Статичное электричество. Что такое статическое электричество и как с ним бороться? В промышленном производстве применяют несколько способов сохранения функциональности оборудования

Статическое электричество — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов изделий или на изолированных проводниках. Заряды накапливаются на оборудовании и материалах, а сопровождающие электрические разряды могут явиться причиной пожаров и взрывов, нарушения технологических процессов, точности показаний электрических приборов и средств автоматизации.
Особую опасность в связи с накоплением статического электричества представляют предприятия пищевых производств, на которых технологические процессы связаны с дроблением, измельчением и просеиванием продукта (хлебопекарные, кондитерские, крахмальные, сахарные и др.), с очисткой и переработкой зерна, транспортированием твердых и жидких продуктов с помощью конвейеров и по трубам (склады бестарного хранения муки, пивоваренные, спиртовые заводы и Др.).
При соприкосновении тел, различающихся по температуре, концентрации заряженных частиц, энергетическому состоянию атомов, шероховатости поверхности и другим параметрам, между ними происходит перераспределение электрических зарядов. При этом у поверхности раздела тел на одной из них концентрируются положительные заряды, а на другой отрицательные. Образуется двойной электрический слой. В процессе разделения контактирующих поверхностей часть зарядов нейтрализуется, а часть сохраняется на телах.
В производственных условиях электризация различных веществ зависит от многих факторов, и прежде всего от физико-химических свойств перерабатываемых веществ, вида и характера технологического процесса. Величина электростатического заряда зависит от электропроводности материалов, их относительной диэлектрической проницаемости, скорости движения, характера контакта между соприкасающимися материалами, электрических свойств окружающей среды, относительной влажности и температуры воздуха. Особенно резко возрастает электризация диэлектрических материалов при удельном электрическом сопротивлении 109 Ом-м, а также при относительной влажности воздуха менее 50 %. При удельном сопротивлении 108 Ом-м и менее электризация практически не обнаруживается. Степень электризации жидкостей в основном зависит от ее диэлектрических свойств и кинематической вязкости, скорости потока, диаметра и длины трубопровода, материала трубопровода, состояния его внутренних стенок, температуры жидкости. Интенсивность образования зарядов наблюдается при фильтрации за счет большой площади контакта жидкости с элементами фильтра. Разбрызгивание жидкостей при заполнении резервуаров свободно падающей струей горючей жидкости, например на спиртовых заводах, сопровождается электризацией капель, вследствие чего появляется опасность электрического заряда и воспламенение паров этих жидкостей. Поэтому налив жидкости в резервуары свободно падающей струей не допускается. Расстояние от конца загрузочной трубы до дна сосуда не должно превышать 200 мм, а если это невозможно, струю направляют вдоль стены.
Гели напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика достигает критической (пробоиной) величины, возникает электрический разряд. Для воздуха пробивное напряжение примерно равно 30 кВ/см.
Электростатическая искро6езопасность —это такое состояние, при котором исключается возможность взрыва или пожара от статического электричества. Безопасная энергия искры (в Дж) определяется по формуле:

Wи=kб*Wmin

Где kб — коэффициент безопасности, применяемый равным 0,4—0,5; Wmin—минимальная энергия, которая может вызвать воспламенение рассматриваемой горючей смеси.
За предельно допустимое значение заряда принимается такое его значение, при котором максимально возможная энергия разряда Wи с поверхности данного вещества не превосходит 0,4—0,5 минимальной энергии воспламенения окружающей среды Wmin.
Энергию разряда (искры) диэлектрика (в Дж) можно определить по формуле:

W=0,5*С*V 2

Где С — электрическая емкость, разряжаемая искрой, Ф; V — разность потенциалов относительно земли, В.
Минимальную энергию воспламенения газо- и паровоздушных смесей составляют доли миллиджоуля.
Разность потенциалов на оборудовании может достигать нескольких тысяч вольт, и, как следует из формулы, при этом даже при незначительной электрической емкости, несущей электростатический заряд, энергия разряда искры может превышать минимальную энергию воспламенения взрывоопасной среды. Например, при транспортировании сыпучих материалов на конвейере с резиновой лентой потенциал относительно земли может достигать 45 000 В, а кожаного приводного ремня со скоростью 15 м/с — до 80 000 В.
Электростатические заряды, достаточные для воспламенения практически всех взрывоопасных смесей воздуха с газами, парами и некоторыми пылями, могут накапливаться на человеке (одежда из синтетических тканей, передвижение по диэлектрикам, использование электронепроводящей обуви и т. п.), а также переходить на него с наэлектризованного оборудования и материалов.
Потенциал электростатического заряда на человеке может достигать 15 000—20 000 В. Разряды такого потенциала не представляют опасности для человека, так как сила тока ничтожно мала и ощущается как укол, толчем: или судорога. Однако под их воздействием возможны рефлекторные движения, что может привести к падению с высоты, попаданию в опасную зону машины и др.
Энергия разряда при потенциале 10 000 В и емкости человека, изменяющейся от 100 до 350 пФ, составляет 5—17,5 мДж. т. е. превышает значения минимальной энергии воспламенения этилового спирта, бензола и сероуглерода (0,95; 0,2; 0,0009 мДж соответственно).
Меры защиты от статического электричества разделяются на три основные группы:

• предупреждающие возможность возникновения электростатического заряда;
• снижающие величину потенциала электростатического заряда до безопасного уровня;
• нейтрализующие заряды статического электричества.

Основным способом предупреждения возникновения электростатического заряда является постоянный отвод статического электричества от технологического оборудования с помощью заземления. Каждую систему аппаратов и трубопроводов заземляют не менее чем в двух места. Резиновые шланги обвиваются заземленной медной проволокой с шагом 10 см. Следует иметь в виду, что в отличие от электротехники, где хорошими проводниками считаются материалы с удельным сопротивлением, оцениваемым долями Ома, в электростатике границей проводника и непроводника считается величина удельного сопротивления 10 кОм*м. Поэтому предельно допустимое сопротивление заземляющего устройства, используемого только для отвода электростатического заряда, не должно превышать 100 Ом.
Для предупреждения образования статического электричества на элементах металлических конструкций, трубопроводах разного назначения, расположенных на расстоянии менее 10 см параллельно друг друга, применяются замкнутые контуры, создаваемые с помощью устанавливаемых между ними металлических заземленных перемычек через каждые 20 м и менее.
Для снижения величины потенциала электростатического заряда, образующегося на оборудовании и перерабатываемых материалах, до безопасного уровня применяются технологические способы (безопасные скорости движения транспортируемых жидких и пылевидных веществ, подбор поверхностей трения, материалов взаимно компенсирующих возникающих зарядов и Т. п.), а также способы отвода путем повышения относительной влажности воздуха и материала, химической обработки поверхности, нанесения антистатических веществ и электропроводных пленок. Общее или местное увлажнение воздуха более 70 % обеспечивает постоянный отвод электростатических зарядов. Поверхностная проводимость материалов увеличивается обработкой поверхностно-активными веществами, использованием покрытий из электропроводящих эмалей, смазок. Заряды статического электричества нейтрализуются с помощью ионизации воздуха, при которой образующееся в единице его объема число пар ионов соответствует скорости возникновения нейтрализуемых электростатических зарядов. Для этого используются индукционные, радиоизотопные и комбинированные ионизаторы.
Для непрерывного снятия электростатических зарядов с человека используются электропроводящие полы, заземленные зоны или рабочие площадки, оборудование, трапы, а также средства индивидуальной зашиты в виде антиэлектростатических халатов и обуви, с кожаной подошвой или подошвой из электропроводной резины.

Статическое электричество – это совокупность явлений, приводящих к тому, что нейтральные тела, не проявляющие в обычных условиях электрических свойств, в условиях контакта или взаимодействия становятся электрически заряженными.

Для образования и накопления зарядов необходим контакт двух фаз с образованием двойного электрического слоя. При этом у поверхности раздела фаз на одной из них концентрируется положительный заряд, а на другой отрицательный, что приводит к искровому разряду. Такое распределение зарядов может наблюдаться на границе:

металл – металл, металл – газ, металл – диэлектрик, жидкость – металл и т.д..

При статическом электричестве напряжение относительно земли достигает десятков, а иногда сотен тысяч вольт, однако сила тока – основной поражающий фактор, составляет доли миллиампера, что безопасно для человека. Опасность при действии статического электричества на человека представляет кратковременный разряд проходящий через его тело. Такой разряд вызывает у человека рефлекторное движение (резкое убирание, например, руки), что в производственных условиях может закончиться несчастным случаем.

Кроме того при статическом электричестве, как правило, образуется искровой разряд. Образующаяся искра может служить причиной воспламенения: горючих газов, взрывчатых смесей, паров или пыли с воздухом.

Для защиты от действия статического электричества используются следующие методы: заземление, увлажнение, подбор контактных пар.

4.3. Методы и средства обеспечения электробезопасности

Поражение человека электрическим током возможно только при прохождении электрического тока через тело человека. Это может произойти при:

§ однофазном включении в цепь – при контакте с проводами,

клеммами, шинами и т.д. (рис. 1);

§ при контакте человека с нетоковедущими частями оборудования (корпус станка, прибора), конструктивными элементами здания, оказавшимися под напряжением в результате нарушения изоляции проводки и токоведущих частей.

Для защиты человека от поражения электрическим током необходимо

использовать:

– защитное ограждение;

– заземление и зануление;

– безопасные напряжения;

– предупредительные плакаты и знаки, вывешиваемые у опасных мест;

– изолирующие электрозащитные средства;

– индивидуальные средства защиты.

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или её эквивалентом (заземлителем) металлических нетоковедущих частей (корпуса), которые могут оказаться под напряжением. В случае замыкания на корпус одной из фаз и прикосновения к нему человека, ток пойдет в основном в заземлитель, а не в тело человека, т.к. сопротивление человека 1000 Ом, а заземлителя – 4 – 10 Ом.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей (корпуса), которые могут оказаться под напряжением.

Безопасные напряжения – это напряжения не более 42 В. На производстве для повышения безопасности применяют напряжение 12 и 36 В. в При этом в особо опасных и помещениях с повышенной опасностью ручной электроинструмент питается напряжением 36 В, а ручные электролампы – 12 В. Однако в таких помещениях эти напряжения не обеспечивают полной безопасности, а лишь существенно снижают опасность поражения электрическим током. В практике считают безопасными следующие напряжения: в сухих помещениях - 42В, в сырых – 12В.

Плакаты и знаки безопасности применяются для предотвращения ошибочного включения электроустановок, а также для предупреждения об опасности при приближении к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Они делятся на: предупреждающие, запрещающие, предписывающие и указательные.

Наибольшую группу среди электрозащитных средств составляют изолирующие. Эти средства подразделяются на основные и дополнительные. Основные изолирующие электрозащитные средства длительно выдерживают рабочее напряжение электроустановок и позволяют работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением. Дополнительные изолирующие электрозащитные средства сами по себе не могут обеспечить защиту от поражения током, но дополняют основные, а также служат для защиты от напряжения прикосновения и шагового напряжения.

К основным электрозащитным средствам, применяемым в электроустановках до 1000 В, относятся: изолирующие клещи, указатели напряжения, электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, ручной изолирующий инструмент.

К дополнительным изолирующим электрозащитным средствам в электроустановках до 1000 В относятся: диэлектрические галоши, диэлектрические коврики, лестницы приставные.

К индивидуальным средствам защиты , применяемым в электроустановках, относятся: средства защиты головы (каски защитные); средства защиты глаз и лица (очки и щитки защитные); средства защиты органов дыхания (противогазы, респираторы); средства защиты рук (рукавицы); средства защиты от падения с высоты (пояса предохранительные и канаты страховочные); одежда специальная защитная (комплект для защиты от электрической дуги).

Раздел 5. - Вредные вещества

Общие вопросы

Вредные вещества (В.в.) – это вещества, которые при контакте с организмом человека, в случае нарушения требований безопасности, могут вызвать: профессиональные заболевания, отклонения в состоянии здоровья или производственные травмы, обнаруживаемые современными методами исследований, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Основными источниками вредных веществ являются: ТЭЦ (выбрасывают в атмосферу 20 – 30 % вредных веществ); автотранспорт (выбрасывают в атмосферу 40 – 50 % вредных веществ); промышленные предприятия (выбрасывают в атмосферу 40 – 20 % вредных веществ).

Пути посту вредных веществ в организм человека следующие: через органы дыхания (95 %), пищеварительный тракт, кожу, слизистые оболочки.

Вредные вещества поступают в организм человека в результате: одноразового воздействия высоких концентраций при авариях, поломках оборудования, что ведет в конечном итоге к сильным отравлениям; либо при воздействии малых доз В.в., но длительное время, что приводит к их накоплению в организме человека, и, соответственно, к профессиональным заболеваниям.

5.2. Классификация вредных веществ по области образования и применения

В зависимости от области образования и применения В,в. подразделяются на: промышленные яды, ядохимикаты, бытовые химикаты, биологические и растительные яды, отравляющие вещества.

Промышленные яды - В.в., образующиеся и использующиеся в промышленности (органические растворители, топливо, красители, лаки, краски и т,д,). Особую опасность в этой группе представляют тяжелые металл.

К тяжелым относятся металлы с большим удельным весом (плотность более

8 г /см 3): кобальт, никель, медь, висмут, свинец, ртуть и т. д. Поступление тяжелых металлов в биосферу происходит в результате: выбросов при высокотемпературных процессах в черной и цветной металлургии, обжиге цемента, сжигании минерального топлива, выноса их из отвалов металлургических предприятий водными и воздушными потоками.

Опасность тяжелых металлов обусловлена: их устойчивостью во внешней среде, хорошей растворимостью в воде, сорбцией (поглощением) почвой и растениями, что в совокупности приводит к их накоплению в среде обитания человека.

Тяжелые металлы при их действии на человека вызывают следующие заболевания: системы кровообращения, нервной системы, сердечно – сосудистой системы, печени, желудочно – кишечного тракта.

Бытовая химия – к ним относятся все средства санитарии: стиральные порошки, моющие и чистящие средства, в том числе и для мытья посуды.

Как заявляют специалисты, основу опасность любого моющего средства составляют поверхностно активные вещества – ПАВ ы. Они действительно хорошо удаляют грязь, но при этом сами остаются, например, на поверхности посуды. Даже одна капля моющего средства требует, чтобы посуду ополаскивали, несколько раз меняя воду. Проведены даже специальные исследования, показавшие, что полностью удалить ПАВ ы с поверхности посуды водой невозможно. Удалить их можно, только прокалив посуду в пламени горелки.

Экологи убеждены: моющие средства небезопасны для человека. Они могут стать причиной аллергии, гипертонии, злокачественных образований, депрессии.

Биологические и растительные яды – грибы, змеиный яд и т.д.

Отравляющие вещества – зарин, зоман, фосген, иприт. В настоящее время в РФ уничтожено 50 % химического оружия, требующего утилизации, остальное будет уничтожено в ближайшие годы.

Статическое напряжение появляется в случае нарушения внутриатомного либо внутримолекулярного равновесия вследствие приобретения либо утраты электрона. Обычно атом находится в сбалансированном состоянии благодаря схожему числу положительных и отрицательных частиц — протонов и электронов. Электроны могут просто передвигаются от 1-го атома к другому. При всем этом они сформировывают положительные (где отсутствует электрон) либо отрицательные (одиночный электрон либо атом с дополнительным электроном) ионы. Когда происходит таковой дисбаланс, появляется статическое напряжение.

Электронный заряд электрона — (-) 1,6 х 10-19 кулон. Протон с таким же по величине зарядом имеет положительную полярность. Статический заряд в кулонах прямо пропорционален излишку либо недостатку электронов, т.е. числу неуравновешенных ионов. Кулон – это основная единица статического заряда, определяющая количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника за 1 секунду при силе тока в 1 ампер.

У положительного иона отсутствует один электрон, как следует, он может просто принимать электрон от негативно заряженной частички. Отрицательный ион в свою очередь может быть или одиночным электроном, или атомом/молекулой с огромным числом электронов. В обоих случаях существует электрон, способный нейтрализовать положительный заряд.

Как генерируется статическое напряжение

Главные предпосылки возникновения статического напряжения:

1. Контакт меж 2-мя материалами и их отделение друг от друга (включая трение, намотку/размотку и пр.).

2. Резвый температурный перепад (к примеру, в момент помещения материала в духовой шкаф).

3. Радиация с высочайшими значениями энергии, уф-излучение, рентгеновские X-лучи, сильные электронные поля (нерядовые для промышленных производств).

4. Резательные операции (к примеру, на раскроечных станках либо бумагорезальных машинах).

5. Наведение (вызванное статическим зарядом появление электронного поля).

Поверхностный контакт и разделение материалов, может быть, являются более всераспространенными причинами появления статического напряжения на производствах, связанных с обработкой рулонных пленок и листовых пластиков. Статический заряд генерируется в процессе разматывания/наматывания материалов либо перемещения друг относительно друга разных слоев материалов. Этот процесс не полностью понятен, но более правдивое разъяснение возникновения статического напряжения в этом случае может быть получено проведением аналогии с плоским конденсатором, в каком механическая энергия при разделении пластинок преобразуется в электронную:

Результирующее напряжение = изначальное напряжение х (конечное расстояние меж пластинами/изначальное расстояние меж пластинами).

Когда синтетическая пленка касается подающего/приемного вала, низкий заряд, перетекающий от материала к валу, провоцирует дисбаланс. По мере того, как материал преодолевает зону контакта с валом, напряжение растет точно также как в случае с конденсаторными пластинами в момент их разделения.

Практика указывает, что амплитуда результирующего напряжения ограничена вследствие электронного пробоя, возникающего в промежутке меж примыкающими материалами, поверхностной проводимости и других причин. На выходе пленки из контактной зоны нередко можно слышать слабенькое потрескивание либо следить искрение. Это происходит в момент, когда статический заряд добивается величины, достаточной для пробоя окружающего воздуха. До контакта с валом синтетическая пленка исходя из убеждений электричества нейтральна, но в процессе перемещения и контакта с подающими поверхностями поток электронов направляется на пленку и заряжает ее отрицательным зарядом. Если вал железный и заземленный его положительный заряд стремительно стекает.

Большая часть оборудования имеет много валов, потому величина заряда и его полярность могут нередко изменяться. Лучший метод контроля статического заряда – это его четкое определение на участке конкретно перед проблемной зоной. Если заряд нейтрализован очень рано, он может восстановиться до того, как пленка достигнет этой проблемной зоны.

В теории появление статического заряда может быть проиллюстрировано обычный электронной схемой: C – делает функцию конденсатора, который копит заряд, как батарея. Это обычно поверхность материала либо изделия.

R – сопротивление, способное ослабить заряд материала/механизма (обычно при слабенькой циркуляции тока). Если материал является проводником, заряд стекает на землю и не делает заморочек. Если же материал является изолятором, заряд не сумеет стекать, и появляются трудности. Искровой разряд появляется в этом случае, когда напряжение скопленного заряда добивается предельного порога.

Токовая нагрузка — заряд, сгенерированный, к примеру, в процессе перемещения пленки по валу. Ток заряда заряжает конденсатор (объект) и увеличивает его напряжение U. В то время как напряжение увеличивается, ток течет через сопротивление R. Баланс будет достигнут в момент, когда ток заряда станет равен току, циркулирующему по замкнутому контуру сопротивления. (Закон Ома: U = I х R).

Если объект имеет способность копить значимый заряд, и если имеет место высочайшее напряжение, статическое напряжение приводит к появлению таких суровых заморочек, как искрение, электростатическое отталкивание/притягивание либо электропоражение персонала.

Полярность заряда

Статический заряд может быть или положительным, или отрицательным. Для разрядников неизменного тока (AC) и пассивных разрядников (щеток) полярность заряда обычно не принципиальна.

Трудности, связанные со статическим напряжением

Существует 4 главные области:

Статический разряд в электронике

На эту делему нужно направить внимание, т.к. она нередко появляется в процессе воззвания с электрическими блоками и компонентами, использующимися в современных контрольно-измерительных устройствах.

В электронике основная опасность, связанная со статическим зарядом, исходит от человека, несущего заряд, и третировать этим нельзя. Ток разряда порождает тепло, которое приводит к разрушению соединений, прерыванию контактов и разрыву дорожек микросхем. Высочайшее напряжение уничтожает также узкую оксидную пленку на полевых транзисторах и других элементах, имеющих покрытие.

Нередко составляющие не стопроцентно выходят из строя, что можно считать еще больше небезопасным, т.к. неисправность проявляется не сходу, а в непредсказуемый момент в процессе использования устройства.

Общепринятое правило: при работе с чувствительными к статическому электричеству деталями и устройствами нужно всегда принимать конструктивные меры для нейтрализации заряда, скопленного на человеческом теле. Подробная информация по этому вопросу содержится в документах евро эталона CECC 00015.

Электростатическое притяжение/отталкивание

Это, может быть, более обширно всераспространенная неувязка, возникающая на предприятиях, связанных с созданием и обработкой пластмасс, бумаги, текстиля и в смежных отраслях. Она проявляется в том, что материалы без помощи других меняют свое поведение — склеиваются меж собой либо, напротив, отталкиваются, прилипают к оборудованию, притягивают пыль, некорректно наматываются на приемное устройство и пр.

Притягивание/отталкивание происходит в согласовании с законом Кулона, в базе которого лежит принцип противоположности квадрата. В обычный форме он выражается последующим образом:

Сила притяжения либо отталкивания (в Ньютонах) = Заряд (А) х Заряд (В) / (Расстояние меж объектами 2 (в метрах)).

Как следует, интенсивность проявления этого эффекта впрямую связана с амплитудой статического заряда и расстоянием меж притягивающимися либо отталкивающимися объектами. Притягивание и отталкивание происходят в направлении силовых линий электронного поля.

Если два заряда имеют схожую полярность – они отталкиваются, если обратную – притягиваются. Если один из объектов заряжен, он будет стимулировать притягивание, создавая зеркальную копию заряда на нейтральных объектах.

Риск появления пожара

Риск появления пожара не является общей для всех производств неувязкой. Но возможность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где употребляются легковоспламеняющиеся растворители.

В небезопасных зонах более всераспространенными источниками возгорания являются незаземленное оборудование и подвижные проводники. Если на операторе, находящемся в небезопасной зоне, насажена спортивная обувь либо туфли на токонепроводящей подошве, существует риск, что его тело будет генерировать заряд, способный спровоцировать возгорание растворителей. Незаземленные проводящие детали машин также представляют опасность. Все, что находится в небезопасной зоне должно быть отлично заземлено.

Нижеследующая информация дает короткое пояснение возможности статического разряда стимулировать возгорание в легковоспламеняющихся средах. Принципиально, чтоб неопытные торговцы были заблаговременно ознакомлены о видах оборудования, чтоб не допустить ошибки в подборе устройств для внедрения в таких критериях.

Способность разряда стимулировать возгорание находится в зависимости от многих переменных причин:
— типа разряда;
— мощности разряда;
— источника разряда;
— энергии разряда;
— наличия легковоспламеняющейся среды (растворителей в газовой фазе, пыли либо горючих жидкостей);
— малой энергии воспламенения (МЭВ) легковоспламеняющейся среды.

Типы разряда

Существует три главных типа – искровой, кистевой и скользящий кистевой разряды. Коронный разряд в этом случае во внимание не принимается, т.к. он отличается низкой энергией и происходит довольно медлительно. Коронный разряд в большинстве случаев безопасен, его следует учесть исключительно в зонах очень высочайшей пожаро- и взрывоопасности.

Искровой разряд

В главном он исходит от равномерно проводящего, электрически изолированного объекта. Это может быть человеческое тело, деталь машины либо инструмент. Подразумевается, что вся энергия заряда рассеивается в момент искрения. Если энергия выше МЭВ паров растворителя, может произойти воспламенение.

Энергия искры рассчитывается последующим образом: Е (в Джоулях) = ½ С U2.

Кистевой разряд

Кистевой разряд появляется, когда заостренные части деталей оборудования концентрируют заряд на поверхностях диэлектрических материалов, изоляционные характеристики которых приводят к его скоплению. Кистевой разряд отличается более низкой энергией по сопоставлению с искровым и, соответственно, представляет наименьшую опасность в отношении воспламенения.

Скользящий кистевой разряд

Скользящий кистевой разряд происходит на листовых либо рулонных синтетических материалах с высочайшим удельным сопротивлением, имеющих завышенную плотность заряда и разную полярность зарядов с каждой стороны полотна. Такое явление может быть спровоцировано трением либо распылением порошкового покрытия. Эффект сравним с разрядкой плоского конденсатора и может представлять такую же опасность, как искровой разряд.

Источник и энергия разряда

Величина и геометрия рассредотачивания заряда являются необходимыми факторами. Чем больше объем тела, тем больше энергии оно содержит. Острые углы увеличивают мощность поля и поддерживают разряды.

Мощность разряда

Если объект, имеющий энергию, не прекрасно проводит электронный ток, к примеру, тело человека, сопротивление объекта будет ослаблять разряд и понижать опасность. Для тела человека существует эмпирическое правило: считать, что любые растворители с внутренней малой энергией воспламенения наименее 100 мДж могут возгореться невзирая на то, что энергия, содержащаяся в теле, может быть выше в 2 – 3 раза.

Малая энергия воспламенения МЭВ

Малая энергия воспламенения растворителей и их концентрация в небезопасной зоне являются очень необходимыми факторами. Если малая энергия воспламенения ниже энергии разряда, появляется риск возгорания. Электропоражение

Вопросу риска статического удара в критериях промышленного предприятия уделяется больше внимания. Это связано с значимым увеличением требований к гигиене и безопасности труда.

Электропоражение, спровоцированное статическим напряжением, в принципе не представляет особенной угрозы. Оно просто неприятно и нередко вызывает резкую реакцию.

Есть две общие предпосылки статического удара:

Наведенный заряд

Если человек находится в электронном поле и держится за заряженный объект, к примеру, за намоточную бобину для пленки, может быть, что его тело зарядится.

Заряд остается в теле оператора, если он находится в обуви на изолирующей подошве, до того момента, пока он не дотронется до заземленного оборудования. Заряд стекает на землю и поражает человека. Такое происходит и в случае, когда оператор дотрагивается до заряженных объектов либо материалов – из-за изолирующей обуви заряд скапливается в теле. Когда оператор трогает железные детали оборудования, заряд может стечь и спровоцировать электроудар.

При перемещении людей по синтетическим ковровым покрытиям порождается статический заряд при контакте меж ковром и обувью. Электроудары, которые получают водители, покидая свою машину, провоцируются зарядом, появившимся меж сидением и их одежкой в момент подъема. Решение этой трудности – дотронуться до железной детали автомобиля, к примеру, до рамы дверного проема, до момента подъема с сидения. Это позволяет заряду неопасно стекать на землю через кузов автомобиля и его шины.

Электропоражение, спровоцированное оборудованием

Таковой электроудар вероятен, хотя происходит существенно пореже, чем поражение, спровоцированное материалом.

Если намоточная бобина имеет значимый заряд, случается, что пальцы оператора концентрируют заряд до таковой степени, что он добивается точки пробоя и происходит разряд. Кроме этого, если железный незаземленный объект находится в электронном поле, он может зарядиться наведенным зарядом. Из-за того, что железный объект является токопроводящим, подвижный заряд разрядится в человека, который дотрагивается до объекта.

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:

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

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

1. Устранением образовавшихся зарядов.
2. 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:

1. Плескания.
2. Разбрызгивания.
3. Распыления.
4. 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.

Под данным термином принято понимать сохранение электрических зарядов на диэлектрических поверхностях. Статическое электричество является негативным явлением для жизни человека и работы электроаппаратов, т.к. искры, возникающие впоследствии, способны привести к пожарам и взрывам. Их энергии хватит для воспламенения пыли и газовоздушных смесей.

Разряд накопившегося на теле человека статического электричества

Заряд также накапливается и на теле человека при ношении синтетики и шерстяной одежды. Само по себе значение потенциала не более 7 кДж не опасно для здоровья человека, но может вызывать сильные сокращения мышц и даже судороги, и как следствие, падение с высоты, травматизм на рабочих местах.

Научно подтвержден факт благотворного воздействия хождения босиком по земле, что является снятием статического заряда с тела человека.

Наличие разрядов вблизи высокоточных приборов может вызывать нарушения в работе (устройства радиосвязи и др.).

Персонал, который постоянно подвергается влиянию электрических зарядов, чаще страдает хроническими заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем.

У тех, кто работает в непосредственной близости с электрополем, часто возникают жалобы на чрезмерную раздражительность и головные боли, расстройство сна.

Причины возникновения

Возникает это физическое явление вследствие трения диэлектриков друг о друга или о металлы. На поверхностях начинают накапливаться заряды, которые способны удерживаться на большие промежутки времени. Интенсивность возникновения зарядов увеличивается пропорционально скорости трения, площади соприкосновения, приложенной силе и удельному сопротивлению материалов.

Второй причиной считают электроиндукцию, вследствие которой изолированные от земли поверхности накапливают заряженные частицы. Например, на металлических предметах, находящихся вблизи высоковольтных ЛЭП, может накапливаться статическое электричество в сухую погоду.

В химической отрасли явление наблюдается по время плавления пластичных материалов. В радиоэлектронике разряды возникают во время производства техники, где применяются диэлектрики. Такая же картина наблюдается при сматывании в рулоны бумаги, полиэтиленовой пленки, пересыпании и пневмотранспортировке диэлектриков (измельченного стекла, эбонита), перевозке жидкостей (бензина и аналогичных по составу). Дома это проявляется на экранах мониторов, на которых собирается большое количество протонов, вызванных электрическими пучками лучевой трубки.

Ситуации, где велика вероятность получить удар электрическим током

Разработан ряд технологий и средств защиты, направленных на минимизацию и предотвращение данного явления.

Уменьшение интенсивности зарядов

Мероприятия направлены на обеспечение безопасности технологических процессов:

• согласно действующим ГОСТам на производстве обеспечивается контроль скорости перемещаемого по трубам сырья;
• перед переработкой рабочие газы и жидкости должны быть очищены от примесей и посторонних взвесей;
• в процессах переработки и транспортировки недопустимо разбрызгивание жидкостей и газов;
• на производстве, где невозможно организовать естественное стекание статических зарядов, применяют закрытые транспортные системы (при пневмотранспортировке жидкостей, продувке оборудования).

Заземление электроприборов и токоведущих частей:

• согласно ПУЭ, действующим ГОСТам и СНиП, ЗУ электроустановок допускается объединять с заземляющими приспособлениями от статических зарядов;
• сопротивление ЗУ для защиты от статического электричества не должно быть больше 100 Ом;
• все электропроводящие поверхности и токоведущие части оборудования должны иметь качественное зануление;
• пневмотрубопроводы, вентиляционные шахты должны образовывать единую цепь, присоединенную к заземлителям через каждые 40 м, минимальное количество точек – 2 шт;
• в обязательном порядке отдельным ЗУ к общему контуру подключают аппараты, на поверхностях (внутри) которых может образовываться заряд: дробилки, распылители и др.;
• крупногабаритная тара подлежит заземлению корпуса в двух противоположных точках по ГОСТу;
• цистерны во время налива (слива) газов должны быть присоединены к ЗУ, которые, в свою очередь, должны располагаться вне взрывоопасных зон; разгерметизацию люков цистерн производят после присоединения корпуса к контуру заземления;

Заземление приборов с целью защиты человека от поражения электрическим током

• шланги, через которые наливаются сжиженные газы и жидкости, должны быть обвиты медными проволоками или тросами, диаметром не менее 4 мм. Проводник должен быть соединен одной стороной с краем шланга, а другим – к заземленной части существующего контура.

Снятие зарядов с твердых поверхностей

Процесс состоит в нейтрализации зарядов ионизацией воздуха вблизи технологического процесса. Согласно действующим ГОСТам, для этого применяют нейтрализаторы:

• во взрывоопасных цехах устанавливают радиоизотопные нейтрализаторы;
• для производства гигиенической продукции запрещено применение радиоизотопных нейтрализаторов, в таких случаях целесообразно применение индукционных или высоковольтных нейтрализаторов;
• если невозможно использовать индукционные нейтрализаторы, целесообразно применить нейтрализационные устройства скользящего разряда;
• если оборудование имеет сложные геометрические формы, и невозможно обеспечить отвод заряда стандартными методами, используют аэродинамические нейтрализаторы, посредством которых принудительно впрыскиваются ионы в необходимое пространство.

Заряды в газовых смесях

• для обеспечения безопасных условий, согласно действующим ГОСТам технологических процессов, необходимо применять предварительно очищенные от твердых частиц газы;
• оборудование должно иметь качественную герметизацию;
• недопустимо присутствие в газовых смесях металлических частиц и мелких деталей.

Снятие заряда с сыпучих материалов

• Согласно действующим ГОСТам, перерабатывать сыпучие материалы необходимо в металлических емкостях, или токопроводящих неметаллических.
• Порошкообразное сырье допускается транспортировать в схожих по составу трубопроводах (если это полимеры, то трубы должны быть из полиэтилена).
• В производственных помещениях влажность воздуха должна составлять не менее 65%. При невозможности организовать это условие, прибегают к ионизации воздуха.
• Для улучшения процесса стекания, рабочие поверхности пропитывают поверхностно-активными смазками.
• Запрещено производить выгрузку сыпучего сырья из целлюлозных, ПВХ и полиэтиленовых пакетов в емкости, температура жидкости в которых выше температуры их воспламенения. В таких случаях используют шнековые установки.

Во избежание возникновения взрывов (вследствие образования искры), следует предотвращать образование взрывоопасных смесей, не допускать скопления пыли, регулярно чистить оборудование от пылевоздушных смесей.

Правила защиты

Правила защиты от статического электричества в производствах химической промышленности:

• Устройства для снятия статического электротока должны быть установлены у входа в резервуары загрузочных трубопроводов.
• Для обеспечения безопасности технологического процесса, согласно действующим ГОСТам, применяют: индукционные нейтрализаторы, нейтрализаторы погружного типа, специальные насадки для направления потока, релаксационные емкости.
• Жидкости при загрузке (выгрузке) не должны разбрызгиваться.

Отвод зарядов с поверхностей передвижных составов, аппаратов и людей:

• Согласно действующим ГОСТам, передвижные составы должны быть изготовлены из электропроводящих материалов. Перемещение по территории выполняется на металлических погрузчиках.
• В помещениях, где происходит наполнение передвижных цистерн, пол выполняется из электропроводных материалов.
• Рабочие должны пребывать в помещении в антиэлектростатической обуви.
• Не допускается проведение работ в емкостях, внутри которых могут возникать взрывоопасные смеси, в рабочей одежде из синтетических волокон.

Отвод заряда от ременных передач:

• Согласно действующим ГОСТам, на производстве недопустимо использование подшипников, выполненных из нетокопроводящих элементов.
• Для повышения надежности работы электроаппаратов применяют электропроводящие смазки.
• В цехах, где нет возможности применить другие защитные меры, применяют нейтрализаторы.
• Недопустимо применение смазок типа воска, канифоли. Эти вещества способствуют увеличению поверхностного сопротивления электроустановок.
• Нельзя допускать загрязнение ремней маслом, и легковоспламеняющимися веществами.
• В цехах необходимо поддерживать влажность атмосферы не менее 70%, согласно нормативам.

Антенны, установленные на крыше, принято считать потенциально опасным оборудованием: на них скапливаются заряды от действия ветра и трения облаков. Поэтому на высотных зданиях, где поблизости нет соответствующих защит, необходимо сооружение качественного молниеотвода.

Проявление в быту

На ковровых покрытиях (из шерсти или синтетики) накапливаются заряды, под действием которых может возникнуть искра, и затем пожар.

Источники накопления статического электричества дома

Накопление пыли на поверхностях может стать причиной бытовых пожаров. Частое явление в регионах с тяжелой экологической ситуацией, вблизи металлургических и машиностроительных предприятий.

Для предотвращения вредного влияния статического электричества необходимо:

• предусмотреть в домах молниеотводы;
• предусмотреть в квартирах и домах зануление и заземление электропроводки;
• регулярно проводить тестирование электропроводки и электроприборов;
• регулярно проводить уборки в помещениях;
• не допускать пылевых скоплений на коврах и полках;
• во время строительно-монтажных и ремонтных работ соблюдать правила электро,- и пожаробезопасности.

Присутствие статического электричества в волосах

Видео про электричество

Как образуется статическое электричество и чем оно опасно, рассказывает видео ниже.

Защита от статического электричества обеспечивается современными технологиями на высоком уровне. Знания о явлении и поможет избежать негативного влияния на здоровье человека и аварийных ситуаций.