Как защититься от статического электричества
Защита от статического электричества
Баланс внутри молекул и атомов вследствие потери электрода порождает такое явление, как статическое электричество. Электроды обладают уникальной возможностью перемещения, в то время как заряды нейтральны.
Перемещаясь от одного к другому заряду, возникает мощное магнитное поле, и, как следствие, статическое напряжение. При неподвижном заряде, магнитное поле отсутствует, а точнее оно называется электростатическим.
Чем опасно статическое электричество для человека и электроприборов. Может ли такое напряжение стать причиной получения серьёзной травмы и привести к тому, что техника выйдет из строя?
Причины появления статического напряжения
Существует достаточно большое количество причин, из-за которых может появиться статическое электричество:
- В первую очередь это взаимодействие различных материалов друг с другом путём намотки, трения и т. д.;
- В результате резкой смены температуры;
- Из-за высокого уровня энергии и излучения;
- В ходе обработки материалов.
Статическое напряжение таит в себе достаточно серьёзную опасность из-за большого скопления энергии и высокого напряжения. Все это приводит к необходимости осуществлять защитные меры.
Как защититься от статического электричества
Правила, которые перечислены в этой статье сайта elektriksam.ru относятся лишь к статическому напряжению. Их должен знать абсолютно каждый человек, ведь наверняка многие попадали в неприятную ситуацию, когда покидая автомобиль и берясь рукой за двери, был получен мощный удар током. Так вот, это и есть то самое статическое электричество.
Что касается электроники, то статическое напряжение может повлечь за собой и её выход из строя. Передатчиком в данном случае является сам человек, который способен нести статическую энергию, а затем передавать её, прикоснувшись к электроприбору.
Вот основные правила защиты от статического электричества:
- Чтобы исключить появление статического напряжения в бытовых условиях, как можно чаще осуществляйте влажную уборку. Регулярно проветривайте помещения и не допускайте сильного образования пыли. Статическое электричество вредно для человеческого организма, из-за него ухудшается самочувствие и работоспособность человека.
- На производстве, защиту от статического напряжения осуществляют путём заземления. Именно заземление способно полностью нейтрализовать возникший заряд, а затем без вреда его ликвидировать в землю.
Для этих целей промышленное оборудование, а также трубопроводы имеют модульное заземление. Некоторые элементы системы, например резиновые шланги, обматываются медной проволокой. Для предотвращения появления статического электричества на металлических конструкциях используются замкнутые контуры.
Кроме того, от статического напряжения защищают и такие индивидуальные средства, как резиновая обувь, перчатки, а также специальная одежда.
Защита от статического электричества в промышленности
В данной статье речь пойдет о средствах защиты от статического электричества в промышленности.
Заряды статического электричества возникают при трении движущихся частей, например, при протекании жидкостей по трубам, при движении приводных ремней и даже при движении человека по полу, способствующему электризации – шерстяной ковер или линолеум. Ниже приведены возможные потенциалы, кВ, создаваемые зарядами статического электричества [Л2] в зависимости от места и условий возникновения зарядов.
Общеизвестно появление статических зарядов на человеке при пользовании одеждой и бельем из синтетических и шерстяных материалов. Длительное хождение по сухому полу из линолеума может создать на человеке, одетом в синтетические материалы, потенциал в 4-8 кВ.
Если в быту это создает известные затруднения, то в условиях промпредприятий, где имеются пожароопасные и взрывоопасные помещения, такие потенциалы могут быть источником искр и вызвать пожары и взрывы.
Помимо пожаров и взрывов, в ряде случаев заряды нарушают технологию. Например, в производстве искусственного волокна заряженные нити отталкиваются друг от друга и не скручиваются в общую нитку.
Для борьбы с зарядами статического электричества проводятся различные мероприятия. Оборудование считается электростатически заземленным, когда сопротивление току утечки не превышает 1 Мом, практически не электризуется и защиты от статических зарядов не требует.
Принципы защиты от зарядов статического электричества состоят в предотвращении, где возможно, их появления и отвода в землю там, где они неизбежны.
Во взрывоопасных помещениях недопустимо применение оборудования, создающего статические заряды – вальцы, ременные передачи, если не приняты специальные меры по предотвращению зарядов – применение электропроводящих пленок и смазок; заземление металлических частей установок с сопротивлением заземлителей не выше 100 Ом. Заземлению подлежит все оборудование, все емкости и трубопроводы. Последние снабжаются перемычками на фланцевых и глухих стыках с уплотнением, которые остаются присоединенными при разъеме основных соединений.
Параллельно проложенные трубопроводы соединяются перемычками через 20-25 м, а также на пересечениях в целях выравнивания потенциалов. Скорости движения жидкости в трубах ограничиваются. Например, для сероуглерода в трубе ø24 мм – не более 1-1,5 м/с. Заряд пропорционален диаметру и скорости; так как при постоянном расходе с увеличением диаметра скорость растет медленнее, то выгоднее применять увеличение диаметров.
Для предотвращения появления зарядов применяются электропроводящие пленки и смазки, включающие графит, сажу, олеиновокислый магний и другие вещества с сопротивлением не выше 107 Ом*см; для смазки ремней – не выше 105 Ом*см.
Предотвращение зарядов создает увлажнение воздуха – общее или местное до 70% или увлажнение различных поверхностей (пола), которое контролируется.
Применяется ионизация воздуха или среды в местах появления статических зарядов. Для этой цели в качестве нейтрализаторов статических зарядов служат индукционные нейтрализаторы, состоящие из заземленной гребенки или метелки, расположенной над заряжаемой поверхностью.
Для защиты людей, работающих в установках, связанных с трением – полировка, чистка, протирка, промывка, служат следующие меры.
Полы выполняются электропроводящими с добавлением различных веществ, снижающих удельное сопротивление ρ до 106 Ом*см и ниже – пенобетон, ксилолит и др.
Используется проводящая обувь – кожаная или резиновая подметка с токопроводящими заклепками.
В производствах, где могут образовываться статические заряды, запрещается ношение одежды и белья из синтетических материалов, а также колец и браслетов, так как на них аккумулируются заряды.
Литература:
- Электроснабжение промышленных предприятий. Ю. Л. Мукосеев. 1973.
- Защита взрывоопасных сооружений от молний и статического электричества. Черкасов В.Н. 1965 г.
Поделиться в социальных сетях
Защита от статического электричества — Студопедия
Изучение проблемы статического электричества вызвано всё более широким применением полимерных материалов, синтетических тканей и волокон, способных накапливать большие заряды статического электричества во время переработки или эксплуатации. Вредное проявление статического электричества влечёт за собой самые различные последствия:
– во-первых, при высоких потенциалах статического электричества, достигающих десятков тысяч вольт, во взрыво- или пожароопасной среде в результате искровых пробоев возникают взрывы и пожары с человеческими жертвами и тяжёлыми травмами;
– во-вторых, статическое электричество оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье работающих с электризующимися материалами;
– в-третьих, в ряде производств вследствие высокой электризации нарушаются технологические процессы, появляется брак, снижается производительность труда.
Наибольшую опасность статическое электричество представляет для производств, связанных с переработкой и транспортировкой легковоспламеняющихся веществ и материалов, особенно в условиях взрывоопасной воздушной среды. Применение синтетических полимеров и диэлектриков во взрыво- и пожароопасных условиях практически всегда связано с реальной угрозой воспламенения, так как тепловая энергия, выделяющаяся при искровом разряде, во много раз превышает минимальную энергию воспламенения воздушных смесей – метана, ацетилена, паров бензина, ацетона и многих других веществ.
Помимо вредного влияния на организм человека и непосредственной опасности от взрывов и пожаров, статическое электричество в ряде случаев является причиной снижения производительности труда. Вредная электризация наблюдается на многих предприятиях: в химической, полиграфической, текстильной и лёгкой, нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности. Статическое электричество является помехой почти для половины технологических процессов. Опасность чрезмерного накопления электростатических зарядов ограничивает скорость налива нефтепродуктов до 1 м/с и заставляет вести многие технологические процессы (например, получение полипропилена) под давлением инертных газов, что существенно снижает производительность и повышает себестоимость продукции. Электризация приводит к пробою синтетических трубопроводов, нарушению герметичности изделий, выводу из строя полупроводниковых приборов, засвечиванию светочувствительных материалов, налипанию пыли, снижению качества продукции. Масштабы вредного и опасного проявления статического электричества таковы, что защита от него стала одной из актуальнейших проблем.
Статическое электричество наносит большой ущерб. Поэтому нужны разработка и внедрение эффективных мер для защиты от электризации на разных производствах. Уже есть достаточное количество методов и средств, предотвращающих нежелательную электризацию веществ и материалов. Из всего многообразия существующих мер защиты от статического электричества наиболее эффективными являются следующие: увеличение влажности воздуха; заземление оборудования и человека; применение антистатических добавок; ограничение скоростей транспортировки вещества; нейтрализация зарядов статического электричества.
Установлено, что при увеличении влажности воздуха на поверхности материалов образуется тонкая плёнка влаги с растворёнными в ней солями. Такая плёнка обладает полупроводящими свойствами, что способствует рассеянию зарядов. Но этот эффект не наблюдается, если водяные пары не адсорбируются на гидрофобных поверхностях (полимерные материалы, волокна и пр.) или температура воздуха в рабочей зоне выше, чем температура, при которой плёнка может удерживаться на диэлектрике, а также когда скорость движения диэлектрика больше, чем скорость образования адсорбированной водяной плёнки (это зависит от химического строения вещества и степени загрязнения поверхности). Там же, где увеличение относительной влажности воздуха является эффективным средством борьбы с электризацией, многими исследованиями показано, что при повышении влажности воздуха до 65–80 % электризация почти полностью устраняется. На практике увлажнение в помещениях производят с помощью кондиционирующих устройств, специальных увлажнителей, а в ряде случаев посредством периодической влажной уборки.
В ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. «Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования» [95] описаны различные технические средства для защиты людей от статического электричества.
Обязательным мероприятием, позволяющим устранить электростатические заряды с металлического оборудования, является заземление. Незаземлённое оборудование является источником повышенной опасности, так как энергия искры с металлических конструкций во много раз превышает энергию разряда с диэлектрика.
Оборудование считается электростатически заземлённым, если сопротивление утечки в любой точке при самых неблагоприятных условиях (низкая влажность воздуха и т. п.) не превышает 106 Ом. К электростатическим заземлителям не предъявляются столь жёсткие требования, как при заземлении оборудования с целью защиты человека от поражения электрическим током. Сопротивление заземлителя при отведении электрических зарядов допускается до 100 Ом. Надёжность соединения оборудования с заземлителями обычно обеспечивают сваркой, реже – болтовым креплением. При выполнении фланцевых соединений сопротивление между соседними фланцами не должно быть ниже 10 Ом, при этом применять специальные перемычки не обязательно. При установке временных заземлений (цистерны, измерительные устройства и т. д.) выбор типа заземлителей определяется только их механической прочностью.
В ряде случаев необходимо заземлять человека, который может наэлектризоваться при выполнении работ или из-за электростатической индукции. Для этого используют электропроводящие полы, заземлённые площадки вблизи рабочих мест в сочетании с проводящей либо полупроводящей обувью. К электропроводящим полам относятся незагрязнённые краской, маслами и прочими изолирующими веществами бетонные, пенобетонные и ксилолитовые полы. При достаточно высокой относительной влажности деревянные полы тоже хорошо отводят статическое электричество. Если используют заземлённые металлические площадки вблизи рабочего места, то необходимо полностью исключить возможность прикосновения человека к токоведущим частям опасного напряжения.
Возможности использовать специальную защитную одежду описаны в ГОСТ Р ЕН 1149-5-2008 ССБТ «Одежда специальная защитная. Электростатические свойства. Часть 5. Общие технические требования» [49].
Придать антистатические свойства непроводящим полам, покрытым линолеумом, релином, полихлорвиниловой плиткой, можно влажной уборкой 10–20%-ным водным раствором хлористого кальция. Но повышать электропроводность полов неэффективно без применения проводящей обуви. Токопроводящей является обувь: 1 — с подошвой из слегка увлажнённой кожи или полупроводящей резины; 2 — пробитая медными, латунными или алюминиевыми заклёпками, не искрящими при ходьбе.
При переработке и применении материалов с удельным электрическим сопротивлением более 106–107 Ом·см (для органических жидкостей более 109–1010 Ом·см) заземление металлических конструкций — лишь до-
полнительное мероприятие по отводу электростатических зарядов.
Следует отметить, что жидкие и газообразные диэлектрики, имеющие очень большое удельное сопротивление (выше 1017–1018 Ом·см), практически не электризуются. Такие высокие удельные сопротивления имеют «абсолютно чистые» материалы, не содержащие примесей. В этой связи тонкая очистка веществ может быть рекомендована как одна из мер по защите от электризации жидкостей и газов.
В большинстве же случаев эффективным средством защиты от статического электричества является снижение удельного объёмного сопротивления веществ. Наиболее распространённым является метод введения проводящих композиций в структуру материала при его изготовлении. Таким образом получены проводящие резины, линолеумы, антистатические краски и лаки, неэлектризующиеся пластмассы. В качестве электропроводных композиций применяют сажу, графит, порошкообразную медь, серебро, лепестковый никель и другие добавки. Для увеличения поверхностной проводимости твёрдых диэлектриков разработаны различные пасты, составы, эмульсии, наносимые на электризующуюся поверхность. Успешно применяется металлизация поверхностей, покрытие хлористыми и фтористыми соединениями.
Снятие зарядов с внешней поверхности рукавов и трубопроводов осуществляется иногда с помощью навивки на них спирали из медного или стального заземлённого проводника. Транспортерные ленты и некоторые ткани прошивают тонкими электрическими проводниками, а также применяют антистатические ткани.
Эффективным способом борьбы со статическим электричеством в текстильной и ряде других отраслей промышленности является смешение (комбинация) электризующихся волокон или подбор контактных пар. Например, у тканей из комбинации двух электризующихся волокон – нейлона и дакрона – необходимый эффект достигается тем, что каждое волокно в отдельности при трении электризуется взаимно нейтрализующимися зарядами противоположных знаков. Подбирая подобным образом контактные пары при изготовлении деталей технологического оборудования, можно устранить проявления статического электричества во многих производствах. Для снижения электростатических зарядов иногда идут по пути уменьшения площади соприкосновения электризующегося материала с рабочей поверхностью деталей машин и приспособлений. В этом случае поверхности рабочих столов, рабочих валов машин и другое оборудование покрывают сеткой или делают ребристыми.
Как известно, уменьшение электризации можно обеспечить при снижении скоростей ведения технологических процессов, однако эта мера в условиях современного производства крайне нежелательна. Поэтому для устранения электризации при транспортировании электризующихся жидкостей ограничивают скорость лишь на одном из участков трубопровода. Это мероприятие известно под названием «релаксация электростатических зарядов». Принцип релаксации основан на выдерживании диэлектрической жидкости в течение некоторого времени в относительном покое в релаксационной ёмкости (участок трубопровода значительно большего диаметра). За время нахождения жидкости в релаксаторе заряды успевают стечь на его заземлённые стенки. Установлено, что релаксационные емкости на 95–98 % снимают электростатические заряды.
При заполнении резервуаров диэлектрическими жидкостями возможно образование зарядов при разбрызгивании. Поэтому наполнение емкостей начинается при малой скорости движения электризующихся жидкостей с постепенным увеличением её по мере заполнения резервуара. Нельзя допускать резких перегибов трубопроводов и внутри них не должно быть выступающих частей, так как это приводит к дополнительной электризации транспортируемых жидкостей.
Самостоятельную группу защитных средств представляют нейтрализаторы статического электричества. Принцип работы всех нейтрализаторов основан на генерации ионов в зоне заряженного материала. Эти ионы притягиваются силами поля заряженного вещества и нейтрализуют заряды. Ионизация воздуха происходит при облучении ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, тепловым, инфракрасным или радиоактивным излучением, а также за счёт коронного разряда.
В настоящее время для ионизации воздушной среды обычно приме-
няют радиоизотопное α- и β-излучение, электрический коронный разряд и так называемый скользящий разряд. Во взрывобезопасных производствах для борьбы с электризацией обычно применяют ионизаторы с коронным разрядом на остриях. Они дают максимальную плотность ионизации. В зависимости от того, что в этом случае важнее обеспечить – минимальный остаточный заряд или нейтрализацию большого количества электричества – применяются электрические или индукционные нейтрализаторы.
Индукционный нейтрализатор представляет собой токопроводящий или диэлектрический стержень, на котором закреплены заземлённые иглы или метёлочки из проволоки. При установке нейтрализатора над заряженной поверхностью у концов игл создается настолько сильное электрическое поле, что происходит ударная ионизация, в результате которой образующиеся ионы нейтрализуют заряды на поверхности наэлектризованного материала. Основное отличие электрических нейтрализаторов от индукционных заключается в том, что на иглы подаётся высокое (10–15 кВ) постоянное или переменное напряжение от специального источника, что повышает эффективность нейтрализации. Эффективность нейтрализаторов чаще всего оценивается по величине ионизационного тока, протекающего через нейтрализатор на заземлённое оборудование. Этот ток тем больше, чем выше уровень электризации материала.
Иногда в качестве нейтрализатора эффективно применяется тонкий проводник, натянутый вблизи заряженной поверхности или на пути движения жидкостей и сыпучих материалов. В большинстве случаев нет особой необходимости снижать степень электризации до нуля. Для различных веществ и материалов существует минимальная плотность зарядов, не влияющая на ход технологического процесса. Поэтому работа того или иного нейтрализатора может быть оценена по значениям начальной (до нейтрализатора) и конечной (после нейтрализатора) плотности зарядов. На практике для конкретного типа нейтрализаторов могут быть построены зависимости начальной и конечной плотности зарядов при различных параметрах технологического процесса.
Всё большее распространение получают так называемые комбинированные нейтрализаторы – сочетающие в одном приборе радиоизотопный и индукционный нейтрализаторы. При этом эффективность нейтрализации существенно возрастает, так как большие заряды снижает индукционный, а малые – радиоизотопный нейтрализаторы.
Существенно расширилась область применения электрических и радиоизотопных нейтрализаторов, используемых для ионизации воздушного потока, который нагнетается в зону, где надо уменьшить электростатические заряды. Этот метод даёт возможность обеспечить взрывобезопасность применения даже высоковольтных нейтрализаторов. Однако эффективность нейтрализаторов с нагнетанием ионизированного воздуха невысока из-за рекомбинации ионов в воздушном потоке. Даже резкое увеличение плотности ионов непосредственно у источника не может существенно изменить радиус действия такого нейтрализатора, так как интенсивность рекомбинации растёт с увеличением плотности. Наиболее перспективным методом, когда необходимо создать протяжённую в одном направлении область ионизации, следует считать применение лазера.
В тех случаях, когда отвод и нейтрализация зарядов статического электричества весьма затруднены, можно применять метод предотвращения опасных разрядов без отвода или нейтрализации зарядов. В основе этого метода лежит механизм электрического разряда, для возникновения которого необходимо, чтобы разность потенциалов между заряженным телом и заземлёнными частями оборудования не превышала уровня, определяемого электрической прочностью воздуха. Для снижения потенциала заряженной поверхности стремятся повысить удельную электрическую ёмкость заряженной поверхности (или заряженных частиц) относительно земли. При увеличении ёмкости тела соответственно уменьшается энергия заряда с этого тела и понижается опасность воспламенения паро-газо-воздушных смесей. Иногда данный метод используют для уменьшения опасности разрядов с человека. Для этого в рабочих зонах создаются заземлённые площадки (иногда под изоляционным покрытием пола), которые служат для увеличения ёмкости человека. Исследования показали, что таким образом можно увеличить ёмкость человека в 3–4 раза.
Иногда применяют обычные меры предотвращения возможности воспламенения – снижают концентрацию горючих веществ ниже нижнего предела взрываемости, создают атмосферу инертного газа, применяют электростатические экраны, заменяют горючие вещества негорючими.
Необходимо заметить, что внедрению какого-либо мероприятия по предотвращению электризации должно предшествовать тщательное изучение условий производства. Как правило, наиболее эффективным оказывается использование сразу нескольких из рассмотренных методов.
Статическое электричество и защита от него
Каждый человек на земле сталкивался с природным явлением, когда при выходе из автомобиля он получает удар током. Или когда гладит кошку слышно потрескивание и ощущается покалывание кончиков пальцев. А в темноте видны светящиеся дорожки за руками. Такое явление получило название статическое электричество.
Физика явления
Оно возникает при накапливании заряда на поверхности предмета. Это происходит при нарушении внутриатомного или молекулярного равновесия.
В результате чего происходит потеря или приобретение электрона. Нарушается электронное равновесие и ионы приобретают положительный или отрицательный заряд.
Опыты со статическим электричеством известны каждому школьнику, когда показывали эксперимент с эбонитовой палочкой и кусочками бумаги.
Причины возникновения
Условия возникновения потенциала на предметах является сухость воздуха. При влажности воздуха 80% это природное явление не возникает.
Влага, содержащаяся в воздухе, не позволяет накапливаться заряду на предметах. Причинами возникновения статического электричества могут стать:
- При соприкосновении одного предмета с другим. Потенциал возникает после их разъединения. Трение, намотка/размотка искусственных материалов, трение корпуса автомобилей о воздух и т. п.;
- В результате быстрого температурного перепада. Так, статическое электричество возникает на предметах при помещении их в нагретую печь;
- Радиационное и ультрафиолетовое излучение, рентгеновские Х- лучи, сильное электромагнитное и электрическое поле;
- Наведения — происходит возникновение электрического поля, вызванного зарядом. Потенциал возникает при обработке листовых или рулонных материалов. Явление возникает в момент разделения материала и поверхности. Такой эффект может произойти при перемещении одного слоя относительно другого. Этот процесс еще до конца не изучен. Его можно сравнить с разъединением обкладок конденсатора. В этом случае механическая энергия переходит в электрическую.
Способность предметов накапливать заряды оказывают отрицательное влияние на технику. Если не предпринимать никаких мер, то возможно повреждение и выход ее из строя.
Опасность явления
Особенно подвержены риску выхода из строя средства электроники и все механизмы, которые используют электронные блоки управления. На пожаро- и взрывоопасных производствах в результате разряда возникают искры.
Они могут привести к пожару или взрыву. Защита от статического электричества способна полностью исключить или существенно снизить риск возникновения аварийной ситуации. Основная опасность — возникновение электрического разряда.
Накапливанию заряда способствует сухость воздуха и железобетонные стены зданий и сооружений. Полярность заряда может быть как положительной, так и отрицательной.
При работающих устройствах, имеющих вращающийся шкив с приводными ремнями, заряд может достигать 25 000 вольт. При сухой погоде на корпусе автомобиля может скапливаться электростатическое электричество в 10 000 вольт.
А человек, который ходит по ковру в шерстяных ноках, способен накопить до 6 000 вольт. Даже в бытовых условиях напряжение статического электричества может достигать значительных значений.
Однако, существенного вреда человеку он причинить не способен, из-за недостаточной мощности. Ток, протекающий через человека, составляет всего долю миллиампера.
В природе такое явление может накапливать огромные значения и проявляется в разрядах молний. С выделением больших мощностей, которые способны произвести значительные разрушения.
Средства защиты в бытовых условиях
Для уменьшения воздействия на человека применяют систему защиты от вредного влияния статического напряжения.
В бытовых условиях самым эффективным средством является увеличение влажности воздуха с помощью увлажнителя воздуха. Что не только исключает возникновения напряжения на предметах.
Но и сокращает пылеобразование в помещении. Уменьшение статического напряжения и сокращение пыли в помещении полено для детей, страдающих аллергией.
Методы защиты на производственных предприятиях
Для обеспечения защиты от статического электричества на производстве применяют следующие методы:
- Разработка специальных методик технологического процесса, исключающих накапливания заряда на рабочем месте;
- В производственных помещениях создают микроклимат;
- При обработке спецодежды и полов в помещении применяют вещества с определенными физико-химическими свойствами, способными снимать напряжение с материалов.
- Это делается для обеспечения мероприятий по безопасности. Вред статического электричества на технологическое оборудование уменьшают с помощью «клетки Фарадея».
Она представляет собой кожух, выполненный из мелкоячеистой сетки, которую подсоединяют к заземлению. Таким же образом экранируют кабели, защищая их от вредного воздействия.
Виды разрядов
Различают несколько видов разряда:
- Искровой разряд. Возникновение искры между двумя объектами. Например, корпус оборудования и человек. Если мощность разряда будет высокой, то высока вероятность возгорания при наличии паров растворителя или бензина в воздухе;
- Кистевой разряд. Происходит при концентрации зарядов на острых углах оборудования с диэлектрическими свойствами. Он имеет меньшую энергию и не представляет такую опасность, как искровой разряд;
- Скользящий разряд. Возникает на листовых или рулонных материалах с высоким удельным сопротивлением. Это явление происходит в момент трения или распыления порошкового покрытия. Его можно сравнить с разрядом обыкновенного конденсатора. И сравним с искровым разрядом с одинаковыми последствиями.
Дополнительные меры предосторожности
Учитывая негативные последствия, на предприятиях применяют специальные меры, исключающие источники статического электричества. Производят обработку спецовки работников, позволяющую снимать статическое электричество, которая исключает возникновение искры от одежды.
Кроме создания условий, при которых уменьшается накопление зарядов, для защиты от статического электричества применяют мощные ионизаторы воздуха.
Такие приборы имеют неоспоримые преимущества. Улучшение аэроионного состава воздушной среды помещения. Что способствует уменьшению накопления зарядов на одежде обслуживающего персонала, синтетических ковровых покрытиях и оборудовании.
Применение в промышленности
Использование статического электричества в промышленности не нашло широкого применения. Чаще всего дальше лабораторных установок дело не шло. Поэтому все приборы использовались исключительно для демонстрации примеров статического электричества в природе.
В промышленных установках нашли применение коронные разряды. С их помощью происходит очищение воздушных смесей от примесей. Также созданы покрасочные установки, которые используют статическое напряжение. Что позволяет производить окраску сложных поверхностей с наименьшими потерями краски.
Воздействие на человека
С этим природным явлением мы встречаемся не только на предприятиях. Чаще всего наблюдается статическое электричество в быту.
При снятии одежды слышен треск и видны искры от разряда, а волосы на голове невозможно расчесать. Эти заряды отрицательно сказываются на состоянии людей. Влияние таких полей на здоровье человека и его иммунную систему полностью не выяснено.
Однако, можно сказать, что нахождение в квартире, где имеется статическое электричество, отрицательно воздействует на человека. Можно отметить основные нарушения:
- Возникают нарушения в центральной нервной системе, которые сопровождаются спазмами сосудов и повышенным артериальным давлением;
- Постоянные головные боли;
- Раздражительность и эмоциональная возбудимость;
- Появляются нарушения сна, и пропадает аппетит;
- Появляется фобия — боязнь получения разряда, который сопровождается болезненными ощущениями.
Поэтому очень важно знать методы защиты от статического электричества в быту. Для этого используются такие приемы, как заземление всех электроприборов.
Применение бытовых увлажнителей воздуха. Регулярно производить влажную уборку квартиры, желательно утром и вечером.
Для того чтобы обеспечить снятие статического электричества с синтетических тканей их обрабатывают антистатическими жидкостями. Каждый человек должен знать опасность долгого нахождения в поле и использовать средства защиты от статического электричества.
возникновение и способы защиты, сколько вольт
С проявлениями статического электричества легко столкнуться в повседневной жизни: при быстром снятии свитера, хождении по ковру в шерстяных носках, при использовании автомобиля. Образуемый в быту заряд неприятен, но не опасен для человека, а промышленности же статика может привести в пожару или взрыву.
Что это такое
Со статическим электричеством знакомы все люди. Это совокупность явлений, которые связаны с возникновением, сохранением и свободного накопления электрического заряда. Последний возникает на поверхности диэлектрика, который плохо проводит ток, или на изолированным проводнике, не имеющим доступ к постоянному току.
В Быту со статическим электричеством сталкивались все
Появление статического электричества связано с отсутствием перемещения заряда. Свободно передвигающиеся по проводнику электрические заряды являются электрический током. Если же эти заряды останавливаются в одном месте, это называется статическим электричеством.
В любом веществе положительные и отрицательные частицы атомов находятся в равновесии, их количество равно. При этом отрицательно заряженные электроны могут перемещаться между атомами, формирую положительный или отрицательный заряд. Это способствует формированию статического нестабильного электрического поля.
Статика неприятна, но не опасна
Важно! О статическом электричестве, его возникновении и способах защиты сказано в ГОСТе 17.1.018-79.
Сколько вольт в статическом напряжении
Сила разряда и характеристика статического напряжения может быть разной. Человек может ощущать разряд свыше 3 тысяч Вольт, увидеть искры можно от 5 тысяч Вольт, накапливать в теле можно до 10 тысяч.
Иногда энергия заряда достигает 1,4 джоулей, чего достаточно для поджигания горючих газов и жидкостей, но это происходит только на производстве.
Как получить
В домашних условиях получить статическое электричество несложно:
- Необходимо надеть сухие чистые носки из шерсти (желательно предварительно нагреть их на батарее) и пройти по нейлоновому ковру, не отрывая ног. Сильно шаркать не стоит, так как разрядка произойдет быстрее, чем нужно. Для получения заряда необходимо прикоснуться к металлическому предмету или человеку;
Проще всего пошаркать ногами в носках по ковру
Важно! При проверке не стоит касаться электроники, так как заряд может повредить чипам — статистически эта причина почти 40% поломок .
- Необходимо взять воздушный шарик (не из фольги) и надуть его. Затем взять шерстяной предмет и потереть шарик 10 секунд. Также можно приложить шарик к голове и потереть о волосы. Для проверки нужно поднести шарик к пустой алюминиевой банке, лежащей на боку: если она начала откатываться, заряд скопился. Для разрядки нужно потереть шарик о металл несколько секунд;
- Для более наглядной демонстрации и проверки заряда можно сделать специальный электроскоп. Потребуется взять стакан из вспененного полистирола, проделать в нижней части 2 отверстия и продеть через них трубочку так, чтобы оба ее конца находились снаружи. К верхнему краю нужно прикрепить при помощи скотча 4 небольших глиняных шарика на равном расстоянии друг от друга, перевернуть стакан и поставить вверх дном в центр алюминиевого противня. Далее нужно взять кусочек алюминия и скатать из него шарик, отрезать нитку (ее длина должна быть в 2-3 раза больше, чем высота от края соломинки до противня) и привязать к ней шарик. Второй конец нужно привязать к обоим концам трубочки, поправить последнюю так, чтобы алюминиевый шарик свисал почти до противня, но не прикасался к нему. Если поднести к шарику заряженный шарик, шарик потянется за ним.
Еще один способ — потереть надутый шарик о волосы
Причины возникновения
На молекулярном уровне напряжение возникает при столкновении поверхностей из разных материалов, когда ионы и электроны с поверхностей начинают перераспределяться. Чем больше площади поверхностей и прилагаемые усилия, тем выше степень электризации.
Главная причина возникновения заряда — трение
Существует несколько причин возникновения и накапливания электростатического напряжения:
- Контакт (трение, наматывание, разматывание) 2 различных материалов с последующим отдалением: например, трение шерстяной ткани о резиновый шарик;
- Резкие перепады температур;
- Сухой воздух: при влажности более 80% статическое электричество не образуется, так как вода хорошо проводит ток;
- Наличие радиации, рентгеновских лучей или УФ-излучения;
- Образуется заряд и при работе некоторых бумажных станков: при раскрое или резке;
- Статика может возникнуть перед или во время грозы. Разряд возникает между 2 облаками или между облаком и землей, при попадании молнии в громоотвод электричество уходит в почву.
Наглядный пример статического напряжения — гроза
Область применения
Применять статическую электроэнергия в быту пока что не научились — слишком сложный и опасный процесс получения. Многие приборы, работающие на силе трения, применяются только для показа опытов.
Намного чаще статика применяется на производстве: при покраске поверхностей, очищении от пыли примесей, создании ворса и т.д.
Какая опасность статического напряжения
Главная опасность заключается в неконтролируемом ударе током. В быту это практически неопасно: например, при снятии шерстяного свитера человека ударит током, но сила этого заряда будет крайне мала.
При длительном нахождении в электрическом поле повышенной напряженности у человека могут начаться проблемы со здоровьем: головные боли, нарушение сна, раздражительность, нарушение работы сердечно-сосудистой и нервной систем.
Достаточно сильный разряд может привести к пожару
Намного выше опасность статического напряжения на производстве и при перевозке легковоспламеняемых веществ: при сильном разряде они могут взорваться или загореться. Например, в вентиляции и вытяжке может скопиться пыль из диэлектрического материала, который легко вспыхивает и разгорается из-за постоянной подачи воздуха. При перевозке электричество может скапливаться при перекачке или сливе жидкостей, даже за счет плескания при езде.
Важно! В домашних условиях полезно «заземляться», например, ходить босиком.
Меры безопасности
В бытовых условиях защититься от статики можно при помощи следующих мер:
- Увлажнять воздух и каждый день проветривать комнаты;
- Регулярно проводить влажную уборку, чтобы уменьшить количество пыли, и использовать специальные антистатические щетки;
Использование щетки позволяет снять скопившееся напряжение
- По возможности использовать мебель из материалов, снимающих статику: специальный линолеум, дерево;
- Не гладить животных при слишком сухом воздухе, расчесываться деревянными или металлическими щетками — пластик сильно электризуется;
- Использовать для одежды антистатические спреи, шерстяные вещи снимать медленно для уменьшения трения;
- На днище автомобиля необходимо наклеить антистатическую полосу для снижения образования статики.
На производстве снизить электростатическое напряжение можно, уменьшив скорость работы, используя специальные материалы и заземление. Также по ГОСТу энергия накопления заряда на поверхности предметов не должна превышать 40% от наименьшей энергии загорания.
На производстве должны быть приняты меры предосторожности
Статическое электричество многие считают неопасным, хоть и не особо приятным. Однако все зависит от силы заряда: в промышленности или при перевозке большого количества горючих жидкостей накопившийся разряд может быть очень сильным и привести к пожару.
Защита от статического электричества
Все тела по электрическим свойствам делят на проводники и изоляторы (диэлектрики). Если проводники способны проводить ток, то диэлектрики этой способностью не обладают. Поэтому на веществах и материалах, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление более 105 Ом • м (диэлектрик), при трении, дроблении, интенсивном перемешивании происходит перераспределение электронов с образованием на поверхностях соприкосновения двойного электрического тока, что является непосредственным источником возникновения статического электричества.
Искровые разряды статического электричества могут вызвать взрыв и пожар.
Особенно большую опасность представляют разряды статического электричества, образующиеся при сливе и наливе легковоспламеняющихся и горючих жидкостей свободно падающей струей.
В производственных условиях накопление зарядов статического электричества может происходить на приводных ремнях, транспортерах, при движении пылевоздушной смеси в трубопроводах, например при транспортировке муки пневмосистемами или аэрозольтранспортом.
Заряды статического электричества могут накапливаться на людях, особенно если подошва обуви не проводит электрический ток, одежде и белье из шерсти, шелка или искусственного волокна, а также при движении по нетокопроводящему полу или выполнении ручных операций с диэлектриком. Потенциал изолированного от земли тела человека может превышать 7 кВ и достигать 45 кВ. Соприкосновение человека с заземленным предметом вызывает искровой разряд.
Энергия разряда этой искры может составлять 2,5 … 7,5 мДж. Кроме того, статическое электричество оказывает неблагоприятное физиологическое воздействие на человека, подобное мгновенному удару электрическим током. Величина тока при этом незначительна и непосредственной опасности для человека не представляет. Однако искра, проскакивающая между телом человека и металлическим объектом, может явиться причиной производственного травматизма и при определенных условиях даже создать аварийную ситуацию.
В производствах, где существует опасность воспламенения взрывоопасных смесей разрядом с человека, необходимо обеспечить работающих электропроводящей (антистатической) обувью. Обувь считается электропроводящей, если электрическое сопротивление между электродом в форме стельки, находящимся внутри обуви, и наружным электродом меньше 107 Ом.
Покрытие пола, выполненное из бетона толщиной 3 см, спецбетона, пенобетона, считается электропроводящим.
Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов с поверхности получаемых и перерабатываемых веществ, используемых в производстве диэлектрических материалов, оборудования, а также тела человека необходимо предусматривать меры защиты от разрядов статического электричества.
Основными способами устранения опасности от статического электричества являются:
отвод зарядов путем заземления оборудования и коммуникаций;
однако заземление неэффективно, когда применяют аппараты и трубопроводы из диэлектрика или происходит в процессе технологических операций отложение на внутренней стороне стенки трубопроводов или оборудования нетокопроводящих материалов;
добавление в электризуемые вещества антистатических веществ (графит, сажа, полигликоли и др.), позволяющих уменьшить сопротивление этих веществ;
увеличение относительной влажности воздуха (общей или только в местах образования зарядов статического электричества) до 70 … 75 %;
применение антистатических веществ;
наиболее важным свойством антистатических веществ является их способность увеличивать ионную проводимость и тем самым снижать электрическое сопротивление материалов;
ионизация воздуха, заключающаяся в образовании положительных и отрицательных ионов воздуха, которые нейтрализуют заряды статического электричества;
ограничение скорости движения твердых и жидких веществ в коммуникациях и оборудовании;
заведомо безопасной скоростью движения и истечения диэлектрической жидкости является 1,2 м/с.
Практический способ устранения опасности от статического электричества выбирают с учетом эффективности и экономической целесообразности.
Статическое электричество и меры защиты
Глава 8. Защита производственного персонала от статического электричества и производственных излучений > 8.1. Статическое электричество и меры защиты
Широкое использование во всех областях хозяйственной деятельности диэлектрических материалов и органических соединений (полимеров, бумаги, твердых и жидких углеводородов, нефтепродуктов и т.п.) неизбежно сопровождается образованием зарядов статического электричества, которые не только осложняют проведение технологических процессов, но и зачастую становятся причиной пожаров и взрывов, приносящих большой материальный ущерб.
Статическое электричество — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности, или в объеме диэлектриков, или на изолированных проводниках (ГОСТ 12.1.018). Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя следующими условиями:
- наличие контакта поверхностей, в результате чего создается двойной электрический слой, возникновение которого связано с переходом электронов в элементарных донорско-акцепторных актах на поверхности контакта. Знак заряда определяет неодинаковое сродство материала поверхностей к электрону;
- хотя бы одна из контактирующих поверхностей должна быть из диэлектрического материала.
Заряды будут оставаться на поверхностях после прекращения контакта только в том случае, если время разрушения контакта меньше времени релаксации зарядов. Последнее в значительной степени определяет величину зарядов на разделенных поверхностях.
Основная величина, характеризующая способность к электризации — это удельное электрическое сопротивление (ρ) поверхностей контактирующих материалов. Если они имеют низкое сопротивление, то при разделении заряды с них стекают, и эти поверхности несут незначительный заряд. Если же сопротивление материалов высокое или скорость отрыва поверхностей велика, то заряды будут сохраняться. Способность веществ электризоваться также характеризуется удельной электропроводимостью у, или удельным объемным сопротивлением ρv
γ = 1/ρv.
Условно принято, что при удельном электрическом сопротивлении материалов менее 105 Ом·м заряды не сохраняются и материалы не электризуются.
В отдельных случаях склонность к электризации плоских полимерных материалов целесообразно оценивать по величине удельного поверхностного электрического сопротивления ρs, Ом. Большинство полимерных пленок и материалов не электризуется, если ρs < 1011 Ом.
В соответствии с Правилами устройства и эксплуатации средств защиты от статического электричества, утвержденными постановлением МЧС РБ 04.06.2007г. №50, все вещества и материалы в зависимости от удельного объемного сопротивления подразделяются на диэлектрические (ρv >108 Ом·м), антистатические (ρv > 105-108 Ом·м) и электропроводящие (ρv < 105 Ом·м).
Основными факторами, влияющими на электризацию веществ, являются их электрофизические свойства и скорость разделения поверхностей. Экспериментально установлено, что чем интенсивнее осуществляется процесс, т.е. чем выше скорость отрыва, тем больший заряд остается на поверхности.
Известны следующие пути заряжения объектов: непосредственное контактирование с наэлектризованными материалами, индуктивное и смешанное заряжение.
К чисто контактному заряжению поверхностей относится, например, электризация при перекачивании углеводородного топлива, растворителей по трубопроводам. Известно, что трубопроводы из прозрачного диэлектрического материала при перекачивании жидкостей даже светятся.
Наряду с контактным часто происходит индуктивное заряжение проводящих объектов и обслуживающего персонала в электрическом поле движущегося плоского наэлектризованного материала.
Смешанное заряжение наблюдается тогда, когда наэлектризованный материал поступает в какие-либо емкости, изолированные от земли. Этот вид заряжения наиболее часто встречается при заливке горючих жидкостей в емкости, при подаче резиновых клеев, тканей, пленок в передвижные емкости, тележки и т.д. Образование зарядов статического электричества при контакте жидкого тела с твердым или одного твердого тела с другим во многом зависит от плотности соприкосновения трущихся поверхностей, их физического состояния, скорости и коэффициента трения, давления в зоне контакта, микроклимата окружающей среды, наличия внешних электрических полей и т.д.
Заряды статического электричества могут накапливаться и на теле человека (при работе или контакте с наэлектризованными материалами и изделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет отекание зарядов, и человек может длительное время находиться под большим потенциалом.
Основной опасностью при электризации различных материалов является возможность возникновения искрового разряда, как с диэлектрической наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта.
Разряд статического электричества возникает, если напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробойной) величины. Для воздуха эта величина составляет примерно 30 кВ/м.
Воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества может произойти в том случае, если выделяющаяся в разряде энергия будет выше минимальной энергии зажигания горючей смеси.
Наряду с пожарной опасностью статическое электричество представляет опасность и для работающих.
Легкие «уколы» при работе с сильно наэлектризованными материалами вредно влияют на психику работающих и в определенных ситуациях могут способствовать травмам на технологическом оборудовании. Сильные искровые разряды, возникающие, например, при затаривании гранулированных материалов, могут приводить к болевым ощущениям. Неприятные ощущения, вызываемые статическим электричеством, могут явиться причинами развития неврастении, головной боли, плохого сна, раздражительности, покалываний в области сердца и т.д. Кроме того, при постоянном прохождении через тело человека малых токов электризации возможны неблагоприятные физиологические изменения в организме, приводящие к профессиональным заболеваниям. Систематическое воздействие электростатического поля повышенной напряженности может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма.
Использование для одежды искусственных или синтетических тканей приводит также к накоплению зарядов статического электричества на человеке. В ГОСТ 29191 (МЭК 801-2-91) приводятся сведения о том, что синтетические ткани могут заряжаться до потенциала, равного 15 кВ. Поэтому ток, протекающий через тело человека, одетого в костюм или халат из синтетической ткани, может достигать 3 мкА. Прикосновение к заземленным участкам рабочего места или к незаряженному телу вызывает искровой разряд с силой тока до 30 А.
Статическое электричество сильно влияет также на ход технологических процессов получения и переработки материалов и качество продукции. При больших плотностях заряда может возникать электрический пробой тонких полимерных пленок электро- и радиотехнического назначения, что приводит к браку выпускаемой продукции. Особенно большой ущерб наносит вызванное электростатическим притяжением налипание пыли на полимерные пленки.
Электризация затрудняет такие процессы, как просеивание, сушку, пневмотранспорт, печатание, транспортировку полимеров, диэлектрических жидкостей, формование синтетических волокон, пленок и т.п., автоматическое дозирование мелкодисперсных материалов, поскольку они прилипают к стенкам технологического оборудования и слипаются между собой.
Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются ГОСТ 12.1.045 и Санитарными нормами, правилами и гигиеническими нормативами «Гигиенические требования к электромагнитным полям в производственных условиях» — 2010.
Предельно допустимые уровни напряженности электростатического поля (ЭСП) устанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах и не должны превышать:
- при воздействии до 1 ч за смену — 60 кВ/м;
- при воздействии более 1 ч за смену- ПДУ определяется по формуле
Епд = 60
где Т – время воздействия, ч.
При напряженностях ЭСП, превышающих 60 кВ/м. работа без индивидуальных средств защиты запрещается, а при напряженности менее 20 кВ/м время пребывания в электростатическом поле не регламентируется.
В диапазоне напряженностей от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания работников в ЭСП без использования СИЗ устанавливается санитарными нормами в зависимости от величины напряженности.
Средства защиты от статического электричества должны применяться во всех взрыво- и пожароопасных помещениях и зонах открытых установок, отнесенных по классификации ПУЭ к классам В-1, В-1а, В-1б, В-1г, В-II, В-IIа, П-I, П-II.
При организации производства следует избегать процессов, сопровождающихся интенсивной генерацией зарядов статического электричества. Для этого необходимо правильно подбирать поверхности трения и скорости движения веществ, материалов, устройств, избегать процессов разбрызгивания, дробления, распыления, очищать горючие газы и жидкости от примесей и т.д.
Эффективным методом снижения интенсивности генерации статического электричества является метод контактных пар. Большинство конструкционных материалов по диэлектрической проницаемости расположены в трибоэлектрические ряды в такой последовательности, что любой из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с последующим в ряду материалом и положительный — с предыдущим. При этом с увеличением расстояния в ряду между двумя материалами абсолютная величина заряда, возникающего между ними, возрастает.
Безопасные скорости транспортировки жидких и пылевидных веществ в зависимости от удельного объемного электрического сопротивления нормируются Правилами. Так, жидкости с ρv <105 Ом·м можно перекачивать со скоростью до 10 м/с, с ρv <109 Ом·м — до 5 м/с, а при ρv ≥109 Ом·м допустимая скорость транспортировки и истечения устанавливаются для каждой жидкости отдельно.
В качестве предельно допустимой устанавливается скорость, при которой (при данном диаметре трубопровода) потенциал на поверхности жидкости в приемной емкости не превышает предельно допустимого для углеводородных сред – 4000В, а для взрывоопасной смеси водорода, ацетилена, или паров сероуглерода с воздухов – 1000В.
Для снижения потенциалов в приемной емкости при закачке жидкостей с ρv ≥109 Ом·м рекомендуется использовать релаксационные емкости, представляющие собой горизонтальный участок трубопровода увеличенного диаметра, находящийся непосредственно у входа в приемную емкость. При этом диаметр этого участка трубопровода должен быть не менее, м
Dp = Ö 2D2t. Vt ,
где Dp — диаметр релаксационной емкости, м;
Dt — диаметр трубопровода, м;
Vt – скорость жидкости в трубопроводе, м/с.
Длина его должна быть не менее, м
L = 2,2*10-11er,
где e — диэлектрическая постоянная жидкости;
ρv – удельное объемное сопротивление жидкости, Ом·м.
Подача горючих и легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в аппараты, резервуары и другие емкости должна производиться ниже уровня находящегося в них остатка жидкости так, чтобы не допускать ее разбрызгивания, распыления или бурного перемешивания. Налив горючих и ЛВЖ свободно падающей струей не допускается. Расстояние от конца загрузочной трубы до дна приемного сосуда не должно превышать 200 мм. В противном случае струя должна быть направлена вдоль стенки резервуара.
Налив горючих и взрывоопасных газов и жидкостей в автомобильные и железнодорожные цистерны должен производится шлангами, опущенными на дно. В течение первых 3 – 5 минут налив должен проводиться с небольшой скоростью (не более 3 м/с), а затем в течение 10 – 12 минут скорость постепенно может быть увеличена до 7 м/с.
Наиболее опасны по диэлектрическим и другим свойствам этиловый эфир, сероуглерод, бензол, бензин, этиловый и метиловый спирты.
Во взрывоопасных помещениях, где могут накапливаться заряды статического электричества, технологическое оборудование и коммуникации изготавливают из материалов, имеющих ρ не выше 105 Ом·м.
Для предупреждения возможности накопления статического электричества на поверхностях оборудования, перерабатываемых материалов, а также на теле работающих выше минимальной энергии зажигания горючих смесей необходимо, с учетом особенностей производства, обеспечить стекание возникающих зарядов с заряженных объектов.
В соответствии с ГОСТ 12.4.124 это достигается использованием средств коллективной и индивидуальной защиты.
Средства коллективной защиты от статического электричества по принципу действия делятся на следующие виды: заземляющие устройства, нейтрализаторы, увлажняющие устройства, антиэлектростатические вещества, экранирующие устройства.
Заземление относится к основным методам защиты от статического электричества и представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно является наиболее простым, но необходимым средством защиты в связи с тем, что энергия искрового разряда с проводящих незаземленных элементов технологического оборудования во много раз выше энергии разряда с диэлектриков.
ГОСТ 12.4.124 предписывает, что заземление должно применяться на всех электропроводных элементах технологического оборудования и других объектов, на которых возможно возникновение или накопление электростатических зарядов независимо от использования других средств защиты от статического электричества. Необходимо также заземлять через каждые 40 – 50 м металлические вентиляционные короба и кожухи теплоизоляции аппаратов и трубопроводов, расположенных в цехах, наружных установках, эстакадах, каналах. Причем указанные технологические линии должны представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая присоединяется к контуру заземления не менее чем в двух точках.
Резервуары и емкости объемом более 50 м3 , за исключением вертикальных диаметром до 2,5 м, должны быть присоединены к заземлителям с помощью двух и более заземляющих проводников в диаметрально противоположных точках.
Величина сопротивления заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от статического электричества, должна быть не выше 100 Ом.
Особое внимание необходимо уделять заземлению передвижных объектов или вращающихся элементов оборудования, не имеющих постоянного контакта с землей. Например, передвижные емкости, в которые насыпают или наливают электризующиеся материалы, должны быть перед заполнением установлены на заземленные основания или присоединены к заземлителю специальным проводником до того, как будет открыт люк.
Неметаллическое оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление любой точки ее внутренней и внешней поверхности относительно контура заземлений не превышает 10
Статическое электричество что это как контролировать удалить устранить статический шок
Цель этой статьи — помочь читателю ответить на некоторые вопросы о статическом электричестве: Что такое статическое электричество ?; Как предотвратить статический шок?; Что вызывает статическое электричество ?; Как нейтрализовать или контролировать статический заряд ?; Как снять статический заряд с непроводящего материала, например, из пластика, бумаги и стекла.
СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО: Статическое электричество — это дисбаланс электрических зарядов внутри или на поверхности материала или электричества в состоянии покоя. Статическое электричество — это электричество, но его характеристики создают
проблемы, которые обходятся отрасли в миллиарды долларов в год. Яснее
понимание статического электричества и электростатики можно получить, объяснив молнию. Статичное электричество
в атмосфере находится в неуравновешенном состоянии, остается в таком состоянии до тех пор, пока градиент потенциала, между
облаков, достигает уровня, при котором изолятор между облаками в
в этом случае воздух, чтобы сломаться или выйти из строя.Молния создана, чтобы уравнять
потенциальный градиент. На короткое мгновение вспыхивает молния,
статическое электричество становится более привычным, электричество больше не находится в состоянии покоя.
Что мы знаем об этом явлении, называемом «статическое электричество», «электростатика» или «статический шок»?
Что такое статическое электричество и как удалить статическое электричество или хотя бы контролировать / уменьшить статическое электричество? Приведенная ниже информация поможет вам понять статическое электричество и контролировать связанные с ним расходы.
ПРИЧИНА
Статическое электричество возникает из-за дисбаланса молекулярной конструкции
относительно непроводящих изоляторов, таких как пластмассы, бумага, стекло, керамика и другие непроводящие материалы.
Вся материя состоит из атомов. Сбалансированный атом содержит положительные
заряды, которые присутствуют в ядре атома. Равное количество
отрицательных зарядов вращается вокруг этого ядра в форме электронов.Оба заряда равны и, следовательно, общий заряд сбалансированного
атом равен нулю. Однако, если эта конфигурация будет нарушена и
удалив несколько электронов из этого атома, мы получим большую
положительный заряд в ядре и дефицит электронов, который
дает вам общий заряд в положительном направлении. Наоборот,
если мы добавим несколько дополнительных электронов, у нас будет общий заряд
отрицательный, из-за того, что у нас сейчас избыток электронов
и чистый заряд теперь в отрицательном направлении.См. Рисунок
ниже.
Некоторые материалы, такие как стекло, волосы и нейлон, имеют тенденцию
отдать электроны и стать положительно заряженными. Другие материалы
такие как полипропилен, винил (ПВХ), кремний, тефлон, силикон.
собирать электроны и становиться отрицательно заряженными. Трибоэлектрический
серия представляет собой список различных материалов и склонность к зарядке
положительное или отрицательное.
ПРОВОДИМОСТЬ
Способность материала отдавать свои электроны или
поглощение лишних электронов зависит исключительно от проводимости
материал, с которым вы работаете. Например, чистый проводник,
например, медь, имеет жесткую молекулярную структуру, которая не позволяет
его электроны должны свободно перемещаться. Однако по мере приближения к
полупроводниковый диапазон, например, некоторые высокосортные бумаги, способность этого
материал для передачи своих электронов относительно легко и может быть выполнен
трением, нагреванием или давлением.Когда вы приближаетесь к чисто непроводящему
материалы, такие как пластик, стеклокерамика, очень легко нарушить молекулярную
конструкции и заставляют материал заряжаться при малейшем трении,
тепло или давление. Если проводимость обрабатываемого материала может
быть управляемым, то предотвращение статического электричества становится относительно
легко. Однако если материал непроводящий, на нем может накапливаться статическое электричество.
Например, добавление поверхностной проводимости пластмасс приведет к перемещению
их в более высокий диапазон проводимости и предотвратить накопление
статического электричества, вызванного трением.Это обычно
достигается за счет использования таких добавок, как влага и антистатические спреи.
Обычный антистатический спрей состоит из материала на основе мыла.
который был разбавлен растворителем, например слабым спиртом. Антипирен
добавлен для борьбы с воспламеняемостью растворителя. Вскоре после
контакт с вашим материалом, антипирен и растворители испаряются
оставляя вас с проводящим покрытием на поверхности материала.
Теперь пластик стал проводящим, и пока это покрытие остается
не беспокоить, будет сложно генерировать статическое электричество
в этом материале.
ИОНИЗАЦИЯ
Следуя вышеуказанным шагам, вы можете уменьшить
опасность накопления высоких зарядов статического электричества до точки.
Однако вышеуказанные шаги пассивны и имеют ограниченную эффективность.
Также изменение указанного материала или добавление спрея может оказаться невозможным или допустимым. Активный метод статического контроля — ионизация. Это важно
чтобы понять, что статическое электричество невозможно полностью устранить.Фактически, термин «нейтрализаторы статического электричества» определенно
вводящие в заблуждение.
Сепараторы статического электричества — это действительно ионизирующие устройства, которые производят
как положительные, так и отрицательные ионы привлекаются несбалансированным
материал, так что нейтрализация действительно происходит. Например,
заряженный кусок материала можно нейтрализовать с помощью
статический нейтрализатор. Однако это не устраняет статический
электричество, потому что, если материал снова трется после
при нейтрализации статического электричества будет генерироваться.
Чтобы получить максимальную пользу от нейтрализации статического электричества
или оборудования для контроля статического электричества, важно, чтобы вы понимали, как они работают
и как они обеспечивают средства нейтрализации. Самый электронный
статические нейтрализаторы сконструированы путем размещения высокого напряжения
на острие в непосредственной близости от заземленного экрана или
кожух. Есть два основных типа ионизаторов статического контроля:
ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК.
С ионизаторами переменного тока переменное высокое напряжение
импульсы тока через 60 циклов, воздух между
острые части и заземленный корпус фактически сломан
вниз за счет ионизации и, следовательно, как положительные, так и отрицательные
генерируются ионы.Половина цикла используется для
генерируют отрицательные ионы, а другая половина используется для генерации
положительные ионы. На 50 или 60 циклов в секунду полярность электросети
меняет ионизацию каждые 1/100 или 1/120 секунды.
Ионизаторы постоянного тока
также подают высокое напряжение на острие, но при этом необходимо
для создания противоположной полярности с помощью второго источника питания или
какая-то схемотехника для переключения полярности.
У систем переменного и постоянного тока есть преимущества.Заявка, стоимость,
производительность, пространство — все это учитывается при выборе правильного
тип используемого ионизатора статического контроля.
Если нейтрализуемый материал заряжен положительно,
он немедленно поглощает отрицательные ионы из статического нейтрализатора
и отталкивать положительные ионы. Когда материал нейтрализуется,
больше нет электростатического притяжения, и материал
перестанет поглощать ионы. И наоборот, если материал
нейтрализован заряжен отрицательно, он поглотит положительный
ионы, генерируемые нейтрализатором, и отталкивают отрицательные
ионы.Опять же, как только нейтрализация завершена, материал
больше не будет притягивать ионы. См. Рисунок ниже.
Оборудование с ядерной установкой может также использоваться для генерации ионизированных
воздух для статической нейтрализации. Эти устройства, работающие на полонии
210 изотопов, период полураспада которых составляет всего 138 дней, постоянно
теряют свою силу и подлежат замене ежегодно. Они есть
дороже и менее эффективен, чем с электрическим приводом
устройств.Эти ядерные устройства нельзя купить и они
сданы в аренду пользователями. Стоимость годовой аренды обычно превышает
цена покупки сопоставимых устройств с электрическим приводом.
Пожалуйста, просмотрите
эта статья для дополнительной информации по уникальным вопросам
связанные с высокоскоростными приложениями.
Узнать больше о
статический контроль для электроники и электростатического разряда
(ESD) проблемы.
РЕШЕНИЕ
Для решения проблем, связанных со статическим электричеством, некоторые основные
шаги должны быть предприняты.Логический подход должен быть таким:
A. Определить
эта проблема.
B. Определите проблему и цели, которые необходимо достичь, чтобы рассмотреть
проблема решена.
C. Определите решение
варианты с помощью инженеров, имеющих опыт управления статическим электричеством
D. Выберите правильный статический контроль
оборудование для решения проблемы.
Устранение неполадок Проблема статического электричества, какое-то измерение
оборудование полезно.Например, ElectroStatics, Incorporated Model
Электростатический счетчик 9000 измерит количество
статического электричества и определите полярность
как положительный, так и отрицательный. Измерение и определение статического
электричество устранит тайну, часто связанную с этим
явление.
После выявления проблемы и определения целей
Далее следует рассмотреть варианты решения с помощью опытных инженеров Electrostatics, Inc.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОБЛЕМЫ
Перед тем, как решить любую проблему, ее необходимо идентифицировать. Это твоя проблема
связано со статическим электричеством? Необходимо провести углубленный анализ
с необходимым
оборудование и опыт
выявить и решить проблему.
Пассивные решения
ИНДУКЦИЯ
Снятие или нейтрализация статического электричества с помощью индукции является самым простым
и самый старый метод.Мишура или специальная проволока — самые распространенные инструменты для этого применения.
Тем не менее, мишура часто используется неправильно, загрязняется и повреждается, и поэтому часто
не успешный. Первое, что нужно признать, — это факт
что любое индукционное устройство, такое как мишура, никогда не уменьшит или не нейтрализует
статическое электричество до уровня нулевого потенциала. Это связано с
тот факт, что пороговое или начальное напряжение требуется для «запуска»
процесс и это напряжение высокое.
Во-первых, необходимо использовать правильное индукционное оборудование. В
индукционная шина должна быть надежно заземлена. Индукционная панель
должны быть плотно растянуты и размещены на расстоянии 1/4 дюйма от материала
быть нейтрализованным. Под материалом должно быть «свободное воздушное пространство».
нейтрализовать прямо под или над местом, где вы размещаете
мишура. Таким образом, индукция уменьшит статическое электричество.
с обеих сторон статического материала.
На самом деле, если используются вышеперечисленные ступени, острые концы или
точки заземленного индукционного устройства будут ионизировать воздух над
поверхность нейтрализуется, потому что заземленные острые концы размещены
в электростатическом поле, возникающем из-за статического электричества.
Если статический заряд отрицательной полярности, электростатическое поле
отрицательный, а положительные ионы генерируются через заземленный острый
концы индукционного устройства и положительные ионы притягиваются обратно
к статической нагруженной поверхности.И наоборот, если статический заряд положительный
в полярности отрицательные ионы будут генерироваться за счет индукции заземления.
устройство и привлекла обратно к заряженной области.
Индукция работает, но ограничивается снижением уровня статического электричества.
до порогового уровня, который обычно все еще очень высок и обычно выше, чем необходимо для уменьшения или устранения проблем, связанных со статическим электричеством. Ионизация
или активный статический контроль — лучший способ уменьшить статический заряд
на непроводящих поверхностях до очень низкого уровня.
ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Также возможно нарушить молекулярную конструкцию вашего оператора.
Как бы смешно это ни звучало, если оператор изолирован, стоя
на деревянном полу или на подошве из креповой резины, он скоро подберет
градиент напряжения. Например, оператор может взимать
до нескольких сотен вольт каждый раз, когда он берется за кусок заряженного пластика.
По мере того, как он обращается с множеством разных предметов, он получает более высокий заряд.
градиент напряжения до тех пор, пока не произойдет вспышка и оператор не получит
сотрясение или повреждение чувствительного к статическому электричеству устройства.Это можно предотвратить
поставив оператора на заземленный токопроводящий коврик, используя
оборудования для заземления персонала, которое имеется в продаже и производится
ионизация. Подробнее
о статическом контроле ESD,
Оборудование для заземления персонала становится важным, если ваш
операторы сидят во время работы. Это лучшее средство
изолирующих операторов и, следовательно, они становятся чрезвычайно
уязвимы для статического разряда из-за зарядки.Этот феномен
может быть связано с человеком, который волочится за живыми
комнатный коврик, а затем разрядится, прикоснувшись к хорошо заземленному
фонарь.
Кроме того, заземление всего оборудования вашего завода и
сопутствующее оборудование является наиболее важным. Не перестает удивлять
нам, что на многих заводах работает оборудование, которое не
заземлен электрически. Помимо фактора безопасности, заземленный
машина поможет снять чрезвычайно высокий заряд статического электричества.
электричество от частичных проводов.Помните, заземление — это
только помощь в уменьшении ваших проблем со статическим электричеством.
Это не решение.
Например, заземление ваших операторов не будет сливать
снимать статическое электричество со своей одежды. Кроме того, это не будет
слить статическое электричество из пластикового контейнера, возможно,
держа. Электропроводность некоторых видов одежды и большинства пластиков
настолько низок, что электричество не может течь на землю; следовательно, «статический
электричество.»Чтобы решить эту проблему, ионизация или активный статический
необходимо использовать контроль.
.
Что вызывает статическое электричество?
Все испытывали статическое электричество. Примеры: когда вы видите искру в зеркале, расчесывающую ваши волосы, или когда вы дотрагиваетесь до дверной ручки после прогулки по ковру зимой. Видимая искра — это разряд статического электричества. Так почему это называется статическим электричеством? Это называется «статическим», потому что заряды остаются разделенными в одной области, а не перемещаются или «перетекают» в другую область, как в случае электрического тока, протекающего по проводу — это называется текущим электричеством.
Статическое электричество было известно еще древним грекам, что вещам можно было придать статический электрический «заряд» (накопление статического электричества), просто потерев их, но они понятия не имели, что ту же энергию можно использовать для генерации света. или силовые машины. Именно Бенджамин Франклин помог вывести электричество на передний план. Он считал, что электричество можно получить от молнии.
Что такое статическое электричество?
Статическое электричество — это в основном дисбаланс электрических зарядов внутри или на поверхности материала.Заряд остается до тех пор, пока не «разрядится». Статический электрический заряд может возникать всякий раз, когда две поверхности соприкасаются и разделяются, и по крайней мере одна из поверхностей имеет высокое сопротивление электрическому току (и, следовательно, является электрическим изолятором). Знакомая искра статического разряда, точнее, электростатического разряда, вызванная нейтрализацией заряда.
Откуда это обвинение?
Мы знаем, что все объекты состоят из атомов, а атомы состоят из протонов, электронов и нейтронов.Протоны заряжены положительно, электроны заряжены отрицательно, а нейтроны нейтральны. Следовательно, все складывается из зарядов. Противоположные заряды притягиваются друг к другу (от отрицательного к положительному). Подобные заряды отталкиваются друг от друга (от положительного к положительному или от отрицательного к отрицательному). Большую часть времени положительный и отрицательный заряды уравновешены в объекте, что делает этот объект нейтральным, как в случае молекул.
Статическое электричество — это результат дисбаланса между отрицательными и положительными зарядами в объекте.Эти заряды могут накапливаться на поверхности объекта, пока не найдут способ высвободиться или разрядиться. При трении определенных материалов друг о друга могут передаваться отрицательные заряды или электроны. Например, если вы натерете обувь о ковер, ваше тело будет собирать с ковра лишние электроны. Электроны цепляются за ваше тело до тех пор, пока они не высвободятся, как в случае прикосновения к металлической дверной ручке.
«… Явление статического электричества требует разделения положительных и отрицательных зарядов.Когда два материала находятся в контакте, электроны могут перемещаться от одного материала к другому, что оставляет избыток положительного заряда на одном материале и равный отрицательный заряд на другом. Когда материалы разделены, они сохраняют этот дисбаланс заряда … »
Почему волосы встают дыбом при снятии шляпы?
Когда вы снимаете шляпу, электроны переходят от шляпы к волосам — почему волосы встают дыбом? Поскольку предметы с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга.По мере того, как волосы накапливают больше электронов, они будут иметь одинаковый заряд, и ваши волосы станут дыбом. Ваши волосы просто пытаются уйти как можно дальше друг от друга!
Что такое трибоэлектрический эффект?
Трибоэлектрический эффект — это тип контактной электризации, при котором определенные материалы становятся электрически заряженными после контакта с другим, другим материалом, а затем разделяются.
Чаще всего статическое электричество является трибоэлектрическим. Полярность и сила создаваемых зарядов различаются в зависимости от материалов, шероховатости поверхности, температуры, деформации и других свойств.
Сейчас считается, что трибоэлектрический эффект связан с явлением адгезии, когда два материала, состоящие из разных молекул, имеют тенденцию слипаться из-за притяжения между разными молекулами. Химическая адгезия возникает, когда поверхностные атомы двух отдельных поверхностей образуют ионные, ковалентные или водородные связи, в этих условиях происходит обмен электронами между разными типами молекул, что приводит к электростатическому притяжению между молекулами, которое удерживает их вместе.
В зависимости от трибоэлектрических свойств материалов, один материал может «захватывать» часть электронов из другого материала. Если теперь два материала отделены друг от друга, возникнет дисбаланс заряда.
Примеры серии трибоэлектриков, которые отдают электроны:
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД — Сухая кожа человека> кожа> мех кролика> стекло> волосы> нейлон> шерсть> свинец> шелк> алюминий> бумага НАИМЕНЕЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД
Примеры трибоэлектрических рядов, которые отдают электроны:
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД — тефлон> силикон> ПВХ> скотч> сарановая пленка> пенополистирол> полиэстер> золото> никель> резина — НАИМЕНЕЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД
Как создать статическое электричество с помощью генератора Ван де Графа
Генератор Ван де Граафа — это электростатический генератор, который использует движущуюся ленту для накопления электрического заряда на полой металлической сфере на вершине изолированной колонны.Это может создать очень высокие электрические потенциалы. Он производит электричество постоянного тока очень высокого напряжения (DC) при низких уровнях тока. Он был изобретен американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году. (См. Ссылку ниже в журнале Scientific American). Разность потенциалов, достигаемая в современных генераторах Ван де Граафа, может достигать 5 мегавольт. Настольная версия может вырабатывать порядка 100 000 вольт и может накапливать достаточно энергии, чтобы произвести видимую искру. Маленькие машины Ван де Граафа производятся для развлечения, а в классах физики — для обучения электростатике.
Литература и ссылки:
Возможности электростатических генераторов — Никола Тесла — Scientific American 1934
Трибоэлектрическая зарядка общих объектов
Материалы, вызывающие статическое электричество
Проверьте свой
Понимание:
.
применений статического электричества | HubPages
Все мы так или иначе сталкивались со статическим электричеством. Те неожиданные небольшие удары, которые мы получаем, когда дотрагиваемся до дверной ручки или другого металлического предмета, воздушные шары, которые прилипают к стене после того, как их растирают по голове, или сами волосы, выпрямляющиеся при приближении, — все это вызвано статическим электричеством.
Все это обычное дело в нашей повседневной жизни, и, самое большее, на них интересно смотреть, но есть ли какое-нибудь практическое применение статического электричества? или это просто забавное, но бесполезное электронное явление?
Что такое статическое электричество?
Статическое электричество генерируется, когда какой-либо материал получает или теряет электроны и становится положительно (когда он теряет электроны) или отрицательно заряжается (когда он получает электроны).Накопленные заряды называются статическим электричеством.
Это называется статическим, потому что заряды не перемещаются от места их образования, в отличие от электричества, используемого для питания электронных устройств, которое течет от одного полюса батареи или источника питания к другому. В большинстве случаев он возникает, когда два предмета соприкасаются или трются друг о друга.
Чтобы статический заряд оставался в объекте, он должен обладать высоким сопротивлением потоку электричества. Поэтому пластиковые шары и волосы остаются заряженными, они плохо проводят электричество.Другие материалы, такие как алюминий, могут иметь статический заряд, но он очень быстро рассеивается из-за низкого сопротивления потоку электронов.
Практическое использование статических зарядов
Способность противоположных зарядов в статическом электричестве используется при разработке приложений для него.
- Удаление пыли: Существуют устройства, способные удалять пыль из воздуха, например очистители воздуха. Они используют статическое электричество, чтобы изменить заряды в частицах пыли, так что они прилипают к пластине или фильтру очистителя, которые имеют заряд, противоположный заряду пыли (противоположные заряды притягиваются друг к другу).
Этот эффект также используется в промышленных дымовых трубах для уменьшения загрязнения, которое они производят, хотя они работают в очень больших масштабах, эффект в основном такой же, как у домашних очистителей воздуха.
- Фотокопия: Копировальные машины используют статическое электричество, чтобы чернила притягивались к тем областям, где нам нужно скопировать информацию. Он использует заряды для нанесения чернил только в тех областях, где копируемая бумага более темная (обычно это текст или другая информация), а не там, где бумага белая, этот процесс называется ксерографией.
- Покраска автомобиля: Чтобы краска автомобиля была однородной и выдерживала высокие скорости и погодные условия, чтобы защитить металлический салон автомобиля, наносится статический заряд. Металлический корпус автомобиля погружен в вещество, которое заряжает его положительно, а краска заряжается отрицательно с помощью распылителя краски.
Этот процесс обеспечивает равномерный слой краски, поскольку, когда в автомобиле достаточно отрицательной краски, лишняя краска будет отталкиваться краской, уже находящейся в автомобиле.
Это также гарантирует, что краска не упадет, поскольку электрическое притяжение между краской и автомобилем сильнее, чем если бы краска была просто распылена.
Во всех этих процессах используются электронные схемы для генерации статических зарядов и управления ими. Если вы интересуетесь электричеством и электроникой, посетите мой сайт электронных схем для начинающих, где вы найдете простые схемы, которые помогут вам начать работу. Когда вы научитесь достаточно, вы сможете создавать свои собственные практические схемы статического электричества для собственного использования!
Питание от статического электричества?
Многие люди задавались вопросом, можно ли использовать статическое электричество в качестве источника энергии для домов и промышленных предприятий.Несмотря на чрезвычайно высокое напряжение, которое может генерироваться статическим электричеством (десятки тысяч вольт по сравнению с 110 В обычной розетки), величина тока, которую он может генерировать, очень мала, от микроампер до нескольких миллиампер (ампер — это единица электрического тока) и только на очень короткое время.
Молния может производить значительное количество энергии, но высокое напряжение, ток, температура и скорость разряда делают ее чрезвычайно трудной и неэффективной для использования или хранения.
Хранение электроэнергии настолько неэффективно, что электростанции будут просто продавать дополнительную энергию по более низкой цене или оставлять ее неиспользованной и потерянной вместо того, чтобы хранить ее из-за стоимости, а также количество энергии, которое может быть сохранено, недостаточно значимо, чтобы компенсировать расходы.
.