Метод статического напряжения: Статическое напряжение и методы устранения

Содержание

Статическое напряжение и методы устранения

С явлением этим сталкивался каждый из нас. Всем знакомы искры и потрескивания в волосах при снятии синтетической одежды или неприятные разряды электрического тока при прикосновении к металлическим предметам, другому человеку или животными. Происходит это благодаря статическому электричеству – разряду электростатического заряда накапливающегося под воздействием многих факторов на поверхности различных предметов, в том числе и человеческого тела.

Причинами накопления зарядов являются нестойкие атомарные связи, приводящие к потере электронов и накопления электрического положительного заряда. Спровоцировано это может быть различными излучениями (рентгеновским, ультрафиолетовым, радиациями), некоторыми технологическими и физическим процессами, среди которых пальма первенства принадлежит трению. Например, образуются статические заряды при трении жидкостей о стенки трубопроводов, одежды из синтетики, кузова автомобиля о воздух или подвижных частей технологического оборудования, что является причиной возникновения статического электрического потенциала, который может достигать:

  • на теле человека до 6 кВ;
  • на кузове автомобиля до 10 кВ;
  • на приводном ремне ременной передачи – 25 кВ.

Попробуем разобраться, насколько опасны такие величины статического напряжения, и каким образом с ними бороться.

Вредные воздействия электростатического напряжения

Величина электрического тока, возникающая при электростатическом разряде, угрозы жизни человека не представляет. Ограниченная мощностью разряда она составляет доли миллиампера и вызывает лишь кратковременное болевое ощущение, однако, длительное нахождение под воздействием электростатики влечет за собой проблемы центральной нервной системы и нарушения психики. Кроме того из-за рефлекторных реакций человека в производственных условиях возрастает риск травматизма.

Более критична к статическому напряжению дорогостоящая техника, в частности чувствительная электроника. Накопления статического потенциала могут выводить из строя полупроводниковые приборы, приводить к порче элементы микроэлектроники, в том числе и при производстве аппаратуры. Но главная опасность статики в производственных условиях (для взрывоопасных и пожароопасных производств) таится в том, что при возможных разрядах возникают искры, энергии которых достаточно для воспламенения присутствующих в воздухе примесей.

Меры защиты от статического напряжения

Избавиться от возникновения электростатического напряжения, как от физического явления невозможно, однако можно существенно снизить или полностью нейтрализовать его влияние. В бытовых условиях эффективной мерой является увлажнение воздуха, так уже при относительной влажности в 85% накопления электростатического заряда практически не происходит. Среди других мер можно упомянуть:

  • предпочтения в пользу натуральной одежды (хлопок, лен) и отказ от синтетики;
  • применение антистатического напольного покрытия;
  • применение антистатиков.

Основной мерой защиты от статического напряжения в производственных условиях является защитное заземление любого оборудования и предметов, способных накапливать электрические заряды. Благодаря надежному соединению с заземляющим контуром заряды стекают в землю, исключая возможность их накопления. При организации рабочих мест, связанных со сборкой и наладкой высокочувствительной электроники, заземлению подвергается стол, токопроводящее напольное покрытие и сиденье стула, сам оператор одет в токопроводящую одежду и обувь, в ряде случаев используется заземление инструмента и заземляющие браслеты.

Как правило, заземление справляется с проблемами снятия статического напряжения, тем не менее, для уменьшения его воздействия применяют:

  • поддержание относительной влажности воздуха на уровне не ниже 65-70%;
  • снижение удельного сопротивления поверхностей, которые накапливают заряды;
  • ионизацию воздуха при помощи нейтрализаторов (высоковольтных, индукционных).

Применение комплекса защитных мер позволяет полностью снять статическое напряжение.

Смотрите также другие статьи :

Гармоники кратные 3-м

Гармоники образуют импульсные источники питания бесчисленной электробытовой техники, источники бесперебойного питания, энергосберегающие люминесцентные лампы и т.д. Характерной чертой симметричной трехфазной сети при сбалансированных нагрузках является сдвиг токов на 120°, как следствие суммарный ток нейтрального провода имеет нулевое значение.

Подробнее…

Для чего нужно заземление

Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.

Подробнее…

Защита от статического электричества. Возникновение и действие

Статическое электричество возникает вследствие сохранения зарядов электростатического поля на диэлектрических материалах. Оно отрицательно влияет на жизнь человека и эксплуатацию электрических устройств. Образование искр от статического электричества способствует пожарам и взрывам. Мощности энергии вполне хватит для возгорания газовоздушных смесей и пыли.

Заряд статического электричества может накапливаться на теле человека, если на нем одежда из шерсти или из химических волокон. Величина потенциала около 7 Джоулей не составляет опасности для человека, однако способна вызвать судороги и сокращения мышц. А это в свою очередь может создать условия для травмы на работе, падения с высоты и т.д.

Статическое электричество отрицательно влияет на функционирование точных приборов, радиосвязи, вызывает неисправности в работе. Работники, на которых постоянно воздействует статическое электричество, чаще болеют сердечно-сосудистыми заболеваниями и болезнями нервной системы.

Только защита от статического электричества способна свести к нулю или вовсе не допустить возникновение этого отрицательного явления.

Источники статического электричества
  • Действие различных излучений.
  • Резкое изменение температуры.
  • Взаимодействие тел друг с другом при движении.

Это явление оказывает негативное влияние и представляет опасность. Защита от статического электричества позволяет полностью предотвратить или значительно уменьшить его действие.

В бытовых условиях статическое поле часто возникает на шерсти животных, при снятии синтетической одежды, расчесывании волос, при ношении резиновой обуви, хождении по ковру в шерстяных носках, пользовании пластмассовыми изделиями.

Электростатическое поле не угрожает жизни человека, при разряде образуется слабый ток, который не способен слишком навредить организму человека.

Он может создать лишь некоторое некомфортное состояние. Для предотвращения такого эффекта необходимо соблюдать всего лишь несколько простых правил: в морозную и сухую погоду не гладить животных, медленнее снимать шерстяную одежду, либо обработать ее специальным составом, при расчесывании волос применять деревянную или металлическую расческу.

Накапливанию электростатической энергии способствуют:
  • Железобетонные стены здания.
  • Слишком сухой воздух.

Для электронных устройств заряд электростатического поля является злейшим врагом. Некоторые элементы электронных устройств не способны выдержать высокие напряжения, возникающие при разряде. Чувствительные элементы могут выйти из строя или ухудшить свои параметры работы.

Если объектом воздействия электрического поля станут легковоспламеняющиеся жидкости, это создаст условия для их воспламенения. Эти жидкости при перевозке в цистернах могут накопить статический заряд. Также заряд возникает и от механизма или человека, подошедшего к ним близко.

Поэтому в промышленном производстве, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, большое внимание уделяют устройству заземления подвижных конструкций, механизмов. Для пошива обуви и специальной одежды на производстве также применяются специальные ткани, которые не способны накапливать электрический заряд.

Принцип действия

Разберемся, как образуется статический заряд. В нормальном состоянии физические тела обладают одинаковым числом отрицательных и положительных частиц. За счет этого баланса создается нейтральное состояние тела. При нарушении нейтрального состояния тело получает электрический заряд одного полюса.

Статикой называется состояние тела в покое, когда оно находится без движения. В веществе тела может возникать поляризация, которая выражается в передвижении зарядов между частями тела, либо от находящегося рядом предмета.

Вещества электризуются из-за разделения тел, изменения зарядов во время трения, резкого изменения температуры, облучения. Заряды электрического поля находятся на поверхности тела или удалены от поверхности на расстояние, равное межатомному расстоянию. Если тела не заземлены, то заряды концентрируются на контактной площади, а при наличии заземления заряд уходит в контур заземления.

Процессы накапливания зарядов и их стекание происходят в одно время. Тело электризуется при условии получения им большего заряда энергии, по сравнению с расходуемым зарядом. В результате становится понятно, что защита от статического электричества должна отводить накапливаемые заряды на заземляющий контур.

Величина статического электричества

Все физические вещества имеют свою характеристику на трибоэлектрической шкале, в зависимости от их способности создавать электрические заряды различных полюсов при трении. Основные такие вещества изображены на рисунке.

Чтобы иметь представление о размерах возникающих статических зарядов, рассмотрим несколько примеров:
  • Вращающийся шкив с приводным ремнем способен зарядиться до 25000 вольт.
  • Кузов автомобиля, движущегося по сухой дороге, может получить заряд до 10000 вольт.
  • Человек в шерстяных носках при хождении по сухому ковру способен накопить заряд на теле до 6000 вольт.

В результате становится понятно, что напряжение электростатического поля может достигнуть значительных размеров даже в быту. Этот заряд не причиняет человеку значительного вреда ввиду его малой мощности. Разряд протекает через большое сопротивление и исчисляется в нескольких долях миллиампера.

Влажность воздуха также снижает электростатический заряд. Она влияет на значение потенциала тела во время прикосновений с разными материалами. Поэтому защита от статического электричества может заключаться в применении увлажнителей воздуха.

В природной среде существует статическое электричество, достигающее огромных значений. Например, при движении облаков между ними возникают большие потенциалы энергии, которые выражаются в разрядах молнии. Мощность этих разрядов вполне хватит, чтобы сжечь деревянный дом или расколоть ствол многолетнего дерева.

В бытовых условиях при разрядах электростатического поля человек чувствует мелкие пощипывания в пальцах, видны искры от трения шерстяной одежды, снижается работоспособность человека. Электростатическое поле негативно влияет на состояние человека, но явных повреждений не наносит.

Существуют измерительные приборы, способные точно измерить значение статического потенциала накопленного заряда на теле человека и на корпусе какого-либо устройства.

Защита от статического электричества

Существуют различные методы защиты от разрядов электростатического поля, как в быту, так и в промышленных условиях. Они имеют свои отличия. Рассмотрим подробнее каждые из них.

Защита в бытовых условиях

Каждый человек должен представлять опасность, которую несут статические разряды для организма. Их необходимо знать, и уметь их ограничивать. Для решения этой задачи организуются разные мероприятия по обучению людей методам защиты, в том числе телепередачи.

На этих мероприятиях людям объясняют, откуда и как появляется статическое поле, методы его измерения и приемы выполнения профилактической работы. Например, чтобы избежать неприятных ощущений статического поля, для расчесывания волос целесообразно использовать деревянные расчески, вместо пластиковых. Дерево имеет нейтральные характеристики, и во время трения не создает заряды электростатического поля. В магазинах можно без труда приобрести деревянную расческу любой формы и вида.

Чтобы предотвратить образование статического потенциала на кузове автомобиля при езде по сухому дорожному покрытию, применяют специальные антистатические ленты, которые фиксируются сзади автомобиля на днище кузова. В торговой сети можно без труда выбрать любой вариант такой ленты.

Если автомобиль ничем не защищен от возможного разряда накопленного заряда потенциала, то напряжение можно снимать временным заземлением кузова автомобиля путем его соединения с землей через металлическую часть. Для этого можно использовать ключ зажигания. Снимать напряжение в обязательном порядке необходимо перед тем, как заправлять автомобиль бензином.

Когда на одежде из химических волокон образуется статический заряд, то рекомендуется пользоваться «Антистатиком». Это специальный баллончик в виде аэрозоля, который продается в магазинах. Он снимает статическое электричество с одежды, тканей, с синтетических чехлов на сиденьях автомобиля, особенно в зимнее время, когда воздух сухой. Но, чтобы не использовать различные баллончики и химию, рекомендуется носить одежду из натуральных материалов: хлопка и льна.

Если на обуви прорезиненная подошва, то это создает условия для накопления потенциала напряжения. Чтобы этого не произошло, достаточно в обувь положить специальные антистатические стельки, которые сделаны из натуральных материалов. В результате негативное влияние на человека уменьшится.

Слишком сухой воздух зимой в городских квартирах способствует накапливанию электростатического заряда. Для этого существуют специальные устройства – увлажнители воздуха. Если такого устройства нет, то вполне подойдет большая влажная салфетка, которую необходимо положить на батарею. В результате процесс накопления заряда уменьшится, обстановка в квартире улучшится. Также рекомендуется регулярно производить влажную уборку. Это позволит вовремя удалять пыль и наэлектризованные участки. Такой способ является лучшим.

Электрические устройства в быту при эксплуатации также накапливают статический заряд на корпусе. Для снижения действия статического заряда выполняют систему уравнивания потенциалов. Она подключается к заземляющему контуру всего дома. Акриловая ванна подвержена накоплению на ней статического заряда, и ее необходимо защищать системой уравнивания потенциалов. Даже чугунная ванна с акриловым вкладышем также подвержена этому негативному явлению.

Защита от статического электричества на производстве
В промышленном производстве применяют несколько способов сохранения функциональности оборудования:
  • Увеличение стойкости устройств и оборудования к воздействию электростатического разряда.
  • Блокировка проникновения заряда на рабочее место.
  • Недопущение возникновения электростатических зарядов.

Два последних способа дают возможность осуществлять защиту многих устройств, а первый способ применяется только для отдельных видов оборудования.

Высокую защиту от разрядов статического поля и сохранения функциональности устройства обеспечивает клетка Фарадея. Это металлическая клетка в виде сетки с мелкой ячейкой. Клетка ограждает оборудование со всех сторон. Она подключается к заземляющему контуру. Внутрь клетки не проходят электрические поля, в то же время магнитному статическому полю, клетка Фарадея не мешает. По такому же принципу защищают кабели, оснащая их металлическим экраном.

Защита от статического электричества делится по методам выполнения:
  • Конструкционно-технологические.
  • Химические.
  • Физико-механические.

Последние два метода дают возможность снизить образование зарядов и повысить скорость их ухода в землю. Первый метод выполняет защиту устройств от зарядов, но не отводит их на заземление.

Оптимизировать снижение электростатического заряда можно следующим образом:
  • Увеличением токопроводимости материалов.
  • Созданием коронирования.
Такие задачи решают с помощью:
  • Выбора материалов с хорошей объемной проводимостью.
  • Увеличением рабочих поверхностей.
  • Ионизацией воздушного пространства.

Для реализации этих задач создают магистрали для протекания на землю статических зарядов, минуя рабочие компоненты устройств. Если материалы имеют высокое сопротивление, то применяют другие способы.

Похожие темы:

Статическое электричество в промышленной автоматизации, АСУ ТП

3.1.4. Статическое электричество

Статическое электричество возникает на диэлектрических материалах. Величина заряда зависит от скорости движения трущихся тел, их материала и величины поверхности соприкосновения. Примерами трущихся тел могут быть:

  • ременный привод;
  • лента конвейера;
  • синтетическая одежда и обувь на теле человека;
  • поток непроводящих твердых частиц (пыли), газа или воздуха через сопло;
  • движение непроводящей жидкости, заполняющей цистерну;
  • автомобильные шины, катящиеся по непроводящей дороге;
  • резиновые ролики под стульями, когда стулья перемещаются по непроводящему полу.

Человек, идущий по синтетическому ковру, может приобрести на теле потенциал 15 кВ относительно земли и окружающих предметов [Эрглис], рис. 3.67.

Ременный привод, состоящий из диэлектрического ремня и двух шкивов, является наиболее общим примером генератора статического электричества. Потенциал статического заряда на ремне может достигать 60…100 кВ и пробиваемый воздушный промежуток — 9 см. Поэтому на взрывоопасных производствах (элеваторы, мельницы) ремни используют с проводящими присадками или металлизацией.

Для снятия зарядов с ремней и других электризующихся предметов используют заземленный подпружиненный металлический гребешок или щетку, которые касаются движущейся поверхности. ленты электризуются хуже ременного привода вследствие низкой скорости движения.

Вторым способом борьбы со статическим электричеством является применение увлажнителя воздуха в помещении для получения влажности выше 50% (см. рис. 3.67).

Для уменьшения зарядов на теле человека используют заземление запястья работников, электропроводные полы, электропроводную одежду, увлажнение воздуха.

Электростатический заряд создает вокруг себя электрическое поле, которое при достижении напряженности поля пробоя изоляции вызывает электростатический разряд. Разряд представляет собой импульсный перенос заряда между телами с разными потенциалами. В результате протекания тока разряда по проводникам появляется кондуктивная помеха, во время разряда излучается электромагнитный импульс, а пробой изоляции может привести к потере работоспособности электронных устройств.

Рис. 3.67. Максимальное напряжение, до которого может быть заряжен человек при контакте с указанными материалами (ГОСТ Р 51317.4.2)

Рис. 3.68. Форма разрядного тока испытательного пистолета (ГОСТ Р 51317.4.2)

Форма импульса, которым испытываются электронные устройства на устойчивость к электростатическим разрядам, и приближенно соответствующая форме импульса в реальных условиях эксплуатации приборов, приведена на рис. 3.68. Величина перетекающего заряда определяется емкостью заряженного тела. Напряжение при испытаниях устанавливается в зависимости от степени жесткости испытаний от 2 до 8 кВ при контактном разряде и до 15 кВ при воздушном (табл. 3.24). Воздушный разряд более приближен к реальности, но он трудно воспроизводим, поэтому при испытаниях используют также и контактный разряд.

Табл. 3.24. Величина испытательного напряжения

Контактный разряд

Воздушный разряд

Степень жесткости

Испытательное напряжение, кВ

Степень жесткости

Испытательное напряжение, кВ

1

2

1

2

2

4

2

4

3

6

3

8

4

8

4

15

Результатом возникновения статических электрических зарядов может быть пробой входных каскадов измерительных систем, появление линий на CRT (Cathode Ray Tube) мониторах, перевод триггеров в другое состояние, поток ошибок в цифровых системах, пробой изоляции гальванически изолированных цепей, воспламенение взрывоопасной смеси, электромагнитный импульс, кондуктивная помеха от импульса тока, возникающего во время разряда.

Для защиты систем автоматики от сбоев используют электростатические экраны, соединенные с экранным заземлением, преобразователи интерфейсов с защитой от статического электричества (например, преобразователь интерфейсов NL-232C фирмы Reallab! имеет защиту от статических зарядов с потенциалом до ±8 кВ по стандарту IEC1000-4-2).

В параметрах устройств автоматики иногда указывают величину напряжения, которым испытывались входные, выходные и интерфейсные цепи на воздействие электростатического заряда.

3.1.5. Помехи через кондуктивные связи

Кондуктивные связи (от слова «conductor» — «проводник») — это связи через электропроводную среду, например, через общую шину заземления или по влажной поверхности диэлектрика. Их источниками являются соседние электрические цепи (см. раздел «Паразитные кондуктивные связи»).

3.1.6. Электромагнитные помехи

Электромагнитные помехи создаются проводниками, по которым течет переменный электрический ток или между которыми имеется переменное напряжение. Помеха может существовать в виде электромагнитной волны, когда расстояние от источника помехи до приемника превышает длину волны , или в виде преобладающего электрического или магнитного поля около источника. Если расстояние до излучаемого элемента (антенны) превышает , такое электромагнитное поле называют полем дальней зоны, в противоположном случае — полем ближней зоны.

Рис. 3.69. Наведение электромагнитной помехи через взаимную индуктивность и магнитопровод

В ближней зоне моделью передачи помехи является емкостная или индуктивная связь, в дальней зоне — модель распространения радиоволн от передающей к приемной антенне. Излученная мощность прямо пропорциональна квадрату частоты. Поэтому, например, на частоте 50 Гц излучения практически нет и помеха передается через емкостную или индуктивную связь.

Источником электромагнитного поля помехи может быть радиомодем, радио- или сотовый телефон, радиоретранслятор, сотовый передатчик на крыше здания, двигатель с искрящимися щетками, электросварочный аппарат, трамвай, люминесцентные лампы, тиристорный регулятор, компьютер, телевизионные и радиостанции, цифровая часть измерительной системы, реле регулятора, космическое коротковолновое излучение, удар молнии и др.

Источником электромагнитной помехи может быть и сама системы автоматики, содержащая компьютер, реле, тиристоры, мощные выходы дискретных модулей. Сильным источником электромагнитных помех являются оптоволоконные передатчики, поскольку они потребляют большой ток и работают на высоких частотах. Излучаются такие помехи с помощью случайных проводников, образующих дипольную или рамочную антенну. Дипольная антенна является источником преимущественно электрического поля в ее окрестности, рамочная - источником магнитного поля. Вдали от таких источников доминирующего поля нет, есть поперечная электромагнитная волна. Реальные системы образуют множество излучающих антенн, состоящих из проводов, кабелей и различных металлических поверхностей.

Помехи с частотой выше 100 кГц находятся обычно за границей частотного диапазона измерительных систем, однако высокочастотные помехи могут быть нежелательным образом выпрямлены или перенесены в область более низких частот с помощью нелинейных характеристик диодов и транзисторов, расположенных на измерительной плате и внутри микросхем.

Наводятся электромагнитные помехи на всех проводящих предметах, которые в рассматриваемом случае играют роль антенн. Мощность наведенной помехи зависит от площади контура, охваченного проводником и его сопротивления. Помеха, наведенная в «антенне», кондуктивным путем может передаваться в сигнальные цепи или цепи заземления, вызывая поток ошибок в цифровых схемах или погрешность передачи сигнала в аналоговых.

Наиболее распространенным приемником электромагнитных помех являются длинные провода: цепи заземления, промышленные сети (полевые шины), кабели, соединяющие датчики и модули аналогового ввода, кабели информационных коммуникаций. Подробнее о защите кабелей систем автоматизации от электромагнитных помех см. [Денисенко]. «Замаскированными» приемниками электромагнитных помех являются металлические конструкции в зданиях: металлические стеллажи, окна с металлической рамой, трубы водоснабжения и отопления здания, защитное контурное заземление здания.

Рис. 3.70. Изменение направления магнитного поля через промежуточный короткозамкнутый виток

Основным методом борьбы с электромагнитными наводками является уменьшение площади контура, принимающего помеху, и применение дифференциального способа передачи сигнала в сочетании с витыми парами проводов. Однако даже в контуре с маленькой площадью может наводиться большая помеха, если при монтаже допустить ошибку, показную на рис. 3.69: в железной раме стеллажа (стола или другой конструкции), выполняющей роль магнитопровода, от источника тока наводится магнитное поле помехи , которое наводит напряжение во втором витке провода. Два витка и сердечник в этом примере образуют трансформатор с ферромагнитным сердечником.

Второй аналогичный эффект иллюстрируется рис. 3.70: ток взаимной индукции, протекая через короткозамкнутый виток, создает магнитное поле, которое наводит э. д. с. в соседнем контуре. Отметим, что в данном примере короткозамкнутый виток изменяет направление магнитного поля, поэтому помеха может наводиться и в плоскости, перпендикулярной плоскости контура тока молнии . Множество короткозамнутых витков существует в металлической решетке железобетонной конструкции здания.

3.1.7. Другие типы помех

В измерительных цепях, находящихся в состоянии движения (вибрации), источником помех может быть трибоэлектричество, возникающее при трении тел из различных материалов, а также пьезоэлектричество и эффект электростатического или электромагнитного микрофона.

Методы борьбы с помехами такого типа сводятся к закреплению и механическому демпфированию движущихся частей электрической схемы.

В системах с очень высокой чувствительностью могут наблюдаться паразитные напряжения, вызванные термоэлектрическим эффектом в контактах разнородных металлов (например, медь и оловянно-свинцовый припой). Эти источники помех опасны тем, что встречаются редко, поэтому о них часто забывают.

Статическое электричество и способы борьбы с ним

С детства каждый из нас сталкивался с проявлениями статического электричества – когда гладил кошку или снимал шерстяной свитер, а затем прикасался к металлическому корпусу электроприборов. Данный эффект сопровождается тихим потрескиванием, а на кончиках пальцев ощущается весьма дискомфортное покалывание. Само по себе статическое электричество не является опасным, однако если природа его возникновения происходит от бытовой электросети, есть причины для волнения. Сегодня мы поговорим об этом явлении и изучим его с самых разных сторон.

Опасность от статического электричества исходит в том случае, если оно спровоцировано предварительным воздействием сетевого напряжения на корпус какого-либо прибора, который затем было отключён от сети. В этом случае мог накопиться большой заряд, способный серьёзно поразить человека током. Последствием этого могут стать ожоги или временное онемение конечностей, контактировавших с устройством. Порой в быту подобная опасность также может исходить от розеток из-за того, что при их обычной эксплуатации электроды вилки трутся о пластик и получают некоторый статический заряд, способный многократно усилиться за счёт окружающего электромагнитного поля.

Кроме того, статическое электричество может быть опасно не само по себе, а как фактор, провоцирующий возгорание. К примеру, маленькая искра, которая рождается от трения нескольких разнородных материалов, может перекинуться на соседние объекты. Пожары, причиной которых послужила электростатика, нередко происходят на складах зерна и различных ядохимикатов, а также топлива и любых алкогольсодержащих жидкостей. Все вещества, обладающие хорошей горючестью, а также мелкодисперсные порошки потенциально могут воспламениться от, казалось бы, совершенно безопасного статического электричества.

Среди иногда встречающихся негативных эффектов данного явления следует особо упомянуть электромагнитные помехи. Если статика проявляет себя возле приборов и устройств, имеющих чувствительные к радиоволнам компоненты, она способна сбить их настройки или даже вывести из строя конденсаторы. Из-за статического электричества могут возникать искажения сигнала при прослушивании радио или сбои в работе дистанционных пультов от телевизоров, подсветки из светодиодных лент, радиоуправляемых моделей или другого подобного оборудования.

 

   

 

 

Физика явления

Следует понимать, что типичные ситуации возникновения статического электричества обусловлены исключительно обстоятельствами, создающими предпосылки для возникновения разрядов. Подобные искры могут возникнуть абсолютно везде и в любой момент, если между предметами или веществами возникло трение. Заряд накапливается и на руке, если мы потрём ткань, и на автомобиле, когда он на скорости рассекает воздух, и на дверной ручке, которой постоянно касается одежда. В какой-то момент этот заряд снимается – и именно это явление сопровождается треском с искрой.

Чтобы понять природу электростатики, необходимо вспомнить, как устроен мир на молекулярном уровне. В основе всего лежит атом, которой состоит из трёх мельчайших частиц: электронов, заряженных отрицательно, протонов, заряженных положительно, и нейтронов, не имеющих заряда. В подавляющем большинстве тел и веществ первые и вторые количественно компенсируют друг друга, что в результате обеспечивает нейтральный заряд атомов. Если же несколько тел взаимодействуют между собой, то даже простое прикосновение или трение может придать электронам, имеющим очень малую массу, достаточно энергии, чтобы они перешли с одной поверхности на другую. Нетрудно понять, что в описанном случае у первого тела остаётся больше протонов, и оно приобретает выраженный положительный заряд, а второе тело, накопившее электроны, – отрицательный. Наметившийся дисбаланс системы начинает стремиться к восстановлению, а потому при повторном контакте свободные электроны пытаются «занять пустующие места» – оказаться там, где их не хватает. Именно момент перескока мы и наблюдаем в виде статического электричества.

К счастью, описанное явление случается не со всеми телами и не постоянно, иначе человек всё время бы получал разряды, взаимодействуя с объектами материального мира. Зачастую электроны, которые имеют слабую связь со своим атомным ядром присутствует в металлах – именно поэтому последние используются в качестве электрических проводников. Человечеству очень давно было известно это их свойство, потому провода и кабели с самого начала стали делать из меди и алюминия, полностью минуя этап подбора токопроводящих материалов. Отсюда логично заключить, что у диэлектриков, которые способны выполнять функцию изоляторов, электроны, наоборот, прочно связаны с ядрами и не могут свободно переходить на иные поверхности.

Природа устроила всё очень интересно: перераспределение зарядов чаще и проще происходит при взаимодействии проводника и диэлектрика, чем при контакте двух проводников, что на первый взгляд кажется нам более логичным. Если ребёнок бегает босыми ногами по шерстяному ковру, происходит трение и электроны из его тела перемещаются на волокна. Шерсть отлично сопротивляется отделению собственных электронов, но легко накапливает «чужие». Пока ребёнок на ковре, их совокупный заряд нейтрален, но стоит сойти с полотна, и в человеческом теле уже имеется выраженный недостаток электронов. Прикасаясь к металлической дверной ручке, которая всегда готова отдать часть своих электронов, ребёнок ощущает тот самый эффект покалывания и треск, которые сопровождают переход заряда. То есть, результатом описанных событий становится замещение переданных ковру электронов свободными электронами из металла ручки.

Фактически, тот же эффект, только гораздо масштабнее, лежит в основе образования молний. Облака в небе определённым образом взаимодействуют, что приводит к дисбалансу зарядов, а затем в один момент производят обратное перераспределение огромного количества электронов. Молния, которую мы видим, и есть тот самый обратный переход, сопровождаемый светом и звуком разряда – громом. Часть «лишнего» заряда поглощается землёй и постройками, а основное количество электронов занимают пустующие места в атомах доселе положительно заряженных облаков.

 

 

 

Как защититься от статического электричества?

В сущности, всё многообразие методов защиты от электростатики сводится к выбору из двух путей: либо необходимо создать условия для того, чтобы несвязанные электроны рассеивались сами по себе, не провоцируя переход со щелчком, либо предупредить само возникновение эффекта, не давая накопиться заряду. Самым простым способом избавиться от любых возможных электроударов статикой является банальное заземление электроприборов. Предполагается, что корпуса устройств, хоть и не находятся под напряжением непосредственно, могут постепенно накапливать заряд. Если мы обеспечим сток этого заряда в землю через отдельный кабель, то прикосновения к корпусу перестанут представлять угрозу для здоровья.

В бытовых приборах заземление обычно выполняется при помощи третьей жёлто-зелёной жилы в питающем шнуре. Она соединяется с соответствующим контактом в розетке и по проводу ведёт к заземляющему контуру на улице. В автомобилях и многих передвижных механизмах заземление ещё более очевидно: к кузову или корпусу крепится полоска из токопроводящего материала или цепочка, которая при езде касается асфальта и обеспечивает сток статического заряда в землю.

Ещё один широко известный способ избавиться от лишних электронов на предметах состоит в том, чтобы увеличить электропроводимость диэлектрических материалов. Сделав это, Вы получите возможность отводить излишний заряд на другие объекты, снижая суммарный потенциал. Нужный эффект достигается с применением различных спреев и аэрозолей, наносимых на предметы. Кроме того, на крупные приборы и устройства можно наклеивать специальные плёнки, собирающие заряд на себя. Принцип действия и у тех, и у других одинаков: просто во втором случае плёнка наклеивается сразу, а в первом она становится результатом высыхания состава на поверхности объекта.

Похожий эффект даёт и банальное увлажнение воздуха: если в доме высокая влажность, предметы мебели и другие поверхности приобретают тончайшую плёнку-налёт, которая обеспечивает повышенную электрическую проводимость. Ещё лучше ионизировать воздух в помещении: ионизатор сразу генерирует необходимое количество положительно и отрицательно заряженных частиц и выбрасывает их потоком при помощи вентилятора. Благодаря хорошему распространению, каждый ион быстро «находит своё место», притягиваясь к микрочастицам противоположной полярности и нейтрализуя заряд.

В промышленности, где любая искра может представлять серьёзную опасность, применяют другие подходы. К примеру, разрабатывают новые принципы осуществления производственного процесса, которые полностью исключают или минимизируют вероятность накопления заряда на поверхности станков и агрегатов, подготавливают микроклимат соответствующим образом, используют антистатические вещества при обработке оборудования и спецодежды персонала. За счёт того, что светильники и вспомогательные средства производства находятся вне зоны возможного касания человеком, снижается вероятность контакта между разнозаряженными телами и возникновения искры. На высокоопасных производствах сотрудники проходят через так называемую клетку Фарадея – это большой бокс, стенки которого сформированы из металлической сетки с маленькими ячейками. Конструкция перенимает на себя любой разряд и отводит его в землю по отдельному кабелю.

 

 

 

Интересные факты об электростатике

Специалисты различают три вида электростатического разряда. Рассмотрим их.

  1. Искровой разряд возникает между двумя условно равнозначными объектами, сравнимыми по величине – например, человеком и электроприбором. Искра может иметь почти любую мощность, а потому при наличии в воздухе паров легковоспламеняющихся жидкостей возможен серьёзный пожар.
  2. Кистевой разряд происходит между любым объектом и острым углом заряженного тела, являющегося диэлектриком. Его энергия значительно меньше, чем искрового, а потому уровень опасности считается ниже среднего. Данный разряд очень кратковременный и больше пугает треском, чем самим ударом.
  3. Скользящий разряд может проявить себя при трении тонких листовых материалов – например, при сворачивании листа металла в рулон. Кроме того, накопление заряда возможно на этапе распыления какого-либо покрытия при условии последующего движения слоёв материала между собой. Величина разряда сопоставима с первым типом, хоть и немного меньше.

Статическое электричество нашло своё применение всего в нескольких областях человеческой жизни. В частности, его используют для демонстрации существования электричества как такового в лабораторных условиях – например, на школьных уроках физики. Использовать его для того, чтобы обеспечить работу лампочек, к сожалению, не представляется возможным.

В промышленности электростатику применяют для оптимизации процесса окрашивания различных деталей. Краску заряжают одной полярностью, а предмет – другой, и производят распыление. Благодаря взаимному притяжению качество и равномерность покраски увеличиваются, скорость обработки одной детали возрастает, а расход краски снижается минимум вдвое.

Похожий эффект применяется в лазерных принтерах с бумагой и графитовым порошком. Их заряжают разнополюсными зарядами и благодаря этому тонер чётко ложится на отведённые для этого места. Именно данный принцип в своё время позволил перейти от струйной и матричной печати к цифровой и лазерной.

Во всех остальных сферах электростатический разряд продолжает считаться нежелательным явлением, несущим дискомфорт и потенциальный вред. Не исключено, что уже в ближайшее десятилетние человек сможет найти полезное применение данному явлению и поставить его на службу цивилизации. Исследования в этом направлении ведутся уже сегодня, однако назвать день, когда мы увидим первые значимые результаты, сейчас ещё очень сложно.

Как снять статическое электричество? Методы от «Юман» как снять статику на производстве

Скачать

Возникновение напряжения в десятки и сотни киловольт неизбежно на любом производстве, связанном с рулонными материалами. Намотка или размотка бумаги, фольги, плёнки, текстильной ткани с высокой скоростью влечёт за собой накапливание свободного электрического заряда, являющегося угрозой и для работников, и для оборудования — электростатика может серьёзно повредить обрабатываемый материал, спровоцировать опасные ситуации и даже стать причиной серьёзного пожара.

Основные причины возникновения статического электричества на производстве: 

  • 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, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские X-лучи и иные электрические поля (нетипичные для промышленных производств).
  • Резка рулонного материала (например, на бобинорезательных машинах)
  • Влияние электрического поля.

Нейтрализация статического электричества — одна из первоочередных производственных задач, от решения которой зависит как безопасность на предприятии, так и весь промышленный процесс.

Компания «Юман» представляет несколько вариантов ответов на вопрос «как устранить статику»: 

Активные методы нейтрализации статики:

Разряжающие электроды (планки), блоки питания, системы BASIX, SDS, RX3 IONSTAR, STATICJET RX21, ионизирующие пистолеты, сопла, головки, устройства для взрывоопасных зон — комплексные решения от немецкой компании Eltex Elektrostatik GmbH для превосходной нейтрализации электростатического заряда.

Пассивные методы нейтрализации статики:

Антистатические шнур и щётки — простое и экономичное решения для снятия статики.

ООО «Юман» является поставщиком антистатического оборудования и других аксессуаров, снимающих электростатическое напряжение при работе с рулонными материалами и предохраняющих работников от вредного влияния электростатики.

Немного теории о статическом электричестве

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 = ½ Q V = ½ C V2,

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
ОбъектЕмкость 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 человекаот 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.

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.

Как работает статическое электричество?

Ответ

Нарушение баланса между отрицательными и положительными зарядами в объектах.

Две девочки «наэлектризованы» во время эксперимента в Центре науки о свободе «Camp-in», 5 февраля 2002 г. «История Америки», Библиотека Конгресса.

Вы когда-нибудь шли через комнату, чтобы погладить свою собаку, но вместо этого получали шок? Возможно, вы сняли шляпу в засушливый зимний день и испытали на себе «волосы дыбом»! Или, может быть, вы прилепили воздушный шарик к стене после того, как потерлись им о свою одежду?

Почему это происходит? Это волшебство? Нет, это не волшебство; это статическое электричество!

Прежде чем понять статическое электричество, нам сначала нужно понять основы атомов и магнетизма.

Молодой человек сидит рядом с машиной электростатического воздействия Хольца, Колледж Дикинсона, 1889 год. Каталог эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса.

Все физические объекты состоят из атомов. Внутри атома находятся протоны, электроны и нейтроны. Протоны заряжены положительно, электроны заряжены отрицательно, а нейтроны нейтральны.

Следовательно, все состоит 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). В большинстве случаев положительный и отрицательный заряды уравновешиваются в объекте, что делает его нейтральным.

Статическое электричество является результатом дисбаланса между отрицательными и положительными зарядами в объекте. Эти заряды могут накапливаться на поверхности объекта, пока не найдут способ высвободиться или разрядиться. Один из способов разрядить их — через цепь.

Группа молодых женщин, изучающих статическое электричество в обычной школе, Вашингтон, округ Колумбия.К. Фрэнсис Бенджамин Джонстон, фотограф, около 1899 г. Отдел эстампов и фотографий, Библиотека Конгресса

При трении некоторых материалов друг о друга могут передаваться отрицательные заряды или электроны. Например, если вы потереть обувь о ковер, ваше тело собирает лишние электроны. Электроны цепляются за ваше тело до тех пор, пока их не освободят. Когда вы дотрагиваетесь до своего пушистого друга, вы испытываете шок. Не волнуйтесь, это только избыточные электроны, которые вы передаете своему ничего не подозревающему питомцу.

А как насчет того опыта «пробуждения волос»? Когда вы снимаете шляпу, электроны переходят от шляпы к волосам, создавая интересную прическу! Помните, объекты с одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга. Поскольку у них одинаковый заряд, у вас волосы встанут дыбом. Ваши волосы просто пытаются уйти как можно дальше друг от друга!

Морской пехотинец использует жезл статического разряда для снятия избыточного статического электричества перед тем, как прикрепить гаубицу M777 к вертолету CH-53E Super Stallion во время комплексной тренировки с перегрузкой в ​​базовом лагере морской пехоты в Пендлтоне, 12 апреля 2017 года.Капрал Фрэнк Кордова, фотограф. Галерея изображений Министерства обороны США

Когда вы трете воздушный шар о свою одежду, и он прилипает к стене, вы добавляете избыток электронов (отрицательные заряды) на поверхность воздушного шара. Стена теперь заряжена более положительно, чем воздушный шар. Когда они соприкасаются, воздушный шар будет прилипать из-за правила притяжения противоположностей (от положительного к отрицательному).

Для получения дополнительной информации о статическом электричестве и экспериментов см. Список веб-ресурсов и разделы для дополнительной литературы.

ВМС США выпускают пороховые фляги из латуни для предотвращения случайного воспламенения пороха из-за искр или статического электричества. Поле битвы в Уилсон-Крик, 2010 г. Служба национальных парков США, NP Gallery

Опубликовано: 19.11.2019. Автор: Справочная секция по науке, Библиотека Конгресса

CSCC

% PDF-1.6 % 1 0 объект > / OCG [5 0 R] >> / StructTreeRoot 6 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 7 0 объект > эндобдж 2 0 obj > поток 2009-02-17T15: 29 + 02: 002009-02-17T15: 28: 57 + 02: 002009-02-17T15: 29 + 02: 00Adobe Acrobat 8.1 Приложение «Объединить файлы» / pdf

  • CSCC
  • WSEAS
  • I.F.G.
  • uuid: f2c86ad4-023d-432f-b11c-f8e39ebc3e06uuid: 2ff0726d-ebb5-4556-85e1-79af291a941a Adobe Acrobat 8.1 конечный поток эндобдж 3 0 obj > / Кодирование> >> >> эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > >> / Имя (верхние / нижние колонтитулы) / Тип / OCG >> эндобдж 6 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > / XObject> / Шрифт> >> / MediaBox [0 0 594.95996 840.95996] / Аннотации [28 0 R 29 0 R 30 0 R 31 0 R 32 0 R 33 0 R 34 0 R 35 0 R] / Содержание 36 0 руб. / StructParents 0 / Родитель 4 0 R >> эндобдж 12 0 объект > / ColorSpace> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / ColorSpace> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > / ColorSpace> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState> >> / Тип / Страница >> эндобдж 15 0 объект > / ColorSpace> / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / ExtGState> >> / Тип / Страница / Аннотации [368 0 R] >> эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > поток xyp} h if & i22S4dIҤMIv1M6N2iCMdhJƷ | `cc | bԧ $> uCƦHZmp: ˫ ߻ Z ~ Ϯ} ww? ~ _R ​​

    (PDF) Новый метод создания высоковольтной статической электрической нагрузки для электростатического разделения — трибоэлектрическая зарядка. подготовленный и подходящий корм

    материала.Однако система доказала, что электростатическое разделение

    проводящих и непроводящих частиц может быть обеспечено за счет статического электрического заряда

    , создаваемого трибозарядом. В этих испытаниях кормовой материал

    риалов также заряжался посредством трибозарядки в пластиковом ящике. Хотя нанесение

    зарядов на частицы корма возможно в электрическом поле

    , создаваемом трибозарядом, этот вопрос не исследовался

    в рамках экспериментальных исследований.Тем не менее, никакого измеримого изменения напряжения на электроде

    не наблюдалось, вызванного отложением потенциала

    на частицах во время испытаний на разделение минералов.

    Пошаговая и повторяющаяся процедура испытаний применялась на более грубой,

    стадиях продувки и очистки. Однако статический электрический заряд

    можно использовать в параллельных электродах для дополнительных стадий продувки и очистки.

    Могут быть спроектированы последовательные ступени разделения, и необходимый статический электрический потенциал

    может быть также подан на параллельные электроды от

    того же блока трибозарядки.

    5. Заключение

    В этом исследовании был исследован новый метод получения высокого напряжения (статический электрический заряд

    ), который требуется для электростатического разделения проводящих

    и непроводящих частиц путем трибозарядки. Сначала была создана система трибозарядки

    , а затем было изучено влияние различных конструктивных и эксплуатационных параметров на произведенный статический электрический заряд

    . Результаты показали, что трение двух

    различных материалов с противоположных сторон трибоэлектрического ряда pro

    создает достаточный статический электрический заряд для электростатического сепаратора.

    Статический заряд может быть произведен максимум до ± 30 кВ на поверхности электрода

    посредством трибозарядки. Этого достаточно для создания силы притяжения

    или силы отталкивания между электродом и частицами. После того, как необходимое высокое напряжение

    было достигнуто за счет трибозарядки, в блоке разделения было проведено несколько испытаний на разделение

    , чтобы увидеть выполнение трибоэлектрического эффекта в электростатическом сепараторе. Электроэнергетика

    , образованная трением, может собираться токопроводящими щетками, а

    — храниться в электроде.Это ключ к разделению двух частиц

    с разной электропроводностью.

    Полярность и величину статического электрического заряда можно регулировать

    путем изменения рабочих параметров, таких как типы

    ремней и роликов, скорость ремня, размеры электродов и размеры щеток.

    Обеспечивает разделение различных полезных ископаемых в горнодобывающей промышленности

    и материалов в сфере переработки. Результаты показали, что статический электрический заряд

    может быть увеличен до ± 35 кВ на электроде

    путем трибозарядки.

    Результаты испытания на разделение также показали, что непроводящие и

    проводящие частицы могут быть разделены в электростатическом сепараторе

    с использованием высокого напряжения, создаваемого трибозарядом.

    На большинстве промышленных предприятий используются ленточные или ленточные конвейеры

    . Выбор подходящих материалов для конвейера и его роликов

    обеспечивает необходимое высокое напряжение, необходимое для сепаратора

    вместо больших трансформаторов.Кроме того, этот заряд может быть использован при разделении

    и

    на проводящие и непроводящие частицы. С другой стороны, высокое напряжение, производимое в этой системе, будет более безопасным, чем заряд

    , производимый трансформатором, из-за очень быстрого затухающего тока.

    Благодарности

    Авторы выражают признательность за финансовую поддержку TUBİTAK

    (Совет по научным и технологическим исследованиям Турции).

    Конфликт интересов

    Отсутствует потенциальный конфликт интересов, включая какие-либо личные или

    другие отношения с другими людьми или организациями в течение трех

    лет с момента начала представленной работы, которая могла бы ненадлежащим образом

    влиять или восприниматься чтобы повлиять на их работу.Все работы по этому исследованию

    принадлежат его авторам. Подтверждение финансовой поддержки со стороны

    TUBİTAK — единственное условие, которое этот институт посчитал необходимым для того, чтобы не было конфликта интересов.

    Роль источника финансирования

    TUBİTAK (Совет по научным и технологическим исследованиям

    Турция) предоставил финансовую поддержку исследованиям и поддержал

    в написании этого отчета (№ проекта: 1001-111M729).Только авторы

    принимали участие в этом исследовании, разработке, сборе и интерпретации

    данных, написании отчета и решении представить статью

    для публикации.

    Ссылки

    [1] Ю. Цинь, Дж. Ву, К. Чжоу, З. Сюй, Квадратичные нелинейные модели для оптимизации электростатического заряда

    Разделение измельченных отходов печатных плат с использованием метода поверхности отклика —

    ology, J. Опасность. Матер. 167 (1–3) (2009) 1038–1043.

    [2] С. Мацусака, Х. Маруяма, Т. Мацуяма, М. Гадири, Трибоэлектрическая зарядка порошков

    : обзор, Chem. Англ. Sci. 65 (2010) 5781–5807.

    [3] O.C. Ральстон, Электростатическое разделение смешанных гранулированных твердых частиц, Elsevier, Amsterdam,

    1961.

    [4] E.G. Келли, Д.Дж. Spottiswood, Introduction to Mineral Processing, Wiley-Interscience

    Publication, 1982 291–300.

    [5] Л. Даскалеску, Р. Морар, А. Юга, А. Самуила, В. Нямту, Электростатическое отделение изоляционных и проводящих частиц

    от гранулированных смесей, Часть.Sci. Technol. 16 (1998)

    25–42.

    [6] Р. Конлехнер, Л. Даскалеску, Новые приложения для «стандартных» электростатических сепараторов

    тор, конф. Рек. IEEE IAS Annu. Встретиться. (2005) 2569–2572.

    [7] А. Юга, С.Влад, М. Михайлеску, Л. Даскалеску, Лабораторный пластинчатый / сетчатый электро-

    Статический сепаратор

    для сыпучих смесей: конструкция, разработка и применение, Часть. Sci.

    Technol. 22 (2004) 275–283.

    [8] А. Д. Дэнс, Р. Д. Моррисон, Количественная оценка черного искусства: электростатическое разделение минеральных песков

    , Шахтер.Англ. 5 (7) (1992) 751.

    [9] M.J. Pearse, M.I. Поуп, Разделение кварц-доломитовых порошков трибоэлектрическим методом, Powder Technol. 14 (17–15) (1976).

    [10] Дж. Ву, Дж. Ли, З. Сюй, Электростатическое разделение многоразмерных гранул измельченных печатных плат

    с использованием двухвалкового сепаратора, J. ​​Hazard. Матер. 159 (2008) 230–234.

    [11] Ричард Дж. И др., Оптимизация извлечения металлов и пластмасс из отходов электрического кабеля

    с использованием электростатического сепаратора пластинчатого типа, Waste Manag.60 (2017)

    112–122.

    [12] М. Милуди, К. Медлес, А. Тилматин, А. Бендауд, Л. Даскалеску, Оптимизация электростатического разделения ленточного типа

    трибоаэродинамически заряженных смесей гранулированного пластика

    , IEEE Trans. Ind. Appl. 49 (2013).

    [13] J.G. Дробный, Полимеры для электричества и электроники: материалы, свойства и приложения

    , John Wiley & Sons, Inc., 2012

    [14] B.A. Kwetkus, Трибоэлектризация частиц и ее использование в электростатическом процессе разделения

    , Part.Sci. Technol. 16 (1) (1998) 55–68, https://doi.org/10.1080/

    027263598084.

    [15] R.C. Аллен, Трибоэлектрическое производство: получение заряда, EE-Eval. Англ. 39 (11) (2000) С4- +.

    [16] G.S.P. Castle, Контактная зарядка между изоляторами, J. Electrost. 40–41 (1997) 13–20.

    [17] М.М. Зелмат, М. Ризуга, А. Тилматин, К. Медлес, М. Милуди, Л. Даскалеску,

    Экспериментальное сравнительное исследование различных трибозарядных устройств для трибоэлектрического

    разделения изолирующих частиц, IEEE Trans.Ind. Appl. 49 (3) (2013) 1113–1118.

    [18] E.G. Келли, Д.Дж. Споттисвуд, Теория электростатического разделения: обзор, часть I.

    Основы, оригинальная исследовательская статья, Miner. Англ. 2 (1) (1989) 33–46.

    [19] Дж. Чен, Р. Хонакер, Сухое разделение смеси угля и кремнезема с использованием роторного трибоэлектростатического сепаратора

    , Топливный процесс. Technol. 131 (2015) 317–324.

    [20] T.X. Ли, Х. Бан, Дж. К. Хауэр, Дж. М. Стенсель, К. Сайто, Сухое трибоэлектростатическое разделение

    минеральных частиц: потенциальное применение в освоении космоса, J.Электрост. 47 (3)

    (1999) 133–142.

    [21] Дж. Ли, Г. Ву, З. Сюй, Трибозарядные свойства пластиковых гранул отходов в процессе трибоэлектростатической сепарации

    , Управление отходами. 35 (2015) 36–41.

    [22] Б.А. Wills, T. Napier-Mun, Магнитное и электрическое разделение, Wills ‘Mineral

    Processing Technology, седьмое издание 2005 г., стр. 353–372.

    [23] С. Чжан, Э. Форссберг, Оптимизация электродинамического разделения металлов

    извлечение из электронного лома, Ресурсы.Консерв. Recycl. 22 (3–4) (1998) 143–162.

    [24] W.M. Саслоу, Глава 2 — Закон Кулона для статического электричества, принцип суперпозиции

    , Электричество, магнетизм и свет, 2002 80–107.

    [25] Р. Хеллборг, Электростатические ускорители, основы и приложения, Springer,

    Швеция, 2005 9–22.

    [26] A.F. Diaz, R.M. Феликс-Наварро, Полуколичественный трибоэлектрический ряд для полимерных материалов

    : влияние химической структуры и свойств, J.Электрост. 62 (2004)

    277–290.

    95T.O. Диздар и др. / Powder Technology 327 (2018) 89–95

    Эффекты, теория и контроль статического электричества

    Эффекты статического электричества

    Статическое электричество уже давно является проблемой для многих промышленных и коммерческих предприятий и представляет серьезную опасность, особенно во взрывоопасных средах и в областях, где присутствуют легковоспламеняющиеся растворители или материалы.

    Не только внезапный разряд или искрение статического электричества ответственны за пожары и взрывы, но он также приводит к убыткам в миллионы долларов для производителей из-за простоев оборудования и потери человеко-часов, а также из-за потери продукции, особенно в области полупроводников и полупроводников. электронная промышленность, где компоненты, чувствительные к статическому электричеству, деградируют или разрушаются под действием всего лишь нескольких вольт статического электричества.Для пользователей сложной электроники статическое электричество приводит к потере памяти, ложным входам и т. Д. В электронном запоминающем оборудовании, таком как компьютеры, терминалы данных и текстовые процессоры.

    Эффект статического электричества в производственных процессах становится все более серьезной проблемой в связи с широким использованием синтетических материалов и высокоскоростного оборудования. Некоторые пластмассы, например, при прохождении через машину могут создавать статические заряды в несколько тысяч вольт. Эти сильно заряженные материалы иногда притягиваются к роликам или направляющим машины, вызывая заедание и даже повреждение оборудования.Этот же сильно заряженный материал, если его перемотать на большой рулон, как в операции продольной резки и перемотки, может стать огромным конденсатором, способным накапливать статическое электричество мощностью более 50 000 вольт. Этот сильно заряженный «конденсатор» может вызвать у операторов неприятные удары током, даже ожоги или травмы из-за физической реакции на электрошок. Этот «конденсатор» может вызвать дугу к ближайшему проводнику и вызвать сильную дугу длиной в несколько дюймов, которая в правильной ситуации может легко вызвать пожар или взрыв.

    В критических областях, таких как упаковка пищевых продуктов и лекарств, производство полупроводников и биомедицинских продуктов, а также практически в любых процессах, требующих процедур в чистом помещении или просто чистого продукта, статический заряд становится проблемой. Любая деталь или материал, поддерживающий статический заряд, будет притягивать загрязнения, будь то частицы пыли микроскопических размеров или пыль и стружка от механической обработки.

    Большинство проблем, связанных со статикой, какими бы простыми или сложными они ни казались, можно решить после того, как проблема будет решена, проанализирована, а соответствующие методы управления внедрены и соблюдены.

    Теория

    Чтобы иметь возможность анализировать статические проблемы и определять правильные решения или методы нейтрализации, важно понимать физические и электрические принципы, участвующие в генерации статического электричества.

    Молекулярная теория строения материи утверждает, что каждая молекула тела состоит из положительных и отрицательных зарядов. Положительные заряды содержатся в ядре молекулы, в то время как отрицательные заряды или электроны могут свободно вращаться вокруг положительно заряженного ядра.В нейтральной или незаряженной молекуле сумма отрицательно заряженных электронов на орбите равна сумме положительных зарядов в ядре. Любая материя, состоящая из нейтральных молекул, также нейтральна.

    При определенных условиях некоторым молекулам не хватает силы или притяжения между положительным ядром и отрицательно вращающимися электронами, чтобы удерживать все электроны на орбите. В этом случае наиболее удаленные электроны на орбите, которые называются валентными электронами, имеют тенденцию притягиваться к соседней молекуле с большей силой притяжения, оставляя в ядре избыток положительных зарядов.Таким образом, молекула заряжается положительно. И наоборот, некоторые молекулы имеют тенденцию улавливать дополнительные электроны, вызывая дисбаланс и приводя к образованию отрицательно заряженной молекулы. Любое вещество с избытком отрицательных молекул становится отрицательно заряженным, и наоборот, вещество с избытком положительных молекул становится положительно заряженным.

    Предметы или материалы могут заряжаться в результате трения или, проще говоря, просто контакта и разделения двух материалов. Когда два объекта или материала находятся в тесном контакте, валентные электроны, ближайшие к поверхности материала, свободно перемещаются от молекулы к молекуле, от материала к материалу, пока не присоединятся к более сильным ядрам.При разделении материалов один из материалов теряет электроны и становится положительно заряженным. Другой получает электроны и становится отрицательно заряженным. По мере того как давление или скорость контакта и разделения или трения между двумя материалами увеличивается, напряжение статического заряда увеличивается.

    Еще один способ, с помощью которого объект или материал может заряжаться, — это индукция. Сильно заряженный объект создает статическое поле вокруг объекта. Если изолированный или незаземленный проводящий объект попадет в это статическое поле, он тоже станет заряженным, но с противоположной полярностью.Это создает основу для возможного электростатического разряда на каком-либо другом проводящем объекте, что может привести к возникновению дуги, достаточной для воспламенения горючих веществ или разрушения чувствительных электронных компонентов. Если затем удалить проводящий объект с индуцированным зарядом из поля, он вернется в исходное состояние.

    Изоляторы и проводники:

    При работе со статическим электричеством необходимо учитывать типы материалов. Материалы делятся на две основные классификации: проводники и изоляторы.Внутри проводника электроны свободно перемещаются по всему телу. Следовательно, когда незаземленный проводник становится заряженным, весь объем проводящего тела принимает заряд с одинаковым потенциалом и полярностью. Заряженный проводник можно нейтрализовать, просто подключив его к земле, поскольку земля фактически является бесконечным источником и вместилищем электронов. Если проводник заряжен положительно и соединен с землей, необходимое количество электронов будет течь от земли к проводнику, пока проводник не станет нейтральным.И наоборот, если проводник заряжен отрицательно, а затем подключен к земле, избыточные электроны будут течь на землю, пока проводник не станет нейтральным.

    Изолятор по-разному реагирует на статическое электричество и не может быть нейтрализован простыми методами заземления, как проводники. Внутри изолятора поток электронов очень ограничен. Из-за этого изолятор может сохранять несколько статических зарядов разного потенциала и полярности на различных участках своей поверхности.Подключение изолятора к земле не приведет к обмену или потоку электронов, как это происходит с проводниками, поэтому необходимо использовать другие средства для нейтрализации статического электричества на изоляторах.

    Два основных метода нейтрализации статического электричества

    Существует два основных метода нейтрализации статического электричества: метод проводимости и метод замены. Как упоминалось ранее, токопроводящий объект можно нейтрализовать, подключив его к заземлению. Пока проводник остается заземленным, статические заряды не развиваются.

    Метод проводимости:

    Изолятор, если он может быть проводящим, также может быть нейтрализован при заземлении. Изолятор можно сделать до некоторой степени проводящим одним из следующих способов: увлажнение, химические антистатические покрытия, внутренние антистатики и нагружение углем.

    Некоторые гигроскопичные материалы обладают способностью впитывать влагу в условиях высокой влажности. В этом случае материал становится достаточно проводящим, чтобы снимать статические заряды.Для негигроскопичных материалов — уровень влажности, необходимый для эффективного рассеивания статического заряда; однако это было бы непрактично для большинства производственных приложений.

    Антистатические химические покрытия наносятся на непроводящие объекты путем распыления, протирания или погружения и образуют проводящую поверхность, которая рассеивает статические заряды. Само химическое вещество не делает поверхность проводящей, но фактически поглощает влагу из воздуха, которая собирается на поверхности и образует своего рода проводящий слой.

    Внутренние антистатики — это химические вещества, которые примешиваются к пластику во время формования или экструзии. Эти антистатики продолжают мигрировать на поверхность и работают по тому же принципу, что и антистатические покрытия.
    Углерод может быть добавлен к пластмассам перед формованием или экструзией для образования проводящих пластмасс, содержащих углерод. Этот процесс, а также использование внутренних антистатиков больше используется при производстве продукции для контроля статического электричества и не обязательно как средство устранения статических проблем, возникающих в процессе производства.

    Метод замены — Ионизация:

    Если недостающие электроны в положительно заряженном материале могут быть заменены или если отрицательно заряженный материал может поглощать положительные ионы, этот материал можно нейтрализовать. Этот процесс стал возможным благодаря ионизации, которая представляет собой расщепление молекул воздуха на положительные и отрицательные заряды. Ионизирующее устройство испускает большое количество отрицательных и положительных ионов в непосредственной близости от статически заряженного объекта. Поскольку противоположные заряды притягиваются, заряженный объект принимает достаточное количество отрицательных или положительных ионов, в зависимости от того, что требуется для нейтрализации.Это ионизирующее устройство действует как бесконечный источник отрицательных и положительных ионов.

    Методы ионизации

    Существует три основных типа оборудования для производства ионизации: оборудование для нейтрализации статического электричества высокого напряжения, оборудование с ядерной энергетической установкой и нейтрализаторы индукционного типа.

    Статический нейтрализатор с электрическим приводом состоит из одной или нескольких точек ионизации, на которые подается высокое напряжение в непосредственной близости от точки заземления.Поле высокого напряжения, возникающее между точкой ионизации и заземлением, ионизирует воздух. Когда заряженный материал проходит внутри этого поля, он становится нейтральным. Устройства нейтрализации статического электричества доступны во многих различных конфигурациях, включая взрывозащищенные конструкции для опасных зон. Термин «безударный», когда он относится к оборудованию с электрическим приводом, означает, что точка ионизации емкостно связана с источником высокого напряжения, тем самым ограничивая ток в этой точке до очень низкого уровня.Прямой контакт с острием не вызовет ощущения удара, а поскольку энергия очень мала, дуга не вызовет воспламенения легковоспламеняющихся материалов. Безударные конструкции
    обычно обеспечивают большую эффективность в определенных областях применения, связанных с чрезвычайно высокими зарядами или высокоскоростными материалами. В этом оборудовании источник высокого напряжения подключен непосредственно к точке ионизации. Непосредственный личный контакт с острием вызовет неприятное ощущение удара током, а
    достаточно энергии, чтобы вызвать возгорание легковоспламеняющихся материалов.При выборе оборудования следует выбирать безударную или бесшумную конструкцию в зависимости от конкретного применения.

    В нейтрализаторах статического электричества используются такие элементы, как полоний или радий, которые заключены в керамические шарики и прикреплены к нейтрализующим устройствам. Эти материалы бомбардируют окружающие молекулы воздуха высокоскоростными альфа-частицами, вызывающими ионизацию. Ядерное оборудование может использоваться во взрывоопасных зонах и не требует электрических подключений.Однако эти устройства можно сдавать только в аренду, и их необходимо заменять ежегодно.

    Оборудование индукционного типа , даже несмотря на то, что оно не имеет внешнего питания, использует принцип ионизации высокого напряжения. Эти устройства обычно имеют конфигурацию с прямым стержнем с рядом точек ионизации, пучками или проводом, подключенными к заземленному металлическому стержню. Высокое напряжение, необходимое для ионизации, на самом деле представляет собой статический заряд высокого напряжения на самом материале. Когда материал проходит через индукционную планку, поле высокого напряжения, связанное со статическим зарядом на материале, ищет точку заземления, которая представляет собой серию точек на стержне.Это ионизирует воздух в достаточной степени, чтобы помочь в нейтрализации, но не всегда может обеспечить достаточную нейтрализацию для решения проблемы. У индукционных стержней чем выше потенциал заряженного материала, тем выше ионизация.

    Однако это работает и в обратном направлении. По мере уменьшения заряда материала эффективность ионизации снижается до тех пор, пока не достигнет порогового уровня, при котором ионизация прекращается. После этого должны использоваться другие средства, такие как оборудование с электрическим или ядерным приводом.

    Руководство по выбору оборудования

    Для получения оптимальных результатов при выборе оборудования или материалов для нейтрализации статического электричества всегда консультируйтесь с обученным и квалифицированным специалистом по электростатике, имеющим опыт работы в промышленности.

    Оборудование для нейтрализации статического электричества доступно во многих различных конфигурациях и выбирается в зависимости от условий и требований каждого приложения. Следует отметить, что всякий раз, когда речь идет о взрывоопасных зонах или легковоспламеняющихся материалах, следует использовать безударные, взрывозащищенные или ядерные устройства.Если помимо нейтрализации статического электричества требуется очистка материалов или предметов, некоторые устройства также доступны с подачей воздуха, чистящими щетками или щетками и пылесосом.

    Воздуходувки с ионизацией воздуха , вероятно, являются одним из наиболее универсальных типов оборудования для нейтрализации статического электричества. Они доступны в портативных моделях для настольной работы или в моделях для постоянного монтажа. Эти устройства способны нейтрализовать материалы на расстоянии до 10 футов и особенно подходят для деталей и материалов нестандартной формы, а также для рулонных и листовых материалов.Ионизирующие нагнетатели состоят из корпуса, содержащего вентилятор, который продувает воздух либо через решетку, либо через стержни, нейтрализующие статическое электричество, либо ядерный материал. Любые предметы или материалы в воздушном потоке нейтрализуются. Для опасных зон доступны электрические и ядерные блоки X-Proof.

    Статические стержни доступны во многих различных конструкциях для решения многих задач. Они доступны в безударном или безударном электрическом исполнении, взрывозащищенном, ядерном и индукционном.Некоторые из них также доступны с подачей воздуха для удаления загрязнений. Прутки обычно состоят из прямого ряда точек ионизации, содержащихся в металлическом кожухе, и наиболее подходят для нейтрализации листовых материалов, полотен и практически любого плоского материала, который может проходить в пределах одного-двух дюймов от планки. Статические стержни также доступны в круглых версиях для таких применений, как формование и заполнение, экструзия или перемещение волокна. Также доступны специальные высокоскоростные шины с двойной полярностью для сложных применений, связанных с высокоскоростными полотнами.

    Пистолеты и сопла для ионизации воздуха имеют встроенные ионизирующие устройства и работают на сжатом воздухе, который обеспечивает концентрированный точечный источник воздуха. Сопла и ручные пистолеты предназначены для одновременной очистки и нейтрализации статических зарядов на деталях и материалах. Оба доступны с электрическим приводом (безударным и бесшоковым) или ядерным, а некоторые доступны со встроенными воздушными фильтрами и конструкцией, подходящей для использования в чистых помещениях.

    Системы пылеулавливания для удаления статического электричества включают статические стержни с электрическим приводом и чистящие щетки, установленные на вакуумном кожухе.Большой промышленный центробежный вакуумный агрегат со встроенной системой сбора обеспечивает вакуум. Обычно они изготавливаются по специальному заказу и в основном предназначены для очистки и нейтрализации рулонных материалов.

    Измерители статического заряда чрезвычайно полезны при анализе статических проблем и помогают определить правильное место для установки оборудования для нейтрализации статического электричества. Можно контролировать эффективность нейтрализующего оборудования и проверять материалы, чтобы определить их заряжаемость и скорость разряда.Измерители доступны в более дешевых карманных моделях или в более сложных моделях для лабораторного использования. Измерители статического заряда необходимы там, где критически важен контроль статического заряда.

    Токопроводящие браслеты — самый важный элемент для отвода статического электричества от человеческого тела. Обычно они состоят из браслета из проводящего материала, соединенного с землей с помощью длинного многожильного провода с герметизированным резистором в один мегом на конце рядом с браслетом. При выборе токопроводящего браслета с многожильным заземляющим проводом, те, у которых резистор расположен ближе всего к браслету, обеспечивают максимальную защиту оператора от потенциальной опасности поражения электрическим током в случае случайного контакта изношенного заземляющего провода с a.c. линейное напряжение.

    Проводящие и антистатические материалы — это либо углеродсодержащие пластмассы (обычно проводящие), либо пластмассы, содержащие внутренние антистатики (антистатические). Электропроводящие материалы доступны во многих конфигурациях, таких как наручные и ножные ремни, заземляющие ремни, токопроводящая пленка, пакеты, пена высокой и низкой плотности, токопроводящие напольные коврики и напольные покрытия, рабочие поверхности, сумки, ящики для хранения вещей, лотки и ящики для хранения. Электропроводящие материалы широко используются в электронной промышленности для предотвращения разрушения чувствительных к статическому электричеству компонентов.

    Антистатическая одежда включает лабораторные халаты, халаты, перчатки, бахилы, кепки и т. Д., Помогающие контролировать статические заряды на теле и одежде. Одежда из синтетических материалов способна накапливать статические заряды в несколько тысяч вольт. Сильно заряженная одежда способна вызвать заряды на соседних проводниках, которые, в свою очередь, могут разрядиться и создать дугу, достаточную для воспламенения или разрушения чувствительного электронного компонента. Антистатическая одежда в первую очередь действует как «щит», предотвращающий возникновение статического электричества за счет индукции.

    Распространенные проблемы статического электричества и способы их устранения: цикл кратких статей.

    Статическое электричество — это ограничение избыточного заряда : Когда избыток положительного или отрицательного заряда ограничен относительно небольшим объемом (вдали от любого избыточного заряда противоположной полярности), между зарядами в этом объеме возникает взаимное отталкивание. Это отталкивание заставляет заряды попытаться покинуть ограничивающий объем и разлететься, высвобождая энергию.Эта энергия доступна для нанесения искры. Если два нейтральных, но непохожих материала натереть друг друга, в результате чего один из них станет +, а другой -, будет очень мало энергии отталкивания, доступной для любого объекта, когда они находятся близко друг к другу. Только когда они разделены, на каждом объекте будет накапливаться значительная «искровая» энергия. Помимо искрения, заряженные объекты могут притягиваться друг к другу (или отталкиваться). Всегда существует сила притяжения между незаряженными проводниками (такими как листовой металл или даже отдельные частицы пыли) и заряженными объектами (такими как изолирующая поверхность, с которой только что был удален клей).Более подробное объяснение механизмов статического электричества можно найти здесь. Есть несколько ситуаций, в которых возникает нежелательное статическое электричество. Причины и решения будут рассмотрены по категориям ниже.

    Персонал заряжается : Высокое статическое напряжение на людей (конечно) чаще всего вызывается трением друг о друга разнородных материалов. Этот тип зарядки называется «трибоэлектрическим эффектом», и таблица материалов и их относительный заряд находится здесь.Типичный пример трибоэлектрической зарядки происходит, когда обувь на резиновой подошве трутся о нейлоновый ковер. Некоторые электроны прыгают с нейлона на резину, пока два материала находятся в контакте. Когда человек идет по ковру, больше электронов накапливается на подошве подошвы. Взаимное отталкивание этих электронов становится очень сильным, особенно когда обувь поднимается от ковра (от значительного количества положительного заряда, который остается на ковре). При сильном отталкивании часть электронов перемещается от подошвы к человеку, потому что резина не является идеальным изолятором.Кроме того, некоторые электроны действительно проникают сквозь воздух от подошвы до человека. Таким образом, человек приобретает все больший отрицательный заряд. Будучи «проводником», человек может быстро разрядить большую часть энергии сразу. Если человек поднесет палец к земле, большинство этих электронов будут искры на землю в этом месте.

    «Башмаки на ковре» — пример того, как два изолятора обмениваются зарядом. Этот тип зарядки может также возникать, если проводник (или даже человеческая кожа) трется об изолятор, но этого не происходит, когда проводник трется о другой проводник.Заряд можно уменьшить, ограничив среду материалами, которые не сильно заряжаются (см. Трибоэлектрическую таблицу). Как правило, материалы с близким к нулю сродством (например, хлопок, нитрильный каучук, поликарбонат, АБС-пластик) не будут сильно заряжаться при трении о металл или друг о друга. Другие материалы будут заряжать гораздо больше, такие как уретановая пена и прозрачная герметизирующая лента для картонных коробок (оба сильно +), или тефлон и большинство типов резины (оба сильно -). Кожа человека заряжается (обычно +) при трении об изоляторы, но кожа является проводником, поэтому при трении о другие проводники она не заряжается.Проблемы с зарядкой могут быть значительно уменьшены за счет правильного выбора материалов, таких как хлопок, АБС и т. Д., И использования рабочих поверхностей, которые, по крайней мере, слабо проводят электричество (т. Е. Обладают антистатическими свойствами, так что персонал не заряжается при касании поверхностей).

    В большинстве ситуаций персональные заземляющие устройства (заземляющие соединители на запястье или обуви) работают очень хорошо, снижая заряд и напряжение тела до безопасных уровней даже при наличии значительного заряда. Однако, как для личной безопасности, так и для уменьшения сильноточных скачков, в сборку встроен резистор, подключенный последовательно с землей.Его значение обычно выбирается от 100 000 до 10 миллионов Ом. Этот резистор обеспечивает скачок напряжения тела при возникновении искры, электростатического разряда или скачка тока на теле. Кроме того, постоянное напряжение переменного или постоянного тока на корпусе, которое будет обратно пропорционально выбранному значению сопротивления, появится, если присутствует источник тока. Источники тока включают близость к ионизатору переменного или постоянного тока, трибоэлектрический заряд трением (ток присутствует только во время трения) или случайное прикосновение к источнику напряжения, даже при низком напряжении (сопротивление между руками и металлом обычно меньше сопротивление, встроенное в разъем заземления).Если есть проблемы с личным напряжением, превышающим допустимые пределы, даже на мгновение уменьшите сопротивление заземления. (Сенсорный монитор напряжения персонала может использоваться для определения источников таких проблем и определения того, является ли сопротивление правильным для данного приложения.)

    Материал заряжается : Статическая зарядка материала не является неизбежной — это процесс, который может прерываться на разных этапах. Примером (возможного) статического заряда является непрерывный лист бумаги, проходящий по ролику из натурального каучука, как показано ниже.

    Хотя резиновый валик (черный) показан с зарядом «-» на его поверхности, предположим, что и валик, и длинный лист бумаги (серый) были разряжены до того, как вступили в контакт друг с другом. «Начало» листа бумаги показано в правой части изображения; имейте в виду, что в результате контакта с роликом бумага приобрела большой + заряд, тогда как остальная часть бумаги имеет меньший заряд или совсем не заряжена. Когда бумага трется о натуральный каучук, поверхность резины забирает электроны с бумаги, становясь отрицательной.Таким образом, статья становится положительной. Однако существует максимальный заряд, который может выдержать резиновая поверхность (около двух миллиардных долей ампер-секунды на 1 см 2 ). Тогда резина не сможет больше удалять электроны с бумаги. Если система в точности такая, как показано выше, то после того, как первые несколько футов бумаги пройдут по ролику, оставшаяся бумага не будет заряжаться роликом. В этом идеализированном примере проблема статики быстро исчезает.

    Однако в реальном мире конструкция системы обычно приводит к тому, что заряд продолжает накапливаться на бумаге .Это происходит из-за того, что заряд утекает с ролика и / или оседает непосредственно на бумаге. Если заряд на ролике стечь на землю, он может продолжать заряжать бумагу бесконечно. Многие резиновые детали содержат некоторое количество углерода, что делает их слабопроводящими (антистатическими). Это свойство может показаться хорошим, но в данном случае оно плохо. Если подшипники на антистатическом резиновом ролике металлические и заземленные, то избыточные электроны могут перетекать на землю, позволяя ролику продолжать заряжать бумагу.Фактически, электроны удаляются с бумаги (роликом) и затем попадают на землю, вместо того, чтобы быть захваченными роликом. Если зарядка происходит с помощью этого метода, переход на чистую резину (не с углеродным наполнителем) или изоляция подшипников от земли уменьшит проблему, но эти шаги могут вызвать другие проблемы. Безусловно, лучший способ уменьшить зарядку — это использовать ролик, сделанный из материала, который не сильно заряжает бумагу. Посмотрев на трибоэлектрический стол, становится ясно, что нитриловый каучук — гораздо лучший выбор, чем натуральный каучук для бумажного валика.Также обратите внимание, что если натуральный каучук становится сильно заряженным, на его поверхности может возникать самопроизвольная искра, позволяющая некоторым электронам улететь в воздух. Это позволит бумаге снова начать заряжаться. Вероятность возникновения искр выше, если рядом находится металл. В отличие от натурального каучука, нитрильный каучук по сравнению с бумагой вряд ли будет заряжаться достаточно, чтобы вызвать искру.

    Если поместить заземленные металлические детали рядом с роликом (или рядом с чем-либо, что уже заряжено), они могут вызвать дополнительную зарядку. Ниже показан металлический стержень (синий), который электрически подключен к заземлению.Шток может быть тормозом или редуктором; однако он также удаляет заряд — там, где он касается ролика. (Предположим, что резина не является антистатической, а вместо этого является идеальным изолятором, и не обращайте внимания на любой заряд трения, который может возникнуть, когда металл трется о резину.)

    Теперь бумага становится равномерно и сильно заряженной, и зарядка со временем не прекращается. (Как правило, закругленный стержень, как показано на рисунке, не снимает весь заряд, как показано на рисунке. Заостренное лезвие ножа снимает больше заряда, чем закругленная форма, а заземленная «мишура» часто используется для снятия статического заряда. , удаляет еще больше.Острые металлические части могут удалить заряд, как показано выше, даже если они находятся близко к ролику, но не касаются его.) По иронии судьбы, как и в предыдущем примере, удаление заряда с ролика усугубляет проблему статического электричества.

    Помимо снятия заряда с ролика прикосновением металла к ролику или рядом с ним, бумага может также накапливать заряд +, если металлические части находятся рядом с бумагой. На картинке ниже изображена острая металлическая кромка ножа (синяя), которая заземлена. «Мишура», состоящая из тонких полосок металлической фольги, будет иметь тот же эффект, что и лезвие ножа.

    Если поднести острый кусок заземленного металла к достаточно заряженному объекту (ролику), противоположные заряды вылетят из заостренного наконечника, и эти заряды попытаются столкнуться с заряженным объектом. Вместо этого бумага мешает, и она получает заряд. Как видно, попытки нейтрализовать статическое электричество (на картинке с помощью лезвия ножа) могут привести к ужасным неудачам, если они будут применены неправильно. Аналогичная зарядка произойдет, если добавить верхний ролик, при условии, что он заземлен из металла.Если лезвие ножа сдвинуть вправо (на расстояние, в несколько раз превышающее диаметр ролика), то лезвие, наконец, может принести пользу, поскольку оно может удалить некоторый заряд с бумаги.

    Удаление или предотвращение заряда материалов : Если материал является хорошим проводником, например, металл, прикосновение к земле даже на короткое время приведет к его разрядке. Это следует делать только в том случае, если проводник не находится близко к сильно заряженному объекту или металлическому листу, находящемуся под высоким напряжением. Если слишком близко к такому объекту, проводник будет собирать значительный заряд за счет индукции заряда в момент, когда какая-либо часть проводника соединяется с землей.Этот заряд будет иметь полярность, противоположную заряженному объекту, и проводник будет нести этот заряд до тех пор, пока он не разрядится должным образом, вдали от любых таких заряженных объектов. (Проводник также будет собирать индуцированный заряд, если он «разряжается» ионизатором переменного тока, находясь рядом с заряженным объектом.) Помните, однако, что правильно разряженный проводник все еще может притягивать заряженную пыль любой полярности из-за эффекта «заряда изображения». . Поэтому также важно удалить любой заряд с пыли в воздухе, если есть проблема загрязнения.(Эффект заряда изображения: пылинка, например +, будет притягиваться к нейтральной металлической поверхности, потому что металл создает электрическое поле, которое притягивает к себе заряженную пыль. Сила притяжения такая же, как если бы металл был зеркалом и + пылинка «увидела» отражение такой же, но противоположной — пылинки позади металлической поверхности.)

    Изолятор разрядить труднее, чем проводник . Однако многие «изоляторы», такие как бумага или стекло, обладают слабой проводимостью.Эти материалы можно назвать «медленными проводниками», и заземление будет их разряжать, если удерживать на месте какое-то время. Для немелованной бумаги время, необходимое для разгрузки линейной ножки, составляет примерно одну секунду при влажности 40% и быстрее при высокой влажности. Пропуск по всей ширине рулона по заземленной проволоке или стержню будет хорошо работать, если линейная скорость достаточно мала (при относительной влажности 40% будет работать скорость около одного фута в секунду или меньше), или если влажность повышена, или если используются несколько последовательных стержней.При разрядке проводника с помощью заземленной металлической детали металлическая деталь не должна быть острой (острие). Все, что нужно, — это фактический контакт с металлической деталью. Независимо от того, является ли металл острым или гладким, проводник будет полностью разряжен, если он будет находиться в электрическом контакте с землей в течение достаточно длительного времени («достаточно долго» колеблется от наносекунд для меди до секунд для бумаги).

    При использовании заземленной металлической детали для разряда изоляционного материала (известного как «пассивный» метод разряда) оптимальная конфигурация немного отличается.Трение твердым металлом об изолятор может фактически зарядить изолятор. Медленный проводник, такой как бумага, также может заряжаться при трении о металл, если трение и разделение выполняются быстро (обычно менее чем за одну секунду). Трибоэлектрическая таблица содержит дополнительную информацию. Лучший пассивный метод разрядки изолятора — использование заземленной мишуры. Если необходимо разгрузить лист пластика с непрерывной подачей, тонкая фольга (мишура) или тонкие провода осторожно касаются пластика, соединяя его с землей, когда он проходит.Расстояние между остриями мишуры или проволоки должно быть не более 1 мм для максимальной эффективности разряда. Несмотря на то, что острия могут действительно касаться пластика, сила трения незначительна при использовании мишуры или тонкой проволоки, так что дополнительная зарядка незначительна из-за трения металла о пластик. Этот метод не может удалить весь поверхностный заряд с пластика. Если мишура установлена ​​правильно, поверхностный заряд может быть уменьшен примерно до 2% от максимально возможного поверхностного заряда (максимальный заряд до самопроизвольного искрения составляет примерно 10 -9 ампер-сек на см 2 .Электростатический вольтметр (поверхностный вольтметр) обычно показывает около 500 вольт при достижении этих 2% в лучшем случае. Бумага обладает слабой проводимостью, поэтому она будет разряжаться пассивно более полно, чем пластик, особенно при низкой скорости подачи и высокой влажности. Первоначальное снижение до 2% происходит мгновенно как для пластика, так и для бумаги; дальнейшее снижение заряда для бумаги постепенное. (Для пластика никакого дополнительного снижения заряда не происходит даже при высокой влажности. Однако, если произойдет конденсация, пластик, как и любой другой материал, мгновенно полностью разрядится.) Вместо мишуры или тонкой проволоки инженерные ограничения иногда требуют использования жесткой металлической конструкции для разряда движущегося изоляционного листа. В таком случае металл не должен касаться листа из-за возможности зарядки от трения. Металл должен представлять собой заземленное лезвие ножа, расположенное на расстоянии от 1 до 5 мм от листа («нож» ориентирован перпендикулярно направлению подачи и покрывает всю ширину листа). Вместо лезвия ножа можно использовать ряд заземленных металлических игл.Обычно точки находятся на расстоянии 5 мм друг от друга и на расстоянии 5 мм от листа. Эти устройства для бесконтактного разряда немного менее эффективны, чем мишура, и становятся менее эффективными, если наконечники грязные или тупые.

    Активные методы разряда: помните, что пассивные металлические конструкции не могут полностью разрядить изолятор, но пассивные методы могут удалить достаточный заряд, в зависимости от требований. Другие методы могут полностью разрядить изоляторы, но все эти методы требуют определенного вида энергии. Например, воздух становится достаточно хорошим проводником, если присутствует большое количество ионов + и -, но для образования аэроионов требуется энергия.Обычно ионы образуются с помощью электричества или радиоактивности, но они также могут быть получены в результате сгорания, высокой температуры или испарения. Если в воздухе присутствует 100 000 ионов на см 3 (как +, так и -), заряженные изоляторы разрядятся до половины своего первоначального значения (период полураспада) примерно за секунду. (Формулы здесь). Высокие концентрации ионов могут быть достигнуты только с помощью ионизатора; без этого в комнате обычно содержится от 10 до 100 ионов на см 3 , что соответствует периоду полураспада разряда от десятков минут до нескольких часов.(Совершенные изоляторы, если они заряжены, будут разряжаться с этим периодом полураспада в помещении. Если материал в некоторой степени проводящий, он будет разряжаться быстрее.)

    Нетехнологичный способ полностью удалить заряд с изолятора — это окунуть его в (заземленную) воду или подышать (или увлажнить) изолятор до образования конденсата, убедившись, что водная пленка не имеет зазоров и не перекрывает ее. заземлить хотя бы на мгновение . Затем можно стряхнуть лишнюю воду с изолятора и его следует высушить на воздухе (подойдет воздух под высоким давлением и / или нагретый воздух), чтобы удалить воду.Не протирайте, потому что это действие приведет к заряду поверхности.

    Более технический метод полного разряда использует ионизатор . Если в воздухе сосуществует большое количество как положительных, так и отрицательных ионов, положительные ионы будут сильно притягиваться к отрицательно заряженным поверхностям и наоборот. Каждый ион передает свой заряд заряженной поверхности, а затем ион распадается, превращаясь обратно в различные молекулы воздуха. Притяжение и перенос заряда продолжается до тех пор, пока все поверхности не будут нейтрализованы.Наиболее распространенным ионизатором является электрический ионизатор переменного тока, который состоит из одной или нескольких заостренных игл, подключенных к сети переменного тока в несколько тысяч вольт. Если заряженная поверхность или объект проходит под этим ионизатором переменного тока, весь поверхностный заряд быстро удаляется, потому что положительные, а затем отрицательные ионы производятся с каждым циклом переменного тока. (Если объект представляет собой тонкую пленку, даже заряды на дальней стороне, вдали от статического нейтрализатора, эффективно удаляются). Есть некоторые проблемы с дальностью действия (эффективным расстоянием) ионизатора переменного тока из-за очень высокой концентрации одновременно существующих + и — ионов рядом с электрическими иглами.Противоположно заряженные ионы имеют тенденцию сталкиваться и, таким образом, разрушать друг друга, так что концентрация высока только в пределах одного фута (30 см) от игл. Это примерно расстояние, на которое + или — ионы проходят за половину цикла 60 Гц. По этой причине ионизаторы «постоянного тока» также производятся в антистатических целях. Ионизаторы постоянного тока фактически переключаются между + и — всего несколько раз в секунду и, следовательно, имеют больший диапазон расстояний. Однако этот тип постоянного тока будет создавать более высокие (+, затем -) переходные напряжения на поверхностях, чем ионизаторы переменного тока; Если объект проходит рядом с ионизатором постоянного тока, а затем быстро удаляется, объект может иметь остаточный заряд той же полярности, что и ионизатор в момент удаления.Радиус действия и эффективность ионизатора переменного тока можно значительно улучшить, добавив вентилятор (более подробное объяснение см. Ниже). Кроме того, ионизатор переменного тока, используемый с соответствующим вентилятором, будет плавно разряжать объекты без скачков напряжения. Ионизаторы постоянного и переменного тока производят несколько компаний, в том числе Exair и Amstat.

    Очевидно, что источник электрических ионов нельзя использовать во взрывоопасной атмосфере . Однако ионизаторы также могут быть изготовлены из радиоактивного материала (обычно элементов Po или Am). Для образования ионов требуется энергия, и каждая альфа-частицы, поступающие из этих источников, могут производить около 50 000 пар (как +, так и -) ионов, перемещаясь на несколько сантиметров в воздухе, прежде чем остановиться.(Тогда каждый альфа становится нерадиоактивным атомом гелия.) Эти ядерные ионизаторы производят гораздо меньше энергии за один альфа-распад, чем 0,00001 ватт-секунда (0,01 миллиджоуль), что примерно является минимальной энергией для взрыва даже самой чувствительной топливно-воздушной смеси. (У каждой альфы около триллионной ватт-секунды кинетической энергии). Этот 0,01 миллиджоуль называется «минимальной энергией воспламенения» (MIE), и значение изменяется в зависимости от типа топлива. Нет никаких известных вредных эффектов от этих ядерных ионизаторов, если вы находитесь на расстоянии более одного фута, и они используют те же изотопы, что и в обычных детекторах дыма.

    Любая горячая поверхность (например, электрический элемент, которого по крайней мере недостаточно, чтобы заметно светиться, если освещение в комнате выключено) будет испускать большое количество как положительных, так и отрицательных ионов, поэтому также можно использовать элемент печи или электрическую «горелку». разгрузить поверхности. Однако потребность в энергии довольно велика, поэтому этот метод не является распространенным.

    Вентилятор значительно повышает производительность ионизатора . При использовании электрических или радиоактивных ионизаторов переменного тока без использования циркуляции воздуха, разряжаемый объект должен проходить близко к ионизатору.Если ионизатор находится на расстоянии более 30 см от объекта, то рядом с ионизатором следует установить вентилятор. Он должен продувать воздух перпендикулярно направлению, в котором ионы обычно выходят из ионизатора (передняя часть ионизатора), а основной воздушный поток должен включать область от передней части ионизатора до 30 см впереди от ионизатора. Воздух следует направлять так, чтобы он достиг объекта в течение примерно двух секунд после прохождения ионизатора. Также важно, чтобы объект задерживался в области с высоким содержанием ионов на достаточно долгое время для разряда.Если поверхность представляет собой пленку, приводимую в движение конвейерной лентой, возможно, потребуется замедлить движение ленты, если не происходит достаточного разряда, или можно добавить дополнительные ионизаторы. Счетчик аэроионов можно использовать для определения того, оптимизировано ли распределение ионов. Период полураспада разряда обратно пропорционален количеству ионов на см 3 , поэтому этот тип измерения позволяет быстро определить время разряда. Другой инструмент, используемый для антистатической оптимизации, — это поверхностный вольтметр, который измеряет заряд материалов, а не обнаруживает ионы в воздухе.

    Притяжение / отталкивание — непреднамеренные статические силы (например, загрязнение) и предполагаемые силы (закрепление) : Если пыль плавает рядом с объектом под высоким напряжением (сильно заряженным), пыль обычно притягивается, а затем часто прилипает к объекту . Такое поведение может показаться нелогичным; противоположные заряды притягиваются, одинаковые заряды отталкиваются, и, следовательно, незаряженная пылинка не должна подвергаться воздействию заряженного объекта. Более того, даже если пыль коснется объекта, мы можем ожидать, что пыль получит часть заряда от объекта и, следовательно, будет отталкиваться, а не притягиваться.На самом деле, поверхности с очень высоким зарядом (близким к искровому потенциалу) действительно заряжают некоторые частицы пыли, которые касаются поверхности, а затем отталкивают эти частицы (с высокой скоростью). При несколько меньшем заряде практически вся пыль, соприкасающаяся с поверхностью, прилипает. Если поверхностное напряжение снижается до <примерно 500 вольт (по показаниям поверхностного вольтметра), тенденция к прилипанию становится независимой от поверхностного напряжения, а вместо этого вызывается только типичными атомными (ван-дер-ваальсовыми) силами.

    Для того чтобы незаряженная пыль имела двойное притяжение как к +, так и к — поверхностям, пыль должна иметь хотя бы небольшую проводимость.(Напротив, плавающие частицы пластмассы будут притягиваться к заряженной поверхности, только если пластмасса и поверхность имеют противоположные заряды, потому что пластмассы являются хорошими изоляторами.) Пыль, которая приближается к поверхности +, будет притягиваться к поверхности, потому что пыль становится электрически поляризованной. . То есть некоторые электроны в пылинке могут перемещаться внутри частицы. Эти «свободные» электроны переместятся в ту часть пылинки, которая находится ближе всего к + поверхности, оставляя дальнюю сторону частицы с избыточным + зарядом.Поскольку заряд — в пылинке находится ближе к заряженной поверхности, его сила притяжения (по направлению к поверхности) сильнее, чем сила отталкивания заряда + на дальней стороне частицы. Поэтому зерно движется к поверхности и (в конце концов) обычно касается ее. Обратите внимание, что если пылинка длиннее по сравнению с ее диаметром (т.е. волокна), зерно будет ориентироваться (путем простого вращения) так, что длинная ось станет перпендикулярной заряженной поверхности.

    Если поверхность очень сильно заряжена (более 20 кВ на поверхностном вольтметре), большая часть привлеченных частиц пыли никогда не коснется поверхности.Вместо этого, когда пыль приближается, поверхность + будет излучать искру +. Это заряжает пыль +, и она немедленно улетает со скоростью несколько сотен см в секунду, хотя небольшая часть пылинок коснется поверхности. Если поверхностный заряд соответствует примерно от 500 В до 10 кВ, почти все частицы пыли поблизости в конечном итоге коснутся поверхности, потому что поверхность не вызывает прямого искрения и, следовательно, отталкивает их. Однако дальняя сторона пылинок может создать искру. Это происходит, когда ближняя сторона пылинки касается + поверхности; противоположная сторона немедленно испускает искру +.Эта внезапная потеря заряда + дает пыли заряд -, поэтому она прилипает к поверхности +. При напряжениях <примерно 500 В, на противоположной стороне пыли недостаточно заряда, чтобы испустить искру, и сила поляризации, которая принесла пыль, относительно мала. Пыль может прилипать к поверхности, но в основном из-за атомных сил, которые присутствуют независимо от того, заряжена поверхность или нет. При движении воздуха пыль может тереться о поверхность, что вызывает ее прилипание из-за трибоэлектрического заряда.

    Если заряженная поверхность изолятора разрядится настолько хорошо, насколько это возможно при использовании пассивного метода (заземленная мишура или острая металлическая форма), будет относительно мало проблем загрязнения, вызванных статическим электричеством. (Убедитесь, что поверхность показывает менее 500 В с помощью стандартного электростатического вольтметра (поверхностного вольтметра), чтобы проверить эффективный пассивный разряд. Также обратите внимание, что технически электростатический вольтметр считывает заряд на площади на изоляторе, а не фактическое напряжение. Различие не критично, но дальнейшие разъяснения здесь.) Даже при таком низком заряде будет слабое поляризационное притяжение пыли, но сила этого притяжения пропорциональна квадрату поверхностного напряжения. При 500 В сила притяжения, которую испытывает данная пылинка, составляет 1/400 силы притяжения при 10 кВ. Заряженный пластиковый (или любой изолятор) порошок представляет собой другую проблему. Если пластиковый порошок имеет заряд, противоположный заряду поверхности, порошок будет значительно притягиваться к поверхности даже при <500 В. Притяжение в этом случае прямо пропорционально поверхностному напряжению.При наличии заряженного порошка поверхность должна быть полностью разряжена (как указано выше) или даже слегка заряжена с той же полярностью, что и пластиковый порошок.

    Металлическая поверхность, находящаяся под высоким напряжением, притягивает пыль так же, как и поверхность заряженного изолятора. Кроме того, заземленный (незаряженный, V = 0) проводник будет притягивать как (проводящую) пыль, так и порошкообразный изолятор, если они заряжены. Это происходит из-за «эффекта заряда изображения», при котором пылинка, например +, будет притягиваться к нейтральной металлической поверхности, потому что металл создает электрическое поле, которое притягивает к себе заряженную пыль.Сила притяжения между пылью и незаряженной металлической поверхностью такая же, как если бы металл был зеркалом, а + пылинка «видела» отражение равной, но противоположной частицы пыли позади металлической поверхности. Сила притяжения пропорциональна квадрату количества заряда на каждом зерне, которое трудно измерить напрямую. (Чтобы измерить заряд на одну пылинку с помощью поверхностного вольтметра постоянного тока USSVM2, позвольте некоторым частям накапливаться в течение нескольких секунд на датчике, который по сути является заземленным проводником, чтобы он притягивал заряженную пыль.Затем отметьте, насколько изменилось напряжение дисплея за это время накопления. Каждый вольт представляет собой заряд 0,3 пКл [3 × 10 -13 ампер-сек]. С помощью линзы подсчитайте количество захваченных пылинок, а затем разделите общий заряд на это число, чтобы получить «Q», средний заряд на зерно в C или ампер-сек. Если расстояние между пылинкой и металлом равно X, то средняя сила притяжения на этом расстоянии составляет 2,2 × 10 15 Q 2 / X 2 , в граммах.)

    Ионизаторы

    могут снимать заряд с заряженной пыли и заряженного изоляционного порошка, а ионизаторы переменного тока и радиоактивные ионизаторы работают намного лучше, чем ионизаторы постоянного тока, не оставляя остаточного заряда на пыли.Помните, что заряженная пыль или заряженный порошок изолятора будут притягиваться к заземленному металлу и сильно притягиваться к металлу, находящемуся под напряжением противоположной полярности, как пыль или порошок, а также к поверхностям изолятора, заряженным с этой полярностью. В среде с повышенным содержанием ионов период полураспада заряда пыли или порошка трудно измерить напрямую. Однако период полураспада можно определить путем измерения количества ионов на см 3 с помощью счетчика аэроионов. (Период полураспада в секундах равен 1,2 × 10 5 , деленный на количество ионов на см.Лучше всего настроить ионизатор (-ы) так, чтобы пыль оставалась в ионно-усиленной зоне в течение как минимум 10-кратного периода полураспада заряда. Ионизаторы также разряжают поверхности изолятора с такой же скоростью.

    Силу притяжения / отталкивания между двумя намеренно заряженными поверхностями можно предсказать или измерить несколькими методами . Путем добавления заряда можно принудительно закрыть пластиковый пакет на сборочной линии или предотвратить соприкосновение двух материалов друг с другом. При проектировании системы, в которой заряд добавляется за счет трения, можно использовать трибоэлектрический стол для определения того, сколько заряда передается в зависимости от энергии трения и используемых разнородных материалов.Если один из двух «разнородных материалов» является частью конвейера, возможно, потребуется удалить с него какой-то заряд или добавить где-то еще, как показано выше при загрузке материала. Помимо фрикционной зарядки можно использовать «пиннер». Это ионизатор, который производит только — или только + заряд и может быстро заряжать поверхность, проходящую поблизости (зарядка обычно занимает всего долю секунды). Ионы от стержня должны двигаться с высокой скоростью, чтобы преодолеть отталкивание подобных ионов на поверхности, которое только что прибыло миллисекунды назад.Обычно поверхность должна проходить в пределах 2 дюймов (5 см) от шпателя. Можно использовать немного большее расстояние между контактом и поверхностью, если обратная сторона поверхности, которая нуждается в зарядке, находится рядом с заземляющей пластиной (металлический лист, соединенный с заземлением). Если, например, поверхность заряжается положительно, то отрицательные заряды в плоскости заземления будут притягиваться к задней стороне заряжаемой поверхности. Количество + зарядов на квадратный дюйм в плоскости заземления будет почти таким же, как — зарядов на квадратный дюйм на листе.Следовательно, ионы +, испускаемые стержнем, не будут значительно отталкиваться, и они могут перемещаться на поверхность на расстояние до 10 дюймов (25 см). Обычно используется + игла на одной стороне отверстия пакета, а — игла — на другой, чтобы сумка закрывалась и оставалась закрытой.

    Силы можно измерить непосредственно с помощью граммовой шкалы, чтобы убедиться, что они находятся в пределах спецификации, хотя этот метод имеет некоторые недостатки. Сила обычно мала и технически трудна для измерения.Если одна поверхность заряжается правильно, а другая — нет, сила будет равна нулю, но шкала не может определить, какая поверхность заряжается неправильно. Более простой способ определить силу — измерить заряд на каждой поверхности и использовать формулу (этот метод обсуждается здесь). При использовании поверхностного вольтметра USSVM2 для измерения заряда на одном листе (отображается как V 1 ), а затем на другой поверхности (V 2 ), сила на площадь в граммах / см 2 составляет 7,5 × 10 -11 x V 1 x V 2 .Привлекательно, если полярности V 1 и V 2 противоположны. Выходной заряд на единицу площади пиннера можно измерить непосредственно с помощью измерителя ионного тока. Это может определить правильное размещение и необходимость чистки выходных штифтов пиннера. (Производительность снижается, если штифты нуждаются в очистке, что обычно происходит через несколько дней работы, но чаще в пыльной среде.)

    Электростатическая окраска, осаждение порошка : В этих процессах осаждения порошок (или иногда жидкость) распыляется и получает электрический заряд.Заряженные частицы порошка дрейфуют к проводящей детали (предмету, который окрашивается порошковой краской), обычно с дополнительным потоком воздуха от вентилятора или насоса. Порошок электростатически притягивается к заготовке и прилипает к ней. Затем заготовка нагревается, при этом порошок плавится, образуя гладкое твердое покрытие. Тепло (или УФ для низкотемпературных деталей, таких как дерево или пластик) также полимеризует расплавленный порошок, если покрытие постоянно затвердевает (термореактивное покрытие).

    Существует две основных системы или типа электростатического осаждения порошка.Более распространен тип «коронного разряда», при котором частицы порошка или жидкости выдуваются из сопла, а затем заряжаются после того, как они покидают пистолет, путем распыления на них ионов. Источником ионов является игла, на которую подается очень высокое напряжение — до 100 кВ. Обычно он находится в передней части сопла и распыляет заряд вперед и радиально наружу. (Иногда ионный источник находится далеко от сопла, особенно если задняя сторона детали требует покрытия.) Приложенное напряжение обычно отрицательное, но оно положительно для нейлона и некоторых других материалов, потому что каждый материал имеет свои предпочтения при зарядке.(См. Таблицу трибоэлектрических параметров для получения дополнительной информации.) Помимо добавления некоторого заряда к порошку, гораздо большее количество заряда добавляется к воздуху, образуя (обычно отрицательную) стенку из ионов от 20 до 30 см в диаметре. Эта стенка сильно отталкивает теперь заряженный порошок, который находится между ионной стенкой и проводящей деталью. Из-за «эффекта заряда изображения» (см. Раздел о притяжении / отталкивании выше) деталь действует так, как если бы она имела заряд, противоположный (обычно положительный) ионной стенке, поэтому деталь сильно притягивает заряженный порошок.Из-за природы эффекта заряда изображения притяжение сильнее на краях заготовки, слабее на плоских участках и очень слабое на вогнутой поверхности или кратере на заготовке. Этот эффект вызывает толстое покрытие на краях и очень тонкое покрытие внутри отверстий. При использовании коронирующей системы очень небольшая часть порошка не попадает в деталь, но толщина покрытия может быть неоднородной.

    Другая система — «Трибо-пистолет», который заряжает порошок (нельзя использовать с жидкой краской), «натирая» его.Порошок проходит через длинную трубку, обычно сделанную из тефлона, который является наиболее электроотрицательным из всех распространенных материалов. (См. Трибоэлектрическую таблицу.) Тефлон отводит электроны практически от любого материала, который трется с ним, поэтому тефлон становится отрицательным, а порошок становится положительным, когда трется о внутреннюю часть трубки. Отрицательный заряд, который приобретает тефлон, непрерывно удаляется, и этот заряд обычно измеряется микроамперметром. Порошок продвигается через трубку сжатым воздухом.Когда он покидает трубку и движется к изделию, там нет «стенки» из ионов (как в коронирующей системе). Следовательно, имеется относительно небольшое электростатическое отталкивание для отталкивания заряженного порошка от сопла трибопистолета и относительно небольшой эффект заряда изображения для притяжения порошка к заготовке. Вместо этого порошок выдувается к заготовке движением воздуха. Тогда каждая частица порошка, которая находится на расстоянии примерно 10x ее собственного диаметра от заготовки (то есть на расстоянии менее 1 мм), будет притягиваться к поверхности своим собственным зарядом изображения.Как только он касается заготовки, он остается там, потому что его заряд обычно не уходит на заготовку. Однако заряд действительно утекает, если порошок хотя бы немного проводящий. Если порошок загрязнен таким образом, он отпадет вскоре после того, как его поместят. Если для покрытия используется токопроводящий порошок, его следует либо сделать слегка липким, либо распылить на заготовку, пока она горячая, чтобы порошок расплавился. (Электропроводность порошка теоретически можно измерить перед осаждением с помощью омметра с высоким сопротивлением, но это легче измерить с помощью поверхностного вольтметра.) Для порошка, нанесенного методом коронного разряда или трибо-пушки, он полностью прилипает к заготовке за счет заряда изображения, но до того, как он коснется заготовки, нанесенный коронным разрядом порошок притягивается к заготовке на гораздо большем расстоянии, чем трибо — порох, нанесенный из огнестрельного оружия. Таким образом, меньшая фракция порошка из трибопистолета фактически достигает заготовки. Однако порох для трибопистолета более равномерно покрывает всю поверхность детали.

    В обеих системах покрытия заготовка часто заземляется.Обсуждаемые выше проблемы покрытия (неоднородность при коронном разряде и низкая эффективность при использовании трибо) могут быть в значительной степени исправлены путем приложения напряжения смещения к заготовке вместо ее заземления. В трибосистеме это напряжение смещения имеет полярность, противоположную полярности (обычно положительной) порошка; то есть заготовка обычно подключается к отрицательному напряжению, когда используется смещение. Это соединение увеличивает расстояние, на котором порошок притягивается к заготовке, но также несколько снижает однородность покрытия.Оптимальное напряжение смещения, обычно около -5 кВ, уравновешивает эффективность и однородность. Для коронирующей системы напряжение смещения той же полярности, что и порошок, улучшит однородность. (Обычно это также отрицательное напряжение смещения в диапазоне -3 кВ). Напряжение смещения в системе коронного разряда имеет противоположный эффект смещения в трибосистеме: смещение системы коронного разряда снижает эффективность при одновременном повышении однородности, но, опять же, существует оптимальное напряжение.

    При использовании смещения необходимо помнить о некоторых вещах.Смещение должно быть отключено (и заготовка заземлена) как можно скорее после нанесения покрытия. Если напряжение смещения (высокое напряжение) остается подключенным, часть порошка может быстро получить заряд и улететь от заготовки. Зона осаждения должна быть чистой и свободной от любых заземленных проводов или загрязнений, которые могут приблизиться к заготовке или проводке смещения. Они могут вызвать дугу и снизить напряжение смещения (немедленно ухудшить качество покрытия) или в конечном итоге сжечь источник напряжения смещения.Использование смещения напряжения заготовки — относительно новая концепция; эта опция могла быть недоступна, когда ваша система была куплена. Если возникают проблемы, указанные выше, обратитесь к производителю системы покрытия, чтобы узнать, доступен ли дополнительный источник напряжения смещения. (AlphaLab в настоящее время не производит источники напряжения смещения, но если у вас возникнут проблемы с их поиском для вашей системы, напишите нам по адресу [email protected] для получения предложений.

    Хотя электростатическое осаждение может покрыть заднюю сторону детали, покрытие задней стороны обычно тоньше, чем передняя (сторона, ближайшая к распылителю).Внешнюю циркуляцию воздуха можно отрегулировать, чтобы больше частиц перемещалось назад. С коронирующей системой может быть добавлена ​​дополнительная высоковольтная игла. Он должен быть расположен так, чтобы ионы и заряженная краска попадали в обратную сторону. Процесс короны наиболее эффективно работает в ограниченном диапазоне относительной влажности (обычно 45-60%).

    Проблемы возникают, если система коронного разряда загрязняется или не работает должным образом из-за влажности или неправильного питания. Также при определенных обстоятельствах может возникнуть дуга.Если вместо порошка наносится краска на основе растворителя, она может загореться, если энергия дуги превышает примерно 1/4 миллиджоуля. Порошок может воспламениться от искры с энергией не менее 5 миллиджоулей. Заготовка должна быть токопроводящей и заземленной: если заготовка является изолятором, необходимо выполнить специальные приготовления. Некоторые материалы, такие как дерево, камень или даже стекло, могут быть достаточно проводящими, чтобы их можно было распылять, по крайней мере, при достаточно высокой влажности. К сожалению, высокое содержание воды в грунте может снизить долговечность поверхности.Кроме того, коронный разряд наиболее эффективно работает в ограниченном диапазоне относительной влажности (обычно 45-60%). Также необходимо распылять эти плохо проводящие детали с меньшей скоростью, чтобы избежать загрязнения участков поверхности. (Эти материалы медленно разряжаются на землю). Если заготовка не токопроводящая, ее можно сначала покрасить проводящей грунтовкой. Изолятор также может подвергаться электростатическому напылению, если он очень тонкий и поддерживается заземленным проводом.

    Проблемы с покрытием диагностируются.Было бы неплохо иметь способ измерения как общего количества краски или порошка, распределяемого в секунду, так и общего постоянного тока, переносимого спреем. Эти две переменные не обязательно коррелируют. Количество краски / порошка в секунду является мерой того, насколько хорошо работает распылитель или сопло, но если частицы недостаточно заряжены, они не будут эффективно притягиваться к заготовке. Скорость распыления можно измерить, ненадолго поместив тонкий заземленный металлический лист перед распылителем на заранее определенное время (например,г., одна секунда). Затем можно измерить изменение толщины или веса. Ток распыляемой жидкости можно измерить с помощью микроамперметра, подключенного между заготовкой и землей, так что после передачи тока от частиц к частицам он проходит через микроамперметр, а затем на землю. Когда система работает правильно, установите базовый ток (обычно около 100 мкА). Если ток со временем падает, вы можете очистить сборку коронного разряда и / или увеличить напряжение.Вместо этого ток можно измерить одновременно с проверкой скорости распыления, подключив микроамперметр между тонким металлическим листом и землей.

    Если есть проблемы с покрытием заготовки, это также может быть вызвано плохим заземлением или плохим подключением к напряжению смещения заготовки. Проверьте соединение заземления с помощью омметра к известному заземлению (например, металлической водопроводной трубе или металлическому кабелепроводу. Оно должно быть меньше 1000 Ом (1 кОм). Если заготовка представляет собой материал, который обычно является плохим проводником, вы можете измерить сопротивление поверхности (что следует делать при выключенном опрыскивателе).Это следует измерять в области заготовки, которая, как правило, имеет наименьшее покрытие. Поверхностное сопротивление должно быть порядка 10 МОм (10 МОм) на квадрат или меньше. Если он показывает больше, покройте заготовку токопроводящей краской (обычным окунанием, кистью или распылением). Существуют различные производители токопроводящей краски, которая обычно содержит порошок меди, никеля и / или серебра. В гораздо менее дорогой краске используется графит.

    Поверхностная проводимость : Часто необходимо сделать поверхности хотя бы слегка проводящими.Величина проводимости зависит от области применения и обычно измеряется в «омах на квадрат». (Технически ом — это единица измерения сопротивления, которая изменяется обратно пропорционально проводимости. Большое значение «Ом на квадрат» означает, что поверхность имеет низкую проводимость. определение того, насколько «проводящая» поверхность.)

    Измерение сопротивления поверхности «Ом на квадрат» обычно выполняется путем подключения двух проводов омметра к поверхности определенным образом.(Для антистатических измерений требуется омметр с очень высоким сопротивлением. Для еще более высоких сопротивлений прямые измерения «Ом на квадрат» затруднены, и здесь описаны альтернативные методы.) Если два провода случайно касаются поверхности В некоторых местах будет измерено определенное количество Ом. Если расстояние между двумя проводами увеличить, количество Ом будет больше. Если заменить концы проводов на широкие диски, площадь каждого контакта увеличится. Это уменьшит количество Ом, отображаемое на измерителе.Очевидно, необходимо разработать какой-то способ стандартизации измерения. Стандартный метод — «Ом на квадрат». С помощью этого метода удаляется квадратный образец поверхности (однако на практике существует эквивалентный метод, не требующий разрезания поверхности). Затем на две противоположные стороны квадрата наносится токопроводящая краска, как показано ниже, и два провода подключаются к омметру. (Предположим, что только верхняя поверхность, на которую нанесена проводящая краска, является проводящей.) Если квадрат составляет 1 X 1 дюйм, будет считываться определенное количество Ом.Если новый квадрат размером 5 х 5 дюймов будет удален из образца, он будет показывать то же количество Ом, что и образец 1 х 1 дюйм. Фактически, любой квадрат из того же материала при таком измерении будет показывать одинаковое количество Ом независимо от размера квадрата.

    В некоторых случаях требуется очень проводящая поверхность (менее 10 Ом на квадрат). Такой тип поверхности может потребоваться для проведения значительного электрического тока для очень быстрого разряда статического электричества или для защиты закрытой электроники от внешних помех.Эти поверхности обычно металлические или покрыты металлической краской (содержащей значительное количество порошка никеля, меди или серебра в полимерном связующем и растворителе). Краски по металлу дороги и их необходимо постоянно перемешивать при покраске; в противном случае металлический порошок оседает на дно емкости для краски. Гораздо менее дорогая проводящая краска может быть изготовлена ​​из смеси графитового порошка, пластикового красителя (такого как АБС или полистирол) и растворителя (такого как ксилол и / или ацетон). Лучше всего подходит очень мелкоизмельченный графит (5-10 микрон).Этот тип краски не требует постоянного перемешивания, потому что графит намного легче металла, но имеет несколько меньшую проводимость. (За рецептами красок обращайтесь в AlphaLab.)

    Поверхности, которые должны рассеивать статическое электричество, могут быть изготовлены из самых разных материалов. Стекло, хлопок, дерево, бетон и бумага обладают слабой проводимостью, а проводимость зависит от влажности. Поверхность с триллионом Ом (= 1000 гигом или миллион мегом) на квадрат может считаться едва рассеивающим статическое электричество.Чем меньше сопротивление, тем лучше. Стекло, дерево, бетон и бумага обычно достигают этого при влажности 40% или выше. (Чтобы узнать соотношение между омами на квадрат и временем статического разряда, щелкните здесь.) Некоторые типы аэрозольной краски обладают слабой проводимостью. На момент написания этой статьи черная краска марки Krylon «BBQ & Stove» является хорошей стойкой антистатической аэрозольной краской с плотностью около миллиарда Ом на квадрат (хотя ее формула со временем изменилась — более ранние партии были изоляционными).

    Для удаления статического электричества, по крайней мере, одна часть проводящего или антистатического объекта должна быть подключена к заземлению.Без этой связи, если объект становится заряженным с избытком либо +, либо -, ничто не может рассеять заряд, кроме естественно присутствующих аэроионов. (Этот разряд естественных ионов обычно занимает от 10 до 100 минут, чтобы заряд объекта снизился наполовину. Если в воздухе присутствует много радона или другого радиоактивного материала, будет присутствовать больше ионов, и разряд будет быстрее. ) Ионизаторы будут добавлять ионы в воздух и создавать намного более быстрое время разряда, как подробнее обсуждается здесь.

    Статическое электричество | Основные понятия электричества

    Столетия назад было обнаружено, что определенные типы материалов загадочным образом притягиваются друг к другу после того, как их натерли друг на друга. Например, если протереть кусок шелка о кусок стекла, шелк и стекло будут иметь тенденцию слипаться. Действительно, сила притяжения могла быть продемонстрирована, даже когда два материала были разделены:

    Стекло и шелк — не единственные материалы, которые, как известно, ведут себя подобным образом.Любой, кто когда-либо касался латексного шара только для того, чтобы обнаружить, что он пытается прилипнуть к нему, испытал то же самое явление. Парафин и шерстяная ткань — еще одна пара материалов, которые ранние экспериментаторы признали проявляющими силу притяжения после трения друг о друга:

    Это явление стало еще более интересным, когда было обнаружено, что идентичные материалы после протирания их соответствующей тканью всегда отталкивают друг друга:

    Также было отмечено, что когда кусок стекла, натертый шелком, подвергается воздействию куска воска, натертого шерстью, два материала будут притягиваться друг к другу:

    Кроме того, было обнаружено, что любой материал, демонстрирующий свойства притяжения или отталкивания после трения, может быть отнесен к одной из двух различных категорий: притягиваемый к стеклу и отталкиваемый воском или отталкиваемый стеклом и притягивающийся к воску.Было либо одно, либо другое: не было обнаружено материалов, которые могли бы притягиваться или отталкиваться как стеклом, так и воском, или которые реагировали бы на одно, не реагируя на другое.

    Больше внимания было обращено на куски ткани, используемые для растирания. Было обнаружено, что после протирания двух кусков стекла двумя кусками шелковой ткани не только кусочки стекла отталкивались друг от друга, но и ткани. То же самое произошло с кусочками шерсти, которыми натирали воск:

    Это было действительно странно наблюдать.В конце концов, ни один из этих предметов не претерпел видимых изменений в результате трения, но они определенно вели себя иначе, чем до того, как их натерли. Какое бы изменение ни произошло, заставив эти материалы притягивать или отталкивать друг друга, было невидимо.

    Некоторые экспериментаторы предположили, что невидимые «жидкости» переходили от одного объекта к другому в процессе трения и что эти «жидкости» были способны воздействовать на физическую силу на расстоянии. Чарльз Дюфай был одним из первых экспериментаторов, которые продемонстрировали, что существует определенно два разных типа изменений, вызванных трением определенных пар предметов друг о друга.Тот факт, что в этих материалах проявилось более одного типа изменений, был очевиден тем фактом, что были созданы два типа сил: притяжение и отталкивание . Гипотетический перенос жидкости стал известен как заряд .

    Один исследователь-пионер, Бенджамин Франклин, пришел к выводу, что между натертыми предметами происходил обмен только одной жидкостью, и что два разных «заряда» были не чем иным, как избытком или недостатком этой жидкости.После экспериментов с воском и шерстью Франклин предположил, что грубая шерсть удаляет часть этой невидимой жидкости из гладкого воска, вызывая избыток жидкости на шерсти и недостаток жидкости на воске. Возникающее в результате несоответствие содержания жидкости между шерстью и воском могло вызвать силу притяжения, поскольку жидкость пыталась восстановить прежний баланс между двумя материалами.

    Постулирование существования единой «жидкости», которая была получена или потеряна в результате трения, лучше всего объясняло наблюдаемое поведение: все эти материалы аккуратно попадали в одну из двух категорий при трении и, что наиболее важно, что два активных материала трулись о друг друга всегда попадали в противоположные категории , о чем свидетельствует их неизменное влечение друг к другу.Другими словами, никогда не было времени, когда два материала трулись друг о друга и становились либо положительными, либо отрицательными.

    После предположения Франклина о том, что шерсть стирает что-то с воска, тип заряда, который был связан с натертым воском, стал известен как «отрицательный» (поскольку предполагалось, что он имеет дефицит жидкости), в то время как тип заряда, связанный с натирание шерсти стало называться «положительным» (потому что предполагалось, что в ней будет избыток жидкости).Он и не подозревал, что его невинное предположение в будущем вызовет много путаницы у изучающих электричество!

    Точные измерения электрического заряда были выполнены французским физиком Шарлем Кулоном в 1780-х годах с помощью устройства под названием крутильные весы , измеряющего силу, создаваемую между двумя электрически заряженными объектами. Результаты работы Кулона привели к разработке единицы электрического заряда, названной в его честь, кулонов .Если бы два «точечных» объекта (гипотетические объекты, не имеющие заметной площади поверхности) были бы одинаково заряжены величиной в 1 кулон и поместили на расстоянии 1 метра (примерно 1 ярд) друг от друга, то они генерировали бы силу около 9 миллиардов ньютонов (примерно 2 миллиарда фунтов), либо притягивая, либо отталкивая в зависимости от типа задействованных зарядов. Рабочее определение кулона как единицы электрического заряда (в терминах силы, генерируемой между точечными зарядами) оказалось равным избытку или недостатку примерно в 6 250 000 000 000 000 000 электронов.Или, говоря наоборот, один электрон имеет заряд около 0,00000000000000000016 кулонов. Поскольку один электрон является наименьшим известным носителем электрического заряда, последняя величина заряда электрона определяется как элементарный заряд .

    Гораздо позже было обнаружено, что эта «жидкость» на самом деле состоит из очень маленьких кусочков материи, названных электронами , названных так в честь древнегреческого слова, обозначающего янтарь: еще один материал, проявляющий заряженные свойства при трении тканью.

    Состав атома

    Эксперименты с тех пор показали, что все объекты состоят из чрезвычайно маленьких «строительных блоков», известных как атомов , и что эти атомы, в свою очередь, состоят из более мелких компонентов, известных как частиц . Три основных частицы, составляющие большинство атомов, называются протонами, , нейтронами, и электронами, . Хотя большинство атомов состоит из протонов, нейтронов и электронов, не все атомы имеют нейтроны; Примером является изотоп протия (1h2) водорода (Водород-1), который является самой легкой и наиболее распространенной формой водорода, которая имеет только один протон и один электрон.Атомы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, но если бы мы могли взглянуть на один, он мог бы выглядеть примерно так:

    Несмотря на то, что каждый атом в куске материала имеет тенденцию держаться вместе как единое целое, на самом деле между электронами и кластером протонов и нейтронов, находящимся посередине, остается много пустого пространства.

    Эта грубая модель представляет собой элемент углерода с шестью протонами, шестью нейтронами и шестью электронами. В любом атоме протоны и нейтроны очень прочно связаны друг с другом, что является важным качеством.Плотно связанный сгусток протонов и нейтронов в центре атома называется ядром , и количество протонов в ядре атома определяет его элементарную идентичность: измените количество протонов в ядре атома, и вы измените тип атома, который он есть. Фактически, если вы удалите три протона из ядра атома свинца, вы осуществите мечту старых алхимиков о создании атома золота! Тесное связывание протонов в ядре отвечает за стабильную идентичность химических элементов и неспособность алхимиков осуществить свою мечту.

    Нейтроны гораздо меньше влияют на химический характер и идентичность атома, чем протоны, хотя их так же трудно добавить в ядро ​​или удалить из него, поскольку они так прочно связаны. Если добавить или получить нейтроны, атом все равно сохранит ту же химическую идентичность, но его масса немного изменится, и он может приобрести странные ядерные свойства, такие как радиоактивность.

    Однако электроны обладают значительно большей свободой передвижения в атоме, чем протоны или нейтроны.Фактически, они могут быть выбиты из своего положения (даже полностью покинув атом!) С гораздо меньшей энергией, чем та, которая требуется для смещения частиц в ядре. Если это произойдет, атом по-прежнему сохраняет свою химическую идентичность, но возникает важный дисбаланс. Электроны и протоны уникальны тем, что они притягиваются друг к другу на расстоянии. Именно это притяжение на расстоянии вызывает притяжение между натертыми объектами, когда электроны удаляются от своих первоначальных атомов и находятся вокруг атомов другого объекта.

    Электроны имеют тенденцию отталкивать другие электроны на расстоянии, как и протоны с другими протонами. Единственная причина, по которой протоны связываются вместе в ядре атома, заключается в гораздо большей силе, называемой сильной ядерной силой , которая действует только на очень коротких расстояниях. Считается, что из-за такого поведения притяжения / отталкивания между отдельными частицами электроны и протоны имеют противоположные электрические заряды. То есть каждый электрон имеет отрицательный заряд, а каждый протон — положительный.В равных количествах внутри атома они противодействуют присутствию друг друга, так что общий заряд внутри атома равен нулю. Вот почему в изображении атома углерода шесть электронов: чтобы уравновесить электрический заряд шести протонов в ядре. Если электроны уйдут или появятся дополнительные электроны, общий электрический заряд атома будет разбалансирован, в результате чего атом останется «заряженным» в целом, заставив его взаимодействовать с заряженными частицами и другими заряженными атомами поблизости. Нейтроны не притягиваются и не отталкиваются электронами, протонами или даже другими нейтронами и, следовательно, классифицируются как не имеющие никакого заряда.

    Процесс прибытия или ухода электронов — это именно то, что происходит, когда определенные комбинации материалов трются друг о друга: электроны от атомов одного материала вынуждаются трением покинуть свои соответствующие атомы и перейти к атомам другого материала. Другими словами, электроны составляют «жидкость», выдвинутую Бенджамином Франклином.

    Что такое статическое электричество?

    Результат дисбаланса этой «жидкости» (электронов) между объектами называется статическим электричеством .Это называется «статическим», потому что смещенные электроны стремятся оставаться неподвижными после перемещения из одного изоляционного материала в другой. В случае воска и шерсти путем дальнейших экспериментов было установлено, что электроны в шерсти фактически передаются атомам воска, что прямо противоположно гипотезе Франклина! В честь того, что Франклин назвал заряд воска «отрицательным», а заряд шерсти «положительным», электроны, как говорят, обладают «отрицательным» зарядным влиянием.Таким образом, объект, атомы которого получили избыток электронов, считается заряженным на отрицательно на , в то время как объект, атомы которого не имеют электронов, считается заряженным на положительно на , как бы сбивает с толку эти обозначения. К тому времени, когда была открыта истинная природа электрической «жидкости», номенклатура электрического заряда Франклина была слишком хорошо установлена, чтобы ее можно было легко изменить, и так остается по сей день.

    Майкл Фарадей доказал (1832 г.), что статическое электричество такое же, как у батареи или генератора.Статическое электричество по большей части доставляет неудобства. В черный порох и бездымный порох добавлен графит для предотвращения возгорания из-за статического электричества. Это вызывает повреждение чувствительных полупроводниковых схем. Хотя возможно производить двигатели с питанием от статического электричества высокого напряжения и низкого тока, это неэкономично. Немногочисленные практические применения статического электричества включают ксерографическую печать, электростатический воздушный фильтр и высоковольтный генератор Ван де Граафа.

    ОБЗОР:

    • Все материалы состоят из крошечных «строительных блоков», известных как атомов .
    • Все встречающиеся в природе атомы содержат частицы, называемые электронами , протонами и нейтронами , за исключением изотопа протия ( 1 H 1 ) водорода.
    • Электроны имеют отрицательный (-) электрический заряд.
    • Протоны имеют положительный (+) электрический заряд.
    • Нейтроны не имеют электрического заряда.
    • Электроны удаляются из атомов намного легче, чем протоны или нейтроны.
    • Количество протонов в ядре атома определяет его идентичность как уникального элемента.

    СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

    Опасности статического электричества, генерация и заземление в промышленности

    Что такое статическое электричество?

    Все предметы, проводящие или непроводящие, имеют электрический заряд. Объекты, соединенные друг с другом хорошим проводником, имеют одинаковый электрический заряд, по крайней мере, в точке рядом с соединением.Объекты с одинаковым электрическим зарядом не могут вызвать электростатический разряд (ЭСР), то есть искру.

    Статическое электричество означает наличие ненейтрального электрического заряда на объекте. Этот заряд может быть положительным, что означает, что у объекта больше протонов, чем электронов, или отрицательным, что означает, что у объекта больше электронов, чем протонов. Статическое электричество может возникнуть, когда два объекта из разных материалов входят в фрикционный контакт, что приводит к обмену электронами, известному как трибоэлектрический эффект.

    Если предоставляется возможность, более отрицательно заряженный объект захочет отправить свой избыток электронов более положительно заряженному объекту таким образом, чтобы уравнять заряды обоих объектов. Это аналогично тому, как жидкость в контейнере хочет стечь в контейнер, который находится под ним. Если оба контейнера находятся на ровной поверхности с трубкой между ними, то уровень жидкости в каждом контейнере будет одинаковым. То же самое происходит, когда два объекта электрически связаны друг с другом — оба объекта имеют одинаковый электрический заряд.

    Разница в заряде между двумя объектами напрямую связана с величиной, называемой разностью электрических потенциалов или напряжением, измеряемой в вольтах (В). Чем больше разница в заряде, тем выше напряжение и тем больше энергии выделяется при электростатическом разряде. Разность потенциалов можно сравнить с высотой одной емкости с водой над другой — чем выше падает вода, тем больше кинетической энергии она имеет, когда достигает второй емкости.

    Опасности статического электричества в промышленности

    В промышленных процессах обычно напряжение превышает 30 кВ (для сравнения, батареи во многих распространенных электронных устройствах имеют номинальное напряжение от 3 до 5 В).Если два объекта с разным потенциалом поднести друг к другу достаточно близко, а их разность потенциалов достаточно велика, произойдет самопроизвольный разряд электронов, называемый искрой. Эта искра выравнивает потенциал между объектами, как если бы они были соединены проводником.

    Искры, вызванные статическим электричеством, являются основным источником пожаров и взрывов во многих отраслях промышленности. Искры выделяют энергию, которая может воспламенить легковоспламеняющиеся или взрывоопасные материалы. В то время как опасность возгорания может быть очевидна при использовании легковоспламеняющихся химикатов, отрасли, где много пыли, например, мукомольные заводы, также могут подвергаться риску взрыва из-за электростатических искр.

    Искры могут не только вызвать возгорание или взрыв, но и вызвать серьезные ожоги или остановить сердце.

    Опасность статического электричества можно свести к минимуму, приняв соответствующие меры безопасности для контроля накопления статических зарядов. Одним из важных способов борьбы с накоплением электростатического заряда является правильное заземление и соединение оборудования и контейнеров.

    В промышленности статический заряд может создаваться оборудованием, имеющим какое-либо трение или контакт и разделение, а также в случаях, когда происходят быстрые изменения температуры.Люди могут накапливать свои собственные заряды просто из-за трения, возникающего при ходьбе, поэтому, когда они двигаются в непосредственной близости от машины, они могут получить удар, или искра может воспламенить горючие материалы.

    Некоторые конкретные источники статического электричества в промышленности будут обсуждаться более подробно в этом техническом документе. Большая часть статического электричества в промышленности возникает в результате операций, связанных с трением, например:

    • Жидкость или порошок, протекающие по трубе, шлангу или отверстию
    • Смешивание или смешивание
    • Распыление или нанесение покрытий
    • Фасовочные операции
    • Конвейерные ленты

    Ниже приведено видео, на котором показан взрыв на косметической фабрике в Нью-Йорке, вызванный статическим электричеством.На видео рабочий протирает резервуар для химикатов, прежде чем статическое электричество воспламенит горючую жидкость из резервуара. Через несколько секунд танк охвачен пламенем, а части одежды рабочего загорелись от взрыва.

    Обзор

    Выработку статического электричества невозможно остановить, но скорость его накопления и рассеивания можно контролировать с помощью надлежащей разработки оборудования, трубопроводов и систем фильтрации, а также путем использования надлежащего оборудования для соединения и заземления.Чтобы предотвратить накопление статического электричества в проводящем оборудовании, необходимо минимизировать сопротивление пути к земле (земле).

    Земля — ​​это точка с нулевым электрическим потенциалом, названная так потому, что ее часто принимают за физическую землю или Землю. Электрический потенциал объекта можно понять только по отношению к другому электрическому потенциалу; по этой причине необходимо иметь общую контрольную точку (землю), от которой можно определять все напряжения в конкретной системе.В гравитационной аналогии вы не можете просто указать, что объект имеет высоту 5 м; вы также должны указать точку, с которой вы начали измерения (по совпадению, земля также является подходящей точкой отсчета здесь).

    Если объект имеет ненулевое напряжение, он каким-то образом отделен от земли. Если он разделен проводником, то электроны могут течь между объектом и землей, и между ними возникает сопротивление. Эти три величины — напряжение, ток (поток электронов) и сопротивление — взаимосвязаны формулой, называемой законом Ома:

    В = напряжение, в вольтах

    I = ток в кулонах в секунду, т.е.э., амперы

    R = сопротивление, Ом

    Надо работать, чтобы рассеять статическое электричество, создавая путь для прохождения электронов. Для этого пути обычно считается достаточным сопротивление 1 мегаом или меньше. Когда металл составляет систему соединения / заземления, сопротивление обычно составляет менее 10 Ом. Сопротивление более 10 Ом означает, что путь к заземлению не является непрерывным, и обычно указывает на наличие грязи, усталости системы, изношенных или ослабленных соединений, а также на возможность выхода системы из строя.Любая система заземления, которая считается приемлемой для молниезащиты или защиты силовой цепи, вполне подходит для решения по заземлению статического электричества.

    Вот некоторые методы, которые мы обсудим для статического контроля:

    • Склеивание
    • Заземление
    • Влажность
    • Добавки
    • Одежда и материалы
    • Скорость наполнения

    Соединение соединяет два или более проводящего оборудования вместе с помощью проводов, кабелей или других соединителей, чтобы уравновесить их статический заряд.Искры не могут возникать между объектами с одинаковым электростатическим потенциалом. Емкости необходимо соединять, даже если они соприкасаются, потому что краска или другие покрытия могут снизить проводимость. Простое прикосновение к другому объекту не гарантирует эффективного соединения для передачи статического заряда.

    Заземление (или заземление) — лучший и самый безопасный способ снять накопившийся статический заряд. Заземлить объект — значит подключить его к земле через заземляющий стержень или электрод, воткнутый в землю.Заземление отводит статические заряды по мере их образования, удаляя избыточный заряд за счет передачи электронов между объектом и землей. В этом случае токопроводящие материалы или предметы соединяются с землей с помощью проводов, зажимов, кабелей и зажимов. Это похоже на склеивание, за исключением того, что одним из объектов является сама земля.

    Хорошие соединения очень важны для заземления и соединения. Любой заземляемый или связанный объект нуждается в проводящем пути для движения заряженных электронов.Заземление предотвращает искрение между должным образом заземленными объектами и токопроводящим оборудованием.

    В потенциально опасных или воспламеняющихся ситуациях все предметы, которые являются проводящими, но отделены от земли непроводящим оборудованием (например, прокладки, шланги и трубопроводы, распылительные форсунки, термометры и зонды), должны быть скреплены. Когда предмет изолирован от земли или заземления, он может стать достаточно заряженным, чтобы вызвать статическую искру.

    Заземляющие узлы, кабели и зажимы

    На проводимость таких предметов, как бочки и резервуары, могут влиять краски, покрытия или скопления продукта.Эти покрытия могут быть достаточно толстыми, чтобы электростатические заряды не рассеивались полностью. Решение состоит в том, чтобы использовать заземляющий узел с зажимами, которые могут прокалывать краску для хорошего соединения металла с металлом.

    На фотографии слева показан один тип узла заземления Мюллера с зажимом для пробивания краски на одном конце и медным зажимом на другом. Существует множество различных конфигураций заземляющих / соединительных узлов, включая различные типы зажимов, зажимов и проводов, которые выбираются в зависимости от элементов и материалов для соединения / заземления.

    Некоторые важные критерии, которые следует помнить при выборе узла заземления / заземления:

    • Есть ли на заземляемом элементе краска или покрытие, которое необходимо проткнуть для хорошего соединения?
    • В какой среде это используется? Насколько прочной должна быть сборка?
    • Какой тип зажима нужен? (плоский, с ямочками или зубцами?)
    • Заземляемые объекты неподвижны или их нужно переместить?
    • Какой длины нужен провод?
    • Важна ли чистота?
    • Нужно ли выдерживать тепло?
    • Какой провод должен быть изолированным или неизолированным?
    • Должен ли провод быть токопроводящим для протекания дополнительного тока?

    .

    Ответить

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *