book - pl - Instytut Technik Innowacyjnych EMAG
Transkrypt
book - pl - Instytut Technik Innowacyjnych EMAG
CZASOPISMO NAUKOWO-TECHNICZNE NR 8(498) SIERPIEŃ 2012 Wersja pierwotna wydania INNOWACYJNE WYROBY PROCESY TECHNOLOGICZNE MECHANIKA ENERGOELEKTRONIKA AUTOMATYKA INFORMATYKA TECHNICZNA TELEKOMUNIKACJA AEROLOGIA ZAGROŻENIA NATURALNE I BEZPIECZEŃSTWO EKOLOGIA I OCHRONA ŚRODOWISKA ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE НОВАТОРСКИЕ ИЗДЕЛИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИКА ЭНЕРГОЭЛЕКТРОНИКА АВТОМАТИКА ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ АЭРОЛОГИЯ ЕСТЕСТВЕННЫЕ ОПАСНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЭКОЛОГИЯ И ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ INNOVATIVE PRODUCTS MANUFACTURING PROCESSES MECHANICS POWER ELECTRONICS AUTOMATICS TECHNICAL INFORMATICS TELECOMMUNICATION AEROLOGY NATURAL HAZARDS AND SAFETY ECOLOGY AND ENVIRONMENT PROTECTION ORGANISATION AND MANAGEMENT PL ISSN 0208-7448 Wydawca: Instytut Technik Innowacyjnych EMAG SPIS TREŚCI 1. Ograniczanie odkształceń napięcia sieci górniczych wytwarzanych przez napięcie zaburzeń wspólnych falowników 5 dr inż. Jerzy Szymański 2. Analiza wyznaczania obciążalności ciągłej torów prądowych z zestykami i rozpraszaczami ciepła 11 prof. dr hab. inż. Stanisław Kulas 3. Pomiar upływności sieci w obszarach zagrożonych wybuchem 15 dr inż. Aleksander Lisowiec mgr inż. Łukasz Sapuła mgr inż. Radosław Przybysz 4. Iskrobezpieczeństwo a kompatybilność elektromagnetyczna – wybrane zagadnienia 19 mgr inż. Tomasz Molenda mgr inż. Sławomir Chmielarz 5. Problem wysokości wieży w elektrowni wiatrowej 26 dr inż. Andrzej Drwięga mgr inż. Bogusław Hupa 6. Rynek górniczy Argentyny – możliwości dla polskich producentów sprzętu górniczego 34 mgr Anna Slotorsz Rada Programowa Wydawnictw Instytutu EMAG: Przewodniczący Rady – prof. dr hab. inż. Stanisław Cierpisz, Instytut EMAG Sekretarz Rady – dr hab. inż. Stanisław Trenczek, prof. nadzw. Instytutu EMAG Członkowie: mgr inż. Marek Chagowski, Lubelski Węgiel „Bogdanka” S.A.; dr hab. inż. Piotr Czaja, prof. nadzw. AGH; prof. dr hab. inż. Marian Dolipski, Politechnika Śląska; prof. dr hab. inż. Józef Dubiński, Główny Instytut Górnictwa; prof. dr hab. inż. Monika Hardygóra, CUPRUM; prof. dr hab. inż. Marek Jaszczuk, Politechnika Śląska; dr hab. inż. Andrzej Kwiecień, prof. nadzw. Politechniki Śląskiej; prof. dr hab. inż. Stanisław Kozielski, Politechnika Śląska; prof. dr hab. inż. Bogdan Miedziński, Politechnika Wrocławska; dr inż. Roman Pilorz, doc. Politechniki Śląskiej; dr hab. inż. Janusz Reś, prof. nadzw. AGH; prof. dr hab. inż. Wacław Trutwin, Instytut EMAG; prof. dr hab. inż. Stanisław Wasilewski, Instytut Mechaniki Górotworu PAN; prof. dr hab. inż. Andrzej Zorychta, AGH Komitet Redakcyjny: Redaktor naczelny – dr inż. Piotr Wojtas Zastępca redaktora naczelnego – dr hab. inż. Stanisław Trenczek Sekretarz redakcji – mgr Waldemar Cichoń Redaktorzy tematyczni: dr inż. Włodzimierz Boroń (Innowacyjność w technice, Organizacja i zarządzanie), prof. dr hab. inż. Marek Jaszczuk (Automatyka, Procesy technologiczne), dr hab. inż. Janusz Reś, prof. nadzw. AGH (Mechanika), dr hab. inż. Stanisław Trenczek (Aerologia, Zagrożenia naturalne i bezpieczeństwo), prof. dr hab. inż. Stanisław Wasilewski (Telekomunikacja, Informatyka), dr hab. inż. Marian Wójcik prof. nadzw. AGH (Energoelektronika, Ekologia i ochrona środowiska) Redaktor językowy: dr Mariusz Pleszak Adres redakcji: ul. Leopolda 31, 40-189 Katowice, tel. (32) 2007700, 2007570 fax: (32) 2007703, e-mail: [email protected], www.miag.emag.pl Nakład: 150 egz. Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 ROK XLX J. SZYMAŃSKI VOLTAGES DISTORTIONS IN MINING POWER SUPPLY SYSTEMS CAUSED BY INVERTERS COMMON MODE VOLTAGE Mining electrical drives are supplied from ungrounded IT power networks. Common mode voltage generated in an inverter is a major cause of power supply voltage deformation. Phase voltage distortions can be the reason of the inverter damage. The author’s research shows that voltage distortions can be eliminated by additional artificial capacitances connected between a PE wire and power inputs of VFD. S. KULAS Е. ШИМАНЬСКИ ОГРАНИЧЕНИЕ ИСКАЖЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ ШАХТНЫХ СЕТЕЙ, ПРОИЗВОДИМЫХ НАПРЯЖЕНИЕМ СОВМЕСТНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ Для питания электрических приводов на угольных разрезах используются незаземлённые сетьевые системы типа IT. Производимое в преобразователе частоты напряжение возмущений на землю является причиной искажений напряжения питания. Несинусоидальное фазовое напряжение преобразователя частоты может привести к его повреждению. Исследования автора показали, что использование дополнительной искусственной ёмкости со стороны питания преобразователя частоты значительно ограничивает искажения фазовых напряжений питания. С. КУЛАС ANALYSIS OF AMPACITY OF THE CURRENT CARRYING PATHS WITH CONTACT SYSTEMS AND RADIATORS АНАЛИЗ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ НАГРУЗКИ ТОКОВЫХ ЛИНИЙ С КОНТАКТАМИ И РАССЕИВАТЕЛЯМИ ТЕПЛА Determination of the ampacity of the current homogeneus paths is usually executed by means of thermal balance. In practice, in the current carrying paths there occur changes of cross-section, as well as heat source (radiators) and dielectric isolation. The paper presents the way to calculate the temperature rise along the current carrying paths, using the local source of heating and experimental results tests. Определение непрерывной токовой нагрузки однородных токовых линий осуществляется обычно при помощи балансового метода. На практике в токовых линиях появляются изменения сечения проводника, существуют дополнительные источники или рассеиватели тепла, а также появляется частичная или полная изоляция линии. В работе представлен способ вычисления приростов температуры вдоль токовой линии с контактами и рассеивателями тепла, а также указаны результаты измерений приростов температуры в исследуемых токовых линиях. A. LISOWIEC Ł. SAPUŁA R. PRZYBYSZ А. ЛИСОВЕЦ Л. САПУЛА Р. ПШИБЫШ MEASURING LEAKAGE CONDUCTANCE OF NETWORKS IN AREAS WITH EXPLOSION HAZARDS ИЗМЕРЕНИЕ ПРОВОДИМОСТИ ИЗОЛЯЦИИ СЕТИ В РАЙОНАХ ОПАСНЫХ ПО ВЗРЫВУ The article presents methods of measuring leakage conductance of networks with the measurement of resistance between the line and the earth in the range of 0 – 200 kΩ as well as the measurement of circuit continuity in the range of 0 – 1 kΩ. The solutions for measuring circuit continuity can be also used for intrinsically safe control of, for example, mining machines. In the area with explosion hazards the measurement signals are processed by means of a microprocessor system. This way the reliability of security measures is higher. The information about leakage conductance and circuit continuity are transferred through intrinsically safe barriers in a digital form. В статье представлены способы измерения проводимости изоляции сети с измерением сопротивления между линией и землёй в диапазоне 0 – 200 kΩ, а также способы измерения непрерывности цепи в диапазоне 0 – 1 kΩ. Системные решения для измерения непрерывности цепи могут также использоваться для искробезопасного управления, например, добычных машин. Со взрывоопасной стороны измерительные сигналы обрабатываются при помощи микропроцессорной системы, благодаря чему повышена надёжность работы защит. Информации, касающиеся проводимости изоляции и непрерывности цепи, передаются через искробезопасные барьеры в цифровой форме. 4 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA T. MOLENDA S. CHMIELARZ Т. МОЛЕНДА С. ХМЕЛАЖ INTRINSIC SAFETY AND ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY – SELECTED ISSUES ИСКРОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ – ВЫБРАННЫЕ ПРОБЛЕМЫ The article features some issues related to the requirements and limitations imposed on the developers of devices working in explosive atmospheres by standards compliant with the directives 94/9/EC: ATEX [1] and 2004/108/EC: EMC [2]. The authors discussed selected problems occurring in intrinsically safe devices that are compliant with standards harmonized with the EMC directive. В работе описан ряд требований и ограничений, наложенных на проектировщика устройств, предназначенных для работы во взрывоопасных атмосферах, нормами согласно директивам: 94/9/WE: ATEX [1] и 2004/108/WE: EMC [2]. Рассмотрены выбранные проблемы, появляющиеся в искробезопасных устройствах в случае соответствия требованиям норм, гармонизированных директивой EMC. B. HUPA A. DRWIĘGA Б. ХУПА А. ДРВЕГА THE ISSUE OF TOWER HEIGHT IN A WIND TURBINE ПРОБЛЕМА ВЫСОТЫ БАШНИ ВЕТРЯНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ The article discusses the impact of the tower height on the efficiency, profitability and prospects of wind turbines. It justifies the purpose of constructing high truss towers and shows the way of cheap and safe installation of truss towers with heights above 100 m. В статьи представлено влияние высоты башни на эффективность работы и рентабельность ветряной электростанции, а также обсуждены перспективы развития ветряных электростанций. Обоснована целесообразность постройки высоких решетчатых башни и представлен способ дешевой и безопасной монтировки решетчатых башни с высотой выше 100 метров. A. SLOTORSZ А. СЛОТОРШ MINING MARKET OF ARGENTINA – OPPORTUNITIES FOR POLISH PRODUCERS OF MINING EQUIPMENT РЫНОК ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ АРГЕНТИНЫ – ВОЗМОЖНОСТИ ДЛЯ ПОЛЬСКИХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ The present article constitutes an attempt of a comprehensive description of the mining market of Argentina – a country that, apart from its relatively short mining tradition, within hardly more than a decade managed to build an impressive mining sector. The article contains information on the structure of mineral resources production, on the organisation of the mining market as well as on legal and economic conditions to be considered before starting business in Argentina. В статье предпринята попытка обзорно описать вопросы, связанные с рынком горной промышленности Аргентины – страны с относительно недолгой горной традицией, которой в нецелые двадцать лет удалось создать мощную добычную промышленность. Статья содержит данные на тему структуры производства минерального сырья, организации рынка горной промышленности, а также правовых и экономических условий, связанных с деятельностью в Аргентине. dr inż. JERZY SZYMAŃSKI Politechnika Radomska Ograniczanie odkształceń napięcia sieci górniczych wytwarzanych przez napięcie zaburzeń wspólnych falowników Do zasilania napędów elektrycznych w górnictwie odkrywkowym stosuje się nieuziemione układy sieciowe typu IT. Wytwarzane w falowniku napięcie zaburzeń doziemnych jest przyczyną odkształceń napięcia zasilania. Odkształcone fazowe napięcie zasilania przemiennika częstotliwości może spowodować jego uszkodzenie. Badania przeprowadzone przez autora wykazały, że zastosowanie dodatkowej sztucznej pojemności na zasilaniu przemiennika częstotliwości mocno ogranicza odkształcenia fazowych napięć zasilania. 1. WPROWADZENIE Z publikacji [1, 2] wiadomo, że falownik napięciowy jest generatorem napięcia zaburzeń doziemnych, znanych w literaturze także jako zaburzenia wspólne uCMfal (rys. 1). W powszechnie stosowanych sieciach zasilania o układzie sieciowym TN punkt neutralny trójfazowego uzwojenia wtórnego transformatora zasilania przemiennika częstotliwości jest galwanicznie połączony z ziemią i napięcie zaburzające falownika, znane jako napięcie zaburzeń wspólnych (ang. common mode voltage), nie powoduje przesuwania potencjału punktu neutralnego uzwojenia wtórnego transformatora zasilania (punkt 0, rys. 1). W układach zasilania typu TN prądy doziemne wymuszone napięciem zaburzeń wspólnych uCM przepływają przez przewód ochronny PE i przewodami zasilającymi przemiennik częstotliwości wpływają do falownika, zamykając obwód elektryczny. Im mniejsza impedancja zwarciowa transformatora zasilającego przemiennik częstotliwości, tym większa część tych prądów może przepływać przez inne obwody elektryczne dołączone do tego transformatora, powodując zakłócenia. W sieciach o izolo- Rys. 1. Falownik jako generator napięcia zaburzeń wspólnych napięciowego przemiennika częstotliwości zasilanego z sieci nieuziemionej o układzie typu IT 6 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA wanym punkcie neutralnym (typu IT) nie ma połączenia galwanicznego punktu neutralnego uzwojenia wtórnego transformatora, dlatego zachodzi zjawisko modulowania potencjału punktu neutralnego uzwojenia wtórnego transformatora napięciem zaburzeń wspólnych uCM przemiennika częstotliwości. W artykule przedstawiono analizę matematyczną napięcia zaburzeń, badania symulacyjne oddziaływania tego napięcia na odkształcenia fazowych napięć zasilania oraz przedstawiono metodę ograniczania modulowania potencjału punktu 0 transformatora i utrzymywania go w pobliżu potencjału uziomu. Otrzymane wyniki badawcze zweryfikowano na przykładzie napędu z przemiennikami częstotliwości dużych mocy zasilanymi z sieci górniczej w stacji napędowej przenośników taśmowych o regulowanej prędkości taśmy. 2. SZKODLIWE ODDZIAŁYWANIE NAPIĘCIA ZABURZEŃ WSPÓLNYCH NA FAZOWE NAPIĘCIA ZASILANIA (1) uU uU 0 ' u0'0 (1' ) uV uV 0' u0'0 Opis matematyczny oddziaływania napięcia zaburzeń wspólnych uCM przemiennika częstotliwości na napięcia zasilania można rozważać dla krótkich i długich kabli silnikowych. Wyprowadzone zależności matematyczne uwzględniają oznaczenia przedstawione na rysunku 1. Napięcie zaburzeń wspólnych przy krótkich kablach silnikowych, do 10 metrów [3], można opisać wyrażeniem 1(4-8) [2], a dla długich kabli silnikowych – wyrażeniem 2(11-12): (1" ) uW uV 0' u0'0 uU 0' uV 0' uV 0' u u B 0 uC 0 (3) uCM A0 3 3 ' dla kabli slinika l 10m uCM u uCM u0'0 (2) uCMfal CM CMfal wtedy U ' uCMfal u0 '0 DC u0'0 (4) uCM 2 (5) uCM uCs1 uCs 2 (6) u L1 uCs1 eL1 L diPE dt dla L lub U DC u 0 '0 6 1 diPE 0 dt (7) u L1 eL1 uCs1 ' (8) dla uCs 2 0 u L1 eL1 uCM (9) dla uCs1 0 u L1 eL1 siec typu IT siec typu TN '' (10) dla kabli sil. 10m uCM uCM 2uCMfal u0 '0 wtedy U '' (11) uCM U DC u0 '0 lub DC u0 '0 3 '' (12) dla uCs 2 0 u L1 eL1 uCM siec typu (13) dla uCs1 0 u L1 eL1 2 IT siec typu TN Doziemne napięcie zaburzające u0’0 wytwarzane przez prostownik jest zwykle pomijane przy analizie napięcia zaburzeń wspólnych napięciowego przemiennika częstotliwości uCM, gdyż jego amplituda i częstotliwość są znacznie mniejsze od amplitudy i częstotliwości napięcia uCMfal wytwarzanego przez falownik napięciowy [1]. Napięcie uCMfal przyjmuje wartości {+ 1/2UDC lub – 1/2UDC oraz + 1/6UDC lub – 1/6UDC}. Przebiegi tego napięcia dla małej i dużej wartości harmonicznej podstawowej napięcia międzyfazowego wytworzonego przez falownik przedstawiono na rysunku 2. Napięcie zaburzeń doziemnych uCMfal generowane przez falownik napięciowy zbudowane jest ze składowych zerowych zawartych w widmach napięć fazowych falownika. Wybrane harmoniczne z widm napięć fazowych falownika, zawierające składowe zerowe i harmoniczne doziemnego napięcia zaburzającego generowanego przez falownik napięciowy uzyskane w badaniach symulacyjnych, przedstawiono na rysunku 3. Na podstawie rysunku 3d można stwierdzić, że główną część energii doziemnego prądu zaburzającego przenosi harmoniczna o częstotliwości nośnej modulacji MSI falownika. Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 7 [a] [b] Rys. 2. Napięcie zaburzeń wspólnych uCMfal wytwarzane w falowniku napięciowym przemiennika częstotliwości dla małej (M=0,1)[a] i dużej (M=0,9) [b] wartości harmonicznej podstawowej napięcia międzyfazowego uVW a) napięcie uU (VM8) b) napięcie uV (VM9) c) napięcie uW (VM10) d) napięcie uCMfal (MUL1) Rys. 3. Składowe zerowe widma napięć fazowych falownika i widmo doziemnego napięcia zaburzającego falownika napięciowego uCMfal (M=1/50 Hz/2 kHz) W układach zasilania o nieuziemionym punkcie neutralnym, typu IT, wysokoczęstotliwościowe napięcie zaburzeń doziemnych generowane przez falownik napięciowy uCMfal wpływa na potencjał punktu neutralnego uzwojenia wtórnego transformatora zasilającego 0. Jako skutek wysokoczęstotliwościowych zmian potencjału punktu neutralnego uzwojenia wtórnego transformatora zachodzi zjawisko modulowania napięć fazowych transformatora. Przez to powstaje niebezpieczne dla zasilanego falownika odkształcenie napięcia fazowego od przebiegu sinusoidalnego oraz powiększenie jego wartości maksymalnej i skutecznej, co opisuje równanie 1(7). Ponieważ radiator falownika jest bezpośrednio uziemiony, to w efekcie następuje niebezpieczne zwiększenie się wartości napięcia pomiędzy radiato- rem falownika oraz aktywnymi wejściami i wyjściami mocy falownika (wejścia +/-UDC i wyjścia napięć fazowych: U, V, W). Taki stan może spowodować uszkodzenie falownika na skutek nadmiernego udaru napięciowego. Na rysunku 4. przedstawiono przebieg zmodulowanego fazowego napięcia zasilania przemiennika częstotliwości uL1 napięciem zaburzeń wspólnych falownika uCMfal i napięciem zaburzeń wytwarzanym przez prostownik 3f6d (150 Hz) – u0’0, co opisuje równanie 1(4). Napięcie zaburzeń pochodzące od prostownika uwidacznia się trapezowym odkształceniem sinusoidalnego napięcia fazowego [2]. Amplituda fazowego napięcia zasilania powiększyła się o blisko połowę wartości napięcia obwodu DC przemiennika częstotliwości. MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 8 Rys. 4. Napięcie fazowe uL1 zasilania przemiennika częstotliwości zmodulowane napięciem zaburzeń wspólnych uCMfal wytwarzanym w module falownika Rys. 5. Zmodyfikowana instalacja napędowa z przemiennikiem częstotliwości NPC (3) zasilana z sieci górniczej (1) Napięcie zaburzeń wspólnych uCMfal wytwarzane przez falownik napięciowy jest podstawową przyczyną wymuszania przepływu doziemnych prądów wysokoczęstotliwościowych przez pojemności pasożytnicze kabla silnikowego i silnika. Ograniczenie doziemnych pojemności pasożytniczych jest skutecznym sposobem ograniczania wartości prądów doziemnych w przewodzie ochronnym PE przemiennika częstotliwości. Niemniej brak odpowiednio dużych pojemności doziemnych na wejściach zasilania przemiennika częstotliwości skutkuje opisanym wyżej niekorzystnym odkształceniem fazowych napięć zasilania – wniosek ten wynika z porównania równań 1(7-9). Dla kabli silnikowych o długości powyżej 10 metrów przyjmuje się, że amplituda impulsów napięcia zaburzeń wspólnych (doziemnych) uCM, jak i amplituda impulsów napięcia międzyfazowego na silniku zwiększa się blisko dwukrotnie wskutek efektu falowego w związku z niedopasowaniem impedancji falowej kabla silnikowego i uzwojeń fazowych silnika [3]. Analiza matematyczna oddziaływania napięcia zaburzeń wspólnych na fazowe napięcia zasilania pokazuje, że długie kable silnikowe będą dwukrotnie bardziej odkształcać przebiegi fazowych napięć zasilania układów nieuziemionych [2] – równania 2(12-13). 3. METODA OGRANICZANIA ODDZIAŁYWANIA NAPIĘCIA ZABURZEŃ WSPÓLNYCH UCM NA FAZOWE NAPIĘCIA ZASILANIA Dla ograniczenia oddziaływania napięcia zaburzeń wspólnych uCM napięciowego przemiennika częstotliwości (3) na fazowe napięcia zasilania transformatora zbudowano układ dodatkowego filtra pojemnościowego (3×1 µF) dołączonego do wejść zasilających przemiennik częstotliwości (2) – rysunek 5. Układ zasilania jest o konfiguracji sieciowej typu IT (1). Zadaniem filtra wejściowego jest zmniejszenie impedancji wejściowej dla prądów wysokoczęstotliwościowych wypływających przez doziemne pojemności pasożytnicze kabla silnikowego (4) i silnika (5) oraz płynących przewodem ochronnym (6). Filtr wejściowy (2) jest techniczną realizacją zależności 1(10) dla krótkich kabli silnikowych lub 2(13) dla długich kabli silnikowych. Zastosowanie filtra wejściowego (2) spowodowało osadzenie punktu neutralnego uzwojenia wtórnego transformatora zasilającego w pobliżu potencjału ziemi dla dużo mniejszych wartości pasożytniczych pojemności doziemnych na wyjściach mocy falownika, a więc – w praktyce inżynierskiej – niezależnie od długości i przekroju kabla silnikowego oraz mocy nominalnej silnika. Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 9 4. BADANIA SKUTECZNOŚCI POJEMNOŚCIOWEGO FILTRA WEJŚCIOWEGO OGRANICZAJĄCEGO ODKSZTAŁCENIA NAPIĘCIA ZASILANIA Badania skuteczności filtra ograniczającego wpływ napięcia zaburzeń doziemnych generowanego przez falownik napięciowy uCMfal na odkształcania fazowych napięć transformatora przeprowadzono w mobilnej stacji napędowej przenośnika powierzchniowego. Na stacji były zainstalowane przemienniki częstotliwości o mocy 4×450 kW/500 V, które zasilały silniki klatkowe 4×355 kW/500 V. Długość kabla silnikowego (4×2×120 mm kw.) z pojedynczym uziemionym ekranowaniem w poszczególnych napędach wynosiła ok. 50 m. Przemienniki częstotliwości były zasilane z sieci o układzie typu IT – 3×500 V/50 Hz. Na fotografii 1. przedstawiono realizację techniczną filtra pojemnościowego (2) – rysunek 5. Fot. 1. Filtr pojemnościowy do ograniczania odkształceń fazowych napięć zasilania, powodowanych napięciem zaburzeń doziemnych przemiennika częstotliwości a) a) odkształcone napięcie międzyfazowe po stronie niskonapięciowej transformatora 6 kV/500 V i napięcie zasilania (żółty) oraz prąd fazowy (niebieski) przemiennika częstotliwości, spowodowane wysokoczęstotliwościowymi prądami doziemnymi Przed zastosowaniem pojemnościowego filtra wejściowego przemiennik częstotliwości miał włączony fabryczny filtr pojemnościowy obwodu pośredniego DC z pojemnościami (2×0,35 µF) [3], stosowany powszechnie w sieciach o układzie sieciowym TN. Filtr ten wykazywał się dużą skutecznością tłumienia odkształceń powodowanych napięciem zaburzającym przemiennika częstotliwości. Stosowanie tego filtra w sieciach o nieuziemionym punkcie neutralnym powoduje trapezowe odkształcenie przebiegu napięcia fazowego transformatora zasilającego przemiennik częstotliwości. Na zmodulowane napięciem uCMfal fazowe napięcia transformatora nakłada się dodatkowo napięcie zaburzające od prostownika wejściowego 3f6d przemiennika częstotliwości. Doziemne napięcie zaburzające obciążonego prostownika 3f6d jest przebiegiem trójkątnym o częstotliwości 150 Hz. Stosowanie filtra w obwodzie pośrednim przemiennika częstotliwości jest niebezpieczne w sieciach o nieuziemionym punkcie neutralnym, gdyż przemiennik jest wtedy podatny na uszkodzenia przy wystąpieniu zwarcia doziemnego po stronie zasilania lub silnika [4, 5]. Prądy zwarcia doziemnego lub prądy doziemnych upływów pojemnościowych kabla silnikowego lub silnika mogą spowodować pojawienie się nadmiernej wartości napięcia na zaciskach baterii kondensatorów przemiennika częstotliwości o małym obciążeniu i doprowadzić do uszkodzenia falownika. Na rysunku 6b przedstawiono przebieg fazowego napięcia zasilania przemiennika częstotliwości z odfiltrowanymi zaburzeniami wysokoczęstotliwościowymi. Wskutek względnie małej mocy zwarciowej transformatora zasilającego przebieg fazowego napięcia zasilania obciążonego transformatora jest przebiegiem zbliżonym do trójkątnego. b) b) przebieg napięcia fazowego zasilania przemiennika częstotliwości po odfiltrowaniu wysokoczęstotliwościowych prądów doziemnych Rys. 6. Przebiegi napięć zasilania przemiennika częstotliwości w układzie zasilania o nieuziemionym punkcie neutralnym, z wyłączonym (a) i włączonym (b) pojemnościowym filtrem wejściowym, wg rysunku 5. 10 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA Z rysunku 6b wynika, że stosując pojemnościowy filtr wejściowy, można skutecznie ograniczyć odkształcenia napięć fazowych, a tym samym i międzyfazowych transformatora zasilającego przemiennik napięciowy dużej mocy [6]. wysokoczęstotliwościowych przez przewód ochronny PE i umożliwi pełną odporność przemiennika częstotliwości przy wystąpieniu zawarcia doziemnego zarówno po stronie zasilania, jak i silnika. Przykładem badań prowadzonych w tym celu jest rozwiązanie zaproponowane przez autora w zgłoszeniu patentowym [8]. Cechą znamienną tego rozwiązania jest zastosowanie dodatkowego obwodu dla wysokoczęstotliwościowych prądów doziemnych. Zastosowanie zaproponowanego rozwiązania umożliwia znaczące zredukowanie wartości skutecznej wysokoczęstotliwościowych prądów doziemnych w przewodzie ochronnym PE [9]. 5. PODSUMOWANIE Zastosowanie zewnętrznego pojemnościowego filtra dla zmniejszenia impedancji między wejściami zasilania przemiennika częstotliwości a przewodem ochronnym zdecydowanie ograniczyło odkształcenia fazowych napięć transformatora zasilającego. Trzeba zauważyć, że poziom odkształceń napięć zasilania transformatora napięciem zaburzeń wspólnych nie jest zależny od jego mocy zwarciowej. Eliminacja odkształceń fazowych napięć zasilania transformatora eliminuje stres napięciowy między uziemionym radiatorem falownika a jego wejściami i wyjściami mocy. W skutek stresu napięciowego może dochodzić do uszkodzeń falownika i jego wybuchu, który zwykle powoduje dodatkowe zniszczenie w torze mocy przemiennika częstotliwości. Wadą stosowania uziemienia fabrycznego filtra pojemnościowego w obwodzie pośrednim przemiennika częstotliwości jest niekontrolowane narastanie napięcia na zaciskach baterii kondensatorów przy wystąpieniu zwarcia doziemnego w transformatorze zasilającym [4], gdy przemiennik częstotliwości jest nieobciążony. Cecha ta eliminuje możliwość utrzymywania zasilania obwodu mocy przemiennika w warunkach pracy postojowej [7]. Zagrożenia uszkodzenia przemiennika częstotliwości przy wystąpieniu zwarcia doziemnego po stronie silnikowej występują podczas zasilania kilku przemienników częstotliwości z jednego transformatora – zagadnienia te są szerzej opisane w literaturze światowej [2]. Oprócz przedstawionych korzyści, jakie uzyskujemy ze stosowania dodatkowego wejściowego filtra pojemnościowego (filtr obwodu pośredniego jest wówczas odłączony), ma on wadę polegającą na niekontrolowanym wzroście napięcia na baterii kondensatorów przy wystąpieniu zwarcia doziemnego po stronie silnikowej. Niemniej wada ta nie uniemożliwia pracy przemiennika częstotliwości przy zwarciu doziemnym po stronie silnikowej. Narastanie napięcia na zaciskach baterii kondensatorów występuje w czasie procesu modulacji bez dołączonego silnika, a taki stan pracy przemiennika nie występuje w normalnych warunkach eksploatacji napędu. Wydaje się celowe poszukiwanie rozwiązania technicznego, które zapewni brak przepływu prądów Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Szymański J.: Odkształcenia napięć w nieuziemionych układach zasilania typu IT wytwarzane przez przemienniki częstotliwości. Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), 2012 nr 1b. Ma Hongfei, Xu Dianguo and Miao Lijie, Dept. of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Suppression Techniques of Common-Mode Voltage Generated by Voltage Source PWM Inverter, IEEE – 2004. Szymański J.: Efektywność tłumienia prądów doziemnych silnika filtrami LC w napędach z falownikami napięciowymi zasilanymi z sieci TN. Elektro Info, 2011 nr 7-8. Szymański J.: Praca napięciowych przemienników częstotliwości dużych mocy sieciowych zasilania typu IT przy doziemieniu napięcia zasilania. XI International Conference TransComp, grudzień 2007. Tallam R. M., Schlegel D. W. and Hoadley F. L.: Failure Mode for AC Drives on High Resistance Grounded Systems, 2006. Szymański J.: Zaburzenia powodowane prądami doziemnymi w sieciach IT z przemiennikami częstotliwości dużych mocy. Pomiary, Automatyka, Komputery w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 2009 nr 2. Danfoss – VLT® on IT mains, MN.90.C4.02, 2010. Szymański J.: Filtr napięcia zaburzeń wspólnych napięciowych elektronicznych przetwornic częstotliwości zasilanych z trójfazowej sieci nieuziemionej IT. Zgłoszenie patentowe nr P.394803, 2011. Szymański J.: Prądy doziemnie w napędach z przemiennikami częstotliwości zasilanymi z sieci górniczych. Elektro Info, 2012 nr 5. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów prof. dr hab. inż. STANISŁAW KULAS Wojskowa Akademia Techniczna Wydział Elektroniki Analiza wyznaczania obciążalności ciągłej torów prądowych z zestykami i rozpraszaczami ciepła Wyznaczanie obciążalności prądowej ciągłej torów prądowych jednorodnych jest realizowane na ogół przy pomocy metody bilansowej. W praktyce w torach prądowych występują zmiany przekroju przewodnika, istnieją dodatkowe źródła lub rozpraszacze ciepła, a także występuje częściowa lub całkowita izolacja toru. W artykule przedstawiono sposób obliczania przyrostów temperatury wzdłuż toru prądowego z zestykami i rozpraszaczami ciepła, a także podano wyniki pomiarów przyrostów temperatury w badanych torach prądowych. 1. WPROWADZENIE Nagrzewanie torów prądowych aparatów elektrycznych, a zwłaszcza zestyków i elementów z nimi sąsiadujących, od przepływającego przez nie prądu elektrycznego ma niekorzystny wpływ na niezawodność tych urządzeń. Wzrost temperatury jest ściśle związany z obciążeniem prądowym toru, gdyż wpływa na wzrost strat dielektrycznych w elementach izolacyjnych toru, zmniejsza jego wytrzymałość mechaniczną i jest przyczyną przyspieszenia procesów starzeniowych. Wiąże się to z zapewnieniem nieprzekraczania temperatur dopuszczalnych, najczęściej znormalizowanych podczas eksploatacji toru, oraz znormalizowanej wartości temperatury otoczenia (odniesienia), przyjmowanej zwykle jako 40ºC [1, 7]. W literaturze spotyka się też wymagania sprawdzania obciążalności prądowej ciągłej torów prądowych, zestyków oraz sąsiadujących z nimi elementów izolacyjnych i konstrukcyjnych przy temperaturze otoczenia wynoszącej 35ºC lub 45ºC. Z uwagi na to, że dopuszczalna temperatura dla zestyków jest co najwyżej równa dopuszczalnej temperaturze toru prądowego (bez zestyków), o obciążalności długotrwałej całego toru decyduje układ zestykowy. Wyznaczanie obciążalności prądowej torów prądowych może być realizowane m.in. takimi metodami, jak [2, 3, 6, 7]: bilansowa, sieci cieplnych, lokalnych źródeł ciepła. Charakteryzują się one różną złożonością obliczeń i dokładnością uzyskiwanych wyników. Analityczne wyznaczenie obciążalności torów prądowych jest możliwe, z dostateczną dokładnością, metodą bilansową w przypadku torów jednorodnych o nieskomplikowanych kształtach. Metoda sieci cieplnych, wykorzystująca analogie między wielkościami cieplnymi i elektrycznymi, jest stosowana w analizie nagrzewania pól rozdzielnic, maszyn elektrycznych i przekształtników energoelektronicznych. W przypadku układów złożonych, zwłaszcza torów niejednorodnych tworzących ciągi szyn, zestyków i rozpraszaczy ciepła (radiatorów), metoda lokalnych źródeł ciepła wydaje się najbardziej użyteczna do wyznaczania ich obciążalności prądowej ciągłej. W artykule przedstawiono sposób obliczania przyrostów temperatury wzdłuż toru prądowego z zestykami i rozpraszaczami ciepła, a także podano wyniki obliczeń i pomiarów przyrostów temperatury w badanych torach prądowych. 2. METODA LOKALNYCH ŹRÓDEŁ CIEPŁA Metoda lokalnych źródeł ciepła pozwala na wyznaczenie rozkładu temperatury wzdłuż toru prądowego wyposażonego w zestyki, a także ewentualnie w rozpraszacze ciepła, o różnych przekrojach poprzecznych i kształtach, obciążone prądem ciągłym. W stosowanych w praktyce rozwiązaniach torów prą- MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 12 Rys. 1. Rysunek do wyznaczania bilansu mocy w elemencie toru prądowego dowych niskiego i średniego napięcia odległości między zestykami (rozpraszaczami ciepła) są niewielkie i niejednakowe, a ponadto nieznana jest z reguły funkcja wydzielania ciepła wzdłuż zestyków (rozpraszaczy), co znacznie utrudnia wyznaczanie rozkładu temperatury w takich torach. W przedstawionej metodzie punktem wyjścia jest znane równanie bilansu przyrostu mocy w dowolnym elemencie toru prądowego o stałym przekroju S, rezystywności materiału toru w temperaturze oraz obwodzie A przekroju poprzecznego danego elementu i stałym współczynniku oddawania ciepła k, a także współczynniku wypierania prądu kw, przez który przepływa prąd I o niezmiennej wartości, rozszerzone o składnik mocy wydzielanej przez dodatkowe źródło ciepła lub rozpraszanej na odcinku dx w jednostce czasu (rys. 1) [3, 4]. Równanie bilansu cieplnego dla elementu toru o długości dx ma postać: gdzie: p ( x ) dP / dx – rozkład mocy dodatkowej wydziela- nej (rozpraszanej) w torze prądowym (rys. 2). Rys. 2. Przykładowy rozkład mocy dodatkowo wydzielanej (rozpraszanej) w torze prądowym Oznaczając przyrost temperatury przez 0 oraz przechodząc z funkcji ciągłej do dyskretnego wydzielania mocy PA w odległości x1 od osi symetrii toru (rys. 2) i (lub) odbioru PB mocy w odległości x2 od osi symetrii x = 0, a także uwzględniając właściwość próbkową funkcji Diraca [5], otrzymano kolejno zależności: dp1 dp2 dp3 dp4 dP 0 gdzie: dp1 – moc strumienia cieplnego dopływająca do rozpatrywanego elementu w jednostce czasu; dp2 – moc wydzielana w rozpatrywanym elemencie w jednostce czasu; dp3 – moc strumienia cieplnego odpływająca od rozpatrywanego elementu w jednostce czasu; dp4 – moc oddana do otoczenia z powierzchni bocznej rozpatrywanego elementu w jednostce czasu; dP – moc wydzielana (rozpraszana przez dodatkowe źródło – rozpraszacz) na odcinku dx w jednostce czasu. Podstawiając do równania poszczególne składniki bilansu [2, 3, 4], dla stanu ustalonego nagrzewania otrzymuje się zależność: I 2 k w p ( x ) d 2 kA ( 0 ) 0 2 S S dx S 2 p( x) P ( x x1 ) P d 2 kA I 2 k w PA ( 0 ) ( x x1 ) B ( x x2 ) 0 2 dx S S 2 S S Rozwiązując z kolei to równanie, można na przykład wyznaczyć zależność na rozkład przyrostu temperatury τ(x) wzdłuż toru prądowego z zestykami i rozpraszaczami ciepła, a mianowicie: ( x) PA e b1 1 P e A a1 2 a1 S a1 ( x x1 ) e a1 ( x x1 ) a1 x1 ( x x1 ) PB e a1 x2 PB e e a1 ( x x1 ) gdzie: a1 I 2 k w kA ; b1 S S 2 a1 x e e a1 x a1 ( x x2 ) ( x ) ( x x2 ) Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 13 Przekształcając powyższy wzór na τ(x), można otrzymać analityczną zależność [3, 4] między mocą rozpraszaną PB ( x x2 ) przez rozpraszacz zamocowa- PA (1 e PB e a1 ( x1 x2 ) e ny w odległości x2 a dopuszczalnym przyrostem temperatury w zestykach τ(x1) i mocą w nich wydzielaną PA ( x x1 ) : b ) ( x ) ( x1 ) 1 2 a1 S a1 e e ( x ) ( x x 2 a1 x1 a1 ( x1 x2 ) Znając wymaganą moc rozpraszaną PB w danym miejscu toru prądowego, niezbędną do zachowania dopuszczalnego przyrostu temperatury w innym miejscu toru (na przykład w zestyku), można z katalogów rozpraszaczy określić zarówno typ, jak i jego wymiary. 3. ANALIZA I BADANIA ROZKŁADU TEMPERATURY W TORACH PRĄDOWYCH W celu wyznaczania rozkładu temperatury w torach prądowych na podstawie przedstawionej metody opracowano program komputerowy. Składa się on z czterech głównych bloków. Są to: blok deklaracji, wprowadzania danych, a1 ( x1 x2 ) a1 ( x1 x2 ) 2) rysowania grafiki, obliczeń i wydruków. Przedmiotem obliczeń były tory prądowe wykonane z miedzi i aluminium, o różnych kształtach i wartościach przekrojów poprzecznych. W celu sprawdzenia prawidłowości działania programu rozpatrzono przypadki torów prądowych bez zestyków i z jednym zestykiem, dla których znane są zależności na przyrosty temperatury [3, 4]. Analizowano również bardziej złożone konfiguracje odosobnionych torów prądowych. Przykładowe wydruki rozkładów temperatur wzdłuż wybranych torów, uzyskane przy wykorzystaniu metody lokalnych źródeł ciepła, przedstawiono na rysunku 3. i 4. W celu sprawdzenia poprawności obliczeń teoretycznych przyrostów temperatury w torach prądowych określonych przedstawioną metodą przeprowadzono badania nagrzewania odłącznika średniego napięcia i modelu dwuprzerwowego układu stykowego (rys. 5). Rys. 3. Tor prądowy bez zestyków o różnych przekrojach przewodów, miedziany; * – mnożnik skali Rys. 4. Tor prądowy o różnych przekrojach przewodów z jednym zestykiem, aluminiowy; * – mnożnik skali MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 14 Rys. 5. Schemat układu do próby nagrzewania torów prądowych; O – odłącznik, S – stycznik, DN – dławik nastawczy, TW – transformator wielkoprądowy, A – amperomierz, mV – miliwoltomierz Tabela 1 Wyniki obliczeń teoretycznych oraz pomiarów przyrostów temperatury w badanych zestykach I[A] Układ zestykowy, Fk =1923 N Odłącznik, Fk = 580 N τx1 [ºC] 1000 800 630 pom. 43.1 27.6 17.2 Zestaw taki poddano próbie nagrzewania prądami ciągłymi o wartościach od 630 A do 1000 A przy kilku wybranych siłach Fk dociskających styki badanych układów, a mianowicie: 580 N i 1923 N. Wartości średnie wyników otrzymanych z pomiarów w pobliżu zestyków oraz wyniki obliczeń teoretycznych przyrostów temperatury podano w tabeli 1. Przedstawione wyniki badań wskazują na dosyć dużą zgodność wyników pomiarów z obliczeniami, a także na praktyczną możliwość wykorzystania metody lokalnych źródeł ciepła w projektowaniu torów prądowych z zestykami. τx1 [ºC] obl. 41.5 26.7 16.8 pom. 36.1 19.7 11.7 b) Wyniki obliczeń przyrostów temperatury w analizowanych torach prądowych są dostatecznie zgodne z wynikami przeprowadzonych badań. c) Przebieg obliczeń rozkładu temperatury w torach prądowych wskazuje na przydatność metody w projektowaniu ciągów szynowych oraz torów prądowych aparatów elektrycznych i rozdzielnic. Literatura 1. 2. 4. WNIOSKI 3. 4. a) Przedstawiona metoda modelowania zjawisk cieplnych w torach prądowych umożliwia: wyznaczanie obciążalności prądowej układów złożonych, zwłaszcza torów niejednorodnych tworzących ciągi szyn, zestyków i rozpraszaczy ciepła (radiatorów), analizę rozkładu temperatury w torach prądowych, ustalenie wymaganej mocy dodatkowo rozpraszanej przy pomocy rozpraszaczy ciepła w danym miejscu toru. obl. 34.9 18.9 11.8 5. 6. 7. Braunowic M. i in.: Electrical contacts, CRC Press, London, New York 2006. Ciok Z.: Procesy łączeniowe w układach elektroenergetycznych, WNT, Warszawa 1983. Kulas S.: Tory prądowe i układy zestykowe, OWPW, Warszawa 2008. Kulas S.: Calculation of temperature gain in current circuit with contact, Proceedings of the V International Conference „Kontaktronika”, Bydgoszcz 1985. Lathi B.: Teoria sygnałów telekomunikacyjnych, PWN, Warszawa 1970. Maksymiuk J.: Aparaty elektryczne, WNT, Warszawa 1992. Zalesskij A. M., Kukiekow F. A.: Tiepłowyje rasczoty elektriczeskich apparatow, Energia, Leningrad 1967. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów dr inż. ALEKSANDER LISOWIEC mgr inż. ŁUKASZ SAPUŁA mgr inż. RADOSŁAW PRZYBYSZ Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa Pomiar upływności sieci w obszarach zagrożonych wybuchem W artykule przedstawiono sposoby pomiaru upływności sieci z pomiarem rezystancji między linią a ziemią w zakresie 0-200 kΩ oraz pomiaru ciągłości obwodu w zakresie 0-1 kΩ. Rozwiązania układowe do pomiaru ciągłości obwodu mogą być również wykorzystywane do sterowania iskrobezpiecznego (na przykład maszynami wydobywczymi). Po stronie zagrożonej wybuchem sygnały pomiarowe są przetwarzane za pomocą układu mikroprocesorowego, dzięki czemu zwiększono pewność działania zabezpieczeń. Informacje dotyczące upływności oraz ciągłości obwodu przekazywane są przez bariery iskrobezpieczne w postaci cyfrowej. 1. WSTĘP W sieciach kopalnianych kontrola stanu izolacji, poprzez pomiar rezystancji izolacji do ziemi, jest w stanie dać wystarczająco wcześnie informację ostrzegawczą o stopniowej utracie właściwości elektrycznych i mechanicznych izolacji, związanej z działaniem niekorzystnych czynników, takich jak temperatura, wilgotność, niekorzystne opary oraz naprężenia i udary mechaniczne [1]. Umożliwia to podjęcie odpowiednio szybko działań zapobiegawczych i niedopuszczenie do osiągnięcia stanu, przy którym konieczne jest działanie zabezpieczeń i przerwa w dostawie energii. Najistotniejszą jednak funkcją zabezpieczenia upływnościowego jest zapewnienie bezpieczeństwa ludzi. 2. ZASADY POMIARU UPŁYWNOŚCI Układy pomiarowe z mikroprocesorem za barierą iskrobezpieczną W sieciach kopalnianych szczególnie ważne jest zabezpieczenie instalacji elektrycznej przodka, gdzie pracują maszyny, gdyż tam istnieje największe prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia. Ponadto w sieciach kopalnianych muszą być spełnione wymogi iskrobezpieczności obwodów znajdujących się z strefie zagrożonej wybuchem. Rozwój elektroniki powoduje, że coraz większa część układów elektronicznych zabezpieczeń upływnościowych może być wykonana w postaci iskrobezpiecznej. Pomiar upływności w sieci polega na wymuszaniu przepływu prądu stałego w sieci (izolowanej) oraz pomiarze spadku napięcia związanego z pojawieniem się upływności do ziemi. Na rysunku 1. przedstawiono podstawowy układ do pomiaru upływności sieci. Dioda D służy do kompensacji termicznej spadku napięcia na diodach D1, D2, D3. Dzielniki R1/R2 i R3/R4 pełnią rolę filtrów dolnoprzepustowych na wejściach przetwornika analogowocyfrowego. Ponieważ rezystory R3 i R4 są włączone równolegle z rezystancją upływności sieci, maksymalny zakres pomiarowy jest praktycznie ograniczony od góry sumą R3 + R4. Udoskonalony układ do pomiaru upływności sieci przestawiono na rysunku 2. Dzielniki R1/R2 i R3/R4 zostały zastąpione wzmacniaczami operacyjnymi, dzięki czemu uzyskano jednakową rozdzielczość pomiaru w całym zakresie pomiarowym. MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 16 I2 I1 D1 D2 D D3 PAC2 R1 R3 R2 R4 PAC1 Rys. 1. Podstawowy układ do pomiaru upływności BARIERA ISKROBEZPIECZNA I U/f Rys. 2. Układ do pomiaru upływności ze wzmacniaczem operacyjnym Pierwsze rozwiązania układowe zabezpieczeń upływnościowych zawierały niewielkie fragmenty układu w strefie iskrobezpiecznej. W układzie przedstawionym na rysunku 2. napięcie proporcjonalne do mierzonej upływności jest podawane na wejście przetwornika napięcie/częstotliwość. Informację zawartą w częstotliwości sygnału łatwo jest przesyłać przez bariery oddzielające układy iskrobezpieczne od nieiskrobezpiecznych za pomocą transoptorów. Transoptory spełniające normy układów iskrobezpiecznych są jednak duże, drogie i powolne. Katalogowa częstotliwość graniczna takich transoptorów [2] jest równa ok. 100 kHz i jest o trzy rzędy wielkości niższa od częstotliwości granicznej transoptorów stosowanych do zwykłej izolacji galwanicznej. W praktycznych układach aplikacyjnych uzyskuje się częstotliwości graniczne nieprzekraczające kilku kHz, co znacznie ogranicza rozdzielczość pomiaru. Układy pomiarowe z mikroprocesorem przed barierą iskrobezpieczną Polepszenie parametrów zabezpieczenia upływnościowego można uzyskać, umieszczając mikroprocesor przed barierą iskrobezpieczną, jak to przedstawiono na rysunku 3. W układzie tym napięcie pomiarowe, proporcjonalne do rezystancji upływności, jest wzmacniane przez wzmacniacz różnicowy o bardzo dużej impedancji wejściowej. Napięcie to jest następnie zamieniane na postać cyfrową za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego, znajdującego się w mikroprocesorze przetwarzającym dalej sygnał cyfrowy. Na początku sygnał cyfrowy zostaje poddany działaniu złożonego filtru dolno-przepustowego, dzięki czemu usunięta zostaje większość sygnałów niepożądanych. W dalszej kolejności sygnał zostaje skalibrowany przez usunięcie składowej związanej Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 17 UKŁADY ISKROBEZPIECZNE Mikroprocesor PAC Up Up Rys. 3. Układ do pomiaru upływności z mikroprocesorem przed barierą iskrobezpieczną z napięciem niezrównoważenia wzmacniacza wejściowego oraz następuje wyrównanie wzmocnienia. Kalibracja może również obejmować poprawki związane z wpływem temperatury na odczyt napięcia. Mikroprocesor przelicza następnie wartość zmierzonego napięcia na wartość upływności linii. Dzięki temu, że przed operacją przeliczenia z sygnału pomiarowego zostają usunięte wszelkie składniki niepożądane, działanie zabezpieczenia upływnościowego jest znacznie bardziej niezawodne niż w starszych układach. Rys. 4. Położenie bariery iskrobezpiecznej w rozdzielnicy MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 18 Ru RS RR D ISB Rys. 5. Układ do pomiaru ciągłości obwodu Jednym z głównych problemów konstrukcyjnych przy projektowaniu układów elektronicznych stosowanych w górnictwie jest zapewnienie iskrobezpieczności. Normy dotyczące iskrobezpieczności narzucają wymagania, które nie jest łatwo spełnić w złożonych układach elektronicznych. Dotyczą one minimalnej grubości ścieżek, konieczności ograniczenia maksymalnych prądów zwarciowych oraz przepięć. Chociaż, jak to pokazano na rysunku 4., układ mikroprocesorowy znajduje się w strefie niezagrożonej wybuchem, jest połączony z układami znajdującymi się w strefie zagrożonej wybuchem za pomocą zwykłych przepustów a nie barier iskrobezpiecznych. Należy więc zapewnić ograniczenie energii, jaka może przedostać się do przestrzeni zagrożonej wybuchem przez przepusty. Rozwiązanie z mikroprocesorem przed barierą iskrobezpieczną ma jednak zalety w postaci dużej pewności działania zabezpieczeń upływnościowych. Układ do pomiaru ciągłości obwodu Zastosowanie mikroprocesora po stronie iskrobezpiecznej daje możliwość precyzyjnego pomiaru ciągłości obwodu. Na rysunku 5. przedstawiono układ ilustrujący sposób pomiaru ciągłości obwodu służącego do sterowania. W obwodzie wymusza się przepływ prądu impulsowego o zmieniającej się polaryzacji. W celu łatwego odfiltrowania składowych związanych z częstotliwością sieci częstotliwość impulsów jest równa 133 Hz. W przedstawionym układzie istnieje możliwość pomiaru rezystancji Rs w zakresie od 0 do 1,2 kΩ, rezystancji RR w zakresie od 0 do 2,5 kΩ oraz rezystancji Ru w zakresie od 0 do 2,5 kΩ. 3. PODSUMOWANIE Przesyłanie sygnałów przez bariery iskrobezpieczne powoduje ich degradację. Transoptory stosowane w barierach iskrobezpiecznych mają ograniczone pasmo częstotliwości, co zmniejsza dynamikę przesyłanego sygnału pomiarowego. Umieszczenie mikroprocesora przed barierami iskrobezpiecznymi zwiększa znacznie możliwości przetwarzania sygnałów pomiarowych, dzięki czemu zwiększona zostaje rozdzielczość pomiaru, odporność na zakłócenia oraz pewność działania zabezpieczeń i układów kontrolno-sterujących. Literatura 1. 2. zet10.ipee.pwr.wroc.pl/record/200/files/Gierczuk.pdf. www.vishay.com/docs/83541/cny65exi.pdf. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów mgr inż. TOMASZ MOLENDA mgr inż. SŁAWOMIR CHMIELARZ Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Iskrobezpieczeństwo a kompatybilność elektromagnetyczna – wybrane zagadnienia Systemy i urządzenia iskrobezpieczne muszą spełniać odpowiednie wymagania kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Jednoczesne zapewnienie iskrobezpieczeństwa oraz kompatybilności elektromagnetycznej sprawia często wiele trudności i pociąga za sobą konieczność realizowania nieraz sprzecznych ze sobą zaleceń. Możliwości stosowania powszechnie znanych i dostępnych środków czy rozwiązań pozwalających spełnić warunki EMC w urządzeniach i systemach iskrobezpiecznych są przeważnie znacznie ograniczone. Niektóre rozwiązania są jednak korzystne zarówno dla uzyskania iskrobezpieczeństwa, jak też dla zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej. W artykule opisano odniesienie do szeregu wymogów i ograniczeń narzucanych projektantowi urządzeń przeznaczonych do pracy w atmosferach wybuchowych przez normy przedmiotowe zgodne z dyrektywami 94/9/WE: ATEX [1] i 2004/108/WE: EMC [2]. Omówiono wybrane problemy występujące w urządzeniach iskrobezpiecznych przy spełnianiu wymagań norm zharmonizowanych dyrektywą EMC. 1. STOSOWANIE ELEMENTÓW LC A KONIECZNOŚĆ OGRANICZANIA WARTOŚCI POJEMNOŚCI I INDUKCYJNOŚCI W przypadku urządzeń nieiskrobezpiecznych panuje znaczna dowolność w doborze elementów LC (np. w układach filtrów przeciwzakłóceniowych czy obwodach przetwornic impulsowych) w celu zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej, a ewentualne ograniczenia są podyktowane najczęściej czynnikami natury technicznej czy też ekonomicznej. Natomiast w przypadku urządzeń iskrobezpiecznych decydującym czynnikiem ograniczającym są wymagania iskrobezpieczeństwa. Ograniczenia w stosowaniu odpowiednio dużych wartości pojemności i indukcyjności powodują na przykład, że podczas narażeń zaburzeniami przewodzonymi o częstotliwości radiowej większość nieprawidłowości w działaniu urządzeń ma miejsce przy niskich częstotliwościach narażania – od częstotliwości rzędu kilkuset kHz do kilku MHz. Jest to potwierdzone wynikami licznych badań konstruktorskich, przeprowadzanych na etapie opracowywania urządzeń iskrobezpiecznych. Filtry złożone z elementów LC o niższych wartościach pojemności i indukcyjności są dla wyższych częstotliwości narażania przeważnie bardziej skuteczne i spełniają swoje zadanie. Bardzo istotny jest dobór topologii filtru do układu, ponieważ każda z nich sprawdza się w innych warunkach. W szczególnych przypadkach zastosowane elementy LC mogą zatem okazać się zbędne, pogarszając tylko niepotrzebnie parametry iskrobezpieczeństwa. W stosunku do układu RC układ LC charakteryzuje się znacznie lepszymi parametrami, jednak wymaga starannego doboru elementów ze względu na możliwość wystąpienia rezonansu. Ogólnie w przypadku filtrów dolnoprzepustowych szeregowa indukcyjność (ewentualnie rezystancja) stosowana jest od strony niskich impedancji źródła lub obciążenia, a równoległa pojemność stosowana jest od strony wysokich impedancji źródła lub obciążenia. MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 20 Wysoka impedancja Wysoka impedancja Niska impedancja Niska impedancja Wysoka impedancja Niska impedancja Niska impedancja Wysoka impedancja Rys. 1. Zalecana topologia filtrów w zależności od impedancji źródła i obciążenia [3] Należy mieć jednak na względzie możliwą znaczną zmienność tych impedancji. Bardzo istotne jest także stosowanie właściwych filtrów dla danych rodzajów zaburzeń: symetrycznych lub asymetrycznych. Filtry dla zaburzeń symetrycznych mają różną budowę od filtrów dla zaburzeń asymetrycznych: decydujące znaczenie ma sposób nawinięcia i wzajemne kierunki zwojów cewek oraz miejsce dołączenia kondensatorów [3]. Stosowanie większych wartości pojemności w układach zasilających pozwalałoby zapewnić kompatybilność elektromagnetyczną, co stoi jednak w sprzeczności z koniecznością ograniczenia pojemności wewnętrznej urządzeń iskrobezpiecznych [4]. W przypadku stosowania impulsowych układów zasilania przy wyższych częstotliwościach pracy tych układów możliwe jest stosowanie elementów o niższych wartościach indukcyjności i pojemności. 2. REZYSTANCJA SZEREGOWA W FILTRACH RC Ze względów opisanych w poprzednim punkcie w urządzeniach iskrobezpiecznych bardziej zalecane jest stosowanie np. filtrów RC zamiast LC, co skutkuje dodatkową korzyścią dla iskrobezpieczeństwa w postaci rezystancji szeregowej. Ze względu na spadek napięcia na szeregowej rezystancji istotnym czynnikiem jest w takim przypadku jak najmniejszy pobór prądu. Ponadto układ RC posiada w stosunku do układu LC bardziej pewne i przewidywalne, choć gorsze, parametry ze względu na brak występowania rezonansu. Rozwiązanie to możliwe jest do stosowania zarówno w liniach zasilających, jak również w sygnałowych – w zależności od standardu, parametrów czy też dopuszczalnych ograniczeń tych parametrów (np. ograniczenia pasma częstotliwości, zmniejszenia maksymalnej szybkości i/lub zasięgu transmisji czy też możliwej liczby łączonych urządzeń). W celu ograniczenia prądów i mocy w urządzeniach iskrobezpiecznych rezystancja szeregowa jest niezbędna, jak również ma korzystny wpływ na kompatybilność elektromagnetyczną. Ponadto stosowanie filtrów RC jest ogólnie zalecane również z tego powodu, że obecność rezystancji umożliwia wydzielenie się na niej mocy zaburzeń, natomiast filtr LC jest dla zaburzenia jedynie elementem blokującym [5], stanowiącym dla niego niedopasowanie impedancji i nieumożliwiającym wytracenia energii zaburzenia. W przypadku dużego poboru prądu możliwość stosowania filtrów RC jest ograniczona. Filtry te stosowane są do zasilania, wejść analogowych albo cyfrowych, szeregowych, różnicowych interfejsów zewnętrznych urządzeń (np. CAN, RS-485). Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 21 Rys. 2. Z karty katalogowej 1N5333 [6] Rys. 3. Z karty katalogowej 1N5333 [7] Rys. 4. Z karty katalogowej BZM55 [8] W niektórych przypadkach wprowadzenie dodatkowej rezystancji szeregowej może jednak obniżyć odporność urządzenia na zaburzenia elektromagnetyczne. Wprowadzanie dodatkowej szeregowej rezystancji (ewentualnie wraz z równoległymi diodami Zenera) jest często stosowane w obrębie jednego urządzenia w celu rozdzielenia jego różnych obwodów (np. obwodu głównego od obwodu interfejsu szeregowego). Dodatkowa rezystancja tworzy wraz z pojemnościami wejściowymi układów scalonych oraz pojemnościami diod Zenera układy RC mające nieraz istotny wpływ na przebiegi sygnałów oraz odporność na zaburzenia sygnałów o zniekształconych przebiegach. Przykładowe wartości rezystancji stosowanych w liniach komunikacji szeregowej CMOS wynoszą: 1 kΩ – 2,2 kΩ. Wartość pojemności diod Zenera zmienia się w bardzo szerokim zakresie i zależy od typu diody, znamionowego napięcia Zenera oraz od napięcia (w kierunku wstecznym) na diodzie. Minimalne wartości przekraczają jednak 100 pF dla pojedynczej diody. Dodatkowym utrudnieniem dla oszacowania wielkości pojemności wnoszonej przez zastosowane diody Zenera jest często brak odpowiednich charakterystyk w ich kartach katalogowych. Tylko niektórzy producenci zamieszczają charakterystyki dotyczące pojemności diod Zenera (rys. 2, 3 i 4). Korzystną cechą tego rozwiązania jest fakt, że diody Zenera o małej mocy znamionowej (np. BZM55) charakteryzują się mniejszą pojemnością. W rozwiązaniach iskrobezpiecznych stosowane są one wraz z szeregowymi rezystorami o dużej wartości rezystancji, co w połączeniu z małą pojemnością nie zwiększa tak bardzo stałej czasowej (rys. 4). Niestety, dla danego typu diody Zenera czym niższe jest napięcie Zenera, tym większa jest pojemność diody, a w iskrobezpiecznych aplikacjach jednak zdecydowanie przeważają diody Zenera o niskich napięciach, a więc większych pojemnościach (rys. 2, 3 i 4). Stosowanie rezystorów szeregowych przed układami zasilania zrealizowanymi w oparciu o stabilizatory liniowe jest korzystne także z innych względów: pozwala wytracić część mocy na rezystorze zamiast na samym elemencie półprzewodnikowym stabilizatora. Umożliwia to szerszy wzajemny dobór rozwiązań i parametrów (zakres zmian napięcia zasilania, zakres zmian pobieranego prądu, parametry znamionowe zastosowanych elementów). W od- 22 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA niesieniu do kompatybilności elektromagnetycznej zaletą układów liniowych jest to, że one same wnoszą tylko szum, nie generują natomiast zaburzeń typowych dla układów impulsowych, co ułatwia spełnienie wymagań dotyczących emisji oraz korzystnie wpływa na kompatybilność wewnętrzną urządzeń. Natomiast w przypadku stosowania impulsowych układów zasilających szeregowa rezystancja przed takimi układami wydatnie ogranicza ich sprawność, a więc tę właściwość, dla której są one stosowane [9]. W przypadku urządzeń iskrobezpiecznych układy zasilające przenoszą zwykle niewielkie moce, jednak stosując impulsowe układy zasilania, należy szczególnie mieć na względzie wymagania dotyczące emisji, ale także wewnętrzną kompatybilność urządzenia, zwłaszcza w przypadku układów analogowych. Dodatkowe utrudnienie przy stosowaniu impulsowych układów zasilających wynika już z samej istoty ich działania i przetwarzania mocy, wiąże się ono z tym, że przykładowo równoległe ograniczniki napięcia w postaci diod Zenera na wyjściu takiego układu muszą być dobierane dla takiej samej mocy, jaka doprowadzana jest do wejścia, albo powinny posiadać dodatkowy bezpiecznik. W każdym przypadku jest to jednak związane z pewnymi utrudnieniami. realizacji dobrych własności ekranujących, np. ze względu na uszczelki, które oddzielają galwanicznie poszczególne elementy obudowy. Dla ekranowania pól o niskiej częstotliwości mających charakter magnetyczny, typowych dla środowiska o niskiej impedancji, należy stosować duże ilości materiału magnetycznego metalowego. Fala wnikająca w materiał powoduje powstawanie prądów wirowych w jego grubej warstwie, która pozwala na skuteczne tłumienie. Dla ekranowania pól o wysokiej i bardzo wysokiej częstotliwości mających charakter elektryczny, typowych dla środowiska o wysokiej impedancji, należy stosować materiały o jak najlepszej przewodności elektrycznej powierzchni. Prądy wielkiej częstotliwości przepływają wtedy po powierzchni ekranu. W przypadku konieczności tłumienia obu rodzajów pól należy stosować zarówno odpowiednią ilość materiału, jak również jego odpowiednią powierzchnię [3]. Zgodnie z punktem 9. normy PN-EN 60079-25 [11] obwód iskrobezpieczny powinien być izolowany od ziemi albo połączony tylko w jednym punkcie z potencjałem odniesienia, związanym z przestrzenią zagrożoną. Norma [11] określa, że w przypadku więcej niż jednego połączenia z ziemią jest to dozwolone w obwodzie pod warunkiem, że obwód jest galwanicznie rozdzielony na podobwody, z których każdy ma tylko jeden punkt uziemienia. Według tej normy [11] ekrany powinny być połączone z ziemią lub konstrukcją obiektu. Wymagane jest, aby w dokumentacji systemu było jednoznacznie określone, który punkt lub które punkty systemu przeznacza się do połączenia z potencjałem odniesienia instalacji. W praktyce konstruktorskiej pod względem kompatybilności elektromagnetycznej w zależności od konkretnego przypadku lepiej mogą się sprawdzić takie warianty połączeń, które nie są dozwolone normą [11]. Wymogi tej normy [11] stoją w sprzeczności z zaleceniem, aby dla tłumienia zaburzeń promieniowanych ekrany kabli uziemiać obustronnie [3, 5]. W przypadku stosowania kabla/przewodu typu A zgodnie z punktem 12.2.2.8 PN-EN 60079-14 [12], w którym ekrany przewodzące zapewniają indywidualną ochronę obwodów iskrobezpiecznych, zabezpieczając te obwody od zwarć między sobą, ekrany te muszą posiadać pokrycie nie mniejsze niż 60% powierzchni. Rozwiązanie takie ułatwia zapewnienie EMC. 3. EKRANOWANIE I UZIEMIANIE Wiele rozwiązań możliwych do zastosowania w urządzeniach nieiskrobezpiecznych nie może być bezpośrednio zastosowanych w przypadku urządzeń iskrobezpiecznych. Również podczas badań konstruktorskich zakres możliwości eksperymentalnego poszukiwania odpowiedniego rozwiązania jest poważnie zawężony. Pod tym względem możliwości np. podłączania ekranu ograniczone są ściśle do wymagań norm dotyczących iskrobezpieczeństwa i z tego względu nie można zastosować niektórych rozwiązań, które w szczególnych przypadkach mogłyby poprawić kompatybilność elektromagnetyczną. Na rynku występuje bardzo dużo różnych materiałów mających na celu poprawienie szczelności ekranowania pomiędzy np. oddzielnymi elementami obudowy albo samej powierzchni obudowy. Występują one w postaci bardzo różnorodnych profili, taśm, folii, a także powłok: np. farb, lakierów. Nie zawsze jednak możliwe jest ich stosowanie w urządzeniach iskrobezpiecznych ze względu na użyte do ich wytworzenia materiały. Także realizując wymagania dotyczące obudów urządzeń iskrobezpiecznych [10] (chociażby te związane z zapewnieniem odpowiedniego stopnia ochrony obudowy IP), można napotkać trudności przy 4. SEPARACJA Separacja galwaniczna stosowana wyłącznie dla spełnienia wymogów iskrobezpieczeństwa może okazać się pomocna również dla zapewnienia kom- Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 23 patybilności elektromagnetycznej, ograniczając propagowanie się zaburzeń zarówno pomiędzy urządzeniami wchodzącymi w skład systemu, jak też w obrębie pojedynczego urządzenia. W przypadku zaistnienia takiej potrzeby pod warunkiem zachowania iskrobezpieczeństwa możliwe jest zastosowanie dodatkowej separacji, wprowadzonej wyłącznie w celu zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej. Za formę separacji galwanicz- nej można uznać transmisję światłowodową, której odporność na zaburzenia elektromagnetyczne stanowi wielką zaletę. Należy w takim przypadku mieć na względzie konieczność spełnienia wymagań PN-EN 60079-28 [13], np. ograniczenie mocy wypromieniowanej światłowodem. W tabeli 1. zebrano własności różnych metod separacji z uwzględnieniem aspektów kompatybilności elektromagnetycznej i iskrobezpieczeństwa. Tabela 1 Porównanie ograniczeń pasma częstotliwości, zastosowań, aspektów iskrobezpieczeństwa w zakresie separacji obwodów oraz aspektów EMC różnych rodzajów separacji Transoptor Izolatory cyfrowe ze sprężeniem: indukcyjnym (iCoupler), Możliwość separacji zarówno obwodów iskrobezpiecznych, jak i pomiędzy iskrobezpiecznym a nieiskrobezpiecznym (możliwość zapewnienia odstępów izolacyjnych). Wprowadzenie dodatkowej indukcyjności do układu Możliwość separacji zarówno obwodów iskrobezpiecznych, jak i pomiędzy iskrobezpiecznym a nieiskrobezpiecznym (możliwość zapewnienia odstępów izolacyjnych). Wprowadzenie dodatkowej pojemności do układu Możliwość separacji zarówno obwodów iskrobezpiecznych, jak i pomiędzy iskrobezpiecznym a nieiskrobezpiecznym (ograniczona możliwość zapewnienia odstępów izolacyjnych) Ograniczenie przenoszonego pasma od strony niskich i bardzo wysokich częstotliwości, zastosowanie tylko dla sygnałów analogowych Ograniczenie przenoszonego pasma od strony wysokich częstotliwości, zastosowanie zwykle dla sygnałów dwustanowych (konieczność kompensowania nieliniowości dla sygnałów analogowych) Ograniczenie przenoszonego pasma od strony wysokich częstotliwości, zastosowanie tylko dla sygnałów dwustanowych, z możliwością konwersji poziomów logicznych [14, 15] Ogranicza propagowanie zaburzeń poprzez tłumienie składowych o częstotliwościach leżących poza pasmem przenoszenia transformatora Ogranicza propagowanie zaburzeń o niskich częstotliwościach Bardzo dobre własności tłumienia zaburzeń w przypadku separacji sygnałów dwustanowych Możliwość separacji jedynie obwodów iskrobezpiecznych (brak odpowiednich odstępów izolacyjnych) Bardzo dobre własności tłumienia zaburzeń Możliwość separacji zarówno obwodów iskrobezpiecznych, jak i pomiędzy iskrobezpiecznym a nieiskrobezpiecznym (praktycznie dowolna możliwość realizacji odstępów izolacyjnych) Bardzo dobre własności tłumienia zaburzeń w przypadku separacji sygnałów dwustanowych. Osiągalne minimalne sprzężenia pomiędzy separowanymi stronami ze względu na możliwość uzyskania dużych odstępów Pobór energii Brak Ograniczenie przenoszonego pasma od strony niskich i wysokich częstotliwości, zastosowanie tylko dla sygnałów analogowych Aspekty EMC Brak Sprzężenie pojemnościowe Aspekty iskrobezpieczeństwa w zakresie separacji obwodów Średni, możliwość ograniczenia Sprzężenie transformatorowe Ograniczenia pasma częstotliwości, zastosowania Mały Rodzaj separacji Łącze światłowodowe Ograniczenie przenoszonego pasma od strony wysokich częstotliwości, zastosowanie zwykle dla sygnałów dwustanowych (konieczność kompensowania nieliniowości dla sygnałów analogowych) 5. POŁĄCZENIA Ograniczone są również możliwości wyboru typu kabli i przewodów przeznaczonych do łączenia urządzeń iskrobezpiecznych w ramach systemu oraz do realizacji połączeń wewnętrznych w urządzeniach. Można stosować tylko te, które spełniają wymagania iskrobezpieczeństwa pod względem zastosowanych materiałów izolacyjnych, powierzchni przekroju przewodów, grubości izolacji, ewentualnej obecności Wysoki, Możliwość ograniczenia pojemnościowym (ISO) ekranów i struktury (PN-EN 60079-14 [12] – punkt 8. PN-EN 60079-25 [11], punkt 4.8 PN-EN 50303 [16]). Wyklucza to zastosowanie kabla albo przewodu innego typu, który w szczególnych przypadkach pozwalałby na zapewnienie kompatybilności elektromagnetycznej. Wybór kabli możliwych do użycia w iskrobezpiecznych zastosowaniach jest obecnie dość szeroki, jednak zawsze ograniczony. W szczególnych, uzasadnionych przypadkach możliwe jest opracowanie odpowiedniego kabla specjalnie dla danego zastosowania, który umożliwi zapewnienie MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 24 Tabela 2 Porównanie zakresu wymaganych badań odporności wejść/wyjść sygnałowych lub sterowania w zależności od dopuszczalnej długości połączenia Długość połączeń Rodzaj zaburzeń Serie szybkich impulsów Udary Zaburzenia przewodzone RF — Poniżej 3 m Pomiędzy 3 m a 30 m Powyżej 30 m — — — + — + + + + badanie nie jest wymagane kompatybilności elektromagnetycznej, co wiąże się jednak z oczywistymi utrudnieniami. Ponadto występuje ograniczenie długości i/lub liczby żył w kablu wielożyłowym ze względu na wprowadzaną indukcyjność i pojemność. Im dłuższe może być dopuszczalne połączenie kablowe, tym bardziej poszerza się zakres i wymagania dotyczące badań EMC [17]. Połączenia światłowodowe rozwiązują problem ograniczenia wprowadzanej pojemności i indukcyjności w obwodach iskrobezpiecznych, a badania EMC odporności i emisji w stosunku do tych połączeń nie mają odniesienia. Wymagania EMC dla połączeń narażonych na zaburzenia zalecają stosowanie przewodów ekranowanych lub tzw. skrętki zamiast pary przewodów. 6. KOLEJNOŚĆ BADAŃ Przy konstruowaniu urządzeń pod względem spełnienia wymagań EMC oraz stosowaniu środków pozwalających je spełnić można wyróżnić dwie przeciwstawne tendencje. Jedna z nich polega na przeprowadzaniu wielu kolejnych zmian, a następnie badań, pozwalając w sposób eksperymentalny ustalić niezbędne minimum środków technicznych, które zapewni spełnienie wymagań kompatybilności elektromagnetycznej. Druga polega na zastosowaniu a priori maksimum środków technicznych pozwalających spełnić wymagania EMC już podczas projektowania urządzenia pomimo tego, że wiele z nich mogłoby się okazać zbędnymi i nadmiarowymi. Pierwsza z metod prowadzi do uzyskania konstrukcji zoptymalizowanych pod względem EMC i jest praktykowana zwłaszcza przy planowanej wielkoseryjnej + badanie jest wymagane produkcji danego urządzenia – jest tym bardziej opłacalna, czym większa ma być skala produkcji. Wiąże się to zawsze z większym nakładem kosztów i czasu poświęconych na badania, ale sam jednostkowy koszt wytworzenia urządzenia może być dzięki temu niższy. Druga z metod prowadzi do uzyskania konstrukcji nadmiarowych i jest charakterystyczna bardziej dla produkcji małoseryjnej czy wręcz jednostkowej, ale znacząco zwiększa szanse na spełnienie wymagań EMC bez konieczności wprowadzania kolejnych modyfikacji. Są to oczywiście skrajne tendencje, pomiędzy którymi istnieje obszar rozwiązań pośrednich. W przypadku urządzeń iskrobezpiecznych dominuje tendencja optymalizacji, zdecydowanie bardziej jednak ze względu na parametry iskrobezpieczeństwa niż na minimalizację kosztów produkcji urządzenia. Podczas przeprowadzania konstruktorskich badań kompatybilności elektromagnetycznej istnieje możliwość ingerencji zarówno w rozwiązania, strukturę systemu lub urządzenia, jak i w same wartości i typy zastosowanych elementów. Każdy z wymienionych czynników może być związany z iskrobezpieczeństwem i jego odpowiednimi parametrami. Z tego też względu badania kompatybilności elektromagnetycznej powinny być przeprowadzane przed certyfikacją ATEX, a podczas badań należy kontrolować zakres wprowadzanych zmian, aby zawsze mieściły się one w zakładanym zakresie, narzuconym wymaganiami iskrobezpieczeństwa. W szczególnych przypadkach badania takie mogą mieć charakter iteracyjny, np. kiedy ze względu na parametry iskrobezpieczeństwa należy możliwie ograniczyć indukcyjność i/lub pojemność. Można w takim przypadku iteracyjnie dobierać strukturę połączeń i wartości elementów LC oraz przeprowa- Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 dzać kolejne badania aż do uzyskania wymaganej kompatybilności elektromagnetycznej przy minimalnych wystarczających do tego celu wartościach pojemności i indukcyjności. Możliwy jest oczywiście przypadek, w którym podczas certyfikacji ATEX zaistnieje konieczność wprowadzenia dalszych zmian w stosunku do wersji przebadanej już pod względem kompatybilności elektromagnetycznej, jednak sytuacja taka pozostawia większe możliwości dokonania zmian niż w odwrotnym przypadku. 7. PODSUMOWANIE Każdy system i urządzenie iskrobezpieczne powinno być zaprojektowane w taki sposób, aby spełniając ściśle wymagania norm dotyczących iskrobezpieczeństwa, pozostawało jednocześnie kompatybilne elektromagnetycznie, co jednak może rzutować zarówno na same parametry iskrobezpieczeństwa (oczywiście pod warunkiem jego zachowania), jak również na parametry funkcjonalne. Jednak należy mieć na względzie, że spośród środków stosowanych dla zapewnienia iskrobezpieczeństwa nieliczne tylko poprawiają własności dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej i pogodzenie tych dwóch wymagań bywa nieraz bardzo trudne. Jeżeli jest taka możliwość, warto również wcześniej wziąć pod uwagę uzyskanie parametrów iskrobezpieczeństwa pozwalających na jak najszerszy zakres stosowania urządzenia, nawet w przypadku, kiedy projektowane jest ono pod specyficzne wymagania konkretnego systemu czy też pojedynczej aplikacji. W szczególnych przypadkach możliwe jest uzyskanie kompatybilności elektromagnetycznej również poprzez odpowiednią zmianę oprogramowania urządzenia, co może okazać się wyjątkowo pożądanym rozwiązaniem, gdyż nie wpływa ono na iskrobezpieczeństwo. Istnieje wyraźna potrzeba uwzględnienia specyfiki środowiska elektromagnetycznego występującego w podziemiach kopalń. Rodzaje i poziomy narażeń oraz emisji powinny być odpowiednie dla tych warunków, gdyż miały miejsce przypadki trudności z uzyskaniem kompatybilności elektromagnetycznej w rzeczywistych warunkach eksploatacji urządzenia, pomimo spełnienia przez nie wszystkich wymagań podczas badań laboratoryjnych. Jest to spowodowane tym, że w kopalniach stosowane są napięcia zasilania rzędu kilku kV, a prądy mogą osiągać wartości kilkuset amperów. Zmiany wielkości powodują powstawanie silnych zaburzeń zarówno przewodzonych, jak i promieniowanych [18]. 25 Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 94/9/WE ATEX Urządzenia i systemy ochronne przeznaczone do użytku w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. 2004/108/WE EMC Kompatybilność elektromagnetyczna. 12. Seminarium EMC ASTAT/EMAG 2007. Materiały seminaryjne ASTAT/ EMAG, Katowice 25.10.2007. PN-EN 60079-11:2012 Atmosfery wybuchowe, cz. 11. Zabezpieczenie urządzeń za pomocą iskrobezpieczeństwa "i". ISBN: 97883-266-9046-4, data zatwierdzenia: 2012-02-27, data publikacji: 2012-03-05. Rymarski Z.: Materiałoznawstwo i konstrukcja urządzeń elektronicznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, ISBN: PLISSN0434-0825. Karta katalogowa serii diod Zenera 1N5333 firmy Microsemi. Karta katalogowa serii diod Zenera 1N5333 firmy ST. Karta katalogowa serii diod Zenera BZM55 firmy Vishay. Molenda T., Ptak K.: Konstrukcja iskrobezpiecznych urządzeń wykorzystujących transmisję szeregową. Materiały konferencyjne EMTECH 2010 r. PN-EN 60079-0:2009 Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem gazów, cz. 0. Wymagania ogólne. ISBN: 978-83-251-8814-6, data zatwierdzenia: 2009-10-29, data publikacji: 2009-10-29. PN-EN 60079-25:2011 Atmosfery wybuchowe, cz. 25. Systemy iskrobezpieczne. ISBN: 978-83-266-7182-1, data zatwierdzenia: 2011-03-04, data publikacji: 2011-03-11. PN-EN 60079-14:2009 Atmosfery wybuchowe, cz. 14. Projektowanie, dobór i montaż instalacji elektrycznych, data zatwierdzenia: 2009-02-26, data publikacji: 2009-02-26. PN-EN 60079-28:2010 Atmosfery wybuchowe, cz. 28. Zabezpieczenie urządzeń oraz systemów transmisji wykorzystujących promieniowanie optyczne. ISBN: 978-83-266-6574-5, data zatwierdzenia: 2010-11-21, data publikacji: 2010-12-09. Agilent/NVE GMR Isolators-Performance Comparison to Analog Devices iCoupler® Products [online]. Dostępny w Internecie: http://www.analog.com/static/importedfiles/product_highlights/54068 30898840Agilent_NVE_FMR_IsolatorsF.pdf. The ISO72x Family of High-Speed Digital Isolators [online]. Dostępny w Internecie: http://www.ti.com/lit/an/slla198/slla198.pdf. PN-EN 50303:2004/Ap1:2005 Urządzenia grupy I kategorii M1 przeznaczone do pracy ciągłej w atmosferach zagrożonych metanem i/lub pyłem węglowym, data zatwierdzenia: 2005-04-22, data publikacji: 2005-05-13. PN-EN 61326-1:2009 Wyposażenie elektryczne do pomiarów, sterowania i użytku w laboratoriach. Wymagania dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), cz. 1. Wymagania ogólne. ISBN: 978-83-251-8018-8, data zatwierdzenia: 2009-07-15, data publikacji: 2009-08-07. Konferencja „Środowisko Elektromagnetyczne Kopalń”, Materiały konferencyjne EMAG, Katowice 20.09.2011. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów dr inż. ANDRZEJ DRWIĘGA mgr inż. BOGUSŁAW HUPA Instytut Techniki Górniczej KOMAG Problem wysokości wieży w elektrowni wiatrowej W artykule omówiono wpływ wysokości wieży na efektywność pracy, rentowność i perspektywy rozwoju elektrowni wiatrowych. Uzasadniono celowość budowy wysokich wież kratowych oraz przedstawiono sposób taniego i bezpiecznego montażu wież kratowych o wysokościach powyżej 100 m. 1. WPROWADZENIE W PROBLEMATYKĘ ELEKTROWNI WIATROWYCH W ciągu ostatnich 100 lat nastąpił ponad dwunastokrotny wzrost zapotrzebowania na energię [1]. Szacuje się, że zasoby nieodnawialnych źródeł energii opartych na surowcach kopalnych wystarczą na kilkadziesiąt lat. Według powszechnie panujących poglądów konwencjonalna energia, oparta na kopalinach, jest silnie szkodliwa dla środowiska. Większe zagrożenie dla ludzi i środowiska stanowią jednak produkty odpadowe energetyki konwencjonalnej (SO2, NOx, CO2, pyły itp.). Głównym celem budowania elektrowni wiatrowych jest wytwarzanie energii elektrycznej w sposób czysty w celu zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery. W Polsce w najbliższych latach prognozowany jest silny rozwój energetyki opartej na proekologicznych, odnawialnych źródłach energii [3 i 4], które występują w przyrodzie w sposób ciągły, niezależnie od stopnia ich używania. Odnawialne źródła energii technicznie możliwe do wykorzystania to głównie: energia mechaniczna wiatru, energia mechaniczna wody, energia termiczna i pływy morza, energia słoneczna, energia geotermiczna, energia biomasy itd. [5]. Energia wiatru to „energia czysta” i ogólnie łatwo dostępna. Potencjał energetyczny energii wiatrowej w Europie na lądzie i na morzu jest bardzo duży [6]. Według Europejskiej Agencji Środowiska (European Environment Agency) przewidywany potencjał energii wiatrowej możliwy do uzyskania w Europie w roku 2020 jest trzy razy większy od obecnego europejskiego zapotrzebowania na energię elektryczną. Na chwilę obecną energetyka wiatrowa jest wprawdzie jednym z droższych sposobów walki z nadmiarem gazów cieplarnianych, lecz pozwala wyeliminować straty związane z degradacją środowiska naturalnego (efekt cieplarniany), które byłyby niewyobrażalnie większe. Główną wadą energii wiatrowej jest jej sezonowość, co generuje koszty. Elektrownie wiatrowe, w zależności od lokalizacji, wytwarzają prąd jedynie przez 20-40% czasu, natomiast koszty inwestycyjne dotyczą 100% mocy zainstalowanej. Za kryterium opłacalności stosowania na danym terenie elektrowni wiatrowych przyjęto występowanie średniej prędkości wiatru (mierzonej na wysokości ok. 10 m nad ziemią) większej od 4÷5 m/s. Efektowna praca elektrowni wiatrowej jest ściśle związana z prędkością wiatru, na co wpływa lokalizacja elektrowni oraz wysokość wieży [5]. Energia rośnie z trzecią potęgą prędkości wiatru. Przy powierzchni gruntu prędkość wiatru jest równa zero. Siły tarcia sprawiają, że tylko ¼ energii kinetycznej wiatru przypada na wysokości do 100 m, a pozostałe ¾ przypada na wiatry wiejące na wysokościach większych niż 100 m. Od wysokości wieży zależą nie tylko parametry pracy elektrowni wiatrowej, ale również jej rentowność. Polska uchodzi za kraj, gdzie warunki do pozyskiwania energii wiatru nie są zbyt korzystne. Za najlepsze miejsca do tego typu inwestycji uważa się pas nadbałtycki, rejon Suwałk oraz Podkarpacie. W Polsce wiatry wieją średnio z prędkością 3,4 m/s latem i 3,8 m/s zimą [1]. Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 27 Rys. 1. Mapa prędkości wiatru w Polsce (wg IMIGW) Rys. 2. Widok farmy wiatrowej (wieże rurowe) [2] Z kolei bardzo duże prędkości wiatru mogą być niebezpieczne dla konstrukcji elektrowni wiatrowych, dlatego przy prędkościach wiatru większych od 25 m/s wyłącza się i wyhamowuje turbinę elektrowni. 2. WIEŻE STOSOWANE W ELEKTROWNIACH WIATROWYCH Turbozespoły elektrowni wiatrowych są montowane w gondolach na wieżach stalowych lub betono- wych. Obecnie najczęściej stosowane są stalowe wieże rurowe o wysokości do ok. 100 m (ok. 80% rynku europejskiego) lub wieże stalowe kratowe (kratownicowe), a znacznie rzadziej betonowe. Przy wysokościach większych od 100 m budowa wież rurowych nie jest ekonomicznie uzasadniona. Konstrukcja wież kratowych jest sprawdzona, trwała i znana już od XIX wieku (np. wieża Eiffla o wysokości 300,5 m, wybudowana w 1889 r.). Zbudowano setki tysięcy wież kratowych, na których zamontowano linie energetyczne wysokich napięć oraz zainstalowano tysiące turbin wiatrowych. MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 28 Rys. 3. Widok farmy wiatrowej (wieże kratowe) [2] Budowle kratowe, z wolno obrotowymi trzyłopatkowymi wirnikami o zmiennych kątach natarcia, pod względem poziomu natężenia wytwarzanych dźwięków są znacznie cichsze od rurowych [7 i 8]. Koszty demontażu i recyklingu wież kratowych w porównaniu do wież rurowych są niższe ze względu na znacznie mniejsze fundamenty oraz łatwość demontażu kątowników (rozbiórka rur o dużych średnicach jest bardziej skomplikowana). 3. WIEŻE – KONSTRUKCJE I WYSOKOŚCI Według aktualnych trendów preferowana jest budowa elektrowni wiatrowych o możliwie wysokich wieżach i dużych mocach zainstalowanych. Obecnie coraz częściej budowane są elektrownie wiatrowe z wieżami kratowymi o wysokości 160 m (i wyższe) ze względu na występujące na tych wysokościach znacznie większe prędkości wiatru. Prędkość wiatru wzrasta w postępie geometrycznym wraz z wysokością wzniosu nad teren [6]. Zamontowanie turbiny wiatrowej na wieży 160metrowej (zamiast na standardowej wieży rurowej 100metrowej) pozwala uzyskać przyrost produkcji energii na poziomie kilkudziesięciu procent – przy zwiększonych kosztach inwestycji rzędu kilkunastu procent. Wysokość 160 m jest obecnie nieosiągalna dla wież rurowych i betonowych. Wieże rurowe ze względów technologicznych (brak dźwigów o odpowiedniej wysokości) nie mogą być wyższe niż 100 m. Wieże kratowe nie mają ograniczeń wysokości, a przy wysokościach większych niż 100 m są znacznie tańsze od wież rurowych. Wynika to z dwóch zasadniczych powodów – do ich budowy zużywa się mniej żelbetu (mniejsze fundamenty) oraz mniej stali. Ponadto dość łatwo transportuje się je na plac budowy w postaci kątowników oraz łatwo i stosunkowo tanio montuje. 4. OPIS KONCEPCJI MONTAŻU WIEŻY KRATOWEJ Poszczególne odcinki wieży kratowej są prefabrykowane na ziemi, zabezpieczane antykorozyjnie (ocynkowane ogniowo) i następnie kolejno montowane (nieprzesuwne połączenia śrubowe). Zwykle montaż niższych elementów wieży 160metrowej (do wysokości ok. 60 m) przeprowadza się z wykorzystaniem klasycznych dźwigów, a kolejne elementy mogą być montowane przy pomocy żurawi pełzających (pełzaków) z pominięciem dźwigów specjalnej konstrukcji. Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 Przez długi czas do rozwiązania pozostawał problem taniego montażu elementów wieży kratowej od wysokości ok. 60÷100 m do wysokości 160 m oraz montaż gondoli i łopat wirnika na szczycie wieży. Ze względu na masę gondoli i wysokość poszczególnych przęseł wieży zastosowanie typowego żura- Rys. 4. Szkic elektrowni wiatrowej – montaż [2] 1 – pełzak, 2 – podnoszony element elektrowni, 3 – wieża kratowa, 4 – prowadnice rurowe 29 wia pełzającego (np. ŻPH-646) było niemożliwe. Konieczne było zastosowanie specjalnie opracowanego pełzaka, z autonomicznym napędem hydraulicznym, poruszającego się po prowadnicach rurowych umieszczonych na jednym z boków wieży (rys. 4 i 5). Rys. 5. Elektrownia wiatrowa po zmontowaniu [2] 1 – śmigła wirnika, 2 – gondola z turbogeneratorem, 3 – prowadnice rurowe, 4 – zespół żurawia pełzaka, 5 – zespół podestu pełzaka, 6 – wieża kratowa MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 30 Rys. 6. Żuraw pełzający na prowadnicach rurowych [2] Przy pomocy żurawia pełzającego mogą być tanio i bezpiecznie montowane wieże kratowe o praktycznie dowolnej wysokości. Żuraw pełzający (rys. 5) składa się z zespołu żurawia umieszczonego u góry oraz z umieszczonego na dole zespołu podestu, które połączone są ze sobą przesuwnie. Krokowy ruch zespołów pełzaka jest naprzemienny – gdy przesuw jednego zespołu jest blokowany, drugi zespół przesuwany jest w górę przy pomocy siłowników o dużym skoku itd. W rozwiązaniu tym blokada przesuwu żurawia pełzającego względem konstrukcji masztu realizowana jest wyłącznie przez silny zacisk uchwytów zaciskowych na prowadnicach. Przy odpowiednich warunkach zasilania umożliwia to żurawiowi krokowe przemieszczanie się po prowadnicach. Problemem są bardzo duże siły, z jakimi uchwyty muszą zaciskać się na prowadnicach, co deformuje powierzchnie prowadnic. Po przemieszczeniu pełzaka blisko końca najwyższego aktualnie zmontowanego elementu wieży (rys. 4) znajdujący się na podeście pełzaka kolejny element elektrowni wiatrowej jest umieszczany przy pomocy żurawia pełzaka na miejscu przeznaczenia i montowany. W ten sposób (pewnie, bezpiecznie i tanio) można przy pomocy żurawia pełzającego, bez użycia specjalnego dźwigu, zmontować kolejno wszystkie zespoły elektrowni wiatrowej na wieży kratowej o dowolnej wysokości. Należy pamiętać, że zastosowanie specjalnych dźwigów do montażu elektrowni wiatrowych już o wysokościach do 110 m jest niezwykle kosztowne (koszt sięga 30÷50% kosztów elektrowni wiatrowej), a obecnie dźwigi o wysokościach podnoszenia wyższych od 110 m są praktycznie nieosiągalne. Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 Rys. 7. Pełzak żurawia pełzającego na prowadnicach rurowych [2] 31 Rys. 8. Żuraw pełzający (pełzak) [2] 1 – zespół żurawia, 2 – zespół podestu, 3 – prowadnica teleskopowa, 4 – siłownik podestu, 5 – uchwyt stały, 6 – uchwyt prowadzący, 7 – prowadnica rurowa, 8 – uchwyt ruchomy, 9 – siłownik, 12 – zaczep MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 32 Rys. 9. Uchwyty ruchome pełzaka w stanie postoju i przesuwu [2] 2 – zespół podestu, 3 – prowadnica teleskopowa, 4 – siłownik podestu, 6 – uchwyt prowadzący, 8 – uchwyt ruchomy, 9 – siłownik, 10 – sprężyna dociskowa, 11 – płyta, 12 – zaczep, 13 – konstrukcja wieży, 14 – żebro Rys. 10. Uchwyty stałe pełzaka [2] 2 – zespół podestu, 3 – prowadnica teleskopowa, 5 – uchwyt stały, 7 – prowadnica rurowa, 12 – zaczep, 13 – konstrukcja wieży Zatłuszczenie lub deformacja powierzchni prowadnic może być powodem niebezpiecznego poślizgu (przemieszczania się) żurawia pełzającego ŻHP-646 względem prowadnic. Awaria układu zasilania siłowników uchwytów zaciskowych może spowodować upadek żurawia z masztu. Do rozwiązania pozostało opracowanie urządzenia do montażu ciężkich elementów wysokich wież kratownicowych w sposób tani i bezpieczny, bez ko- nieczności stosowania dużych sił deformujących prowadnice. W żurawiu pełzającym uchwyt stały umieszczony jest przesuwnie na prowadnicy rurowej, ale nie opasuje całego jej obwodu. Na powierzchni wolnej części obwodu prowadnicy rurowej zamocowane są w pewnych odstępach nieprzesuwnie zaczepy. Uchwyt nieruchomy wraz z zamocowanym wahliwie uchwytem ruchomym są umieszczone przesuw- Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 nie na prowadnicy rurowej w taki sposób, że w stanie postoju zaczep umieszczony jest kolizyjnie w stosunku do umieszczonego przesuwnie uchwytu ruchomego. W stanie przesuwu zaczep umieszczony jest bezkolizyjnie w stosunku do uchwytu ruchomego i przesuw w dół jest blokowany. Do uchwytu ruchomego zamocowana jest sprężyna, zapewniającą stały docisk uchwytu ruchomego do prowadnicy rurowej. Siła naciągu sprężyny jest mniejsza od sił wywieranych przez siłownik. Zaczep posiada w dolnej części stożkowe ścięcie, które pozwala zarówno w stanie postoju, jak i w stanie spoczynku na przesuw zespołu żurawia i zespołu podestu siłownikami podestu w kierunku „do góry”. Blokowanie możliwości przesuwu w dół jest wykonalne również w przypadku braku zasilania siłownika, gdy docisk uchwytu ruchomego do powierzchni prowadnicy rurowej realizowany jest wyłącznie sprężyną dociskową. W stanie postoju sprężyna skutecznie zabezpiecza pełzak przed zsunięciem (ruch w dół). Rysunek 8., wraz z przynależnymi przekrojami uwidocznionymi na rysunkach 9. i 10., przedstawia żuraw pełzający w widoku od strony wieży kratownicowej w dwóch ustawieniach. Po lewej stronie osi przedstawione jest ustawienie w stanie postoju, a po prawej – w stanie przesuwu. Uchwyty stałe i uchwyty prowadzące zamocowane są przesuwnie na prowadnicach rurowych. Każdy uchwyt prowadzący ma zamocowany wahliwie uchwyt ruchomy, który może być dociskany siłownikiem i sprężyną dociskową do prowadnicy rurowej. Zaczepy są zawsze umieszczone na prowadnicach rurowych bezkolizyjnie w stosunku do zainstalowanego przesuwnie uchwytu stałego i uchwytu prowadzącego. W stanie postoju uchwyt ruchomy jest umieszczony kolizyjnie w stosunku do zaczepów, a w stanie przesuwu uchwyt ruchomy może być odsuwany od zaczepów dla umożliwienia przesuwu przy ruchu pełzaka w górę po prowadnicach. Uchwyt ruchomy jest umieszczony kolizyjnie w stosunku do zaczepów w czasie przesuwu w dół. Stożkowe ścięcie na zaczepie pozwala zarówno w stanie postoju, jak i w stanie spoczynku na przesuw zespołu żurawia i zespołu podestu w górę. Przesuw pełzaka w dół jest możliwy wyłącznie przy położeniu uchwytu ruchomego w pozycji „stan przesuwu”. W stanie postoju przesuw w dół jest blokowany. Prowadnice rurowe mocowane są na konstrukcji wieży kratowej przy pomocy żeber. 5. WNIOSKI Korzystne jest stosowanie elektrowni wiatrowych z możliwie wysokimi wieżami. 33 Aktualnie często budowane są elektrownie wiatrowe z wieżami o wysokości 100÷160 m ze względu na występujące na tych wysokościach wyższe prędkości wiatru. Budowa elektrowni wiatrowej z wieżą rurową o wysokości większej od 100 (110) m jest ekonomicznie nieopłacalna. Dla większych wysokości powinny być stosowane wieże kratowe. Opracowany został tani i bezpieczny sposób montażu wysokich wież kratowych, przy pomocy żurawia pełzającego, bez konieczności stosowania specjalnych dźwigów. Zamontowanie turbiny wiatrowej na wieży 160metrowej (zamiast na standardowej wieży rurowej 100-metrowej) pozwala uzyskać przyrost produkcji energii na poziomie kilkudziesięciu procent – przy zwiększonych kosztach inwestycji rzędu kilkunastu procent. Budowle kratowe generują mniejszy hałas niż rurowe. Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Lewandowski W.: Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT, Warszawa 2006. Drwięga A., i inni: Turbina wiatrowa o mocy nominalnej 1,8÷2,5 MW o podwyższonej wieży kratowej i specjalnym systemie montażu. ITG KOMAG, Gliwice 2012 (praca niepublikowana). Ministerstwo Gospodarki. Założenia polityki energetycznej Polski do roku 2020, Warszawa 2000. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dn. 30.05.2003 w sprawie zakupu energii elektrycznej i ciepła z odnawialnych źródeł energii. Głowacz Z., Piech K., Głowacz W.: Przegląd nowoczesnych technologii do pozyskiwania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 2011, nr 11 (489), str. 48-60. Vries E.: Multibrid 5 MW offshore wind turbine prototype due later this year, Renewable Energy Word, May-June 2003, Vol.6, Numbre 3, str.138÷139. Jones J.: Wind not just for turning – wind turbine blades, Renewable Energy Word, May-June 2003, Vol.6, Numbre 3, str.128÷137. Twidell J.: Wind turbines - Technology fundamentals, Renewable Energy Word, May-June 2003, Vol.6, Numbre 3, str.102÷111. Artykuł został zrecenzowany przez dwóch niezależnych recenzentów mgr ANNA SLOTORSZ Instytut Technik Innowacyjnych EMAG Rynek górniczy Argentyny – możliwości dla polskich producentów sprzętu górniczego W artykule podjęto próbę przekrojowego opisania zagadnień związanych z rynkiem górniczym Argentyny – kraju o stosunkowo niewielkich tradycjach górniczych, któremu w niespełna kilkanaście lat udało się zbudować potężny przemysł wydobywczy. Artykuł zawiera informacje na temat struktury produkcji surowców mineralnych, organizacji rynku górniczego oraz uwarunkowań prawno-ekonomicznych związanych z działalnością biznesową w Argentynie. 1. DEKADA GÓRNICTWA Górnictwo Argentyny opiera się głównie na wydobyciu ropy naftowej i gazu ziemnego, a także na odkrywkowym górnictwie metali szlachetnych, w szczególności miedzi. Przy dużych aglomeracjach miejskich zlokalizowane jest także wydobycie surowców budowlanych. Argentyna posiada trzecie do co wielkości złoża litu (6,5% światowych zasobów), czwarte miedzi (7,3%), siódme srebra (7,2%) i boru (0,9%), ósme potasu (1,3%) i dziewiąte złota (3,8%). A jednak, jeśli sięgnąć pamięcią do początku naszego wieku, okaże się, że zasoby te jeszcze do niedawna nie były wykorzystywane. Argentyna nie jest krajem tradycyjnie górniczym, a trwający paręnaście lat rozkwit branży został zainicjowany przez strategię rozwoju przyjętą przez rząd. Do lat 90. działalność w sektorze wydobywczym skupiła się wokół surowców budowlanych. Rozpoznanie geologiczne stało na bardzo niskim poziomie, jedynych danych dostarczały nieliczne państwowe analizy i analizy finansowane przez ONZ. Nawet obecnie szacuje się, że rozpoznano dopiero ok. 20% potencjalnych regionów górniczych. Dopiero w 1992 roku rząd opracował plan rozwoju prywatnych inicjatyw w górnictwie, a jego narzędziami były stosowne uregulowania prawne i promująca inwestycje polityka fiskalna. Jeszcze w 2002 roku w Argentynie realizowano zaledwie 18 projektów górniczych. Obecnie (dane z 2011 r.) projektów jest 614, a inwestycje w branży wzrosły prawie dwudziestokrotnie. W górnictwie zatrudnionych jest bezpośrednio i pośrednio 517 500 pracowników, co stanowi liczbę ponad pięciokrotnie większą niż przed 10 laty. O dynamicznym rozwoju górnictwa świadczyć może to, że około 50% zagranicznych inwestycji bezpośrednich realizowanych w Argentynie związanych jest w ostatnich latach z branżą wydobywczą. Co więcej, pomiędzy rokiem 2003 a 2011 wartość eksportu kopalin wzrosła ponad pięciokrotnie i wynosi obecnie 5,27 mln USD. Na eksport składa się głównie złoto (2,34 mln USD), miedź (1,31 mln USD) i srebro (0,68 mln USD). Rozwój górnictwa ma pozytywny wpływ na gospodarkę na szczeblu krajowym, a także lokalnym, czego najlepszym przykładem jest prowincja San Juan, która, głównie dzięki zaangażowaniu w projekty wydobywcze, zanotowała w ciągu ostatnich 8 lat spektakularny wzrost gospodarczy o 150%. W ostatnim czasie liczne prowincje, w szczególności górnicze prowincje Río Negro na południu i Catamarca na zachodzie, wprowadziły zmiany w prawie mające przyciągnąć inwestorów krajowych i zagranicznych. Spora części zasobów naturalnych Argentyny znajduje się w nisko zaludnionych rejonach pustynnych i przygranicznych, w szczególności na granicy z Chile. W związku z tym wydobycie pomaga zrów- Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 nać różnice w rozwoju gospodarczym różnych części kraju, a także stanowi impuls dla ponadgranicznej integracji między państwami, pomiędzy którymi wcześniej dochodziło do konfliktów. Ze względu na to, że Argentyna nie jest krajem typowo górniczym, stosunkowo często doświadcza protestów związanych z realizacją projektów. Szczególnie wrażliwą kwestią jest negatywny wpływ na środowisko górnictwa odkrywkowego. Ostatnie duże protesty dotyczyły m.in. największego projektu związanego z wydobyciem złota i srebra – Bajo Alumbrera. Pomimo niepokojów społecznych górnictwo cieszy się nieustającym wsparciem ze strony prezydent Argentyny Cristiny Fernández de Kirchner. 2. INWESTYCYJNY POKER Argentyńskie Ministerstwo Górnictwa podkreśla, że kraj oprócz odpowiedniego potencjału geologicznego posiada również sprzyjające inwestycjom w sektorze wydobywczym uregulowania prawne i podatkowe, rozwinięte szkolnictwo w obszarach geologii, inżynierii i geofizyki oraz możliwość pozyskania bezpłatnej informacji geologicznej. Z punktu widzenia inwestorów korzystne są specyficzne uregulowania prawne m.in. możliwość podwójnego odliczenia kosztów wydobycia od podatku dochodowego, przyspieszona amortyzacja dóbr inwestycyjnych i zwolnienie z części opłat importowych sprzętu górniczego. Zgodnie z Ustawą o Inwestycjach Górniczych (Ley de Inversiones Mineras) z 1993 roku inwestorzy korzystają ze stabilizacji fiskalnej w okresie 30 lat od momentu podpisania umowy z rządem. W praktyce ustalenia te jednak nie zawsze są respektowane. Dla przykładu, w roku 2008 wprowadzono tzw. retenciones, czyli parapodatek rzędu 5-10% na eksport produktów mineralnych, pomimo wcześniejszych gwarancji 14 inwestorów z sektora, m.in. szwajcarskiego inwestora Xtrata, prowadzącego projekt Alumbrera. Powyższy przykład nie jest jedynym potwierdzającym niefrasobliwość rządu w traktowaniu zagranicznych w szczególności inwestorów. Kontrowersyjną decyzją rządu było także niedawne upaństwowienie 51% złóż ropy naftowej YPF (Yacimientos Petrolíferos Fiscales), będących do tej pory w rękach hiszpańskiego przedsiębiorstwa Repsol. Władze argumentowany decyzję rzekomym niewypełnieniem przez inwestora zobowiązań umownych. Wywłaszczenie wywołało negatywne komentarze w środowisku międzynarodowym. Głos w sprawie zabrali nawet amerykańska sekretarz stanu Hilary Clinton i Komisarz ds. Handlu UE Karel de Gucht. Wydaje się, że 35 w dłuższym okresie straty związane z brakiem zaufania ze strony inwestorów mogą przewyższyć chwilowe korzyści z przejęcia złóż. Pomimo tych kontrowersji Argentyna jest atrakcyjnym rynkiem dla inwestorów z branży wydobywczej. Do najważniejszych „graczy” na rynku należą: Xstrata (CH), Goldcorp (CA), Yamana (CA), Barrick Gold (CA), AngloGold Ashanti (RPA), Glencore (CH), Panamerican Silver (CA), Hochschild (PE), Minera Andes (AR), Silver Standard (CA), FMC Lithium (US), Troy Resources (AU), Coeur (US), Rincon Lithium (AU), Rio Tinto (UK), YMAD Yacimientos Mineros de Agua de Dionisio (AR), MCC (AR), YCRT(AR), Vale (BR), Golden Minerals (US), Orocobre (AU), IRL Mining (PE), Patagonia Gold (CA), Extorre (AR), Mansfield Minerals (CA), Coro Mining (CA), Lithium Americas Corp (CA). 3. TYLKO JEDNA KOPALNIA WĘGLA Przed rozpoczęciem „górniczego boomu” w Argentynie wydobywano głównie skały użytkowe, a jedynym producentem minerałów metalicznych był El Aguilar. Kopalnia ta jest czynna po dziś dzień, należy do szwajcarskiej spółki Glencore i jest najstarszą czynną kopalnią w Argentynie – 80 lat nieprzerwanej produkcji. Jak wspomniano, obecnie w Argentynie wydobycie odbywa się w ponad 600 miejscach. Rysunek 1. przedstawia najważniejsze czynne kopalnie wraz z wydobywanym minerałem. Argentyna produkuje rocznie ok. 140 tys. ton miedzi. Największa argentyńska kopalnia miedzi i złota, Alumbrera w rejonie Farallón Negro, znajduje się w rękach szwajcarskiego przedsiębiorstwa Xstrata i kanadyjskich Goldcorp i Yamana Gold. Miedź wydobywana będzie także w rozbudowywanych obecnie kopalniach Agua Rica w prowincji Catamarca oraz El Pachón. Wydobycie złota i srebra odbywa się m.in. na południu kraju, w Patagonii, w prowincji Santa Cruz. W położonym tam masywie Deseado pracują 4 kopalnie: Cerro Vanguardia, Manantial Espejo, Martha i San Jose. Produkcja złota w 2010 osiągnęła pułap 63 138 kilogramów. Czołowym producentem jest położona na południu kraju w prowincji Santa Cruz kopalnia Cerro Vanguardia. Czynna od 1998 roku kopalnia wydobywa metodą odkrywkową i od 2009 – głębinową. Większość udziałów w przedsięwzięciu znajduje się w rękach południowoafrykańskiego przedsiębiorstwa AngloGold Ashanti Ltd. Co ciekawe, pośród ponad 20 kopalń złota należących do światowego giganta, MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 36 Pirquitas srebro, cyna i cynk 13 Salar del Hombre Muerto lit Mina Aguilar ołów, cynk i srebro 5 Farallón Negro złoto i srebro 10 Bajo La Almubrera złoto, miedź i molibden Gualcamayo złoto i srebro Veladero złoto i srebro 14 1 6 3 Canteras skały użytkowe 12 San José złoto i srebro Manantial Espejo złoto i srebro Mina Martha srebro Rio Turbio węgiel Sierra Grande żelazo 9 7 2 Cerro Vanguardia złoto i srebro 8 11 Argentyna Rys. 1. Najważniejsze kopalnie w Argentynie. Źródło: CAEM właśnie Cerro Vanguardia jest jedną z generujących najniższe koszty. Złoto wydobywa się także w kopalni Valadero, położonej w granicach tzw. złotego pasa „El Indio”. We wspomnianej kopalni Cerro Vanguardia wydobywa się również srebro. Srebro wydobywa się także w kopalni Mina Martha położonej w rejonie Bahia Laura na południu kraju. Kopalnia należy do największego amerykańskiego producenta srebra, przedsiębiorstwa Coeur d’Alene. Na rynku obecne jest także kanadyjskie przedsiębiorstwo Pan American Silver, które prowadzi wydobycie w położonej w obrębie masywu Deseado kopalni Manantial Espejo w prowincji Santa Cruz. Duże złoża srebra znajdują się także w prowincji Jujuy na północy kraju – kopalnia Pirquitas należy do innej kanadyjskiej firmy, Silver Standard Resources. Kopalnia ta wznowiła produkcję po 20 latach od jej wstrzymania i obecnie należy do 10 największych producentów srebra na świecie. W roku 2010 produkcja srebra w Argentynie wyniosła ponad 723 tony. Argentyna jest także znaczącym producentem litu – zajmuje czwartą pozycję na świecie. Ocenia się, że 85% światowych zasobów litu znajduje się właśnie w Argentynie oraz w Boliwii i Chile. Rosnący popyt na ten pierwiastek, zwłaszcza w przypadku upowszechnienia się samochodów z napędem elektrycz- nym – lit stanowi wszak niezbędny komponent akumulatorów – daje dobre perspektywy rozwoju przemysłu związanego z jego pozyskaniem. Dodatkowo w przypadku Argentyny korzystny jest fakt, że zasoby litu znajdują się w słonych jeziorach, co umożliwia jego pozyskanie relatywnie niskim kosztem. Jeszcze w 2010 roku jedynym znaczącym producentem litu z solanki było amerykańskie przedsiębiorstwo FMC Corporation, właściciel zakładu Salar del Hombre Muerto na północy kraju. Najnowsze źródła mówią także o produkcji litu przez firmę Rincón Lithium w Salar del Rincón. Pod koniec 2010 roku kanadyjskie przedsiębiorstwo Lithium Americas Corporation ogłosiło, że zgodnie z oceną geologiczną posiadane przez nie argentyńskie złoża Cauchari-Olaroz mogą być trzecimi co do wielkości, po złożach Uyuni w Boliwii i złożach na pustyni Atacama w Chile, złożami na świecie. W 2010 roku Argentyna wyprodukowała 4,5 tys. ton węglanu litu i 2,4 tys. ton chlorku litu. Argentyna jest największym w Ameryce Południowej producentem boru. Najbardziej znaczące złoża boru znajdują się z regionie Puna, położonym u styku granic czterech krajów: Argentyny, Peru, Boliwii i Chile. W ostatnich latach wzrosło zapotrzebowanie na bor, zgłaszane w szczególności przez Azję i Amerykę Północną w związku z zastosowaniem tego pierwiastka w przemyśle ceramicznym Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 37 Agua Rica miedź, złoto, srebro, molibden 3 Pascua Lama złoto i srebro 1 El Pachón miedź, molibden 5 Potasio Río Colorado potas Cerro Moro złoto i srebro 2 6 4 Cerro Negro złoto i srebro Argentyna Rys. 2. Realizacja nowych projektów wydobywczych. Źródło: CAEM i szklarskim. Wiodącym producentem boru jest Borax Argentina S.A., oddział przedsiębiorstwa Rio Tinto Minerals. Przedsiębiorstwo jest właścicielem m.in. największej kopalni odkrywkowej w Argentynie – położonej na wysokości 4100 m kopalni Tincalayu. Drugim znaczącym dostawcą jest Minera Santa Rita S.R.L. (MSR). Argentyna jest również producentem żelaza. Wydobywa się je m.in. w kopalni Sierra Grande w Patagonii. Natomiast z punktu widzenia polskiego producenta istotne znaczenie mogą mieć złoża węgla kamiennego Río Turbio, gdzie wydobycie prowadzone jest od 1958 w jedynej kopalni węgla kamiennego w Argentynie. W grudniu 2011 ZM „Bumar-Łabędy” i KOPEX przystąpiły do realizacji kontraktu na dostawę kompletnego kompleksu ścianowego dla tego zakładu. 4. TO JESZCZE NIE KONIEC Według słów Jorge Mayoral, Sekretarza ds. Górnictwa, w kolejnych latach Argentyna szczególnie skupiać będzie się na rozwoju górnictwa miedzi ze względu na swój potencjał geologiczny, a także na ogromne inwestycje czynione w zakresie jego rozpoznania. Rysunek 2. przedstawia najważniejsze nowe projekty w sektorze. Do projektów, w ramach których produkcja ruszy w najbliższych latach, należą kopalnia potasu Rio Colorado w prowincji Mendoza należąca do brazylijskiej firmy Vale S.A. oraz transgraniczne przedsięwzięcie Pascua Lama, mające na celu eksploatację jednego z największych złóż złota na świecie (wg ocen ok. 800 tys. ton złota). Realizacja największego międzynarodowego projektu wydobycia złota – Pascua Lama – możliwa jest dzięki porozumieniu międzyrządowemu z Chile w zakresie wspólnej realizacji projektów górniczych w pasie przygranicznym. Przy realizacji projektu miejsca pracy znajdzie 15 000 osób. Właścicielem projektu jest kanadyjskie przedsiębiorstwo Barrick. Produkcja rozpocznie się najprawdopodobniej w 2013 roku, o ile na drodze do realizacji przedsięwzięcia nie stanie uchwalone pod koniec 2010 roku prawo zabraniające wydobycia na obszarach lodowcowych, co może dotyczyć argentyńskiej części projektu. Kopalnia potasu Rio Colorado jest najdroższym projektem w historii argentyńskiego górnictwa. Produkcja ma się rozpocząć w 2014 roku i osiągać rozmiary 4,3 mln ton rocznie. Wydobycie ma się odbywać przez 40 lat, a miejsca pracy przy realizacji projektu znajdzie 12 000 osób. Rio Colorado będzie największą na świecie kopalnią potasu. 38 MECHANIZACJA I AUTOMATYZACJA GÓRNICTWA 5. ORGANIZACJA SEKTORA GÓRNICZEGO obosieczną, pozwalającą rządowi na daleko posunięty interwencjonizm państwowy, widoczny w posługiwaniu się, wbrew postanowieniu konstytucji, dekretami w sprawach będących normalnie w kompetencji władzy ustawodawczej. Od czasu przyjęcia ustawy o stanie wyjątkowym rząd wprowadził już ok. 200 przepisów dotyczących zarówno spraw walutowych (dewaluacja peso), jak i tych związanych z funkcjonowaniem rynku. Rząd, posługując się dekretami, zmusza przedsiębiorstwa do stosowania niskich cen (tzw. tarifas) na towary i usługi o podstawowym znaczeniu dla ludności (prąd, woda, paliwa, komunikacja miejska) w zamian za subsydia państwowe. W ostatnim czasie, korzystając z uprawnień związanych ze stanem wyjątkowym, rząd Argentyny znacjonalizował część hiszpańskiego koncernu paliwowego REPSOL. Głośnym echem odbiła się również wcześniejsza nacjonalizacja wodociągów w Buenos Aires należących do francuskiego przedsiębiorstwa Suez czy też linii lotniczych Areolineas Argentinas należących do hiszpańskiej grupy Marsans. Wszystko to wpływa bardzo negatywnie na obraz argentyńskiej gospodarki i jej stabilności, kształtujący się w oczach zagranicznych inwestorów. Nie jest również tajemnicą, że interwencjonizm państwowy jest jedną z przyczyn nierównowagi finansowej Argentyny, a państwo stara się leczyć sytuację zakłamywaniem danych statystycznych podawanych przez państwowy urząd statystyczny INDEC m.in. w kwestii inflacji. Inflacja w Argentynie ma obecnie najwyższy wskaźnik w Ameryce Południowej. Planując wprowadzenie produktu na rynek argentyński, warto wiedzieć, że Polskę i Argentynę wiąże podpisana 2 października 1982 r. Umowa o współpracy w dziedzinie górnictwa. Polscy eksporterzy korzystają również z uregulowań zawartych w Umowie o współpracy handlowej i gospodarczej między EWG i Republiką Argentyńską z 1990 r. oraz polskoargentyńskiego porozumienia rządowego ws. unikania podwójnego opodatkowania w transporcie morskim z 1950 r. i umowy o popieraniu i wzajemnej ochronie inwestycji z 1991 r. W 2007 roku podpisano również umowę o współpracy w dziedzinie nauki i techniki między Ministerstwem Nauki i Szkolnictwa Wyższego RP i Sekretariatem Nauki, Technologii i Innowacji Republiki Argentyńskiej. Przed podjęciem decyzji o wejściu na rynek Argentyny warto wziąć pod uwagę fakt, że w imporcie argentyńskim występuje wiele barier dla handlu, a argentyńskie procedury importowe są bardzo skomplikowane. Przydatne informacje na ten temat oferuje strona internetowa WPHI Ambasady RP w Buenos Aires (www.buenosaires.trade.gov.pl). Utrudnieniem w eksporcie jest też panująca w Argentynie korupcja. Najważniejszym organem w branży wydobywczej jest Secretaría de Minería de la Nación, czyli Sekretariat Górniczy. Sekretariatowi podlegają Dirección Nacional de Planificación Estratégica Regional, Dirección Nacional de Minería i Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR). W Argentynie działają również stowarzyszenia branżowe, jak: Camara Argentina de Empresarios Mineros (CAEM), Grupo de Empresas Mineras Exploradoras de la República Argentina (GEMERA) czy też Asosiación Obrera Minera Argentina (AOMA) – organizacja zrzeszająca górników. Zagadnieniami związanymi z rozwojem branży górniczej zajmuje się Fundacja FUNDAMIN. W sektorze górniczym obowiązują następujące akty prawne: Kodeks górniczy z 25 listopada 1886, jego nowelizacje w postaci Ustaw 22.224, 24.228, 24.498, 24.523, 24.585 i 25.225. Kwestie bezpieczeństwa w górnictwie regulują Ustawa o higienie i bezpieczeństwie w pracy nr 19.587 oraz Dekret 249/2007 „Higiena i bezpieczeństwo w działalności górniczej”. Część V ustawy dotyczy górnictwa węgla. Wynika z niej, że funkcje nadzorcze w kwestiach związanych z bezpieczeństwem sprawuje Superintendencia de Riesgos Del Trabajo. 6. WEJŚCIE NA RYNEK – ADMINISTRACYJNY HORROR Gospodarka Argentyny od paru lat rozwija się w tempie ok. 7-8% GDP rocznie, nie licząc załamania w roku 2009 (wzrost PKB o zaledwie 0,9%). Sektor wydobywczy nie stanowi znaczącego składnika PKB (ok. 9% w 2010, pod uwagę brano jedynie produkcję). Spośród 500 największych przedsiębiorstw z wszystkich branż oprócz finansowej w sektorze wydobywczym zaangażowanych było 8%. Sytuacja gospodarcza Argentyny zdaje się poprawiać systematycznie od załamania gospodarczego w latach 2001-2002. Poprawa ta związana jest po części z wprowadzeniem przez władze stanu wyjątkowego (Ley de emergencia económica, ocupacional y sanitaria) i podjęciem radykalnych środków mających na celu polepszenie wskaźników ekonomicznych. Jak wspomniano, w latach 2002-2008 argentyńskie PKB wzrastało rocznie w tempie pomiędzy 7-9%, a bezrobocie obniżyło się z 22,5% do 9,2%. Wprowadzenie stanu wyjątkowego w 2002 roku i coroczne przedłużanie go okazało się jednak bronią Nr 8(498) SIERPIEŃ 2012 W rankingu Transparency International Argentyna zajęła 100. miejsce na 183 kraje, co oznacza, że w 99 krajach na świecie poziom korupcji jest mniejszy niż w Argentynie. W Argentynie szeroko stosowane są ograniczenia importowe, tj. głównie licencje automatyczne, dotyczące grupy ok. 1200 towarów, i nieautomatyczne – te drugie w praktyce są bardzo trudne do uzyskania. Szczególnie uciążliwy jest eksport towarów należących do następujących grup towarowych: samochody, rowery, buty, zestawy audio, aparaty fotograficzne, opony, narzędzia, zabawki, telefony, zegarki. Również w polityce celnej bardzo wyraźnie przejawia się interwencjonizm państwa. Cłem obłożony jest nie tylko import, ale również eksport. Opłaty eksportowe, tzw. retenciones, i inne instrumenty administracyjne (blokady eksportu poszczególnych grup towarowych) mają na celu kształtowanie pożądanej struktury handlu zagranicznego oraz wpływanie na poziom cen na rynku wewnętrznym. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że w imporcie rząd Argentyny czasowo obniża lub zawiesza cła na niektóre towary, co może okazać się korzystne dla polskiego producenta – dotyczy to m.in. niektórych maszyn, sprzętu medycznego i leków. Poszukując kanałów dystrybucji na rynku argentyńskim, warto zastanowić się nie tylko nad podpisaniem umowy z agentem lub dystrybutorem, ale też nad nawiązaniem kontaktu z tzw. domem importowym. Dom importowy stanowi specyficzne rozwiązanie – jest instytucją, która sprowadza towar na własny rachunek lub w oparciu o prowizję od producenta. Instytucje te zwykle posiadają własną sieć dystrybucji i przedstawicielstw, czasem też specjalizują się w danej branży, w związku z czym posiadają aktualne informacje nt. sytuacji rynkowej. Zdaniem Wydziału Promocji Handlu i Inwestycji Ambasady RP w Buenos Aires polscy przedsiębiorcy, w szczególności firmy duże, mają mimo wszystko szanse na odniesienie sukcesu na rynku argentyńskim. Najlepiej świadczy o tym przykład przedsiębiorstwa Kopex. Przeszkodą może okazać się brak dostępu do atrakcyjnego finansowania eksportu ze względu na niestabilną sytuację finansową Argentyny i jej brak wiarygodności kredytowej. W Argentynie odbywa się wiele imprez branżowych. Najważniejszą z nich jest Argentina Mining (www. argentinamining.com.ar, w tym roku planowana na 4-6 września). Cyklicznie organizowany jest także kongres poświęcony zagadnieniom prawa górniczego (www. derechominerolatin.com.ar), seminarium poświęcone pozyskiwaniu litu (www.litioensudamerica.com.ar) oraz targi górnicze w prowincji San Juan (www.sanjuanminera.com.ar). Informacje na temat aktualnej sytuacji 39 na rynku dostępne są m.in. na stronach www.miningpress.com, www.minera-net.com.ar czy www.latinomineria.com. 7. CIEKAWOSTKI W Argentynie świętem w branży górniczej jest 7 maja na pamiątkę uchwalenia Ley de Fomento Minero w 1813 roku – pierwszego dokumentu, który wyrażał wolę władz państwowych do rozwoju górnictwa. Argentyna jest największym na świecie producentem i trzecim z kolei eksporterem biopaliw. Literatura 1. 2. Minería en números, Informe de Secretaría de Minería, 2011. Minería argentina – oportunidades de inversión, Informe de Secretaría de Minería, 2011. 3. 2010 Minerals Yearbook. Argentina, United States Geological Survey, 2012. 4. Argentina – land of opportunities, Panorama Minero nr 376, luty 2011. 5. Oportunidades y desafíos de la minería Argentina, Prezentacja CAEM, marzec 2012. 6. Rynki zagraniczne dla polskiego biznesu. Kraje Ameryki Łacińskiej: Argentyna, Brazylia, Kolumbia, IBRKK, 2010. 7. Przewodnik po rynku. WPHI Ambasady RP w Argentynie [online]. Dostępny w Internecie: www.buenosaires.trade.gov.pl (dostęp 20 lipca 2012). 8. Cerro Vanguardia: minería en la Patagonia [online]. Dostępny w Internecie: www.latinomineria.com (dostęp 20 lipca 2012). 9. Argentina: potencial minero que espera su desarrollo [online]. Dostępny w Internecie: www.latinomineria.com (dostęp 20 lipca 2012). 10. http://www.austrade.gov.au/Mining-to-Argentina/default.aspx (dostęp 20 lipca 2012). 11. Polskie barwy Rio Turbio [online]. W: Art of Mining. Miesięcznik internetowy Grupy Kopex nr 12(65). Dostępny w Internecie: http://www.kopex.com.pl (dostęp 20 lipca 2012). Lista osób przeszkolonych na kursach organizowanych przez Ośrodek Szkolenia EMAG w czerwcu 2012 r. Prawo komputerowe 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Piotr Lepich Łukasz Bownik Michał Gościniewicz Wojciech Górka Andrzej Halama Marek Kryca Piotr Loska KWK Mysłowice-Wesoła ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG 8. Ryszard Makola 9. Piotr Mazik 10. Anna Pałka 11. Michał Socha 12. Piotr Szymała 13. Beata Zasada ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG ITI EMAG Obsługa i eksploatacja zabezpieczeń upływowych sieci do 1 kV 1. 2. 3. 4. 5. Rafał Chaberek Piotr Niezgoda Łukasz Nowak Marcin Mielczarek Noel Oleksiak KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła 6. Krystian Pniok 7. Mariusz Herdzin 8. Marcin Janiak 9. Krzysztof Palej 10. Łukasz Sobiewicz KWK Mysłowice-Wesoła KWK Knurów-Szczygłowice KWK Knurów-Szczygłowice KWK Knurów-Szczygłowice KWK Knurów-Szczygłowice Bezpieczeństwo informacji – wymogi bezpieczeństwa firmy w obliczu wzrostu globalnego zagrożenia 1. Henryk Fajkis KWK Mysłowice-Wesoła 2. Wojciech Saternus KWK Mysłowice-Wesoła Technologie naprawy i łączenia kabli oraz przewodów oponowych na znamionowe napięcia do 6 kV 1. 2. 3. 4. 5. 6. Piotr Kubeczko Tomasz Meisel Marek Pilszek Flawiusz Ślązak Mateusz Kasprzyk Rafał Ławczys KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła 7. Adrian Michalik 8. Łukasz Sajdak 9. Jordan Kaluza 10. Rudolf Krzyszczyk 11. Jarosław Nieszporek KWK Mysłowice-Wesoła KWK Mysłowice-Wesoła KWK Bobrek Centrum KWK Bobrek Centrum EKO-BUD Sp. z o.o. Górnicze kable i przewody oponowe (do 6 kV) oraz technologie ich łączenia i regeneracji 1. Wojciech Dyrcz KWK Knurów-Szczygłowice 2. Piotr Zieliński KWK Knurów-Szczygłowice Bezpieczeństwo funkcjonalne – poziom zapewnienia bezpieczeństwa „PL” 1. Henryk Achtelik 2. Tomasz Bujoczek 3. Maciej Cader 4. Marcin Doroz 5. Marek Gradzik 6. Sławomir Kamiński 7. Zbigniew Marciniak 8. Grzegorz Mirek 9. Adam Balicki 10. Marek Bogacz 11. Włodzimierz Boroń 12. Adam Broja 13. Rafał Ciumcia 14. Andrzej Dzikowski 15. Dariusz Felka 16. Leszek Heliosz 17. Jan Jagła 18. Cezary Kaczmarski Politechnika Opolska Kopex Electric Systems S.A. Przem. Inst. Auto. i Pom. Kopex Electric Systems S.A. Biuro Zaopa. Tech. BEZET Kopex Electric Systems S.A. Politechnika Opolska TELVIS PUP Sp. z o.o. Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG 19. Wojciech Korski 20. Bożena Kuśmierz 21. Piotr Loska 22. Bartłomiej Łojek 23. Michał Łojek 24. Michał Mitas 25. Andrzej Opuszyński 26. Adam Piasecki 27. Roman Pietrzak 28. Aleksandra Puchała 29. Dariusz Puchała 30. Szymon Robak 31. Stanisław Rysiecki 32. Adam Salwerowicz 33. Waldemar Sobierajski 34. Paweł Szwejkowski 35. Piotr Szymała 36. Jan Śliwa Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG Instytut EMAG