Заштита од статичког електрицитета у свакодневном животу и на радном месту

Свакодневна активност сваког човека повезана је са његовим кретањем у простору. Поред тога, он не само да хода, већ и путује транспортом.

Током сваког кретања долази до прерасподеле статичких наелектрисања, мењајући равнотежу унутрашње равнотеже између атома и електрона сваке супстанце. Везано је за процес електрификације, формирање статичког електрицитета.

У чврстим телима, расподела наелектрисања је последица кретања електрона, а у течностима и гасовима и електрона и наелектрисаних јона. Све ово заједно чини потенцијалну разлику.

Узроци статичког електрицитета

Најчешћи примери испољавања статичких сила објашњавају се у школи на првим часовима физике, када трљају стаклене и ебонитне шипке о вунену тканину и демонстрирају привлачност малих папирића према њима.

Познато је и искуство одбијања танког млаза воде под дејством статичких наелектрисања концентрисаних на ебонитну шипку.

У свакодневном животу, статички електрицитет се најчешће манифестује:

• када носите вунену или синтетичку одећу;

• ходање у ципелама са гуменим ђоном или вуненим чарапама по теписима и батуму;

• употреба пластичних предмета.

Ситуацију погоршавају:

• сув ваздух у просторијама;

• армирано-бетонски зидови, од којих се праве вишеспратнице.

Како се генерише статика

Нормално, физичко тело садржи једнак број позитивних и негативних честица, због чега се у њему ствара равнотежа која обезбеђује његово неутрално стање. Када је поремећено, тело добија електрични набој одређеног знака.

Статичко значи стање мировања када се тело не креће. Унутар његове супстанце може доћи до поларизације — померања наелектрисања са једног дела на други или њиховог преноса са оближњег објекта.

Електрификација супстанци настаје услед стицања, уклањања или раздвајања наелектрисања када:

• интеракција материјала услед сила трења или ротације;

• оштар пад температуре;

• зрачење на различите начине;

• цепање или сечење физичких тела.

Електрични набоји распоређених на површини објекта или на удаљености од њега на неколико међуатомских растојања. За неуземљена тела се шире преко површине контактног слоја, а за она која су повезана са контуром тла, спуштају се до њега.

Стицање статичких наелектрисања из тела и њихово одвођење се дешавају истовремено. Електрификација се обезбеђује када тело добије већи потенцијал енергије него што троши у спољашњој средини.

Из ове позиције следи практичан закључак: да би се тело заштитило од статичког електрицитета, потребно је одводити настала наелектрисања из њега у петљу за уземљење.

Методе процене статичког електрицитета

Физичке супстанце, према својој способности да формирају електрична наелектрисања различитог знака при интеракцији трењем са другим телима, карактеришу се на скали трибоелектричног ефекта. Неки од њих су приказани на фотографији.

Као пример њихове интеракције могу се навести следеће чињенице:

• ходање у вуненим чарапама или ципелама са гуменим ђоном по сувом тепиху може напунити људско тело до 5 ÷ -6 кВ;

• тело аутомобила који се креће по сувом путу стиче потенцијал до 10 кВ;

• погонски ремен који окреће ременицу је напуњен на 25кВ.

Као што видите, потенцијал статичког електрицитета достиже веома високе вредности чак иу домаћим условима. Али то нам не штети много, јер нема велику снагу, а његово пражњење пролази кроз високи отпор контактних јастучића и мери се у милиамперима или мало више.

Поред тога, значајно се смањује влажношћу ваздуха. Његов утицај на количину телесног стреса у контакту са различитим материјалима приказан је на графикону.

Из његове анализе следи закључак: у влажном окружењу статички електрицитет се мање појављује. Због тога се за борбу против њега користе различити овлаживачи.

У природи, статички електрицитет може бити огроман.Када се облаци крећу на велике удаљености, између њих се акумулирају значајни потенцијали, који се манифестују муњама, чија је енергија довољна да цепа столетно дрво дуж дебла или спали стамбени објекат.

Када се статички електрицитет празни у свакодневном животу, осећамо „штипање“ прстију, видимо варнице које емитују вунене ствари, осећамо смањење енергије и ефикасности. Струја којој је наше тело изложено у свакодневном животу негативно утиче на здравље, стање нервног система, али не изазива очигледна, видљива оштећења.

Произвођачи индустријске мерне опреме производе уређаје који вам омогућавају да прецизно одредите величину напона акумулираних статичких наелектрисања како на кутијама опреме тако и на људском телу.

Како се заштитити од статичког електрицитета у свом дому

Свако од нас треба да разуме процесе који формирају статичка пражњења која представљају претњу нашем телу. Они морају бити познати и ограничени. У ту сврху спроводе се различите образовне активности, укључујући популарне телевизијске програме за становништво.

На њима су, уз помоћ расположивих средстава, приказани начини стварања статичког напона, принципи његовог мерења и методе спровођења превентивних мера.

На пример, с обзиром на трибоелектрични ефекат, најбоље је користити чешљеве од природног дрвета за чешљање косе, а не металне или пластичне, као што већина људи ради. Дрво има неутрална својства и не ствара набоје када се утрља у косу.

Да би се уклонио статички потенцијал са каросерије аутомобила приликом вожње по сувом путу, користе се посебне антистатичке траке причвршћене на дну. Различите врсте ових су широко доступне за продају.

Ако на аутомобилу нема такве заштите, онда се потенцијал напона може уклонити краткотрајним уземљењем кућишта помоћу металног предмета, на пример кључа за паљење аутомобила. Посебно је важно да се придржавате ове процедуре пре допуњавања горива.

Када се статички набој акумулира на одећи од синтетичких материјала, може се уклонити третирањем паре из посебног контејнера са антистатичким саставом. Генерално, боље је користити мање таквих тканина и носити природне материјале као што су лан или памук.

Ципеле са гуменим ђоном такође помажу у стварању набоја. Довољно је ставити у њега антистатичке улошке од природних материјала, јер ће се штетан утицај на тело смањити.

О утицају сувог ваздуха карактеристичног за урбане станове зими је већ било речи. Специјални овлаживачи или чак мали комади навлажене тканине постављени на кућне предмете побољшавају животну средину и смањују стварање статичког електрицитета. Али редовно мокро чишћење у затвореном простору омогућава вам да благовремено уклоните електрифициране честице и прашину. Ово је један од најбољих начина да се заштитите.

Електрични апарати за домаћинство такође акумулирају статичка наелектрисања на кутији током рада.Систем изједначавања потенцијала повезан са заједничком масом грађевинског кола је дизајниран да смањи њихов утицај.Чак и једноставна акрилна када или стара конструкција од ливеног гвожђа са истим уметком подлежу статичком деловању и морају бити заштићени на овај начин.

Како се у производњи спроводи заштита од статичког електрицитета?

Фактори који смањују перформансе електронске опреме

Пражњења настала у производњи полупроводничких материјала могу изазвати велику штету, пореметити електричне карактеристике уређаја или их чак потпуно онемогућити.

У производним поставкама, одлагање може бити произвољно и зависи од више различитих фактора:

• вредности примљеног капацитета;

• енергетски потенцијал;

• електрични отпор контаката;

• врста прелазних појава;

• друге незгоде.

У овом случају, у почетном тренутку реда од десет наносекунди, струја пражњења расте до максимума, а затим се смањује у року од 100–300 нс.

Природа појаве статичког пражњења на полупроводничком уређају кроз тело оператера приказана је на фотографији.

На величину струје утичу: капацитет пуњења акумулираног од стране особе, отпор његовог тела и контактне плочице.

У производњи електричне опреме може се створити статичко пражњење без интервенције оператера због формирања контаката кроз уземљене површине.

У овом случају, на струју пражњења утичу капацитет пуњења акумулиран у кућишту уређаја и отпор формираних контактних плочица. У овом случају, индуковани потенцијал високог напона и струја пражњења истовремено утичу на полупроводник у почетном тренутку.

Због овако сложеног ефекта, штета може бити:

1.конкретно, када се перформансе елемената смањују до те мере да постају неупотребљиви;

2. скривено — смањењем излазних параметара, понекад чак и у оквиру утврђених фабричких карактеристика.

Други тип кварова је тешко открити: они најчешће утичу на губитак продуктивности током рада.

Пример таквог оштећења од дејства високог статичког напона приказан је дијаграмима одступања волт-амперских карактеристика примењених на диоду КД522Д и интегрисано коло КР1005ВИ1 ЛСИ.

Смеђом линијом број 1 приказани су параметри полупроводничких уређаја пре испитивања са повећаним напоном, а криве број 2 и 3 показују њихово смањење под утицајем повећаног индукованог потенцијала. У случају број 3, то има већи утицај.

Штета може бити узрокована радњама:

• прецењени индуковани напон који разбија диелектрични слој полупроводничких уређаја или разбија кристалну структуру;

• велика густина струје која изазива високу температуру која доводи до топљења материјала и сагоревања оксидног слоја;

• тестови, електрична термичка обука.

Латентна оштећења могу утицати на рад не одмах, већ након неколико месеци или чак година рада.

Методе извођења ЕСД заштите у производњи

У зависности од врсте индустријске опреме, користи се један од следећих метода одржавања оперативности или њихова комбинација:

1. елиминисање стварања електростатичких наелектрисања;

2. блокирање њиховог уласка на радно место;

3. повећање отпорности уређаја и прибора на дејство пражњења.

Методе # 1 и # 2 вам омогућавају да заштитите велику групу различитих уређаја у комплексу, а # 3 се користи за појединачне уређаје.

Висока ефикасност у одржавању оперативности опреме постиже се постављањем у Фарадејев кавез, простор окружен са свих страна фином мрежом од металне мреже повезане са петљом за уземљење. Спољна електрична поља не продиру унутар њега и има статички магнет.

Оклопљени каблови раде на овом принципу.

Заштита од статичког дејства се класификује према принципима имплементације:

• физичко и механичко;

• хемијски;

• конструктивно и технолошки.

Прве две методе вам омогућавају да спречите или смањите стварање статичких набоја и повећате брзину њиховог одводњавања. Трећи метод штити уређаје од утицаја наелектрисања, али не утиче на њихово пражњење.

Можете побољшати одводњу отпада:

• стварање круне;

• повећање проводљивости материјала на којима се акумулирају наелектрисања.

Реши ове проблеме:

• јонизација ваздуха;

• повећање радних површина;

• избор материјала са најбољом волуметријском проводљивошћу.

Захваљујући њиховој имплементацији, креирају се унапред припремљени аутопутеви који доводе статичка наелектрисања до уземљења, искључујући њихов утицај на радне елементе уређаја. У овом случају се узима у обзир да укупни електрични отпор створеног пута не би требало да прелази 10 ома.

Ако материјали имају велику отпорност, онда се заштита врши на друге начине. У супротном, на површини почињу да се акумулирају наелектрисања, која се могу испразнити након контакта са земљом.

Пример имплементације сложене електростатичке заштите на радном месту за оператера који се бави одржавањем и подешавањем електронских уређаја приказан је на фотографији.

Површина стола је спојена са петљом за уземљење жицом за повезивање и проводном подлогом помоћу посебних терминала. Оператер ради у специјалној одећи, носи ципеле са проводљивим ђоном и седи у столици са посебним седиштем. Све ове мере омогућавају ефикасно одлагање нагомиланих намета на терену.

Радни јонизатори ваздуха регулишу влажност, смањују потенцијал статичког електрицитета. Приликом њихове употребе води се рачуна да повећан садржај водене паре у ваздуху штетно утиче на здравље људи. Зато покушавају да га задрже на око 40%.

Такође, ефикасан начин може бити редовно проветравање просторије или употреба вентилационог система у њој, када ваздух пролази кроз филтере, јонизује и меша, чиме се обезбеђује неутрализација насталих наелектрисања.

Да би се смањио потенцијал који ствара људско тело, наруквице се могу користити као допуна комплету антистатичке одеће и обуће. Састоје се од проводне траке која је причвршћена за раме помоћу копче. Потоњи је повезан са жицом за уземљење.

Овом методом је ограничена струја која тече кроз људско тело. Његова вредност не би требало да прелази један милиампер. Веће вредности могу изазвати бол и електричне повреде.

Приликом пражњења пуњења на земљу, важно је осигурати брзину његовог пражњења у једној секунди.У ту сврху се користе подне облоге са ниским електричним отпором.

Приликом рада са полупроводничким плочама и електронским компонентама обезбеђена је и заштита од оштећења од статичког електрицитета:

• присилно заобилажење терминала електронских плоча и блокова током прегледа;

• коришћењем алата и лемилица са уземљеним радним главама.

Контејнери са запаљивим течностима који се налазе на возилима су уземљени металним ланцем. Чак је и труп авиона опремљен металним кабловима који служе као заштита од статичког електрицитета приликом слетања.