Правила Правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности РАЗДЕЛ I ОБЩАЯ ЧАСТЬ РАЗДЕЛ II МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА РАЗДЕЛ III ЭКСПЛУАТАЦ

Применение нейтрализаторов зарядов статического электричества

1) Индукционные (пассивные) нейтрализаторы

Индукционные (пассивные) нейтрализаторы (рис. 1) представляют собой заземленный электрод в виде одной или ряда игл, размещенный над заряженной поверхностью изделия. Электрическое поле создается между заряженным изделием и заземленным коронирующим электродом. Ионы коронного разряда под действием электрического поля движутся к заряженной поверхности изделия и разряжают ее.

Недостатком является невозможность полного снятия заряда с изделия. Это связано с необходимостью некоторого «избыточного» заряда на изделии позволяющего получить напряженность превышающую напряженность, при которой возникает коронный разряд.

2) Высоковольтные (активные) нейтрализаторы

В нейтрализаторах данного типа на коронирующий высоковольтный электрод подают потенциал от источника высокого напряжения (рис. 2.).

Рис. 2. Схема активного нейтрализатора

В этой связи нейтрализаторы получили название — активные. Наличие высоковольтного источника обеспечивает устойчивую генерацию ионов независимо от наличия зарядов на изделии. Коронный разряд может создаваться между игольчатым электродом и некоронирующим заземленным электродом, выполненным в виде кольца, в отверстии которого размещается коронирующий электрод. Если необходимо снимать заряды определенного знака, то применяют источники постоянного напряжения. Для снятия любых знаков заряда на изделии используют источники переменного напряжения. Поступление ионов к поверхности изделия обеспечивается за счет поля зарядов статического электричества.

3) Радиоактивные нейтрализаторы

Ионизация молекул воздуха с образованием «+» и «-» ионов происходит за счет энергии радиоактивного α или ρ излучения (рис. 3.). В зависимости от знака заряда на изделии под действием электрического поля, создаваемого этим зарядом, к поверхности изделия движутся ионы противоположного знака.

В частности применяют: комбинированные нейтрализаторы — представляют собой комбинацию радиоактивных и пассивных нейтрализаторов.

4) Аэродинамические нейтрализаторы

Ионы, образуемые в поле коронного разряда, создаваемого в камере, выносятся в область изделия потоком воздуха (рис. 4). Данный тип нейтрализаторов находит применение в тех случаях, когда недопустимо воздействие на изделие световым излучением коронного разряда или потоком радиоактивного излучения, например, нейтрализация зарядов при производстве фотопленок и фотобумаг.

Рис. 4. Схема аэродинамического нейтрализатора

где σ_н и σ_ост — начальная и остаточная плотность зарядов статического электричества.

Нейтрализатор, полностью устраняющий электризацию (σ = 0), обладает эффективностью η = 100 %. Если происходит частичная нейтрализация заряда (σ_ост/σ_нач>0) или перезарядка (σ_ост/σ_начн, то эквивалентная плотность тока на единицу длины, созданная зарядами статического электричества при их перемещении со скоростью V равна
J_нач=σ_нV,
Тогда эффективность работы нейтрализатора определяется по выражению
η = J_нейтр/J_нач,
где J_нейтр — плотность тока нейтрализатора на единицу длины, определенная из вольт-амперной характеристики.

Вольт-амперные характеристики нейтрализаторов различных типов приведены на рис. 5. Из характеристик следует, что наиболее эффективными являются нейтрализаторы постоянного тока, затем индукционный и переменного тока, и наконец, радиоактивные.

Рис. 5. Вольт-амперные характеристики нейтрализаторов статического электричества

Общие сведения о чс и эс

Чрезвычайными ситуациями называют
обстоятельства, возникающие в результате
природных стихийных бедствий, аварий
и катастроф техногенного, экологического
происхождения, военного, социального
и политического характера, называющие
резкое отклонение от нормы жизнедеятель­ности
людей, экономики, социальной сферы или
природной среды.

В литературе часто используется понятие
«экстремаль­ная ситуация», которое
отражает воздействие на человека опасных
и вредных факторов, приведших к несчастному
случаю или чрезмерному отрицательному
эмоциональному психологическому
воздействию. К экстремальным ситуациям
(ЭС) относятся травмы на производстве,
пожары, взрывы, дорожно-транспортные
происшествия, а также обстоятельства,
которые могут привести к травмам
различной тяжести.

Чрезвычайные ситуации — события,
отличающиеся масштабностью, охватывающие
значительную территорию и угрожающие
большому числу людей. Деление ситуаций
на ЭС и ЧС носит условный характер,
разграничений по размеру пока нет.

В целом ЧС можно рассматривать как
совокупность ЧС и ЭС. ЭС при определенных
условиях может перерастать в ЧС. Например,
в случае неадекватных действий такая
ЭС, как возгорание, может превратиться
в серьезный пожар, связанный с угрозой
для жизни многих людей.

Совокупность ЭС и ЧС называют
опасной ситуацией. В
основе ЭС и ЧС лежит остаточный риск,
вытекающий из истины о потенциальной
опасности любой деятельности че­ловека.

Аварии — это повреждение машины, станка,
установ­ки, поточной линии, системы
энергоснабжения, оборудова­ния,
транспортного средства, здания или
сооружения.

Часто аварии происходят на автомобильном,
железно­дорожном, воздушном и водном
транспорте, в системах ком­мунально-бытового
обслуживания. На промышленных пред­приятиях
они, как правило, сопровождаются взрывами,
пожарами, обрушениями, выбросом или
разливом сильно действующих ядовитых
веществ (СДЯВ). Эти происшествия
незначительны, без серьезных человеческих
жертв.

Катастрофа — событие с трагическими
последствия­ми, крупная авария с
гибелью людей. Разбился самолет, есть
человеческие жертвы.

Различают следующие
виды катастроф:

Экологическая катастрофа
— это крупная
производственная или транспортная
авария (катастрофа), которые привели
к чрезвычайно неблагоприятным изменениям
в сфере обитания и, как правило, к
массовому поражению флоры, фауны, почвы,
воздушной среды и в целом природы.
Последствием экологической катастрофы,
как правило, является значительный
экономический ущерб.

Производственная или
транспортная катастрофа
— крупная авария, повлекшая
за собой человеческие жертвы и значительный
материальный ущерб.

Техногенная катастрофа — внезапное,
не предусмотренное освобождение
механической, химической, тер­мической,
радиационной и иной энергии.

Стихийные бедствия — это опасные
явления или процессы геофизического,
геологического, гидрологического,
атмосферного и другого происхождения
таких масштабов, при которых возникают
катастрофические ситуации, ха­рактеризующиеся
внезапным нарушением жизнедеятельно­сти
людей, разрушением и уничтожением
материальных ценностей.

54 Статическое электричество.Способы защиты.

23.04.2009 22:07

Александр

Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией зарядов. Заряды возникают при трении, дроблении, облучении УФ, химических реакциях. Длительное время заряды сохраняются на поверхности полупроводников и диэлектриков с удельным сопротивлением ρ≥105 Ом*м. релаксация зарядов происходит в следующих формах – растекание по поверхности и в объёме тела, стекание зарядов с поверхности тела в воздух. Опасность статического электричества заключается в возможности воспламенения горючих смесей, находящихся в помещении. Необходимо выполнение условия: , где W доп – допустимая энергия разряда, Дж; Wmin =0,5Сφ2, Дж; где С – ёмкость, φ – потенциал.Меры защиты:1.снижение силового воздействия2.снижение скоростей перемещения слоёв сыпучих материалов и жидкостей3.изготовление контактирующих тел из материалов с близким удельным сопротивлением4.нанесение на поверхность токоведущих тел лакокрасочных покрытий5.обработка антистатиками6.увеличение относительной влажности выше 65%7.заземление оборудования8.ионизация воздуха вблизи мест образования зарядов с помощью нейтрализаторов различного типа9.токопроводящая обувь, полы , обивки стульев10.легкосъёмные токопроводящие браслетыПоражающие факторы атмосферного электричества.1.прямой удар молнией и защита с помощью молниеотводов2.явление электромагнитной индукции, т.е. вследствие возникновения, мощного переменного во времени электрического поля, способного индуцировать ЭДС различной величины в металлических конструкциях, при сближении которых могут происходить электрические разряды на заземлённые предметы, след-но, возникновение опасного электротравматизма, воспламенение горючих смесей и т.п. для защиты в местах сближения металлических конструкций до 20 см между ними необходимо устраивать металлические перемычки3.электростатическая индукция, т.е. наведение заряда противоположного знака по сравнению с зарядом облака на металлических предметах, изолированных от земли. Релаксация зарядов с этих предметов происходит на ближайшие заземлённые предметы, след-но, электротравматизм, воспламенение.4.занос высоких потенциалов по металло-комуникациям, входящих в здание. Защита: заземление крюков фазных проводов.

Электростатика

Электростатика — раздел учения об электричестве, изучающий взаимодействие
неподвижных электрических зарядов.
Между одноимённо заряженными телами возникает электростатическое (или
кулоновское) отталкивание, а между разноимённо заряженными — электростатическое
притяжение. Явление отталкивания одноименных зарядов лежит в основе создания
электроскопа — прибора для обнаружения электрических зарядов.

Рисунок 1

Наглядное действие закона Кулона

В основе электростатики лежит закон Кулона. Этот закон описывает взаимодействие
точечных электрических зарядов.

Закон Кулона имеет вид:

здесь ε
= 8,85×10-12Ф/м — электрическая постоянная.

Простой пример действия закона Кулона и наглядно наблюдаемый — перенос
электростатического заряда на кисть из тонких эластичных волосков.

Свойства электрического заряда

Заряд бывает двух видов, называемых положительным и отрицательным:
заряды одного вида отталкиваются друг от друга, заряды разных видов —
притягиваются, причем сила отталкивания равна по модулю силе притягивания;
число положительных и отрицательных зарядов в веществе одинаковое.
Полный электрический заряд изолированной системы сохраняется.
Величина заряда может принимать только дискретные значения:
минимальный заряд частицы e = 1.60·10-19 Кл;
любой заряд q кратен минимальному, т.е. q=Ne, где N — целое число;
минимальные положительный и отрицательный заряды равны по абсолютной величине.

Электрическое поле

Заряд изменяет свойства окружающего его пространства, т.е. он создает вокруг
себя нечто материальное, посредством чего осуществляется взаимодействие между
зарядами. Это нечто и называется электрическим полем.
Поле характеризуется величиной напряженности, которая численно равна силе,
действующей на единичный заряд:

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на
заряд.

Величина φ

называется потенциалом.

Потенциал (φ) численно равен потенциальной энергии
(Wp), которой
обладал бы в данной точке поля положительный единичный заряд
(q). Работа по переносу
заряда q из точки 1 в точку 2 может быть записана как:
 

Тогда, так как потенциал на бесконечности считаем равным нулю то можно сказать,
что потенциал равен работе, которую совершают силы поля над единичным
положительным зарядом при удалении его из данной точки на бесконечность.

Единицей потенциала является Вольт.

1В — это потенциал в такой точке, для
перемещения в которую из бесконечности заряда в 1Кл нужно затратить работу в
1Дж.
Потенциал поля, создаваемого системой зарядов равен
алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым из зарядов в отдельности:

Напряженность электрического поля

Защита радиоаппаратуры от воздействия электростатического электричества

Антистатическое заземление

Заземление не является защитой о статических зарядов, но оно необходимо для
ограничения зарядов, скапливающихся на изоляционных материалах и могущих попасть
на проводящие конструкции установок.

Для статического электричества, объект считается
заземленным если сопротивление заземления имеет величину порядка !07
Ом при относительной влажности 60%.

Для предупреждения вывода из строя электронной аппаратуры применяются
следующие методы.

Схемотехнический

1. Применение элементной базы с максимальной устойчивостью к воздействию
   ЭСР
2. Использование схемотехнической защиты от перенавряжений во входных —
   выходных цепях.

Конструкторский

1. Создание рационального заземления,
2. Экранирование узлов и блоков.
3. Ограничение доступа к цепям и блокам,
4. Выбор материалов и покрытий

Технологический

1. Устранение разности потенциалов на материалах,
2. Использование специальной тары и транспорта,
3. Применение средств снятия эл. статических зарядов с тела операторов,
4. Нейтрализация зарядов
5. Заземление объектов

Эксплуатация

1. Повышение поверхностной проводимости материалов за счет обработки
   материалов и создания оптимальной влажности,
2. Нейтрализация эл. статических зарядов,
3. Антистатическая отделка помещения,
4. Индивидуальная антистатическая защита персонала.

Простое средство для снятия статического электрического заряда
с теле человека — оператора.

Для снятия электрического заряда с тела человека — оператора на производства,
в мастерских да и в домашней лаборатории применяется антистатический браслет.

Его внешний вид показан на рис.5.

Рисунок 5

Антистатический браслет

Ремешок такого браслета выполнен из слабо проводящего материала,
электрический контакт с которым выполнен с помощью специальной конструкции
позволяющей подключить к браслету специальный провод со штеккером.
В него должен быть встроен резистор 1 мОм, который
позволяет заряду стекать с тела человека без ощущения этого процесса (как
происходит при непосредственном касании пальцем «земли»).

Внимание!Предупреждение самодельшикам!Все кто сами пытаются изготовить антистатический
браслет должны помнить, что его нельзя подключать обычным проводом к
«земле» или клемме заземления!
В антистатическом браслете подключение к «земле» должно осуществляться
через сопротивление 1 мОм!
Иначе Вы можете потерять руку или погибнуть от поражения электрическим
током!

Ссылки:

1. Конспект лекций по
   электростатике ИАТЭ НИЯУ МИФИ кафедра ОиСФ
2. Защита электронных средств от воздействия статического электричества,
   Кучиев Л.Н, Пожидаев Е.Д., ИД «Технологии», М, 2005
3. Схемотехнические методы защиты рассмотрены
   здесь.

Собрал А.Сорокин,
2013 г.