Сейчас на сайте

Сейчас 10 гостей онлайн

Счетчик


Защита от статического электричества
Электризация веществ. Возникновение статического электричества. Факторы, определяющие интенсивность электризации
Под статическим электричеством понимается совокупность явлений, связанных с возникновением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках (ГОСТ 12.1.018 Пожарная безопасность. Электростатическая искробезопасность. Общие требования).
Электризация определяется природой вещества. Все вещества можно разделить на 3 группы:
1 – проводники – удельное электрическое сопротивление ?v < 106 Ом•см. Время релаксации (рассеивания) электрического заряда ? < 10 сек. Такие вещества электризоваться не способны. Это металлы, сажи, электролиты.
2 – антистатические вещества – ?v< 1010 Ом•см. Время релаксации электрического заряда ? до 1 сек. Эти вещества электризоваться не способны и заряд другого тела через них отведен быть не может. Это ацетон, бумага, древесина, стекло, кожа и др.
3 – диэлектрики – ?v > 1010 Ом•см, ? до 106..8 сек. Это бензол (?v = 1015 Ом•см), керосин ((?v = 1015 Ом•см), эфир (?v = 1014 Ом•см), все виды пластмасс, полиэтилен (?v= 1017 Ом•см), янтарь (?v = 1019 Ом•см), сапфир (?v= 1019 Ом•см), воздух (?v = 1022 Ом•см).
Процесс электризации относится к поверхностным явлениям. На поверхности раздела двух веществ (сред) возникает двойной электрический слой, для твердых тел – за счёт контактной разности потенциалов, для жидкостей – за счёт взаимного притяжения ионов жидкости и воздуха. Возникающий двойной электрический слой в этом случае называется адсорбционным двойным электрическим слоем.
Если на поверхности раздела двух твёрдых тел присутствует влага, то возникает электролитический двойной электрический слой.


Возникновение двойного электрического слоя может быть связано с выделением энергии при трении, фазовых превращениях вещества.
В любом случае две поверхности несут разноименный заряд, возникающий на границе раздела двух сред.
Для всех веществ контактная разность потенциалов сейчас известна и равняется от 0,1 до сотен милливольт.
В реальных условиях появление двойного электрического слоя связано с целым комплексом всех перечисленных условий.
Представим вместо двойного электрического слоя конденсатор, тогда ёмкость конденсатора
С = ?0•?•S/?, Ф
где: ?0 = 8,85 – абсолютная диэлектрическая постоянная; ? – диэлектрическая постоянная воздуха; S – площадь контакта, ? – расстояние между обкладками (толщина мономолекулярного слоя).
Заряд Q = U·C.
Представим, что одна поверхность отрывается от другой.

Суммарный заряд Q должен остаться постоянным, но так как ? растёт до десятков сантиметров, ёмкость С уменьшается, то возрастает разность потенциалов от 10-2 В до 105 В.
Процесс генерации зарядов начинается в последней точке контакта (точка А). Двойной электрический слой не статическое электричество и измерить его нельзя, так как заряд связан.
С момента времени ?0 (начало отрыва поверхностей) начинается генерация и одновременное рассеивание зарядов. Будет ли на поверхностях статическое электричество зависит от того, что будет происходить быстрее, генерация или рассеивание.
Интенсивность электризации зависит: от скорости разделения двойного электрического слоя (скорость движения, перемещения), электрического состояния контактирующих поверхностей, процесса заряжения за счёт ориентации диполей ( чем выше коэффициент трения, тем электризация выше), площади контакта (чем меньше частицы, тем больше их поверхность и выше электризация), влияния внешнего электрического поля (заряжение по индукции).
В производственных условиях накопление зарядов статического электричества происходит в следующих случаях:
1. При наливе электризующихся жидкостей (этилового эфира, сероуглерода, бензола, бензина, толуола, этилового и метилового спирта) в незаземленные резервуары, цистерны и другие емкости. Генерация зарядов достигает 18000-20000 В (при свободном падении струи жидкости в наполняемые сосуды и большой скорости истечения жидкостей).
2. Во время протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли, или по резиновым шлангам с увеличением скорости истечения жидкости величина заряда и его мощность увеличиваются.
3. При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов, особенно если в них содержится тонко распыленная суспензия или пыль.
4. Во время перевозки жидкостей в незаземленных цистернах и бочках.
5. При фильтрации через пористые перегородки или сетки.
6. При очистке тканей, загрязненных диэлектрическими жидкостями, и тому подобных процессах.
7. При движении пылевоздушной смеси в незаземленных трубах и аппаратах (пневмотранспорте, при размоле, просеивании, аэросушке, процессах в кипящем слое и т.п.).
8. В процессах перемешивания веществ в смесителях.
9. При механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную.
10. Во время трения трансмиссионных ремней (прорези-ненных и кожаных диэлектриков) о шкивы. По данным проф. Б.И. Угрюмова, при скорости кожаного ремня 15 м/с был зафиксирован потенциал порядка 70000-80000 В.
11. От трения шлифовальной шкурки (ленточно-шлифовального станка) о шкивы, утюжок и обрабатываемый материал.
12. От трения диэлектриков между собой, например пено-полистирола.
Заряды статического электричества могут накапливаться и на людях, особенно при пользовании обувью с не проводящими электрический ток подошвами; одеждой и бельем из шерсти, шелка и искусственных волокон; при передвижении по непроводящему покрытию пола и при выполнении ряда ручных операций с веществами-диэлектриками, например на отделочных работах, резке пенополистирола и др.
Исследованиями ученых доказано, что потенциал изолированного от земли человеческого тела может достигать 7000 В и более. Величина энергии разряда определяет и степень электрического удара, ощущаемого человеком, и опасность разряда в виде искры, с точки зрения возможности возникновения взрыва и пожара.