдано а набор 28.09.90. Подписано в печать 28.11.90. Формат 84ХЮ(0/м.
Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая.
Усл. печ. л. 8,40. Усл. кр.-отт. 8,61, Уч.-изд, л. 8,77. Тираж 21 000 ЭКЭ.
Заказ № 6S3. Цена 1 р,
Энергоатомиздат. 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Владимирская типография Госкомпечати СССР
600000, г, Владимир, Октябрьский проспект, д. 7
V
kt