Захист від статичної електрики

Статичну електрику виникає внаслідок збереження зарядів електростатичного поля на діелектричних матеріалах. Воно негативно впливає на життя людини і експлуатацію електричних пристроїв. Освіта іскор від статичної електрики сприяє пожеж і вибухів. Потужності енергії цілком вистачить для загоряння газоповітряних сумішей і пилу.

Заряд статичної електрики може накопичуватися на тілі людини, якщо на ньому одяг з вовни або з хімічних волокон. Величина потенціалу близько 7 джоулів не складає небезпеки для людини, проте здатна викликати судоми і скорочення м'язів. А це в свою чергу може створити умови для нещасного випадку на виробництві, падіння з висоти і т.д.

Статичну електрику негативно впливає на функціонування точних приладів, радіозв'язку, викликає несправності в роботі. Працівники, на яких постійно впливає статичну електрику, частіше хворіють на серцево-судинними захворюваннями та хворобами нервової системи.

Тільки захист від статичної електрики здатна звести до нуля або зовсім не допустити виникнення цього негативного явища.

Джерела статичної електрики

Дія різних випромінювань.
Різка зміна температури.
Взаємодія тіл один з одним під час руху.

Це явище негативно впливає і становить небезпеку. Захист від статичної електрики дозволяє повністю запобігти або значно зменшити його дію.

У побутових умовах статичне поле часто виникає на шерсті тварин, при знятті синтетичного одягу, розчісування волосся, при носінні гумового взуття, ходінні по килиму в вовняних шкарпетках, користуванні пластмасовими виробами.

Електростатичне поле не загрожує життю людини, при розряді утворюється слабкий струм, який не здатний дуже нашкодити організму людини. Він може створити лише деякий некомфортний стан. Для запобігання такого ефекту необхідно дотримуватися всього лише кілька простих правил: в морозну і суху погоду не гладити тварин, повільніше знімати шерстяний одяг, або обробити її спеціальним складом, при розчісуванні волосся застосовувати дерев'яну або металеву гребінець.

Накопичення електростатичного енергії сприяють:

Залізобетонні стіни будівлі.
Занадто сухе повітря.

Для електронних пристроїв заряд електростатичного поля є найлютішим ворогом. Деякі елементи електронних пристроїв не здатні витримати високі напруги, що виникають при розряді. Чутливі елементи можуть вийти з ладу або погіршити свої параметри роботи.

Якщо об'єктом впливу електричного поля стануть легкозаймисті рідини, це створить умови для їх займання. Ці рідини під час перевезення в цистернах можуть накопичити статичний заряд. Також заряд виникає і від механізму або людини, який підійшов до них близько. Тому в промисловому виробництві, де є легкозаймисті рідини, велику увагу приділяють пристрою заземлення рухомих конструкцій, механізмів. Для пошиття взуття та спеціального одягу на виробництві також застосовуються спеціальні тканини, які не здатні накопичувати електричний заряд.

Принцип дії

Розберемося, як утворюється статичний заряд. У нормальному стані фізичні тіла мають однаковий числом негативних і позитивних частинок. За рахунок цього балансу створюється нейтральний стан тіла. При порушенні нейтрального стану тіло отримує електричний заряд одного полюса.

Статикою називається стан тіла в спокої, коли воно знаходиться без руху. У речовині тіла може виникати поляризація, яка виражається в пересуванні зарядів між частинами тіла, або від знаходиться поруч предмета.

Речовини електризується через поділ тіл, зміни зарядів під час тертя, різкої зміни температури, опромінення. Заряди електричного поля знаходяться на поверхні тіла або віддалені від поверхні на відстань, рівну міжатомній віддалі. Якщо тіла не заземлені, то заряди концентруються на контактної площі, а при наявності заземлення заряд йде в контур заземлення.

Процеси накопичення зарядів і їх стікання відбуваються в один час. Тіло електризується за умови отримання ним більшого заряду енергії, в порівнянні з витрачаються зарядом. В результаті стає зрозуміло, що захист від статичної електрики повинен відводити накопичуються заряди на заземлюючий контур.

Величина статичної електрики

Всі фізичні речовини мають свою характеристику на трибоелектричних шкалою, в залежності від їх здатності створювати електричні заряди різних полюсів при терті. Основні такі речовини зображені на малюнку.

Щоб мати уявлення про розміри виникають статичних зарядів, розглянемо кілька прикладів:

Обертається шків з приводним ременем здатний зарядитися до 25000 вольт.
Кузов автомобіля, що рухається по сухій дорозі, може отримати заряд до 10000 вольт.
Людина в вовняних шкарпетках при ходінні по сухому килиму здатний накопичити заряд на тілі до 6000 вольт.

В результаті стає зрозуміло, що напруга електростатичного поля може досягти значних розмірів навіть в побуті. Цей заряд не заподіює людині значної шкоди через його малої потужності. Розряд протікає через великий опір і обчислюється в кількох частинах міліампера.

Вологість повітря також знижує електростатичний заряд. Вона впливає на значення потенціалу тіла під час дотиків з різними матеріалами. Тому захист від статичної електрики може полягати в застосуванні зволожувачів повітря.

У природному середовищі існує статичну електрику, що досягає величезних значень. Наприклад, при русі хмар між ними виникають великі потенціали енергії, які виражаються в розрядах блискавки. Потужність цих розрядів цілком вистачить, щоб спалити дерев'яний будинок або розколоти стовбур багаторічного дерева.

У побутових умовах при розрядах електростатичного поля людина відчуває дрібні пощипування в пальцях, видно іскри від тертя вовняного одягу, знижується працездатність людини. Електростатичне поле негативно впливає на стан людини, але явних пошкоджень не завдає.

Існують вимірювальні прилади, здатні точно виміряти значення статичного потенціалу накопиченого заряду на тілі людини і на корпусі будь-якого пристрою.

Захист від статичної електрики

Існують різні методи захисту від розрядів електростатичного поля, як в побуті, так і в промислових умовах. Вони мають свої відмінності. Розглянемо докладніше кожний з них.

Захист в побутових умовах

Кожна людина повинна становити небезпеку, яку несуть статичні розряди для організму. Їх необхідно знати, і вміти їх обмежувати. Для вирішення цього завдання організовуються різні заходи з навчання людей методам захисту, в тому числі телепередачі.

На цих заходах людям пояснюють, звідки і як з'являється статичне поле, методи його вимірювання і прийоми виконання профілактичної роботи. Наприклад, щоб уникнути неприємних відчуттів статичного поля, для розчісування волосся доцільно використовувати дерев'яні гребінці, замість пластикових. Дерево має нейтральні характеристики, і під час тертя не створює заряди електростатичного поля. У магазинах можна без праці придбати дерев'яну гребінець будь-якої форми і види.

Щоб запобігти утворенню статичного потенціалу на кузові автомобіля при їзді по сухому дорожньому покриттю, застосовують спеціальні антистатичні стрічки, які фіксуються позаду автомобіля на днище кузова. У торговельній мережі можна без праці вибрати будь-який варіант такої стрічки.

Якщо автомобіль нічим не захищений від можливого розряду накопиченого заряду потенціалу, то напруга можна знімати тимчасовим заземленням кузова автомобіля шляхом його з'єднання з землею через металеву частину. Для цього можна використовувати ключ запалювання. Знімати напругу в обов'язковому порядку необхідно перед тим, як заправляти автомобіль бензином.

Коли на одязі з хімічних волокон утворюється статичний заряд, то рекомендується користуватися «Антистатик». Це спеціальний балончик у вигляді аерозолю, який продається в магазинах. Він знімає статичну електрику з одягу, тканин, з синтетичних чохлів на сидіннях автомобіля, особливо в зимовий час, коли повітря сухе. Але, щоб не використовувати різні балончики і хімію, рекомендується носити одяг з натуральних матеріалів: бавовни і льону.

Якщо на взуття прогумована підошва, то це створює умови для накопичення потенціалу напруги. Щоб цього не сталося, досить в взуття покласти спеціальні антистатичні устілки, які зроблені з натуральних матеріалів. В результаті негативний вплив на людину зменшиться.

Занадто сухе повітря взимку в міських квартирах сприяє накопиченню електростатичного заряду. Для цього існують спеціальні пристрої - зволожувачі повітря. Якщо такого пристрою немає, то цілком підійде велика волога серветка, яку необхідно покласти на батарею. В результаті процес накопичення заряду зменшиться, обстановка в квартирі покращиться. Також рекомендується регулярно проводити вологе прибирання. Це дозволить вчасно видаляти пил і наелектризовані ділянки. Такий спосіб є найкращим.

Електричні пристрої в побуті при експлуатації також накопичують статичний заряд на корпусі. Для зниження дії статичного заряду виконують систему зрівнювання потенціалів. Вона підключається до захисного заземлення та всього будинку. Акрилова ванна схильна до накопичення на ній статичного заряду, і її необхідно захищати системою зрівнювання потенціалів. Навіть чавунна ванна з акриловим вкладишем також схильна до цього негативного явища.

Захист від статичної електрики на виробництві

У промисловому виробництві застосовують кілька способів збереження функціональності обладнання:

Збільшення стійкості пристроїв і обладнання до впливу електростатичного розряду.
Блокування проникнення заряду на робоче місце.
Недопущення виникнення електростатичних зарядів.

Два останніх способу дають можливість здійснювати захист багатьох пристроїв, а перший спосіб застосовується тільки для окремих видів обладнання.

Високий захист від розрядів статичної поля і збереження функціональності пристрою забезпечує клітина Фарадея. Це металева клітка у вигляді сітки з дрібним осередком. Клітка захищає обладнання з усіх боків. Вона підключається до заземлювального контуру. Всередину клітини не проходять електричні поля, в той же час магнітному статичному полю, клітина Фарадея не заважає. За таким же принципом захищають кабелі, оснащуючи їх металевим екраном.