Pojam statičkog elektriciteta svima je poznat iz školskog tečaja fizike. Statički elektricitet nastaje u procesu pojave naboja na vodičima, površinama raznih predmeta. Pojavljuju se kao posljedica trenja koje nastaje pri dodiru predmeta.
Što je statički elektricitet
Sve tvari sastoje se od atoma. Atom ima jezgru okruženu jednakim brojem elektrona i protona. Oni se mogu kretati s jednog atoma na drugi. Prilikom kretanja nastaju negativni i pozitivni ioni. Njihova neravnoteža dovodi do pojave statike. Statički naboj protona i elektrona u atomu je isti, ali ima različit polaritet.
Statika se javlja u svakodnevnom životu. Statičko pražnjenje može se pojaviti pri niskim strujama, ali visokim naponima. U ovom slučaju nema opasnosti za ljude, ali je pražnjenje opasno za električne uređaje. Tijekom pražnjenja trpe mikroprocesori, tranzistori i drugi elementi kruga.
Uzroci statičkog elektriciteta
Statika se javlja u sljedećim uvjetima:
- kontakt ili odvajanje dva različita materijala;
- nagle promjene temperature;
- zračenje, UV zračenje, x-zrake;
- rad stroja za rezanje papira i strojeva za rezanje.
Statika se često javlja tijekom ili prije grmljavinske oluje. Grmljavinski oblaci, kada se kreću kroz zrak zasićen vlagom, stvaraju statički elektricitet. Pražnjenje se događa između oblaka i tla, između pojedinačnih oblaka. Uređaj gromobrana pomaže u provođenju naboja na zemlju. Olujni oblaci stvaraju električni potencijal na metalnim predmetima koji pri dodiru izazivaju lagane udarce. Za osobu udarac nije opasan, ali snažna iskra može izazvati paljenje nekih predmeta.
Svaki stanovnik je više puta čuo prasak koji se čuje prilikom skidanja odjeće, udarac od dodirivanja automobila. To je posljedica pojave statike. Električno pražnjenje se osjeća prilikom rezanja papira, češljanja kose i polivanja benzinom. Besplatne naknade prate osobu posvuda. Upotreba raznih električni uređaji povećava njihov izgled. Nastaju kod lijevanja i mljevenja krutih proizvoda, pumpanja ili lijevanja zapaljivih tekućina, prilikom transporta u cisternama, kod namotavanja papira, tkanina i filmova.
Naboj se javlja kao rezultat električne indukcije. Na metalnim karoserijama automobila suho vrijeme godine stvaraju se veliki električni naboji. TV ekran ili monitor računala može se napuniti izlaganjem snopu stvorenom u katodnoj cijevi.
Šteta i dobrobit statičkog elektriciteta
Mnogi znanstvenici i izumitelji pokušali su koristiti statički naboj. Stvorene su glomazne jedinice, čija je korist bila mala. Otkriće znanstvenika o koronskom pražnjenju pokazalo se korisnim. Ima široku primjenu u industriji. Uz pomoć elektrostatskog naboja, složene površine se boje, plinovi se čiste od nečistoća. Sve je to dobro, ali postoje brojni problemi. Električni udari su velike snage. Ponekad mogu pogoditi osobu. To se događa i kod kuće i na radnom mjestu.
Štetnost statičkog elektriciteta očituje se u udarima različite snage pri skidanju sintetičkog džempera, pri izlasku iz automobila, paljenju i gašenju multipraktika i usisavača, laptopa i mikrovalna pećnica. Ovi štrajkovi mogu biti štetni.
Postoji statički elektricitet, koji utječe na rad kardiovaskularnog i živčanog sustava. Od toga se treba zaštititi. Sama osoba također je često nositelj naboja. Kada su u dodiru s površinama električnih uređaja, oni postaju elektrificirani. Ako se radi o kontrolno-mjernom uređaju, slučaj može završiti njegovim kvarom.
Struja pražnjenja koju donosi osoba svojom toplinom uništava veze, razbija staze mikro krugova i uništava film tranzistora s efektom polja. Kao rezultat toga, krug postaje neupotrebljiv. Najčešće se to ne događa odmah, već u bilo kojoj fazi tijekom rada alata.
U tvornicama za obradu papira, plastike, tekstila, materijali se često ponašaju neispravno. Drže se jedno za drugo, drže se različite vrste opremu, odbijaju, skupljaju puno prašine na sebe, neispravno su namotane na špule ili bobine. To je zbog statičkog elektriciteta. Dva naboja istog polariteta odbijaju se. Drugi, od kojih je jedan pozitivno, a drugi negativno, privlače. Nabijeni materijali se ponašaju na isti način.
U tiskarama i drugim mjestima gdje se u radu koriste zapaljiva otapala moguć je požar. To se događa kada operater nosi cipele s nevodljivim potplatom, a oprema nije pravilno uzemljenje. Zapaljivost ovisi o sljedećim čimbenicima:
- vrsta pražnjenja;
- snaga pražnjenja;
- izvor statičkog pražnjenja;
- energija;
- prisutnost otapala ili drugih zapaljivih tekućina u blizini.
Pražnjenja su iskra, karpalna, klizna karpalna. Iskreno pražnjenje proizlazi iz osobe. Karpal se javlja na šiljastim dijelovima opreme. Njegova energija je toliko mala da praktički ne uzrokuje opasnost od požara. Klizno pražnjenje četke javlja se na sintetičkim pločama, kao i na rolni materijali s različitim nabojima na svakoj strani mreže. Predstavlja istu opasnost kao iskričasto pražnjenje.
Sposobnost oštećenja -- glavno pitanje za stručnjake za sigurnost. Ako se osoba drži za špulicu i sama je u zoni napetosti, i njeno tijelo će biti naelektrisano. Uvijek dodirnite tlo ili uzemljenu opremu kako biste ispraznili naboj. Tek tada će naboj otići na zemlju. Ali osoba će dobiti jak ili slab strujni udar. Kao rezultat toga dolazi do refleksnih pokreta koji ponekad dovode do ozljeda.
Dugotrajni boravak u napunjenoj zoni dovodi do razdražljivosti osobe, do smanjenja apetita i pogoršanja sna.
Prašina iz proizvodnog prostora uklanja se ventilacijom. Nakuplja se u cijevima i može se zapaliti statičkom iskrom.
Kako ukloniti statički elektricitet s osobe
Najjednostavniji način zaštite od toga je uzemljenje opreme. U proizvodnim uvjetima u tu svrhu koriste se sita i drugi uređaji. U tekućim tvarima koriste se posebna otapala i aditivi. Aktivno se koriste antistatička rješenja. To su tvari niske molekularne težine. Molekule u antistatičkom sredstvu lako se kreću i reagiraju s vlagom u zraku. Zahvaljujući ovoj osobini, s osobe se uklanja statika.
Ako operaterove cipele imaju neprovodljive potplate, on mora nužno dotaknuti tlo. Tada se bijeg statičke struje u zemlju ne može zaustaviti, ali će osoba dobiti jak ili slab udarac. Djelovanje statičke struje osjećamo nakon hodanja po tepisima i tepisima. Vozači koji izlaze iz automobila dobivaju strujne udare. Lako se riješiti ovog problema: dovoljno je dodirnuti vrata rukom dok sjedite mirno. Naboj će iscuriti na tlo.
Ionizacija puno pomaže. To se radi pomoću antistatičke trake. Ima mnogo igala izrađenih od posebnih legura. Pod djelovanjem struje od 4-7 kV, zrak okolo se raspada u ione. Također se koriste zračni noževi. Oni su antistatička šipka kroz koju se upuhuje zrak i čisti površinu. Statički naboji se aktivno stvaraju kada se raspršuju tekućine s dielektričnim svojstvima. Stoga, da se smanji djelovanje elektrona, ne smije se dopustiti padajući mlaz.
Preporučljivo je koristiti antistatički linoleum na podu i češće čistiti kućanskim kemikalijama. U poduzećima povezanim s preradom tkanina ili papira, problem uklanjanja statike rješava se vlaženjem materijala. Povećana vlažnost zraka sprječava nakupljanje štetnog elektriciteta.
Za uklanjanje statike morate:
- ovlažite zrak u sobi;
- tretirati tepihe i prostirke antistatičkim sredstvima;
- obrišite sjedala u automobilu iu sobama antistatičkim maramicama;
- Vlažite kožu češće
- odbiti sintetičku odjeću;
- nositi cipele s kožnim potplatima;
- spriječiti pojavu statike na rublju nakon pranja.
Sobno cvijeće, kuhalo za vodu i posebni uređaji dobro vlaže atmosferu. Antistatički spojevi prodaju se u trgovinama kućanskih kemikalija. Raspršuju se po površini tepiha. Možete napraviti svoj vlastiti antistatik. Da biste to učinili, uzmite omekšivač (1 čep), ulijte u bocu. Posuda se zatim puni čista voda, koji se raspršuje po površini tepiha. Maramice navlažene antistatikom neutraliziraju naboje na presvlakama sjedala.
Vlaženje kože vrši se losionom nakon tuširanja. Ruke se mažu nekoliko puta dnevno. Trebali biste promijeniti odjeću za prirodnu. Ako se puni, tretirajte ga antistatičkim sredstvima. Preporučljivo je nositi cipele s kožnim potplatima ili hodati bosi po kući. Prije pranja, preporučljivo je sipati ¼ šalice sode (prehrambene) na odjeću. Uklanja pražnjenja elektriciteta i omekšava tkaninu. Prilikom ispiranja odjeće, u stroj možete dodati ocat (¼ šalice). Bolje je sušiti odjeću na svježem zraku.
Sve ove mjere pomažu u neutraliziranju statičkih problema.
Na površinama nekih trljajućih materijala, tekućih i krutih, nastaju elektrostatički naboji kao rezultat složenog procesa kontaktnog naelektrisanja. Elektrifikacija se događa kada se dva dielektrična ili dielektrična i vodljiva materijala trljaju jedan o drugi ako je potonji izoliran.
Intenzitet stvaranja električnih naboja određen je razlikom u električnim svojstvima materijala, kao i silom i brzinom trenja. Što je veća sila i brzina trenja i što je veća razlika u električnim svojstvima, to je stvaranje električnih naboja intenzivnije. Na primjer, elektrostatički naboj stvara se na karoseriji automobila koji se kreće po suhom vremenu ako guma na kotačima ima dobra izolacijska svojstva. Uslijed toga nastaje električni napon između karoserije i zemlje, koji može doseći 10 kV i dovesti do iskre kada osoba napusti automobil - pražnjenja kroz osobu u zemlju.
U proizvodnji, u različitim tehnološkim procesima, također se stvaraju veliki električni naboji, čiji potencijali mogu doseći desetke kilovolti, na primjer, pri drobljenju, sipanju i pneumatskom transportu čvrstih materijala, tijekom transfuzije, pumpanja kroz cjevovode, transporta dielektričnih tekućina u spremnicima (benzin, kerozin itd.). Kada gumeni remen transportera sklizne u odnosu na valjke ili pogonski remen u odnosu na remenicu, mogu se pojaviti električni naboji s potencijalom do 45 kV.
Osim trenja, uzrok nastanka statičkog naboja je i električna indukcija, uslijed koje tijela izolirana od tla u vanjskom električnom polju dobivaju električni naboj. Posebno je velika indukcijska elektroliza elektrovodljivih predmeta. Na primjer, na metalnim predmetima (automobilima i sl.) izoliranim od tla, po suhom vremenu pod djelovanjem električnog POLJA vodovi visokog napona Električni vodovi ili grmljavinski oblaci mogu generirati značajne električne naboje.
Kada osoba dotakne predmet koji nosi električni naboj, potonji se ispušta kroz ljudsko tijelo. Jakosti struja koje nastaju tijekom pražnjenja nisu velike i vrlo su kratkotrajne. Stoga ne dolazi do strujnog udara. Međutim, iscjedak, u pravilu, uzrokuje refleksni pokret osobe, što u nekim slučajevima može dovesti do oštrog pokreta ruke, pada s visine ili ulaska osobe u opasno proizvodno područje.
Najveća opasnost od elektrostatičkog naboja je u tome što pražnjenje iskre može imati dovoljno energije da zapali zapaljivu ili eksplozivnu smjesu. Iskra nastala pražnjenjem elektrostatičkog naboja je zajednički uzrok požara i eksplozija. Pri naponu od 3 kV, iskreće pražnjenje može izazvati paljenje gotovo svih smjesa pare i plina i zraka; na 5 kV - paljenje većine zapaljive prašine.
Statički elektricitet predstavlja najveću opasnost u proizvodnji i transportu, posebno u prisutnosti zapaljivih eksplozivnih smjesa, prašine i para zapaljivih tekućina.
NA životni uvjeti(na primjer, kada hodate po tepihu), akumuliraju se mali naboji, a energija nastalih pražnjenja iskre nije dovoljna da izazove požar u normalnim uvjetimaživot.
Za zaštitu od statičkog elektriciteta koristite:
- metoda koja uklanja ili smanjuje intenzitet stvaranja naboja statičkog elektriciteta;
- metoda koja eliminira stvaranje naboja.
Prva metoda najučinkovitiji i provodi se odabirom parova materijala strojnih elemenata koji međusobno djeluju trenjem. Drugi način neutraliziranja naboja statičkog elektriciteta je miješanje materijala koji se u interakciji s elementima opreme različito naelektrišu. Na primjer, pri trljanju materijala koji se sastoji od 40% najlona i 60% dakrona, elektroliza se ne opaža na kromiranoj površini.
Smanjenje intenziteta stvaranja elektrostatskih naboja olakšava se smanjenjem sile i brzine trenja, hrapavosti površina koje međusobno djeluju. U tu svrhu, pri transportu zapaljivih tekućina s visokim električnim otporom (na primjer, benzin, kerozin itd.) kroz cjevovode, regulirane su maksimalne brzine pumpanja. Nije dopušteno ulijevati takve tekućine u spremnike s mlazom koji slobodno pada na površinu tekućine: odvodno crijevo je zakopano ispod površine tekućine koju treba ispustiti.
Glavna metoda implementacije druga metoda je uzemljenje elektrovodljivih dijelova tehnološke opreme za odvod naboja statičkog elektriciteta u tlo. U tu svrhu možete koristiti uobičajeno zaštitno uzemljenje, dizajnirano za zaštitu od oštećenja. elektro šok. Ako je nemoguće uzemljiti elemente strojeva i opreme, na njihovu se površinu nanose elektrovodljivi premazi (antistatici), a tkaninski materijali (na primjer, filtri) podvrgavaju se posebnoj impregnaciji koja povećava njihovu električnu vodljivost. Uzemljenje plinskih kanala iznimno je važno. sustavi ventilacije kroz koje se transportira prašnjavi zrak.
Da bi se povećao intenzitet otjecanja statičkih naboja iz elemenata strojeva, zrak u prostoriji u kojoj su instalirani je vlažan.
Svakodnevna aktivnost svake osobe povezana je s njegovim kretanjem u prostoru. Pritom ne samo da hoda, već i putuje prijevozom.
Tijekom bilo kojeg kretanja dolazi do preraspodjele statičkih naboja koji mijenjaju ravnotežu unutarnje ravnoteže između atoma i elektrona svake tvari. Povezan je s procesom elektrifikacije, stvaranjem statičkog elektriciteta.
U krutim tijelima do raspodjele naboja dolazi zbog kretanja elektrona, a u tekućim i plinovitim tijelima i elektrona i nabijenih iona. Svi oni zajedno stvaraju potencijalnu razliku.
Razlozi za nastanak statičkog elektriciteta
Najčešći primjeri manifestacije statičkih sila objašnjavaju se u školi na prvim satovima fizike, kada trljaju staklene i ebonitne šipke po vunenoj tkanini i demonstriraju privlačnost malih komadića papira prema njima.
Također je poznato iskustvo skretanja tankog mlaza vode pod djelovanjem statičkih naboja koncentriranih na ebonitnoj šipci.
U svakodnevnom životu statički elektricitet se najčešće manifestira:
kada nosite vunenu ili sintetičku odjeću;
hodanje u cipelama s gumenim potplatom ili vunenim čarapama po tepisima i linoleumu;
koristeći plastične predmete.
Situacija se pogoršava:
suhi zrak u zatvorenom prostoru;
armirano-betonski zidovi od kojih se grade višekatnice.
Kako nastaje statički naboj?
Obično fizičko tijelo sadrži jednak broj pozitivnih i negativnih čestica, zbog čega se u njemu stvara ravnoteža, osiguravajući njegovo neutralno stanje. Kada se prekrši, tijelo dobiva električni naboj određenog znaka.
Statika se odnosi na stanje mirovanja, kada se tijelo ne kreće. Unutar njegove tvari može doći do polarizacije - kretanja naboja s jednog dijela na drugi ili njihovog prijenosa s obližnjeg objekta.
Elektrifikacija tvari nastaje zbog prikupljanja, uklanjanja ili odvajanja naboja kada:
međudjelovanje materijala uslijed sila trenja ili rotacije;
oštar pad temperature;
zračenje različiti putevi;
odvajanje ili rezanje fizičkih tijela.
Oni su raspoređeni po površini objekta ili na udaljenosti od njega na nekoliko međuatomskih udaljenosti. Kod neuzemljenih tijela šire se po području kontaktnog sloja, a kod onih spojenih na konturu zemlje teku na njega.
Stjecanje statičkog naboja od strane tijela i njihov protok događa se istovremeno. Elektrifikacija se postiže kada tijelo prima više energetskog potencijala nego što ga troši u vanjskom okruženju.
Iz ove odredbe proizlazi praktičan zaključak: da bi se tijelo zaštitilo od statičkog elektriciteta, potrebno je stečene naboje s njega skrenuti u krug uzemljenja.
Metode za procjenu statičkog elektriciteta
Fizikalne tvari, prema svojoj sposobnosti da tvore električne naboje različitih predznaka, pri međudjelovanju trenjem s drugim tijelima, karakteriziraju se prema razmjeru triboelektričnog učinka. Neki od njih prikazani su na slici.
Kao primjer njihove interakcije mogu se navesti sljedeće činjenice:
hodanje u vunenim čarapama ili cipelama s gumenim potplatom po suhom tepihu može napuniti energiju ljudsko tijelo do 5÷-6 kV;
tijelo automobila koji vozi po suhoj cesti dobiva potencijal do 10 kV;
pogonski remen koji okreće remenicu nabije se do 25 kV.
Kao što vidite, potencijal statičkog elektriciteta doseže vrlo velike vrijednosti čak iu domaćim uvjetima. Ali on nam ne čini mnogo zla jer nema visoka snaga, visoki napon, a njegovo pražnjenje prolazi kroz veliki otpor jastučića i mjeri se u djelićima miliampera ili malo više.
Osim toga, značajno smanjuje vlažnost zraka. Njegov učinak na količinu tjelesnog stresa u kontaktu s različitim materijalima prikazan je na grafikonu.
Iz njegove analize slijedi zaključak: u vlažnom okruženju statički elektricitet se manje pojavljuje. Stoga se za suzbijanje koriste razni ovlaživači zraka.
U prirodi statički elektricitet može doseći ogromne razine. Kada se oblaci kreću na velike udaljenosti, između njih se gomilaju značajni potencijali koji se očituju munjama čija je energija dovoljna da stoljetno stablo raspori po deblu ili spali stambenu zgradu.
Kada se u svakodnevnom životu isprazni statički elektricitet, osjećamo "štipanje" prstiju, vidimo iskre koje izviru iz vunenih stvari, osjećamo pad snage i učinkovitosti. Struja kojoj je naše tijelo izloženo u svakodnevnom životu negativno utječe na zdravstveno stanje, stanje živčanog sustava, ali ne donosi očitu, vidljivu štetu.
Proizvođači mjerača industrijska oprema proizvode uređaje koji vam omogućuju točno određivanje veličine napona akumuliranih statičkih naboja kako na kućištima opreme tako i na ljudskom tijelu.
Kako se zaštititi od statičkog elektriciteta u svom domu
Svatko od nas mora razumjeti procese koji stvaraju statička pražnjenja koja predstavljaju prijetnju našem tijelu. Treba ih znati i ograničiti. U tu svrhu održavaju se razna edukativna događanja, uključujući popularne TV emisije za stanovništvo.
Na njima raspoloživim sredstvima prikazani su načini stvaranja statičkog napona, principi njegova mjerenja i metode provođenja preventivnih mjera.
Na primjer, s obzirom na triboelektrični učinak, najbolje je koristiti češljeve izrađene od prirodno drvo a ne metal ili plastika kao većina ljudi. Drvo ima neutralna svojstva i ne stvara naboje kada se trlja o kosu.
Za uklanjanje statičkog potencijala s karoserije automobila kada se kreće suhom cestom koriste se posebne trake s antistatikom koje se pričvršćuju na dno. Njihove različite vrste široko su predstavljene u prodaji.
Ako na automobilu nema takve zaštite, tada se naponski potencijal može ukloniti kratkim uzemljenjem kućišta kroz metalni predmet, na primjer, ključ za paljenje automobila. Posebno je važno izvršiti ovaj postupak prije punjenja goriva.
Kada se statički naboj nakupi na odjeći izrađenoj od sintetičkih materijala, može se ukloniti tretiranjem para iz posebnog raspršivača sa sastavom Antistatic. Općenito, bolje je manje koristiti takve tkanine i nositi prirodne materijale od lana ili pamuka.
Cipele s gumiranim potplatom također doprinose nakupljanju naboja. Dovoljno je staviti antistatičke uloške od prirodni materijali kako će se smanjiti štetni učinci na tijelo.
Utjecaj suhog zraka, tipičan za urbane stanove u zimsko vrijeme, već je bilo riječi. Posebni ovlaživači ili čak mali komadići navlažene tkanine postavljeni na bytarii poboljšavaju situaciju i smanjuju stvaranje statičkog elektriciteta. I ovdje je redovna ovrha mokro čišćenje u zatvorenom prostoru omogućuje pravovremeno uklanjanje elektrificiranih čestica i prašine. Ovo je jedan od bolje načine zaštita.
domaćinstvo električni uređaji tijekom rada također nakupljaju statički naboj na kućištu. Sustav izjednačavanja potencijala spojen na zajedničku petlju uzemljenja zgrade dizajniran je da smanji njihov utjecaj. Čak i obična akrilna kada ili stara konstrukcija od lijevanog željeza s istim umetkom podložna je statičkom elektricitetu i potrebno ju je zaštititi na sličan način.
Kako se zaštititi od statičkog elektriciteta u proizvodnji
Čimbenici koji smanjuju učinkovitost elektroničke opreme
Pražnjenja koja nastaju tijekom proizvodnje poluvodičkih materijala mogu uzrokovati velike štete, poremetiti električna svojstva uređaja ili ih čak onesposobiti.
U uvjetima proizvodnje, ispuštanje može biti nasumično i ovisiti o nizu različitih čimbenika:
vrijednosti formiranog kapaciteta;
energetski potencijal;
električni otpor kontakata;
vrsta prijelaznih procesa;
druge nesreće.
U ovom slučaju, u početnom trenutku od oko deset nanosekundi, struja pražnjenja raste do maksimuma, a zatim se smanjuje unutar 100-300 ns.
Priroda pojave statičkog pražnjenja na poluvodičkom uređaju kroz tijelo operatera prikazana je na slici.
Na veličinu struje utječu: kapacitet naboja koji je akumulirala osoba, otpor njegovog tijela i kontaktnih jastučića.
U proizvodnji električne opreme može se stvoriti statičko pražnjenje bez sudjelovanja operatera zbog stvaranja kontakata kroz uzemljene površine.
U ovom slučaju, na struju pražnjenja utječu kapacitet punjenja akumuliran u kućištu uređaja i otpor formiranih kontaktnih pločica. U tom slučaju poluvodič je u početnom trenutku istodobno pod utjecajem induciranog visokonaponskog potencijala i struje pražnjenja.
Zbog tako složenog utjecaja, šteta može biti:
1. eksplicitni, kada je učinak elemenata smanjen do te mjere da postaju neupotrebljivi;
2. skriveno - smanjenjem izlaznih parametara, ponekad čak i unutar utvrđenih tvorničkih specifikacija.
Drugu vrstu kvarova teško je otkriti: oni najčešće utječu na gubitak performansi tijekom rada.
Primjer takvog oštećenja od djelovanja visokog statičkog napona prikazan je grafovima odstupanja strujno-naponskih karakteristika u odnosu na diodu KD522D i integrirani krug BIS KR1005VI1.
Smeđa crta pod brojem 1 prikazuje parametre poluvodičkih elemenata prije ispitivanja s povišenim naponom, a krivulje s brojevima 2 i 3 pokazuju njihovo smanjenje pod djelovanjem povećanog induciranog potencijala. U slučaju #3, ima više utjecaja.
Oštećenje može biti uzrokovano:
precijenjeni inducirani napon, koji probija dielektrični sloj poluvodičkih uređaja ili narušava strukturu kristala;
velika gustoća struje, koja uzrokuje visoku temperaturu, što dovodi do taljenja materijala i izgaranja oksidnog sloja;
ispitivanja, električna toplinska obuka.
Skrivena oštećenja ne moraju odmah utjecati na performanse, već nakon nekoliko mjeseci ili čak godina rada.
Metode izvođenja zaštite od statičkog elektriciteta u proizvodnji
Ovisno o vrsti industrijske opreme, koristi se jedan od sljedećih načina održavanja operativnosti ili njihova kombinacija:
1. isključenje stvaranja elektrostatičkih naboja;
2. blokiranje njihovog ulaska na radno mjesto;
3. Povećanje otpornosti uređaja i pribora na djelovanje pražnjenja.
Metode br. 1 i br. 2 omogućuju zaštitu velike skupine različitih uređaja u kompleksu, a br. 3 se koristi za pojedinačne uređaje.
Visoka učinkovitost održavanja operativnosti opreme postiže se njezinim postavljanjem unutar Faradayeva kaveza – prostora s malom mrežom zatvorenog sa svih strana. metalna mreža spojen na petlju uzemljenja. Vanjska električna polja ne prodiru unutar njega, a prisutna su statična magnetska polja.
Oklopljeni kabeli rade prema ovom principu.
Statička zaštita se prema principu izvedbe dijeli na:
fizički i mehanički;
kemijski;
konstruktivne i tehnološke.
Prve dvije metode omogućuju vam da spriječite ili smanjite stvaranje statičkih naboja i povećate brzinu njihovog protoka. Treća tehnika štiti uređaje od utjecaja naboja, ali ne utječe na njihov odvod.
Možete poboljšati slaganje pražnjenja na sljedeći način:
stvaranje krunidbe;
povećanje vodljivosti materijala na kojima se nakupljaju naboji.
Riješite ova pitanja:
ionizacija zraka;
povećanje radnih površina;
izbor materijala s najboljom vodljivošću mase.
Zbog njihove implementacije stvaraju se unaprijed pripremljeni vodovi za odvod statičkog naboja u petlju uzemljenja, sprječavajući njihov dolazak na radne elemente uređaja. Istodobno se uzima u obzir da ukupni električni otpor stvorene staze ne smije biti veći od 10 ohma.
Ako materijali imaju visoku otpornost, tada se zaštita izvodi na druge načine. Inače se na površini počinju nakupljati naboji koji se mogu isprazniti u kontaktu s tlom.
Na slici je prikazan primjer sveobuhvatne elektrostatičke zaštite radnog mjesta operatera uključenog u održavanje i podešavanje elektroničkih uređaja.
Površina stola spojena je na petlju uzemljenja preko spojnog vodiča i vodljive prostirke pomoću posebnih stezaljki. Operater radi u posebna odjeća, nosi cipele s vodljivim potplatom i sjedi na stolici s posebnim sjedalom. Sve ove mjere omogućuju kvalitetno uklanjanje nakupljenih naboja na tlo.
Radni ionizatori zraka reguliraju vlažnost, smanjuju potencijal statičkog elektriciteta. Pri njihovoj uporabi vodi se računa da povećan sadržaj vodene pare u zraku nepovoljno utječe na zdravlje ljudi. Stoga ga pokušavaju održati na razini od oko 40%.
Također učinkovit način može postojati redovito prozračivanje prostorije ili korištenje ventilacijskog sustava u njoj, kada zrak prolazi kroz filtere, ionizira se i miješa, čime se osigurava neutralizacija nastalih naboja.
Kako bi se smanjio potencijal nakupljen u ljudskom tijelu, narukvice se mogu koristiti kao nadopuna kompleta antistatičke odjeće i obuće. Sastoje se od vodljive trake koja je kopčom pričvršćena za ruku. Potonji je spojen na žicu za uzemljenje.
Ovom metodom ograničena je struja koja teče kroz ljudsko tijelo. Njegova vrijednost ne smije prelaziti jedan miliamper. Veće vrijednosti mogu izazvati bol i strujni udar.
Tijekom odvodnje naboja na tlo važno je osigurati brzinu njegovog odlaska u jednoj sekundi. U tu svrhu koriste se podne obloge s niskim električnim otporom.
Pri radu s poluvodičkim pločama i elektroničkim komponentama također je osigurana zaštita od oštećenja statičkim elektricitetom:
prisilno ranžiranje izlaza elektroničkih ploča i blokova tijekom provjera;
pomoću alata i lemilica s uzemljenim radnim glavama.
Spremnici sa zapaljivim tekućinama koji se nalaze na vozilima uzemljeni su metalnim strujnim krugom. Čak je i trup zrakoplova opskrbljen metalnim sajlama koje tijekom slijetanja služe kao zaštita od statičkog elektriciteta.
Dopuštene razine elektrostatičkih polja postavljene su u GOST 12.1.045-84. “Elektrostatička polja. Dopuštene razine na radnom mjestu i zahtjevi za praćenje. Dopuštene razine jakosti polja ovise o vremenu provedenom na radnom mjestu. Najveća dopuštena razina elektrostatičkih polja je 60 kV / m po 1 satu.
Korištenje zaštitne opreme za radnike je obavezno u slučajevima kada stvarne razine elektrostatičkih polja na radnom mjestu prelaze 60 kV/m.
Prilikom odabira sredstava za zaštitu od statičkog elektriciteta, značajke tehnološki procesi, fizikalno-kemijska svojstva obrađeni materijal, mikroklima prostora i dr., što uvjetuje diferenciran pristup u izradi zaštitnih mjera.
Zaštita od statičkog elektriciteta provodi se na dva načina:
- * smanjenje intenziteta stvaranja električnih naboja;
- * uklanjanje formiranih naboja statičkog elektriciteta.
Smanjenje intenziteta stvaranja električnih naboja postiže se smanjenjem brzine i sile trenja, razlika u dielektričnim svojstvima materijala i povećanjem njihove električne vodljivosti. Smanjenje sile trenja postiže se podmazivanjem, smanjujući hrapavost i kontaktnu površinu međusobno povezanih površina. Brzine trenja ograničene su smanjenjem brzine obrade i transporta materijala.
Budući da naboji statičkog elektriciteta nastaju prskanjem, prskanjem i prskanjem dielektričnih tekućina, poželjno je te procese eliminirati ili barem ograničiti. Na primjer, „punjenje spremnika dielektričnim tekućinama slobodnim padajućim mlazom nije dopušteno. Odvodno crijevo potrebno je spustiti ispod razine tekućine ili, u krajnjem slučaju, mlaz treba usmjeriti uz zid kako ne bi došlo do prskanja.
Budući da je intenzitet stvaranja naboja veći što je električna vodljivost materijala manja, poželjno je koristiti, ako je moguće, materijale veće električne vodljivosti ili njihovu električnu vodljivost povećati uvođenjem elektrovodljivih (antistatičkih) dodataka. Dakle, za podove je potrebno koristiti antistatički linoleum, poželjno je povremeno provoditi antistatičku obradu tepiha, materijala za tepihe, sintetičkih tkanina i materijala pomoću kemikalija za kućanstvo.
Poželjno je izraditi kontaktne predmete i tvari od istog materijala jer u tom slučaju neće doći do kontaktne elektrolize. Primjerice, polietilenski prah poželjno je skladištiti u polietilenskim bačvama, te ga sipati i transportirati polietilenskim crijevima i cjevovodima. Ako to nije moguće, tada se koriste materijali slični u svojim dielektričnim svojstvima. Na primjer, elektrifikacija u paru fluoroplast-polietilen manja je nego u paru fluoroplast-ebonit.
Dakle, za zaštitu od statičkog elektriciteta potrebno je koristiti materijale s niskim naelektrisanjem ili bez naelektrisanja, eliminirati ili ograničiti trenje, prskanje, prskanje, prskanje dielektričnih tekućina.
„Uklanjanje naboja statičkog elektriciteta postiže se prvenstveno uzemljenjem kućišta opreme. Uzemljenje za odvod statičkog elektriciteta može se kombinirati s zaštitno uzemljenje električna oprema. Ako se uzemljenje koristi samo za uklanjanje statičkog elektriciteta, tada njegov električni otpor može biti znatno veći od zaštitnog otpora električne opreme (do 100 ohma). Čak je i tanka žica dovoljna da električni naboji neprestano teku u zemlju.
Za uklanjanje statičkog elektriciteta s karoserije automobila koristi se elektrovodljiva traka - "antistatik" pričvršćena na dno automobila. Ako pri izlasku iz vozila primijetite da tijelo "iskri", ispraznite tijelo dodirivanjem metalnim predmetom, poput ključa za paljenje. Nije opasno za osobu. Obavezno to učinite ako auto namjeravate natočiti benzinom.
Zrakoplovi su opremljeni metalnim sajlama pričvršćenim za stajni trap i dno trupa, što omogućuje uklanjanje statičkog naboja s tijela tijekom slijetanja.
Kako bi se uklonili električni naboji, zaštitni ekrani računalnih monitora su uzemljeni. Benzinski kamioni se isporučuju sa uzemljivačima u obliku lanaca koji su stalno u kontaktu sa tlom kada se automobil kreće. Prilikom ispuštanja benzina u spremnike na benzinskoj crpki potrebno je dodatno uzemljiti vagon cisternu i sustav za ispuštanje benzina.
Vlažan zrak ima dovoljnu električnu vodljivost da omogući protok nastalih električnih naboja kroz njega. Stoga se u okruženju s vlažnim zrakom praktički ne stvaraju elektrostatički naboji, a ovlaživanje zraka jedna je od najjednostavnijih i najčešćih metoda rješavanja statičkog elektriciteta.
Druga uobičajena metoda uklanjanja elektrostatičkog naboja je ionizacija zraka. Ioni nastali tijekom rada ionizatora neutraliziraju naboje statičkog elektriciteta. Stoga ionizatori zraka u kućanstvu ne samo da poboljšavaju aeroionski sastav zraka u zatvorenom prostoru, već i uklanjaju elektrostatički naboj koji se stvara u suhom zraku na tepisima, sintetičkim tepisima i odjeći. U proizvodnji se koriste posebni snažni ionizatori zraka. raznih dizajna, ali najčešći električni ionizatori.
Osobna zaštitna oprema mogu biti antistatičke cipele, antistatičke haljine, trake za uzemljenje i druga oprema koja osigurava elektrostatičko uzemljenje ljudskog tijela.
Statički elektricitet skup je pojava povezanih s pojavom, očuvanjem i popuštanjem slobodnog električnog naboja na površini i u volumenu dielektričnih i poluvodičkih tvari, materijala, proizvoda ili na izoliranim vodičima.
Pojava statičkog elektriciteta nastaje pri deformaciji, drobljenju tvari, relativnom kretanju dvaju tijela u kontaktu, slojeva tekućih i rasutih materijala, uz intenzivno miješanje, kristalizaciju, a također i uslijed indukcije.
Na elektrostatička polja najosjetljiviji su živčani, kardiovaskularni, neurohumoralni i drugi tjelesni sustavi. To zahtijeva higijensko reguliranje najveće dopuštene jakosti elektrostatskog polja.
Elektrostatsko polje karakterizira jakost određena omjerom sile koja u polju djeluje na točkasti električni naboj i veličine tog naboja. Jedinica mjere za napetost je volt po metru. Dopuštena razina intenziteta elektrostatičkih polja - 60 kV/m. ako jakost polja prijeđe ovu vrijednost, moraju se primijeniti odgovarajuće zaštitne mjere.
Široka uporaba dielektričnih materijala i organskih spojeva (polimeri, papir, kruti i tekući ugljikovodici, naftni derivati itd.) u svim područjima gospodarske djelatnosti neizbježno je popraćena stvaranjem naboja statičkog elektriciteta, koji ne samo da kompliciraju tehnološke procese, već također često uzrokuju požare i eksplozije, uzrokujući velike materijalne štete. Često to dovodi do smrti ljudi.
Statična struja- ovo je skup pojava povezanih s pojavom, očuvanjem i opuštanjem slobodnog električnog naboja na površini, ili u volumenu dielektrika, ili na izoliranim vodičima (GOST 12.1.018). Formiranje i nakupljanje naboja na obrađenom materijalu povezano je sa sljedeća dva uvjeta:
♦ prisutnost površinskog kontakta, zbog čega se stvara dvostruki električni sloj, čija je pojava povezana s prijelazom elektrona u elementarnim donorsko-akceptorskim aktima na kontaktnoj površini. Predznak naboja određuje nejednak afinitet površinskog materijala za elektron;
♦ najmanje jedna kontaktna površina mora biti izrađena od dielektričnog materijala.
Glavni čimbenici koji utječu na elektrifikaciju tvari su njihova elektrofizička svojstva i brzina odvajanja površina. Eksperimentalno je utvrđeno da što se proces intenzivnije odvija, t.j. što je veća brzina odvajanja, to više naboja ostaje na površini.
Poznati su sljedeći načini naelektrisanja objekata: izravni kontakt s naelektriziranim materijalima, induktivno i mješovito naelektrisanje.
Čisto kontaktno naelektrisanje površina uključuje, na primjer, elektrifikaciju prilikom pumpanja ugljikovodičnih goriva i otapala kroz cjevovode. Poznato je da cjevovodi od prozirnog dielektričnog materijala čak i svijetle prilikom pumpanja tekućina.
Zajedno s kontaktnim nabojem, u električnom polju pokretnog ravnog naelektriziranog materijala često se događa induktivno naelektrisanje vodljivih objekata i pratećih uređaja.
Mješovito punjenje se opaža kada elektrificirani materijal uđe u bilo koji spremnik izoliran od tla. Ovakav način punjenja se najčešće susreće kod pretakanja zapaljivih tekućina u posude, pri opskrbi gumena ljepila, tkanine, folije u pokretnim spremnicima, kolicima itd. Stvaranje naboja statičkog elektriciteta pri kontaktu tekuće tijelo s čvrstim ili jednim čvrstim-
jednog tijela s drugim uvelike ovisi o gustoći dodira površina koje se trljaju, njihovom fizičkom stanju, brzini i koeficijentu trenja, tlaku u kontaktnoj zoni, mikroklimi okoliš, prisutnost vanjskih električnih polja itd.
Naboji statičkog elektriciteta mogu se akumulirati i na ljudskom tijelu (tijekom rada ili kontakta s elektrificiranim materijalima i proizvodima). Visok površinski otpor ljudskih tkiva otežava odvodnju naboja, pa osoba može biti na visokom potencijalu dugo vremena.
Glavna opasnost kod elektrizacije raznih materijala je mogućnost izbijanja iskre, kako s naelektrizirane površine dielektrika, tako i s izoliranog vodljivog predmeta.
Do paljenja zapaljivih smjesa iskrama statičkog elektriciteta može doći ako je energija oslobođena pri pražnjenju veća od minimalne energije paljenja zapaljive smjese.
Zajedno s požar Statički elektricitet je također opasan za radnike.
Svjetlosni "pucnji" pri radu s jako naelektriziranim materijalima štetno djeluju na psihu radnika, au određenim situacijama mogu pridonijeti i ozljedama na procesnoj opremi. Snažna iskra, primjerice kod punjenja granuliranih materijala, mogu izazvati bol. Neugodne senzacije uzrokovan statičkim elektricitetom može uzrokovati neurasteniju, glavobolju, loš san, razdražljivost, trnce u predjelu srca itd. Osim toga, stalnim prolaskom malih struja elektrifikacije kroz ljudsko tijelo moguće su nepovoljne fiziološke promjene u tijelu koje dovode do profesionalne bolesti. Sustavno izlaganje elektrostatskom polju pojačanog intenziteta može izazvati funkcionalne promjene u središnjem živčanom, kardiovaskularnom i drugim tjelesnim sustavima.
Korištenje umjetnih ili sintetičkih tkanina za odjeću također dovodi do nakupljanja statičkog elektriciteta na osobi.
Statički elektricitet uvelike utječe i na tijek tehnoloških procesa proizvodnje i obrade materijala te na kvalitetu proizvoda. Pri visokim gustoćama naboja može doći do električnog sloma tankih polimernih filmova za potrebe elektrotehnike i radiotehnike, što dovodi do odbijanja proizvedenih proizvoda. Lijepljenje prašine na plastične folije uzrokovano elektrostatskim privlačenjem posebno je štetno.
Elektrifikacija komplicira procese kao što su probiranje, sušenje, pneumatski transport, tiskanje, transport polimera, dielektričnih tekućina, formiranje sintetičkih vlakana, filmova itd., automatsko doziranje finih materijala, budući da se lijepe na stijenke procesne opreme i lijepe se zajedno.
Prilikom organizacije proizvodnje treba izbjegavati procese praćene intenzivnim stvaranjem statičkog elektriciteta. Za to je potrebno pravilno odabrati tarne površine i brzinu kretanja tvari, materijala, uređaja, izbjegavati procese prskanja, drobljenja, prskanja, čistiti zapaljive plinove i tekućine od nečistoća itd.
učinkovita metoda smanjenje intenziteta stvaranja statičkog elektriciteta je metoda kontaktnog para. Većina konstrukcijskih materijala u smislu dielektrične konstante nalazi se u triboelektrični niz u takvom slijedu da bilo koji od njih dobiva negativan naboj u kontaktu sa sljedećim materijalom u nizu i pozitivan s prethodnim. Istodobno, s povećanjem udaljenosti u nizu između dva materijala, povećava se apsolutna vrijednost naboja koji nastaje između njih.
U skladu s GOST 12.4.124 koriste se sredstva kolektivne i individualne zaštite.
Sredstva kolektivne zaštite od statičkog elektriciteta prema principu rada dijele se na sljedeće vrste: uzemljivači, neutralizatori, ovlaživači, antielektrostatička sredstva, zaštitni uređaji.
uzemljenje odnosi se na glavne metode zaštite od statičkog elektriciteta i namjerno je električno povezivanje s uzemljenjem ili njegovim ekvivalentom metalnih dijelova bez struje koji mogu biti pod naponom. To je najjednostavniji ali potrebna sredstva zaštita zbog činjenice da je energija izboja iskre iz vodljivih neuzemljenih elemenata tehnološke opreme višestruko veća od energije izboja iz dielektrika.
GOST 12.4.124 propisuje da se uzemljenje treba primijeniti na sve elektrovodljive elemente procesne opreme i drugih objekata na kojima je moguća pojava ili nakupljanje elektrostatičkog naboja, bez obzira na korištenje drugih sredstava zaštite od statičkog elektriciteta. Također je potrebno uzemljiti metalne ventilacijske kanale i termoizolacijske omotače uređaja i cjevovoda koji se nalaze u radionicama, vanjskim instalacijama, nadvožnjacima, kanalima. Štoviše, ove tehnološke linije trebao bi biti kontinuiran tijekom cijelog strujni krug, koji je povezan s petljom uzemljenja najmanje u dvije točke.
Posebna pažnja potrebno je obratiti pozornost na uzemljenje pokretnih objekata ili rotirajućih elemenata opreme koji nemaju stalni kontakt s tlom. Na primjer, pokretni spremnici u koje se sipaju ili sipaju elektrificirani materijali moraju biti postavljeni na uzemljene baze prije punjenja ili spojeni na elektrodu za uzemljenje posebnim vodičem prije otvaranja otvora.
Neutralizacija naboja statički elektricitet nastaje u slučajevima kada nije moguće tehnološkim i drugim sredstvima smanjiti intenzitet njegovog stvaranja. U tu svrhu koriste se neutralizatori različitih vrsta:
koronsko pražnjenje (indukcijsko i visokonaponsko);
· radioizotop s α- i β-emisionim izvorima;
Kombinirano, kombinirajući u jednom dizajnu koronu i radioizotop
neutralizatori;
stvarajući struju ioniziranog zraka.
Najjednostavniji za implementaciju su indukcijski pretvarači. U većini slučajeva, oni su tijelo ili šipka s uzemljenim pražnjenjima pričvršćenim na njih, a to su igle, žice, četke. Ovi neutralizatori koriste električno polje koje stvara sam naelektrizirani materijal.
Da biste smanjili intenzitet elektrifikacije tekućina, koristite žice ili neutralizatori igala, koji zbog povećanja vodljivosti medija pridonose protoku nastalih naboja na uzemljene stijenke cjevovoda (opreme) ili tijela neutralizatora.
NA visokonaponski neutralizatori Korona i klizna pražnjenja, za razliku od indukcijskih pražnjenja, koriste visoki napon do 5 kV koji se iskrištu dovodi iz vanjskog izvora napajanja. Međutim, potreba za korištenjem visokog napona ne dopušta njihovu upotrebu u eksplozivnim prostorijama i industrijama.
U opasnim područjima svih klasa, preporuča se koristiti neutralizatori radioizotopa na temelju α-emitirajućih (plutonij-238, -239) HP tipa i β-emitirajućih (tricij) NTSE izvora. Ovi neutralizatori su malih dimenzija, jednostavnog dizajna i održavanja, imaju dug vijek trajanja i sigurni su od zračenja. Za njihovu upotrebu u industriji nije potrebno odobrenje organa sanitarnog nadzora.
U slučajevima kada je materijal (film, tkanina, vrpca, plahta itd.) elektrificiran visokim intenzitetom ili se kreće velikom brzinom, a uporaba radioizotopnih neutralizatora ne osigurava neutralizaciju statičkog elektriciteta, kombinirano indukcijski radioizotopski neutralizatori NRI vrsta. Kombinacija su radioizotopnih i indukcijskih (igličastih) neutralizatora ili protueksplozivnih indukcijskih, visokonaponskih (istosmjerna i izmjenična struja), visokofrekventnih neutralizatora.
Vrlo su obećavajući pneumoelektrični neutralizatori stupnjevi VEN-0.5 i VEN-1.0 i pneumoradioizotop razreda PRIN, kod kojih je ionizirani zrak ili bilo koji plin usmjeren prema elektrificiranom materijalu. Takvi neutralizatori ne samo da imaju povećani radijus djelovanja (do 1 m), već također osiguravaju neutralizaciju prostornih naboja u pneumatskim transportnim sustavima, aparatima s fluidiziranim slojem, u bunkerima, kao i neutralizaciju statičkog elektriciteta na površinama složenih oblika. proizvoda. Uređaji za dovod ioniziranog zraka u ovom slučaju u eksplozivne prostore moraju imati uzemljeni metalni zaslon cijelom dužinom.
U nekim slučajevima je učinkovit za korištenje neutralizatori snopa statički elektricitet, koji osigurava ionizaciju materijala ili medija pod utjecajem ultraljubičastog, laserskog, toplinskog, elektromagnetskog i drugih vrsta zračenja.
Kako bi se smanjio specifični volumetrijski električni otpor, dielektrične tekućine i otopine polimera (ljepila) dopunjuju se raznim topivim antielektrostatički aditivi (antistatici), posebno soli metala promjenljive valencije viših karboksilnih, naftenskih i sintetskih masnih kiselina. Takvi aditivi uključuju Sigbol, ASP-1, ASP-2, kao i aditive na bazi kroma, kobalta, bakrenih oleata, naftenata ovih metala, soli kroma i FFA itd. U inozemstvu su najveću primjenu pronašli aditivi koje su razvili Ekko i Shell (aditiv ASA-3).
Električni otpor čvrstog tijela polimerni materijali(plastike, gume, plastike i dr.) mogu se reducirati uvođenjem raznih elektrovodljivih materijala (čađa, prahovi i dr.) u njihov sastav.
U eksplozivnim industrijama, kako bi se spriječila opasna iskričasta pražnjenja statičkog elektriciteta koja se javljaju na ljudskom tijelu tijekom kontakta ili induktivnog naboja s elektrificiranim materijalima ili odjevnim predmetima, potrebno je osigurati da ti naboji potonu u tlo. U nevodljive premaze ubrajamo asfalt, gumu, linoleum i dr. Vodljivi premazi su beton, pjenasti beton, ksilolit i dr. Uzemljene skele i radne platforme, ručke na vratima, rukohvati stepenica, ručke instrumenata, strojeva, mehanizama, uređaja su dodatna sredstva uklanjanje naboja iz ljudskog tijela.
Do osobnim sredstvima zaštita od statičkog elektriciteta uključuje posebne elektrostatičke cipele i odjeću.
U nekim slučajevima, kontinuirano pražnjenje statičkog elektriciteta iz ruku osobe može se izvesti pomoću posebnih uzemljenih narukvica i prstenja. Istodobno, moraju osigurati električni otpor u krugu čovjek-zemlja i slobodu kretanja ruku.