Statikus elektromosság elleni védelem a mindennapi életben és a munkahelyen

Minden ember napi tevékenysége összefügg a térben való mozgásával. Ráadásul nem csak sétál, hanem közlekedéssel is utazik.

Minden mozgás során a statikus töltések újraeloszlása ​​következik be, ami megváltoztatja az egyes anyagok atomjai és elektronjai közötti belső egyensúly egyensúlyát. Összefügg a villamosítás folyamatával, a statikus elektromosság képződésével.

Szilárd testekben a töltések eloszlása ​​az elektronok, folyadékokban és gázokban az elektronok és a töltött ionok mozgásának köszönhető. Mindezek együtt potenciális különbséget jelentenek.

A statikus elektromosság okai

A statikus erők megnyilvánulásának leggyakoribb példáit az iskolában a fizika első óráin magyarázzák el, amikor üveg- és ebonitrudakat dörzsölnek a gyapjúszövetre, és bemutatják a kis papírdarabok vonzását.

Ismeretes az a tapasztalat is, hogy egy ebonit rúdra koncentrálódó statikus töltések hatására vékony vízsugár eltéríthető.

A mindennapi életben a statikus elektromosság leggyakrabban jelentkezik:

• gyapjú vagy szintetikus ruházat viselésekor;

• séta gumitalpú cipőben vagy gyapjúzokniban szőnyegen és batumon;

• műanyag tárgyak használata.

A helyzetet súlyosbítja:

• száraz levegő a helyiségben;

• vasbeton falak, melyekből többszintes épületek készülnek.

Hogyan keletkezik statikus

Normális esetben a fizikai test egyenlő számú pozitív és negatív részecskét tartalmaz, ezért egyensúly jön létre benne, biztosítva semleges állapotát. Zavaráskor a test egy bizonyos előjelű elektromos töltést kap.

A statikus nyugalmi állapotot jelent, amikor a test nem mozog. Polarizáció léphet fel az anyag belsejében – a töltések egyik részről a másikra való mozgása vagy egy közeli tárgyról való átvitele.

Az anyagok villamosítása töltések felvétele, eltávolítása vagy szétválasztása következtében következik be, ha:

• anyagok kölcsönhatása súrlódási vagy forgási erők hatására;

• éles hőmérséklet-csökkenés;

• besugárzás különböző módokon;

• a fizikai testek felosztása vagy darabolása.

Elektromos töltések eloszlik a tárgy felületén vagy attól bizonyos távolságban több atomközi távolságban. A földeletlen testeknél az érintkezési réteg területére terjednek, a talaj kontúrjához kapcsolódóaknál pedig lefolynak hozzá.

A statikus töltések felvétele a testből és azok elvezetése egyszerre történik. A villamosítás akkor valósul meg, ha a szervezet nagyobb energiapotenciált kap, mint amennyit a külső környezetben elhasznál.

Ebből az álláspontból egy gyakorlati következtetés következik: a test statikus elektromosság elleni védelme érdekében a keletkező töltéseket le kell vezetni a földhurokra.

Statikus elektromosság becslési módszerek

A fizikai anyagokat aszerint, hogy képesek különböző jelű elektromos töltéseket képezni, amikor más testekkel súrlódás útján kölcsönhatásba lépnek, a triboelektromos hatás skáláján jellemzik. Néhányuk a képen látható.

A következő tények kölcsönhatásukra példaként említhetők:

• gyapjú zokniban vagy gumitalpú cipőben járva száraz szőnyegen akár 5 ÷ -6 kV-ig feltöltheti az emberi testet;

• a száraz úton mozgó autó karosszériája akár 10 kV-os potenciált is kap;

• a szíjtárcsát forgató hajtószíj 25kV-ra van töltve.

Mint látható, a statikus elektromosság potenciálja nagyon magas értékeket ér el még otthoni körülmények között is. De ez nem okoz nagy kárt nekünk, mivel nincs nagy teljesítménye, és kisülése áthalad az érintkezőbetétek nagy ellenállásán, és milliamperben vagy kicsit többben mérik.

Ráadásul a levegő páratartalma jelentősen csökkenti. A különböző anyagokkal érintkező test igénybevételére gyakorolt ​​hatását a grafikon mutatja.

Elemzéséből az a következtetés következik, hogy párás környezetben a statikus elektromosság kevésbé jelenik meg. Ezért különféle hidratáló krémeket használnak a leküzdésére.

A természetben a statikus elektromosság hatalmas lehet.Amikor a felhők nagy távolságra mozognak, jelentős potenciálok halmozódnak fel közöttük, amelyek villámcsapásban nyilvánulnak meg, amelynek energiája elegendő egy évszázados fa törzse mentén történő széthasadásához vagy egy lakóépület égetéséhez.

Amikor a statikus elektromosság kisül a mindennapi életben, érezzük az ujjak "csípését", látjuk a gyapjú tárgyak által kibocsátott szikrákat, érezzük az energia és a hatékonyság csökkenését. Az az áram, amelynek a mindennapi életben ki van téve szervezetünknek, negatívan hat az egészségre, az idegrendszer állapotára, de nem okoz nyilvánvaló, látható károsodást.

Az ipari mérőberendezések gyártói olyan eszközöket gyártanak, amelyek lehetővé teszik a felhalmozott statikus töltések feszültségének pontos meghatározását mind a berendezés dobozán, mind az emberi testen.

Hogyan védekezhet a statikus elektromosság ellen otthonában

Mindannyiunknak meg kell értenie azokat a folyamatokat, amelyek statikus kisüléseket hoznak létre, amelyek veszélyt jelentenek testünkre. Ismerni kell és korlátozni kell őket. Ennek érdekében különféle oktatási tevékenységeket folytatnak, köztük népszerű televíziós műsorokat a lakosság számára.

Rajtuk a rendelkezésre álló eszközök segítségével mutatják be a statikus feszültség létrehozásának módszereit, a mérési elveket és a megelőző intézkedések végrehajtásának módszereit.

Például, ha figyelembe vesszük a triboelektromos hatást, a legjobb, ha természetes fából készült fésűt használunk a haj fésüléséhez, nem fémet vagy műanyagot, ahogyan azt a legtöbben teszik. A fa semleges tulajdonságokkal rendelkezik, és nem képez töltéseket a hajba dörzsölve.

A statikus potenciál eltávolítására az autó karosszériájából száraz úton történő vezetéskor speciális antisztatikus csíkokat használnak az aljára. Ezek különféle típusai széles körben kaphatók eladásra.

Ha nincs ilyen védelem az autón, akkor a feszültségpotenciál eltávolítható a ház rövid távú földelésével egy fémtárgy, például egy autó indítókulcsa segítségével. Különösen fontos ennek az eljárásnak a betartása tankolás előtt.

Ha statikus töltés halmozódik fel a szintetikus anyagokból készült ruhákon, akkor az antisztatikus összetételű speciális tartályból gőz kezelésével távolítható el. Általában jobb kevesebb ilyen szövetet használni, és természetes anyagokat, például lenvászont vagy pamutot viselni.

A gumitalpú cipők szintén segítenek a töltés felépítésében. Elég, ha természetes anyagokból készült antisztatikus talpbetétet teszel bele, mert csökken a szervezetre gyakorolt ​​káros hatás.

A városi lakásokra télen jellemző száraz levegő hatásáról már szó esett. A speciális párásítók, vagy akár a háztartási cikkekre helyezett kis nedves ruhadarabok javítják a környezetet és csökkentik a statikus elektromosság képződését. De a beltéri rendszeres nedves tisztítás lehetővé teszi az elektromos részecskék és a por időben történő eltávolítását. Ez az egyik legjobb módja annak, hogy megvédje magát.

A háztartási elektromos készülékek működése során is felhalmozódnak a statikus töltések a dobozon, amelyek hatásának csökkentését hivatott az épület áramkörének közös földjére csatlakoztatott potenciálkiegyenlítő rendszer.Még egy egyszerű akril fürdőkád vagy egy régi öntöttvas szerkezet is ugyanolyan betéttel van kitéve statikus hatásnak, és így védeni kell.

Hogyan történik a statikus elektromosság elleni védelem a gyártás során?

Az elektronikus berendezések teljesítményét csökkentő tényezők

A félvezető anyagok gyártása során keletkező kisülések nagy károkat okozhatnak, megzavarhatják az eszközök elektromos jellemzőit, vagy akár teljesen ellehetetleníthetik azokat.

Gyártási környezetben az ártalmatlanítás tetszőleges lehet, és számos különböző tényezőtől függ:

• a kapott kapacitás értékei;

• energiapotenciál;

• az érintkezők elektromos ellenállása;

• tranziensek típusa;

• egyéb balesetek.

Ebben az esetben a kezdeti időpontban tíz nanoszekundumos nagyságrendben a kisülési áram maximumra nő, majd 100-300 ns-on belül csökken.

A félvezető eszközön a kezelő testén keresztül fellépő statikus kisülések természete a képen látható.

Az áram nagyságát befolyásolják: az ember által felhalmozott töltés kapacitása, testének ellenállása és az érintkezőbetétek.

Az elektromos berendezések gyártása során a földelt felületeken keresztül létrejövő kontaktusok miatt kezelői beavatkozás nélkül is létrejöhet statikus kisülés.

Ebben az esetben a kisülési áramot befolyásolja a készülékház által felhalmozott töltési kapacitás és a kialakított érintkezőbetétek ellenállása. Ebben az esetben az indukált nagyfeszültségű potenciál és a kisülési áram a kezdeti pillanatban egyszerre hat a félvezetőre.

Egy ilyen összetett hatás miatt a károk a következők lehetnek:

1.különösen akkor, ha az elemek teljesítménye olyan mértékben csökken, hogy használhatatlanná válnak;

2. rejtett — a kimeneti paraméterek csökkentésével, esetenként még a megállapított gyári jellemzőkön belül is.

A második típusú meghibásodások nehezen észlelhetők: leggyakrabban a munkavégzés során a termelékenység csökkenését érintik.

A nagy statikus feszültség okozta károk példáját mutatják a KD522D diódára és a KR1005VI1 LSI integrált áramkörre alkalmazott volt-amper karakterisztika eltérési diagramjai.

Az 1-es számú barna vonal a félvezető eszközök paramétereit mutatja a megnövelt feszültségű vizsgálatok előtt, a 2-es és 3-as számú görbe pedig a megnövekedett indukált potenciál hatására bekövetkezett csökkenését. A 3. esetben ennek nagyobb a hatása.

A kárt a következő tevékenységek okozhatják:

• túlbecsült indukált feszültség, amely megszakítja a félvezető eszközök dielektromos rétegét vagy megbontja a kristályszerkezetet;

• nagy áramsűrűség, amely magas hőmérsékletet okoz, ami az anyagok megolvadásához és az oxidréteg égéséhez vezet;

• tesztek, elektromos hőképzés.

A látens károsodás nem azonnal, hanem több hónapos vagy akár több éves munka után is érintheti a munkát.

Az ESD védelem végrehajtásának módszerei a termelésben

Az ipari berendezés típusától függően a működőképesség fenntartására az alábbi módszerek valamelyikét vagy ezek kombinációját alkalmazzák:

1. az elektrosztatikus töltések kialakulásának kiküszöbölése;

2. munkahelyre való bejutásuk akadályozása;

3. az eszközök és tartozékok ellenállásának növelése a kisülésekkel szemben.

Az 1-es és a 2-es módszer lehetővé teszi a különböző eszközök nagy csoportjának védelmét egy komplexumban, a 3-as pedig az egyes eszközökhöz használatos.

A berendezés működőképességének megőrzésének nagy hatékonyságát Faraday-ketrecbe helyezve érik el, egy olyan térben, amelyet minden oldalról egy finom fémháló veszi körül, amely a földhurokhoz kapcsolódik. A külső elektromos mezők nem hatolnak be a belsejébe, és statikus mágnessel rendelkezik.

Az árnyékolt kábelek ezen az elven működnek.

A statikus hatás elleni védelmet a következő végrehajtási elvek szerint osztályozzák:

• fizikai és mechanikai;

• kémiai;

• konstruktívan és technológiailag.

Az első két módszer lehetővé teszi a statikus töltések kialakulásának megelőzését vagy csökkentését, valamint a lefolyásuk sebességének növelését. A harmadik módszer megvédi az eszközöket a töltések hatásaitól, de nem befolyásolja a lemerülésüket.

Javíthatja a hulladék elvezetését az alábbiakkal:

• korona létrehozása;

• növeli a töltéseket tartalmazó anyagok vezetőképességét.

Oldja meg ezeket a problémákat:

• levegő ionizáció;

• a munkafelületek növekedése;

• a legjobb térfogati vezetőképességű anyagok kiválasztása.

Megvalósításuknak köszönhetően előre elkészített autópályák jönnek létre, amelyek statikus töltéseket vezetnek a földi áramkörbe, kizárva azok hatását az eszközök munkaelemeire. Ebben az esetben figyelembe kell venni, hogy a létrehozott út teljes elektromos ellenállása nem haladhatja meg a 10 ohmot.

Ha az anyagok nagy ellenállással rendelkeznek, akkor a védelem más módon történik. Ellenkező esetben töltések halmozódnak fel a felületen, amelyek a talajjal érintkezve kisüthetnek.

A képen látható egy példa a komplex elektrosztatikus védelem munkahelyi megvalósítására az elektronikus eszközök karbantartásával és beállításával foglalkozó kezelő számára.

Az asztal felülete egy összekötő vezetékkel és egy vezetőképes betéttel csatlakozik a földhurokhoz speciális kapcsok segítségével. A kezelő speciális ruházatban dolgozik, vezető talpú cipőt visel, és speciális üléssel ellátott székben ül. Mindezek az intézkedések lehetővé teszik a felgyülemlett töltések hatékony eltávolítását a földön.

A működő légionizátorok szabályozzák a páratartalmat, csökkentik a statikus elektromosság lehetőségét. Használatuk során figyelembe veszik, hogy a levegő megnövekedett vízgőztartalma károsan hat az emberi egészségre. Így próbálják 40% körül tartani.

Szintén hatékony módszer lehet a helyiség rendszeres szellőztetése vagy a benne lévő szellőztető rendszer alkalmazása, amikor a levegő a szűrőkön áthaladva ionizálódik és keveredik, ezzel biztosítva a keletkező töltések semlegesítését.

Az emberi test által felhalmozott potenciál csökkentése érdekében karkötők használhatók az antisztatikus ruházati és cipőkészlet kiegészítésére. Egy vezető szalagból állnak, amelyet csattal rögzítenek a vállhoz. Ez utóbbi a földelő vezetékhez csatlakozik.

Ezzel a módszerrel az emberi testen átfolyó áram korlátozott. Értéke nem haladhatja meg az egy milliampert. A nagyobb értékek fájdalmat és elektromos sérülést okozhatnak.

A töltés talajra történő kisütése során fontos, hogy a kisülés sebességét egy másodperc alatt biztosítsuk.Erre a célra alacsony elektromos ellenállású padlóburkolatokat használnak.

Félvezető lapokkal és elektronikus alkatrészekkel végzett munka során a statikus elektromosság okozta károsodások elleni védelem is biztosított:

• az elektronikus kártyák és blokkok kivezetéseinek kényszerített megkerülése az ellenőrzések során;

• szerszámok és földelt munkafejű forrasztópákák segítségével.

A járműveken elhelyezett gyúlékony folyadékokat tartalmazó tartályok fémlánccal vannak földelve. Még a gép törzsét is fémkábelekkel látták el, amelyek leszállás közben védik a statikus elektromosságot.