Zaščita pred statično elektriko v vsakdanjem življenju in na delovnem mestu

Dnevna dejavnost vsakega človeka je povezana z njegovim gibanjem v prostoru. Poleg tega ne samo hodi, ampak tudi potuje s prevozom.

Med vsakim gibanjem pride do prerazporeditve statičnih nabojev, kar spremeni ravnotežje notranjega ravnovesja med atomi in elektroni vsake snovi. Povezan je s procesom elektrifikacije, nastajanjem statične elektrike.

V trdnih snoveh je porazdelitev nabojev posledica gibanja elektronov, v tekočinah in plinih pa tako elektronov kot nabitih ionov. Vse to skupaj pomeni potencialno razliko.

Vzroki statične elektrike

Najpogostejše primere manifestacije statičnih sil pojasnjujejo v šoli pri prvih urah fizike, ko drgnejo steklene in ebonitne palice po volneni tkanini in prikazujejo privlačnost majhnih koščkov papirja.

Znana je tudi izkušnja z odklonom tankega toka vode pod delovanjem statičnih nabojev, koncentriranih na ebonitni palici.

V vsakdanjem življenju se statična elektrika najpogosteje manifestira:

• pri nošenju volnenih ali sintetičnih oblačil;

• hoja v čevljih z gumijastim podplatom ali volnenih nogavicah po preprogah in batumu;

• uporaba plastičnih predmetov.

Stanje poslabša:

• suh zrak v prostoru;

• armiranobetonske stene, iz katerih so izdelane večnadstropne zgradbe.

Kako se ustvari statika

Običajno je v fizičnem telesu enako število pozitivnih in negativnih delcev, zato se v njem vzpostavi ravnovesje, ki zagotavlja njegovo nevtralno stanje. Ob motnjah telo dobi električni naboj določenega predznaka.

Statika pomeni stanje mirovanja, ko se telo ne premika. Polarizacija se lahko pojavi znotraj njegove snovi - premikanje nabojev iz enega dela v drugega ali njihov prenos iz bližnjega predmeta.

Elektrifikacija snovi se pojavi zaradi pridobivanja, odstranjevanja ali ločevanja nabojev, ko:

• interakcija materialov zaradi tornih ali rotacijskih sil;

• oster padec temperature;

• obsevanje na različne načine;

• cepljenje ali rezanje fizičnih teles.

Električni naboji razporejeni po površini predmeta ali na razdalji od njega na več medatomskih razdaljah. Pri neozemljenih telesih se razprostirajo po območju kontaktne plasti, pri tistih, ki so povezana s konturo tal, pa tečejo do nje.

Pridobivanje statičnih nabojev iz telesa in njihovo odvajanje poteka sočasno. Elektrifikacija je zagotovljena, ko telo prejme večji potencial energije, kot ga porabi v zunanjem okolju.

Iz tega položaja izhaja praktičen zaključek: za zaščito telesa pred statično elektriko je treba nastale naboje iz njega odvesti v ozemljitveno zanko.

Metode ocenjevanja statične elektrike

Fizikalne snovi so glede na njihovo sposobnost tvorjenja električnih nabojev različnih predznakov pri interakciji s trenjem z drugimi telesi označene na lestvici triboelektričnega učinka. Nekateri od njih so prikazani na fotografiji.

Kot primer njihove interakcije lahko navedemo naslednja dejstva:

• hoja v volnenih nogavicah ali čevljih z gumijastimi podplati po suhi preprogi lahko napolni človeško telo do 5 ÷ -6 kV;

• karoserija avtomobila, ki se premika po suhi cesti, pridobi potencial do 10 kV;

• pogonski jermen, ki vrti jermenico, je napolnjen na 25kV.

Kot lahko vidite, potencial statične elektrike dosega zelo visoke vrednosti tudi v domačih razmerah. Toda to nam ne dela veliko škode, saj nima velike moči, njegova razelektritev pa poteka skozi visoko odpornost kontaktnih ploščic in se meri v miliamperih ali malo več.

Poleg tega ga znatno zmanjša zračna vlaga. Njegov vpliv na količino telesnega stresa v stiku z različnimi materiali je prikazan v grafu.

Iz njegove analize sledi zaključek: v vlažnem okolju se statična elektrika pojavlja manj. Zato se za boj proti njej uporabljajo različni vlažilci.

V naravi je lahko statična elektrika ogromna.Ko se oblaki premikajo na velike razdalje, se med njimi kopičijo pomembni potenciali, ki se manifestirajo s strelo, katere energija je tolikšna, da po deblu razkosa stoletno drevo ali zažge stanovanjski objekt.

Ob razelektritvi statične elektrike v vsakdanjem življenju čutimo »ščipanje« prstov, vidimo iskre, ki jih oddajajo volnene stvari, čutimo zmanjšanje energije in učinkovitosti. Tok, ki mu je naše telo izpostavljeno v vsakdanjem življenju, negativno vpliva na zdravje, stanje živčnega sistema, ne povzroča pa očitne, vidne škode.

Proizvajalci industrijske merilne opreme proizvajajo naprave, ki vam omogočajo natančno določanje velikosti napetosti akumuliranih statičnih nabojev tako na škatlah opreme kot na človeškem telesu.

Kako se zaščititi pred statično elektriko v vašem domu

Vsak od nas bi moral razumeti procese, ki tvorijo statične razelektritve, ki ogrožajo naše telo. Morajo biti poznani in omejeni. V ta namen se izvajajo različne izobraževalne dejavnosti, vključno s priljubljenimi televizijskimi programi za prebivalstvo.

Na njih so s pomočjo razpoložljivih sredstev prikazani načini ustvarjanja statične napetosti, principi njenega merjenja in metode izvajanja preventivnih ukrepov.

Na primer, glede na triboelektrični učinek je za česanje las najbolje uporabiti glavnike iz naravnega lesa, ne kovinskih ali plastičnih, kot to počne večina ljudi. Les ima nevtralne lastnosti in pri drgnjenju v lase ne tvori nabojev.

Za odstranitev statičnega potenciala iz karoserije avtomobila pri vožnji po suhi cesti se uporabljajo posebni antistatični trakovi, pritrjeni na dno. V prodaji so na voljo različne vrste.

Če na avtomobilu ni takšne zaščite, lahko napetostni potencial odstranite s kratkotrajno ozemljitvijo ohišja s kovinskim predmetom, na primer ključem za vžig avtomobila. Še posebej pomembno je, da ta postopek upoštevate pred dolivanjem goriva.

Ko se na oblačilih iz sintetičnih materialov nabere statični naboj, ga je mogoče odstraniti z obdelavo pare iz posebne posode z antistatično sestavo. Na splošno velja, da je bolje uporabljati manj takih tkanin in nositi naravne materiale, kot sta lan ali bombaž.

Čevlji z gumijastim podplatom prav tako pomagajo povečati naboj. Dovolj je, da vanj vstavite antistatične vložke iz naravnih materialov, saj se bo škodljiv učinek na telo zmanjšal.

O vplivu suhega zraka, značilnega za urbana stanovanja pozimi, smo že govorili. Posebni vlažilci ali celo majhni kosi navlažene krpe, ki jih položite na gospodinjske predmete, izboljšajo okolje in zmanjšajo nastajanje statične elektrike. Toda redno mokro čiščenje v zaprtih prostorih vam omogoča, da pravočasno odstranite elektrificirane delce in prah. To je eden najboljših načinov, da se zaščitite.

Gospodinjski električni aparati prav tako med delovanjem kopičijo statični naboj na škatli.Sistem za izenačitev potencialov, povezan s skupno ozemljitvijo tokokroga zgradbe, je zasnovan tako, da zmanjša njihov vpliv.Tudi preprosta akrilna kopalna kad ali stara litoželezna konstrukcija z enakim vložkom je podvržena statičnemu delovanju in jo je treba na ta način zaščititi.

Kako poteka zaščita pred statično elektriko v proizvodnji?

Dejavniki, ki zmanjšujejo delovanje elektronske opreme

Razelektritve, ki nastanejo pri izdelavi polprevodniških materialov, lahko povzročijo veliko škodo, motijo ​​električne lastnosti naprav ali jih celo popolnoma onesposobijo.

V proizvodnih okoljih je odlaganje lahko poljubno in odvisno od številnih različnih dejavnikov:

• vrednosti prejete zmogljivosti;

• energetski potencial;

• električni upor kontaktov;

• vrsta prehodnih pojavov;

• druge nesreče.

V tem primeru se v začetnem času reda desetih nanosekund razelektritveni tok poveča do maksimuma in nato zmanjša v 100–300 ns.

Narava pojava statične razelektritve na polprevodniški napravi skozi telo operaterja je prikazana na fotografiji.

Na velikost toka vplivajo: zmogljivost naboja, ki ga je oseba nabrala, upor njegovega telesa in kontaktne ploščice.

Pri izdelavi električne opreme lahko nastane statična razelektritev brez posredovanja operaterja zaradi nastajanja stikov skozi ozemljene površine.

V tem primeru na tok praznjenja vplivata zmogljivost polnjenja, ki jo nabere ohišje naprave, in upornost oblikovanih kontaktnih ploščic. V tem primeru inducirani visokonapetostni potencial in razelektritveni tok hkrati vplivata na polprevodnik v začetnem trenutku.

Zaradi tako kompleksnega učinka je lahko škoda:

1.natančneje, ko se zmogljivost elementov zmanjša do te mere, da postanejo neuporabni;

2. skrito — z zmanjševanjem izhodnih parametrov, včasih celo znotraj uveljavljenih tovarniških karakteristik.

Drugo vrsto motenj je težko odkriti: najpogosteje vplivajo na izgubo produktivnosti med delom.

Primer takšne poškodbe zaradi delovanja visoke statične napetosti prikazujejo krivulje odstopanja volt-amperskih karakteristik, ki se uporabljajo za diodo KD522D in integrirano vezje KR1005VI1 LSI.

Rjava črta številka 1 prikazuje parametre polprevodniških naprav pred preskusi s povečano napetostjo, krivulji številka 2 in 3 pa njihovo znižanje pod vplivom povečanega induciranega potenciala. V primeru št. 3 ima večji učinek.

Škodo lahko povzročijo dejanja:

• precenjena inducirana napetost, ki zlomi dielektrično plast polprevodniških naprav ali zlomi kristalno strukturo;

• visoka gostota toka, ki povzroča visoko temperaturo, ki vodi do taljenja materialov in izgorevanja oksidne plasti;

• testi, elektro termični trening.

Latentna škoda lahko vpliva na delo ne takoj, ampak po nekaj mesecih ali celo letih dela.

Metode izvedbe ESD zaščite v proizvodnji

Glede na vrsto industrijske opreme se uporablja eden od naslednjih načinov vzdrževanja operativnosti ali njihova kombinacija:

1. odpravljanje nastajanja elektrostatičnih nabojev;

2. preprečiti njihov vstop na delovno mesto;

3. povečanje odpornosti naprav in pripomočkov na delovanje razelektritev.

Metodi št. 1 in št. 2 omogočata zaščito velike skupine različnih naprav v kompleksu, št. 3 pa se uporablja za posamezne naprave.

Visoko učinkovitost pri vzdrževanju delovanja opreme dosežemo tako, da jo postavimo v Faradayevo kletko, prostor, ki je z vseh strani obdan s fino mrežo kovinske mreže, povezane z ozemljitveno zanko. Zunanja električna polja ne prodrejo v notranjost in ima statični magnet.

Na tem principu delujejo oklopljeni kabli.

Zaščita pred statičnim delovanjem je razvrščena glede na načela izvedbe:

• fizično in mehansko;

• kemična;

• konstruktivno in tehnološko.

Prvi dve metodi vam omogočata, da preprečite ali zmanjšate nastanek statičnih nabojev in povečate hitrost njihovega odvajanja. Tretja metoda ščiti naprave pred učinki napolnjenosti, vendar ne vpliva na njihovo praznjenje.

Odvajanje odpadkov lahko izboljšate tako, da:

• ustvarjanje krone;

• povečanje prevodnosti materialov, na katerih se kopičijo naboji.

Rešite te težave:

• zračna ionizacija;

• povečanje delovnih površin;

• izbira materialov z najboljšo volumetrično prevodnostjo.

Zahvaljujoč njihovi izvedbi so ustvarjene vnaprej pripravljene avtoceste, ki vodijo statične naboje v ozemljitveno vezje, pri čemer je izključen njihov vpliv na delovne elemente naprav. V tem primeru se upošteva, da skupni električni upor ustvarjene poti ne sme presegati 10 ohmov.

Če imajo materiali veliko odpornost, se zaščita izvede na druge načine. V nasprotnem primeru se na površini začnejo kopičiti naboji, ki se ob stiku s tlemi lahko izpraznijo.

Primer izvedbe kompleksne elektrostatične zaščite na delovnem mestu operaterja, ki se ukvarja z vzdrževanjem in nastavitvijo elektronskih naprav, je prikazan na fotografiji.

Površina mize je povezana z ozemljitveno zanko s povezovalno žico in prevodno blazinico s pomočjo posebnih sponk. Operater dela v posebnih oblačilih, nosi čevlje s prevodnim podplatom in sedi na stolu s posebnim sedežem. Vsi ti ukrepi omogočajo učinkovito odstranjevanje nakopičenih dajatev na terenu.

Delovni ionizatorji zraka uravnavajo vlažnost, zmanjšujejo potencial statične elektrike. Pri njihovi uporabi se upošteva, da povečana vsebnost vodne pare v zraku škodljivo vpliva na zdravje ljudi. Zato ga poskušajo obdržati na približno 40 %.

Učinkovit način je lahko tudi redno prezračevanje prostora ali uporaba prezračevalnega sistema v njem, ko zrak prehaja skozi filtre, ionizira in meša, s čimer se zagotovi nevtralizacija nastalih nabojev.

Za zmanjšanje potenciala, ki ga ustvari človeško telo, lahko zapestnice uporabite kot dopolnitev kompleta antistatičnih oblačil in čevljev. Sestavljeni so iz prevodnega traku, ki je z zaponko pritrjen na ramo. Slednji je povezan z ozemljitveno žico.

S to metodo je tok, ki teče skozi človeško telo, omejen. Njegova vrednost ne sme presegati enega miliampera. Večje vrednosti lahko povzročijo bolečino in električne poškodbe.

Med odvajanjem naboja v tla je pomembno zagotoviti hitrost njegovega odvajanja v eni sekundi.V ta namen se uporabljajo talne obloge z nizko električno upornostjo.

Pri delu s polprevodniškimi ploščami in elektronskimi komponentami je zagotovljena tudi zaščita pred poškodbami zaradi statične elektrike:

• prisilni obvod sponk elektronskih plošč in blokov med pregledi;

• z uporabo orodij in spajkalnikov z ozemljenimi delovnimi glavami.

Posode z vnetljivimi tekočinami, ki se nahajajo na vozilih, so ozemljene s kovinsko verigo. Celo trup letala je opremljen s kovinskimi kabli, ki delujejo kot zaščita pred statično elektriko med pristajanjem.