Защита от статического электричества применение нейтрализаторов. Меры защиты от статического электричества. Появление и опасность статического электричества

03.10.2023

Статическое электричество (согласно ГОСТ 12.1.018) — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности (или в объеме) диэлектриков или на изолированных проводниках.

Возникновение зарядов статического электричества. Заряды статического электричества образуются при самых разнообразных производственных условиях, но чаще всего при трении одного диэлектрика о другой или диэлектриков о металлы. На трущихся поверхностях могут накапливаться электрические заряды, легко стекающие в землю, если физическое тело является проводником электричества и заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они и получили название статического электричества.

Статическое электричество возникает в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов и ионов при соприкосновении двух поверхностей неоднородных жидких или твердых веществ, имеющих различные атомные и молекулярные силы поверхностного притяжения.

Мерой электризации является заряд, которым обладает данное вещество. Интенсивность образования зарядов возрастает с увеличением скорости перемещения материалов, их удельного сопротивления, площади контакта и усилия взаимодействия. Степень электризации заряженного тела характеризует его потенциал относительно земли.

В производстве накопление зарядов статического электричества часто наблюдается при: трении приводных ремней о шкивы или транспортерных лент о валы, особенно с пробуксовкой; перекачке огнеопасных жидкостей по трубопроводам и наливе нефтепродуктов в емкости; движении пыли по воздуховодам; дроблении, перемешивании и просеивании сухих материалов и веществ; сжатии двух разнородных материалов, один из которых диэлектрик; механической обработке пластмасс; транспортировании сжатых и сжиженных газов по трубам и истечении их через отверстия, особенно если в газах содержится тонко распыленная жидкость, суспензия или пыль; движении автотранспортера, тележек на резиновых шинах и людей по сухому изолирующему покрытию и т. д.

Сила тока электризации потока нефтепродуктов в трубопроводах зависит от диэлектрических свойств и кинематической вязкости жидкости, скорости потока, диаметра трубопровода и его длины, материала трубопровода, шероховатости и состояния его внутренних стенок, температуры жидкости. При турбулентном потоке в длинных трубопроводах сила тока пропорциональна скорости движения жидкости и диаметру трубопровода. Степень электризации движущихся диэлектрических лент (например, транспортерных) зависит от физико-химических свойств соприкасающихся материалов, плотности их контакта, скорости движения, относительной влажности и т. д.

Опасность разрядов статического электричества. Искровые разряды статического электричества представляют собой большую пожаро- и взрывоопасность. Их энергия может достигать 1,4 Дж, что вполне достаточно для воспламенения паро-, пыле- и газовоздушных смесей большинства горючих веществ. Например, минимальная энергия воспламенения паров ацетона составляет 0,25 ·10-3 Дж, метана 0,28 ·10-3, оксида углерода 8 ·10-3, древесной муки 0,02, угля 0,04Дж. Поэтому в соответствии с ГОСТ 12.1.018 электростатическая безопасность объекта считается достигнутой только в том случае, если максимальная энергия разрядов, которые могут возникнуть внутри объекта или с его поверхности, не превышает 40 % минимальной энергии зажигания веществ и материалов.

Электростатический заряд, возникающий при выполнении некоторых производственных процессов, может достигать нескольких тысяч вольт. Например, при трении частиц песка и пыли о днище кузова при движении автомобиля генерируется потенциал до 3 кВ; при перекачке бензина по трубопроводу — до 3,6кВ; при наливании электризующихся жидкостей (этилового спирта, бензина, бензола, этилового эфира и др.) в незаземленные резервуары в случае свободного падения струи жидкости в наполняемый сосуд и большой скорости истечения —до 18...20кВ; при трении ленты транспортера о вал — до 45 кВ; при трении трансмиссионных ремней о шкивы —до 80кВ.

При этом следует иметь в виду, что для взрыва паров бензина достаточно потенциала 300 В; при разности потенциалов 3 кВ воспламеняются горючие газы, а 5 кВ — большинство горючих пылей.

Статическое электричество может накапливаться и на теле человека при ношении одежды из шерсти или искусственного волокна, движении по токонепроводящему покрытию пола или в диэлектрической обуви, соприкосновении с диэлектриками, достигая в отдельных случаях потенциала 7 кВ и более. Количество накопившегося на людях электричества может быть вполне достаточным для искрового разряда при контакте с заземленным предметом. Физиологическое действие статического электричества зависит от освободившейся при разряде энергии и может ощущаться в виде слабых, умеренных или сильных уколов, а в некоторых ситуациях — в виде легких, средних и даже острых судорог. Так как сила тока разряда статического электричества ничтожно мала, то в большинстве случаев такое воздействие неопасно. Однако возникающие при этом явлении рефлекторные движения человека могут привести к тяжелым травмам вследствие падения с высоты, захвата спецодежды или отдельных частей тела неогражденными подвижными частями машин и механизмов и т. п.

Статическое электричество может также нарушать нормальное течение технологических процессов, создавать помехи в работе электронных приборов автоматики и телемеханики, средств радиосвязи.

Мероприятия по защите от статического электричества проводят во взрыво- и пожароопасных помещениях и зонах открытых установок, относящихся к классам B-I, B-I6, В-II и В-IIа. В помещениях и зонах, которые не относятся к указанным классам, защиту осуществляют на тех участках производства, где статическое электричество отрицательно влияет на нормальное протекание технологического процесса и качество продукции.

Меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия.

Предотвращение накопления зарядов статического электричества достигается заземлением оборудования и коммуникаций, на которых они могут появиться, причем каждую систему взаимосвязанных машин, оборудования и конструкций, выполненных из металла (пневмосушилки, смесители, газовые и воздушные компрессоры, мельницы, закрытые транспортеры, устройства для налива и слива жидкостей с низкой электропроводностью и т. п.), заземляют не менее чем в двух местах. Трубопроводы, расположенные параллельно на расстоянии до 10см, соединяют между собой металлическими перемычками через каждые 25 м. Все передвижные емкости, временно находящиеся под наливом или сливом сжиженных горючих газов и пожароопасных жидкостей, на время заполнения присоединяют к заземлителю. Автозаправщики и автомобильные цистерны заземляют металлической цепью, соблюдая длину касания земли не менее 200 мм.

Снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей. Безопасные скорости транспортировки жидких и пылевидных веществ зависят от их удельного объемного электрического сопротивления ρv. Так, для жидкостей с ρv ≤ 105 Ом ·м допустимая скорость должна быть не более 10 м/с, при 105 Ом ·м < pv < 109 Ом· м — до 5 м/с, а при ρv > 109 Ом·м скорости устанавливают для каждой жидкости отдельно, но, как правило, не более 1,2 м/с. При подаче жидкостей в резервуары необходимо исключить их разбрызгивание, распыление и бурное перемешивание. Наливную трубку необходимо удлинить до дна сосуда с направлением струи вдоль его стенки. При первоначальном заполнении резервуаров жидкость подают со скоростью, не превышающей 0,5...0,7 м/с.

Лучший способ снижения интенсивности накопления зарядов статического электричества в ременных передачах — увеличение электропроводимости ремней, например, с помощью прошивки внутренней поверхности ремня тонкой медной проволокой в продольном направлении или смазыванием его внутренней поверхности токопроводяшими составами (содержащими, например, сажу и графит в соотношении 1:2,5 по массе и др.). Следует также уделять внимание регулировке натяжения ремней и по возможности снижению скорости их движения до 5 м/с.

Если предотвратить накопление зарядов статического электричества заземлением не удается, то следует принять меры по уменьшению объемных и поверхностных диэлектрических сопротивлений обрабатываемых материалов. Это достигается повышением относительной влажности воздуха до 65...70 %, химической обработкой поверхности, применением антистатических веществ, нанесением электропроводных пленок, уменьшением скорости перемещения заряжающихся материалов, увеличением чистоты обработки трущихся поверхностей и т. д.

При невозможности использования средств защиты от статического электричества рекомендуется нейтрализовать заряды ионизацией воздуха в местах их возникновения или накопления. Для этого используют специальные приборы — ионизаторы, создающие вокруг наэлектризованного объекта положительные и отрицательные ионы. Ионы, имеющие заряд, противоположный заряду диэлектрика, притягиваются к объекту и нейтрализуют его. Для отвода статического электричества с тела человека предусматривают токопроводящие полы или заземленные зоны, рабочие площадки, поручни лестниц, рукоятки приборов и т.д.; обеспечивают работающих токопроводящей обувью с сопротивлением подошвы не более 108 Ом, а также антистатической спецодеждой.

Статическое электричество кажется шуткой людям, не знакомым с генератором Роберта Ван де Граафа. Сегодня рассмотрим меры защиты от статического электричества и расскажем, почему появляются молнии. Потом применим часть знаний на практике в сфере нефтяной промышленности. Вы узнаете, как производится защита антенны, почему молния всегда бьёт в одно место. Благодаря статическому электричеству разряд выбирает на равнине исключительно высокие деревья. Нельзя прятаться у подножия дерева во время грозы. Тема сегодняшней беседы – защита от статического электричества.

Статическое электричество в природе

Все течёт – все остаётся прежним. Раньше требовалась защита пылесоса от статики, сегодня просто применяют улучшенные материалы. Всегда остаётся возможность накопления зарядов. В этом свете защита микросхем от статического электричества тревожит умы. Электростатическое напряжение прежде весьма подходило для развлечения публики и получения прибыли от лекций профессоров. К примеру, учёные умы развлекались подобным образом:

Беспризорник заряжался статическим электричеством путём трения зарядом определённого знака.
Потом экспериментатор дотрагивался до носа испытуемого.
Раздавался щелчок электрического разряда, часть денег перекочёвывала к беспризорнику.
В результате все оставались довольны: зрители, увидевшие статическое электричество в действии, беспризорник, заработавший на кусок хлеба, и профессор, поднявший собственную популярность.

Статическое электричество замечено ещё в Древней Греции, но первое достоверное описание, как и математическую модель, придумал Кулон по истечению веков. Кулон придумал понятие электрического заряда, объяснил механику взаимодействия тел, обладающих избытком электронов либо недостатком.

Оказалось, диэлектрические материалы, наподобие эбонитовой палочки, сосредотачивают избыток положительных или отрицательных зарядов на ограниченном участке. Объяснение дали позднее. Оказывается, чтобы распределить заряды равномерно по поверхности, материал должен обладать электропроводностью. Подобным образом в единый класс выделили металлы. Потом последовал ряд открытий по статическому электричеству:

Оказывается, если приблизить к металлическому предмету заряд, одноименные утекают на противоположную сторону. На первой остаётся избыток носителей противоположного знака.

Фокусники людям несведущим демонстрировали занимательное явление. Металлический стержень, изолировался (к примеру, лаком) от статического электричества, сосредоточенного на тонкой золотой пластинке, укреплённой в нижней части. Когда маэстро подносил «волшебную палочку», натёртую о кролика, к противоположному концу оси, лепесток поднимался. Зрители не видели – но до опыта пластинка золота заряжалась носителями нужного знака (путём трения). Когда магическая палочка приближалась к стержню, на концах создавалась разница потенциалов. В результате пластинка, будучи заряжена статическим электричеством соответствующе, отталкивалась.

Заряд способен переходить между телами.

На примере прежнего макета фокусник действовал так: палочка приближалась к стержню, потом они соприкасались. Поверхностная плотность зарядов статического электричества уравнивалась (с пропорцией). При удалении жезла пластинка все равно оставалась висеть в воздухе. Представляете, какое воздействие статическое электричество производило на зрителей? Но необходимость устройства защиты объясняется даже не описанным фокусом.

Третьим эффектом смог поразить аудиторию Роберт Ван де Грааф (американский физик, 1901 – 1967). Он придумал оригинальное приспособление для нагнетания потенциала статического электричества на поверхность стального шара.

Смысл: конвейерная лента тёрлась о стекло и шла по кольцевой траектории к металлической сфере. Движущийся материал диэлектрик, заряд статического электричества никуда не терялся. Но шар обладал большой поверхностью, вдобавок проводил ток. За счёт происходящего малый участок сильно заряженной ленты начинал отдавать носители. И сфера заряжалась статическим электричеством. Юмористам и шутниками не рекомендуем трогать такую вещицу, стандартные методы защиты способны не сработать: потенциал диковинки превышал 1 МВ (мегавольт, миллион вольт). В результате был создан генератор Ван де Граафа, достигнувший 7 МВ.

Защита трубопроводов в нефтяном бизнесе потребовалась не из-за способности тел (труб) передавать или принимать заряд. При некоторой напряжённости поля (разнице потенциалов) статическое электричество выливалось в грозу.

Как известно, молния вызвана ионизацией молекул воздуха в точках между заряженными частями. Возникает дорожка плазмы. Подобие воздушного электролита. Он переносит заряды, так возникает дуга (сварщика).

Молниезащита стоит на каждом самолёте: в задней части крыла присутствуют приспособления, оканчивающиеся ворохом тончайших стальных проволочек, приземляясь, машина не бьёт полосу молнией (что легко приводит к взрыву). Вместо этого избыток носителей образует искру и стекает назад во время движения летательного аппарата в виде плазмы. Подобные меры активно применяются автолюбителями, но излишек отдаётся Земле. Наша планет электропроводна, охотно принимает статические заряды, чтобы распространить их по поверхности, потом процесс угасает, компенсируется ветрами, водами, потерями в толще почвы и прочими эффектами.

Меры борьбы со статическим электричеством

Собственно, защита оборудования от статического электричества частично уже рассмотрена. Это стекатели транспортных средств. Часто применялся отрез резины, но работает исключительно в сырую погоду. Когда машина едет по дороге, трение пылью и молекулами воздуха провоцирует возникновение статического заряда. Сухая резина диэлектрик, стекание происходит неэффективно. В сырую погоду задача решается полностью. Одновременно риск поражения человека низок в сухой среде, резины чаще хватает.

Когда организуется защита от статического электричества на производстве, руководствуются стандартами. К примеру, нефтяники обращаются к постановлению Госгортехнадзора от 20.05.2003 года. Документы сообщают, что любое оборудование с металлическими корпусом и любым типом окраски считается защищённым, будучи заземлено. При этом сопротивление до входа в шину местного контура не более 10 Ом. Проверьте компьютер при помощи тестера и правильно оборудованной розетки.

Удостоверьтесь, чтобы сопротивление от дальней точки каждой пластины системного блока до боковых лепесток не превышало 10 Ом. Кстати, по указанным стандартам контур обязан умещаться в рамки до 5 Ом относительно Земного шара. Заземление ведётся жилой сечением 6 квадратных миллиметров по меди или 10 по алюминию. Возьмите на заметку, если появится желание уберечься одновременно от молний и статического электричества. По нормативам стандартов группы TN-С-S допускается заземление в доме присоединять (под фундаментом) к контуру молниезащиты.

Что часто делается на практике. Кабель для защиты от статического электричества известен. Для работников цехов и лабораторий, связанных с компьютерной техникой, мероприятия по защите на описанном не ограничиваются. Допускается купить специальные плиты для пола, но дома проще ограничиться набором:

Средства защиты от статического электричества начинаются с наличия на рабочем месте клеммы заземления. Это отвод в виде болта с гайкой, ушком для подключения ряда устройств.
Люди, имеющие дело с микросхемами, как правило надевают на обе руки специальные антистатические браслеты. Запрещены шерстяные свитера, но дополнительно образовавшийся заряд призван сразу стекать.
Особая обувь (материал подошвы в основном) препятствует накоплению статического заряда. Если работаете с дорогими микросхемами, потратьте пару тысяч рублей, чтобы сэкономить (уберечь от потери) миллионы.
Что касается крупных предприятий, правила защиты от статического электричества в производствах часто требуют применения углублённых шагов. В продаже найдутся брюки, куртки и костюмы из специальной ткани. Такой служащий уже не гроза для чуткого электронного оборудования. Стоит подобный комплект зачастую дешевле ежедневной одежды работника (иногда не дотягивает до пары приличных кроссовок). Имеются утеплённые варианты для холодных условий Севера (не забываем про нефтяников).

Антенны часто стоят на крыше, в первую очередь требуется защита. За счёт трения облаков и ветров в атмосфере копится статическое электричество. Плотность зарядов одинаковая из постоянного перемещения воздушных масс. Ионизация наступает там, где расстояние до неба меньше. Это пики деревьев. Когда речь идёт о городе, мишенями становятся крыши высотных зданий. С этой целью изготавливают молниеотводы. Пик устройства обязан превышать все предметы находящиеся на крыше.

Особенности организации молниезащиты обсуждаются в РД 34.21.122С. Обсуждается занос потенциала на этажи по пути труб, металлической оплётки кабелей. Для исключения явления указанные объекты на уровне подвала объединяются с заземлённой арматурой фундамента. Если это невозможно, выполняются дополнительные действия:

Согласно п. 2.2 г РД 34.21.122С оборудуется контур.
Состоит из трёх вертикальных стержней не короче 3 м с расстоянием между ними 5 м.
Сечение элементов контура определяется таблицей 3 обсуждаемого раздела: градация ведётся в зависимости от места расположения и формы. Подземная часть собирается из круглых электродов диаметром не менее 10 мм. Прямоугольные выбираются по сечению в квадратных миллиметрах (40 наружная, 100 подземная), причём толщина арматуры не менее 4 мм. Наконец, круглые тоководы над поверхностью почвы не тоньше 6 мм.

Приведённых сведений хватает, чтобы понять: контур заземления в сравнение с рекомендациями огородников на Ютуб не идёт. В реальности все намного сложнее. Методы защиты интегральных микросхем выполняются согласно ГОСТ, а не по рекомендациям соседей. Кстати, на голове полагается шапочка, чтобы не падали волосы, а браслеты надеваются на обе руки.

Вместо заключения по защите от статического электричества

Случалось, графический адаптер выгорал от прикосновения к монитору. VGA адаптер сгорел, как и предполагалось, при проверке. На кинескоп подавался потенциал, снаружи тоже присутствовал заряд. Полагаем, правила защиты от статического электричества теперь отскакивают у читателей от зубов.

Существование человека в конкретной среде связывается с воздействием на него (и на окружающие условия) электромагнитных полей. Какой можно сделать вывод в случае наличия неподвижных зарядов? Значит, речь идет об электростатических полях.

Главная опасность

В данном случае нервная система людей испытывает большую нагрузку. Это обусловлено тем, что электрические поля от избыточного количества зарядов воздействуют на тело, одежду и предметы. Сердечно-сосудистая система организма также реагирует на данные явления.

Основная информация

Что представляет собой статическое электричество? Оно возникает тогда, когда происходит нарушение внутримолекулярного или атомного равновесия. Это обусловлено потерей или приобретением электрона. В норме для атома характерно равновесное состояние. Это объясняется одинаковым числом отрицательных и положительных частиц. Речь идет об электронах и протонах. Первые легко перемещаются от одних атомов к другим. При этом происходит формирование отрицательных и положительных ионов. Таким образом, статическое электричество возникает тогда, когда происходит подобный дисбаланс.

Главные причины появления

Статическое электричество может возникнуть под воздействием ряда факторов, среди которых можно выделить следующие:

Подробнее об опасностях

Электризация различных материалов может представлять угрозу для людей. В связи с этим правила защиты от статического электричества требуется знать каждому. Главная опасность заключается в возможности возникновения искрового разряда. Это относится как к изолированному проводящему объекту, так и к наэлектризованной поверхности.

Возможность возникновения разряда

Это происходит тогда, когда напряженность соответствующего поля над поверхностью проводника или диэлектрика (что обусловлено накоплением зарядов на них) достигло критической величины. Последнюю иногда называют пробивной. Данная величина для воздуха составляет приблизительно 30 кВ/м.

Другие опасности

Из-за искровых разрядов может произойти возгорание горючих смесей. Это случится тогда, когда выделяющаяся энергия будет больше той, которая поспособствовала началу пожара. Также существует общее значение. Эта энергия должна быть выше минимального аналогичного параметра зажигания горючей смеси.

Возможные последствия

Зачем нужно знать основные правила защиты от статического электричества? В некоторых случаях от его воздействия могут возникнуть нежелательные нервные и болевые ощущения. Иногда это приводит к непроизвольному резкому движению человека. В результате он может получить какую-либо механическую травму. В данном случае большую роль играет собственное статическое электричество человека.

Особенности контроля

Существует соответствующий ГОСТ. Статическое электричество действительно может быть крайне опасным. Для снижения рисков установлены допускаемые уровни напряженности соответствующих полей. Все это должно жестко контролироваться на рабочих местах. Также необходимо соблюдать санитарно-гигиенические нормы. Данные требования распространяются на поля, которые возникают из-за электризации определенных материалов, а также во время использования установок. В последнем случае подразумевается высокое напряжение постоянного тока. Их соблюдение - основная защита от статического электричества. ГОСТ определяет допускаемые уровни напряженности на рабочих местах. Также там прописаны общие требования к защитным средствам и осуществлению контроля. Что касается допустимых уровней напряженности электрических полей, то они устанавливаются с учетом времени пребывания сотрудников на рабочих местах.

Выбор подходящих средств

Защита от статического электричества может быть организована различными способами. Прежде всего нужно принимать во внимание следующее:

Особенности технологических процессов.
Микроклимат помещений.
Физико-химические свойства обрабатываемых материалов.

Таким образом, разрабатывается подход к организации мероприятий по безопасности. Снятие статического электричества может быть реализовано несколькими путями:

Устранением образовавшихся зарядов.
Уменьшением их интенсивности.

Что касается последнего случая, то ответ на вопрос о том, как снять статическое электричество, заключается в следующем: это достигается благодаря снижению силы и скорости трения, повышению проводимости материалов и различиям в их соответствующих свойствах. Далее следуют практические рекомендации:

Самые действенные методы

Заряды могут образоваться в процессе разбрызгивания, распыления и расплескивания определенных жидкостей. Идеально, когда такие явления будут устранены совсем. Если такой возможности нет, то нужно хотя бы максимально их ограничить. К примеру, при наполнении резервуаров диэлектрическими жидкостями использовать свободно падающую струю нельзя. В этом случае сливной шланг направляется вдоль стенки для того, чтобы избежать брызг. Идеально, если есть возможность опустить его под уровень жидкости. Чем меньше электропроводимость материалов, тем выше интенсивность образования зарядов. Таким образом, желательно повышать ранее указанный параметр имеющихся элементов. Это можно сделать с помощью введения антистатических присосок. Соответственно, для покрытия полов должен использоваться специальный линолеум. Проведение периодической антистатической обработки ковров очень желательно. Это также относится и к синтетическим тканям. Желательно, чтобы соприкасающиеся вещества и предметы были изготовлены из аналогичных материалов. В этом случае контактная электризация также исключена. К примеру, полиэтиленовый порошок должен храниться в бочках из аналогичных материалов. Транспортировать и пересыпать его лучше только с использованием соответствующего трубопровода и шланга. В некоторых случаях осуществить это невозможно. Тогда допустимо применение материалов, которые близки по диэлектрическим свойствам. Итак, можно сделать небольшой вывод о том, что для защиты от статического электричества необходимо применение слабо- или неэлектризующихся материалов. Также нужно стремиться к устранению следующих явлений в работе с диэлетрическими жидкостями:

Плескания.
Разбрызгивания.
Распыления.
Трения.

Если возможности полного устранения нет, то нужно хотя бы максимально ограничить их.

Дополнительные способы

Влажный воздух обладает достаточной проводимостью для того, чтобы образующиеся заряды могли стекать через него. Таким образом, в соответствующей среде они практически не возникают. Исходя из этого увлажнение воздуха - самый распространенный и наиболее простой способ борьбы со статическим электричеством. Также существуют и другие методы обеспечения безопасности. Речь идет об ионизации воздуха. Она также является распространенным методом борьбы с электрическими зарядами. Дело в том, что ионы способствуют их нейтрализации. Они вырабатываются специальным прибором. Бытовой ионизатор имеет массу преимуществ. Прежде всего, он способствует улучшению аэроионного состава воздушной среды помещения. При этом устраняются электрические заряды, которые возникают на одежде, синтетических покрытиях и коврах. Что касается производства, то там используются мощнейшие ионизаторы. Встречаются различные конструкции. Однако электрические ионизаторы наиболее распространены.

Понятие о статическом электричестве знакомо всем из школьного курса физики. Статическое электричество возникает в процессе появления зарядов на проводниках, поверхностях различных предметов. Появляются они в результате трения, возникающего при соприкосновении предметов.

Что это такое -- статическое электричество

Все вещества состоят из атомов. В атоме находится ядро, вокруг которого расположены в одинаковом количестве электроны и протоны. Они способны перемещаться из одного атома в другой. При движении формируются отрицательные и положительные ионы. Их дисбаланс приводит к тому, что возникает статика. Статический заряд протонов и электронов в атоме одинаков, но имеет разную полярность.

Статика появляется в быту. Статический разряд может происходить при низких токах, но высоких напряжениях. Опасности для людей в этом случае нет, но разряд опасен для электроприборов. Во время разряда страдают микропроцессоры, транзисторы и другие элементы схемы.

Причины возникновения статистического электричества

Возникает статика при следующих состояниях:

контакте или удалении друг от друга двух разных материалов;
резких перепадах температуры;
радиации, УФ-излучении, рентгеновских лучах;
работе бумагорезательной машины и раскроечных станков.

Статика часто возникает во время грозы или перед ней. Грозовые облака при движении по воздуху, насыщенному влагой, образуют статическое электричество. Разряд происходит между облаком и землей, между отдельными облаками. Устройство молниеотводов помогает провести заряд в землю. Грозовые облака создают электрический потенциал на металлических предметах, вызывающих легкие удары при прикосновении к ним. Для человека удар не опасен, но мощная искра способна вызвать возгорание некоторых предметов.

Каждый житель неоднократно слышал треск, который раздается при снятии одежды, удар от прикосновения к автомобилю. Это является следствием появления статики. Электроразряд чувствуется при нарезании бумаги, расчесывании волос, при переливании бензина. Свободные заряды сопровождают человека везде. Использование различных электрических устройств увеличивает их появление. Они возникают при пересыпании и измельчении твердых продуктов, перекачивании или переливании горючих жидкостей, при перевозке их в цистернах, при сматывании бумаги, тканей и пленки.

Заряд появляется в результате электрической индукции. На металлических корпусах автомобилей в сухое время года создаются большие электрические заряды. Экран телевизора или монитор компьютера способен заряжаться от воздействия луча, создаваемого в электронно-лучевой трубке.

Вред и польза от статистического электричества

Статический заряд пытались использовать многие ученые и изобретатели. Создавались громоздкие агрегаты, польза от которых была низкой. Полезным оказалось открытие учеными коронного разряда. Он широко используется в промышленности. С помощью электростатического заряда красят сложные поверхности, очищают газы от примесей. Все это хорошо, но существуют и многочисленные проблемы. Электроудары бывают большой мощности. Они способны иногда поражать человека. Это случается и дома, и на рабочем месте.

Вред статического электричества проявляется в ударах разной мощности при снятии синтетического свитера, при выходе из автомобиля, включении и выключении кухонного комбайна и пылесоса, ноутбука и микроволновой печи. Эти удары могут оказаться вредными.

Возникает статическое электричество, которое сказывается на работе сердечно-сосудистой и нервной систем. От него следует защищаться. Сам человек тоже часто является переносчиком зарядов. При соприкосновении с поверхностями электроприборов происходит их электризация. Если это контрольно-измерительный прибор, дело может окончиться его поломкой.

Ток разряда, принесенного человеком, своим теплом разрушает соединения, разрывает дорожки микросхем, уничтожает пленку полевых транзисторов. В результате схема приходит в негодность. Чаще всего это происходит не сразу, а на любом этапе в процессе работы инструмента.

На предприятиях, обрабатывающих бумагу, пластмассу, текстиль, материалы часто ведут себя неправильно. Они склеиваются друг с другом, прилипают к различным видам оборудования, отталкиваются, собирают много пыли на себя, наматываются неправильно на катушки или бобины. Виной этого является возникновение статического электричества. Два одинаковых по полярности заряда отталкиваются друг от друга. Иные, один из которых заряжен положительно, а другой -- отрицательно, притягиваются. Так же ведут себя и заряженные материалы.

На полиграфических предприятиях и в других местах, где используются в работе легковоспламеняющиеся растворители, возможно возникновение пожара. Это происходит в тех случаях, когда на операторе надета обувь с токонепроводящей подошвой, а оборудование не имеет правильного заземления. Способность возгорания зависит от следующих факторов:

типа разряда;
мощности разряда;
источника статического разряда;
энергии;
наличия поблизости растворителей или других горючих жидкостей.

Разряды бывают искровыми, кистевыми, скользящими кистевыми. От человека исходит искровой разряд. Кистевой возникает на заостренных частях оборудования. Энергия его настолько мала, что он практически не вызывает угрозы пожара. Кистевой разряд скользящий возникает на листовых синтетических, а также на рулонных материалах с разными зарядами на каждой стороне полотна. Опасность он представляет такую же, как искровой разряд.

Поражающая способность -- главный вопрос для специалистов по технике безопасности. Если человек держится за бобину и сам находится в зоне напряжения, его тело тоже зарядится. Для снятия заряда нужно обязательно прикоснуться к заземлению или к заземленному оборудованию. Только тогда заряд уйдет в землю. Но человек при этом получит сильный или слабый электрический удар. В результате происходят рефлекторные движения, которые иногда приводят к травме.

Длительное пребывание в заряженной зоне приводит к раздражительности человека, к снижению аппетита, ухудшению сна.

Пыль из производственного помещения удаляется с помощью вентиляции. Она скапливается в трубах и может воспламениться от статистического искрового разряда.

Как снять статическое электричество с человека

Самое простейшее средство защиты от него -- заземление оборудования. В условиях производства используются для этой цели экраны и иные приспособления. В жидких веществах применяются специальные растворители и присадки. Активно используются антистатические растворы. Это вещества с низкой молекулярной массой. Молекулы в антистатике легко перемещаются и вступают в реакцию с влагой, содержащейся в воздухе. За счет этой характеристики с человека снимается статика.

Если обувь оператора на токонепроводящей подошве, он должен обязательно прикоснуться к заземлению. Тогда уход статического тока в землю нельзя будет остановить, но человек получит сильный или слабый удар. Действие статического тока мы чувствуем после ходьбы по коврам и паласам. Удары током получают водители, выходящие из машины. От этой проблемы избавиться легко: достаточно прикоснуться к двери рукой, сидя на месте. Заряд стечет в землю.

Хорошо помогает проведение ионизации. Делается это с помощью антистатической планки. Она имеет много иголок из специальных сплавов. Под действием тока в 4-7кВ воздух вокруг разлагается на ионы. Используются и воздушные ножи. Они представляют собой антистатическую планку, через которую вдувается воздух и очищает поверхность. Заряды статики активно образуются при разбрызгивании жидкостей, обладающих диэлектрическими свойствами. Поэтому для снижения действия электронов нельзя допускать падающей струи.

Желательно использовать антистатический линолеум на полу и чаще проводить уборку с помощью средств бытовой химии. На предприятиях, связанных с обработкой тканей или бумаги, проблему избавления от статики решают смачиванием материалов. Повышение влажности не дает накапливаться вредному электричеству.

Чтобы снять статику, необходимо:

увлажнять воздух в помещении;
обрабатывать ковры и паласы антистатиками;
протирать сиденья в машине и в комнатах антистатическими салфетками;
чаще увлажнять кожу на себе;
отказаться от синтетической одежды;
носить обувь на кожаной подошве;
предотвращать появление статики на белье после стирки.

Хорошо увлажняют атмосферу комнатные цветы, кипящий чайник, специальные приспособления. Антистатические составы продаются в магазинах бытовой химии. Они распыляются над ковровой поверхностью. Можно изготовить антистатик самостоятельно. Для этого берут смягчитель ткани (1 колпачок), выливают в бутылку. Затем емкость наполняется чистой водой, которую разбрызгивают над поверхностью ковра. Салфетки, смоченные антистатиком, нейтрализуют заряды на обивке сидений.

Увлажнение кожи производится лосьоном после душа. Руки протираются несколько раз в день. Следует поменять одежду на натуральную. Если она заряжается, обработать антистатиками. Рекомендуется носить обувь с кожаной подошвой или ходить по дому босиком. Перед стиркой желательно насыпать на одежду ¼ стакана соды (пищевой). Она снимает разряды электричества и смягчает ткань. При полоскании белья можно добавить в машину уксус (¼ стакана). Сушить белье лучше на свежем воздухе.

Все перечисленные меры помогают нейтрализовать статические проблемы.

Статическое электричество возникает из-за перераспределения частиц, имеющих различные электрические заряды, между разными телами или в пределах одного тела. В твердых телах такими частицами являются электроны, а в жидких и газообразных – электроны и положительно заряженные ионы. При таком распределении между телами возникает разность потенциалов, которая еще более увеличивается при последующем удалении тел друг от друга.

Причинами возникновения статического электричества могут являться:

взаимодействие тел между собой при движении (трение, вращение);
резкий перепад температур;
воздействие излучений различного характера;
разрезание тел на части.

Это явление может представлять опасность, поэтому от него предусматривают специальную защиту, позволяющую полностью ликвидировать или существенно снизить его силу.

В быту люди часто сталкиваются с образованием статического электричества: при расчесывании волос, снятии одежды, поглаживании шерсти домашних животных. Для жизни человека это не опасно, так как при разряде статического потенциала возникает очень небольшой ток, который не может нанести организму существенного вреда. Следствием разряда является лишь некоторый дискомфорт. Чтобы его избежать, достаточно использовать деревянную расческу, медленнее снимать с себя одежду и не гладить кошек в сухую и морозную погоду.

Однако электронной технике статическое электричество может нанести ощутимый вред. Часть компонентов, из которых состоит электронное изделие, не рассчитано на действие столь высоких напряжений. Воздействие статического электричества на эти элементы может ухудшить их характеристики и даже вывести из строя устройство целиком.

Если же воздействию статического электричества подвергаются легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), то это может привести к их возгоранию или взрыву их паров. Сами жидкости при транспортировке могут накапливать в своем объеме статический заряд, но он может возникнуть и от приблизившегося к ним человека или механизма. Поэтому на предприятиях, на которых выполняются какие-либо действия с ЛВЖ, особое внимание уделяют заземлению всех движущихся механизмов, металлоконструкций, трубопроводов, а также материалам, из которых изготовлена спецодежда и обувь работников.

Защита от статического электричества в бытовых помещениях

Хоть для человека действие статического электричества и является всего лишь источником неприятных ощущений, но при разряде все-таки существует риск что-нибудь опрокинуть или даже получить травму. Да и постоянное ощущение на себе действия этих разрядов может принести серьезный дискомфорт. Поэтому в быту иногда приходится бороться с этим явлением. В помещениях регулярно проводят влажную уборку, проветривают и увлажняют воздух. Много пользы при защите от статического электричества приносит применение строительных материалов с антистатическим покрытием.

Защита от статического электричества на производстве

В отличие от бытовых помещений, защита от статического электричества на предприятиях имеет большую важность. В основном это касается предприятий по производству электронных изделий и компонентов, а также по производству и транспортировке ЛВЖ. Частным случаем защиты от статического электричества являются устройства молниезащиты, служащие для предупреждения поражения молнией людей, оборудования и возникновения аварийных ситуаций.

Комплекс мероприятий, необходимый в каждом конкретном случае, указывается в государственных стандартах, правилах промышленной безопасности, технологических регламентах и инструкциях по охране труда.

В основном все защитные мероприятия разделяются на несколько этапов:

предотвращение возникновения зарядов;
уменьшение до минимально возможного уровня величины зарядов;
нейтрализация зарядов.

Для исключения появления статических зарядов служит соединение проводящих ток частей оборудования между собой и с контуром заземления, сопротивлением не более 100 Ом. Заземлению также подлежат все трубопроводы, даже те, материал которых не проводит электрический ток. Для этого в них предусматривают оболочки и покрытия из токопроводящих материалов.

Снижения величин уровней статических зарядов добиваются путем выбора материалов, из которых изготавливается оборудование, подбора технологических параметров, при которых работа оборудования не сопровождается образованием статических потенциалов (например, скоростей движения жидкостей в трубопроводах) и так далее.

Поверхности, склонные способствовать образованию статического электричества, регулярно обрабатываются специальными реагентами, называемыми антистатиками, или выполняются токопроводящими. Также могут применяться ионизаторы или увлажнители воздуха.