Inimesed puutuvad pidevalt kokku staatilise elektriga, õigemini selle ilmingutega (oma korteris, autos, tööl jne). Kuid mitte paljud meist ei mõelnud tõsiselt selle esinemise olemusele, füüsikalistele omadustele, omadustele, kaitsevahenditele staatilise elektri eest. See artikkel on pühendatud neile küsimustele vastuste leidmiseks.
Mis on staatiline elekter
Mis tahes aine molekuli või aatomi jaoks on tasakaaluseisund normaalne, s.t. positiivsete (prootonite) ja negatiivsete (elektronide) osakeste arv aatomis on sama. Kuid aine elektronid võivad kergesti (erinevate materjalide puhul erineval viisil) liikuda ühelt aatomilt teisele, moodustades seeläbi aatomi positiivse (puuduv elektron) või negatiivse (elektronide liig) laengu. Just see aatomite ja molekulide tasakaalustamatus moodustab staatilise elektrivälja. Sellised väljad on ebastabiilsed ja tühjenevad esimesel võimalusel.
GOST 17.1.018-79 “Staatiline elekter. Olemuselt ohutu" tõlgendab terminit "staatiline elekter" kui vabade elektrilaengute võimet tekkida, püsida ja lõdvestuda pooljuhtide ja dielektrikute mahus ja pinnal.
Staatilise välja kohustuslik "kaaslane" on kuiv õhk. Kui õhuniiskus on üle 80%, ei teki selliseid väljasid peaaegu kunagi. vesi on suurepärane juht ega lase liigsel elektril materjalide pinnale koguneda.
Staatilise välja allikad ja tekkepõhjused
Me kõik mäletame kooli füüsikakursusest kogemust eboniidist vardaga ehk plastkammi ja villase riidetükiga. Pärast varda lapiga hõõrumist suutis see peeneks lõigatud paberitükid enda külge meelitada.
Kahe pinna vaheline hõõrdumine on staatilise välja kõige levinum allikas. Neid kahte materjali pole vaja üksteise vastu hõõruda. Staatiline väli võib tekkida ühe kontaktiga, näiteks kangalindi kerimise/lahti kerimise korral.
Samuti võivad staatilise välja genereerimise allikad olla:
- teravad temperatuurimuutused;
- Kõrge kiirgustase.
Staatiline väli võib olla "ise omandatud" ja "indutseeritud", st. saadud teiselt tugevalt elektrifitseeritud objektilt ilma sellega otsese kokkupuuteta. Seda "sunnitud elektrifitseerimise" meetodit nimetatakse induktsiooniks.
Oleme kõik hästi teadlikud elektrilisest praksumisest üleriiete eemaldamisel või "elektrilöögist" auto kerelt. Staatiliste laengute mõju jälgime ja kogeme sageli juuste kammimisel, paberi lõikamisel, bensiini valamisel jne.
Staatilise elektrivälja tekitamise eelduseks on magnetvälja olemasolu. Seega tuleb tõdeda, et tasuta tasud ümbritsevad meid pidevalt. Kuid inimesele sellest ei piisa ja ta kasutab oma igapäevaelus ja töös aktiivselt tohutul hulgal erinevaid elektriseadmeid, suurendades sellega vaid üldist keskkonna “elektriintensiivsust”.
Kasutusala
Elektrostaatilised seadmed ja seadmed, mille tööpõhimõte põhines hõõrdumisel, ei saanud lahkuda laboririiulitelt ja klassiruumidest, kus neid kasutatakse peamiselt näidismaterjalina.
Ka katsed kasutada elektrivoolu tekitamiseks staatilisi välju ei toonud erilist edu. Ka eelmise sajandi 30. ja 40. aastal loodud Van der Graaffi ja Felici generaatorid ei leidnud laialdast rakendust, sest. see varustus oli üsna mahukas.
Lisaks oli nende kasutamine ja ülalpidamine väga kulukas.
Väga kasulik tööstuslike rakenduste seisukohalt oli koroonalahenduse avastamine, mida kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes. Eelkõige on selle abiga võimalik puhastada gaase erinevatest lisanditest ja kanda värvi mis tahes konfiguratsiooniga pinnale.
Staatilise elektriga seotud probleemid
Tänapäeval pööratakse palju rohkem tähelepanu probleemidele, mis on kogunenud elektrostaatilise pinge otsene tagajärg. Erineva võimsusega elektrilöögid võivad mõjutada inimest nii kodus kui ka tööl.
Näiteks sünteetilisest riidest kampsun suudab tooli seljatoega või üleriiete materjaliga hõõrdumise tagajärjel koguda tühjenemist, mis eemaldamisel “anna tunda annab”. See lööb palju võimsamalt, kui puudutab vastu õhku hõõrdumisest elektristuvat autokeret.
Iga elektriseade, olgu selleks köögikombain, sülearvuti, arvutimonitor või tolmuimeja, kannab paratamatult elektrostaatilist laengut, mis kokkupuutel inimesesse “meelega” kandub. Selline "üleminek" võib valu tekitada või mitte, kuid inimorganismile on see kindlasti kahjulik.
Teadlased on juba ammu tõestanud, et kokkupuude staatilise elektri energiaga on ohtlik inimeste tervisele, eriti südame-veresoonkonnale ja kesknärvisüsteemile.
Kaitse
Eelnevalt mainitud GOST-is käsitletakse üksikasjalikult staatiliste väljade mõju eest kaitsmise meetodeid, millest lihtsaim on seadmete usaldusväärne maandus.
Mida teha eramaja ja tööstusruumide ruumide kaitsmiseks staatiliste väljade eest?
Video: kuidas vabaneda staatilisest elektrist.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y
Inimeste ja ülitäpsete seadmete kaitsmiseks staatilise elektri mõjude eest kasutatakse tootmises spetsiaalseid ekraane ja muid elektromehaanilisi seadmeid. Vedelates polümeerides elektrifitseerimise pärssimiseks kasutatakse spetsiaalseid lisandeid ja lahusteid. Kasutatakse laialdaselt kaitsena staatilise elektri eest igapäevaelus ja erinevate antistaatiliste ainete tootmisel.
Need on madala molekulmassiga kemikaalid, mis võimaldab nende molekulidel kergesti liikuda ja lisaks reageerida õhuniiskusega. Nende omaduste kombinatsioon võimaldab neil hajutada staatiliste väljade koldeid ja eemaldada inimeselt staatilise stressi.
Staatiline elekter- see on nähtuste kogum, mis on seotud vaba elektrilaengu tekkimise ja säilimisega dielektrikute, pooljuhtide või isoleeritud juhtide pinnal ja mahus (Stat. El. seostatakse elektrostaatiliste väljade, s.o. statsionaarsete väljade tekkega). elektrilaengud).
Staatilise elektri mõju inimkehale avaldub:
Või nõrga, pika vooluga vooluna;
Kas lühiajalise väljavooluna inimkeha kaudu;
Suurenenud intensiivsusega elektriväli avaldab kahjulikku mõju ka inimorganismile. . See põhjustab funktsionaalseid muutusi kesknärvisüsteemis, südame-veresoonkonnas ja mõnedes teistes kehasüsteemides.
Lisaks inimmõjule võib staatiline elekter häirida tehnoloogilisi protsesse, häirida elektroonikaseadmeid ja põhjustada plahvatusi.
Tootmistingimustes toimub staatilise elektri laengute kogunemine järgmistel juhtudel:
1. Elektrifitseerivate vedelike (benseen, bensiin, alkohol) valamisel maandamata mahutitesse.
2. Vedelike voolamise ajal läbi maapinnast eraldatud torude.
3. Veeldatud või surugaaside düüsidest väljumisel.
4. Vedelike transportimisel maandamata mahutites ja tünnides.
5. Filtreerimisel läbi poorsete vaheseinte või võrkude.
6. Tolmu-õhu segude teisaldamisel maandamata torudes ja seadmetes.
7. Segistites ainete segamise protsessis.
8. Plastide (dielektrikute) töötlemisel tööpinkidel ja käsitsi.
9. Rihmaajamites rihmade hõõrdumise ajal rihmaratastel.
Staatilise elektri eest kaitsmine toimub kahes suunas:
1. Elektrilaengute tekke vähendamine.
2. Moodustunud staatilise elektri laengute likvideerimine.
Esimese suuna rakendamiseks on vaja õigesti valida konstruktsioonimaterjalid, millest tehnoloogilised seadmed on valmistatud. Need materjalid peaksid olema nõrgalt elektrolüüsitavad või mitteelektrolüüsitavad.
Teise suuna rakendamiseks peavad seadmed olema maandatud, samuti vähendama töödeldud materjalide takistust. Takistuse vähenemine saavutatakse:
Suhtelise õhuniiskuse suurendamine kuni 70%;
Töödeldud materjalidele antistaatiliste ainete lisamine;
Elektrit juhtivate materjalide (grafiit, süsivesinikkiud, alumiiniumpulber) lisamine tahkete dielektrikute koostisesse.
Peamised viisid staatilise elektri ohu kõrvaldamiseks on järgmised:
♦; seadmete, side, laevade usaldusväärne maandus (sellise maanduse takistus ei tohiks olla suurem kui 100 oomi).
♦ materjalide spetsiifilise (mahulise) vastupidavuse vähendamine niiskuse suurendamise või antistaatiliste lisandite (antistaatilised ained) kasutamisega;
♦ õhu või keskkonna ioniseerimine;
♦ plahvatusohtlike kontsentratsioonide tekke vältimine, vedeliku liikumise kiiruse ja tootetorustiku pikkuse vähendamine, vähemsüttivate ja plahvatusohtlike ainete kasutamine.
♦ isikukaitsevahendite (juhtivad jalatsid) kasutamine.
Staatilise elektri eest kaitsvad isikukaitsevahendid on elektrostaatilised hommikumantlid ja spetsiaalsed (juhtivad) jalatsid, sageli vasktraadiga õmmeldud, mille tallad on valmistatud nahast või juhtivast kummist, puuvillased riided, aga ka antistaatilised käevõrud, piirded ja käsipuud.
Tekkivate laengute arvu vähenemist on võimalik saavutada ka materjalide töötlemise tehnoloogilist režiimi muutes (töötlemiskiiruste vähendamine, dielektriliste vedelike transportimine ja tühjendamine, hõõrdejõudude vähendamine).
Mahutite täitmisel puisteainete või vedelate dielektrikutega on vaja nende sisselaskeava juures kasutada relaksatsioonipaake, enamasti suurema läbimõõduga torujuhtme maandatud osa kujul, mis tagab kogu staatilise elektri laengu maapinnale voolamise. .
Tekkivad staatilise elektri laengud kõrvaldatakse kõige sagedamini tootmisseadmete elektrit juhtivate osade maandamise teel. Sellise maanduse takistus ei tohiks olla suurem kui 100 oomi.
Kui maandusseadet pole võimalik kasutada, suurendatakse ruumis õhu suhtelist niiskust.
Dielektriku mahujuhtivuse suurendamiseks võib võtta meetmeid, näiteks lisatakse sellele grafiiti, atsetüleentahma, alumiiniumipulbrit, vedelatele dielektrikutele spetsiaalseid lisandeid.
Paljude masinate ja agregaatide jaoks on rakendust leidnud staatilise elektri neutralisaatorid (koroonalahendus, radioisotoop, aerodünaamiline ja kombineeritud). Igat tüüpi nendes seadmetes tekivad staatilise elektri laengut akumuleeriva konstruktsioonielemendi läheduses õhu ioniseerimisel ioonid, sealhulgas need, mille märk on laengule vastupidine, mis põhjustab selle neutraliseerimise.
Kokkupuude elektrostaatilise väljaga (ESF)- staatiline elekter - inimese kohta seostatakse seda läbiva nõrga vooluga (mitu mikroamprit). Sel juhul ei täheldata kunagi elektrivigastusi. Refleksreaktsiooni tõttu voolule (terav eemaldamine laetud kehast) on aga võimalik mehaaniline vigastus külgnevate konstruktsioonielementide tabamisel, kõrguselt kukkumisel jne.
Bioloogiliste mõjude uurimine näitas, et elektrostaatilise välja suhtes on kõige tundlikumad kesknärvisüsteem, kardiovaskulaarsüsteem ja analüsaatorid. ESP kokkupuutealal töötavad inimesed kurdavad ärrituvust, peavalu, unehäireid.
ESP maksimaalne lubatud intensiivsuse tase on 60 kV/m 1 tunni jooksul Kui intensiivsus on alla 20 kV/m, siis ESP-s viibimise aeg ei ole reguleeritud.
Piksekaitse
Atmosfääri staatiline elekter (äikesetorm). Maad ümbritseb elektriväli ja see on negatiivselt laetud.
Välk- see on eriline elektrivool, mis läbib tohutuid õhupilusid. Selle voolu allikaks on äikesepilve poolt kogunenud atmosfäärilaeng.
Välgu kiirus ulatub 100 000 km/s ja voolutugevus selles on kuni 200 000 A. Välgu temperatuur on väga kõrge. Välklahenduskanali laius ulatub 70 cm-ni.
Välgukanalis kuumutatud õhu kiire paisumise tõttu kostab äikest.
Välguvoolu mõju on kolme tüüpi:
Otsetapp;
Välklaengu sekundaarne mõju;
Ja kõrgete potentsiaalide (pingete) triivimine hoonetesse.
Otsese äikeselahendusega hoonesse võib tekkida selle mehaaniline või termiline hävimine. Termilise toime korral täheldatakse ehitusmaterjalide sulamist või aurustumist.
Pikselahenduse sekundaarne toime seisneb hoonete sees asuvates suletud juhtivates ahelates (torustikus, elektrijuhtmestikus jne) elektrivoolude esilekutsumises. Need voolud võivad põhjustada sädemete teket või metallkonstruktsioonide kuumenemist, mis võib põhjustada tulekahju või plahvatuse ruumides, kus kasutatakse tule- või plahvatusohtlikke aineid.
Samad tagajärjed võivad olla ka kõrgete potentsiaalide (pingete) triivimine hoonesse piki väljastpoolt sellega ühendatud metallkonstruktsioone pikselöögi mõjul.
Kõrged objektid (torud, mastid, elektriliinid) on kõige vastuvõtlikumad kahjustustele. Välk tabab tavaliselt kõrgeid kohti, üksikuid puid ja seadmeid. Äikese ajal vees või selle läheduses viibimine on ohtlik, telke püstitada vee enda lähedale ei tohi.
Piksekaitse on oluline ohutusküsimus.
Piksekaitse - See on kaitseseadmete ja -meetmete süsteem, mida kasutatakse tööstuslikes ja muudes ehitistes kaitseks hävimise, õnnetuste ja tulekahjude eest välgulöögi korral.
Piksekaitse füüsiline olemus seisneb elektrivoolu suunamises läbi spetsiaalse juhi - piksevarda kaitstud objektilt maapinnale voolu edasiseks levimiseks.
Normatiivdokument, mille kohaselt määratakse piksekaitsemeetmed, on "Hoonete ja rajatiste piksekaitse paigaldamise juhend" RD 34.21.122-87.
Vastavalt hoonete ja rajatiste kaitseastmele atmosfäärielektri mõjude eest jaguneb piksekaitse kolme kategooriasse.
I ja II piksekaitsekategooriasse klassifitseeritud hooneid ja rajatisi tuleb kaitsta otseste pikselöögi, välgu sekundaarsete ilmingute ja suure potentsiaaliga triivi eest läbi maa (maapealse) ja maa-aluste metallkommunikatsioonide.
Iga inimene maamunal on kohanud loodusnähtust, kui ta saab autost lahkudes elektrilöögi. Või kassi paitades kostab krõbinat ja on tunda sõrmeotste surisemist. Ja pimedas paistavad käte taga helendavad rajad. Seda nähtust nimetatakse staatiliseks elektriks.
See tekib siis, kui laeng koguneb objekti pinnale. See juhtub siis, kui aatomisisene või molekulaarne tasakaal on häiritud.
Selle tulemusena toimub elektroni kadu või omandamine. Elektrooniline tasakaal on häiritud ja ioonid omandavad positiivse või negatiivse laengu.
Staatilise elektri katsed on teada igale koolilapsele, kui nad näitasid katset eboniitpulga ja paberitükkidega.
Põhjused
Objektide potentsiaali tekkimise tingimuseks on õhu kuivus. 80% niiskuse juures seda loodusnähtust ei esine.
- Kui üks objekt puudutab teist. Potentsiaal tekib pärast nende lahkuminekut. Hõõrdumine, tehismaterjalide kerimine / lahtikerimine, auto kere hõõrdumine vastu õhku jne;
- Kiire temperatuurimuutuse tagajärjel. Niisiis tekib esemetel staatiline elekter, kui need asetatakse kuumutatud ahju;
- Kiirgus ja ultraviolettkiirgus, röntgenikiirgus Röntgenikiirgus, tugev elektromagnetiline ja elektriväli;
- Juhend – on laengust põhjustatud elektriväli. Potentsiaal tekib leht- või rullmaterjalide töötlemisel. Nähtus ilmneb materjali ja pinna eraldumise hetkel. See efekt võib ilmneda ühe kihi teisaldamisel teise suhtes. Seda protsessi pole veel täielikult mõistetud. Seda saab võrrelda kondensaatori plaatide eraldamisega. Sel juhul muundatakse mehaaniline energia elektrienergiaks.
Esemete võime koguda tasusid avaldab sõidukitele negatiivset mõju. Kui te ei võta meetmeid, võivad tekkida kahjustused ja rike.
Nähtuse oht
Eriti ohustatud on elektroonika ja kõik mehhanismid, mis kasutavad elektroonilisi juhtseadmeid. Tule- ja plahvatusohtlikes tööstusharudes tekivad heite tagajärjel sädemed.
Need võivad põhjustada tulekahju või plahvatuse. Kaitse staatilise elektri eest võib täielikult kõrvaldada või oluliselt vähendada hädaolukorra ohtu. Peamine oht on elektrilahenduse tekkimine.
Laengu kogunemist soodustavad kuiv õhk ning hoonete ja rajatiste raudbetoonseinad. Laengu polaarsus võib olla positiivne või negatiivne.
Tööseadmetega, millel on ajamirihmadega pöörlev rihmaratas, võib laetus ulatuda 25 000 voltini. Kuiva ilmaga võib auto kerele koguneda elektrostaatiline elekter 10 000 volti.
Ja inimene, kes kõnnib vaibal villastes sokkides, suudab koguda kuni 6000 volti. Isegi kodutingimustes võib staatilise elektri pinge jõuda oluliste väärtusteni.
Kuid see ei suuda ebapiisava võimsuse tõttu inimesele olulist kahju tekitada. Inimest läbiv vool on vaid murdosa milliamprist.
Looduses võib selline nähtus koguda tohutuid väärtusi ja avalduda välklahendustes. Suurte võimsuste vabastamisega, mis on võimelised tekitama märkimisväärset hävingut.
Kaitsevahendid kodukeskkonnas
Inimestele avaldatava mõju vähendamiseks kasutatakse kaitsesüsteemi staatilise pinge kahjulike mõjude eest.
Kodustes tingimustes on kõige tõhusam vahend õhuniiskuse suurendamine niisutaja abil. See mitte ainult ei välista objektide stressi tekkimist.
Kuid see vähendab ka tolmu teket ruumis. Staatilise elektri vähendamine ja tolmu vähendamine ruumis on allergikute laste palgiks.
Kaitsemeetodid tootmisettevõtetes
Staatilise elektri eest kaitsmiseks tootmises kasutatakse järgmisi meetodeid:
- Tehnoloogilise protsessi erimeetodite väljatöötamine, välistades laengu kuhjumise töökohal;
- Tööstusruumides looge mikrokliima;
- Kombinesoonide ja põrandate töötlemisel ruumis kasutatakse teatud füüsikaliste ja keemiliste omadustega aineid, mis võivad materjalidest tulenevat stressi leevendada.
- Seda tehakse turvameetmete tagamiseks. Staatilise elektri kahju töötlemisseadmetele väheneb "Faraday puuri" abil.
See on peenest võrgust valmistatud korpus, mis on ühendatud maandusega. Samamoodi on kaablid varjestatud, kaitstes neid kahjulike mõjude eest.
Heitmete tüübid
Väljaheiteid on mitut tüüpi:
- Sädelahendus. Sädeme tekkimine kahe objekti vahel. Näiteks varustuse korpus ja inimene. Kui tühjendusvõimsus on suur, on lahusti või bensiiniaurude olemasolul õhus suur süttimise tõenäosus;
- Pintsli tühjendamine. Tekib siis, kui laengud on koondunud dielektriliste omadustega seadmete teravatesse nurkadesse. Sellel on vähem energiat ja see ei kujuta endast sellist ohtu nagu sädelahendus;
- Libisev tühjendus. Esineb suure takistusega leht- või rullmaterjalidel. See nähtus ilmneb pulbervärvi hõõrdumise või pihustamise hetkel. Seda saab võrrelda tavalise kondensaatori tühjenemisega. Ja võrrelge samade tagajärgedega sädelahendusega.
Täiendavad ettevaatusabinõud
Negatiivseid tagajärgi arvestades rakendavad ettevõtted erimeetmeid, mis välistavad staatilise elektri allikad. Tööliste kombinesooni töödeldakse staatilise elektri eemaldamiseks, mis välistab sädemete tekkimise riietelt.
Lisaks tingimuste loomisele, mille korral laengute kogunemine väheneb, kasutatakse staatilise elektri eest kaitsmiseks võimsaid õhuionisaatoreid.
Sellistel seadmetel on vaieldamatud eelised. Siseõhu aeroioonilise koostise parandamine. See aitab vähendada teeninduspersonali riiete, sünteetiliste vaipade ja seadmete kulude kogunemist.
Rakendus tööstuses
Staatilise elektri kasutamine tööstuses ei ole leidnud laialdast rakendust. Enamasti ei läinud asjad kaugemale kui laboripaigaldised. Seetõttu kasutati kõiki instrumente ainult looduses esineva staatilise elektri näidete demonstreerimiseks.
Koroonaheitmed on leidnud rakendust tööstusrajatistes. Nende abiga puhastatakse õhusegud lisanditest. Samuti on loodud värviinstallatsioonid, mis kasutavad staatilist elektrit. See võimaldab värvida keerulisi pindu väikseima värvikaoga.
Inimmõju
Seda loodusnähtust kohtame mitte ainult ettevõtetes. Kõige sagedamini täheldatakse igapäevaelus staatilist elektrit.
Riiete seljast võtmisel on kuulda praksuvat häält ja eralduvast sädemest on näha ning juukseid peas ei saa kammida. Need tasud mõjutavad inimeste seisundit negatiivselt. Selliste väljade mõju inimeste tervisele ja immuunsüsteemile ei ole täielikult välja selgitatud.
Küll aga võib öelda, et viibimine korteris, kus on staatiline elekter, mõjub inimesele negatiivselt. Peamised rikkumised võib märkida:
- Kesknärvisüsteemis esineb häireid, millega kaasneb vasospasm ja kõrge vererõhk;
- Püsivad peavalud;
- Ärrituvus ja emotsionaalne ärrituvus;
- Ilmuvad unehäired ja isu kaob;
- Ilmub foobia - hirm eritise ees, millega kaasnevad valulikud aistingud.
Seetõttu on väga oluline teada staatilise elektri kaitse meetodeid igapäevaelus. Selleks kasutatakse selliseid tehnikaid nagu kõigi elektriseadmete maandamine.
Kodumajapidamises kasutatavate õhuniisutajate kasutamine. Korteri korrapäraselt teostage märgpuhastust, eelistatavalt hommikul ja õhtul.
Sünteetilistelt kangastelt staatilise elektri eemaldamise tagamiseks töödeldakse neid antistaatiliste vedelikega. Igaüks peaks olema teadlik pikaajalisest põllul viibimise ohtudest ja kasutama ESD kaitsevahendeid.
Inimese olemasolu konkreetses keskkonnas on seotud elektromagnetväljade mõjuga talle (ja ümbritsevatele tingimustele). Millise järelduse saab teha kinnisvaratasude olemasolu korral? Niisiis, me räägime elektrostaatilistest väljadest.
Peamine oht
Sel juhul on inimeste närvisüsteem suure pinge all. See on tingitud asjaolust, et liigsetest laengutest tulenevad elektriväljad mõjutavad keha, riideid ja esemeid. Nendele nähtustele reageerib ka keha kardiovaskulaarsüsteem.
põhiandmed
Mis on staatiline elekter? See ilmneb molekulisisese või aatomi tasakaalu rikkumisel. See on tingitud elektroni kadumisest või võimendusest. Tavaliselt iseloomustab aatomit tasakaaluolek. Selle põhjuseks on sama arv negatiivseid ja positiivseid osakesi. Me räägime elektronidest ja prootonitest. Esimesed liiguvad kergesti ühelt aatomilt teisele. Sel juhul tekivad negatiivsed ja positiivsed ioonid. Seega tekib sellise tasakaalustamatuse ilmnemisel staatiline elekter.
Välimuse peamised põhjused
Staatiline elekter võib tekkida mitme teguri mõjul, mille hulgas on järgmised:
Ohtudest lähemalt
Erinevate materjalide elektrifitseerimine võib ohustada inimesi. Sellega seoses peavad kõik teadma staatilise elektri eest kaitsmise reegleid. Peamine oht seisneb sädelahenduse võimaluses. See kehtib nii isoleeritud juhtiva objekti kui ka elektrifitseeritud pinna kohta.
Tühjenemise võimalus
See juhtub siis, kui vastava välja intensiivsus juhi või dielektriku pinnal (neile laengute kogunemise tõttu) on saavutanud kriitilise väärtuse. Viimast nimetatakse mõnikord punchyks. See õhu väärtus on ligikaudu 30 kV/m.
Muud ohud
Sädelahenduste tõttu võivad süttivad segud süttida. See juhtub siis, kui vabanev energia on suurem kui see, mis aitas kaasa tulekahju tekkele. Sellel on ka üldine tähendus. See energia peab olema suurem kui põleva segu minimaalne sarnane süttimisparameeter.
Võimalikud tagajärjed
Miks on vaja teada staatilise elektri eest kaitsmise põhireegleid? Mõnel juhul võivad selle mõju tõttu tekkida soovimatud närvilised ja valulikud aistingud. Mõnikord põhjustab see inimese tahtmatut teravat liikumist. Selle tulemusena võib ta saada mehaanilisi vigastusi. Sel juhul mängib olulist rolli inimese enda staatiline elekter.
Juhtimisfunktsioonid
Seal on vastav GOST. Staatiline elekter võib tõepoolest olla äärmiselt ohtlik. Riskide vähendamiseks on kehtestatud vastavate väljade lubatud intensiivsuse tasemed. Seda kõike tuleks töökohal rangelt kontrollida. Samuti on vaja järgida sanitaar- ja hügieenistandardeid. Need nõuded kehtivad väljadele, mis tekivad teatud materjalide elektrifitseerimise tõttu, samuti paigaldiste kasutamise ajal. Viimasel juhul eeldatakse kõrget alalispinget. Nende järgimine on peamine kaitse staatilise elektri eest. GOST määrab kindlaks lubatud pingetasemed töökohal. See sisaldab ka üldnõudeid kaitsevahenditele ja kontrollile. Elektrivälja tugevuse lubatud tasemete määramisel võetakse arvesse töötajate töökohal veedetud aega.
Õigete tööriistade valimine
Staatilise elektri kaitset saab korraldada mitmel viisil. Kõigepealt peate arvestama järgmisega:
- Tehnoloogiliste protsesside tunnused.
- Ruumide mikrokliima.
- Töödeldud materjalide füüsikalised ja keemilised omadused.
Seega töötatakse välja lähenemine turvameetmete korraldamisele. Staatilise elektri eemaldamist saab teostada mitmel viisil:
- Moodustunud laengute kõrvaldamine.
- Nende intensiivsuse vähendamine.
Viimase juhtumi puhul on vastus küsimusele, kuidas eemaldada staatiline elekter, järgmine: see saavutatakse hõõrdejõu ja -kiiruse vähendamise, materjalide juhtivuse suurendamise ja nende vastavate omaduste erinevuste abil. Praktilised soovitused on järgmised:
Kõige tõhusamad meetodid
Laenguid võib tekitada teatud vedelike pritsimine, pihustamine ja pritsimine. Ideaalis, kui sellised nähtused on täielikult kõrvaldatud. Kui see pole võimalik, peate neid vähemalt piirama nii palju kui võimalik. Näiteks paakide täitmisel dielektriliste vedelikega ei saa kasutada vabalt langevat juga. Sel juhul juhitakse äravooluvoolik pritsmete vältimiseks mööda seina. Ideaalis, kui seda on võimalik vedeliku taseme alla langetada. Mida madalam on materjalide elektrijuhtivus, seda suurem on laengu moodustumise intensiivsus. Seega on soovitav olemasolevate elementide eelnevalt määratud parameetrit suurendada. Seda saab teha antistaatiliste iminappade kasutuselevõtuga. Sellest lähtuvalt tuleks põrandate katmiseks kasutada spetsiaalset linoleumit. Vaipade perioodiline antistaatiline töötlemine on väga soovitav. See kehtib ka sünteetiliste kangaste kohta. Soovitav on, et kokkupuutuvad ained ja esemed oleksid valmistatud sarnastest materjalidest. Sellisel juhul on välistatud ka kontaktelektrifitseerimine. Näiteks polüetüleenipulbrit tuleb hoida sarnastest materjalidest valmistatud trumlites. Parem on seda transportida ja valada ainult vastava torustiku ja vooliku abil. Mõnel juhul pole see võimalik. Siis on lubatud kasutada materjale, mis on dielektriliste omaduste poolest lähedased. Seega võime teha väikese järelduse, et staatilise elektri eest kaitsmiseks on vaja kasutada nõrgalt või mitteelektriseeruvaid materjale. Samuti tuleb dielektriliste vedelikega töötamisel püüda kõrvaldada järgmised nähtused:
- Pritsimine.
- pritsimine.
- pihustamine.
- Hõõrdumine.
Kui täielikuks kõrvaldamiseks pole võimalust, peate neid vähemalt piirama nii palju kui võimalik.
Täiendavad viisid
Niiske õhk on piisavalt juhtiv, et tekkivad laengud sellest läbi voolaksid. Seega sobivas keskkonnas neid praktiliselt ei esine. Sellest lähtuvalt on õhu niisutamine kõige levinum ja lihtsaim viis staatilise elektriga toimetulemiseks. On ka teisi turvameetodeid. Me räägime õhu ionisatsioonist. See on ka levinud meetod elektrilaengute käsitlemiseks. Fakt on see, et ioonid aitavad kaasa nende neutraliseerimisele. Neid toodetakse spetsiaalse seadmega. Kodumajapidamises kasutataval ionisaatoril on palju eeliseid. Esiteks aitab see kaasa siseõhu aeroioonse koostise paranemisele. See välistab rõivastel, sünteetilistel pindadel ja vaipadel tekkivad elektrilaengud. Tootmise osas kasutatakse seal kõige võimsamaid ionisaatoreid. Kujundusi on erinevaid. Kõige levinumad on aga elektriionisaatorid.
Staatiline elekter tekib dielektriliste materjalide elektrostaatilises väljas laengute säilimisest. See mõjutab negatiivselt inimeste elu ja elektriseadmete tööd. Staatilisest elektrist tekkivad sädemed soodustavad tulekahjusid ja plahvatusi. Energia võimsus on täiesti piisav gaasi-õhu segude ja tolmu süütamiseks.
Inimkehale võib koguneda staatilise elektri laeng, kui ta kannab villast või keemilistest kiududest valmistatud riideid. Potentsiaalne väärtus umbes 7 džauli ei ole inimestele ohtlik, kuid see võib põhjustada krampe ja lihaste kokkutõmbeid. Ja see omakorda võib luua tingimused töövigastusteks, kõrguselt kukkumiseks jne.
Staatiline elekter mõjutab negatiivselt täppisinstrumentide ja raadioside tööd ning põhjustab talitlushäireid. Töötajad, kes puutuvad pidevalt kokku staatilise elektriga, põevad sagedamini südame-veresoonkonna ja närvisüsteemi haigusi.
Ainult kaitse staatilise elektri eest võib selle negatiivse nähtuse nulli viia või täielikult ära hoida.
Staatilise elektri allikad
- Erinevate kiirguste toime.
- Temperatuuri järsk muutus.
- Kehade vastastikmõju liikumise ajal.
Sellel nähtusel on negatiivne mõju ja see on ohtlik. Kaitse staatilise elektri eest võimaldab selle mõju täielikult ära hoida või oluliselt vähendada.
Kodustes oludes tekib staatiline väli sageli loomakarvadel, sünteetiliste riiete seljast võtmisel, juuste kammimisel, kummijalatsite kandmisel, villastes sokkides vaibal kõndides, plasttoodete kasutamisel.
Elektrostaatiline väli ei ohusta inimese elu, tühjenemise ajal tekib nõrk vool, mis ei ole võimeline inimorganismi liiga palju kahjustama. See võib tekitada ainult ebamugava oleku. Selle efekti vältimiseks peate järgima vaid mõnda lihtsat reeglit: pakase ja kuiva ilmaga ärge silitage loomi, võtke villased riided aeglasemalt seljast ega töödelge neid spetsiaalse seguga, kasutage kammimisel puidust või metallist kammi. juuksed.
Elektrostaatilise energia kogunemist soodustavad:
- Hoone raudbetoonseinad.
- Liiga kuiv õhk.
Elektroonikaseadmete jaoks on elektrostaatilise välja laeng suurim vaenlane. Mõned elektroonikaseadmete elemendid ei talu tühjenemise ajal tekkivaid kõrgeid pingeid. Andurelemendid võivad ebaõnnestuda või halvendada nende toimivust.
Kui tuleohtlikud vedelikud satuvad elektrivälja objektiks, loob see tingimused nende süttimiseks. Need vedelikud võivad paakides transportimisel staatiliselt laetud. Samuti tuleneb laeng mehhanismist või inimesest, kes neile lähedale satub. Seetõttu pööratakse tööstuslikus tootmises, kus on tuleohtlikke vedelikke, palju tähelepanu liikuvate konstruktsioonide ja mehhanismide maandusseadmele. Kingade ja erirõivaste õmblemiseks kasutatakse tootmises ka spetsiaalseid kangaid, mis ei ole võimelised koguma elektrilaengut.
Tööpõhimõte
Mõelgem välja, kuidas tekib staatiline laeng. Tavalises olekus on füüsilistel kehadel sama arv negatiivseid ja positiivseid osakesi. Tänu sellele tasakaalule tekib keha neutraalne seisund. Neutraalse oleku rikkumisel saab keha ühe pooluse elektrilaengu.
Staatika on keha puhkeseisund, kui see on ilma liikumiseta. Keha aines võib tekkida polarisatsioon, mis väljendub laengute liikumises kehaosade vahel või lähedalasuvast objektist.
Ained elektristuvad kehade eraldumise, hõõrdumise ajal toimuvate laengute muutumise, järsu temperatuurimuutuse ja kiiritamise tõttu. Elektrivälja laengud paiknevad keha pinnal või eemaldatakse pinnalt aatomitevahelise kaugusega võrdsel kaugusel. Kui kehad pole maandatud, koonduvad laengud kontaktpinnale ja maanduse olemasolul läheb laeng maandusahelasse.
Laengute kogunemise ja nende äravoolu protsessid toimuvad samaaegselt. Keha elektrifitseeritakse tingimusel, et ta saab tarbitud laenguga võrreldes suurema energialaengu. Selle tulemusena saab selgeks, et kaitse staatilise elektri eest peab suunama kogunenud laengud maandusahelasse.
Staatilise elektri hulk
Kõigil füüsikalistel ainetel on triboelektrilisel skaalal oma omadused, mis sõltuvad nende võimest tekitada hõõrumisel erinevate pooluste elektrilaenguid. Peamised sellised ained on näidatud joonisel.
Et saada aimu tekkivate staatiliste laengute suurusest, kaaluge mõnda näidet:
- Veorihmaga pöörlev rihmaratas on võimeline laadima kuni 25 000 volti.
- Kuival teel liikuva auto kere saab laadida kuni 10 000 voltiga.
- Villastes sokkides inimene suudab kuival vaibal kõndides koguda kehale kuni 6000 volti laengu.
Selle tulemusena saab selgeks, et elektrostaatilise välja pinge võib ulatuda märkimisväärsete suurusteni isegi igapäevaelus. See laeng ei põhjusta oma väikese võimsuse tõttu inimesele olulist kahju. Tühjenemine voolab läbi suure takistuse ja seda arvutatakse mõne milliampriga.
Niiskus vähendab ka elektrostaatilist laengut. See mõjutab keha potentsiaali väärtust erinevate materjalidega puudutamisel. Seetõttu saab rakendada kaitset staatilise elektri eest.
Looduskeskkonnas on staatiline elekter, mis ulatub tohutute väärtusteni. Näiteks kui pilved nende vahel liiguvad, tekivad suured energiapotentsiaalid, mis väljenduvad välgulahendustes. Nende heidete võimsus on täiesti piisav, et põletada puitmaja või lõhkuda mitmeaastase puu tüve.
Kodustes tingimustes tunneb inimene elektrostaatilise välja tühjenemise ajal sõrmedes väikest kipitust, villaste riiete hõõrdumisest on näha sädemeid ja inimese töövõime väheneb. Elektrostaatiline väli mõjutab inimese seisundit negatiivselt, kuid ei põhjusta ilmseid kahjustusi.
On olemas mõõteriistad, millega saab täpselt mõõta kogunenud laengu staatilise potentsiaali väärtust inimkehal ja mis tahes seadme kehal.
ESD kaitse
Elektrostaatilise välja laengu eest kaitsmiseks on erinevaid meetodeid nii igapäevaelus kui ka tööstustingimustes. Neil on oma erinevused. Vaatame igaüht neist lähemalt.
Kodukaitse
Iga inimene peab esindama staatiliste laengutega kaasnevat ohtu kehale. Neid tuleb tunda ja osata neid piirata. Selle probleemi lahendamiseks korraldatakse erinevaid üritusi, mis õpetavad inimestele end kaitsma, sealhulgas telesaateid.
Nendel üritustel selgitatakse inimestele, kus ja kuidas staatiline väli tekib, selle mõõtmise meetodeid ning ennetustöö teostamise meetodeid. Näiteks selleks, et vältida staatilise välja ebameeldivaid aistinguid, on soovitav kasutada juuste kammimiseks plastkammide asemel puidust kammi. Puidul on neutraalsed omadused ja see ei tekita hõõrdumise ajal elektrostaatilise välja laenguid. Kauplustes saate hõlpsalt osta mis tahes kuju ja tüüpi puidust kammi.
Et vältida staatilise potentsiaali teket auto kerele kuival teekattel sõites, kasutatakse spetsiaalseid antistaatilisi teipe, mis kinnitatakse auto tagaosas kere põhja külge. Jaotusvõrgus saate hõlpsalt valida sellise lindi mis tahes versiooni.
Kui auto pole mingil moel kaitstud võimaliku akumuleerunud potentsiaallaengu tühjenemise eest, siis saab pinget eemaldada auto kere ajutiselt maandamisega, ühendades selle läbi metallosa maandusega. Selleks saate kasutada süütevõtit. Enne auto bensiiniga täitmist on vaja pinget vabastada.
Kui keemilistest kiududest valmistatud riietele tekib staatiline laeng, on soovitatav kasutada antistaatilist. See on spetsiaalne pihustuspurk aerosooli kujul, mida müüakse kauplustes. See eemaldab staatilise elektri riietelt, kangastelt, sünteetilistest autoistmekatetelt, eriti talvel, kui õhk on kuiv. Kuid selleks, et mitte kasutada erinevaid purke ja kemikaale, on soovitatav kanda looduslikest materjalidest valmistatud riideid: puuvillane ja linane.
Kui jalatsil on kummist tald, loob see tingimused stressipotentsiaali kogunemiseks. Et seda ei juhtuks, piisab, kui panna kingadesse spetsiaalsed antistaatilised sisetallad, mis on valmistatud looduslikest materjalidest. Selle tulemusena väheneb negatiivne mõju inimesele.
Liiga kuiv õhk linnakorterites talvel soodustab elektrostaatilise laengu kogunemist. Selleks on spetsiaalsed seadmed - õhuniisutid. Kui sellist seadet pole, siis sobib üsna hästi suur niiske salvrätik, mis tuleb akule panna. Selle tulemusena väheneb laengu kogunemise protsess, paraneb olukord korteris. Samuti on soovitatav regulaarselt puhastada. See võimaldab teil õigeaegselt eemaldada tolmu ja elektrifitseeritud alad. See viis on parim.
Ka igapäevaelus olevad elektriseadmed koguvad töö ajal korpusele staatilise laengu. Staatilise laengu mõju vähendamiseks viiakse läbi potentsiaaliühtlussüsteem. See on ühendatud kogu maja maandusahelaga. Akrüülvannile koguneb staatiline laeng ja see peab olema kaitstud potentsiaaliühtlussüsteemiga. Isegi akrüülvoodriga malmvann on samuti selle negatiivse nähtuse all.
Tööstuslik ESD kaitse
Tööstuslikus tootmises kasutatakse seadmete funktsionaalsuse säilitamiseks mitmeid meetodeid:
- Seadmete ja seadmete vastupidavuse suurendamine elektrostaatilise laengu mõjudele.
- Laengu töökohale tungimise blokeerimine.
- Elektrostaatiliste laengute vältimine.
Kaks viimast meetodit võimaldavad kaitsta paljusid seadmeid ja esimest meetodit kasutatakse ainult teatud tüüpi seadmete puhul.
Tagab kõrge kaitse staatilise välja laengute eest ja seadme funktsionaalsuse säilimise. See on metallist puur väikese lahtriga võre kujul. Puur ümbritseb varustust igast küljest. See on ühendatud maandusahelaga. Elektriväljad puuri seest läbi ei liigu, samas Faraday puur ei sega staatilist magnetvälja. Samal põhimõttel kaitsevad nad kaableid, varustades need metallekraaniga.
Kaitse staatilise elektri eest jaguneb vastavalt rakendusmeetoditele:
- Struktuurne ja tehnoloogiline.
- Keemiline.
- Füüsikalis-mehaaniline.
Kaks viimast meetodit võimaldavad vähendada laengute teket ja suurendada nende maapinnale pääsemise kiirust. Esimene meetod kaitseb seadmeid laengute eest, kuid ei suuna neid maapinnale.
Staatilise laengu vähendamist saate optimeerida järgmiselt.
- Materjalide elektrijuhtivuse suurendamine.
- Kroonimise loomine.
Sellised ülesanded lahendatakse abiga:
- Valige hea mahujuhtivusega materjalid.
- Tööpindade suurendamine.
- Õhuruumi ionisatsioon.
Nende ülesannete täitmiseks luuakse torujuhtmed staatiliste laengute maapinnale suunamiseks, jättes mööda seadmete töökomponentidest. Kui materjalidel on kõrge vastupidavus, kasutatakse muid meetodeid.
