Protecție împotriva electricității statice în viața de zi cu zi și la locul de muncă

Activitatea zilnică a fiecărei persoane este legată de mișcarea sa în spațiu. În plus, nu numai că merge pe jos, ci călătorește și cu transportul.

În timpul fiecărei mișcări, are loc o redistribuire a sarcinilor statice, modificând echilibrul echilibrului intern dintre atomii și electronii fiecărei substanțe. Este legat de procesul de electrificare, de formare a electricității statice.

La solide, distribuția sarcinilor se datorează mișcării electronilor, iar în lichide și gaze, atât electroni, cât și ioni încărcați. Toate acestea împreună fac o diferență potențială.

Cauzele electricității statice

Cele mai frecvente exemple de manifestare a forțelor statice sunt explicate la școală în primele lecții de fizică, când freacă tije de sticlă și ebonită pe pânză de lână și demonstrează atracția bucăților mici de hârtie pentru ele.

De asemenea, este cunoscută experiența devierii unui curent subțire de apă sub acțiunea sarcinilor statice concentrate pe o tijă de ebonită.

În viața de zi cu zi, electricitatea statică se manifestă cel mai adesea:

• când purtați îmbrăcăminte de lână sau sintetică;

• mersul în pantofi cu talpă de cauciuc sau șosete de lână pe covoare și batum;

• utilizarea articolelor din plastic.

Situația este agravată de:

• aer uscat în incintă;

• pereți din beton armat, din care sunt realizate clădiri cu mai multe etaje.

Cum se generează static

În mod normal, corpul fizic conține un număr egal de particule pozitive și negative, motiv pentru care în el se creează un echilibru, asigurându-i starea neutră. Când este deranjat, corpul capătă o sarcină electrică de un anumit semn.

Static înseamnă o stare de repaus atunci când corpul nu se mișcă. Polarizarea poate avea loc în interiorul substanței sale - mișcarea sarcinilor dintr-o parte în alta sau transferul lor de la un obiect din apropiere.

Electrificarea substanțelor are loc ca urmare a achiziționării, îndepărtării sau separării sarcinilor atunci când:

• interacțiunea materialelor datorită forțelor de frecare sau de rotație;

• scădere bruscă a temperaturii;

• iradiere în diferite moduri;

• despicarea sau tăierea corpurilor fizice.

Sarcini electrice distribuite pe suprafața obiectului sau la distanță de acesta la mai multe distanțe interatomice. Pentru corpurile neîmpământate, se răspândesc pe zona stratului de contact, iar pentru cele conectate la conturul pământului, curg în jos spre acesta.

Dobândirea sarcinilor statice din organism și drenarea lor au loc simultan. Electrificarea este asigurată atunci când organismul primește un potențial de energie mai mare decât îl cheltuiește în mediul extern.

Din această poziție rezultă o concluzie practică: pentru a proteja corpul de electricitatea statică, este necesar să se scurgă sarcinile rezultate din acesta în bucla de pământ.

Metode de estimare a energiei electrice statice

Substanțele fizice, în funcție de capacitatea lor de a forma sarcini electrice de diferite semne atunci când interacționează prin frecare cu alte corpuri, sunt caracterizate pe scara efectului triboelectric. Unele dintre ele sunt prezentate în fotografie.

Următoarele fapte pot fi citate ca exemplu al interacțiunii lor:

• mersul în șosete de lână sau pantofi cu tălpi de cauciuc pe un covor uscat poate încărca corpul uman până la 5 ÷ -6 kV;

• caroseria unei mașini care se deplasează pe un drum uscat dobândește un potențial de până la 10 kV;

• cureaua de transmisie care rotește scripetele este încărcată la 25kV.

După cum puteți vedea, potențialul electricității statice atinge valori foarte mari chiar și în condiții casnice. Dar acest lucru nu ne face mult rău, deoarece nu are prea multă putere, iar descărcarea sa trece prin rezistența mare a plăcuțelor de contact și se măsoară în miliamperi sau puțin mai mult.

În plus, este redus semnificativ de umiditatea aerului. Efectul său asupra cantității de stres corporal în contact cu diferite materiale este prezentat în grafic.

Din analiza sa rezultă concluzia: într-un mediu umed, electricitatea statică apare mai puțin. Prin urmare, pentru combaterea acesteia se folosesc diverse creme hidratante.

În natură, electricitatea statică poate fi uriașă.Când norii se deplasează pe distanțe lungi, între ei se acumulează potențiale semnificative, care se manifestă prin fulgere, a căror energie este suficientă pentru a despica un copac vechi de un secol de-a lungul trunchiului sau a arde o clădire rezidențială.

Când electricitatea statică se descarcă în viața de zi cu zi, simțim „ciupirea” degetelor, vedem scântei emise de lucrurile din lână, simțim o scădere a energiei și a eficienței. Curentul la care este expus corpul nostru în viața de zi cu zi are un efect negativ asupra sănătății, stării sistemului nervos, dar nu provoacă daune evidente, vizibile.

Producătorii de echipamente industriale de măsurare produc dispozitive care vă permit să determinați cu exactitate mărimea tensiunii sarcinilor statice acumulate atât pe cutiile de echipamente, cât și pe corpul uman.

Cum să te protejezi de electricitatea statică în casa ta

Fiecare dintre noi ar trebui să înțeleagă procesele care formează descărcări statice care reprezintă o amenințare pentru corpul nostru. Ele trebuie să fie cunoscute și limitate. În acest scop se desfășoară diverse activități educaționale, inclusiv programe de televiziune populare pentru populație.

Pe ele, cu ajutorul mijloacelor disponibile, sunt prezentate metodele de creare a tensiunii statice, principiile măsurării acesteia și metodele de realizare a măsurilor preventive.

De exemplu, având în vedere efectul triboelectric, cel mai bine este să folosiți piepteni din lemn natural pentru pieptănarea părului, nu metal sau plastic, așa cum fac majoritatea oamenilor. Lemnul are proprietăți neutre și nu formează încărcături atunci când este frecat în păr.

Pentru a elimina potențialul static de pe caroseria mașinii atunci când conduceți pe un drum uscat, se folosesc benzi speciale antistatice atașate la partea inferioară. Diferite tipuri de acestea sunt disponibile pe scară largă pentru vânzare.

Dacă nu există o astfel de protecție pe mașină, atunci potențialul de tensiune poate fi îndepărtat prin împământarea pe termen scurt a carcasei folosind un obiect metalic, de exemplu o cheie de contact a mașinii. Este deosebit de important să urmați această procedură înainte de realimentare.

Când o sarcină statică se acumulează pe hainele din materiale sintetice, aceasta poate fi îndepărtată prin tratarea aburului dintr-un recipient special cu o compoziție antistatică. În general, este mai bine să folosiți mai puțin astfel de țesături și să purtați materiale naturale precum inul sau bumbacul.

Pantofii cu talpă de cauciuc ajută, de asemenea, la creșterea încărcăturii. Este suficient să puneți în el branțuri antistatice din materiale naturale, deoarece efectul nociv asupra corpului va fi redus.

Influența aerului uscat caracteristic apartamentelor urbane iarna a fost deja discutată. Umidificatoarele speciale sau chiar bucăți mici de pânză umezită plasate pe obiectele de uz casnic îmbunătățesc mediul înconjurător și reduc formarea de electricitate statică. Dar curățarea umedă obișnuită în interior vă permite să îndepărtați particulele electrizate și praful în timp util. Aceasta este una dintre cele mai bune moduri de a te proteja.

Aparatele electrice de uz casnic acumulează și sarcini statice pe cutie în timpul funcționării.Sistemul de legătură echipotențială conectat la împământarea comună a circuitului clădirii este proiectat pentru a reduce impactul acestora.Chiar și o simplă cadă acrilică sau o structură veche din fontă cu aceeași inserție este supusă acțiunii statice și trebuie protejată în acest fel.

Cum se realizează protecția împotriva electricității statice în producție?

Factori care reduc performanța echipamentelor electronice

Descărcările generate în fabricarea materialelor semiconductoare pot provoca daune mari, pot perturba caracteristicile electrice ale dispozitivelor sau chiar le pot dezactiva complet.

În setările de producție, eliminarea poate fi arbitrară și depinde de o serie de factori diferiți:

• valorile capacității primite;

• potenţial energetic;

• rezistența electrică a contactelor;

• tip de tranzitori;

• alte accidente.

În acest caz, la momentul inițial de ordinul a zece nanosecunde, curentul de descărcare crește la un maxim și apoi scade în interval de 100-300 ns.

Natura apariției descărcării statice pe un dispozitiv semiconductor prin corpul operatorului este prezentată în fotografie.

Mărimea curentului este afectată de: capacitatea încărcăturii acumulate de o persoană, rezistența corpului său și plăcuțele de contact.

La fabricarea echipamentelor electrice, descărcarea statică poate fi creată fără intervenția operatorului datorită formării de contacte prin suprafețele împământate.

În acest caz, curentul de descărcare este afectat de capacitatea de încărcare acumulată de carcasa dispozitivului și de rezistența plăcuțelor de contact formate. În acest caz, potențialul de înaltă tensiune indus și curentul de descărcare afectează simultan semiconductorul în momentul inițial.

Datorită unui efect atât de complex, daunele pot fi:

1.în special, atunci când performanța elementelor este redusă în așa măsură încât devin inutilizabile;

2. ascuns — prin reducerea parametrilor de ieșire, uneori chiar încadrându-se în caracteristicile stabilite din fabrică.

Al doilea tip de defecțiuni este greu de detectat: ele afectează cel mai adesea pierderea productivității în timpul muncii.

Un exemplu de astfel de daune din acțiunea tensiunii statice ridicate este prezentat de diagramele de deviație ale caracteristicilor volt-amperi aplicate diodei KD522D și circuitului integrat KR1005VI1 LSI.

Linia maro numărul 1 arată parametrii dispozitivelor semiconductoare înainte de încercările cu tensiune crescută, iar curbele numărul 2 și 3 arată reducerea acestora sub influența potențialului indus crescut. În cazul #3, are un impact mai mare.

Daunele pot fi cauzate de acțiuni de:

• tensiune indusă supraestimată care rupe stratul dielectric al dispozitivelor semiconductoare sau rupe structura cristalină;

• densitate mare de curent care determină temperatură ridicată care duce la topirea materialelor și arderea stratului de oxid;

• teste, antrenament termic electric.

Daunele latente pot afecta munca nu imediat, ci după câteva luni sau chiar ani de muncă.

Metode de realizare a protecției ESD în producție

În funcție de tipul de echipament industrial, se utilizează una dintre următoarele metode de menținere a operabilității sau combinarea acestora:

1. eliminarea formării sarcinilor electrostatice;

2. blocarea intrării acestora la locul de muncă;

3. creşterea rezistenţei aparatelor şi accesoriilor la acţiunea descărcărilor.

Metodele # 1 și # 2 vă permit să protejați un grup mare de dispozitive diferite într-un complex, iar # 3 este utilizat pentru dispozitive individuale.

Eficiența ridicată în menținerea operabilității echipamentului se realizează prin plasarea acestuia într-o cușcă Faraday, spațiu înconjurat pe toate părțile de o plasă fină de plasă metalică conectată la bucla de masă. Câmpurile electrice externe nu pătrund în interiorul acestuia și are un magnet static.

Cablurile ecranate funcționează pe acest principiu.

Protecția împotriva acțiunii statice este clasificată în funcție de principiile de implementare:

• fizice și mecanice;

• chimic;

• constructiv și tehnologic.

Primele două metode vă permit să preveniți sau să reduceți formarea sarcinilor statice și să creșteți viteza de scurgere a acestora. A treia metodă protejează dispozitivele de efectele încărcărilor, dar nu afectează scurgerea acestora.

Puteți îmbunătăți drenajul deșeurilor prin:

• crearea unei coroane;

• creşterea conductivităţii materialelor pe care se acumulează sarcini.

Rezolvați aceste probleme:

• ionizarea aerului;

• creșterea suprafețelor de lucru;

• selectarea materialelor cu cea mai bună conductivitate volumetrică.

Datorită implementării lor, sunt create autostrăzi pregătite în prealabil pentru a conduce sarcinile statice la circuitul de pământ, excluzând impactul acestora asupra elementelor de lucru ale dispozitivelor. În acest caz, se ține cont de faptul că rezistența electrică totală a căii create nu trebuie să depășească 10 ohmi.

Dacă materialele au rezistență mare, atunci protecția se face în alte moduri. În caz contrar, încărcăturile încep să se acumuleze pe suprafață, care pot fi descărcate la contactul cu solul.

Un exemplu de implementare a protecției electrostatice complexe la locul de muncă pentru un operator angajat în întreținerea și reglarea dispozitivelor electronice este prezentat în fotografie.

Suprafața mesei este conectată la bucla de împământare printr-un fir de conectare și un suport conductiv folosind terminale speciale. Operatorul lucrează în îmbrăcăminte specială, poartă pantofi cu tălpi conductoare și se așează pe un scaun cu un scaun special. Toate aceste măsuri fac posibilă eliminarea efectivă a taxelor acumulate la sol.

Ionizatoarele de aer de lucru reglează umiditatea, reduc potențialul electricității statice. Când le utilizați, se ține cont de faptul că conținutul crescut de vapori de apă din aer afectează negativ sănătatea umană. Așa că încearcă să-l mențină la aproximativ 40%.

De asemenea, o modalitate eficientă poate fi ventilația regulată a încăperii sau utilizarea unui sistem de ventilație în ea, atunci când aerul trece prin filtre, ionizează și se amestecă, asigurând astfel neutralizarea sarcinilor rezultate.

Pentru a reduce potențialul acumulat de corpul uman, brățările pot fi folosite pentru a completa setul de îmbrăcăminte și pantofi antistatic. Ele constau dintr-o bandă conductoare care este atașată de umăr cu o cataramă. Acesta din urmă este conectat la firul de împământare.

Cu această metodă, curentul care curge prin corpul uman este limitat. Valoarea sa nu trebuie să depășească un miliamperi. Valorile mai mari pot provoca durere și răni electrice.

În timpul descărcării încărcăturii la sol, este important să se asigure rata de descărcare a acesteia într-o secundă.În acest scop se folosesc pardoseli cu rezistență electrică scăzută.

Când lucrați cu plăci semiconductoare și componente electronice, se asigură și protecție împotriva deteriorării cauzate de electricitatea statică:

• ocolirea forțată a bornelor plăcilor și blocurilor electronice în timpul controalelor;

• folosind unelte și fiare de lipit cu capete de lucru împământate.

Containerele cu lichide inflamabile amplasate pe vehicule sunt legate la pământ cu un lanț metalic. Chiar și fuselajul avionului este echipat cu cabluri metalice care funcționează ca protecție împotriva electricității statice în timpul aterizării.