Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Понятие статического электричества и защита от него

Под данным термином принято понимать сохранение электрических зарядов на диэлектрических поверхностях. Статическое электричество является негативным явлением для жизни человека и работы электроаппаратов, т.к. искры, возникающие впоследствии, способны привести к пожарам и взрывам. Их энергии хватит для воспламенения пыли и газовоздушных смесей.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Разряд накопившегося на теле человека статического электричества

Заряд также накапливается и на теле человека при ношении синтетики и шерстяной одежды. Само по себе значение потенциала не более 7 кДж не опасно для здоровья человека, но может вызывать сильные сокращения мышц и даже судороги, и как следствие, падение с высоты, травматизм на рабочих местах.

Научно подтвержден факт благотворного воздействия хождения босиком по земле, что является снятием статического заряда с тела человека.

Наличие разрядов вблизи высокоточных приборов может вызывать нарушения в работе (устройства радиосвязи и др.).

Персонал, который постоянно подвергается влиянию электрических зарядов, чаще страдает хроническими заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем.

У тех, кто работает в непосредственной близости с электрополем, часто возникают жалобы на чрезмерную раздражительность и головные боли, расстройство сна.

Уменьшение интенсивности зарядов

Статическое электричество и защита от него

Мероприятия направлены на обеспечение безопасности технологических процессов:

  • согласно действующим ГОСТам на производстве обеспечивается контроль скорости перемещаемого по трубам сырья;
  • перед переработкой рабочие газы и жидкости должны быть очищены от примесей и посторонних взвесей;
  • в процессах переработки и транспортировки недопустимо разбрызгивание жидкостей и газов;
  • на производстве, где невозможно организовать естественное стекание статических зарядов, применяют закрытые транспортные системы (при пневмотранспортировке жидкостей, продувке оборудования).

Заземление электроприборов и токоведущих частей:

  • согласно ПУЭ, действующим ГОСТам и СНиП, ЗУ электроустановок допускается объединять с заземляющими приспособлениями от статических зарядов;
  • сопротивление ЗУ для защиты от статического электричества не должно быть больше 100 Ом;
  • все электропроводящие поверхности и токоведущие части оборудования должны иметь качественное зануление;
  • пневмотрубопроводы, вентиляционные шахты должны образовывать единую цепь, присоединенную к заземлителям через каждые 40 м, минимальное количество точек – 2 шт;
  • в обязательном порядке отдельным ЗУ к общему контуру подключают аппараты, на поверхностях (внутри) которых может образовываться заряд: дробилки, распылители и др.;
  • крупногабаритная тара подлежит заземлению корпуса в двух противоположных точках по ГОСТу;
  • цистерны во время налива (слива) газов должны быть присоединены к ЗУ, которые, в свою очередь, должны располагаться вне взрывоопасных зон; разгерметизацию люков цистерн производят после присоединения корпуса к контуру заземления;

Статическое электричество — что такое, причины возникновения
Заземление приборов с целью защиты человека от поражения электрическим током

шланги, через которые наливаются сжиженные газы и жидкости, должны быть обвиты медными проволоками или тросами, диаметром не менее 4 мм. Проводник должен быть соединен одной стороной с краем шланга, а другим – к заземленной части существующего контура.

Снятие зарядов с твердых поверхностей

Процесс состоит в нейтрализации зарядов ионизацией воздуха вблизи технологического процесса. Согласно действующим ГОСТам, для этого применяют нейтрализаторы:

  • во взрывоопасных цехах устанавливают радиоизотопные нейтрализаторы;
  • для производства гигиенической продукции запрещено применение радиоизотопных нейтрализаторов, в таких случаях целесообразно применение индукционных или высоковольтных нейтрализаторов;
  • если невозможно использовать индукционные нейтрализаторы, целесообразно применить нейтрализационные устройства скользящего разряда;
  • если оборудование имеет сложные геометрические формы, и невозможно обеспечить отвод заряда стандартными методами, используют аэродинамические нейтрализаторы, посредством которых принудительно впрыскиваются ионы в необходимое пространство.

Заряды в газовых смесях

  • для обеспечения безопасных условий, согласно действующим ГОСТам технологических процессов, необходимо применять предварительно очищенные от твердых частиц газы;
  • оборудование должно иметь качественную герметизацию;
  • недопустимо присутствие в газовых смесях металлических частиц и мелких деталей.

Снятие заряда с сыпучих материалов

  • Согласно действующим ГОСТам, перерабатывать сыпучие материалы необходимо в металлических емкостях, или токопроводящих неметаллических.
  • Порошкообразное сырье допускается транспортировать в схожих по составу трубопроводах (если это полимеры, то трубы должны быть из полиэтилена).
  • В производственных помещениях влажность воздуха должна составлять не менее 65%. При невозможности организовать это условие, прибегают к ионизации воздуха.
  • Для улучшения процесса стекания, рабочие поверхности пропитывают поверхностно-активными смазками.
  • Запрещено производить выгрузку сыпучего сырья из целлюлозных, ПВХ и полиэтиленовых пакетов в емкости, температура жидкости в которых выше температуры их воспламенения. В таких случаях используют шнековые установки.

Во избежание возникновения взрывов (вследствие образования искры), следует предотвращать образование взрывоопасных смесей, не допускать скопления пыли, регулярно чистить оборудование от пылевоздушных смесей.

Дополнительные способы

Влажный воздух обладает достаточной проводимостью для того, чтобы образующиеся заряды могли стекать через него. Таким образом, в соответствующей среде они практически не возникают. Исходя из этого увлажнение воздуха – самый распространенный и наиболее простой способ борьбы со статическим электричеством. Также существуют и другие методы обеспечения безопасности. Речь идет об ионизации воздуха. Она также является распространенным методом борьбы с электрическими зарядами. Дело в том, что ионы способствуют их нейтрализации. Они вырабатываются специальным прибором. Бытовой ионизатор имеет массу преимуществ. Прежде всего, он способствует улучшению аэроионного состава воздушной среды помещения. При этом устраняются электрические заряды, которые возникают на одежде, синтетических покрытиях и коврах. Что касается производства, то там используются мощнейшие ионизаторы. Встречаются различные конструкции. Однако электрические ионизаторы наиболее распространены.

Защита продуктов

Наш последний принцип контроля электростатических разрядов заключается в том, чтобы предотвратить попадание разрядов на чувствительные детали и узлы. Существует множество упаковочных материалов для защиты от электростатических разрядов и тары для перемещения материалов, которые можно использовать как внутри, так и за пределами EPA. Один из способов защитить изделие от электростатического разряда — это заземление или шунтирование, которое отводит любые разряды от изделия. Второй метод заключается в упаковке, хранении и транспортировке ESD-чувствительных устройств в рассеивающей/проводящей упаковке, которая может снимать заряды при заземлении. В дополнение к этим свойствам упаковка, используемая для перемещения ESD-чувствительных компонентов за пределы EPA, должна обладать свойством экранирования заряда. Эти материалы должны эффективно защищать компоненты от зарядов и разрядов, а также уменьшать образование заряда, вызванное движением устройства внутри контейнера.

Популярные статьи  Калькулятор расчета светового потока светодиода

Элементы эффективной программы борьбы с электростатическим разрядом

Хотя эти шесть принципов могут показаться довольно простыми, они могут помочь нам в выборе подходящих материалов и процессов, которые будут использоваться для эффективного управления электростатическим разрядом. В большинстве случаев эффективные программы будут включать все эти принципы. Применение одного принципа или одного метода защиты не справится с полным контролем ESD, для эффективной борьбы требуется создание и соблюдения программы контроля электростатического разряда, включающей в себя все принципы контроля.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Рисунок 1. Принцип нейтрализации заряженного объекта ионизатором.

Причины возникновения статистического электричества

Возникает статика при следующих состояниях:

  • контакте или удалении друг от друга двух разных материалов;
  • резких перепадах температуры;
  • радиации, УФ-излучении, рентгеновских лучах;
  • работе бумагорезательной машины и раскроечных станков.

Статика часто возникает во время грозы или перед ней. Грозовые облака при движении по воздуху, насыщенному влагой, образуют статическое электричество. Разряд происходит между облаком и землей, между отдельными облаками. Устройство молниеотводов помогает провести заряд в землю. Грозовые облака создают электрический потенциал на металлических предметах, вызывающих легкие удары при прикосновении к ним. Для человека удар не опасен, но мощная искра способна вызвать возгорание некоторых предметов.

Статическое электричество — что такое, причины возникновенияWatch this video on YouTube

Каждый житель неоднократно слышал треск, который раздается при снятии одежды, удар от прикосновения к автомобилю. Это является следствием появления статики. Электроразряд чувствуется при нарезании бумаги, расчесывании волос, при переливании бензина. Свободные заряды сопровождают человека везде. Использование различных электрических устройств увеличивает их появление. Они возникают при пересыпании и измельчении твердых продуктов, перекачивании или переливании горючих жидкостей, при перевозке их в цистернах, при сматывании бумаги, тканей и пленки.

Заряд появляется в результате электрической индукции. На металлических корпусах автомобилей в сухое время года создаются большие электрические заряды. Экран телевизора или монитор компьютера способен заряжаться от воздействия луча, создаваемого в электронно-лучевой трубке.

Неприятное статическое электричество и защита от него

Поговорим о том, как защитить себя при работе, в условиях дома или поездок на машине.

Что нужно знать:

  1. В первую очередь следует говорить про увлажнение воздуха. Есть условие: нельзя устанавливать приборы для увлажнения в непосредственной близости от электроприборов, ведь в этом случае приборы для увлажнения превращаются в причины замыкания, что несет еще большую опасность.
  2. Во время заправки автомобиля защита заключается в том, чтобы из салона машины никто не выходил и никто не садился в салон. Такое предостережение объясняется тем, что перемещения подобного рода становятся причиной возникновения напряжения. Если ток соприкоснется с горючей жидкостью это спровоцирует сильный взрыв;
  3. В быту так же можно использовать антистатики чтобы бороться с электрическим зарядом с половиков, ковров и пылесосов.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Сейчас существуют средства, направленные на снятие статики с пластика, с обивки автомобильных сидений, с электроприборов, которые способны ударить статистическим током с высоким показателем вольт.

Как убрать статическое электричество?

Очень неприятно, когда взаимодействие с этим явлением оставляет не лучшие воспоминания. Если прикасаясь к любому предмету человека, поражаем небольшим разрядом тока – значит, действие статического электричества усилилось, и его нужно снимать.

Как убрать статическое электричество в квартире?

Статическое элекстричество может быть не только на одежде, но и, так скажем, во всей квартире. На любых предметах, начиная иголкой, булавкой или заколкой, заканчивая телевизором, холодильником и прочим. Поэтому, чтобы уменьшить «общение» с этим явлением, не опасаться находиться рядом и дотрагиваться до мебели и других вещей, стоит знать, как снимать статическое электричество. Вот несколько советов, которые нужно использовать при борьбе с током, если рядом нет антистатика.

  1. Пыль на экране телевизора или компьютера очень часто подвергается такому заряду. Это все потому, что пыль сама по себе накапливает небольшой ток, а если она находиться на экранах, связанных с электричеством, тогда их количество значительно быстрее увеличивается. Для того, чтобы это исправить – нужно чаще проводить влажную уборку, тщательно протирая мониторы. Таким образом, накопление тока на поверхностях предметов и в воздухе уменьшится.
  2. Насчет влажности и воздуха в помещении тоже есть небольшой секрет. Влажность в воздухе, приравнивается к монетам в кармане – очень хорошо притягивает заряды тока. Для того чтобы снизить появление статических зарядов в воздухе, можно набрать бутылки с водой и расставить по квартире. Это увлажняет воздух и соответственно собирает к себе все заряды. Подождав несколько часов можно воду из бутылок вылить, а квартиру проверить, таким образом, выветрив все возможные заряды из дома.
  3. Бывает, что даже после таких хитростей частота зарядов не перестает уменьшаться, и это начинает серьезно беспокоить всю семью. Тогда стоит провести в квартире тщательную ревизию. Необходимо свести к минимуму количество синтетики в доме. Лучше заменить их на те, которые точно не смогут доставить проблем с электростатикой. Это шелк, шерсть, хлопок и другие материалы.

Как убрать статический ток с одежды?

Довольно противные или даже болезненные ощущения, когда, надевая свой любимый свитер, волосы электризуются, прическа портится, а сама вещь — бьет током. И так происходит не только со свитером, но и со всеми вещами из гардероба. Стоит задуматься, не пора ли начать бороться с этим током? Можно приобрести специальные средства в магазинах, но это очень дорого и химикаты не очень благоприятно воздействуют на кожу человека. Поэтому можно следовать советам, приведенным ниже, которые помогают снять заряд на одежде с помощью домашних средств.

  1. Первое, что придет на помощь — пищевая сода. Когда придет момент стирки, необходимо прямо в самой стиральной машинке, на вещи насыпать одну четвертую часть стакана. Стоит учитывать, что количество используемой соды меняется, если одежды в барабане машинки меньше или больше среднего количества. Однако, в любом случае, больше половины стакана насыпать за один раз нельзя. Сода образовывает некий защитный слой на одежде, который мешает образованию тока, и при этом на одежде его не видно, если придерживаться нормы. В противном случае, если насыпать больше половины стакана, то весь защитный слой будет очень виден для окружающих.
  2. Еще одним неплохим вариантом решения проблемы может стать обычный уксус. После окончания стирки, не вынимайте сразу одежду, а влейте в барабан приблизительно 50 мл белого дистиллированного уксуса. Его можно заменить, использовать яблочный уксус, что сильно не изменит результат. Далее, необходимо включить машинку и поставить белье полоскать и отжимать. Уксус действует так же, как и сода – создает защитный слой. Но если использовать больше уксуса, то последствием будет не цвет одежды, а резкий запах.
  3. Еще одним вариантом считается использование натуральных тканей. Статическое электричество на них очень плохо скапливается. Поэтому при стирке можно просто положить в барабан ткань изо льна, кусок шерсти или еще что-то. Таким образом, весь заряд, скопившийся на одежде, перейдет на этот кусочек и его можно будет легко утилизировать.
  4. Есть также маленькая хитрость. К одежде, которая подвержена току, можно приколоть с внутренней стороны металлическую булавку, заколку, брошку или просто положить немного мелочи в карман. Статическое электричество быстро уйдет на проводящий металл, и не будет скапливаться на одежде.
Популярные статьи  Вихревые токи

Статическое электричество — что такое, причины возникновенияWatch this video on YouTube

Как снять статическое электричество

Учитывая негативные факторы данного явления, методы защиты от него волнуют умы многих ученых мирового сообщества.

С человека

Перед тем, как снять статическое электричество с человека желательно выявить причины его возникновения. Устранение данного эффекта сводится к банальному «заземлению». Для этого достаточно:

  • прикоснуться к батарее отопления;
  • на несколько секунд прижать ладони к земле;
  • взять в руки металлический предмет и притронуться к чему-либо массивному, сделанному из токопроводящего материала.

Полностью избежать данного явления практически никогда не удается, но уменьшить вероятность его возникновения можно, если:

  • исключить трение, контакт с подвижными телами, изолированными от земли и не имеющими выхода для сброса накопленного заряда;
  • избегать нахождения в электрическом поле (возле работающих электроустановок, трансформаторов, линий ЛЭП);
  • перейти на одежду и постельное белье из натуральных тканей;
  • при касании с синтетическими предметами пользоваться перчатками из хлопчатобумажной ткани;
  • отказаться от обуви на резиновой или другой, электроизолирующей подошве.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

С волос

Не менее важным для людей становится вопрос, как снять статическое электричество с волос. Наэлектризованность является настоящим бедствием для тех, у кого локоны склонны к сухости. Снять заряд и сделать прическу поможет:

  1. Плоская расческа из металла, дерева или, имеющая щетину из натуральных материалов. Синтетики способствуют накапливанию электрического заряда.
  2. Мытье головы не чаще чем раз в два дня. Слишком чистые волосы лишены сальной защиты и более подвержены сухости, соответственно – наэлектризованности.
  3. Кондиционер и сыворотка с эффектом увлажнения. Даже небольшое количество средства позволит сохранить в волосах влагу и избежать статического электричества.
  4. Крем-антистатик.

При сушке обработке волос феном не стоит доводить их до полной сухости

С особой осторожностью нужно пользоваться лаками. Входящие в них полимеры могут притягивать электричество. Наэлектризованность волос легко устраняется с помощью небольшого количества воды или антистатической салфетки

Наэлектризованность волос легко устраняется с помощью небольшого количества воды или антистатической салфетки.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

С одежды

Электрический заряд на предметах гардероба становится причиной дискомфорта и способствует притягиванию пыли. Избавиться от статического электричества на одежде можно:

  • используя металлические плечики;
  • вставляя в вещи английские булавки;
  • проведя по изделью смоченной в воде ладонью;
  • распыляя антистатики и специальные кондиционеры.

С предметов домашнего обихода

Наэлектризованность домашней утвари вызывает массу неудобств. Основными из них являются внезапные разряды и загрязнение интерьера. До того, как избавиться от статического электричества в квартире, необходимо присмотреться к правилам расстановки электробытовых приборов и обеспечить их заземление. Скопление электроники в одном месте способствует возникновению мощных электрических полей.

Статическое электричество — что такое, причины возникновения

Главным сторонником накопления зарядов является сухой воздух и запыленность квартиры. Побороть это проявление помогает постоянные влажные уборки и принудительное поднятие влажности с помощью намоченных полотенец, емкостей с водой или специальных приборов.

Уменьшить наэлектризованность помогает комнатная декоративная растительность. Помимо снятия заряда она очищает воздух от токсинов и тяжелых металлов.

При проведении уборки квартиры, особое внимание следует уделять предметам, которые часто перемещаются и создают эффект трения. Чтобы уменьшить вероятность накопления электрических зарядов в квартире, следует компоновать интерьер из вещей, содержащих меньше синтетических материалов. Чтобы уменьшить вероятность накопления электрических зарядов в квартире, следует компоновать интерьер из вещей, содержащих меньше синтетических материалов

Чтобы уменьшить вероятность накопления электрических зарядов в квартире, следует компоновать интерьер из вещей, содержащих меньше синтетических материалов.

Состав атома

С тех пор эксперименты показали, что все объекты состоят из чрезвычайно маленьких «строительных блоков», известных как атомы, и что эти атомы, в свою очередь, состоят из более мелких компонентов, известных как частицы. Три основных частицы, составляющие большинство атомов, называются протонами, нейтронами и электронами. Хотя большинство атомов состоит из протонов, нейтронов и электронов, нейтроны есть не у всех атомов; например, изотоп протий (1H1) водорода (водород-1), который является самой легкой и наиболее распространенной формой водорода, имеющей только один протон и один электрон. Атомы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, но если бы мы могли взглянуть на один, он мог бы выглядеть примерно так:

Популярные статьи  Что бьёт и убивает: ток или напряжение?

Статическое электричество — что такое, причины возникновенияРисунок 6 – Атом Резерфорда: отрицательные электроны вращаются вокруг небольшого положительного ядра

Несмотря на то, что каждый атом в куске материала, как правило, держится как единое целое, на самом деле между электронами и кластером протонов и нейтронов, находящимся в середине, остается много пустого пространства.

Грубая модель на рисунке 6 представляет собой элемент углерода с шестью протонами, шестью нейтронами и шестью электронами. В любом атоме протоны и нейтроны очень тесно связаны между собой, что является важным качеством. Плотно связанный сгусток протонов и нейтронов в центре атома называется ядром, и количество протонов в ядре атома определяет его элементарную идентичность: измените количество протонов в ядре атома, и вы измените тип того, чему принадлежит этот атом. Фактически, если бы вы могли удалить три протона из ядра атома свинца, вы осуществили бы мечту старых алхимиков о создании атома золота! Тесное связывание протонов в ядре отвечает за стабильную идентичность химических элементов и неспособность алхимиков осуществить свою мечту.

Нейтроны гораздо меньше влияют на химический характер и идентичность атома, чем протоны, хотя их так же трудно добавить в ядро ​​или удалить из него, поскольку они очень прочно связаны. Если добавить нейтроны, атом всё равно сохранит ту же химическую идентичность, но его масса изменится незначительно, и он может приобрести странные ядерные свойства, такие как радиоактивность.

Электроны же имеют значительно большую свободу передвижения в атоме, чем протоны или нейтроны. Фактически, они могут быть выбиты из своего положения (даже полностью покинув атом!) гораздо меньшей энергией, чем та, которая требуется, чтобы выбить частицы ядра. Если это произойдет, атом по-прежнему сохранит свою химическую идентичность, но возникнет важный дисбаланс. Электроны и протоны уникальны тем, что они притягиваются друг к другу на расстоянии. Именно это притяжение на расстоянии вызывает притяжение между натертыми объектами, когда электроны удаляются от своих первоначальных атомов и располагаются вокруг атомов другого объекта.

Электроны отталкиваются от других электронов, как и протоны отталкиваются от других протонов. Единственная причина, по которой протоны связываются вместе в ядре атома, заключается в гораздо большей силе, называемой сильной ядерной силой, которая действует только на очень коротких расстояниях. Считается, что из-за этого поведения притяжения/отталкивания между отдельными частицами электроны и протоны имеют противоположные электрические заряды. То есть каждый электрон имеет отрицательный заряд, а каждый протон – положительный. В равных количествах внутри атома они противодействуют присутствию друг друга, так что общий заряд внутри атома равен нулю. Вот почему в изображении атома углерода шесть электронов: чтобы уравновесить электрический заряд шести протонов в ядре. Если электроны уйдут или появятся дополнительные электроны, общий электрический заряд атома будет разбалансирован, в результате чего атом останется «заряженным» в целом, что заставит его взаимодействовать с заряженными частицами и другими заряженными атомами поблизости. Нейтроны не притягиваются и не отталкиваются электронами, протонами или даже другими нейтронами и, следовательно, классифицируются как не имеющие заряда.

Процесс прихода или ухода электронов – это именно то, что происходит, когда определенные комбинации материалов натираются друг об друга: трение вынуждает электронов из атомов одного материала покинуть свои атомы и перейти к атомам другого материала. Другими словами, «флюид» из гипотезы Бенджамина Франклина состоит из электронов.

Как выбрать устройство для удаления статики?

Есть много факторов, которые нужно принять во внимание при выборе устройства для удаления статики. Расстояние до материала: некоторые устройства разработаны для ближнего действия, другие — для дальнего

Как общее правило, советуем выбирать ионизатор ближнего действия, если ваша технология это позволяет. Ионизаторы ближнего действия дешевле и эффективно решают задачи

Расстояние до материала: некоторые устройства разработаны для ближнего действия, другие — для дальнего. Как общее правило, советуем выбирать ионизатор ближнего действия, если ваша технология это позволяет. Ионизаторы ближнего действия дешевле и эффективно решают задачи.

Современные разработки: произошла революция в производительности оборудования для удаления статики. Она началась примерно в 2004 году с запуска компанией Fraser системы ионизаторов дальнего действия Ionstorm. С тех пор продвижение стало очень быстрым. Современные устройства удаления статики постоянного тока многократно лучше, чем старое оборудование с отдельными высоковольтными трансформаторами. Оборудование старого образца все еще может быть подходящим для многих применений, однако неразумно подходить к выбору устройства, основываясь только на его стоимости. Современные ионизаторы постоянного тока, как правило, на 10% дороже, но они обеспечивают до 100% больше мощности и имеют множество других преимуществ.

Добавить комментарий