Виды заряжения проводящих объектов. Оценка опасности разрядов статического электричества. Методы защиты от статического электричества.
Проводящие объекты самостоятельно электризоваться неспособны, но на них может быть передан заряд с других заряженных тел.
Различают контактное, индуктивное и комбинированное заряжение.
1. Контактное заряжение.
Лакированные щитовые заготовки из сушильной камеры подаются роликовым конвейером на дальнейшую обработку. При перемещении заготовки по ролику она получает заряд статического электричества, который частично передаёт следующему ролику, который имеет относи-тельно земли некоторую ёмкость С и сопротивление R. Ток электризации, перетекающий на ролик и состоящий из тока утечки IR и емкостного тока IC определится из выражения
Iэл. = IR + IC = (σ - σ )×В×V, А, где:
σ , σ - плотность зарядов на заготовке, кул/м² ,
В - ширина заготовки, м,
V - скорость перемещения заготовки, м/с.
 | |||
 |
/ / / / / / / / / / / / / / /
Заряд будет накапливаться на валике, если он будет изолирован от земли, тогда IR будет стремиться к нулю и ток электризации Iэл. будет ра-вен емкостному току IC, то есть будет происходить заряд валика. Величину потенциала можно регулировать сопротивлением R.
2. Индуктивное заряжение.
Любой предмет, расположенный рядом заряженной поверхностью, заряжается по индукции. Играет роль время зарядки и сопротивление предмета относительно земли. Потенциал может достигнуть 15-17 кВ.
3. Комбинированное заряжение.
Примером может служить заряжение проводящих емкостей при поступлении в них заряжённых материалов.
Основная опасность электризации в производственных процессах заключается в возможности воспламенения горючей смеси искровыми разрядами. Однако, разряд статического электричества, ощущаемый человеком как болезненный укол, может явиться косвенной причиной несчастного случая.
Воспламеняющая способность искровых разрядов зависит от их энергии W, Дж, которая может быть рассчитана по формуле
W = 0,5СU² , Äж, где:
С - электрическая ёмкость заряжённой поверхности, Ф;
U - потенциал заряжённой поверхности, В.
Условием воспламенения взрывоопасной смеси искрой разряда статического электричества является превышение энергии, выделяющейся при искровом разряде, над минимальной энергией, необходимой для воспламенения смеси.
Таблица
Минимальная энергия, необходимая для воспламенения паро- газо и пылевоздушных смесей.
| Вещества, входящие в состав смеси | Минимальная энергия воспламенения, мДж |
| Сероуглерод Водород Ацетон Метан Пропан Этиловый спирт Оксид углерода Древесная мука Сера Казеин Полиэтилен | 0,009 0,019 0,6 0,28 0,26 0,45 8,0 20,0 15,0 50,0 80,0 |
При разряде с поверхности диэлектрика энергию разряда можно определить лишь экспериментально, так как разряжается не вся заряжён-ная поверхность диэлектрика, а лишь небольшой участок малой ёмкости, для которого напряжённость электрического поля достигла пробивного значения. Для расчётов берут максимально возможную площадь.
Искровые разряды с поверхности диэлектрика не представляют боль-шой опасности, так как разряжающаяся емкость мала и энергия разряда ма-ла. Опасность возникает только при напряжённости электрического поля Е>7000 В/см.
Наибольшую опасность представляют разряды с проводящих тел, так как их электрическая ёмкость очень велика.
Методы защиты от статического электричества можно сгруппировать по следующему принципу:
- уменьшение интенсивности генерации зарядов;
- методы рассеивания зарядов за счёт: проводимости материала, проводимости окружающей среды;
- создание условий, исключающих электростатический разряд:
- создание условий исключающих воспламенение.
Уменьшение интенсивности генерации зарядов может быть достигнуто:
- за счёт уменьшения скоростей разделения,
- за счёт применения материалов, дающих электризацию разных знаков,
- за счёт уменьшения поверхностей контакта.
Рассеивание электростатических зарядов путём уменьшения электрического сопротивления материала достигается:
- методом увлажнения, при этом влажность окружающей среды должна быть выше влажности материала, а материал должен адсорбировать влагу;
- антистатической обработкой материалов. Проводимость повышается за счёт веществ, дающих носителей электрических зарядов вне зависимости от внешних условий (добавки к топливу, лакам, клеям и т.д.);
- введением проводящих наполнителей (сажи металлы). Недостаток -меняются свойства материалов;
- антистатической обработкой поверхности материалов веществами, которые сами не проводящие, но способствуют сорбции влаги на поверхности.
Для рассеивания электростатических зарядов путём увеличения проводимости окружающей среды применяют нейтрализаторы статического электричества:
- индукционные. Серийно не выпускаются. Применение во взрывоопасных помещениях запрещено;
- высоковольтные на напряжения 5-10 кВ. Применение во взрывоопасных помещениях запрещено;
- радиоизотопные. Наиболее эффективны α ионизаторы. Выпускаются серийно, пожаро- и взрывобезопасны.
Создание условий, исключающих электростатические разряды, достигается путём заземления оборудования с целью не допустить накопления зарядов на проводящем объекте. На процесс электризации заземление оборудования повлиять не может.
Создание условий, исключающих воспламенение, достигается путём удаления образующихся взрывоопасных смесей системами вентиляции и аспирации.