Реферат на тему проблемы статического электричества в промышленности

Обновлено: 08.07.2024

Причины возникновения статического электричества. Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте. Воздействие статического электричества на организм человека. Средства защиты от статического электричества.

Рубрика	Безопасность жизнедеятельности и охрана труда
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	16.05.2008
Размер файла	19,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Статическое электричество, воздействие на человека

1. Причины возникновения статического электричества

2. Воздействие статического электричества на организм человека

3. Защита от статического электричества

Список использованной литературы

Существование человека в любой среде связано с воздействием на него и среду обитания электромагнитных полей. В случае неподвижных электрических зарядов мы имеем дело с электростатическими полями.

Наряду с естественными статическими электрическими полями в условиях техносферы и в быту человек подвергается воздействию искусственных статических электрических полей.

Электрические поля от избыточных зарядов на предметах, одежде, теле человека оказывают большую нагрузку на нервную систему человека, также чувствительна к электростатическим электрическим полям и сердечно-сосудистая система организма.

В данной контрольной работе рассмотрены такие вопросы как причины возникновения статического электричества, его воздействие на организм человека, а также средства защиты от статического электричества.

1. Причины возникновения статического электричества

Электростатические заряды возникают на по-верхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электролизации.

Интенсивность образования электрических за-рядов определяется различием электрических свойств материалов в материалах электрических свойств, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие электрических свойств, тем интенсивнее происхо-дит образование электрических зарядов.

Например, электростатические заряды образу-ются на кузове двигающегося в сухую погоду ав-томобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое на-пряжение, которое может достигнуть 10 кВ (кило-вольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля -- разряд через человека на землю.

Заряды могут возникнуть при измельчении, пе-ресыпании и пневмотранспортировке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлек-трических жидкостей (бензина, керосина), при об-работке диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла), при сматывании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). При пробуксовывании резиновой ленты транспортера относительно роликов или ремня ременной передачи относи-тельно шкива могут возникнуть электрические за-ряды с потенциалом до 45 кВ.

Кроме трения, причиной образования статичес-ких зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукцион-ная электролизация электропроводящих объек-тов. Например, на металлических предметах (авто-мобиль и т.п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля вы-соковольтных линий электропередач или грозо-вых облаков могут образовываться значительные электрические заряды.

На экранах мониторов и телевизоров положи-тельные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно-лучевой трубкой.

«В радиоэлектронной промышленности статическое электричество образуется при изготовлении, испытании, транспортировке и хранении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники, а также в ряде других процессов, где применяются диэлектрические материалы, являясь побочным нежелательным фактором.

2. Опасные и вредные факторы статического электричества

При прикосновении человека к предмету, несу-щему электрический заряд, происходит разряд по-следнего через тело человека. Величины возникаю-щих при разрядке токов небольшие и они очень кратковременны. Поэтому электротравм не возни-кает. Однако разряд, как правило, вызывает рефлек-торное движение человека, что в ряде случаев может привести к резкому движению, падению человека с высоты.

Кроме того, при образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности, кото-рое вредно для человека. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и других системах.

Установлено также благотворное влияние на самочувствие снятия избыточного электростатического заряда с тела человека (заземление, хождение босиком).

Наибольшая опасность электростатических заря-дов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, возникаю-щая при разрядке электростатических зарядов, яв-ляется частой причиной пожаров и взрывов.

Так, удаление из помещения пыли из диэлек-трического материала с помощью вытяжной венти-ляции может привести к накоплению в газоходах электростатических зарядов и отложений пыли. Появление искрового разряда в этом случае может привести к воспламенению или взрыву пыли. Из-вестны случаи очень серьезных аварий на предпри-ятиях в результате взрывов в системах вентиляции.

При перевозке легковоспламеняющихся жидко-стей, при их перекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плескания жидкости накап-ливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит жидкость.

Наибольшую опасность статическое электричес-тво представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаро-взрывоопасных смесей, пылей и паров легковоспламеняющихся жидкостей.

В бытовых условиях (например, при хождении по ковру) накапливаются небольшие заряды, и энергии возникших искровых разрядов недоста-точно для инициирования пожара в обычных усло-виях быта.

3. Защита от статического электричества

Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60 кВ/м.

При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др., что определяет дифференцированный подход при разработке защитных мероприятий.

Защита от статического электричества осущест-вляется двумя путями:

* уменьшением интенсивности образования электрических зарядов;

* устранением образовавшихся зарядов ста-тического электричества.

Уменьшение интенсивности образования элек-трических зарядов достигается за счет снижения скорости и силы трения, различия в диэлектричес-ких свойствах материалов и повышения их элек-тропроводимости. Уменьшение силы трения дос-тигается смазкой, снижением шероховатости и площади контакта взаимодействующих поверхно-стей. Скорости трения ограничивают за счет сни-жения скоростей обработки и транспортировки материалов.

Поскольку интенсивность образования зарядов тем выше, чем меньше электропроводность мате-риала, то желательно применять по возможности материалы с большей электропроводностью или повышать их электропроводность путем введения электропроводных (антистатических) присадок. Так, для покрытия полов нужно использовать антистатический линолеум, желательно перио-дически проводить антистатическую обработку ковров, ковровых материалов, синтетических тка-ней и материалов с использованием препаратов бытовой химии.

Соприкасающиеся предметы и вещества пред-почтительнее изготовлять из одного и того же ма-териала, так как в этом случае не будет происхо-дить контактной электролизации. Например, полиэтиленовый порошок желательно хранить в полиэтиленовых бочках, а пересыпать и транспор-тировать по полиэтиленовым шлангам и трубопро-водам. Если сделать это не представляется возмож-ным, то применяют материалы, близкие по своим диэлектрическим свойствам. Например, электриза-ция в паре фторопласт-полиэтилен меньше, нежели в паре фторопласт-эбонит.

Таким образом, для защиты от статического электричества необходимо применять слабоэлек-тризующиеся или неэлектризующиеся материалы, устранять или ограничивать трение, распыление, разбрызгивание, плескание диэлектрических жид-костей.

Самолеты снабжены металлическими тросика-ми, закрепленными на шасси и днищах фюзеляжа, что позволяет при посадке снимать с корпуса ста-тические заряды, образовавшиеся в полете.

Для снятия электрических зарядов заземляют-ся защитные экраны мониторов компьютеров. Бензозаправщики снабжаются заземлителями в виде цепей, постоянно контактирующих с землей при движении автомобиля. При сливе бензина в цистерны на бензозаправочной станции автомо-биль-заправщик и система слива бензина обяза-тельно заземляются дополнительно.

Влажный воздух имеет достаточную электропро-водность, чтобы образующиеся электрические заря-ды стекали через него. Поэтому во влажной воздуш-ной среде электростатических зарядов практически не образуется, и увлажнение воздуха является од-ним из наиболее простых и распространенных ме-тодов борьбы со статическим электричеством.

Еще один распространенный метод устранения электростатических зарядов -- ионизация воздуха. Образующиеся при работе ионизатора ионы нейтра-лизуют заряды статического электричества. Таким образом, бытовые ионизаторы воздуха не только улучшают аэроионный состав воздушной среды в по-мещении, но и устраняют электростатические заря-ды, образующиеся в сухой воздушной среде на ков-рах, ковровых синтетических покрытиях, одежде. На производстве используют специальные мощные ио-низаторы воздуха различных конструкций, но наибо-лее распространены электрические ионизаторы.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатические халаты, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.

Статическое электричество

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Все мы знакомы с явлением под названием электрический ток. Когда электроны по проводнику двигаются из пункта А в пункт Б, по пути делая еще кое-какую работу, которую задает им человек. Накалить утюг, остудить холодильник, показать нам интересный фильм. Они - электроны - как стая маленьких муравьишек, вместе способные горы свернуть. А провода для них - единственно возможный путь, с различными заданиями и препятствиями на нем. Электроны свободно бегут по проводам, потому что провода сделаны из специальных материалов - проводников. И тут, вроде бы, все понятно. Но есть материалы не проводящие электричество - диэлектрики. Они не дают электронам двигаться. И тут все, вроде бы, тоже понятно: нет электрического тока.

Однако вы удивитесь, что на поверхности диэлектрика может образоваться такое напряжение, какое не сыщешь ни в одной розетке. В сотни тысяч и даже в миллионы Вольт! И это тоже электричество. Люди зовут его “Статическое электричество”. Потому, что наши “муравьишки” никуда не бегут - они стоят на месте. Однако, желание их бежать так велико, что некоторое расстояние они могут “перепрыгнуть”, создавя тем самым завораживающее зрелище - электрический разряд или молнию.

Повзольте вам представить наше исследование статического электричества (далее - СЭ), цели которого: понять, что такое СЭ; увидеть СЭ, а для этого построить соответствующий прибор; получить СЭ при помощи янтаря и шерсти; увидеть молнию без тучи, а, возможно, даже научиться левитировать; и, наконец, сделать выводы из полученных результатов и предложить собственный вариант использования СЭ.

Задачи в рамках исследования:

Изучить проявления СЭ в быту и на производстве;

Построить прибор для обнаружения СЭ;

Исследовать полезные свойства СЭ и опасности связанные с его накоплением;

Поставить эксперименты по получению и использованию СЭ;

Сделать вывод по исследованию СЭ и применить полученный опыт.

Предмет исследования: причины возникновения и накопления СЭ, возможные пути предотвращения накопления СЭ, способы его утилизации и варианты использования СЭ на благо человечества. Объектом исследования является статическое электричество.

Гипотеза: изучив источники возникновения, свойства, принцип действия и существующие способы применения статического электричества, мы попытаемся поставить его на службу человечества.

Новизна: научно-обоснованное использование статического электричества - нового возобновляемого источника энергии.

Глава I

1.1 Определение и свойства.

Стати́ческое электри́чество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объёме диэлектриков или на изолированных проводниках. [3]

Обычно атом находится в равновесном состоянии благодаря одинаковому числу положительных и отрицательных частиц - протонов и электронов. Электроны могут легко перемещаются от одного атома к другому. При этом они формируют положительные (где отсутствует электрон) или отрицательные (одиночный электрон или атом с дополнительным электроном) ионы. Когда происходит такой дисбаланс, возникает статическое электричество. [2,5]

1.2 Причины возникновения и способы проявления.

Основным причинами возникновения СЭ можно назвать:

Контакт между двумя материалами и их отделение друг от друга (включая трение, намотку/размотку и пр.).

Быстрый температурный перепад (например, в момент помещения материала в духовой шкаф).

Радиация с высокими значениями энергии, УФ излучение, рентгеновские X-лучи, сильные электрические поля.

Резательные операции (например, на раскроечных станках ).

Наведение (вызванное статическим зарядом возникновение электрического поля).

Поверхностный контакт и разделение материалов, возможно, являются наиболее распространенными причинами возникновения статического электричества на производствах, связанных с обработкой рулонных пленок и листовых пластиков. Статический заряд генерируется в процессе разматывания/наматывания материалов или перемещения друг относительно друга различных слоев материалов. [2,20]

1.3 Проблемы и опасности, связанные со статическим электричеством

Если объект имеет способность накапливать значительный заряд, и если имеет место высокое напряжение, статическое электричество приводит к возникновению таких серьезных проблем, как искрение, электростатическое отталкивание/притягивание или электропоражение персонала.

Статический разряд в электронике. Ток разряда порождает тепло, которое приводит к разрушению соединений, прерыванию контактов и разрыву дорожек микросхем. Высокое напряжение уничтожает также тонкую оксидную пленку на транзисторах.

Электростатическое притяжение/отталкивание. Это наиболее широко распространенная проблема, возникающая на предприятиях, связанных с производством и обработкой пластмасс, бумаги, текстиля и в смежных отраслях. Она проявляется в том, что материалы самостоятельно меняют свое поведение - склеиваются между собой или, наоборот, отталкиваются, прилипают к оборудованию, притягивают пыль, неправильно наматываются на приемное устройство и пр.

Риск возникновения пожара. Риск возникновения пожара не является общей для всех производств проблемой. Но вероятность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где используются легковоспламеняющиеся растворители.

Статический удар. Если человек находится в электрическом поле и держится за заряженный объект, например, за намоточную бобину для пленки, возможно, что его тело зарядится и позже разрядится о заземленный объект, нанося электрическое поражение. Помимо этого, если металлический незаземленный объект находится в электрическом поле, он может зарядиться наведенным зарядом. По причине того, что металлический объект является токопроводящим, подвижный заряд разрядится в человека, который дотрагивается до объекта.[2,21]

Глава II

2.1 Статическое электричество на службе у человека.

Статическое электричество в технике. Когда электризация тел полезна

Статическое электричество может быть верным помощником человека, если изучить его закономерности и правильно их использовать. Давайте рассмотрим некоторые существующие способы применения СЭ.

Маляр без кисточки

Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Действительно одноименно заряженные частицы красителя отталкиваются друг от друга — отсюда равномерность окрашивающего слоя. Частицы, разогнанные электрическим полем, с силой ударяются об изделие — отсюда плотность окраски. Расход краски снижается, так как она осаждается только на детали. Метод окраски изделий в электрическом поле сейчас широко применяют в нашей стране.

Электрические копчености

Копчение — это пропитывание продукта древесным дымом. Частицы дыма не только придают продуктам вкус, но и предохраняют их от порчи. При электрокопчении частицы коптильного дыма заряжают положительно, а отрицательным электродом служит, например, тушка рыбы. Заряженные частички дыма оседают на поверхности тушки и частично поглощаются ею. Все электрокопчение продолжается несколько минут; прежде копчение считалось длительным процессом.

Электрический ворс

Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком-либо материале, надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно, оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия, похожие на замшу или бархат. Легко получить разноцветный узор, заготовив порции разного по цвету ворса и несколько шаблонов, которыми в процессе электроворсования прикрывают поочередно отдельные участки изделия. Так можно сделать многоцветные ковры.

Как ловят пыль

Чистый воздух нужен не только людям и особо точным производствам. Все машины из-за пыли преждевременно изнашиваются, а каналы их воздушного охлаждения засоряются. Кроме того, часто пыль, улетающая с отходящими газами, представляет собой ценное сырье. Очистка промышленных газов стала необходимостью. Практика показала, что с этим хорошо справляется электрическое поле. В электрическом поле газ в трубе ионизируется. Под воздействием поля частицы сажи движутся к трубе и осаждаются на ней, а очищенный газ выходит в атмосферу. Трубу время от времени встряхивают, и уловленные частицы поступают в бункер. Электрические фильтры на крупных тепловых электростанциях улавливают 99% золы, содержащейся в выходных газах.

Смешение веществ

Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого — отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно. Например, на хлебозаводе теперь не приходится совершать большую механическую работу, чтобы замесить тесто. Заряженные положительно крупинки муки воздушным потоком подаются в камеру, где они встречаются с отрицательно заряженными капельками воды, содержащей дрожжи. Крупинки муки и капельки воды, притягиваясь друг к другу, образуют однородное тесто.[2,26]

2.2. Эксперименты со статическим электричеством.

Детектор СЭ.

Для обнаружения статического электричества мы будем использовать статическое поле, образуемое им. Из выше сказанного следует, что, чтобы навести статический заряд, достаточно поместить предмет в статическое поле. Получая одноименный заряд, разные части этого предмета начинают отталкиваться друг от друга. Мы используем две довольно легкие пластины фольги, чтобы обнаружить даже небольшой заряд, проводник к ним, а также экранирующую колбу. (рис. 1)

Статическое электричество из янтаря.

Древнейший из опытов с электричеством. Когда-то люди еще не знали, что такое электричество или электрон, в нашем сегодняшнем понимании. Однако, они знали слово “электрон”, что в переводе с греческого означает янтарь. Именно на разряде наэлектролизованного янтаря древние люди влервые увидели электроны, летящие скрозь воздух. Гораздо позже, когда электрон-частица был открыт, ему дали имя электрона-янтаря в честь того самого, тогда необъяснимого явления.

Мы натрем янтарь шерстяным носком, вследствие чего он получит заряд. Поднесем его к металлическому предмету и увидим разряд.

Левитирующее кольцо.

Для этого опыта нам понадобятся: воздушный шар, ворсистая ткань, отрезок “дождика”.

Связываем два конца отрезка дождика, получается кольцо. Берем надутый шар у основания, максимально далеко от места, которое будем электролизовать с помошью ткани. Натираем “макушку” шара. Он получил заряд, что можно проверить поднеся шар к волосам. Далее бросаем на шар кольцо. Важно не дотрагиваться до кольца в момент касания им шара.

И, кольцо парит над шаром, имея с ним одинаковый заряд. Более того, кольцо приняло почти идеальную круглую форму, поскольку каждая его часть стремиться улететь от другой.

2.3. Выводы и предложения.

У каждого из нас дома несколько десятков электрических розеток. Современная розетка - трехконтактная. Два контакта - по которым течет электрический ток. Третий контакт используется для снятия статического электричества. Оно просто утилизируется в землю. В масшабах квартиры это небольшие заряды или потенциалы, но в масштабах многоквартирного дома или целого квартала - это Мегавольты электроэнергии. На предприятиях этот показатель гораздо больше. Все, что связано с трением, намоткой и разделением генерирует Гигавольты и десятки Гигавольт потенциала, которые тоже бесцельно утилизируются.

Обратно в электросеть вернуть это электричество довольно сложно, хотя есть и такие разработки. Однако, и разбрасываться таким потенциалом чересчур расточительно. Мы бы хотели предложить необычный способ применения статического электричества:

Сборка сложных молекул, например белков. Начинаем с простых молекул и, постепенно, “приклеиваем” к нему нужные нам вещества, заряжая то те то другие нужными нам зарядами. Так можно построить молекулу без сложных химических реакций и долгих биологических процессов. Представьте, что с одной стороны наша простая молекула, а с другой в отдельных контейнерах разные вещества из таблицы Менделеева. С помощью статического поля мы поворачиваем нашу молекулу нужным боком, заряжаем ее; а на вещество из таблицы менделеева подаем противоположный заряд. Оно движется в статическо поле и присоединяется к нашей молекуле в нужное место. И так далее, пока не получиться нужная нам сложная молекула.

Заключение

Что ж, пришло время подвести итоги. Мы изучили теоретические основы статического электричества. Раскрыли содержание определения статического электричества. Узнали, что заряд может образовываться на диэлетриках, совершенно не проводящих электричество, но способных быть причиной его возникновения. Узнали, что единицей заряда является куллон, и самый маленький заряд в природе - (- или +)1,6х10 -19 - это заряд электрона и протона. Далее мы изучили все возможные способы проявления статического электричества в повседневной жизни человека и на производственных предприятиях. Узнали чем оно опасно и что можно предпринять, чтобы исключить возможный материальный ущерб или причение вреда жизни и здоровью человека.

Далее выяснили каким образом СЭ помогает человеку: позволяет нам красить сухой краской, придать более насыщенный вкус продуктам, создать необычные материалы для одежды и обуви, избавить промышленные предприятия от вредных выбросов, смешать разнородные вещества более быстро и качественно.

Затем мы построили прибор для обнаружения электростатического поля из подручных материалов. Это прототип прибора для измерения электрического заряла - электрометра. Показали как этектростатический заряд может поляризовать прибор посредством поля и передать часть своего заряда ему посредством разряда.

Мы провели наглядные опыты, иллюстрирующие электростатический разряд и электростатическое притяжение/отталкивание.

На основании изученного материала и полученного в ходе экспериментов опыта, нами было разработано предложение по сборке сложных молекул из простых.

Тема электричества и статического электричества в частности интересовала ученых всегда. Величайшие умы занимались выведением законов и изобретением установок в этой области на протяжении веков. Но, по нашему мнению, истинный потенциал кулоновских ваимодействий еще не раскрыт. Если весь Мир держится за счет только положительных и отрицательных зарядов, значит энергия их - почти безгранична. Надо просто правильно научиться ей пользоваться. И, возможно уже в следующем столетии, мы будем жить без автомобильных выхлопов, заводов, коптящих трубами, химических выбросов в атмосферу и воду, бездумного расходования водных ресурсов, ради добычи нефти или производства картона. Нужно просто немного подумать. Давайте селаем это вместе. Спасибо за внимание!

Список источников и литературы

Гудилин Е. А. Самосборка “Словарь нанотехнологических терминов” Роснано, 2012 г.

Казанжи К. К. “Статическое электричество. Новое в жизни, науке, технике М:, Знание, 1965 г.

Если электрические заряды свободно перемещаются по проводнику, это называется электрическим током. Если они останавливаются без движения, начинают накапливаться на чем-либо, следует говорить о статическом электричестве. В соответствии с ГОСТом, статикой называют совокупность возникновения, сохранения и свободного накопления электрического заряда на внешней поверхности диэлектризованных материалов или на изоляторах.

Возникновение статического электричества

Когда физическое тело находится в обычном нейтральном состоянии, баланс отрицательно и положительно заряженных частиц в нем соблюдается. Если же он нарушается, в теле образуется электрозаряд с тем или иным знаком, возникает поляризация – заряды приходят в движение.

Дополнительная информация. Каждый физический объект способен производить заряды либо положительного, либо отрицательного направления, чем и характеризуются по трибоэлектрической шкале.

Например:

позитивные: воздух, шкура, асбест, стекло, кожа, слюда, шерсть, мех, свинец;
негативные: эбонит, тефлон, селен, полиэтилен, полиэстер, латунь, медь, никель, латекс, янтарь;
нейтральные: бумага, хлопок, древесина, сталь.

Статическая электризация предметов может происходить вследствие различных причин. Главными из них являются следующие:

непосредственный контакт между телами с последующим разделением: трение (между диэлектриками или диэлектриком и металлом), наматывание, разматывание, перемещение слоев материала друг относительно друга и другие подобные манипуляции;
мгновенное изменение температуры окружения: резкое охлаждение, помещение в духовку и др.;
радиационное воздействие, облучение ультрафиолетом или рентгеновскими лучами, наведение сильных электрических полей;
процессы резания – на станках для раскроя или разрезания бумажных листов;
специальное направленное наведение статистическим разрядом.

На молекулярном уровне возникновение статического электричества происходит вследствие сложных процессов, когда электроны и ионы со сталкивающихся неоднородных поверхностей с разными атомарными связями поверхностного притягивания начинают перераспределяться. Чем быстрее материалы или жидкости перемещаются друг относительно друга, ниже их удельное сопротивление, больше площади, вступающие в контакт и усилия взаимодействия, тем выше будут степень электризации и электрический потенциал.

Источниками возникновения электростатики, как в бытовых, так и в промышленных условиях, являются компьютерная и офисная техника, телевизоры и прочие агрегаты и приборы, питающиеся от электрического тока. Например, у самого простого компьютера имеется пара вентиляторов для охлаждения системного блока. При разгоне воздуха частички пыли, содержащиеся в нем, электризуются и, сохраняя заряд, оседают на окружающих предметах, коже и волосах людей и даже проникают в легкие.

Также статика в большом количестве накапливается на экранах мониторов. В домах и производственных помещениях электростатические заряды образуются на полах, покрытых линолеумом или ПВХ-плиткой, на людях (в волосах и на синтетической одежде).

В природе очень мощным бывает статическое электричество, возникающее при перемещении облачных масс: между ними возникают огромные потенциалы электроэнергии, что проявляется в грозовых разрядах.

В промышленности часто встречается образование статических зарядов в случаях:

трения лент транспортеров о валы, ремней проводов – о шкивы (особенно в случаях буксовки и застревания);
при прохождении горючих жидкостей по трубопроводам;
заполнении цистерн бензином и прочими жидкими нефтяными фракциями;
попадания и продвижения пылинок в воздухопроводах с большой скоростью;
во время размалывания, перемешивания и отсеивания сухих веществ;
во время взаимного сжимания диэлектрических материалов разного рода и консистенции;
обработке пластических масс механическим способом;
прохождении сжиженного газа (особенно содержащего суспензии или пыль) по трубопроводам;
перемещения тележек с прорезиненными шинами по изолирующему половому покрытию.

Опасность статического электричества

Наибольшую опасность накопившееся статическое электричество представляет на промышленном производстве. Может произойти неожиданное воспламенение горючего материала искрами от прикосновения оператора с оборудованием на заземлении и последующим взрывом. Энергия электростатических разрядом иногда составляет около 1,4 джоулей – это более чем достаточно для приведения смесей пыли, пара, газа и воздуха, присутствующих в любых горючих веществах, в состояние горения. По ГОСТу наибольшая энергия накопленных зарядов на поверхности промышленного объекта не должна быть более 40 процентов от наименьшей энергии для загорания материала.

При протекании некоторых технологических операций, например:

пересыпании и перевозке песка в грузовиках;
прокачке топлива по трубопроводам;
переливании спирта, бензола, эфира в незаземленные цистерны с большой скоростью;
при транспортерных работах и др. генерируются электрические потенциалы от 3 до 80 киловольт.

Обратите внимание! Для того чтобы взорвались бензиновые пары, достаточно 300 вольт, горючие газы – 3 киловольта, а горючие пыли – около 5 киловольт.

Статика также негативно отражается на работе всех точных и сверхточных приборов, радиосвязном оборудовании, создает большие проблемы в функционировании средств автоматики и телевизионной механики. Многие детали сложных электронных приборов просто не рассчитаны на такие высокие значения напряжения, образуемые статическим разрядом. Он выводит эти детали из строя, в результате чего у приборов теряется точность работы.

На людях также могут скапливаться заряженные частицы, если они носят обувь с подошвами, не проводящими ток, шерстяную, шелковую или синтетическую одежду. Электризация происходит при движении (если половое покрытие не проводит электроток) и взаимодействии с диэлектрическими предметами.

Воздействие статики на человеческое тело осуществляется в виде продолжительно протекающего электротока слабого напряжения или же моментного разряда, что вызывает легкие и не всегда приятные покалывания на коже (иногда они оцениваются как умеренные или даже сильные уколы). В целом, такое воздействие потенциалом не выше 7 джоулей считается неопасным для здоровья, однако, даже слабый разряд тока может привести к рефлекторному сокращению мышц, что чревато различными производственными травмами (попадание в рабочие зоны механизмов, захват частей тела или одежды неогороженными двигающимися элементами машин, падение с высоты).

Если рассматривать действие статического электричества на человеческий организм на клеточном уровне, то в результате срабатывания нейрорефлекторного механизма происходит раздражение кожных нейронов и мельчайших капилляров. Это приводит к изменениям в ионном составе тканей нашего тела, что проявляется в повышенной утомляемости в течение дня, постоянному раздраженному психическому состоянию, нарушению ритма сна и другим проблемам в функционировании центральной нервной системы. Общая работоспособность снижается. Провоцируемые постоянным воздействием статического электричества спазмы кровеносных сосудов могут стать причиной брадикардии – уменьшения частоты сокращений сердечной мышцы и повышенного кровяного давления.

Способы защиты от статики на производстве

Против вредного и опасного проявления накопленного статического электротока в производственных условиях разрабатывается и применяется комплекс защитных мероприятий. В их основе лежат следующие методы:

повышение проводящих свойств материалов и окружающей рабочей среды, что приводит к рассеиванию в пространстве периодически появляющихся электрозарядов статики;
снижение скоростей обработки и перемещения материалов, что значительно уменьшает возможности генерирования статических электрозарядов;
полномасштабное применение грамотно устроенного заземления, что помогает исключить накопление опасных потенциалов;
повышение устойчивости самих машин и механизмов к действию статистических разрядов;
недопущение проникновения электрического тока в рабочую зону.

Все способы, применяемые для предотвращения статических электрических разрядов, разделяют на конструкционные, технологические, химические, физические и механические. Три последних направлены главным образом на снижение активности генерирования электрозарядов и быстрейшему их уходу в почву. В то же время первые из перечисленных методов с заземлением не связаны.

В качестве высоконадежного средства защиты от статического электричества выступает так называемая клетка Фарадея. Она выполняется в виде мелкоячеистой сетки, ограждающей машины по всей площади, у нее имеется подключение к контуру заземления.

Благодаря такой конструкции, поля электричества не проникают внутрь клетки Фарадея, а на магнитное поле она никак не влияет. Электрические кабели, покрытые предварительно экраном из металлического листа, защищаются по таким же принципам.

Электростатический заряд можно оптимально уменьшить посредством возрастания токопроводимости промышленных материалов и проведением коронирования (т.е. создания на поверхности материалов воздушной плазмы коронным разрядом комнатной температуры). Достигается это с помощью специального подбора материалов, имеющих повышенную объемную проводимость, наращиванием рабочих площадей и повышением ионизации воздуха вокруг защищаемых механизмов. Специальные агрегаты – ионизаторы, генерируют положительно и отрицательно заряженные ионы, которые притягиваются к противоположно заряженным диэлектрикам и нейтрализуют их заряды.

Важно! Для веществ с высоким электросопротивлением такие способы защиты от статики не подходят.

Обязательным в перечне мероприятий по защите от статического электричества является заземление. В состав заземляющего устройства входит заземлитель (проводящий элемент) и проводник заземления между заземляющей точкой на почве и заземлителем. Достаточным заземление против электростатики считается при сопротивлении в любой точке оборудования не выше 1 мегаОм. Для оборудования часто используются проводящие пленки, покрывающие рабочую поверхность.

В рабочих помещениях настилаются антистатические полы, операторы должны работать в антистатической одежде и обуви (при этом сопротивление материала подошв не выше 100 ом).

Защита от статического электричества в быту

В бытовых условиях существует комплекс мер и мероприятий, помогающих предотвратить образование электростатических разрядов:

влажная уборка, проводимая каждый день, снижает объем циркулирующей в воздухе пыли;
недопущение пересыхания воздуха, ежедневное проветривание помещений;
применение в уборке антистатических щеток;

использование антистатических предметов мебели;
отделка дома материалами, которые хорошо снимают статику: древесина, антистатический линолеум и другие;
что касается одежды, шерстяную одежду снимать медленными движениями, а для снятия эффекта прилипания шелковых вещей – использовать антистатические спреи;
не гладить шерсть животных при холодном и сухом воздухе;
волосы расчесывать расческами из дерева или металла вместо пластиковых гребней.

Не стоит забывать о защите личных автомобилей от образования статики на кузове машины, особенно перед заправкой его бензином. Делается это с помощью простой антистатической полоски под днищем кузова.

Статическое электричество – это свободные электрические заряды, собираемые на различных диэлектриках. И в промышленности, и в быту происходит накопление совсем неполезного статического электричества, и необходима защита от него, поскольку такие заряды способны нанести вред как машинам, механизмам, так и промышленным объектам и здоровью человека. Только надежные методы способны свести на нет или же совсем не допустить этого отрицательного явления.

Видео

Что собой представляет статическое электричество?

Если же рассматривать данный эффект с физической стороны, то это явление характеризуется потерей предметом внутреннего баланса, который вызван утратой (или приобретением) одного из электронов. Проще говоря – это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга.

Причиной этому служит соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт.

Возникновение статического разряда в быту ↑

Статическое электричество в быту очень пагубно может воздействовать на оборудование. Устранить его можно. Для этого вам необходимо:

повысить влажность воздуха в доме до 70%. Для этого можно использовать специальные увлажнители;
добавить гидрофильные вещества (хлорид кальция);
протирать электризующие поверхности раствором глицерина.

Эти действия помогут вам в разы увеличить защиту вашего дома от статического разряда. А бесперебойную работу оборудования вам сможет гарантировать только периодическое их обслуживание, проверка петли фаза ноль, с помощью которой и удаётся обнаружить всевозможные неисправности приборов. Данное измерение определит, насколько надёжно работают все защитные механизмы при замыкании фазы проводников.

Снятие статического электричества на производстве ↑

В различных областях промышленности всё в большей степени стали применять синтетические материалы и мощные электрические поля. В связи с этим возникают вопросы, касающиеся воздействия этих полей на организм человека. Статическое электричество способно также нарушить протекание всего технологического процесса, создавая различные помехи в работе аппаратуры. Поэтому необходимо применять защиту всех участков производства, на которых такие заряды способны негативно воздействовать на качество не только выполняемых операций, но и на получение готовой продукции.

Для устранения такого эффекта, как статическое электричество, вам нужно:

производить более тщательное защитное заземление всего оборудования;
периодически увлажнять воздух;
применять токопроводящие пластины для полов;
использовать нейтрализаторы.

Все меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение появления и накопления такого рода зарядов. Создаются условия их рассеивания, а также устраняется опасное их влияние.

Заземляют все металлические устройства и объекты, на которых может возникнуть статическое электричество: смесители, воздушные и газовые компрессоры, пневматические сушильные установки, мельницы, закрытые транспортерные ленты, устройства для сливания и наливания жидкости, обладающей маленькой электропроводностью, и т.п. Такое заземление осуществляется в нескольких местах.

Если же трубопроводы находятся друг от друга на расстоянии 10 сантиметров, то их необходимо соединить металлической перемычкой через каждые 25 см.

Также все нестационарные ёмкости во время налива в них жидкостей, которые легко воспламеняются, необходимо временно заземлять. Все автомобильные заправщики и автоцистерны заземляют при помощи металлической цепи. Длина касания с землёй при этом обязана быть не меньше 20 сантиметров.

Снизить частоту появления статики можно и при помощи выбора определённой скорости движения самих материалов, минимизировать разбрызгивание и интенсивное перемешивание жидкости, по возможности снизить дробление и распыление веществ, при выборе оптимальной поверхности при трении материалов друг об друга. Первоначальная подача жидкости осуществляется со скоростью порядка 0,5 метров в секунду.

Ещё одним эффективным способом уменьшения статического заряда является повышение электропроводимости ремней. Для этого их внутренняя поверхность прошивается медной проволокой во всём продольном направлении либо осуществляется смазка её специальной токопроводящей жидкостью. Не стоит забывать и о степени натяжения ремней, а также скорости их перемещения, которую нежелательно увеличивать более чем на 5 метров в секунду.

Когда не удаётся применить защитное заземление, необходимо прибегнуть к снижению поверхностных и объёмных диэлектрических сопротивлений всех обрабатываемых изделий. Осуществить это можно при помощи увеличения относительной влажности до величины в 70 процентов; химической обработки поверхности; при использовании специальных веществ, обладающих антистатическими особенностями.

При помощи ионизаторов можно создать возле наэлектризованного материала отрицательные либо положительные ионы. Всё зависит от того, каким зарядом обладает диэлектрик. А для снятия статики с работающего на производстве персонала используют специальные заземлённые зоны, антистатическую одежду, токопроводящие полы либо обувь. Сопротивление подошвы при этом не должно превышать 108 Ом.

Инженерный центр "ПрофЭнергия" имеет все необходимые инструменты для качественного проведения проверки петли фаза-ноль, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории "ПрофЭнергия" вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Методы предотвращения данного эффекта ↑

Существуют основные способы устранения статического электричества как на производстве, так и быту.

Защитное заземление.
Ионизация воздуха.
Использование специальных материалов для помещения.
Безопасная транспортировка и работа с электрическими платами.

Самым простым и эффективным способом борьбы со статическим электричеством является влажная уборка помещения. Она позволит удалить наэлектризованные частички пыли.

Применение статического электричества в быту ↑

Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве.

Окрашиваемые детали, которые перемещаются на контейнере, например, детали машины, заряжают положительно, а частицы краски – отрицательно. Это способствует быстрому их стремлению к деталям. В результате такого технологического процесса формируется очень тонкий, равномерный и достаточно плотный слой краски на поверхности предмета.

Частицы, которые были разогнаны электрическим полем, с большим усилием ударяются о поверхность изделия. Благодаря этому достигается высокая насыщенность красочного слоя. При этом расход самой краски существенно уменьшается. Она остаётся только на самом изделии.

Для того чтобы в электрическом поле образовался ворсяной слой на любом виде материала, его заземляют, а на поверхность наносят слой клея. Потом сквозь специальную заряженную сетку из металла, которая располагается над данной плоскостью, начинают пропускать ворсинки. Они очень быстро ориентируются в данном электрическом поле, что способствует их равномерному распределению. Ворсинки опускаются на клей чётко перпендикулярно плоскости материала. При помощи такой уникальной технологии удаётся получить различные покрытия, схожие с замшей или даже бархатом. Такая методика позволяет получить различные разноцветные рисунки. Для этого используют ворс разной окраски и специальные шаблоны, помогающие создать определенный узор. Во время самого процесса их прикладывают поочерёдно на отдельные участки самой детали. Таким способом очень легко получить разноцветные ковры.

В чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле.

Как это работает? Внутри трубы из металла находится специальная проволока, играющая роль первого электрода. Вторым электродом служат её стенки. Благодаря электрическому полю, газ в нём начинает ионизироваться. Ионы, заряженные отрицательно, начинают присоединяться к частицам дыма, который поступает вместе с самим газом. Таким образом, происходит их заряд. Поле способствует их движению и оседанию на стенках трубы. После очищения газ движется на выход. На крупномасштабных ТЭС удаётся уловить 99 процентов золы, которая содержится в выходящих газах.

Благодаря отрицательному либо положительному заряду мелких частиц, получается их соединение. Частички при этом распределены очень равномерно. К примеру, при производстве хлеба не нужно совершать трудоёмкие механические процессы, чтобы замесить тесто. Крупинки муки, которые предварительно заряжают положительным зарядом, поступают при помощи воздуха в специально предназначенную камеру. Там происходит их взаимодействие с водными каплями, заряженными отрицательно и уже содержащими дрожжи. Они притягиваются. В результате получается однородное тесто.

Способов использования статического электричества очень много. Поток заряженных частиц легко управляем, а сам технологический процесс в результате делается автоматизированным.

Читайте также: