Skydd mot statisk elektricitet i vardagen och på arbetsplatsen

Varje persons dagliga aktivitet är relaterad till hans rörelse i rymden. Dessutom går han inte bara, utan reser också med transporter.

Under varje rörelse sker en omfördelning av statiska laddningar, vilket förändrar balansen i den inre jämvikten mellan atomerna och elektronerna i varje ämne. Det är relaterat till elektrifieringsprocessen, bildandet av statisk elektricitet.

I fasta ämnen beror fördelningen av laddningar på elektronernas rörelse, och i vätskor och gaser, både elektroner och laddade joner. Alla dessa tillsammans gör en potentiell skillnad.

Orsaker till statisk elektricitet

De vanligaste exemplen på manifestationen av statiska krafter förklaras i skolan i de första lektionerna i fysik, när de gnider glas- och ebonitstavar på ylletyg och visar attraktionen av små pappersbitar till dem.

Erfarenheten av att avleda en tunn ström av vatten under inverkan av statiska laddningar koncentrerade på en ebonitstav är också känd.

I vardagen manifesterar sig statisk elektricitet oftast:

• när du bär ylle- eller syntetiska kläder;

• gå i skor med gummisulor eller yllestrumpor på mattor och batum;

• användning av plastföremål.

Situationen förvärras av:

• torr luft i lokalerna;

• armerade betongväggar, från vilka flervåningsbyggnader är gjorda.

Hur statisk elektricitet genereras

Normalt innehåller den fysiska kroppen lika många positiva och negativa partiklar, varför en balans skapas i den som säkerställer dess neutrala tillstånd. När den störs, förvärvar kroppen en elektrisk laddning av ett visst tecken.

Statisk betyder ett vilotillstånd när kroppen inte rör sig. Polarisering kan förekomma inuti dess substans - rörelsen av laddningar från en del till en annan eller deras överföring från ett närliggande föremål.

Elektrifiering av ämnen uppstår på grund av förvärv, avlägsnande eller separation av laddningar när:

• interaktion mellan material på grund av friktions- eller rotationskrafter;

• kraftig temperatursänkning;

• bestrålning på olika sätt;

• dela eller skära fysiska kroppar.

Elektriska laddningar fördelade på föremålets yta eller på ett avstånd från det på flera interatomära avstånd. För ojordade kroppar sprider de sig över kontaktskiktets område, och för de som är anslutna till markens kontur flyter de ner till det.

Upptagning av statiska laddningar från kroppen och deras dränering sker samtidigt. Elektrifiering tillhandahålls när kroppen får en större energipotential än den förbrukar i den yttre miljön.

En praktisk slutsats följer av denna position: för att skydda kroppen från statisk elektricitet är det nödvändigt att dränera de resulterande laddningarna från den till jordslingan.

Uppskattningsmetoder för statisk elektricitet

Fysiska ämnen, enligt deras förmåga att bilda elektriska laddningar av olika tecken när de interagerar genom friktion med andra kroppar, karakteriseras på skalan av den triboelektriska effekten. Några av dem visas på bilden.

Följande fakta kan nämnas som ett exempel på deras interaktion:

• att gå i yllestrumpor eller skor med gummisulor på en torr matta kan ladda människokroppen upp till 5 ÷ -6 kV;

• kroppen på en bil som rör sig på en torr väg får en potential på upp till 10 kV;

• drivremmen som vrider remskivan laddas till 25kV.

Som du kan se når potentialen för statisk elektricitet mycket höga värden även i hushållsförhållanden. Men detta gör oss inte mycket skada, eftersom det inte har mycket kraft, och dess urladdning passerar genom kontaktdynornas höga motstånd och mäts i milliampere eller lite mer.

Dessutom reduceras den avsevärt av luftfuktigheten. Dess effekt på mängden kroppsstress i kontakt med olika material visas i grafen.

Av hans analys följer slutsatsen: i en fuktig miljö verkar statisk elektricitet mindre. Därför används olika fuktkrämer för att bekämpa det.

I naturen kan statisk elektricitet vara enorm.När moln rör sig över långa avstånd ackumuleras betydande potentialer mellan dem, som manifesteras av blixtar, vars energi räcker för att dela ett hundraårigt träd längs stammen eller bränna ner ett bostadshus.

När statisk elektricitet urladdas i vardagen känner vi att fingrarna "nyper", ser gnistor som släpps ut av yllesaker, känner en minskning av energi och effektivitet. Strömmen som vår kropp utsätts för i vardagen har en negativ effekt på hälsan, nervsystemets tillstånd, men orsakar inte uppenbara, synliga skador.

Tillverkare av industriell mätutrustning producerar enheter som låter dig exakt bestämma storleken på spänningen för ackumulerade statiska laddningar både på utrustningslådor och på människokroppen.

Hur du skyddar dig mot statisk elektricitet i ditt hem

Var och en av oss borde förstå de processer som bildar statiska urladdningar som utgör ett hot mot vår kropp. De måste vara kända och begränsade. För detta ändamål bedrivs olika utbildningsaktiviteter, inklusive populära tv-program för befolkningen.

På dem, med hjälp av tillgängliga medel, visas metoder för att skapa statisk spänning, principer för dess mätning och metoder för att utföra förebyggande åtgärder.

Till exempel, med tanke på den triboelektriska effekten, är det bäst att använda naturliga träkammar för att kamma hår, inte metall eller plast, som de flesta gör. Träet har neutrala egenskaper och bildar inga laddningar när det gnides in i håret.

För att ta bort den statiska potentialen från bilens kaross vid körning på torr väg används speciella antistatiska remsor fästa på botten. Olika typer av dessa är allmänt tillgängliga för försäljning.

Om det inte finns något sådant skydd på bilen, kan spänningspotentialen tas bort genom kortvarig jordning av höljet med hjälp av ett metallföremål, till exempel en biltändningsnyckel. Det är särskilt viktigt att följa denna procedur innan du tankar.

När en statisk laddning samlas på kläder gjorda av syntetiska material, kan den avlägsnas genom att behandla ånga från en speciell behållare med en antistatisk sammansättning. I allmänhet är det bättre att använda mindre sådana tyger och bära naturliga material som linne eller bomull.

Skor med gummisulor hjälper också till att bygga upp laddningen. Det räcker att sätta i antistatiska innersulor av naturmaterial, eftersom den skadliga effekten på kroppen kommer att minska.

Inverkan av den torra luften som är karakteristisk för stadslägenheter på vintern har redan diskuterats. Särskilda luftfuktare eller till och med små bitar av fuktad trasa som placeras på hushållsartiklar förbättrar miljön och minskar bildandet av statisk elektricitet. Men regelbunden våtrengöring inomhus gör att du kan ta bort elektrifierade partiklar och damm i tid. Detta är ett av de bästa sätten att skydda dig själv.

Elektriska hushållsapparater ackumulerar också statiska laddningar på lådan under drift. Potentialutjämningssystemet anslutet till byggnadskretsens gemensamma jord är utformat för att minska deras påverkan.Även ett enkelt akrylbadkar eller en gammal gjutjärnskonstruktion med samma insats utsätts för statisk verkan och måste skyddas på detta sätt.

Hur utförs skydd mot statisk elektricitet i produktionen?

Faktorer som minskar prestanda hos elektronisk utrustning

Urladdningar som genereras vid tillverkning av halvledarmaterial kan orsaka stor skada, störa enheters elektriska egenskaper eller till och med inaktivera dem helt.

I produktionsmiljöer kan bortskaffande vara godtyckligt och bero på ett antal olika faktorer:

• värdena för den mottagna kapaciteten;

• energipotential;

• elektriskt motstånd hos kontakterna;

• typ av transienter;

• andra olyckor.

I det här fallet, vid den initiala tiden i storleksordningen tio nanosekunder, ökar urladdningsströmmen till ett maximum och minskar sedan inom 100–300 ns.

Arten av förekomsten av statisk urladdning på en halvledaranordning genom operatörens kropp visas på bilden.

Storleken på strömmen påverkas av: kapaciteten hos laddningen som ackumuleras av en person, motståndet i hans kropp och kontaktdynorna.

Vid tillverkning av elektrisk utrustning kan statisk urladdning skapas utan operatörsingripande på grund av bildandet av kontakter genom jordade ytor.

I detta fall påverkas urladdningsströmmen av laddningskapaciteten som ackumuleras av apparathöljet och motståndet hos de formade kontaktdynorna. I detta fall påverkar den inducerade högspänningspotentialen och urladdningsströmmen halvledaren samtidigt i det initiala ögonblicket.

På grund av en så komplex effekt kan skadan vara:

1.specifikt när elementens prestanda reduceras i sådan utsträckning att de blir oanvändbara;

2. dolda — genom att reducera utgångsparametrarna, ibland till och med falla inom de fastställda fabriksegenskaperna.

Den andra typen av funktionsfel är svår att upptäcka: de påverkar oftast förlusten av produktivitet under arbetet.

Ett exempel på sådan skada från verkan av hög statisk spänning visas av avvikelsediagrammen för volt-amperekarakteristiken som appliceras på dioden KD522D och den integrerade kretsen KR1005VI1 LSI.

Den bruna linjen nummer 1 visar parametrarna för halvledarenheterna före testerna med ökad spänning, och kurvorna nummer 2 och 3 visar deras minskning under inverkan av den ökade inducerade potentialen. I fall #3 har det större inverkan.

Skador kan orsakas av åtgärder av:

• överskattad inducerad spänning som bryter det dielektriska skiktet av halvledarenheter eller bryter kristallstrukturen;

• hög strömtäthet som orsakar hög temperatur som leder till smältning av material och förbränning av oxidskiktet;

• tester, elektrisk termisk träning.

Latent skada kan påverka arbetet inte omedelbart, utan efter flera månaders eller till och med års arbete.

Metoder för att utföra ESD-skydd i produktion

Beroende på typen av industriell utrustning används en av följande metoder för att upprätthålla funktion eller deras kombination:

1. eliminera bildandet av elektrostatiska laddningar;

2. blockera deras tillträde till arbetsplatsen;

3. öka motståndet hos enheter och tillbehör mot verkan av urladdningar.

Metod #1 och #2 låter dig skydda en stor grupp av olika enheter i ett komplex, och #3 används för enskilda enheter.

Hög effektivitet för att upprätthålla funktionaliteten hos utrustningen uppnås genom att placera den i en Faraday-bur, ett utrymme omgivet på alla sidor av ett fint nät av metallnät anslutet till jordslingan. Externa elektriska fält tränger inte in i den och den har en statisk magnet.

Skärmade kablar fungerar enligt denna princip.

Skydd mot statisk verkan klassificeras enligt implementeringsprinciperna för:

• fysiska och mekaniska;

• kemisk;

• konstruktivt och tekniskt.

De två första metoderna låter dig förhindra eller minska bildandet av statiska laddningar och öka hastigheten på deras dränering. Den tredje metoden skyddar enheter från effekterna av laddningar, men påverkar inte deras dränering.

Du kan förbättra avloppsdräneringen genom att:

• skapa en krona;

• öka ledningsförmågan hos material på vilka laddningar ackumuleras.

Lös dessa problem:

• luftjonisering;

• ökning av arbetsytor;

• val av material med bästa volymetriska konduktivitet.

Tack vare deras implementering skapas förberedda motorvägar för att leda statiska laddningar till jordkretsen, exklusive deras påverkan på enheternas arbetselement. I det här fallet tas hänsyn till att den totala elektriska resistansen för den skapade banan inte bör överstiga 10 ohm.

Om materialen har stor motståndskraft görs skyddet på andra sätt. Annars börjar laddningar att samlas på ytan, som kan släppas ut vid kontakt med marken.

Ett exempel på implementering av komplext elektrostatiskt skydd på arbetsplatsen för en operatör som är engagerad i underhåll och justering av elektroniska enheter visas på bilden.

Bordets yta är ansluten till jordslingan med en anslutningstråd och en ledande dyna med hjälp av speciella terminaler. Operatören arbetar i speciella kläder, bär skor med ledande sulor och sitter i en stol med en speciell sits. Alla dessa åtgärder gör det möjligt att effektivt göra sig av med de ackumulerade avgifterna på marken.

Fungerande luftjonisatorer reglerar luftfuktigheten, minskar potentialen för statisk elektricitet. När du använder dem beaktas det att det ökade innehållet av vattenånga i luften påverkar människors hälsa negativt. Så de försöker hålla den på runt 40%.

Ett effektivt sätt kan också vara den regelbundna ventilationen av rummet eller användningen av ett ventilationssystem i det, när luften passerar genom filtren, joniseras och blandas, vilket säkerställer neutraliseringen av de resulterande laddningarna.

För att minska potentialen som byggs upp av människokroppen kan armband användas för att komplettera uppsättningen antistatiska kläder och skor. De består av ett ledande band som fästs på axeln med ett spänne. Den senare är ansluten till jordledningen.

Med denna metod begränsas strömmen som flyter genom människokroppen. Dess värde bör inte överstiga en milliampere. Större värden kan orsaka smärta och elektrisk skada.

Under urladdningen av laddningen till marken är det viktigt att säkerställa hastigheten för dess urladdning på en sekund.Golvbeläggningar med lågt elektriskt motstånd används för detta ändamål.

Vid arbete med halvledarkort och elektroniska komponenter tillhandahålls även skydd mot skador från statisk elektricitet:

• påtvingad förbikoppling av terminalerna på elektroniska kort och block under inspektioner;

• använda verktyg och lödkolvar med jordade arbetshuvuden.

Behållare med brandfarliga vätskor placerade på fordon är jordade med en metallkedja. Även planets flygkropp är utrustad med metallkablar som fungerar som skydd mot statisk elektricitet vid landning.