Статическое электричество ESD и его последствия

Что же из себя представляет термин “Статическое электричество” —  совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. Электризация происходит в процессе трения двух диэлектриков, то-есть фактически происходит отрыв электронов от вещества с образованием разности потенциалов на соприкасающихся поверхностях.

Чем опасно статическое электричество?

Но перейдем к практике, чем-же нам так мешает статика в нашей работе? На первый взгляд мы не видим этого и значит оно нам не грозит. Это неверное предположение, статика присутствует всегда, когда мы ходим или соприкасаемся с разными предметами и просто в жаркий солнечный день в воздухе, количество статического электричества может превышать все воображаемые пределы. Человек начинает ощущать статическое напряжение свыше 3000 вольт и увидеть искрение можно от 5000 вольт. Иногда мы на себе можем накапливать заряд до 10000 вольт, при том что радиоэлементы могут выйти из строя при токах возникающих при напряжении уже в 5 вольт. Согласно общей статистики от электростатического разряда выходят из строя более 50 процентов всех электронных компонентов, а цифра уже собранной и эксплуатируемой продукции превышает 60 процентов.

Важно знать что величина статического электричества зависит от многих факторов, основной это относительная влажность воздуха:

Наши повседневные действия	Относит. влажность более 70 процентов	Относит. влажность менее 20 процентов
Мы идем по текстильному напольному покрытию	1500 вольт	35000 вольт
Мы идем по виниловому напольному покрытию	250 вольт	1200 вольт
Забираем со стула пакет из полиэфирного материала	600 вольт	20000 вольт
Отклеивание куска клейкой ленты	1500 вольт	12000 вольт
Открытие пластиковой папки	600 вольт	7000 вольт

Так что не обязательно нам что-то специально натирать что-бы получить статический разряд, это происходит всегда без нашего на то желания.

Как бороться со статическим электричеством?

Первое и самое важное правило, рабочий инструмент и приборы должны быть обязательно заземлены. При работе с радиоэлементами и собранными устройствами на руку человека надевается специальный антистатический браслет который соединяется с точкой заземления через резистор в 1 МОм.

Рабочий стол тоже должен быть заземлен, на рабочей поверхности должно быть покрытие которое имеет может максимально проводить электрические разряды, оно должно иметь малое сопротивление. Также необходимо соблюдать чистоту в рабочем помещении или мастерской. Проводить как можно чаще влажную уборку. В помещении где производится ремонт положить специальное проводящее напольные покрытие обеспечивающие отвод накопившегося зарядка с соприкасающихся поверхностей к точке заземления.

Это лишь малая часть информации касающейся антистатической безопасности, на просторах интернета есть массу сайтов посвященных именно данной теме на которых написано много полезных советов и правил соблюдая которые вы сможете максимально обезопасить свое рабочее место. При этом самым повысив рентабельность и качество всех выполняемых работ.
______________________
Вы собираетесь купить дом масса выгодных предложений.

Статическое электричество — электростатика. Откуда берётся и как с ней бороться дома и на производстве.

Приветствую Вас!

В этой статье Вы узнаете откуда берётся статическое электричество, как с ним бороться дома и на производстве и чего нужно опасаться при взаимодействии со статикой.

Статическое электричество — свободные электрические заряды, скапливающиеся на поверхности или внутри различных изолированных от земли тел.

Статическое электричество.

Откуда появляется статическое электричество?

В природе главными генераторами статического электричества являются:

— Ветер. Трение о любые поверхности образует очаги напряженности на поверхностях.

— Грозы и молнии. Ионизация воздуха. Заряженные частицы электризуют всё вокруг и часть уходит в землю.

Если грозы могут быть чаще всего летом, то ветер постоянен и присутствует практически всегда и везде — движение воздушных масс не остановить.

Кроме природы источниками генерации статического электричества являются:

— Оборудование на производствах, приборы дома. За счёт электромагнитной индукции. Поля вокруг устройств.

— Сам человек. Да, человек во время движения генерирует очень много статики и этот показатель может достигать до 10.000 Вольт, но при крайне низком токе и именно поэтому статическое электричество не доставляет много дискомфорта. Особенно ярко это выражается в зимнее время.

Методы борьбы со статическим электричеством.

В данном абзаце разделю дом и производство, но в целом подходы почти одинаковы и разница лишь в цене реализации защиты.

Защита от статического электричества на предприятиях и производствах.

1) На предприятиях от недостаточных мер антистатической защиты могут быть пожары, если это ткацкие предприятия. На предприятиях электронной промышленности будут страдать электронные компоненты, потому что они крайне нежные и боятся статических разрядов даже в 100 вольт.

Методы защиты:

— качественное заземление по всему периметру предприятия, организованное по стандартам данной отрасли.

— обязательное заземление всего парка станков и оборудования внутри предприятия.

— на предприятиях электронной промышленности даже пол имеет специальное устройство, позволяющее новым свободным зарядам стекать в землю через заземлители. Кроме этого перед входом на предприятие электронной промышленности стоят специальные турникеты, подойдя к которым человек самостоятельно себя разряжает стоя на пластинах и только после этого турникет откроется.

— Промышленные системы увлажнения воздуха. Они могут быть встроенными в систему вентиляции и кондиционирования, а могут быть отдельно стоящими, как на этой фото ниже. Влажность — ключевой параметр при борьбе с появлением статического электричества.

Достаточной влажностью воздуха считается — 50%

— Кроме всего вышесказанного отдельное внимание уделяется заземлению самого человека во время работы с оборудованием и делается это при помощи антистатического браслета(ESD), который человек одевает на руку. В свою очередь сам браслет подключается к специальной розетке для заземления, как на этой фото

Внутри розетки находится сопротивление номиналом 1 мегаОм, через который появляющийся ток плавно стекает в шину заземления, которая соединена с этой розеткой. Именно плавно, потому что быстро — это искра, а именно с ними мы и боремся.

2) Защита от статического электричества дома.

В домашних условиях тоже можно успешно бороться со статикой, но приёмов гораздо меньше, чем на производствах.

Не у всех в домах и квартирах имеется централизованное заземление. В своём доме его можно сделать, но в квартирах это проблематично. Подключаться к металлическим конструкциям щитовых нельзя. Потому что заземления бывают разные. Это опасно для жизни. Для консультаций на тему заземления в вашем конкретном случае лучше вызвать специалиста — электрика. Наличие или отсутствие у вас заземления в розетках можно увидеть, глядя на внутреннюю часть электрических розеток в вашем доме или квартиры. В той, в которой есть третий провод, есть дополнительные контакты — заземление, а в той, в которой нет заземления — всего 2 контакта, как на фото.

Если счастливчики могут заземлить свои электроприборы, то это здорово, но это далеко не все методы!

Первым и, пожалуй, единственным отличным способом борьбы с ударами статического электричества в домашних условиях является увлажнение воздуха!

Объяснение простое — влага, появившаяся в воздухе, является отличным переносчиком зарядов, в том числе и с человека. То есть если в вашей квартире уровень влажности постоянно и без увлажнителя составляет не менее 45%, то увлажнитель вам не нужен. Я уверен, что вас током от приборов не бьёт(при условии, что приборы исправны). Но если же в вашей квартире влажность составляет ниже 40%, то вам обязательно стоит приобрести увлажнитель и догнать уровень влажности до нормальных 50%

Измерить влажность воздуха и одновременно его температуру позволяет недорогой прибор — гигрометр, на фото.

Кстати говоря многие цветы очень негативно относятся к сухому воздуху и плохо растут.

Дополнительно стоит добавить, что в зимнее время, при температурах ниже 0, влажность воздуха резко понижается, из-за того, что влага в воздухе кристаллизуется и перестаёт быть переносчиком зарядов. И поэтому проблема с ударами тока от приборов проявляет себя только зимой.

Что касается ударов электричеством зимой от машины, то тут спасенье только одно — перчатки. Объяснение — в сухом зимнем воздухе при ходьбе человек в изолированной от земли обуви — генератор статики и показатель может легко достигать 10.000 вольт. Машина в свою очередь стоит на улице и ею благополучно занимается ветер, трение которого также генерирует на корпусе машины статику. Машина на резиновых колёсах и тоже изолирована от земли.

И тут встречаются 2 конденсатора — человек и машина.

К примеру человек накопил 5000 Вольт, а машина 3000 Вольт. При касании происходит уравнивание потенциалов и на обоих становится по 4000 Вольт. И переход от человека на машину уже болезненно ощущается, а перетекло всего 1000 Вольт. Не пугайтесь, это нормальные цифры для статического электричества, больших токов в нем почти не бывает.

К машине в качестве заземлителя многие прикручивают(к металлическим её частям) антистатические ремешки, как на фото, но в этом случае зимой разряд с человека 5000 Вольт на заземленную машину с нулевым потенциалом будет гораздо сильнее и неприятнее, поэтому решение это не самое лучшее на мой взгляд.

Спасибо Огромное Вам за прочтение моей статьи до конца, если понравилось — поделитесь статьёй в соцсетях. Статья написана после публикации моего видео на эту же тему.

******************************************

Мой Youtube канал «Технологии производства электроники»

Монтаж печатных плат, консультации производств и разработка электроники — https://express-24.ru

Мой Блог на Boosty с интересными материалами — https://boosty.to/afire14

Статическое электричество

Статическое электричество

Валуев Н.С. 1

---

1Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 50» г. Калуги

Биндич Т.Н. 1

---

1Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа № 50» г. Калуги

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Все мы знакомы с явлением под названием электрический ток. Когда электроны по проводнику двигаются из пункта А в пункт Б, по пути делая еще кое-какую работу, которую задает им человек. Накалить утюг, остудить холодильник, показать нам интересный фильм. Они — электроны — как стая маленьких муравьишек, вместе способные горы свернуть. А провода для них — единственно возможный путь, с различными заданиями и препятствиями на нем. Электроны свободно бегут по проводам, потому что провода сделаны из специальных материалов — проводников. И тут, вроде бы, все понятно. Но есть материалы не проводящие электричество — диэлектрики. Они не дают электронам двигаться. И тут все, вроде бы, тоже понятно: нет электрического тока.

Однако вы удивитесь, что на поверхности диэлектрика может образоваться такое напряжение, какое не сыщешь ни в одной розетке. В сотни тысяч и даже в миллионы Вольт! И это тоже электричество. Люди зовут его “Статическое электричество”. Потому, что наши “муравьишки” никуда не бегут — они стоят на месте. Однако, желание их бежать так велико, что некоторое расстояние они могут “перепрыгнуть”, создавя тем самым завораживающее зрелище — электрический разряд или молнию.

Повзольте вам представить наше исследование статического электричества (далее — СЭ), цели которого: понять, что такое СЭ; увидеть СЭ, а для этого построить соответствующий прибор; получить СЭ при помощи янтаря и шерсти; увидеть молнию без тучи, а, возможно, даже научиться левитировать; и, наконец, сделать выводы из полученных результатов и предложить собственный вариант использования СЭ.

Задачи в рамках исследования:

 

Изучить проявления СЭ в быту и на производстве;

 

Построить прибор для обнаружения СЭ;

 

Исследовать полезные свойства СЭ и опасности связанные с его накоплением;

 

Поставить эксперименты по получению и использованию СЭ;

 

Сделать вывод по исследованию СЭ и применить полученный опыт.

Предмет исследования: причины возникновения и накопления СЭ, возможные пути предотвращения накопления СЭ, способы его утилизации и варианты использования СЭ на благо человечества. Объектом исследования является статическое электричество.

Гипотеза: изучив источники возникновения, свойства, принцип действия и существующие способы применения статического электричества, мы попытаемся поставить его на службу человечества.

Новизна: научно-обоснованное использование статического электричества — нового возобновляемого источника энергии.

Глава I

1.1 Определение и свойства.

Стати́ческое электри́чество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объёме диэлектриков или на изолированных проводниках. [3]

Обычно атом находится в равновесном состоянии благодаря одинаковому числу положительных и отрицательных частиц — протонов и электронов. Электроны могут легко перемещаются от одного атома к другому. При этом они формируют положительные (где отсутствует электрон) или отрицательные (одиночный электрон или атом с дополнительным электроном) ионы. Когда происходит такой дисбаланс, возникает статическое электричество. [2,5]

1.2 Причины возникновения и способы проявления.

Основным причинами возникновения СЭ можно назвать:

Контакт между двумя материалами и их отделение друг от друга (включая трение, намотку/размотку и пр.).

Быстрый температурный перепад (например, в момент помещения материала в духовой шкаф).

Радиация с высокими значениями энергии, УФ излучение, рентгеновские X-лучи, сильные электрические поля.

Резательные операции (например, на раскроечных станках ).

Наведение (вызванное статическим зарядом возникновение электрического поля).

Поверхностный контакт и разделение материалов, возможно, являются наиболее распространенными причинами возникновения статического электричества на производствах, связанных с обработкой рулонных пленок и листовых пластиков. Статический заряд генерируется в процессе разматывания/наматывания материалов или перемещения друг относительно друга различных слоев материалов. [2,20]

1.3 Проблемы и опасности, связанные со статическим электричеством

Если объект имеет способность накапливать значительный заряд, и если имеет место высокое напряжение, статическое электричество приводит к возникновению таких серьезных проблем, как искрение, электростатическое отталкивание/притягивание или электропоражение персонала.

Статический разряд в электронике. Ток разряда порождает тепло, которое приводит к разрушению соединений, прерыванию контактов и разрыву дорожек микросхем. Высокое напряжение уничтожает также тонкую оксидную пленку на транзисторах.

Электростатическое притяжение/отталкивание. Это наиболее широко распространенная проблема, возникающая на предприятиях, связанных с производством и обработкой пластмасс, бумаги, текстиля и в смежных отраслях. Она проявляется в том, что материалы самостоятельно меняют свое поведение — склеиваются между собой или, наоборот, отталкиваются, прилипают к оборудованию, притягивают пыль, неправильно наматываются на приемное устройство и пр.

Риск возникновения пожара. Риск возникновения пожара не является общей для всех производств проблемой. Но вероятность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где используются легковоспламеняющиеся растворители.

Статический удар. Если человек находится в электрическом поле и держится за заряженный объект, например, за намоточную бобину для пленки, возможно, что его тело зарядится и позже разрядится о заземленный объект, нанося электрическое поражение. Помимо этого, если металлический незаземленный объект находится в электрическом поле, он может зарядиться наведенным зарядом. По причине того, что металлический объект является токопроводящим, подвижный заряд разрядится в человека, который дотрагивается до объекта.[2,21]

Глава II

2.1 Статическое электричество на службе у человека.

Статическое электричество в технике. Когда электризация тел полезна

Статическое электричество может быть верным помощником человека, если изучить его закономерности и правильно их использовать. Давайте рассмотрим некоторые существующие способы применения СЭ.

Маляр без кисточки

Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Действительно одноименно заряженные частицы красителя отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашивающего слоя. Частицы, разогнанные электрическим полем, с силой ударяются об изделие — отсюда плотность окраски. Расход краски снижается, так как она осаждается только на детали. Метод окраски изделий в электрическом поле сейчас широко применяют в нашей стране.

Электрические копчености

Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит, например, тушка рыбы. Заряженные частички дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются ею. Все электрокопчение продолжается несколько минут; прежде копчение считалось длительным процессом.

Электрический ворс

Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком-либо материале, надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно, оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия, похожие на замшу или бархат. Легко получить разноцветный узор, заготовив порции разного по цвету ворса и несколько шаблонов, которыми в процессе электроворсования прикрывают поочередно отдельные участки изделия. Так можно сделать многоцветные ковры.

Как ловят пыль

Чистый воздух нужен не только людям и особо точным производствам. Все машины из-за пыли преждевременно изнашиваются, а каналы их воздушного охлаждения засоряются. Кроме того, часто пыль, улетающая с отходящими газами, представляет собой ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью. Практика показала, что с этим хорошо справляется электрическое поле. В электрическом поле газ в трубе ионизируется. Под воздействием поля частицы сажи движутся к трубе и осаждаются на ней, а очищенный газ выходит в атмосферу. Трубу время от времени встряхивают, и уловленные частицы поступают в бункер. Электрические фильтры на крупных тепловых электростанциях улавливают 99% золы, содержащейся в выходных газах.

Смешение веществ

Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого — отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно. Например, на хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу, чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды, содержащей дрожжи. Крупинки муки и капельки воды, притягиваясь друг к другу, образуют однородное тесто.[2,26]

2.2. Эксперименты со статическим электричеством.

Детектор СЭ.

Для обнаружения статического электричества мы будем использовать статическое поле, образуемое им. Из выше сказанного следует, что, чтобы навести статический заряд, достаточно поместить предмет в статическое поле. Получая одноименный заряд, разные части этого предмета начинают отталкиваться друг от друга. Мы используем две довольно легкие пластины фольги, чтобы обнаружить даже небольшой заряд, проводник к ним, а также экранирующую колбу. (рис. 1)

Статическое электричество из янтаря.

Древнейший из опытов с электричеством. Когда-то люди еще не знали, что такое электричество или электрон, в нашем сегодняшнем понимании. Однако, они знали слово “электрон”, что в переводе с греческого означает янтарь. Именно на разряде наэлектролизованного янтаря древние люди влервые увидели электроны, летящие скрозь воздух. Гораздо позже, когда электрон-частица был открыт, ему дали имя электрона-янтаря в честь того самого, тогда необъяснимого явления.

Мы натрем янтарь шерстяным носком, вследствие чего он получит заряд. Поднесем его к металлическому предмету и увидим разряд.

Левитирующее кольцо.

Для этого опыта нам понадобятся: воздушный шар, ворсистая ткань, отрезок “дождика”.

Связываем два конца отрезка дождика, получается кольцо. Берем надутый шар у основания, максимально далеко от места, которое будем электролизовать с помошью ткани. Натираем “макушку” шара. Он получил заряд, что можно проверить поднеся шар к волосам. Далее бросаем на шар кольцо. Важно не дотрагиваться до кольца в момент касания им шара.

И, кольцо парит над шаром, имея с ним одинаковый заряд. Более того, кольцо приняло почти идеальную круглую форму, поскольку каждая его часть стремиться улететь от другой.

2.3. Выводы и предложения.

У каждого из нас дома несколько десятков электрических розеток. Современная розетка — трехконтактная. Два контакта — по которым течет электрический ток. Третий контакт используется для снятия статического электричества. Оно просто утилизируется в землю. В масшабах квартиры это небольшие заряды или потенциалы, но в масштабах многоквартирного дома или целого квартала — это Мегавольты электроэнергии. На предприятиях этот показатель гораздо больше. Все, что связано с трением, намоткой и разделением генерирует Гигавольты и десятки Гигавольт потенциала, которые тоже бесцельно утилизируются.

Обратно в электросеть вернуть это электричество довольно сложно, хотя есть и такие разработки. Однако, и разбрасываться таким потенциалом чересчур расточительно. Мы бы хотели предложить необычный способ применения статического электричества:

Сборка сложных молекул, например белков. Начинаем с простых молекул и, постепенно, “приклеиваем” к нему нужные нам вещества, заряжая то те то другие нужными нам зарядами. Так можно построить молекулу без сложных химических реакций и долгих биологических процессов. Представьте, что с одной стороны наша простая молекула, а с другой в отдельных контейнерах разные вещества из таблицы Менделеева. С помощью статического поля мы поворачиваем нашу молекулу нужным боком, заряжаем ее; а на вещество из таблицы менделеева подаем противоположный заряд. Оно движется в статическо поле и присоединяется к нашей молекуле в нужное место. И так далее, пока не получиться нужная нам сложная молекула.

Заключение

Что ж, пришло время подвести итоги. Мы изучили теоретические основы статического электричества. Раскрыли содержание определения статического электричества. Узнали, что заряд может образовываться на диэлетриках, совершенно не проводящих электричество, но способных быть причиной его возникновения. Узнали, что единицей заряда является куллон, и самый маленький заряд в природе — (- или +)1,6х10^-19— это заряд электрона и протона. Далее мы изучили все возможные способы проявления статического электричества в повседневной жизни человека и на производственных предприятиях. Узнали чем оно опасно и что можно предпринять, чтобы исключить возможный материальный ущерб или причение вреда жизни и здоровью человека.

Далее выяснили каким образом СЭ помогает человеку: позволяет нам красить сухой краской, придать более насыщенный вкус продуктам, создать необычные материалы для одежды и обуви, избавить промышленные предприятия от вредных выбросов, смешать разнородные вещества более быстро и качественно.

Затем мы построили прибор для обнаружения электростатического поля из подручных материалов. Это прототип прибора для измерения электрического заряла — электрометра. Показали как этектростатический заряд может поляризовать прибор посредством поля и передать часть своего заряда ему посредством разряда.

Мы провели наглядные опыты, иллюстрирующие электростатический разряд и электростатическое притяжение/отталкивание.

На основании изученного материала и полученного в ходе экспериментов опыта, нами было разработано предложение по сборке сложных молекул из простых.

Тема электричества и статического электричества в частности интересовала ученых всегда. Величайшие умы занимались выведением законов и изобретением установок в этой области на протяжении веков. Но, по нашему мнению, истинный потенциал кулоновских ваимодействий еще не раскрыт. Если весь Мир держится за счет только положительных и отрицательных зарядов, значит энергия их — почти безгранична. Надо просто правильно научиться ей пользоваться. И, возможно уже в следующем столетии, мы будем жить без автомобильных выхлопов, заводов, коптящих трубами, химических выбросов в атмосферу и воду, бездумного расходования водных ресурсов, ради добычи нефти или производства картона… Нужно просто немного подумать. Давайте селаем это вместе. Спасибо за внимание!

Список источников и литературы

 

Гудилин Е. А. Самосборка “Словарь нанотехнологических терминов” Роснано, 2012 г.

 

Казанжи К. К. “Статическое электричество. Новое в жизни, науке, технике М:, Знание, 1965 г.

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ампер,_Андре-Мари

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Вольта,_Алессандро

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Гилберт,_Уильям

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Кулон,_Шарль_Огюстин_де

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Статическое_электричество

Просмотров работы: 773

Статическое электричество — это… Что такое Статическое электричество?

Стати́ческое электри́чество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках^[1].

Волосы девочки наэлектризовались от трения.

Происхождение

Электризация диэлектриков трением может возникнуть при соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил (из-за различия работы выхода электрона из материалов). При этом происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах ещё и ионов) с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоёв с противоположными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества, обладающие более сильным притяжением, отрывают электроны от другого вещества.

Полученная разность потенциалов соприкасающихся поверхностей зависит от ряда факторов — диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.

Электрические разряды могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха. При влажности воздуха более 85 % статическое электричество практически не возникает.

Статическое электричество в быту

Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит ковер из шерсти, то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд минус, а ковер получит заряд плюс. Другим примером может служить электризация пластиковой расчески, которая после причесывания получает минус заряд, а волосы получают плюс заряд. Накопителем минус-заряда зачастую являются полиэтиленовые пакеты, полистироловый пенопласт. Накопителем плюс-заряда зачастую является сухая полиуретановая монтажная пена, если её сжать рукой.

Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит легкий удар током.

Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт, однако ток его освобождения будет настолько мал, что его зачастую невозможно будет даже почувствовать. Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести человеку вред, когда происходит мгновенный разряд.^[2]

С другой стороны, такие напряжения могут быть опасны для элементов различных электронных приборов — микропроцессоров, транзисторов и т. п. Поэтому при работе с радиоэлектронными компонентами рекомендуется принимать меры по предотвращению накопления статического заряда.

Молнии

В результате движения воздушных потоков, насыщенных водяными парами, образуются грозовые облака, являющиеся носителями статического электричества. Электрические разряды образуются между разноименными заряженными облаками или, чаще, между заряженным облаком и землей. При достижении определенной разности потенциалов происходит разряд молнии между облаками или на земле. Для защиты от молний устанавливаются молниеотводы, проводящие разряд напрямую в землю.

Помимо молний, грозовые облака могут вызывать на изолированных металлических предметах опасные электрические потенциалы из-за электростатической индукции.

↖ ↑ ↗

Примечания

См. также

Ссылки

«Смарт Протекшн» — поставщик оборудования для защиты и применения статического электричества в производстве

Следовательно, интенсивность проявления этого эффекта напрямую связана с амплитудой статического заряда и расстоянием между притягивающимися или отталкивающимися объектами. Притягивание и отталкивание происходят в направлении силовых линий электрического поля.

Если два заряда имеют одинаковую полярность – они отталкиваются, если противоположную – притягиваются. Если один из объектов заряжен, он будет провоцировать притягивание, создавая зеркальную копию заряда на нейтральных объектах.

3. Риск возникновения пожара

Риск возникновения пожара не является общей для всех производств проблемой. Но вероятность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где используются легковоспламеняющиеся растворители.

В опасных зонах наиболее распространенными источниками возгорания являются незаземленное оборудование и подвижные проводники. Если на операторе, находящемся в опасной зоне, надета спортивная обувь или туфли на токонепроводящей подошве, существует риск, что его тело будет генерировать заряд, способный спровоцировать возгорание растворителей. Незаземленные проводящие детали машин также представляют опасность. Все, что находится в опасной зоне должно быть хорошо заземлено. Нижеследующая информация дает краткое пояснение способности статического разряда провоцировать возгорание в легковоспламеняющихся средах. Важно, чтобы неопытные продавцы были заранее осведомлены о видах оборудования, чтобы не допустить ошибки в подборе устройств для применения в таких условиях.

Способность разряда провоцировать возгорание зависит от многих переменных факторов:

• типа разряда;
• мощности разряда;
• источника и энергии разряда;
• минимальной энергии воспламенения (МЭВ) легковоспламеняющейся среды;
• наличия легковоспламеняющейся среды (растворителей в газовой фазе, пыли или горючих жидкостей).

Типы разряда
Существует три основных типа — искровой, кистевой и скользящий кистевой разряды. Коронный разряд в данном случае во внимание не принимается, т.к. он отличается невысокой энергией и происходит достаточно медленно. Коронный разряд чаще всего неопасен, его следует учитывать только в зонах очень высокой пожаро- и взрывоопасности.

Искровой разряд в основном исходит от умеренно проводящего, электрически изолированного объекта. Это может быть тело человека, деталь машины или инструмент. Предполагается, что вся энергия заряда рассеивается в момент искрения. Если энергия выше МЭВ паров растворителя, может произойти воспламенение.
Энергия искры рассчитывается следующим образом: Е (в Джоулях) = 1/2 С U²

Кистевой разряд возникает, когда заостренные части деталей оборудования концентрируют заряд на поверхностях диэлектрических материалов, изоляционные свойства которых приводят к его накоплению. Кистевой разряд отличается более низкой энергией по сравнению с искровым и, соответственно, представляет меньшую опасность в отношении воспламенения.

Скользящий кистевой разряд происходит на листовых или рулонных синтетических материалах с высоким удельным сопротивлением, имеющих повышенную плотность заряда и разную полярность зарядов с каждой стороны полотна. Такое явление может быть спровоцировано трением или распылением порошкового покрытия. Эффект сравним с разрядкой плоского конденсатора и может представлять такую же опасность, как искровой разряд.

Мощность разряда
Если объект, имеющий энергию, не очень хорошо проводит электрический ток, например, человеческое тело, сопротивление объекта будет ослаблять разряд и понижать опасность. Для человеческого тела существует эмпирическое правило: считать, что любые растворители с внутренней минимальной энергией воспламенения менее 100 мДж могут воспламениться несмотря на то, что энергия, содержащаяся в теле, может быть выше в 2 – 3 раза.

Источник и энергия разряда
Величина и геометрия распределения заряда являются важными факторами. Чем больше объем тела, тем больше энергии оно содержит. Острые углы повышают мощность поля и поддерживают разряды.

Минимальная энергия воспламенения МЭВ
Минимальная энергия воспламенения растворителей и их концентрация в опасной зоне являются очень важными факторами. Если минимальная энергия воспламенения ниже энергии разряда, возникает риск возгорания.

4. Удар электрическим током

Вопросу риска статического удара в условиях промышленного предприятия уделяется все больше внимания. Это связано с существенным повышением требований к гигиене и безопасности труда. Удар током, спровоцированный статическим электричеством, в принципе, не представляет особой опасности. Он просто неприятен, если только не вызывает резкой реакции отклонения от объекта удара.

Существуют две общие причины статического удара.

Наведенный заряд

Если человек находится в электрическом поле и держится за заряженный объект, например, за намоточную бобину для пленки, возможно, что его тело зарядится от наведенной индукции.

Заряд остается в теле оператора, если он находится в обуви на изолирующей подошве, до того момента, пока он не дотронется до заземленного оборудования. Заряд стекает на землю и поражает человека. Такое происходит и в случае, когда оператор дотрагивается до заряженных объектов или материалов – из-за изолирующей обуви заряд накапливается в теле. Когда оператор трогает металлические детали оборудования, заряд может стечь и спровоцировать электроудар.

При перемещении людей по синтетическим ковровым покрытиям порождается статический заряд при контакте между ковром и обувью. Электроудары, которые получают водители, покидая свою машину, провоцируются зарядом, возникшим между сиденьем и их одеждой в момент подъема. Решение этой проблемы – дотронуться до металлической детали автомобиля, например, до рамы дверного проема, до момента подъема с сиденья. Это позволяет заряду безопасно стекать на землю через кузов автомобиля и его шины.

Удар, спровоцированный оборудованием

Такой электроудар возможен, хотя происходит значительно реже, чем поражение, спровоцированное материалом. Если намоточная бобина имеет значительный заряд, случается, что пальцы оператора концентрируют заряд до такой степени, что он достигает точки пробоя, и происходит разряд. Помимо этого, если металлический незаземленный объект находится в электрическом поле, он может зарядиться наведенным зарядом. По причине того, что металлический объект является токопроводящим, подвижный заряд разрядится в человека, который дотрагивается до объекта.

Вернуться к списку для выбора раздела.

VI. Оценка минимального заряда, достаточного для воспламенения опасных атмосфер

При определении эффективности применения антистатического ионизатора ЕХ1250 во взрывоопасной среде может возникнуть вопрос о количественной оценке остаточного статического поля на предмет возможности привести к воспламенению или взрыву в опасной атмосфере, возникающей в производственном процессе.

Увы, на этот вопрос вряд ли есть точный и однозначный ответ, так как степень опасности зависит от того, способен ли накопленный заряд генерировать электрическое поле с достаточным напряжением, чтобы сформировать пробой на материале с последующим разрядом, содержащим энергию, большую, чем минимальная энергия воспламенения горючей атмосферы данного процесса.

Конечно, различные виды разрядов требуют различных условий для их возникновения, например, искровой разряд, кистевой разряд и т.д.

Самый лучший международный источник информации по теме, касающейся статических опасностей — это руководство IEC60079-32-1, но и оно не дает никаких точных значений напряжений, но тем не менее в разделе 7.1.5. «Невоспламеняющие разряды при операциях с жидкостями» утверждает следующее:

Опасность воспламенения может возникнуть при гораздо более низких напряжениях (обычно от 5 до 10 кВ), если изолированные проводники, такие, как плавающие металлические объекты или неправильно закрепленные элементы, находятся в емкости, или если контейнер имеет изолирующую подложку без точки контакта для заземления находящейся в нем жидкости и наполняется жидкостью, которая имеет достаточную проводимость для создания разрядов.

Далее раздел A.3. «Электростатические разряды» дает описание статического разряда:

А.3.2. Искры

Искра — это разряд между двумя проводниками, жидкими или твердыми. Она характеризуется ярко выраженным световым каналом разряда, несущим ток высокой плотности. Газ ионизирован на всю длину канала. Разряд очень быстрый и вызывает резкий треск.

Искра происходит между двумя проводниками, когда напряженность поля между ними превышает электрическую напряженность атмосферы. Разница потенциалов между проводниками, необходимая для пробоя, зависит как от формы так и от расстояния между проводниками. Для сравнения: напряженность пробоя для поверхностей плоских или с большим радиусом искривления при расстоянии 10 мм или более между ними составляет 3 МВм^-1 (300 В на мм) в нормальном воздухе и увеличивается при увеличении расстояния.

Поскольку объекты, между которыми проскакивает искра, являются проводниками, преобладающая часть сохраненного заряда проходит через искру. В большинстве случаев на практике это рассеивает почти всю сохраненную энергию. Энергия искры между проводящим телом и проводящим заземленным объектом может быть вычислена по следующей формуле:

W = 1/2 Q V = 1/2 C V 2,

где

• W — рассеянная энергия в джоулях,
• Q — количество заряда на проводнике в кулонах,
• V — его потенциал в вольтах,
• C — его емкость в фарадах.

Результатом расчета является максимальное количество энергии. Энергия искры будет меньше, если есть сопротивление в пути разряда на заземление. Типичные значения емкостей проводников даны в таблице ниже:

Таблица А.2 Значения емкостей типичных проводников
Объект	Емкость в пФ (1 пФ = 1х10-12 Ф)
Мелкие металлические предметы (наконечник шланга, ковш)	от 10 до 20
Малые контейнеры (корзина, барабан до 50 л)	от 10 до 100
Средние контейнеры (250 — 500 л)	от 50 до 300
Крупные объекты (реакторы, окруженные заземленными структурами)	от 100 до 1000
Тело человека	от 100 до 200

Исходя из того, что искра может возникать как между жидкими, так и твердыми проводниками, мы можем принять в качестве примерной оценки нижнего порога для разряда в 5-10 кВ, что очень приблизительно и не учитывает ни форму проводников, ни состав и концентрацию газовой смеси.

Также в заключение можно сказать, что фактическая возможность пожара или взрыва всегда зависит не только от напряжения, но и емкости проводника и минимальной энергии воспламенения окружающей атмосферы данного производственного процесса.

Вернуться к списку для выбора раздела.

Как снять статическое электричество: правила защиты

В месте, где присутствуют электромагнитные поля, происходит накапливание статического электричества. Оно окружает нас повсюду, но не несёт смертельную опасность. Связано это с тем, что сила тока не существенна. Человеком искровой заряд воспринимается как небольшой толчок или судорога, вызывающая испуг. Устранить данные статические разряды поможет заземление оборудования, а также обработка поверхностей антисептическим веществом – все это  приведет к снижению сопротивления.

Содержание:

1. Из-за чего возникает данный статический разряд?
2. Как снять статическое электричество в квартире?
3. Защита от разряда статики в промышленности?

Из-за чего возникает данный статический разряд?

Образуется статический разряд из-за электризации на грани двух областей либо же материалов. Получается данный эффект вследствие трения диэлектрика с изолированной электропроводящей плоскостью или соприкосновения двух разнородных веществ, обладающих разной атомной и молекулярной мощностью. Причём причиной этого не всегда может выступать электрическое устройство. Зачастую это может быть:

• ковёр;
• одежда из шерсти, шёлка или искусственных волокон;
• кресло;
• человек и т.д.

Для того чтобы снять статическое электричество с человека, существует множество способов:  — увеличьте влажность в доме, открыв окно или установив увлажнитель воздуха;

• прикоснитесь к заземлённому аппарату;
• положите хлопковую ткань между теми видами материалов, которые накапливают статику;
• минимизируйте контакт между двумя движущимися телами. Ведь большое количество трения только лишь поддерживает статические заряды. При хождении по коврам вам стоит поэкспериментировать с заменой подошвы вашей домашней обуви.

Снять статическое электричество с одежды довольно просто, если придерживаться основных правил. Используйте антистатик. Он поможет снять электрический заряд с ткани. Выпускаются они в виде спреев, что очень удобно для применения. Во многих магазинах можно найти ополаскиватели для одежды, в которых присутствует антистатик. Также хорошо предохраняют от статики и крема для кожи.

Снять статическое электричество с волос помогут различные гели, лосьоны, спреи и лаки, в состав которых входит антистатический ингредиент. Наносить их нужно только на волосы. Людям, у которых они сухие, тонкие и секущиеся, необходимо использовать во время укладки специальные средства на основе масляной структуры. Это, например, шелк для волос.

Как снять статическое электричество в квартире? ↑

Статический заряд может привести к возникновению различных неприятностей. Несмотря на тот факт, что сила тока очень мала, разность величины потенциалов, находящихся в области электростатического разряда, способна достичь нескольких десятков киловольт. Образование статического электричества в квартире зависит от таких факторов, как:

• влажность воздуха;
• наличие пыли;
• вид отделки, материал, из которого изготовлена мебель или само помещение.

Очень значимую роль играет правильная расстановка бытовых электрических устройств, защитное заземление и плановая проверка оборудования. Период эксплуатации приборов существенно увеличиться в том случае, если движущие их детали  обезопасить от возникновения электризации. Необходимо мыть и вытирать от пыли всё то, что «движется». Конечно, в бытовых условиях невозможно получить «пробивное напряжение электростатического поля», которое может вызвать возгорание, но вред для оборудования и людей оно нанести сможет.

Статическое электричество можно определить с помощью специального измерительного прибора, способного показать его наличие. Кроме этого, обязательно необходима и проверка молниезащиты, которая позволит обезопасить оборудование и человека.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения проверки систем молниезащиты, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать проверку систем молниезащиты или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.

Защита от разряда статики в промышленности? ↑

Правила защиты от статического электричества в промышленности намного труднее. Тут нужны целые комплексные меры. Одним из способов является уменьшение величины и напряжённости статического поля в опасных для возгорания зонах. Также можно осуществить полное уничтожение влияния статического электричества.

Мероприятия, которые направлены на защиту от разряда статики, обязаны осуществляться во взрывоопасных и пожароопасных помещениях, а также зонах открытых электроустановок. На всех остальных участках, которые не относятся к этому классу, защиту производят только там, где статика оказывает негативное воздействие на все технологические операции и — соответственно  — влияет на качество выпуска готовой продукции.

Разработка и проектирование всех технологических процессов и аппаратов обязана проводиться с учётом возможного предотвращения статического электричества во время их серийного промышленного изготовления.

На таких предприятиях должны быть обязательно приняты все необходимые меры согласно «Правилам устройства электрических установок», которые бы снижали интенсивность электризации материалов, а также обеспечивали стекание зарядов.

Статическое электричество на производстве образуется на всех диэлектрических материалах и приводит к появлению различных помех. Величина такого заряда может быть различной и зависит от:

• скорости движения трущихся друг о друга тел;
• материала, из которого они изготовлены;
• площади соприкосновения.

К таким материалам относятся:

• конвейерная лента;
• ременный привод;
• синтетическая одежда на работающем персонале;
• передвижение непроводящей жидкости;
• поток газа или воздуха через сопло;
• перекачивание огнеопасной жидкости по трубопроводу;
• движение пыли по воздушной системе;
• смешивание, измельчение и прессовка сухих веществ;
• обработка поверхности пластмассы механическим способом;
• резиновые ролики на стульях, которые перемещаются по непроводящей поверхности и т.п.

Для снятия статического заряда применяется заземление подобных объектов. Используют пружинный «гребешок» либо щётку, которые имеют непосредственный контакт с движущей поверхностью. Трубопроводы, расстояние между которыми составляет до 10 сантиметров, соединяют между собой специальными металлическими пластинами. Все цистерны, которые наполняются сжиженными горючими газами и жидкостями, во время самого процесса налива подсоединяют к специальному заземлителю.

Ещё один способ борьбы со статическим электричеством – это увлажнение воздуха в помещении. Влажность при этом должна быть не выше 50 процентов. А вот для снятия статики с человека применяют специальные запястья, которые одеваются на руку работающего персонала. Данные методы в обязательном порядке должны использоваться на тех участках производства, где происходит пайка микросхем и прочих деталей. Также применяют электропроводные полы или одежду.

Для того чтобы обезопасить автоматические системы от сбоев в их работе, применяют специальные электростатические экраны, которые соединяются экранным заземлением.

Стоит помнить, что искровые разряды статики очень опасны. Их энергия может доходить до величины в 1,4 Дж. Этого вполне хватит для того, чтобы произошло возгорание. А сам электрический заряд может иметь величину в несколько тысяч вольт.