Aizsardzība pret statisko elektrību ikdienā un darba vietā

Katra cilvēka ikdienas darbība ir saistīta ar viņa kustību telpā. Turklāt viņš ne tikai staigā, bet arī pārvietojas ar transportu.

Katras kustības laikā notiek statisko lādiņu pārdale, mainot iekšējā līdzsvara līdzsvaru starp katras vielas atomiem un elektroniem. Tas ir saistīts ar elektrifikācijas procesu, statiskās elektrības veidošanos.

Cietās vielās lādiņu sadalījums ir saistīts ar elektronu kustību, bet šķidrumos un gāzēs - gan elektronu, gan lādētu jonu kustība. Tas viss kopā rada potenciālu atšķirību.

Statiskās elektrības cēloņi

Biežākie statisko spēku izpausmes piemēri tiek skaidroti skolā pirmajās fizikas stundās, kad uz vilnas auduma berzē stikla un ebonīta stieņus un demonstrē mazu papīra gabaliņu pievilcību tiem.

Ir zināma arī pieredze, kā novirzīt plānu ūdens strūklu statisko lādiņu ietekmē, kas koncentrēti uz ebonīta stieņa.

Ikdienā statiskā elektrība visbiežāk izpaužas:

• valkājot vilnas vai sintētisku apģērbu;

• staigāšana apavos ar gumijas zoli vai vilnas zeķēm pa paklājiem un batumu;

• plastmasas priekšmetu izmantošana.

Situāciju pasliktina:

• sauss gaiss telpās;

• dzelzsbetona sienas, no kurām izgatavotas daudzstāvu ēkas.

Kā tiek ģenerēta statiskā enerģija

Parasti fiziskajā ķermenī ir vienāds skaits pozitīvo un negatīvo daļiņu, tāpēc tajā tiek radīts līdzsvars, nodrošinot tā neitrālu stāvokli. Traucējot, ķermenis iegūst noteiktas zīmes elektrisko lādiņu.

Statisks nozīmē miera stāvokli, kad ķermenis nekustas. Polarizācija var notikt tās vielas iekšpusē - lādiņu kustība no vienas daļas uz otru vai to pārnešana no tuvumā esoša objekta.

Vielu elektrifikācija notiek lādiņu iegūšanas, noņemšanas vai atdalīšanas dēļ, ja:

• materiālu mijiedarbība berzes vai rotācijas spēku ietekmē;

• straujš temperatūras kritums;

• apstarošana dažādos veidos;

• fizisko ķermeņu sadalīšana vai sagriešana.

Elektriskie lādiņi izkliedēts uz objekta virsmas vai attālumā no tā vairākos starpatomiskos attālumos. Nepamatotiem ķermeņiem tie izkliedējas pa saskares slāņa laukumu, bet tiem, kas saistīti ar zemes kontūru, tie plūst uz leju.

Statisko lādiņu iegūšana no ķermeņa un to aizplūšana notiek vienlaicīgi. Elektrifikācija tiek nodrošināta, kad ķermenis saņem lielāku enerģijas potenciālu, nekā tas iztērē ārējā vidē.

No šīs pozīcijas izriet praktisks secinājums: lai pasargātu ķermeni no statiskās elektrības, ir nepieciešams no tā iegūtos lādiņus novadīt uz zemes cilpu.

Statiskās elektrības novērtēšanas metodes

Fizikālās vielas pēc to spējas veidot dažādu pazīmju elektriskos lādiņus, mijiedarbojoties ar berzi ar citiem ķermeņiem, tiek raksturotas triboelektriskā efekta skalā. Daži no tiem ir parādīti fotoattēlā.

Kā to mijiedarbības piemēru var minēt šādus faktus:

• staigāšana vilnas zeķēs vai apavos ar gumijas zolēm pa sausu paklāju var uzlādēt cilvēka ķermeni līdz 5 ÷ -6 kV;

• pa sausu ceļu braucošas automašīnas virsbūve iegūst potenciālu līdz 10 kV;

• piedziņas siksna, kas griež skriemeli, ir uzlādēta līdz 25kV.

Kā redzat, statiskās elektrības potenciāls sasniedz ļoti augstas vērtības pat sadzīves apstākļos. Bet tas mums nenodara lielu kaitējumu, jo tam nav daudz jaudas, un tā izlāde iet caur kontaktu paliktņu augsto pretestību un tiek mērīta miliamperos vai nedaudz vairāk.

Turklāt to ievērojami samazina gaisa mitrums. Tās ietekme uz ķermeņa spriedzes apjomu saskarē ar dažādiem materiāliem ir parādīta grafikā.

No viņa analīzes izriet secinājums: mitrā vidē statiskā elektrība parādās mazāk. Tāpēc, lai to apkarotu, tiek izmantoti dažādi mitrinātāji.

Dabā statiskā elektrība var būt milzīga.Mākoņiem pārvietojoties lielos attālumos, starp tiem sakrājas vērā ņemami potenciāli, kas izpaužas zibens, kura enerģijas pietiek, lai gar stumbru sašķeltu simtgadīgu koku vai nodedzinātu dzīvojamo ēku.

Ikdienā izlādējoties statiskajai elektrībai, jūtam pirkstu "saspiešanu", redzam vilnas lietu izstarotās dzirksteles, jūtam enerģijas un efektivitātes samazināšanos. Strāva, kurai mūsu ķermenis ir pakļauts ikdienā, negatīvi ietekmē veselību, nervu sistēmas stāvokli, bet neizraisa acīmredzamus, redzamus bojājumus.

Rūpniecisko mērīšanas iekārtu ražotāji ražo ierīces, kas ļauj precīzi noteikt uzkrāto statisko lādiņu sprieguma lielumu gan uz iekārtu kastēm, gan uz cilvēka ķermeņa.

Kā pasargāt sevi no statiskās elektrības mājās

Katram no mums vajadzētu saprast procesus, kas veido statiskās izlādes, kas apdraud mūsu ķermeni. Tiem jābūt zināmiem un ierobežotiem. Šim nolūkam tiek veiktas dažādas izglītojošas aktivitātes, tostarp iedzīvotājiem populāras televīzijas programmas.

Uz tiem ar pieejamo līdzekļu palīdzību tiek parādītas statiskās spriedzes radīšanas metodes, tā mērīšanas principi un preventīvo pasākumu veikšanas metodes.

Piemēram, ņemot vērā triboelektrisko efektu, matu ķemmēšanai vislabāk ir izmantot dabīgā koka ķemmes, nevis metāla vai plastmasas, kā to dara lielākā daļa cilvēku. Kokam ir neitrālas īpašības, un, ierīvējot matos, tā neveido lādiņus.

Lai noņemtu statisko potenciālu no automašīnas virsbūves, braucot pa sausu ceļu, tiek izmantotas speciālas, apakšā piestiprinātas antistatiskas sloksnes. Pārdošanā ir plaši pieejami dažādi to veidi.

Ja automašīnai šādas aizsardzības nav, sprieguma potenciālu var noņemt, īslaicīgi iezemējot korpusu, izmantojot metāla priekšmetu, piemēram, automašīnas aizdedzes atslēgu. Īpaši svarīgi ir ievērot šo procedūru pirms degvielas uzpildīšanas.

Kad uz apģērba, kas izgatavots no sintētiskiem materiāliem, sakrājas statiskais lādiņš, to var noņemt, apstrādājot tvaikus no speciāla trauka ar antistatisku sastāvu. Kopumā labāk ir izmantot mazāk šādus audumus un valkāt dabīgus materiālus, piemēram, linu vai kokvilnu.

Apavi ar gumijas zoli arī palīdz veidot lādiņu. Pietiek, ja tajā ievieto antistatiskas zolītes no dabīgiem materiāliem, jo ​​samazināsies kaitīgā ietekme uz ķermeni.

Par pilsētu dzīvokļiem raksturīgā sausā gaisa ietekmi ziemā jau runāts. Īpaši mitrinātāji vai pat nelieli samitrinātas drānas gabaliņi, kas novietoti uz sadzīves priekšmetiem, uzlabo vidi un samazina statiskās elektrības veidošanos. Bet regulāra mitrā tīrīšana telpās ļauj savlaicīgi noņemt elektrificētās daļiņas un putekļus. Šis ir viens no labākajiem veidiem, kā sevi pasargāt.

Sadzīves elektroierīces ekspluatācijas laikā arī uzkrāj statiskos lādiņus uz kastes.Potenciala izlīdzināšanas sistēma, kas savienota ar ēkas ķēdes kopējo zemējumu, ir paredzēta, lai samazinātu to ietekmi.Pat vienkārša akrila vanna vai veca čuguna konstrukcija ar tādu pašu ieliktni ir pakļauta statiskai iedarbībai, un tā ir jāaizsargā šādā veidā.

Kā ražošanā tiek veikta aizsardzība pret statisko elektrību?

Faktori, kas samazina elektronisko iekārtu veiktspēju

Pusvadītāju materiālu ražošanā radušās izlādes var nodarīt lielu kaitējumu, izjaukt ierīču elektriskās īpašības vai pat tās pilnībā atslēgt.

Ražošanas apstākļos iznīcināšana var būt patvaļīga un atkarīga no vairākiem dažādiem faktoriem:

• saņemtās jaudas vērtības;

• enerģijas potenciāls;

• kontaktu elektriskā pretestība;

• pārejas veidu;

• citi negadījumi.

Šajā gadījumā sākotnējā laikā aptuveni desmit nanosekundēs izlādes strāva palielinās līdz maksimumam un pēc tam samazinās 100–300 ns laikā.

Statiskās izlādes rašanās raksturs uz pusvadītāju ierīces caur operatora ķermeni ir parādīts fotoattēlā.

Strāvas lielumu ietekmē: cilvēka uzkrātā lādiņa jauda, ​​viņa ķermeņa pretestība un kontaktu paliktņi.

Elektroiekārtu ražošanā statisko izlādi var radīt bez operatora iejaukšanās, jo kontakti veidojas caur iezemētām virsmām.

Šajā gadījumā izlādes strāvu ietekmē ierīces korpusa uzkrātā uzlādes jauda un izveidoto kontaktu paliktņu pretestība. Šajā gadījumā inducētais augstsprieguma potenciāls un izlādes strāva sākotnējā brīdī vienlaikus ietekmē pusvadītāju.

Šādas sarežģītas iedarbības dēļ bojājumi var būt:

1.īpaši, ja elementu veiktspēja ir samazināta tiktāl, ka tie kļūst nelietojami;

2. slēpts — samazinot izejas parametrus, dažkārt pat iekļaujoties noteikto rūpnīcas parametru robežās.

Otrā veida darbības traucējumus ir grūti atklāt: tie visbiežāk ietekmē produktivitātes zudumu darba laikā.

Piemērs šādam augsta statiskā sprieguma radītam bojājumam ir parādīts volt-ampēru raksturlielumu noviržu diagrammās, kas piemērotas diodei KD522D un integrālajai shēmai KR1005VI1 LSI.

Brūnā līnija 1 parāda pusvadītāju ierīču parametrus pirms testiem ar paaugstinātu spriegumu, bet līknes numurs 2 un 3 parāda to samazināšanos paaugstināta inducētā potenciāla ietekmē. 3. gadījumā tam ir lielāka ietekme.

Bojājumus var izraisīt šādas darbības:

• pārvērtēts inducētais spriegums, kas salauž pusvadītāju ierīču dielektrisko slāni vai salauž kristāla struktūru;

• augsts strāvas blīvums, kas izraisa augstu temperatūru, kas izraisa materiālu kušanu un oksīda slāņa sadegšanu;

• testi, elektriskās termiskās apmācības.

Slēptie bojājumi var ietekmēt darbu ne uzreiz, bet pēc vairāku mēnešu vai pat gadu darba.

ESD aizsardzības veikšanas metodes ražošanā

Atkarībā no rūpnieciskā aprīkojuma veida tiek izmantota viena no šīm darbspējas uzturēšanas metodēm vai to kombinācija:

1. novēršot elektrostatisko lādiņu veidošanos;

2. bloķēt viņu iekļūšanu darba vietā;

3. ierīču un piederumu pretestības palielināšana pret izlādi.

Metode # 1 un # 2 ļauj aizsargāt lielu dažādu ierīču grupu kompleksā, un # 3 tiek izmantota atsevišķām ierīcēm.

Augsta efektivitāte iekārtas darbspējas uzturēšanā tiek panākta, ievietojot to Faradeja būrī, telpā, ko no visām pusēm ieskauj smalks metāla sieta tīkls, kas savienots ar zemējuma cilpu. Ārējie elektriskie lauki tajā neiekļūst, un tam ir statisks magnēts.

Ekranēti kabeļi darbojas pēc šī principa.

Aizsardzība pret statisku iedarbību tiek klasificēta saskaņā ar īstenošanas principiem:

• fizikāli un mehāniski;

• ķīmiskās vielas;

• konstruktīvi un tehnoloģiski.

Pirmās divas metodes ļauj novērst vai samazināt statisko lādiņu veidošanos un palielināt to aizplūšanas ātrumu. Trešā metode aizsargā ierīces no lādiņu ietekmes, bet neietekmē to iztukšošanu.

Jūs varat uzlabot atkritumu novadīšanu:

• izveidojot vainagu;

• palielinot to materiālu vadītspēju, uz kuriem uzkrājas lādiņi.

Atrisiniet šīs problēmas:

• gaisa jonizācija;

• darba virsmu palielināšanās;

• materiālu izvēle ar vislabāko tilpuma vadītspēju.

Pateicoties to ieviešanai, tiek izveidotas iepriekš sagatavotas maģistrāles, lai novadītu statiskos lādiņus uz zemes ķēdi, izslēdzot to ietekmi uz ierīču darba elementiem. Šajā gadījumā tiek ņemts vērā, ka izveidotā ceļa kopējā elektriskā pretestība nedrīkst pārsniegt 10 omi.

Ja materiāliem ir liela pretestība, tad aizsardzība tiek veikta citos veidos. Pretējā gadījumā uz virsmas sāk uzkrāties lādiņi, kas var izlādēties, saskaroties ar zemi.

Piemērs sarežģītas elektrostatiskās aizsardzības ieviešanai darba vietā operatoram, kas nodarbojas ar elektronisko ierīču apkopi un regulēšanu, ir parādīts fotoattēlā.

Galda virsma ir savienota ar zemējuma cilpu ar savienojošo vadu un vadošu paliktni, izmantojot īpašus spailes. Operatore strādā speciālā apģērbā, valkā apavus ar vadošām zolēm un sēž krēslā ar speciālu sēdekli. Visi šie pasākumi ļauj efektīvi atbrīvoties no uzkrātajiem lādiņiem.

Darba gaisa jonizatori regulē mitrumu, samazina statiskās elektrības potenciālu. Tos lietojot, tiek ņemts vērā, ka paaugstinātais ūdens tvaiku saturs gaisā nelabvēlīgi ietekmē cilvēka veselību. Tāpēc viņi cenšas to saglabāt aptuveni 40%.

Tāpat efektīvs veids var būt telpas regulāra vēdināšana vai ventilācijas sistēmas izmantošana tajā, kad gaiss iziet cauri filtriem, jonizējas un sajaucas, tādējādi nodrošinot radušos lādiņu neitralizāciju.

Lai samazinātu cilvēka ķermeņa uzkrāto potenciālu, aproces var papildināt antistatisko apģērbu un apavu komplektu. Tie sastāv no vadošas lentes, kas ir piestiprināta pie pleca ar sprādzi. Pēdējais ir savienots ar zemējuma vadu.

Izmantojot šo metodi, strāva, kas plūst caur cilvēka ķermeni, ir ierobežota. Tās vērtība nedrīkst pārsniegt vienu miliampēru. Lielākas vērtības var izraisīt sāpes un elektriskas traumas.

Lādiņa izlādes laikā uz zemes ir svarīgi nodrošināt tā izlādes ātrumu vienā sekundē.Šim nolūkam tiek izmantoti grīdas segumi ar zemu elektrisko pretestību.

Strādājot ar pusvadītāju platēm un elektroniskiem komponentiem, tiek nodrošināta arī aizsardzība pret bojājumiem no statiskās elektrības:

• elektronisko plates un bloku spaiļu piespiedu apiešana pārbaužu laikā;

• izmantojot instrumentus un lodāmurus ar iezemētām darba galviņām.

Uzliesmojošu šķidrumu tvertnes, kas atrodas uz transportlīdzekļiem, ir iezemētas ar metāla ķēdi. Pat lidmašīnas fizelāža ir aprīkota ar metāla kabeļiem, kas darbojas kā aizsardzība pret statisko elektrību nosēšanās laikā.