Защита срещу статично електричество в ежедневието и на работното място

Ежедневната дейност на всеки човек е свързана с неговото движение в космоса. Освен това той не само се разхожда, но и пътува с транспорт.

По време на всяко движение се случва преразпределение на статични заряди, променящи баланса на вътрешното равновесие между атомите и електроните на всяко вещество. Той е свързан с процеса на електрификация, образуването на статично електричество.

В твърдите тела разпределението на зарядите се дължи на движението на електрони, а в течните и газообразните тела, както електроните, така и заредените йони. Всички те заедно създават потенциална разлика.

Причини за образуване на статично електричество

Най -честите примери за проявление на статични сили са обяснени в училище в първите уроци по физика, когато търкат стъклени и ебонитни пръчки върху вълнен плат и демонстрират привличането на малки парчета хартия към тях.

Известен е и опитът от отклоняване на тънка струя вода под действието на статични заряди, концентрирани върху ебонитов прът.

В ежедневието статичното електричество се проявява най -често:

• когато носите вълнени или синтетични дрехи;

• ходене в обувки с гумени подметки или вълнени чорапи върху килими и балатум;

• използване на пластмасови предмети.

Ситуацията се влошава от:

• сух въздух в помещенията;

• стоманобетонни стени, от които се правят многоетажни сгради.

Как се генерира статичност

Обикновено физическото тяло съдържа равен брой положителни и отрицателни частици, поради което в него се създава баланс, осигуряващ неговото неутрално състояние. Когато се наруши, тялото придобива електрически заряд с определен знак.

Статиката означава състояние на покой, когато тялото не се движи. Поляризация може да възникне вътре в нейното вещество — движението на заряди от една част в друга или прехвърлянето им от близък обект.

Електрификацията на веществата възниква поради придобиването, отстраняването или разделянето на таксите, когато:

• взаимодействие на материалите поради сили на триене или въртене;

• рязък спад на температурата;

• облъчване по различни начини;

• разделяне или изрязване на физически тела.

Електрически заряди разпределени по повърхността на обекта или на разстояние от него на няколко междуатомни разстояния. За незаземени тела те се разпространяват по площта на контактния слой, а за тези, свързани с контура на земята, те се стичат надолу към него.

Придобиването на статични заряди от тялото и тяхното източване протичат едновременно. Електризацията се осигурява, когато тялото получава по -голям потенциал на енергия, отколкото изразходва във външната среда.

От тази позиция следва практически извод: за да се предпази тялото от статично електричество, е необходимо да се източат получените заряди от него към контура на земята.

Методи за оценка на статичното електричество

Физическите вещества, според способността им да образуват електрически заряди с различни знаци при взаимодействие чрез триене с други тела, се характеризират в мащаба на трибоелектричния ефект. Някои от тях са показани на снимката.

Като пример за тяхното взаимодействие могат да се посочат следните факти:

• ходенето в вълнени чорапи или обувки с гумени подметки върху сух килим може да зареди човешкото тяло до 5 ÷ -6 kV;

• каросерията на автомобил, движещ се по сух път, придобива потенциал до 10 kV;

• задвижващият ремък, който върти ролката, се зарежда до 25kV.

Както можете да видите, потенциалът на статичното електричество достига много високи стойности дори в битови условия. Но това не ни прави много вреда, тъй като няма голяма мощност, а разрядът му преминава през високото съпротивление на контактните подложки и се измерва в части от милиампер или малко повече.

В допълнение, тя значително се намалява от влажността на въздуха. Неговият ефект върху количеството на стрес на тялото при контакт с различни материали е показан на графиката.

От неговия анализ следва заключението: във влажна среда статичното електричество изглежда по -малко. Затова за борба с него се използват различни овлажнители.

В природата статичното електричество може да бъде огромно. Когато облаците се движат на големи разстояния, между тях се натрупват значителни потенциали, които се проявяват със светкавици, чиято енергия е достатъчна, за да отцепи едно вековно дърво по ствола или да изгори жилищна сграда.

Когато статичното електричество се разтоварва в ежедневието, ние усещаме „прищипването“ на пръстите, виждаме искри, излъчвани от вълнени неща, усещаме намаляване на енергията и ефективността. Токът, на действието на който тялото ни е изложено в ежедневието, влияе отрицателно върху здравословното състояние, състоянието на нервната система, но не носи очевидни, видими щети.

Производителите на промишлено измервателно оборудване произвеждат устройства, които ви позволяват точно да определите величината на напрежението на натрупаните статични заряди както върху кутиите на оборудването, така и върху човешкото тяло.

Как да се предпазите от статично електричество в дома си

Всеки от нас трябва да разбира процесите, които образуват статични разряди, които представляват заплаха за тялото ни. Те трябва да бъдат известни и ограничени. За тази цел се осъществяват различни образователни дейности, включително популярни телевизионни програми за населението.

На тях, с помощта на наличните средства, са показани методи за създаване на статично напрежение, принципи на неговото измерване и методи за извършване на превантивни мерки.

Например, като се има предвид трибоелектрическият ефект, най -добре е да се използват гребени от естествено дърво за разресване на коса, а не метал или пластмаса, както правят повечето хора. Дървото има неутрални свойства и не образува заряди, когато се втрие в косата.

За премахване на статичния потенциал от каросерията на автомобила при движение по сух път се използват специални антистатични ленти, прикрепени към дъното. Различни видове от тях са широко достъпни за продажба.

Ако няма такава защита на автомобила, тогава потенциалът за напрежение може да бъде премахнат чрез краткосрочно заземяване на корпуса чрез метален предмет, например ключ за запалване на автомобил. Особено важно е да следвате тази процедура преди зареждане с гориво.

Когато статичен заряд се натрупа върху дрехи, изработени от синтетични материали, той може да бъде отстранен чрез третиране на пари от специален контейнер с антистатичен състав. Като цяло е по -добре да използвате по -малко такива тъкани и да носите естествени материали от лен или памук.

Обувките с гумирана подметка също спомагат за натрупването на заряд. Достатъчно е да поставите в него антистатични стелки от естествени материали, тъй като вредното въздействие върху тялото ще бъде намалено.

Влиянието на сухия въздух, характерно за градските апартаменти през зимата, вече е обсъждано. Специални овлажнители или дори малки парчета навлажнена кърпа, поставени върху домакински предмети, подобряват околната среда и намаляват образуването на статично електричество. Но редовното извършване на мокро почистване на закрито ви позволява да премахвате наелектризирани частици и прах своевременно. Това е един от най -добрите начини да се защитите.

Битовите електрически уреди също натрупват статични заряди по кутията по време на работа.Системата за изравняване на потенциал, свързана към общия заземител на веригата на сградата, е проектирана да намали тяхното въздействие. Дори обикновена акрилна вана или стара чугунена конструкция със същата вложка е подложена на статично действие и трябва да бъде защитена по този начин.

Как се извършва защитата от статично електричество в производството?

Фактори, които намаляват работата на електронното оборудване

Разрядите, възникнали при производството на полупроводникови материали, могат да причинят голяма вреда, да нарушат електрическите характеристики на устройствата или дори да ги деактивират напълно.

В производствените условия изхвърлянето може да бъде произволно и да зависи от редица различни фактори:

• стойностите на получения капацитет;

• енергиен потенциал;

• електрическо съпротивление на контактите;

• вид преходни процеси;

• други произшествия.

В този случай в началния момент от порядъка на десет наносекунди разрядният ток се увеличава до максимум и след това намалява в рамките на 100–300 ns.

Характерът на възникването на статичен разряд върху полупроводниково устройство през тялото на оператора е показан на снимката.

Величината на тока се влияе от: капацитета на заряда, натрупан от човек, съпротивлението на тялото му и контактните подложки.

При производството на електрическо оборудване може да се създаде статичен разряд без намеса на оператора поради образуването на контакти през заземени повърхности.

В този случай разрядният ток се влияе от капацитета на заряд, натрупан от кутията на устройството, и съпротивлението на формираните контактни накладки. В този случай индуцираният потенциал на високо напрежение и разрядният ток едновременно влияят върху полупроводника в началния момент.

Поради такъв сложен ефект, щетите могат да бъдат:

1. изрично, когато работата на елементите е намалена до такава степен, че те стават неизползваеми;

2. скрит — чрез намаляване на изходните параметри, понякога дори попадащи в рамките на установените фабрични характеристики.

Вторият вид неизправности е труден за откриване: те най -често засягат загубата на производителност по време на работа.

Пример за такова увреждане от действието на високо статично напрежение е показано от графиките на отклонението на волт-амперните характеристики, приложени към диода KD522D и интегралната схема KR1005VI1 LSI.

Кафявата линия под номер 1 показва параметрите на полупроводниковите устройства преди изпитванията с повишено напрежение, а кривите с номера 2 и 3 показват тяхното намаляване под влияние на увеличения индуциран потенциал. В случай # 3, той има по -голямо въздействие.

Щетите могат да бъдат причинени от действия от:

• надценено индуцирано напрежение, което пробива диелектричния слой на полупроводникови устройства или нарушава кристалната структура;

• висока плътност на протичащия ток, предизвикваща висока температура, водеща до топене на материали и изгаряне на оксидния слой;

• тестове, електрическо термично обучение.

Латентните повреди могат да повлияят на работата не веднага, а след няколко месеца или дори години работа.

Методи за извършване на ESD защита в производството

В зависимост от вида на промишленото оборудване се използва един от следните методи за поддържане на работоспособността или тяхната комбинация:

1. премахване на образуването на електростатични заряди;

2. блокиране на влизането им на работното място;

3. увеличаване на съпротивлението на устройствата и аксесоарите към действието на разрядите.

Методи # 1 и # 2 ви позволяват да защитите голяма група от различни устройства в комплекс, а # 3 се използва за отделни устройства.

Висока ефективност при запазване на работоспособността на оборудването се постига чрез поставянето му в клетката на Фарадей — пространство, оградено от всички страни с фина мрежа от метална мрежа, свързана към заземяващия контур. Външните електрически полета не проникват вътре в него и има статичен магнит.

Екранираните кабели работят на този принцип.

Защитата от статично действие се класифицира според принципите на изпълнение на:

• физически и механични;

• химически;

• конструктивно и технологично.

Първите два метода ви позволяват да предотвратите или намалите образуването на статични заряди и да увеличите скоростта на тяхното оттичане. Третият метод предпазва устройствата от въздействието на таксите, но не влияе на източването им.

Можете да подобрите дренажа на изхвърлянията чрез:

• създаване на корона;

• увеличаване на проводимостта на материалите, върху които се натрупват заряди.

Решете тези проблеми:

• йонизация на въздуха;

• увеличаване на работните повърхности;

• избор на материали с най -добра обемна проводимост.

Благодарение на тяхното изпълнение се създават предварително подготвени магистрали за отвеждане на статични заряди към земния контур, изключвайки тяхното удряне в работните елементи на устройствата. В този случай се взема предвид, че общото електрическо съпротивление на създадения път не трябва да надвишава 10 ома.

Ако материалите имат голяма устойчивост, тогава защитата се извършва по други начини. В противен случай на повърхността започват да се натрупват заряди, които могат да се разредят при контакт със земята.

Пример за изпълнение на сложна електростатична защита на работното място за оператор, ангажиран с поддръжката и настройката на електронни устройства, е показан на снимката.

Повърхността на масата е свързана към заземяващия контур чрез свързващ проводник и проводима подложка с помощта на специални клеми. Операторът работи в специално облекло, носи обувки с проводими подметки и седи на стол със специална седалка. Всички тези мерки дават възможност за ефективно изхвърляне на натрупващите се заряди на земята.

Работните йонизатори на въздуха регулират влажността, намаляват потенциала на статично електричество. При използването им се взема предвид, че повишеното съдържание на водни пари във въздуха влияе неблагоприятно върху човешкото здраве. Затова се опитват да го поддържат на ниво от около 40%.

Също така ефективен начин може да бъде редовната вентилация на помещението или използването на вентилационна система в него, когато въздухът преминава през филтрите, йонизира и се смесва, като по този начин се гарантира неутрализирането на получените заряди.

За да се намали потенциалът, натрупан от човешкото тяло, могат да се използват гривни за допълване на комплекта от антистатично облекло и обувки. Те се състоят от проводима лента, която е прикрепена към рамото с катарама. Последният е свързан към заземяващия проводник.

С този метод токът, протичащ през човешкото тяло, е ограничен. Стойността му не трябва да надвишава един милиампер. По -големите стойности могат да причинят болка и електрически наранявания.

По време на източването на заряда към земята е важно да се осигури скоростта на източването му за една секунда. За тази цел се използват подови настилки с ниско електрическо съпротивление.

При работа с полупроводникови платки и електронни компоненти се осигурява и защита срещу повреди от статично електричество:

• принудително заобикаляне на клемите на електронни табла и блокове по време на проверки;

• използване на инструменти и поялници със заземени работни глави.

Контейнерите със запалими течности, разположени на превозни средства, са заземени с метална верига. Дори фюзелажът на самолета е оборудван с метални кабели, които работят като защита срещу статично електричество по време на кацане.