Ludzie nieustannie mają do czynienia z elektrycznością statyczną, a raczej z jej przejawami (w mieszkaniu, w samochodzie, w pracy itp.). Jednak niewielu z nas poważnie zastanawiało się nad charakterem jego występowania, właściwościami fizycznymi, charakterystyką, środkami ochrony przed elektrycznością statyczną. Ten artykuł poświęcony jest znalezieniu odpowiedzi na te pytania.
Co to jest elektryczność statyczna
Dla cząsteczki lub atomu dowolnej substancji stan równowagi jest normalny, tj. liczba cząstek dodatnich (protonów) i ujemnych (elektronów) w atomie jest taka sama. Ale elektrony substancji mogą łatwo (dla różnych materiałów na różne sposoby) przemieszczać się z jednego atomu do drugiego, tworząc w ten sposób dodatni (brakujący elektron) lub ujemny (nadmiar elektronów) ładunek atomu. To właśnie ta nierównowaga w atomach i cząsteczkach tworzy statyczne pole elektryczne. Takie pola są niestabilne i rozładowują się przy pierwszej okazji.
GOST 17.1.018-79 „Elektryczność statyczna. Iskrobezpieczny” interpretuje termin „elektryczność statyczna” jako zdolność do powstawania, utrzymywania się i relaksacji swobodnych ładunków elektrycznych w objętości i na powierzchni półprzewodników i dielektryków.
Obowiązkowym „towarzyszem” pola statycznego jest suche powietrze. Przy wilgotności powyżej 80% takie pola prawie nigdy się nie tworzą. woda jest doskonałym przewodnikiem i nie pozwala na gromadzenie się nadmiaru energii elektrycznej na powierzchni materiałów.
Źródła pola statycznego i przyczyny jego powstawania
Wszyscy pamiętamy ze szkolnego kursu fizyki doświadczenie z ebonitowym prętem, plastikowym grzebieniem i kawałkiem wełnianej szmatki. Po przetarciu pręta szmatką był w stanie przyciągnąć do siebie drobno pocięte kawałki papieru.
Tarcie pomiędzy dwiema powierzchniami jest najczęstszym źródłem pola statycznego. Nie ma potrzeby pocierania o siebie dwóch materiałów. Pole statyczne może wystąpić przy pojedynczym kontakcie, na przykład w przypadku nawijania/odwijania taśmy z tkaniny.
Również źródłami generowania pola statycznego mogą być:
- Ostre zmiany temperatury;
- Wysoki poziom promieniowania.
Pole statyczne może być „samopozyskane” i „indukowane”, tj. otrzymane od innego silnie naelektryzowanego obiektu bez bezpośredniego kontaktu z nim. Ta metoda „wymuszonej elektryfikacji” nazywa się indukcją.
Wszyscy doskonale zdajemy sobie sprawę z trzasków elektrycznych podczas zdejmowania odzieży wierzchniej lub „porażenia prądem” z karoserii samochodu. Obserwujemy i często doświadczamy efektu wyładowań elektrostatycznych podczas czesania włosów, cięcia papieru, polewania benzyną itp.
Warunkiem wytworzenia statycznego pola elektrycznego jest obecność pól magnetycznych. Należy zatem stwierdzić, że darmowe opłaty nieustannie nas otaczają. Ale to nie wystarczy człowiekowi i aktywnie korzysta z ogromnej liczby różnych urządzeń elektrycznych w swoim codziennym życiu i pracy, zwiększając w ten sposób tylko ogólną „energię elektryczną” środowiska.
Zakres stosowania
Urządzenia i urządzenia elektrostatyczne, których zasada opierała się na tarciu, nie mogły opuścić półek laboratoryjnych i sal lekcyjnych, gdzie służą głównie jako materiał demonstracyjny.
Próby wykorzystania pól statycznych do generowania prądu elektrycznego również nie przyniosły większych sukcesów. Generatory Van der Graaffa i Felici, które powstały w latach 30-tych i 40-tych ubiegłego wieku, również nie znalazły szerokiego zastosowania, ponieważ. ten sprzęt był raczej nieporęczny.
Ponadto ich eksploatacja i konserwacja była bardzo kosztowna.
Bardzo przydatne z punktu widzenia zastosowań przemysłowych było odkrycie wyładowania koronowego, które jest szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. W szczególności z jego pomocą możliwe jest oczyszczanie gazów z różnych zanieczyszczeń oraz nakładanie farby na powierzchnię o dowolnej konfiguracji.
Problemy związane z elektrycznością statyczną
Obecnie dużo więcej uwagi poświęca się problemom, które są bezpośrednią konsekwencją nagromadzonego naprężenia elektrostatycznego. Porażenia prądem o różnej pojemności mogą dotknąć człowieka zarówno w domu, jak iw pracy.
Na przykład sweter wykonany z tkaniny syntetycznej, w wyniku tarcia o oparcie krzesła lub materiał odzieży wierzchniej, jest w stanie gromadzić wyładowanie, które „odczuwa się” po zdjęciu. Uderza znacznie mocniej, gdy dotknie karoserii, która jest naelektryzowana od tarcia o powietrze.
Każde urządzenie elektryczne, czy to robot kuchenny, laptop, monitor komputerowy czy odkurzacz, koniecznie przenosi ładunek elektrostatyczny, który „chętnie” przechodzi na osobę w kontakcie. Takie „przejście” może, ale nie musi sprawiać bólu, ale zdecydowanie jest szkodliwe dla organizmu człowieka.
Naukowcy od dawna udowadniają, że narażenie na energię elektryczności statycznej stanowi zagrożenie dla zdrowia człowieka, w szczególności układu sercowo-naczyniowego i ośrodkowego układu nerwowego.
Ochrona
We wspomnianym wcześniej GOST szczegółowo omówiono metody ochrony przed wpływem pól statycznych, z których najprostszym jest niezawodne uziemienie sprzętu.
Co można zrobić, aby chronić teren prywatnego domu i pomieszczeń przemysłowych przed polami statycznymi?
Wideo: jak pozbyć się elektryczności statycznej.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y
Aby chronić ludzi i sprzęt o wysokiej precyzji przed skutkami elektryczności statycznej, w produkcji stosuje się specjalne ekrany i inne urządzenia elektromechaniczne. Aby powstrzymać elektryfikację w ciekłych polimerach, stosuje się specjalne dodatki i rozpuszczalniki. Szeroko stosowany jako ochrona przed elektrycznością statyczną w życiu codziennym oraz przy produkcji różnych środków antystatycznych.
Są to chemikalia o niskiej masie cząsteczkowej, co pozwala ich cząsteczkom na łatwe poruszanie się, a ponadto reagują z wilgocią atmosferyczną. Połączenie tych cech pozwala im rozproszyć ogniska pól statycznych i usunąć stres statyczny z osoby.
Elektryczność statyczna- jest to zespół zjawisk związanych z powstawaniem i zachowaniem swobodnego ładunku elektrycznego na powierzchni i w objętości dielektryków, półprzewodników lub przewodników izolowanych (Stat. El. wiąże się z występowaniem pól elektrostatycznych, czyli pól stacjonarnych ładunki elektryczne).
Wpływ elektryczności statycznej na organizm ludzki objawia się:
Lub w postaci słabego, długo płynącego prądu;
Albo w postaci krótkotrwałego wyładowania przez ludzkie ciało;
Pole elektryczne o zwiększonym natężeniu ma również szkodliwy wpływ na organizm człowieka. . Powoduje zmiany funkcjonalne w ośrodkowym układzie nerwowym, sercowo-naczyniowym i niektórych innych układach organizmu.
Oprócz wpływu człowieka, elektryczność statyczna może zakłócać procesy technologiczne, zakłócać pracę urządzeń elektronicznych i powodować wybuchy.
W warunkach produkcyjnych kumulacja ładunków elektrostatycznych występuje w następujących przypadkach:
1. Podczas wlewania płynów elektryzujących (benzen, benzyna, alkohol) do nieuziemionych zbiorników.
2. Podczas przepływu cieczy przez rury izolowane od gruntu.
3. Opuszczając dysze gazów skroplonych lub sprężonych.
4. Podczas transportu płynów w nieuziemionych zbiornikach i beczkach.
5. Podczas filtrowania przez porowate przegrody lub siatki.
6. Podczas przenoszenia mieszanin pyłowo-powietrznych w nieuziemionych rurach i aparatach.
7. W procesie mieszania substancji w mieszalnikach.
8. Przy obróbce tworzyw sztucznych (dielektryków) na obrabiarkach i ręcznie.
9. W napędach pasowych podczas tarcia pasów o koła pasowe.
Ochrona przed elektrycznością statyczną odbywa się w dwóch kierunkach:
1. Ograniczenie wytwarzania ładunków elektrycznych.
2. Eliminacja powstałych ładunków elektryczności statycznej.
Do realizacji pierwszego kierunku niezbędny jest prawidłowy dobór materiałów konstrukcyjnych, z których wykonane jest oprzyrządowanie technologiczne. Materiały te powinny być słabo elektrolizowalne lub nieelektrolizowalne.
Aby zrealizować drugi kierunek, sprzęt musi być uziemiony, a także zmniejszyć rezystywność przetwarzanych materiałów. Spadek rezystywności osiąga się:
Zwiększenie wilgotności względnej do 70%;
Dodatek środków antystatycznych do przetwarzanych materiałów;
Wprowadzenie materiałów przewodzących prąd elektryczny (grafit, włókna węglowodorowe, proszek aluminiowy) do składu dielektryków stałych.
Główne sposoby wyeliminowania niebezpieczeństwa elektryczności statycznej to:
; niezawodne uziemienie sprzętu, komunikacji, naczyń (rezystancja takiego uziemienia nie powinna przekraczać 100 omów).
♦ zmniejszenie odporności właściwej (objętościowej) materiałów poprzez zwiększenie wilgotności lub zastosowanie dodatków antystatycznych (środków antystatycznych);
♦ jonizacja powietrza lub środowiska;
♦ Zapobieganie powstawaniu stężeń wybuchowych, ograniczanie szybkości przemieszczania się cieczy i długości rurociągów produktowych, stosowanie substancji mniej palnych i wybuchowych.
♦ stosowanie środków ochrony osobistej (obuwia przewodzącego).
Środki ochrony osobistej przed elektrycznością statyczną to fartuchy elektrostatyczne i specjalne buty (przewodzące), często szyte drutem miedzianym, których podeszwy są wykonane ze skóry lub gumy przewodzącej, odzież bawełniana, a także bransoletki antystatyczne, balustrady i poręcze.
Możliwe jest również uzyskanie redukcji ilości generowanych ładunków poprzez zmianę trybu technologicznego obróbki materiałów (zmniejszenie prędkości obróbki, transport i odprowadzanie cieczy dielektrycznych, zmniejszenie sił tarcia).
Przy napełnianiu zbiorników substancjami sypkimi lub ciekłymi dielektrykami konieczne jest zastosowanie na ich wlocie zbiorników relaksacyjnych, najczęściej w postaci uziemionego odcinka rurociągu o zwiększonej średnicy, co zapewnia odprowadzenie całego ładunku elektryczności statycznej do gruntu .
Powstające ładunki elektrostatyczne są eliminowane najczęściej poprzez uziemienie przewodzących elektrycznie części urządzeń produkcyjnych. Rezystancja takiego uziemienia nie powinna przekraczać 100 omów.
Jeśli urządzenie uziemiające nie jest możliwe, praktykuje się wzrost wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu.
Można podjąć środki w celu zwiększenia przewodności objętościowej dielektryka, na przykład dodaje się do niego grafit, sadzę acetylenową, proszek aluminiowy, a do ciekłych dielektryków dodaje się specjalne dodatki.
W przypadku wielu maszyn i jednostek znalazły zastosowanie neutralizatory elektryczności statycznej (wyładowania koronowe, radioizotopowe, aerodynamiczne i kombinowane). We wszystkich typach tych urządzeń, poprzez jonizację powietrza w pobliżu elementu konstrukcyjnego akumulującego ładunek elektrostatyczny, powstają jony, w tym również te o znaku przeciwnym do ładunku, co powoduje jego neutralizację.
Ekspozycja na pole elektrostatyczne (ESF)- elektryczność statyczna - na osobę wiąże się z przepływem przez nią słabego prądu (kilka mikroamperów). W takim przypadku nigdy nie obserwuje się obrażeń elektrycznych. Jednak ze względu na odruchową reakcję na prąd (ostre usunięcie z naładowanego ciała) możliwe jest uszkodzenie mechaniczne przy uderzeniu w sąsiednie elementy konstrukcyjne, upadku z wysokości itp.
Badanie efektów biologicznych wykazało, że najbardziej wrażliwe na pole elektrostatyczne są ośrodkowy układ nerwowy, układ sercowo-naczyniowy i analizatory. Osoby pracujące w strefie narażenia ESP skarżą się na drażliwość, bóle głowy, zaburzenia snu.
Maksymalny dopuszczalny poziom natężenia ESP wynosi 60 kV/m przez 1 h. Jeżeli natężenie jest mniejsze niż 20 kV/m, czas spędzony w ESP nie jest regulowany.
Ochrona przed piorunami
Elektryczność statyczna atmosfery (burza). Ziemia otoczona jest polem elektrycznym i jest naładowana ujemnie.
Błyskawica- to szczególny rodzaj prądu elektrycznego przepływającego przez ogromne szczeliny powietrzne. Źródłem tego prądu jest ładunek atmosferyczny nagromadzony przez chmurę burzową.
Prędkość pioruna dochodzi do 100 000 km/s, a prąd w nim do 200 000 A. Temperatura pioruna jest bardzo wysoka. Szerokość kanału wyładowania piorunowego sięga 70 cm.
Z powodu gwałtownej ekspansji powietrza ogrzanego w kanale piorunowym słychać grzmot.
Istnieją trzy rodzaje uderzenia prądu piorunowego:
Bezpośrednie uderzenie;
Wtórny wpływ ładunku piorunowego;
I dryf wysokich potencjałów (napięć) do budynków.
W przypadku bezpośredniego wyładowania piorunowego do budynku może dojść do jego mechanicznego lub termicznego zniszczenia. Pod wpływem działania termicznego obserwuje się topienie lub parowanie materiałów budowlanych.
Wtórnym efektem wyładowania atmosferycznego jest indukowanie prądów elektrycznych w zamkniętych obwodach przewodzących (rurociągi, przewody elektryczne itp.) znajdujących się wewnątrz budynków. Prądy te mogą powodować iskrzenie lub nagrzewanie konstrukcji metalowych, co może spowodować pożar lub wybuch w pomieszczeniach, w których stosowane są substancje palne lub wybuchowe.
Te same konsekwencje może wywołać dryf wysokich potencjałów (napięć) do budynku wzdłuż dowolnych metalowych konstrukcji połączonych z nim z zewnątrz pod działaniem pioruna.
Najbardziej podatne na uszkodzenia są wysokie obiekty (rury, maszty, linie energetyczne). Piorun zwykle uderza w wysokie miejsca, pojedyncze drzewa i sprzęt. Podczas burzy przebywanie w wodzie lub w jej pobliżu jest niebezpieczne, nie można rozbijać namiotów w pobliżu samej wody.
Ochrona odgromowa to ważna kwestia bezpieczeństwa.
Ochrona przed piorunami - Jest to system urządzeń i środków ochronnych stosowanych w obiektach przemysłowych i innych w celu ochrony przed zniszczeniem, wypadkami i pożarami w przypadku uderzenia pioruna.
Fizyczną istotą ochrony odgromowej jest skierowanie przepływu energii elektrycznej przez specjalny przewodnik - piorunochron z chronionego obiektu na ziemię w celu dalszego rozprowadzenia prądu.
Dokumentem normatywnym, zgodnie z którym określa się środki ochrony odgromowej, jest „Instrukcja instalacji ochrony odgromowej budynków i budowli” RD 34.21.122-87.
W zależności od stopnia ochrony budynków i budowli przed skutkami elektryczności atmosferycznej ochronę odgromową dzieli się na trzy kategorie.
Budynki i konstrukcje zaklasyfikowane do I i II kategorii ochrony odgromowej muszą być chronione przed bezpośrednimi uderzeniami piorunów, wtórnymi przejawami piorunów i wysokim potencjałem dryfu przez ziemię (nadziemną) i podziemną komunikację metalową.
Każdy człowiek na ziemi spotkał się z naturalnym zjawiskiem, kiedy wychodząc z samochodu doznał porażenia prądem. Lub podczas głaskania kota słychać trzeszczenie i mrowienie w opuszkach palców. A w ciemności widoczne są świecące ścieżki za rękami. Zjawisko to nazywa się elektrycznością statyczną.
Występuje, gdy ładunek gromadzi się na powierzchni przedmiotu. Dzieje się tak, gdy zaburzona jest równowaga wewnątrzatomowa lub molekularna.
W rezultacie następuje utrata lub przejęcie elektronu. Równowaga elektroniczna zostaje zaburzona, a jony nabierają ładunku dodatniego lub ujemnego.
Eksperymenty z elektrycznością statyczną są znane każdemu uczniowi w wieku szkolnym, kiedy pokazał eksperyment z ebonitowym patykiem i kawałkami papieru.
Powoduje
Warunkiem pojawienia się potencjału na obiektach jest suchość powietrza. Przy wilgotności 80% to naturalne zjawisko nie występuje.
- Kiedy jeden przedmiot dotyka drugiego. Potencjał pojawia się po ich rozdzieleniu. Tarcie, nawijanie/odwijanie materiałów sztucznych, tarcie karoserii o powietrze itp.;
- W wyniku gwałtownej zmiany temperatury. Tak więc elektryczność statyczna powstaje na przedmiotach, gdy są one umieszczane w rozgrzanym piekarniku;
- Promieniowanie i promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie rentgenowskie, silne pole elektromagnetyczne i elektryczne;
- Naprowadzanie - istnieje pole elektryczne wywołane ładunkiem. Potencjał pojawia się podczas przetwarzania materiałów w arkuszach lub rolkach. Zjawisko następuje w momencie oderwania się materiału od powierzchni. Ten efekt może wystąpić podczas przesuwania jednej warstwy względem drugiej. Ten proces nie jest jeszcze w pełni zrozumiały. Można to porównać do separacji płytek kondensatora. W tym przypadku energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną.
Zdolność przedmiotów do gromadzenia ładunków ma negatywny wpływ na pojazdy. Jeśli nie podejmiesz żadnych działań, może nastąpić uszkodzenie i awaria.
Niebezpieczeństwo zjawiska
Szczególnie narażona na awarię jest elektronika i wszelkie mechanizmy wykorzystujące elektroniczne jednostki sterujące. W branżach zagrożonych pożarem i wybuchem w wyniku wyładowania powstają iskry.
Mogą spowodować pożar lub wybuch. Ochrona przed elektrycznością statyczną może całkowicie wyeliminować lub znacznie zmniejszyć ryzyko wystąpienia sytuacji awaryjnej. Głównym zagrożeniem jest wystąpienie wyładowania elektrycznego.
Akumulację ładunku ułatwiają suche powietrze i żelbetowe ściany budynków i budowli. Polaryzacja ładunku może być dodatnia lub ujemna.
Przy pracujących urządzeniach, które mają obracające się koło pasowe z paskami napędowymi, ładunek może osiągnąć 25 000 woltów. Przy suchej pogodzie na karoserii samochodu może gromadzić się elektryczność elektrostatyczna o wartości 10 000 woltów.
A osoba, która chodzi po dywanie w wełnianych skarpetkach, może zgromadzić do 6000 woltów. Nawet w warunkach domowych napięcie elektryczności statycznej może osiągnąć znaczne wartości.
Nie jest jednak w stanie wyrządzić znacznej szkody osobie z powodu niewystarczającej mocy. Prąd przepływający przez człowieka to tylko ułamek miliampera.
W naturze takie zjawisko może kumulować ogromne wartości i objawiać się wyładowaniami atmosferycznymi. Wraz z uwolnieniem dużych pojemności, które są w stanie spowodować znaczne zniszczenia.
Środki ochrony w środowisku domowym
W celu zmniejszenia wpływu na człowieka stosowany jest system ochrony przed szkodliwym działaniem napięcia statycznego.
W warunkach domowych najskuteczniejszym sposobem jest zwiększenie wilgotności powietrza za pomocą nawilżacza. To nie tylko eliminuje występowanie naprężeń na obiektach.
Ale ogranicza również tworzenie się kurzu w pomieszczeniu. Zmniejszenie elektryczności statycznej i zmniejszenie zapylenia w pomieszczeniu to bal dla dzieci z alergiami.
Metody ochrony w przedsiębiorstwach produkcyjnych
Aby zapewnić ochronę przed elektrycznością statyczną w produkcji, stosuje się następujące metody:
- Opracowanie specjalnych metod procesu technologicznego, z wyłączeniem kumulacji ładunku w miejscu pracy;
- W pomieszczeniach przemysłowych stwórz mikroklimat;
- Podczas obróbki kombinezonów i podłóg w pomieszczeniu stosuje się substancje o określonych właściwościach fizycznych i chemicznych, które mogą odciążyć materiały.
- Odbywa się to w celu zapewnienia środków bezpieczeństwa. Szkodliwość elektryczności statycznej w urządzeniach procesowych jest redukowana za pomocą „klatki Faradaya”.
Jest to obudowa wykonana z drobnej siatki, która jest połączona z masą. W ten sam sposób kable są ekranowane, chroniąc je przed szkodliwymi skutkami.
Rodzaje zrzutów
Istnieje kilka rodzajów wyładowań:
- Wyładowanie iskry. Wystąpienie iskry między dwoma obiektami. Na przykład korpus sprzętu i osoba. Jeśli moc rozładowania jest wysoka, istnieje duże prawdopodobieństwo zapłonu w obecności oparów rozpuszczalnika lub benzyny w powietrzu;
- Wyładowanie szczotki. Występuje, gdy ładunki są skoncentrowane w ostrych narożnikach sprzętu o właściwościach dielektrycznych. Ma mniej energii i nie stwarza takiego zagrożenia jak wyładowanie iskrowe;
- Przesuwne wyładowanie. Występuje na arkuszach lub rolkach materiałów o wysokiej rezystywności. Zjawisko to występuje w momencie tarcia lub natryskiwania powłoki proszkowej. Można to porównać do rozładowania zwykłego kondensatora. I porównaj z wyładowaniem iskrowym z tymi samymi konsekwencjami.
Dodatkowe środki ostrożności
Biorąc pod uwagę negatywne konsekwencje, przedsiębiorstwa stosują specjalne środki wykluczające źródła elektryczności statycznej. Kombinezony pracownicze są przetwarzane w celu usunięcia elektryczności statycznej, co eliminuje występowanie iskier z odzieży.
Oprócz tworzenia warunków, w których akumulacja ładunków jest zmniejszona, stosuje się potężne jonizatory powietrza do ochrony przed elektrycznością statyczną.
Takie urządzenia mają niezaprzeczalne zalety. Poprawa składu aerojonowego powietrza w pomieszczeniach. Pomaga to zmniejszyć kumulację opłat na odzieży personelu obsługi, dywanach syntetycznych i sprzęcie.
Zastosowanie w przemyśle
Wykorzystanie elektryczności statycznej w przemyśle nie znalazło szerokiego zastosowania. Najczęściej rzeczy nie wychodziły poza instalacje laboratoryjne. Dlatego wszystkie przyrządy zostały użyte wyłącznie do zademonstrowania przykładów elektryczności statycznej w przyrodzie.
Wyładowania koronowe znalazły zastosowanie w instalacjach przemysłowych. Z ich pomocą mieszanki powietrza są oczyszczane z zanieczyszczeń. Powstały również instalacje malarskie wykorzystujące elektryczność statyczną. Dzięki temu możliwe jest malowanie skomplikowanych powierzchni przy jak najmniejszych stratach farby.
Wpływ człowieka
Z tym naturalnym zjawiskiem spotykamy się nie tylko w przedsiębiorstwach. Najczęściej w życiu codziennym obserwuje się elektryczność statyczną.
Podczas zdejmowania ubrań słychać trzaski i widoczne są iskry z wyładowania, a włosów na głowie nie można czesać. Opłaty te niekorzystnie wpływają na stan ludzi. Wpływ tych pól na zdrowie człowieka i układ odpornościowy nie został w pełni wyjaśniony.
Można jednak powiedzieć, że przebywanie w mieszkaniu, w którym występuje elektryczność statyczna, ma negatywny wpływ na człowieka. Można zauważyć główne naruszenia:
- Występują zaburzenia w ośrodkowym układzie nerwowym, którym towarzyszy skurcz naczyń i wysokie ciśnienie krwi;
- uporczywe bóle głowy;
- Drażliwość i pobudliwość emocjonalna;
- Pojawiają się zaburzenia snu, a apetyt znika;
- Pojawia się fobia - lęk przed otrzymaniem wyładowania, któremu towarzyszą bolesne odczucia.
Dlatego bardzo ważna jest znajomość metod ochrony przed elektrycznością statyczną w życiu codziennym. W tym celu stosuje się techniki, takie jak uziemienie wszystkich urządzeń elektrycznych.
Korzystanie z domowych nawilżaczy powietrza. Regularnie przeprowadzaj sprzątanie mieszkania na mokro, najlepiej rano i wieczorem.
Aby zapewnić usunięcie elektryczności statycznej z tkanin syntetycznych, są one traktowane płynami antystatycznymi. Każdy powinien zdawać sobie sprawę z niebezpieczeństw związanych z długim przebywaniem w terenie i używać sprzętu zabezpieczającego przed wyładowaniami elektrostatycznymi.
Istnienie człowieka w określonym środowisku wiąże się z oddziaływaniem na niego (i na warunki otoczenia) pól elektromagnetycznych. Jaki wniosek można wyciągnąć w przypadku obecności ładunków nieruchomych? Mówimy więc o polach elektrostatycznych.
Główne niebezpieczeństwo
W tym przypadku układ nerwowy ludzi jest pod dużym stresem. Wynika to z faktu, że pola elektryczne z nadmiernej ilości ładunków oddziałują na ciało, odzież i przedmioty. Układ sercowo-naczyniowy organizmu również reaguje na te zjawiska.
podstawowe informacje
Co to jest elektryczność statyczna? Występuje, gdy dochodzi do naruszenia równowagi wewnątrzcząsteczkowej lub atomowej. Wynika to z utraty lub wzmocnienia elektronu. Zwykle atom charakteryzuje się stanem równowagi. Wynika to z tej samej liczby cząstek ujemnych i dodatnich. Mówimy o elektronach i protonach. Te pierwsze łatwo przechodzą z jednego atomu do drugiego. W takim przypadku dochodzi do powstawania jonów ujemnych i dodatnich. Zatem elektryczność statyczna pojawia się, gdy występuje taka nierównowaga.
Główne powody pojawienia się
Elektryczność statyczna może wystąpić pod wpływem wielu czynników, między innymi:
Więcej o zagrożeniach
Elektryfikacja różnych materiałów może stanowić zagrożenie dla ludzi. W związku z tym każdy musi znać zasady ochrony przed elektrycznością statyczną. Główne niebezpieczeństwo polega na możliwości wyładowania iskrowego. Dotyczy to zarówno izolowanego obiektu przewodzącego, jak i powierzchni naelektryzowanej.
Możliwość wyładowania
Dzieje się tak, gdy intensywność odpowiedniego pola na powierzchni przewodnika lub dielektryka (z powodu nagromadzenia na nich ładunków) osiągnęła wartość krytyczną. Ten ostatni jest czasami nazywany mocnym. Ta wartość dla powietrza wynosi około 30 kV/m.
Inne zagrożenia
Z powodu wyładowań iskrowych mieszanki palne mogą się zapalić. Nastąpi to, gdy uwolniona energia będzie większa niż ta, która przyczyniła się do powstania pożaru. Jest też ogólne znaczenie. Energia ta musi być wyższa niż minimalny podobny parametr zapłonu mieszanki palnej.
Możliwe konsekwencje
Dlaczego musisz znać podstawowe zasady ochrony przed elektrycznością statyczną? W niektórych przypadkach z jego wpływu mogą powstać niepożądane odczucia nerwowe i bolesne. Czasami prowadzi to do mimowolnego ostrego ruchu osoby. W rezultacie może doznać jakiegokolwiek urazu mechanicznego. W tym przypadku ważną rolę odgrywa własna elektryczność statyczna danej osoby.
Funkcje kontrolne
Istnieje odpowiedni GOST. Elektryczność statyczna może rzeczywiście być niezwykle niebezpieczna. W celu ograniczenia zagrożeń ustalono dopuszczalne poziomy natężenia odpowiednich pól. Wszystko to powinno być ściśle kontrolowane w miejscu pracy. Niezbędne jest również przestrzeganie norm sanitarnych i higienicznych. Wymagania te dotyczą pól, które powstają w wyniku elektryfikacji niektórych materiałów, a także podczas użytkowania instalacji. W tym drugim przypadku zakłada się wysokie napięcie DC. Ich przestrzeganie jest główną ochroną przed elektrycznością statyczną. GOST określa dopuszczalne poziomy napięcia w miejscu pracy. Zawiera również ogólne wymagania dotyczące sprzętu ochronnego i kontroli. Jeśli chodzi o dopuszczalne poziomy natężenia pola elektrycznego, są one ustalane z uwzględnieniem czasu spędzanego przez pracowników na stanowiskach pracy.
Wybór odpowiednich narzędzi
Ochronę przed elektrycznością statyczną można zorganizować na różne sposoby. Przede wszystkim musisz wziąć pod uwagę:
- Cechy procesów technologicznych.
- Mikroklimat lokalu.
- Właściwości fizyczne i chemiczne przetwarzanych materiałów.
W związku z tym opracowywane jest podejście do organizacji środków bezpieczeństwa. Usuwanie elektryczności statycznej można zrealizować na kilka sposobów:
- Eliminacja powstałych ładunków.
- Zmniejszenie ich intensywności.
W tym ostatnim przypadku odpowiedź na pytanie, jak usunąć elektryczność statyczną, jest następująca: osiąga się to poprzez zmniejszenie siły i prędkości tarcia, zwiększenie przewodności materiałów oraz różnice w ich odpowiednich właściwościach. Oto praktyczne zalecenia:
Najskuteczniejsze metody
Ładunki mogą być generowane przez rozpryskiwanie, rozpryskiwanie i rozpryskiwanie niektórych cieczy. Najlepiej, gdy takie zjawiska są całkowicie wyeliminowane. Jeśli nie jest to możliwe, musisz je przynajmniej maksymalnie ograniczyć. Na przykład podczas napełniania zbiorników płynami dielektrycznymi nie można użyć swobodnie spadającego strumienia. W takim przypadku wąż odpływowy prowadzony jest wzdłuż ściany, aby uniknąć rozpryskiwania. Najlepiej, jeśli możliwe jest opuszczenie go poniżej poziomu cieczy. Im niższa przewodność elektryczna materiałów, tym wyższa intensywność powstawania ładunku. Dlatego pożądane jest zwiększenie wcześniej określonego parametru istniejących elementów. Można to zrobić, wprowadzając przyssawki antystatyczne. W związku z tym do pokrycia podłóg należy użyć specjalnego linoleum. Bardzo pożądane jest przeprowadzanie okresowej obróbki antystatycznej dywanów. Dotyczy to również tkanin syntetycznych. Pożądane jest, aby kontaktujące się substancje i przedmioty były wykonane z podobnych materiałów. W takim przypadku elektryfikacja styków jest również wykluczona. Na przykład proszek polietylenowy należy przechowywać w beczkach wykonanych z podobnych materiałów. Lepiej go transportować i nalewać tylko za pomocą odpowiedniego rurociągu i węża. W niektórych przypadkach nie jest to możliwe. Wówczas dopuszczalne jest stosowanie materiałów zbliżonych właściwościami dielektrycznymi. Można więc wyciągnąć mały wniosek, że do ochrony przed elektrycznością statyczną konieczne jest użycie materiałów słabo lub nieelektryzujących. Należy również dążyć do wyeliminowania następujących zjawisk w pracy z cieczami dielektrycznymi:
- Rozpryskiwanie.
- rozpryskiwania.
- rozpylający.
- Tarcie.
Jeśli nie ma możliwości całkowitego wyeliminowania, należy je przynajmniej maksymalnie ograniczyć.
Dodatkowe sposoby
Wilgotne powietrze jest wystarczająco przewodzące, aby powstałe ładunki mogły przez nie przepływać. Tym samym w odpowiednim środowisku praktycznie nie występują. Na tej podstawie nawilżanie powietrza jest najczęstszym i najłatwiejszym sposobem radzenia sobie z elektrycznością statyczną. Istnieją również inne metody bezpieczeństwa. Mówimy o jonizacji powietrza. Jest to również powszechna metoda radzenia sobie z ładunkami elektrycznymi. Faktem jest, że jony przyczyniają się do ich neutralizacji. Są produkowane przez specjalne urządzenie. Jonizator domowy ma wiele zalet. Przede wszystkim przyczynia się do poprawy składu aerojonowego powietrza w pomieszczeniach. Eliminuje to ładunki elektryczne występujące na odzieży, powierzchniach syntetycznych i dywanach. Jeśli chodzi o produkcję, to tam stosowane są najmocniejsze jonizatory. Istnieje wiele wzorów. Najczęściej jednak stosowane są jonizatory elektryczne.
Elektryczność statyczna powstaje w wyniku zachowania ładunków w polu elektrostatycznym na materiałach dielektrycznych. Niekorzystnie wpływa na życie ludzkie i działanie urządzeń elektrycznych. Iskry z elektryczności statycznej przyczyniają się do pożarów i wybuchów. Moc energii wystarcza do zapalenia mieszanin gazowo-powietrznych i pyłu.
Ładunek elektryczności statycznej może gromadzić się na ciele człowieka, jeśli nosi on ubrania wykonane z wełny lub włókien chemicznych. Potencjalna wartość około 7 dżuli nie jest niebezpieczna dla ludzi, ale może powodować drgawki i skurcze mięśni. A to z kolei może stworzyć warunki do kontuzji w pracy, upadku z wysokości itp.
Elektryczność statyczna niekorzystnie wpływa na działanie przyrządów precyzyjnych, komunikacji radiowej i powoduje awarie. Pracownicy stale narażeni na elektryczność statyczną są bardziej narażeni na choroby układu krążenia i układu nerwowego.
Tylko ochrona przed elektrycznością statyczną może zredukować do zera lub całkowicie zapobiec wystąpieniu tego negatywnego zjawiska.
Źródła elektryczności statycznej
- Działanie różnych promieniowań.
- Nagła zmiana temperatury.
- Oddziaływanie ciał na siebie podczas ruchu.
Zjawisko to ma negatywny wpływ i jest niebezpieczne. Ochrona przed elektrycznością statyczną pozwala całkowicie zapobiec lub znacznie ograniczyć jej działanie.
W warunkach domowych pole statyczne często występuje na sierści zwierząt, podczas zdejmowania odzieży syntetycznej, czesania włosów, noszenia gumowych butów, chodzenia po dywanie w wełnianych skarpetach, używania wyrobów z tworzyw sztucznych.
Pole elektrostatyczne nie zagraża ludzkiemu życiu, podczas wyładowania generowany jest słaby prąd, który nie jest w stanie zbytnio zaszkodzić ludzkiemu organizmowi. Może tylko stworzyć jakiś nieprzyjemny stan. Aby temu zapobiec, wystarczy przestrzegać kilku prostych zasad: w mroźną i suchą pogodę nie głaść zwierząt, wolniej zdejmuj wełniane ubrania lub traktuj je specjalną mieszanką, do czesania używaj drewnianego lub metalowego grzebienia włosy.
Akumulację energii elektrostatycznej ułatwiają:
- Ściany budynku żelbetowe.
- Zbyt suche powietrze.
W przypadku urządzeń elektronicznych ładunek pola elektrostatycznego jest największym wrogiem. Niektóre elementy urządzeń elektronicznych nie są w stanie wytrzymać wysokich napięć występujących podczas rozładowania. Elementy czujnikowe mogą ulec uszkodzeniu lub pogorszyć ich wydajność.
Jeżeli łatwopalne ciecze staną się obiektem pola elektrycznego, stworzy to warunki do ich zapłonu. Płyny te mogą zostać naładowane statycznie podczas transportu w zbiornikach. Również ładunek wynika z mechanizmu lub osoby, która się do nich zbliża. Dlatego w produkcji przemysłowej, gdzie występują łatwopalne ciecze, dużą uwagę przywiązuje się do urządzenia uziemiającego dla ruchomych konstrukcji i mechanizmów. Do szycia obuwia i odzieży specjalnej stosuje się również w produkcji specjalne tkaniny, które nie są w stanie akumulować ładunku elektrycznego.
Zasada działania
Zastanówmy się, jak powstaje ładunek statyczny. W stanie normalnym ciała fizyczne mają taką samą liczbę cząstek ujemnych i dodatnich. Dzięki tej równowadze powstaje neutralny stan ciała. Kiedy stan neutralny zostaje naruszony, ciało otrzymuje ładunek elektryczny jednego bieguna.
Statyka to stan spoczynku ciała, kiedy jest ono bez ruchu. W substancji ciała może wystąpić polaryzacja, która wyraża się w ruchu ładunków pomiędzy częściami ciała lub z pobliskiego obiektu.
Substancje są naelektryzowane w wyniku oddzielenia ciał, zmian ładunków podczas tarcia, gwałtownej zmiany temperatury i napromieniowania. Ładunki pola elektrycznego znajdują się na powierzchni ciała lub usuwane są z powierzchni w odległości równej odległości międzyatomowej. Jeśli ciała nie są uziemione, ładunki koncentrują się na obszarze styku, a w przypadku uziemienia ładunek trafia do pętli uziemienia.
Jednocześnie zachodzą procesy akumulacji ładunków i ich spływu. Ciało jest naelektryzowane pod warunkiem, że otrzyma większy ładunek energii w porównaniu z ładunkiem zużytym. W rezultacie staje się jasne, że ochrona przed elektrycznością statyczną musi kierować nagromadzone ładunki do pętli uziemienia.
Ilość elektryczności statycznej
Wszystkie substancje fizyczne mają swoją własną charakterystykę w skali tryboelektrycznej, w zależności od ich zdolności do tworzenia ładunków elektrycznych o różnych biegunach podczas pocierania. Główne takie substancje pokazano na rysunku.
Aby zorientować się w wielkości powstałych ładunków statycznych, rozważ kilka przykładów:
- Obrotowe koło pasowe z paskiem napędowym może ładować do 25 000 woltów.
- Karoseria samochodu poruszającego się po suchej drodze może być ładowana nawet do 10 000 woltów.
- Osoba w wełnianych skarpetkach, chodząc po suchym dywanie, jest w stanie zgromadzić na ciele ładunek do 6000 woltów.
W rezultacie staje się jasne, że napięcie pola elektrostatycznego może osiągnąć znaczne rozmiary nawet w życiu codziennym. Ładunek ten nie wyrządza znacznej szkody osobie ze względu na swoją niską moc. Wyładowanie przepływa przez duży opór i jest obliczane w kilku ułamkach miliampera.
Wilgotność zmniejsza również ładunek elektrostatyczny. Wpływa na wartość potencjału ciała podczas dotykania różnymi materiałami. Dlatego można zastosować ochronę przed elektrycznością statyczną.
W środowisku naturalnym występuje elektryczność statyczna, osiągająca ogromne wartości. Na przykład, gdy chmury poruszają się między nimi, powstają duże potencjały energetyczne, które wyrażają się w wyładowaniach atmosferycznych. Moc tych wyładowań wystarcza do spalenia drewnianego domu lub rozłupania pnia wieloletniego drzewa.
W warunkach domowych podczas wyładowań pola elektrostatycznego osoba odczuwa lekkie mrowienie w palcach, widoczne są iskry z tarcia wełnianej odzieży, a zdolność do pracy człowieka spada. Pole elektrostatyczne negatywnie wpływa na kondycję człowieka, ale nie powoduje widocznych uszkodzeń.
Istnieją przyrządy pomiarowe, które mogą dokładnie zmierzyć wartość potencjału statycznego nagromadzonego ładunku na ciele ludzkim i na ciele dowolnego urządzenia.
Ochrona ESD
Istnieją różne metody ochrony przed wyładowaniami pola elektrostatycznego, zarówno w życiu codziennym, jak i w warunkach przemysłowych. Mają swoje różnice. Przyjrzyjmy się każdemu z nich.
Ochrona domu
Każda osoba musi reprezentować niebezpieczeństwo stwarzane przez wyładowania elektrostatyczne na ciało. Muszą być znane i umieć je ograniczać. Aby rozwiązać ten problem, organizowane są różne wydarzenia, w tym programy telewizyjne, mające na celu uczenie ludzi, jak się chronić.
Podczas tych wydarzeń wyjaśnia się ludziom, gdzie i jak pojawia się pole statyczne, metody jego pomiaru oraz metody wykonywania prac profilaktycznych. Na przykład, aby uniknąć nieprzyjemnych wrażeń pola statycznego, do czesania włosów zaleca się stosowanie drewnianych grzebieni zamiast plastikowych. Drewno ma neutralne właściwości, a podczas tarcia nie tworzy ładunków pola elektrostatycznego. W sklepach bez problemu kupisz drewniany grzebień o dowolnym kształcie i rodzaju.
Aby zapobiec tworzeniu się potencjału statycznego na karoserii podczas jazdy po suchej nawierzchni, stosuje się specjalne taśmy antystatyczne, które mocuje się z tyłu samochodu na spodzie karoserii. W sieci dystrybucyjnej możesz łatwo wybrać dowolną wersję takiej taśmy.
Jeżeli samochód nie jest w żaden sposób zabezpieczony przed ewentualnym rozładowaniem nagromadzonego ładunku potencjalnego, wówczas napięcie można usunąć poprzez tymczasowe uziemienie karoserii poprzez połączenie go z ziemią przez metalową część. Możesz do tego użyć kluczyka zapłonu. Przed napełnieniem samochodu benzyną należy koniecznie rozładować napięcie.
Gdy na odzieży wykonanej z włókien chemicznych tworzy się ładunek elektrostatyczny, zaleca się stosowanie Antistatic. Jest to specjalna puszka sprayu w postaci aerozolu, która jest sprzedawana w sklepach. Usuwa ładunki elektrostatyczne z ubrań, tkanin, syntetycznych pokrowców na siedzenia samochodowe, szczególnie zimą, gdy powietrze jest suche. Aby jednak nie używać różnych puszek i chemikaliów, zaleca się noszenie ubrań wykonanych z naturalnych materiałów: bawełny i lnu.
Jeśli but ma gumową podeszwę, stwarza to warunki do akumulacji potencjału naprężeń. Aby temu zapobiec, wystarczy umieścić w butach specjalne wkładki antystatyczne, które wykonane są z naturalnych materiałów. W rezultacie zmniejszy się negatywny wpływ na osobę.
Zbyt suche powietrze zimą w mieszkaniach miejskich przyczynia się do akumulacji ładunku elektrostatycznego. Aby to zrobić, istnieją specjalne urządzenia - nawilżacze. Jeśli nie ma takiego urządzenia, odpowiednia jest duża wilgotna chusteczka, którą należy umieścić na baterii. Dzięki temu zmniejszy się proces kumulacji ładunku, poprawi się sytuacja w mieszkaniu. Zaleca się również regularne czyszczenie. Pozwoli to na czas usunąć kurz i obszary naelektryzowane. Ta droga jest najlepsza.
Urządzenia elektryczne w życiu codziennym podczas pracy również gromadzą ładunek elektrostatyczny na obudowie. Aby zmniejszyć efekt ładunku statycznego, wykonywany jest układ wyrównania potencjału. Jest podłączony do pętli uziemienia całego domu. Wanna akrylowa narażona jest na gromadzenie się na niej ładunku statycznego i musi być chroniona systemem wyrównania potencjałów. Nawet wanna żeliwna z wyłożeniem akrylowym również podlega temu negatywnemu zjawisku.
Przemysłowa ochrona ESD
W produkcji przemysłowej stosuje się kilka metod w celu zachowania funkcjonalności sprzętu:
- Zwiększenie odporności urządzeń i sprzętu na skutki wyładowań elektrostatycznych.
- Blokowanie wnikania ładunku do miejsca pracy.
- Zapobieganie ładunkom elektrostatycznym.
Dwie ostatnie metody umożliwiają ochronę wielu urządzeń, a pierwsza metoda jest stosowana tylko w przypadku niektórych rodzajów sprzętu.
Zapewnia wysoką ochronę przed wyładowaniami pola statycznego oraz zachowanie funkcjonalności urządzenia. To metalowa klatka w formie siatki z małą komórką. Klatka otacza sprzęt ze wszystkich stron. Jest podłączony do pętli uziemienia. Pola elektryczne nie przechodzą do wnętrza klatki, jednocześnie klatka Faradaya nie zakłóca statycznego pola magnetycznego. Na tej samej zasadzie chronią kable, wyposażając je w metalowy ekran.
Ochrona przed elektrycznością statyczną dzieli się w zależności od sposobu wykonania:
- Konstrukcyjne i technologiczne.
- Chemiczny.
- Fizyko-mechanika.
Dwie ostatnie metody pozwalają ograniczyć formowanie się ładunków i zwiększyć szybkość ich ucieczki w głąb ziemi. Pierwsza metoda chroni urządzenia przed ładunkami, ale nie kieruje ich na ziemię.
Możesz zoptymalizować redukcję ładunku statycznego w następujący sposób:
- Zwiększenie przewodności elektrycznej materiałów.
- Utworzenie koronacji.
Takie zadania rozwiązuje się za pomocą:
- Wybierz materiały o dobrej przewodności objętościowej.
- Powiększenie powierzchni roboczych.
- Jonizacja przestrzeni powietrznej.
Do realizacji tych zadań tworzone są rurociągi do odprowadzania ładunków statycznych do gruntu z pominięciem elementów roboczych urządzeń. Jeśli materiały mają wysoką odporność, stosuje się inne metody.
