Bescherming tegen statische elektriciteit in het dagelijks leven en op de werkplek

De dagelijkse activiteit van elke persoon is gerelateerd aan zijn beweging in de ruimte. Bovendien loopt hij niet alleen, maar reist hij ook met het transport.

Tijdens elke beweging vindt een herverdeling van statische ladingen plaats, waardoor de balans van het interne evenwicht tussen de atomen en elektronen van elke stof verandert. Het is gerelateerd aan het proces van elektrificatie, de vorming van statische elektriciteit.

In vaste stoffen is de verdeling van ladingen het gevolg van de beweging van elektronen, en in vloeistoffen en gassen, zowel elektronen als geladen ionen. Al deze samen maken een potentieel verschil.

Oorzaken van statische elektriciteit

De meest voorkomende voorbeelden van de manifestatie van statische krachten worden op school uitgelegd in de eerste lessen natuurkunde, wanneer ze glas en ebonieten staven op wollen stof wrijven en de aantrekkingskracht van kleine stukjes papier op hen demonstreren.

De ervaring van het afbuigen van een dunne stroom water onder invloed van statische ladingen geconcentreerd op een ebonietstaaf is ook bekend.

In het dagelijks leven manifesteert statische elektriciteit zich het vaakst:

• bij het dragen van wollen of synthetische kleding;

• lopen in schoenen met rubberen zolen of wollen sokken op tapijten en batum;

• gebruik van plastic voorwerpen.

De situatie wordt verergerd door:

• droge lucht in het pand;

• muren van gewapend beton, waaruit gebouwen met meerdere verdiepingen zijn gemaakt.

Hoe statisch wordt gegenereerd

Normaal gesproken bevat het fysieke lichaam een ​​gelijk aantal positieve en negatieve deeltjes, daarom wordt er een balans in gecreëerd die de neutrale toestand ervan garandeert. Bij verstoring krijgt het lichaam een ​​elektrische lading van een bepaald teken.

Statisch betekent een toestand van rust wanneer het lichaam niet beweegt. Binnen de substantie kan polarisatie optreden - de beweging van ladingen van het ene deel naar het andere of hun overdracht van een object in de buurt.

Elektrificatie van stoffen vindt plaats door het verwerven, verwijderen of scheiden van ladingen wanneer:

• interactie van materialen als gevolg van wrijvings- of rotatiekrachten;

• scherpe temperatuurdaling;

• bestraling op verschillende manieren;

• het splijten of snijden van fysieke lichamen.

Elektrische ladingen verdeeld over het oppervlak van het object of op een afstand ervan op verschillende interatomaire afstanden. Voor niet-geaarde lichamen verspreiden ze zich over het gebied van de contactlaag en voor degenen die zijn verbonden met de contouren van de grond, stromen ze ernaartoe.

Opname van statische ladingen van het lichaam en hun afvoer vinden gelijktijdig plaats. Elektrificatie wordt geleverd wanneer het lichaam een ​​groter energiepotentieel ontvangt dan het verbruikt in de externe omgeving.

Uit deze positie volgt een praktische conclusie: om het lichaam te beschermen tegen statische elektriciteit, is het noodzakelijk om de ontstane ladingen ervan af te voeren naar de aardingslus.

Methoden voor het schatten van statische elektriciteit

Fysische substanties, volgens hun vermogen om elektrische ladingen van verschillende tekens te vormen wanneer ze door wrijving met andere lichamen in wisselwerking staan, worden gekenmerkt op de schaal van het tribo-elektrische effect. Sommigen van hen worden op de foto getoond.

De volgende feiten kunnen worden genoemd als een voorbeeld van hun interactie:

• wandelen in wollen sokken of schoenen met rubberen zolen op een droog tapijt kan het menselijk lichaam opladen tot 5 ÷ -6 kV;

• de carrosserie van een auto die op een droge weg rijdt, krijgt een potentieel van maximaal 10 kV;

• de aandrijfriem die de poelie laat ronddraaien is opgeladen tot 25 kV.

Zoals u kunt zien, bereikt het potentieel van statische elektriciteit zeer hoge waarden, zelfs in huiselijke omstandigheden. Maar dit doet ons niet veel kwaad, aangezien het niet veel vermogen heeft en de ontlading door de hoge weerstand van de contactvlakken gaat en wordt gemeten in milliampère of iets meer.

Bovendien wordt het aanzienlijk verminderd door de luchtvochtigheid. Het effect ervan op de hoeveelheid lichaamsbelasting in contact met verschillende materialen wordt weergegeven in de grafiek.

Uit zijn analyse volgt de conclusie: in een vochtige omgeving komt statische elektriciteit minder voor. Daarom worden verschillende moisturizers gebruikt om het te bestrijden.

In de natuur kan statische elektriciteit enorm zijn.Wanneer wolken zich over lange afstanden verplaatsen, hopen zich aanzienlijke potentiëlen tussen hen op, die zich manifesteren door bliksem, waarvan de energie voldoende is om een ​​eeuwenoude boom langs de stam te splijten of een woongebouw af te branden.

Wanneer statische elektriciteit in het dagelijks leven ontlaadt, voelen we het "knijpen" van de vingers, zien we vonken die worden uitgestoten door wollen dingen, voelen we een afname van energie en efficiëntie. De stroom waaraan ons lichaam in het dagelijks leven wordt blootgesteld, heeft een negatief effect op de gezondheid, de toestand van het zenuwstelsel, maar veroorzaakt geen duidelijke, zichtbare schade.

Fabrikanten van industriële meetapparatuur produceren apparaten waarmee u nauwkeurig de grootte van de spanning van geaccumuleerde statische ladingen kunt bepalen, zowel op apparatuurdozen als op het menselijk lichaam.

Hoe u uzelf kunt beschermen tegen statische elektriciteit in uw huis

Ieder van ons zou de processen moeten begrijpen die statische ontladingen vormen die een bedreiging vormen voor ons lichaam. Ze moeten bekend en beperkt zijn. Hiertoe worden verschillende educatieve activiteiten uitgevoerd, waaronder populaire televisieprogramma's voor de bevolking.

Op hen worden, met behulp van beschikbare middelen, methoden getoond voor het creëren van statische spanning, principes voor het meten ervan en methoden voor het uitvoeren van preventieve maatregelen.

Gezien het tribo-elektrische effect is het bijvoorbeeld het beste om kammen van natuurlijk hout te gebruiken voor het kammen van haar, geen metalen of plastic kammen, zoals de meeste mensen doen. Het hout heeft neutrale eigenschappen en vormt geen lading wanneer het in het haar gewreven wordt.

Om het statische potentieel van de carrosserie te verwijderen bij het rijden op een droge weg, worden speciale antistatische strips aan de onderkant gebruikt. Verschillende soorten hiervan zijn overal te koop.

Als er geen dergelijke bescherming op de auto zit, kan het spanningspotentiaal worden verwijderd door de behuizing kortstondig te aarden met behulp van een metalen voorwerp, bijvoorbeeld de contactsleutel van een auto. Het is vooral belangrijk om deze procedure te volgen voordat u gaat tanken.

Wanneer een statische lading zich ophoopt op kleding gemaakt van synthetisch materiaal, kan deze worden verwijderd door stoom uit een speciale container met een antistatische samenstelling te behandelen. Over het algemeen is het beter om minder van dergelijke stoffen te gebruiken en natuurlijke materialen zoals linnen of katoen te dragen.

Schoenen met rubberen zolen helpen ook om lading op te bouwen. Het is voldoende om er antistatische inlegzolen van natuurlijke materialen in te doen, omdat het schadelijke effect op het lichaam zal worden verminderd.

De invloed van de droge lucht die kenmerkend is voor stadsappartementen in de winter is al besproken. Speciale luchtbevochtigers of zelfs kleine stukjes vochtige doek die op huishoudelijke artikelen worden geplaatst, verbeteren het milieu en verminderen de vorming van statische elektriciteit. Maar regelmatig nat reinigen binnenshuis stelt u in staat om geëlektrificeerde deeltjes en stof tijdig te verwijderen. Dit is een van de beste manieren om jezelf te beschermen.

Huishoudelijke elektrische apparaten accumuleren ook statische ladingen op de kast tijdens gebruik.Het potentiaalvereffeningssysteem dat is aangesloten op de gemeenschappelijke aarde van het gebouwcircuit is ontworpen om hun impact te verminderen.Zelfs een eenvoudige badkuip van acryl of een oude gietijzeren structuur met hetzelfde inzetstuk is onderhevig aan statische belasting en moet op deze manier worden beschermd.

Hoe wordt de bescherming tegen statische elektriciteit in de productie uitgevoerd?

Factoren die de prestaties van elektronische apparatuur verminderen

Ontladingen die ontstaan ​​bij de vervaardiging van halfgeleidermaterialen kunnen grote schade aanrichten, de elektrische eigenschappen van apparaten verstoren of zelfs volledig uitschakelen.

In productieomgevingen kan verwijdering willekeurig zijn en afhankelijk zijn van een aantal verschillende factoren:

• de waarden van de ontvangen capaciteit;

• energiepotentieel;

• elektrische weerstand van de contacten;

• soort transiënten;

• andere ongelukken.

In dit geval neemt de ontladingsstroom bij de begintijd in de orde van tien nanoseconden toe tot een maximum en neemt vervolgens af binnen 100-300 ns.

De aard van het optreden van statische ontlading op een halfgeleiderapparaat door het lichaam van de operator wordt weergegeven op de foto.

De grootte van de stroom wordt beïnvloed door: de capaciteit van de lading die door een persoon is verzameld, de weerstand van zijn lichaam en de contactvlakken.

Bij de fabricage van elektrische apparatuur kan statische ontlading ontstaan ​​zonder tussenkomst van een operator door de vorming van contacten via geaarde oppervlakken.

In dit geval wordt de ontlaadstroom beïnvloed door de laadcapaciteit die is verzameld door de behuizing van het apparaat en de weerstand van de gevormde contactvlakken. In dit geval beïnvloeden de geïnduceerde hoogspanningspotentiaal en de ontlaadstroom tegelijkertijd de halfgeleider op het eerste moment.

Vanwege zo'n complex effect kan de schade zijn:

1.in het bijzonder wanneer de prestaties van de elementen zodanig worden verminderd dat ze onbruikbaar worden;

2. verborgen - door de outputparameters te verminderen, soms zelfs binnen de vastgestelde fabriekskenmerken.

Het tweede type storingen is moeilijk te detecteren: ze hebben meestal invloed op het productiviteitsverlies tijdens het werk.

Een voorbeeld van dergelijke schade door de werking van een hoge statische spanning wordt getoond door de afwijkingsgrafieken van de volt-ampèrekarakteristieken toegepast op de diode KD522D en de geïntegreerde schakeling KR1005VI1 LSI.

De bruine lijn nummer 1 toont de parameters van de halfgeleiderapparaten vóór de tests met verhoogde spanning, en de curven nummer 2 en 3 tonen hun reductie onder invloed van de verhoogde geïnduceerde potentiaal. In geval #3 heeft het een grotere impact.

Schade kan worden veroorzaakt door acties door:

• overschatte geïnduceerde spanning die de diëlektrische laag van halfgeleiderapparaten breekt of de kristalstructuur breekt;

• hoge stroomdichtheid die hoge temperaturen veroorzaakt die leiden tot smelten van materialen en verbranden van de oxidelaag;

• tests, elektrische thermische training.

Latente schade kan het werk niet direct aantasten, maar pas na enkele maanden of zelfs jaren werken.

Methoden voor het uitvoeren van ESD-bescherming in productie

Afhankelijk van het type industriële apparatuur wordt een van de volgende methoden gebruikt om de bruikbaarheid te behouden of een combinatie daarvan:

1. het elimineren van de vorming van elektrostatische ladingen;

2. het blokkeren van de toegang tot de werkplek;

3. verhogen van de weerstand van apparaten en accessoires tegen de werking van ontladingen.

Met methode # 1 en # 2 kunt u een grote groep verschillende apparaten in een complex beschermen, en # 3 wordt gebruikt voor individuele apparaten.

Hoge efficiëntie bij het handhaven van de bruikbaarheid van de apparatuur wordt bereikt door deze in een kooi van Faraday te plaatsen, een ruimte die aan alle kanten is omgeven door een fijn gaas van metalen gaas dat is verbonden met de aardingslus. Externe elektrische velden dringen er niet in door en het heeft een statische magneet.

Afgeschermde kabels werken volgens dit principe.

Bescherming tegen statische belasting is geclassificeerd volgens de implementatieprincipes van:

• fysiek en mechanisch;

• chemisch;

• constructief en technologisch.

Met de eerste twee methoden kunt u de vorming van statische ladingen voorkomen of verminderen en de snelheid van hun afvoer verhogen. De derde methode beschermt apparaten tegen de effecten van ladingen, maar heeft geen invloed op het leeglopen ervan.

U kunt de afvoer van afval verbeteren door:

• een kroon maken;

• het verhogen van de geleidbaarheid van materialen waarop ladingen zich ophopen.

Los deze problemen op:

• lucht ionisatie;

• toename van werkoppervlakken;

• selectie van materialen met de beste volumetrische geleidbaarheid.

Dankzij hun implementatie worden vooraf voorbereide snelwegen gecreëerd om statische ladingen naar het grondcircuit te leiden, met uitsluiting van hun impact op de werkende elementen van de apparaten. In dit geval wordt er rekening mee gehouden dat de totale elektrische weerstand van het gecreëerde pad niet hoger mag zijn dan 10 ohm.

Als de materialen een grote weerstand hebben, gebeurt de bescherming op andere manieren. Anders beginnen zich ladingen op het oppervlak op te hopen, die bij contact met de grond kunnen worden ontladen.

Een voorbeeld van de implementatie van complexe elektrostatische bescherming op de werkplek voor een operator die zich bezighoudt met het onderhoud en de afstelling van elektronische apparaten, wordt op de foto getoond.

Het oppervlak van de tafel is verbonden met de aardingslus door middel van een verbindingsdraad en een geleidend kussen met behulp van speciale aansluitingen. De operator werkt in speciale kleding, draagt ​​schoenen met geleidende zolen en zit in een stoel met een speciale zitting. Al deze maatregelen maken het mogelijk om de opgehoopte ladingen op de grond effectief af te voeren.

Werklucht-ionisatoren reguleren de luchtvochtigheid, verminderen het potentieel van statische elektriciteit. Bij het gebruik ervan wordt er rekening mee gehouden dat het verhoogde gehalte aan waterdamp in de lucht de menselijke gezondheid nadelig beïnvloedt. Dus proberen ze het rond de 40% te houden.

Een effectieve manier kan ook de regelmatige ventilatie van de kamer zijn of het gebruik van een ventilatiesysteem erin, wanneer de lucht door de filters gaat, ioniseert en mengt, waardoor de resulterende ladingen worden geneutraliseerd.

Om het door het menselijk lichaam opgebouwde potentieel te verminderen, kunnen armbanden worden gebruikt als aanvulling op de set antistatische kleding en schoenen. Ze bestaan ​​uit een geleidende band die met een gesp aan de schouder is bevestigd. Deze laatste is verbonden met de aardedraad.

Met deze methode wordt de stroom die door het menselijk lichaam vloeit beperkt. De waarde mag niet hoger zijn dan één milliampère. Grotere waarden kunnen pijn en elektrisch letsel veroorzaken.

Tijdens het ontladen van de lading naar de grond, is het belangrijk om de ontladingssnelheid in één seconde te garanderen.Hiervoor worden vloerbedekkingen met een lage elektrische weerstand gebruikt.

Bij het werken met halfgeleiderplaten en elektronische componenten wordt ook bescherming geboden tegen schade door statische elektriciteit:

• gedwongen omzeilen van de terminals van elektronische borden en blokken tijdens inspecties;

• gebruik van gereedschap en soldeerbouten met geaarde werkkoppen.

Containers met brandbare vloeistoffen die zich op voertuigen bevinden, zijn geaard met een metalen ketting. Zelfs de romp van het vliegtuig is voorzien van metalen kabels die dienen als bescherming tegen statische elektriciteit tijdens de landing.