Toto téma je poměrně rozsáhlé, proto bych chtěl okamžitě poznamenat, že v této poznámce se budeme zabývat otázkou nebezpečí požáru lamp používaných výhradně v každodenním životě.
Nebezpečí požáru elektrických žárovek
Během provozu mohou objímky žárovek výrobku způsobit požár v důsledku zkratu uvnitř objímky, přetížení proudů nebo vysokého přechodového odporu v kontaktních částech.
Zkraty mohou způsobit zkrat mezi fází a nulou v objímkách žárovek. V tomto případě je příčinou požáru elektrický oblouk doprovázející zkraty a také přehřátí kontaktních částí vlivem tepelných účinků zkratových proudů.
Proudové přetížení zásuvek je možné při zapojení žárovek o výkonu, který překračuje jmenovitý výkon pro danou zásuvku. Požáry při přetížení jsou obvykle také spojeny se zvýšeným poklesem napětí v kontaktech.
Nárůst úbytku napětí v kontaktech se zvyšuje s rostoucím přechodovým odporem a zatěžovacím proudem. Čím větší je pokles napětí na kontaktech, tím větší je zahřívání a tím větší je pravděpodobnost vznícení plastu nebo vodičů připojených ke kontaktům.
V některých případech je také možné, že se izolace přívodních vodičů a šňůr vznítí v důsledku opotřebení vodivých jader a stárnutí izolace.
Vše zde popsané platí i pro ostatní elektroinstalační produkty (zásuvky, vypínače). Výrobky elektroinstalace, které mají nekvalitní montáž nebo určité konstrukční chyby, jsou obzvláště nebezpečné z hlediska požáru, například nedostatek mechanismů pro okamžité uvolnění kontaktů u levných spínačů atd.
Vraťme se ale k úvahám o problematice požárního nebezpečí světelných zdrojů.
Hlavní příčinou požárů jakýchkoli elektrických lamp je vznícení materiálů a konstrukcí z tepelných účinků lamp v podmínkách omezeného odvodu tepla. K tomu může dojít v důsledku instalace svítidla přímo na hořlavé materiály a konstrukce, zakrytí svítidel hořlavými materiály, jakož i v důsledku konstrukčních nedostatků svítidel nebo nesprávné polohy svítidla – bez odvodu tepla, jak to vyžaduje technická dokumentace pro lampu.
Nebezpečí požáru žárovek
U žárovek se elektrická energie přeměňuje na světelnou a tepelnou energii a tepelná energie tvoří velký podíl na celkové energii, a proto se žárovky žárovek velmi dobře zahřívají a mají výrazný tepelný vliv na okolní předměty a materiály. lampa.
Když lampa hoří, teplo se po jejím povrchu rozkládá nerovnoměrně. U plynové výbojky o výkonu 200 W byla teplota stěny baňky po její výšce při vertikálním zavěšení při měření: na základně – 82 o C, uprostřed výšky žárovky – 165 o C, ve spodní části baňky – 85 o C.
Přítomnost vzduchové mezery mezi lampou a jakýmkoli předmětem výrazně snižuje její zahřívání. Pokud je teplota baňky na jejím konci rovna 100 o C pro žárovku o výkonu 80 W, pak byla teplota ve vzdálenosti 2 cm od konce baňky již 35 o C, ve vzdálenosti 10 cm – 22 o C a ve vzdálenosti 20 cm – 20 o S.
Pokud se žárovka žárovky dostane do kontaktu s tělesy s nízkou tepelnou vodivostí (látka, papír, dřevo atd.), může dojít v kontaktní oblasti k silnému přehřátí v důsledku zhoršení odvodu tepla. Takže například mám 100wattovou žárovku zabalenou v bavlněné tkanině, 1 minutu po zapnutí ve vodorovné poloze zahřátou na 79 ° C, po dvou minutách – na 103 ° C a po 5 minutách – na 340 °C, po které začalo doutnat (a to může dobře způsobit požár).
Měření teploty bylo prováděno pomocí termočlánku.
Uvedu několik dalších čísel získaných jako výsledek měření. Třeba se někomu budou hodit.
Takže teplota na žárovce žárovky o výkonu 40 W (jeden z nejběžnějších výkonů lampy v domácích lampách) je 10 stupňů 113 minut po zapnutí lampy, po 30 minutách. – 147 о С.
Po 75 minutách se 15W lampa zahřála na 250 stupňů. Je pravda, že v budoucnu se teplota na žárovce lampy stabilizuje a prakticky se nemění (po 30 minutách to bylo přibližně stejných 250 stupňů).
Žárovka s výkonem 25 W se zahřeje až na 100 stupňů.
Nejzávažnější teploty byly zaznamenány na žárovce 275W fotolampy. Během 2 minut po zapnutí dosáhla teplota 485 stupňů a po 12 minutách – 550 stupňů.
Při použití halogenových žárovek (na principu činnosti jsou blízkými příbuznými žárovek) je také, ne-li akutnější, otázka jejich požárního nebezpečí.
Zvláště důležité je vzít v úvahu schopnost generovat velké množství tepla z halogenových žárovek, když je třeba je použít na dřevěné povrchy, což se mimochodem stává poměrně často. V tomto případě je vhodné použít nízkonapěťové halogenové žárovky (12 V) s nízkým výkonem. Takže i s 20W halogenovou žárovkou začnou struktury vyrobené z borovice vysychat a dřevotřískové materiály začnou uvolňovat formaldehyd. Žárovky s výkonem větším než 20 W jsou ještě žhavější, což může vést k samovznícení.
Zvláštní pozornost by měla být věnována výběru designu žárovek pro halogenové žárovky. Moderní vysoce kvalitní lampy samy o sobě velmi dobře izolují materiály obklopující lampu od tepla. Hlavní věc je, že lampa může toto teplo snadno ztratit a design lampy obecně nepředstavuje termosku na teplo.
Pokud se dotkneme obecně uznávaného názoru, že halogenové žárovky se speciálními reflektory (například tzv. dichroické žárovky) nevydávají prakticky žádné teplo, jde o jasný omyl. Dichroický reflektor funguje jako zrcadlo pro viditelné světlo, ale blokuje většinu infračerveného (tepelného) záření. Veškeré teplo se vrací zpět do lampy. Dichroické výbojky proto ohřívají osvětlovaný předmět (studený paprsek světla) méně, ale zároveň ohřívají samotnou výbojku mnohem více než klasické halogenové výbojky a žárovky.
Nebezpečí požáru zářivek
Co se týče moderních zářivek (například T5 a T2) a všech zářivek s elektronickými předřadníky, zatím nemám informace o jejich velkých tepelných účincích. Zvažme možné důvody výskytu vysokých teplot na zářivkách se standardními elektromagnetickými předřadníky. I přesto, že jsou takové předřadníky v Evropě téměř úplně zakázány, u nás jsou stále velmi, velmi běžné a bude ještě docela dlouho trvat, než je zcela vystřídají elektronické předřadníky.
Z hlediska fyzikálního procesu výroby světla přeměňují zářivky větší část elektrické energie na záření viditelného světla než žárovky. Za určitých podmínek spojených s poruchami předřadníků zářivek („přilepení“ startéru atd.) je však možné jejich silné zahřátí (v některých případech je možné zahřátí žárovek až na 190 – 200 stupňů a tlumivky – až 120).
Takové teploty na lampách jsou důsledkem tavení elektrod. Navíc, pokud se elektrody přiblíží ke sklu lampy, může být ohřev ještě výraznější (bod tání elektrod v závislosti na jejich materiálu je 1450 – 3300 o C). Co se týče možné teploty na škrticí klapce (100 – 120 o C), je také nebezpečná, protože teplota měknutí licí hmoty je podle norem 105 o C.
Startéry představují určité nebezpečí požáru: obsahují hořlavé materiály (papírový kondenzátor, lepenkové těsnění atd.).
Pravidla požární bezpečnosti vyžadují, aby maximální přehřátí nosných ploch lamp nepřesáhlo 50 stupňů.
Obecně je dnes nastolené téma velmi zajímavé a poměrně rozsáhlé, takže se k němu v budoucnu určitě vrátíme.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!
Průměrná životnost žárovky se pohybuje od 1,000 2,000 do 25,000 50,000 hodin. LED žárovky se mohou pochlubit delší „životností“ – od XNUMX XNUMX do XNUMX XNUMX hodin, a proto postupně nahrazují tradiční žárovky z trhu s osvětlením.
To vše ale není nic ve srovnání s osamělou žárovkou visící ve sklepě kalifornské hasičské stanice, která nepřetržitě produkuje světlo 989,000 113 hodin, tedy téměř XNUMX let. Odborníci z General Electrics a fyzici z celého světa ji již prohlásili za zdroj věčného světla.
Nabízí se otázka: jak je to možné? Buď je to další zázrak přírody, nebo známka toho, jak málo toho víme o žárovkách a že moderní příklady se jim nevyrovnají. Zkusme na to přijít.
Stručná historie žárovky
Vavříny vynálezce elektrické žárovky patří známému Thomasi Edisonovi (Thomas Edison, 1879), ale je třeba říci, že nebyl jediný, kdo se pokusil vytvořit elektrický zdroj světla.
V roce 1802 britský chemik Humphry Davy poprvé vytvořil světlo zahříváním tenkých pásků platiny rozžhaveným proudem. Během následujících 75 let posloužil Davyho experiment jako základ pro hledání dalších vynálezců, kteří se také pokoušeli najít způsob, jak produkovat jasné a dlouhotrvající světlo zahříváním tenkých vláken konkrétního kovu.
Skotský vynálezce James Bowman Lindsay dokázal v roce 1835 vytvořit jasné světlo, které mu podle jeho slov umožňovalo „číst knihu na vzdálenost jednoho a půl stopy“ – ale brzy experimenty v této oblasti opustil a plně se soustředil na vývoj. bezdrátovou telegrafii.
O pět let později provedl tým britských vědců experimenty s ohřevem platinového vlákna uvnitř vakuové trubice. I přesto, že platina je velmi drahý kov, a proto by žárovky s platinovým vláknem nebyly dostupné pro každého, právě design této žárovky byl základem pro patentování první elektrické žárovky v roce 1841.
Americký vynálezce John W. Starr si mohl nárokovat titul objevitele elektrické žárovky (v roce 1845 poměrně úspěšně integroval uhlíková vlákna do existujícího designu lampy), ale následujícího roku zemřel na tuberkulózu a jeho kolegové byli nebyl schopen dotáhnout své závazky do konce, protože neznal ani jeho úroveň, ani zkušenosti. O několik let později Joseph Swan použil Starrovy úspěchy ve svém pátrání a v roce 1878 byl schopen sestavit první funkční prototyp moderní lampy a stal se prvním člověkem, který osvětlil svůj domov pomocí elektřiny.
Mezitím americký vynálezce Thomas Edison pokračoval v práci na zlepšení uhlíkových vláken. Do roku 1880 se mu podařilo prodloužit životnost takové žárovky na 1,200 hodin a nastavit výrobu takových žárovek na 130,000 XNUMX výtisků ročně.
Uprostřed všech těchto událostí se zrodil muž, který nakonec vytvořil onu „věčnou“ žárovku, o níž se zmiňovalo v úvodním odstavci.
Společnost Shelby Electric Company
Adolphe Chaillet se narodil v roce 1867 v Paříži na vrcholu rychlého růstu lehkého průmyslu ve Francii. V 11 letech začal pracovat pro svého otce, švédského přistěhovalce, v malé firmě, která vyráběla žárovky. Rychle studoval, začal se vážně zajímat o fyziku a následně vystudoval Akademii věd ve Francii i Německu. Poté, co strávil několik let navrhováním vláken pro velkou německou energetickou společnost, se Adolf přestěhoval do Spojených států.
Nějakou dobu pracoval pro General Electrics, o které jsme se již zmínili, a poté, když využil své slávy skvělého elektrotechnika a inženýra, se mu podařilo najít finanční podporu pro svou vlastní společnost – Shelby Electric Company. Přestože Chailletův úspěch na poli výroby lamp byl již všeobecně známý, potřeboval ještě od nuly americké veřejnosti dokázat, že jeho výrobky svítí jasněji a déle. Riskoval vlastní pověst a rozhodl se pro odvážný experiment: Chaiet umístil své žárovky a žárovky přední společnosti na trhu vedle sebe, připojil je k síti a postupně zvyšoval napětí. Z této improvizované soutěže, kterou uspořádal na veřejnosti, vyšel Adolf vítězně a okamžitě přitáhl pozornost veřejnosti ke svému produktu: jako jediné zůstaly hořet, zatímco zbytek prostě explodoval.
Chailletův úspěch byl určen jeho vlastním vynálezem: spirálově kroucenými uhlíkovými nitěmi.
S odvoláním na tyto pokroky Shelby uvedl, že jejich žárovky vydrží o 30 % déle a jsou o 20 % jasnější než jakákoli jiná žárovka na světě. Společnost brzy zaznamenala ohromující úspěch: podle Western Electrician obdržela Shelby Electric Company od 1. března tolik objednávek, že potřebovala rozšířit rozsah svého závodu a pracovat nepřetržitě. Do konce letošního roku dokázali zdvojnásobit objem vyrobených lamp: z 2000 na 4000 za den.
Výhoda lamp Shelby byla tak zřejmá, že nevzbuzovala pochybnosti ani u těch nejskeptičtějších myslí.
Během následujícího desetiletí společnost pokračovala v zavádění nových produktů, ale poté, co se trh s osvětlením výrazně rozšířil a nové společnosti začaly používat pokročilejší technologie (wolframová vlákna atd.), Shelby Electric Company se nedokázala přizpůsobit měnícím se podmínkám a byla koupil General Electric a výroba žárovek byla zastavena.
stoleté světlo
O 75 let později, v roce 1972, napsal velitel hasičů z kalifornského města Livermore do místních novin zprávu, která všechny šokovala: objevil osamělou žárovku Shelby visící v suterénu hasičské stanice, která nepřetržitě pracovala. dekády. Sami hasiči tuto žárovku dlouho považovali za jakousi legendu, místní památku, ale nikdo přesně nevěděl, jak dlouho tato žárovka hořela a odkud vůbec pocházela. Mike Dunstan, mladý reportér z Tri-Valley Herald, se vydal prozkoumat podrobnosti tohoto příběhu a to, co nakonec odhalil, se ukázalo být neméně zajímavé a vzrušující.
Když Dunstan sledoval historii žárovky prostřednictvím desítek ústních historií a písemných zpráv, zjistil, že žárovku koupil na konci 1890. let 3. století jeden Dennis Bernal, který v té době vlastnil první městskou energetickou společnost, Livermore Power and Water Co. Poté, co prodal společnost, Dennis daroval žárovku místnímu hasičskému sboru. Teď to zní trochu komicky, ale musíte si uvědomit, že v té době byla pouze XNUMX % všech domácností ve Spojených státech osvětlena elektřinou a žárovky byly skutečně horkým zbožím.
Žárovka nejprve několik měsíců jen ležela v koši, kde byla uložena hasičská technika. Poté byla oběšena na magistrátu, ale dlouho tam nevydržela a vrátila se k hasičům. Od té doby se podle současného velitele hasičů světlo zhasínalo jen zřídka, kromě doby, kdy se přestavovala hasičská zbrojnice, kdy byla na týden odpojena veškerá elektřina. Stalo se, že světla byla několikrát zhasnuta a v roce 1976 byla žárovka kompletně přemístěna do nové budovy hasičské zbrojnice. Zní to naprosto neuvěřitelně, ale proces opětovné instalace lampy sledoval celý zástup lidí. V jednu chvíli se zdálo, že žárovka shořela, ale elektrikáři otočili vypínače a znovu to osvítilo celý prostor jasným světlem.
V místnosti, kde byla žárovka umístěna, probíhalo video sledování, aby se ujistilo, že lampa časem nezhasne a zda může fungovat nepřetržitě celý den. Už tehdy se s ní zacházelo jako s zázrakem, ale poté, co lidoví řemeslníci uspořádali on-line přenos a na práci žárovky se začali dívat všichni, kdo nebyli líní, se z ní stal kult.
V určitém okamžiku lampa zhasla a všichni usoudili, že to je konec příběhu, ale po 9,5 hodinách se ukázalo, že neshořela lampa, ale elektroinstalace. Dráty byly vyměněny a kontrolka se znovu rozsvítila. Výsledkem bylo, že tato legenda Shelby dokázala přežít nejen kabeláž, ale také tři CCTV kamery.
Tato legendární žárovka svítí dodnes, ale podle očitých svědků produkuje velmi málo světla: pouhé 4 watty. Celý hasičský sbor však s touto malinkou skleněnou kuličkou zachází jako s porcelánovou panenkou. “Nikdo nechce, aby zhasla žárovka,” řekl kdysi bývalý velitel hasičů Gary Stewart. “Pokud se to stane, nebude to moc dobrý konec mé kariéry.”
Nedělají je jako kdysi
Dlouhá životnost této žárovky vzbudila zájem mnohých a každý se snažil odhalit tajemství tohoto zařízení. Lidé ze slavného televizního pořadu „Bořiči mýtů“ dokonce přišli k hasičům, ale nikdy nenašli odpověď.
Někteří, jako David Tse, profesor elektrotechniky na Kalifornské univerzitě v Berkeley, jsou skeptičtější a považují celý příběh o věčné žárovce za absurdní fikci. Jiní, jako student inženýrství Henry Slonsky, jsou naopak přesvědčeni o pravdivosti příběhu a vysvětlují tak dlouhou dobu provozu žárovky tím, že v těch vzdálených dobách se věci dělaly lépe.
V roce 2007 zakoupila profesorka fyziky Deborah M. Katz z Annapolis podobnou žárovku, která visí v hasičské zbrojnici, a provedla řadu experimentů, ve kterých se snažila zjistit, co ji odlišuje od moderních lamp a vysvětluje její záviděníhodnou životnost.
První, čeho si všimla, byla šířka vlákna. Ukázalo se však, že jak u moderních lamp, tak u lamp Shelby je šířka vlákna přibližně stejná a činí 0,08 mm.
Poté profesor navrhl, že celý bod není v šířce vlákna, ale v jeho hustotě: podle tohoto ukazatele byly žárovky Shelby 8krát lepší než moderní. Současné konstrukce používají tenčí wolframová vlákna, která produkují více světla a tepla (od 40 do 200 wattů). Deborah vysvětluje: „Představte si zvíře s pomalým metabolismem. Toto je žárovka Shelby. Vydává méně světla, ale vydrží mnohem déle.“ Katz také nevylučuje, že důvodem dlouhé životnosti může být fakt, že žárovka byla málokdy zhasnutá. Proces zapínání a vypínání má negativní dopad na jakýkoli mechanismus, opotřebovává se.
Co si myslí průmysl?
Průměrná životnost moderní žárovky je 1,500 hodin. LED lampy svítí déle – 30,000 113 hodin, ale jsou odpovídajícím způsobem dražší. Žárovka Shelby svítí XNUMX let, tedy asi milion hodin. Co mohli výrobci udělat špatně, že tak zkrátili dobu provozu zařízení? Nebo to možná bylo uděláno záměrně?
Faktem je, že v dobách, kdy Shelby Electric Company vzlétla, marketing kladl důraz na odolnost produktu. Proto byla společnost Shaye tak hrdá na vynikající kvalitu svých produktů. Jenže na začátku XNUMX. století se důraz v marketingu přesunul na opačný pól a začala dominovat úplně jiná rétorika, která by nám měla znít docela povědomě: neopotřebovaný produkt hrozí podniku krachem a bankrotem. Tato myšlenka byla vyvinuta při záměrném, plánovaném zastarávání produktu, kdy výrobní společnost záměrně zkracuje životnost produktu, čímž stimuluje opakované prodeje.
V roce 1924 velké mezinárodní společnosti jako Osram, General Electric, Philips a několik dalších společností založily takzvaný Phoebus Cartel, organizaci, která stanovila standardy pro výrobu žárovek. Ale to byla veřejná verze. Ve skutečnosti tyto společnosti přijaly výzvu plánovaného zastarávání. V důsledku toho se životnost žárovky snížila na 1,000 hodin (ačkoli Edison dosáhl 1,200 hodin o dekádu dříve) a každý, kdo uvedl na trh výrobky, které tyto normy nesplňovaly, mohl být pokutován.
To pokračovalo až do začátku druhé světové války. Ale po těchto 20 let mohla tato organizace snadno zabránit výzkumu výroby odolnějších lamp.
Závěr
Neexistuje žádný důkaz, který by naznačoval, že výrobci moderních žárovek záměrně vyrábějí podřadné produkty, takže otázka plánovaného zastarávání je dnes velmi kontroverzní.
Tak či onak, objem výroby tradičních žárovek po celém světě klesá. Efektivnější jsou nyní halogenové žárovky, LED žárovky, kompaktní zářivky a magnetické indukční světlomety. Nikdo z nich se ale zatím nepřiblížil rekordu oné žárovky, která stále visí ve sklepě hasičské zbrojnice a odmítá zhasnout.
