Статична електрика і захист від нього

Електричні властивості тіл визначаються тим, як вони проводять струм. Їх поділяють на провідники й ізолятори. Якщо об’ємне електроопір речовини перевищує 105 Ом – це діелектрик, який не проводить електричний струм. На схемі нижче представлені побутові джерела статичної електрики (СЕ).

Побутові джерела статистичного електрики

У електростатики межа між провідником і непроводнікі оцінюється величиною питомої опору всього 10 кОм * м. При перевищенні її предмет може стати джерелом СЕ.

Речовина може бути твердим або рідиною. При його дробленні, терті, перемішуванні, перекачуванні електрони перерозподіляються на поверхнях контакту, утворюючи подвійні електричні шари. При цьому відбувається виникнення зарядів на поверхні діелектрика (статичної електрики).

Струмінь легкозаймистої рідини при вільному закінчення легко електризується. Накопичення зарядів СЕ, що з’являються, при наливанні нафтопродуктів може призвести до розряду, що представляє велику вибухонебезпечність і пожежонебезпека.

У промисловості електричні заряди накопичуються на ременях приводів, конвеєрних стрічках, в пилоповітряних сумішах пневмосистем або аерозольного транспорту.

На підприємствах харчового виробництва СЕ утворюється в процесах подрібнення, дроблення або просіювання сухих продуктів або при переробці зерна.

Джерела статистичної електрики в промисловості

СЕ утворюється, коли стикаються тіла з різною температурою, шорсткістю, концентрацією зарядів, електричним станом атомів. При цьому виникає впорядковане розподіл зарядів в місцях контакту.

Коли тіла поділяються, відбувається часткова нейтралізація зарядів, але деяка їх частина залишається на поверхнях, створюючи електростатичне поле. При критичної величини його напруженості над поверхнею тіла відбувається електричний розряд. Для повітряного середовища вона становить 30 кВ / см.

Ступінь електризації тіла визначається величиною його потенціалу по відношенню до землі. Вона може зростати в різних технологічних або фізичні процеси: при терті тіл, перекачуванні і наливанні вільної струменем неелектропроводной рідини, обробці і переміщенні сухих матеріалів.

Заряди в діелектриках можуть з’являтися також при їх терті об метал. Тому в даному випадку металевий предмет повинен бути заземлений, щоб утворюються заряди стікали в землю.

Визначення енергії розряду

Електрична искробезопасность – стан виключення можливості утворення іскри від СЕ. Безпечну енергію, при якій не утворюється пробою, можна розрахувати за формулою:

ЕІ = до • Еmin,

де к = 0,4-0,5 – коефіцієнт безпеки;

Еmin – мінімальне значення енергії, при якій може статися займання горючої речовини (для займання сумішей парів і газів з повітрям Еmin становить частки мілліджоуля і знаходиться за таблицями).

При накопиченні СЕ величина зарядів на промислових установках може досягати великої величини (45 кВ при транспортуванні сипучого середовища на гумовій стрічці конвеєра, 80 кВ на шкіряному ремені приводу).

На тілі людини потенціал досягає 20 кВ, але розряд не є небезпечним через малого струму. При цьому відчуття все одно неприємне – у вигляді уколу або судоми. В результаті може статися потрапляння в зону роботу машин, падіння з висоти і т. Д.

Дія на людину розряду статичної електрики

Електрична ємність розряду статичної електрики людського тіла становить від 100 до 350 пФ. Якщо через нього відбудеться розряд на 10 кВ, виділяється енергія 5-17,5 мДж. Ця величина більше Еmin займання бензолу або етилового спирту (0,2; 0,95 мДж) і є пожежонебезпечною.

СЕ може порушити технологічний режим, створити перешкоди в системах зв’язку і в роботі автоматики, вивести з ладу прилади.

Засоби захисту від СЕ

Способи боротьби зі статичною електрикою відрізняються різноманіттям. Їх можна розділити на три групи:

  1. попередження появи електростатичного заряду;
  • Заземлення устаткування. Систему трубопроводів або апаратів заземляють як мінімум в 2 точках. Заземлюючих пристроїв тільки для захисту від статичної електрики повинно мати опір не вище 100 Ом. Щоб між трубопроводами або металоконструкціями, що знаходяться на відстані менше 10 см, не утворилося СЕ, роблять замкнуті контури, встановлюючи з інтервалом до 20 м металеві перемички із заземленням. Автоцистерни заземляють сталевий ланцюгом, щоб при русі вона стосувалася дорожнього полотна на ділянці не менше 20 см.
  • Контактують тіла підбирають з матеріалів, питомі опори яких близькі.
  • Безпечні швидкості переміщення рідких та сипучих матеріалів. Якщо діелектричну рідину пропускати через релаксаційну ємність, ділянку труби з великим діаметром, електростатичні заряди знімаються до 98%, стікаючи через його стінки із заземленням Коли утворюються бризки при наливанні, краплі електризуються особливо інтенсивно. Тому заповнення ємностей починається з невеликою витратою рідини, після чого він поступово збільшується.

Схема релаксационной ємності із заземленням

  • Тонке очищення рідин дозволяє зменшити електризацію. СЕ не накопичується в ідеально чистих діелектриках.
  1. зниження значення потенціалу заряду до рівня безпеки;
  • Збільшення вологості діелектрика і навколишнього повітря для відведення зарядів.
  • Хімічна обробка поверхонь.
  • Напилення електропровідних плівок і антистатичних аерозолів.
  • Електропровідні робочі майданчики, підлога, трапи і заземлені зони. Пол на основі бетону вважається електропровідним, якщо його товщина не перевищує 3 см.
  • Антиелектростатична одяг і взуття з підошвою зі шкіри або електропровідної гуми. Популярним є спосіб введення проводять речовин до складу виготовляється матеріалу: графіт, сажа, порошок міді і срібла, і ін.
  • Додавання розчинних солей міді, кобальту, хрому та інших в діелектричні розчини полімерів і рідин (зниження об’ємного електричного опору).
  • Застосування струмопровідних браслетів, легко знімаються і не заважають роботі.

Нанесення антистатического аерозолю для рівня безпеки

  1. нейтралізація зарядів СЕ.
  • Для іонної нейтралізації зарядів застосовується іонізація повітря. Іонізатори можуть бути різних типів: радіоізотопні, індукційні, опромінення повітря ультрафіолетовими і інфрачервоними променями, створенням коронного розряду. При генерації іонів в повітрі вони притягуються електростатичним полем в зоні накопичення зарядів, де відбувається нейтралізація останніх. На малюнку ніжетізображена схема, де негативні іони нейтралізують позитивні заряди СЕ. Ефективність нагнітання іонізованого повітря в зону нейтралізації невелика, оскільки іони рекомбінують в повітряному потоці. Причому рекомбінація стає інтенсивніше зі збільшенням щільності іонів.
  • Підбираються поверхні тертя з матеріалів, що компенсують виникають електричні заряди.

Схема нейтралізації зарядів СЕ потоком іонів

Заходи щодо усунення електризації повинні проводитися з вивченням специфіки виробництва. Найбільш ефективними виявляються комбіновані методи, коли використовується одночасно декілька прийомів.

Наприклад, відомо застосування індукційного і радіоізотопного нейтралізаторів. Перший добре знижує великі заряди, а з малими добре справляється другий.

СЕ на ізольованих провідниках

Згідно ГОСТ 12.1.018 статичну електрику може з’являтися не тільки на діелектриках, але і на ізольованих від землі провідниках.

У металоконструкціях можуть наводитися ЕРС під впливом змінних електричних полів. При зближенні з заземленими провідниками виникають електричні розряди, які можуть привести до електротравматизму або займання горючих речовин. Всі металоконструкції необхідно заземлити.

Заземлення металоконструкцій для уникнення електротравматизму

На металевих предметах, не пов’язаних електрично з землею, може наводитися електростатична індукція. Заряди можуть перетікати на найближчі предмети, які мають заземлення, що також призводить до появи розрядів.

За металлокоммунікаціямі будівель можуть заноситися високі потенціали. Щоб цього не відбувалося, необхідно заземлити гаки, які утримують фазні дроти.

Відео про електрику

Як виникає і діє статичну електрику, можна дізнатися з відео нижче.

Заряди, що виникають від СЕ, можуть викликати пожежі і вибухи в технологічних процесах, де застосовуються легкозаймисті речовини. Розряди від СЕ викликають у людини неприємні відчуття і можуть привести до помилкових дій або травм. Існують різні методи боротьби зі СЕ, найбільш дієвими з яких є комбіновані.

Ссылка на основную публикацию