Statinė elektra – kas tai yra, kaip ji generuojama ir su ja susijusios problemos

Kas yra statinė elektra

Statinė elektra atsiranda, kai sutrinka intraatominė arba intramolekulinė pusiausvyra dėl elektrono padidėjimo ar praradimo. Paprastai atomas yra pusiausvyroje dėl to paties skaičiaus teigiamų ir neigiamų dalelių - protonų ir elektronų. Elektronai gali lengvai pereiti iš vieno atomo į kitą. Tuo pačiu metu jie sudaro teigiamus (kur nėra elektrono) arba neigiamus (vienas elektronas arba atomas su papildomu elektronu) jonus. Kai atsiranda šis disbalansas, susidaro statinė elektra.

Daugiau informacijos rasite čia: Apie statinę elektrą nuotraukose

Elektros krūvis ant elektrono — ( -) 1,6 x 10-19 pakabukas. To paties krūvio protonas turi teigiamą poliškumą. Statinis krūvis kulonuose yra tiesiogiai proporcingas elektronų pertekliui arba trūkumui, t.y. nestabilių jonų skaičius.

Pakabukas yra pagrindinis statinio krūvio vienetas, kuris apibrėžia elektros energijos kiekį, praeinantį per laido skerspjūvį per 1 sekundę esant 1 amperui.

Teigiamas jonas neturi vieno elektrono, todėl gali lengvai priimti elektroną iš neigiamai įkrautos dalelės. Neigiamas jonas, savo ruožtu, gali būti arba vienas elektronas, arba atomas/molekulė su dideliu elektronų skaičiumi. Abiem atvejais yra elektronas, galintis neutralizuoti teigiamą krūvį.

Kaip susidaro statinė elektra

Pagrindinės statinės elektros priežastys:

• Dviejų medžiagų sąlytis ir jų atskyrimas viena nuo kitos (įskaitant trynimą, valcavimą / išvyniojimą ir kt.).

• Greitas temperatūros kritimas (pavyzdžiui, kai medžiaga dedama į orkaitę).

• Didelės energijos spinduliuotė, ultravioletinė spinduliuotė, rentgeno spinduliai, stiprūs elektriniai laukai (pramonėje nedažni).

• Pjovimo operacijos (pvz., pjovimo mašinose arba popieriaus pjaustymo mašinose).

• Vadovas (Sukurta statinė elektra).

Paviršiaus sąlytis ir medžiagų atskyrimas yra bene dažniausia statinės elektros priežastys ritininių plėvelių ir plastikinių lakštų pramonėje. Statinis krūvis susidaro išvyniojant / pervyniojant medžiagas arba judant skirtingiems medžiagų sluoksniams vienas kito atžvilgiu.

Šis procesas nėra visiškai aiškus, tačiau tiksliausią statinės elektros atsiradimo paaiškinimą šiuo atveju galima gauti pagal analogiją su plokščiu kondensatoriumi, kuriame, atskiriant plokštes, mechaninė energija paverčiama elektros energija:

Gautas įtempis = pradinis įtempis x (galutinis plokščių atstumas / pradinis atstumas tarp plokštelių).

Sintetinei plėvelei paliečiant padavimo/paėmimo volelį, nedidelis krūvis, tekantis iš medžiagos į ritinėlį, sukelia disbalansą.Medžiagai įveikiant sąlyčio plotą su velenu, įtampa kyla taip pat, kaip ir kondensatoriaus plokštės jų atskyrimo momentu.

Praktika rodo, kad susidariusios įtampos amplitudė yra ribota dėl elektros gedimo, kuris atsiranda tarpe tarp gretimų medžiagų, paviršiaus laidumo ir kitų veiksnių. Prie plėvelės išėjimo iš kontaktinės zonos dažnai galite išgirsti nedidelį traškėjimą arba stebėti kibirkštis. Tai atsitinka tuo metu, kai statinis krūvis pasiekia vertę, pakankamą suskaidyti aplinkinį orą.

Prieš susiliečiant su ritiniu, sintetinė plėvelė yra elektriškai neutrali, tačiau judėjimo ir kontakto su padavimo paviršiais procese elektronų srautas nukreipiamas į plėvelę ir įkrauna ją neigiamu krūviu. Jei velenas yra metalinis ir įžemintas, jo teigiamas krūvis greitai nutekės.

Dauguma įrangos turi daug velenų, todėl įkrovos kiekis ir jo poliškumas gali dažnai keistis. Geriausias būdas kontroliuoti statinį krūvį yra tiksliai išmatuoti jį prieš pat probleminę sritį. Jei krūvis neutralizuojamas per anksti, jis gali atsigauti, kol plėvelė pasieks šią probleminę sritį.

Jei objektas gali saugoti didelį krūvį ir yra aukšta įtampa, statinė elektra sukels rimtų problemų, tokių kaip lankas, elektrostatinis atstūmimas / pritraukimas arba elektros smūgis personalui.

Įkraukite poliškumą

Statinis krūvis gali būti teigiamas arba neigiamas.Nuolatinės srovės (AC) ir pasyviųjų ribotuvų (šepečių) įkrovimo poliškumas paprastai nėra svarbus.

Statinės elektros problemos

Statinė iškrova elektronikoje

Būtina atkreipti dėmesį į šią problemą, nes tai dažnai nutinka dirbant su elektroniniais blokais ir komponentais, naudojamais šiuolaikiniuose valdymo ir matavimo prietaisuose.

Elektronikoje pagrindinis pavojus, susijęs su statine elektra, kyla iš asmens, nešiojančio įkrovą, ir jo nereikėtų ignoruoti. Iškrovos srovė generuoja šilumą, dėl kurios nutrūksta jungtys, nutrūksta kontaktai ir nutrūksta mikroschemų pėdsakai. Aukšta įtampa taip pat sunaikina ploną oksido plėvelę ant lauko efekto tranzistorių ir kitų dengtų elementų.

Dažnai komponentai visiškai sugenda, o tai gali būti laikoma dar pavojingesniu, nes gedimas pasirodo ne iš karto, o nenuspėjamu momentu įrenginio veikimo metu.

Paprastai dirbdami su statinei elektrai jautriomis dalimis ir prietaisais visada turėtumėte imtis veiksmų, kad neutralizuotų susikaupusį kūno krūvį.

Elektrostatinė trauka / atstūmimas

Tai bene labiausiai paplitusi problema plastiko, popieriaus, tekstilės ir susijusiose pramonės šakose. Tai pasireiškia tuo, kad medžiagos savarankiškai keičia savo elgseną – sulimpa arba, atvirkščiai, atstumia, prilimpa prie įrangos, pritraukia dulkes, netaisyklingą vėją ant priimančio įrenginio ir pan.

Patraukimas / atstūmimas vyksta pagal Kulono dėsnį, kuris grindžiamas kvadrato priešingybės principu. Paprasčiausia forma jis išreiškiamas taip:

Pritraukimo arba atstūmimo jėga (niutonais) = krūvis (A) x krūvis (B) / (atstumas tarp objektų 2 (metrais)).

Todėl šio efekto intensyvumas yra tiesiogiai susijęs su statinio krūvio amplitude ir atstumu tarp patrauklių ar atstumiančių objektų. Pritraukimas ir atstūmimas vyksta elektrinio lauko linijų kryptimi.

Jei du krūviai vienodo poliškumo, jie atstumia; jei priešingai, jie traukia vienas kitą. Jei vienas iš objektų yra įkrautas, tai sukels trauką, sukurdamas veidrodinį neutralių objektų krūvio vaizdą.

Gaisro pavojus

Gaisro pavojus nėra dažna visų pramonės šakų problema. Tačiau spausdinimo ir kitose įmonėse, kuriose naudojami degūs tirpikliai, gaisro tikimybė yra labai didelė.

Pavojingose ​​zonose dažniausiai užsiliepsnoja neįžeminti įrenginiai ir judantys laidai. Jei operatorius pavojingoje zonoje avi sportinius batus arba batus su nelaidžiais padais, kyla pavojus, kad jo kūnas sukurs užtaisą, galintį uždegti tirpiklius. Neįžemintos laidžios mašinos dalys taip pat yra pavojingos. Viskas, kas yra pavojingoje zonoje, turi būti tinkamai įžeminta.

Toliau pateikiama informacija trumpai paaiškina statinės elektros užsidegimo potencialą degioje aplinkoje. Svarbu, kad nepatyrę prekybininkai iš anksto žinotų įrangos tipus, kad nebūtų klaidų renkantis įrenginius naudoti tokiomis sąlygomis.

Iškrovos gebėjimas sukelti gaisrą priklauso nuo daugelio kintamųjų:

• šalinimo tipas;

• iškrovimo galia;

• išmetimo šaltinis;

• iškrauti energiją;

• degios aplinkos buvimas (tirpikliai dujų fazėje, dulkės ar degūs skysčiai);

• degiosios terpės minimali užsidegimo energija (MEW).

Išleidimo rūšys

Yra trys pagrindiniai tipai – kibirkštiniai, šepečiai ir slydimo šepečiai. Šiuo atveju į vainikinių arterijų išskyras neatsižvelgiama, nes jos nėra labai energingos ir vyksta gana lėtai. Koronos išmetimas paprastai yra nekenksmingas ir turėtų būti svarstomas tik tose vietose, kuriose yra labai didelis gaisro ir sprogimo pavojus.

Nuoširdus atleidimas

Jis daugiausia gaunamas iš vidutiniškai laidžio, elektrai izoliuoto objekto. Tai gali būti žmogaus kūnas, mašinos dalis ar įrankis. Daroma prielaida, kad kibirkšties momentu visa krūvio energija išsisklaido. Jei energija yra didesnė už tirpiklio garų MEW, gali užsidegti.

Kibirkšties energija apskaičiuojama taip: E (džauliais) = ½ C U2.

Iškrovimas iš rankų

Šepečių iškrova atsiranda, kai aštrūs įrenginiai sutelkia krūvį ant dielektrinių medžiagų paviršių, kurių izoliacinės savybės sukelia jo kaupimąsi. Šepečių iškrovos energija yra mažesnė nei kibirkštinio išlydžio, todėl ji kelia mažesnį užsidegimo pavojų.

Paskirstykite slankiojančiu šepetėliu

Slankiojantis šepetys purškiamas ant didelės varžos sintetinių medžiagų lakštų ar ritinių, kurių įkrovos tankis yra didesnis ir įkrovos poliškumas kiekvienoje juostos pusėje. Šį reiškinį gali sukelti miltelinės dangos trynimas arba purškimas. Poveikis yra panašus į plokščio kondensatoriaus iškrovimą ir gali būti toks pat pavojingas kaip kibirkšties iškrova.

Jėgos ir energijos šaltinis

Įkrovos pasiskirstymo dydis ir geometrija yra svarbūs veiksniai. Kuo didesnis kūno tūris, tuo daugiau energijos jame. Aštrūs kampai padidina lauko stiprumą ir palaiko iškrovas.

Iškrovimo galia

Jei energijos turintis objektas elgiasi netinkamai elektrospvz., žmogaus kūnas, objekto pasipriešinimas susilpnins išmetimą ir sumažins pavojų. Žmogaus organizmui galioja pagrindinė taisyklė: tarkime, kad visi tirpikliai, kurių vidinė minimali užsidegimo energija yra mažesnė nei 100 mJ, gali užsidegti, nepaisant to, kad organizme esanti energija gali būti 2–3 kartus didesnė.

Minimali uždegimo energija MEW

Labai svarbūs veiksniai yra minimali tirpiklių užsidegimo energija ir jų koncentracija pavojingoje zonoje. Jei minimali užsidegimo energija yra mažesnė už iškrovos energiją, kyla gaisro pavojus.

Elektros šokas

Vis daugiau dėmesio skiriama statinio šoko rizikos pramonės įmonėje klausimui. Taip yra dėl gerokai išaugusių darbuotojų sveikatos ir saugos reikalavimų.

Statinės elektros sukeltas elektros smūgis paprastai nėra ypač pavojingas. Tai tiesiog nemalonu ir dažnai sukelia sunkias reakcijas.

Yra dvi dažniausios statinio šoko priežastys:

Sukeltas krūvis

Jei žmogus yra elektriniame lauke ir laiko įkrautą objektą, pavyzdžiui, plėvelės ritę, jo kūnas gali būti įkrautas.

Krūvis lieka operatoriaus kūne, jei jis avi batus izoliuojančiais padais, kol paliečia įžemintą įrangą. Krūvis nuteka ant žemės ir pataiko į žmogų. Taip nutinka ir operatoriui palietus įkrautus daiktus ar medžiagas – dėl izoliuojančių batų krūvis kaupiasi kūne. Kai operatorius paliečia metalines įrangos dalis, įkrovimas gali išsikrauti ir sukelti elektros smūgį.

Kai žmonės vaikšto ant sintetinių kilimų, dėl kontakto tarp kilimo ir batų susidaro statinė elektra. Elektros smūgius, kuriuos vairuotojai patiria išlipdami iš savo automobilių, sukelia krūvis, susikaupęs tarp sėdynės ir drabužių, kai jie atsikelia. Šios problemos sprendimas – prieš pakeliant nuo sėdynės paliesti metalinę automobilio dalį, pavyzdžiui, durų staktą. Tai leidžia įkrovimui saugiai nutekėti į žemę per transporto priemonės kėbulą ir padangas.

Įrangos sukeltas elektros smūgis

Toks elektros smūgis yra įmanomas, nors jis įvyksta daug rečiau nei medžiagos sukelta žala.

Jei paėmimo ritė turi didelį krūvį, atsitinka taip, kad operatoriaus pirštai sukoncentruoja krūvį tiek, kad jis pasiekia lūžio tašką ir įvyksta iškrova. Be to, jei neįžemintas metalinis objektas yra elektriniame lauke, jis gali būti įkrautas sukeltu krūviu. Kadangi metalinis objektas yra laidus, mobilusis krūvis išsikraus į daiktą liečiantį asmenį.