Принципы защиты от статического электричества

Статическое электричество и защита от него

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлениями статического электричества. Это могут быть и вполне безобидные кратковременные разряды, которые похожи на легкое покалывание, и вполне ощутимые, болезненные удары, настигающие нас, когда мы примеряем одежду, просто садимся в машину или беремся за дверную ручку.

При этом явление статического электричества бывает чрезвычайно опасным, так как может вызывать возгорания легковоспламеняемых веществ и сред, вроде бензина или пыли, кроме того выводит из строя чувствительные электронные компоненты, вызывает помехи в работе приборов, да и просто является причиной серьезного дискомфорта для человека.

Чтобы знать, как защитить себя и окружающие предметы от воздействия статического электричества, необходимо понимать суть его происхождения и причины появления.

В этой статье я постараюсь максимально доступно и наглядно, простым языком, без лишних сложных физических терминов, объяснить, что такое статическое электричество, как оно образуется и что является лучшей защитой от него.

Что такое статическое электричество, как оно образуется

Как я уже сказал, статическое электричество может воздействовать на нас в различных местах, в любой момент, даже тогда, когда вы просто пытаетесь открыть дверь, касаясь дверной ручки.

Чтобы понять причину появления статического электричества для начала нужно вспомнить о природе материи.

Как вы знаете вся материя состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из трех разных видов более мелких частиц:

— отрицательно заряженных электронов

— положительно заряженных протонов

— не имеющих зарядов нейтронов

В большинстве тел, чаще всего, электроны и протоны полностью компенсируют друг друга, их количество в атомах равное, соответственно, эти предметы электронейтральны.

Но так как электроны очень маленькие частицы и их масса незначительна, то даже обычное трение даёт слабо связанным электронам достаточно энергии, чтобы они покинули свои атомы и перешли в атомы на другой поверхности.

Когда это происходит у одного объекта протонов остаётся больше, чем электронов, и он становится положительно заряженным, а объект у которого больше электронов, наоборот, накапливает отрицательный заряд. Такая ситуация называется дисбалансом зарядов или еще разделением зарядов.

Но как вы знаете, природа постоянно стремится к восстановлению равновесия поэтому, когда одно из заряженных тел вступает в контакт с другим, свободные электроны немедленно используют эту возможность попасть туда где они нужнее, где их не хватает – покинув отрицательно заряженный объект, чтобы восстановить баланс.

Вот это перескакивание электронов от отрицательно заряженного тела и есть знакомое всем явление — статическое электричество, называемое еще статическим разрядом.

К счастью это происходит далеко не с каждым объектом, иначе нас бы било током постоянно.

Чаще всего слабо связанными электронами обладают материалы – электрические проводники, самым ярким представителем которых являются металлы. А вот у диэлектриков, изоляторов, материалов, плохо проводящих электрический ток, электроны прочносвязанные, они свободно не переходят к атомам других материалов.

С большей вероятностью накапливание электрического разряда происходит именно при взаимодействии проводника с диэлектриком, при трении одного материала о другой.

Так, например, когда вы просто идёте по ковру, электроны вашего тела, из-за трения ног об ковер, перемещаются на него, так как человеческое тело проводник электрического тока. В то же время материал ковра – шерсть, сопротивляется отделению своих прочносвязанных электронов, являясь диэлектриком.

И хотя в момент, когда вы находитесь на ковре, ваше тело и ковер вместе остаются электрически нейтральными у них уже есть разделение разрядов.

И теперь, когда вы просто дотрагиваетесь до металлической дверной ручки – немедленно ощущаете статический разряд. Всё дело в том, что свободные электроны с металлической ручки перескакивают на вашу руку замещая потерянные вашим телом электроны, которые перескочили на ковер.

Теперь, я думаю, вам понятно, что такое статическое электричество и почему оно образуется. Кстати, его самым ярким проявлением в природе являются молнии.

При определенных условиях в облаках происходит разделение зарядов, после чего этот дисбаланс нейтрализуется, электроны высвобождаются и поглощаются другими телами – домами, землей или даже другим облаком, с образованием гигантской вспышки – молнии.

Защита от статического электричества

И так, зная природу статического электричества, вы сможете эффективно применять и защиту от него, не только дома в быту, но и на производстве.

Есть несколько основных видов мер защиты от статического электричества:

— создание условий для рассеивания свободных электронов

— предупреждение возникновения и накапливания статического электричества

ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Основным и самым главным средств защиты от статического электричества является организация заземления токопроводящих, не находящихся под напряжением элементов, будь то корпус стиральной машины, автомобиля или токарного станка. Делается это, чтобы образующиеся свободные электроны, идя по пути наименьшего сопротивления, отводились в землю.

У большей части домашней бытовой техники – холодильников, стиральных машин и т.д. для этого используется третий желто-зеленый заземляющий проводник питающего кабеля, которым он подключается к сети. В остальных же случаях на корпус подводится отдельный провод, также подключаемый к системе заземления.

В случае же с автомобилем, используется токопроводящая полоса или цепь, которая крепиться одним концом к кузову машины, а второй касается земли.

увеличение электропроводимости диэлектрических материалов

Еще одним из распространенных способов защиты от статического электричества является увеличение электропроводимости диэлектрических материалов , за счет чего они получают возможность отводить свободные электроны.

Достигается это путем нанесения на диэлектрические предметы токопроводящих покрытий или материалов, например, поверхностной плёнки из токопроводящего материала, тонкой фольги и т.д.

В частности, в быту, можно пользоваться специальными средствами, так называемыми, антистатиками, думаю многие женщины понимают, о чем идёт речь.

Такой спрей-антистатик обычно состоит из токопроводящего полимера, растворённого в смеси деионизированной воды и спирта. После обработки поверхности раствор испаряется, а полимер остается в виде тончайшей токопроводящей плёнки, которая не даёт заряду накапливаться на поверхности предмета.

Подобный эффект также достигается увеличения влажности воздуха до 60-70%, при котором на поверхности диэлектриков появляется тонкая пленка влаги, за счет которой, обеспечивается достаточная поверхностная электропроводность материалов.

ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА

Эффективным и доступным средством защиты от статического электричества также является ионизация воздуха.

Для этого используется специальный прибор – ионизатор, который генерирует поток положительно и отрицательно заряженных ионов, распространяемых вентилятором. Они, притягиваются к молекулам противоположной полярности окружающих предметов и нейтрализуют статический заряд на них.

Если же не получается бороться со статическим электричеством вышеперечисленными способами, можно действовать более кардинально. Например, начать пользоваться повседневными предметами их других материалов слабоэлектризующимися или неэлектризующимися вовсе. Заменить чехлы в автомобиле, купить другие тапочки для дома и т.д.

Если же вы знаете другие действенные способы защиты от статического электричества – обязательно пишите о них в комментариях к статье, это будет полезно и интересно многим. Кроме того, как всегда приветствуется здоровая критика, вопросы, предложения, буду рад общению.

Защита от статического электричества дома и на производстве

Статическое электричество. Какие мысли приходят в голову при упоминании этого выражения?

Мне вспоминается детство и темная комната, где я снимаю свитер через голову и ощущаю легкие покалывания и вполне видимые разряды между волосами на голове и данным предметом гардероба. Даже если глаза закрыты, всё равно вижу, чудо да и только.

Если перенестись в воспоминаниях ближе к годам после университета, то можно вспомнить, как ставишь ссобойку в микроволновку и при прикосновении к дверце устройства, происходит легкий удар током, вызывающий опаску и недоумение.

По дороге на работу, особенно в зимний период, бывает шерстяной свитер и синтетическая куртка составляют дуэт с кожей. И вот ты прощаешься с любимым человеком до вечера, и между вашими губами в прямом смысле проходит электрический разряд, доставляя обоим дополнительные эмоции, усиливая сожаление о недолгой разлуке.

И уже на работе, находясь на составном полу над аккумуляторными батареями, можно потереть подошвой по поверхности пола, а затем дотронуться до напарника, что также даст ему разряд в плечи (ну тут еще подошва играет роль). Но не стоит так делать, а то можно и несчастный случай устроить. В том же помещении, открыв дверь релейного шкафа, можно увидеть напульсник из резинового материала, который соединен с шиной заземления. Дабы не угробить чувствительные микропроцессорные устройства, расположенные в шкафу.

Описанное выше напоминает о том, что мы повсеместно сталкиваемся со статическим электричеством, накапливаем и отдаем заряд — специально или случайно. Особенно это важно помнить, если профессия связана с производством, электроэнергетикой.

Физика возникновения и условия протекания статического электричества заслуживают отдельной статьи, в этой же поговорим о делах более приземленных… или заземленных =)

Правила защиты от статического электричества на производстве

Процессы, при которых может возникать электризация:

• перекачивание углеводородных жидкостей по диэлектрическим трубам
• заливка горючих жидкостей в емкости, изолированные от земли
• просеивание, сушка и прочее

Существуют предприятия, где статическое электричество свыше допустимой нормы способно привести к:

• взрыву, пожару, гибели персонала
• электрическому разряду травмирующей величины
• выводу из строя дорогостоящего оборудования, недоотпуску продукции, финансовым потерям
• выводу из строя микропроцессорных систем, ложным срабатываниям, опять же потерям и недоотпуску продукции в виде электроэнергии

Однако, некоторые об этом не задумываются, так как эти факторы уже давно известны и были проведены мероприятия по исключению воздействия данных факторов на персонал и оборудование. Они прописаны в ГОСТах, нормативах. Тут важно знать требуемые нормативы и следить на своем предприятии об выполнениях данных предписаний.

ГОСТ 12.4.124-83 — Средства защиты от статического электричества (СЗСЭ)

Средства защиты делятся на групповые и индивидуальные.

• заземление (сопротивление заземляющего устройства, предназначенного для защиты только от статического электричества по этому ГОСТу должно быть не более 100 Ом)
• нейтрализаторы (обеспечивают ионизацию поверхности или среды различными способами)
  • Индукционный (путем воздействия поля электростатических зарядов)
  • Высоковольтный (путем подачи высокого напряжения на электроды)
  • Лучевой (под воздействием излучения ультрафиолетового, радиоактивного, лазерного, теплового)
  • Радиоизотопный (ионизация воздушной среды радиоактивными источниками)
  • Аэродинамический (ионизированная среда подается к поверхности потоками воздуха)
• увлажняющие устройства
• антиэлектростатические вещества (от их воздействия должно снижаться удельное объемное электрическое сопротивление Rоб материала до 107 Ом*м, а удельное поверхностное Rп — до 10 9 Ом; содержание паров антистатиков на производстве не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК) ) по ГОСТ 12.1.005-88);
• экранирующие устройства (должны быть заземлены согласно ПУЭ);

Индивидуальные антиэлектростатические (защита до 1кВ) защитные средства:

• спецодежда (Rп 7 Ом; R между землей и токопроводящей поверхностью одежды должно быть в пределах 10 6 -10 8 Ом)
• спецобувь (сопротивление между подпятником и ходовой стороной подошвы 10 6 -10 8 Ом); применяется совместно с рассеивающим напольным покрытием;
• кольца и браслеты (R между человеком и землей — 10 6 -10 7 Ом);
• средства защиты рук

ГОСТ 12.1.018-93 — Пожаровзрывобезопасность статического электричества

В данном нормативе вводится такой термин как искробезопасность. Для каждого объекта определяется величина энергии разряда статического электричества, которая может возникнуть на объекте W и минимальная энергия зажигания веществ и материалов Wmin.

Искроопасность (W) определяют следующие показатели:

• электростатические величины: удельное объемное и поверхностное электрическое сопротивление, относительная диэлектрическая проницаемость, постоянная времени релаксации электрических зарядов
• геометрические параметры
• динамические характеристики процессов: скорость движения соприкасающихся сред или тел; величины взаимного давления тел; скорость деформации тел
• параметры ОС: температура, давление, влажность, содержание аэрозолей, пыли, различных веществ

Средства защиты от статического электричества

Статическое электричество способно навредить человеку в быту и на производстве. В последнем случае его неблагоприятное воздействие может привести к серьезным последствиям. Чтобы защититься от разрядов, необходимо устанавливать заземление, нейтрализаторы, использовать другие средства.

Что такое статическое электричество

Под статическим напряжением понимают самостоятельно возникающий и сохраняющийся в проводниках или диэлектриках электрический заряд. Он появляется вследствие перераспределения электронов, в результате которого часть из них приобретает одинаковый заряд. Результат этих процессов – возникновение разряда при прикосновении к предмету, в котором появилось статическое электричество. Чаще всего это происходит в предметах, которые изготовлены путем соединения частей из разных материалов (например, двух различных металлических сплавов).

В чем опасность явления

Статическое электричество в некоторых случаях представляет опасность для человека. Она выражается в следующем:

• Поражение электрическим током. Обычно разряд неопасен. Это обусловлено его небольшой мощностью. Однако если в каком-либо предмете накопился слишком сильный заряд, он может причинить существенный вред здоровью человека. Он может выражаться в травмах или повреждении кожных покровов в результате ожога. В отдельных случаях возможна смерть пострадавшего.
• Выход из строя электроприборов. При попадании разряда на бытовую электронику она обычно выходит из строя. Для того, чтобы ее сломать, достаточно даже очень слабого разряда, совершенно не опасного для здоровья человека. Особенно чувствительны к подобному воздействию «умные» устройства: компьютеры, смартфоны.
• Риск возникновения пожара. Во время высвобождения заряда обычно возникают маленькие искры. Если они попадут на легковоспламеняющееся вещество (горюче-смазочные материалы, высокомолекулярные растворители), произойдет возгорание, которое способно повлечь пожар.

Именно поэтому принимают меры, целью которых является защита от статического электричества, которая предотвращает его появление и минимизирует негативные последствия. Особенно она важна на производстве, где даже одна искра может привести к катастрофическим последствиям.

Источники статического электричества

Источники статического напряженья можно разделить на две большие группы: естественные и искусственные.

Первые представляют собой элементы ландшафта, атмосферу. Электроэнергия в них возникает в результате естественных процессов. Наиболее известный пример – разряд молнии, который формируется в результате перемещения и смешивания воздушных масс в атмосфере и перераспределения зарядов электронов в воздухе.

Вторые – рукотворные предметы, созданные человеком. Это могут быть:

• элементы интерьера;
• текстильные изделия;
• трубопроводы;
• электрические приборы;
• трубы систем отопления.

Важно! Некоторая техника создается специально для генерации статического электричества. К ее числу относятся различные генераторы, сепараторы, окрасочные аппараты. Однако в большинстве случаев статическое напряжение возникает спонтанно и способно нанести существенный вред.

Защита трубопроводов и промышленного оборудования от статического напряжения

Наиболее тяжелые последствия разряд может вызвать, если затронет трубопроводы на объектах промышленности. Особенно тяжелыми будут последствия такого воздействия на химическом, нефтеперерабатывающем предприятии. Это касается и использующихся в быту газопроводов. Чтобы их избежать, принимают меры, которые направлены на защиту трубопроводов на производстве от статического электричества.

Правила защиты

Перечень подобных мер в Российской Федерации регулируется правилами, которые были утверждены 31 января 1971 года, и действуют по сей день.

Методы защиты

Нормативный документ предусматривает следующие мероприятия, направленные на предотвращение возникновения зарядов статического электричества:

• Заземление. Согласно правилам, все конструкции, в которых может образоваться заряд статического электричества, необходимо заземлять.
• Уменьшение удельного поверхностного сопротивления в материале, где может образоваться заряд. Этот показатель зависит от общей площади предмета. Чем она меньше, тем меньше сопротивление.
• Использование нейтрализаторов. Заряд статического электричества можно нейтрализовать с помощью устройств, которые созданы специально для этого. Чаще всего они генерируют индукционное поле или излучают радиоизотопы. Это предотвращает накопление одинакового заряда в большом количестве электронов и возникновение статического напряжения.

Заземление оборудования

Один из самых действенных и распространенных способов защиты от статического электричества – заземление. В результате применения этого метода все предметы, в которых может образоваться заряд, образуют единую цепь, подсоединенную, в свою очередь, к зануляющему проводнику. Он, как правило, представляет собой помещенную в почву стальную конструкцию.

К сведению! Польза защитного заземления в том, что при образовании заряда он сразу уходит на «ноль», проделывая при этом путь через все элементы цепи.

Заземлить на производстве необходимо все металлические и неметаллические конструкции, обладающие токопроводностью. Среди них:

• трубопроводы;
• агрегаты и аппараты;
• термоизоляция;
• вентиляционные короба;
• отдельно стоящие машины;
• емкости для дробления, распыления, разбрызгивания перерабатываемых продуктов.

Чтобы установить заземление, понадобится выполнить следующие действия.

• Установить заземлитель. Он представляет собой устройство, которое находится в непосредственном контакте с землей (она в данном случае играет роль «нуля»).
• Подсоединить трубопровод к заземлителю. Участок металлической конструкции с помощью проводника присоединяют к ранее установленному устройству для заземления.
• Подключение к системе заземления остального оборудования. Непосредственно к трубопроводу с помощью проводников подсоединяют другие металлические предметы (вентиляционные короба, термоизоляцию). По действующим нормативам подключение должно быть каждые 40–50 метров.

Важно! Заземлять необходимо не только стальные, но и полимерные трубопроводы. Требования здесь несколько иные. Сопротивление между любой точкой трубопровода и заземляющим контуром не должно быть более 100 000 кОм (допускается небольшая статистическая погрешность). Это может потребовать заземления в нескольких местах.

Способы снятия статического напряжения

В руководстве по защите от статического электричества также предусматрен ряд мер, направленных на минимизацию вредоносных последствий воздействия разряда и его снятие. Вот основные из них:

• очистка проходящих по трубопроводам газов и жидкостей от посторонних примесей (например, твердых частиц);
• недопущение распыления и разбрызгивания веществ;
• строгое соблюдение требований к скорости движения по трубопроводу.

Меры безопасности на производстве

Чтобы обезопасить работников предприятия от неблагоприятного воздействия статического электричества, соблюдают следующие меры безопасности:

• Обеспечивают постоянный контакт работника и контура заземления. Тело человека, работающего на производстве, должно постоянно контактировать с заземленной цепью. Это обеспечивает быстрое прохождение разряда через ткани без причинения какого-либо вреда.
• Хорошо в этом плане проводить увлажнение воздуха, тогда внезапные молнии статического электричества возникают не так часто, как при малом содержании испаренной жидкости в атмосфере. При увеличении ее количества риск их появления значительно уменьшается.
• Проводят ионизацию. Если насыщать воздух положительно и отрицательно заряженными частицами, возможность «перекоса» в одну из сторон, вызывающего появление заряда, снижается.

Статическое напряжение – самопроизвольно возникающий электрический заряд. Его появление особенно опасно на производстве (в трубопроводах, системах вентиляции), так как может вызвать возгорание, детонацию. Понятие статистического электричества и перечень способов защиты от него приведены в специальных правилах. Применяют такие средства, как заземление, уменьшение удельного поверхностного сопротивления, увеличение влажности.

Статическое электричество и защита от него

Каждый человек на земле сталкивался с природным явлением, когда при выходе из автомобиля он получает удар током. Или когда гладит кошку слышно потрескивание и ощущается покалывание кончиков пальцев. А в темноте видны светящиеся дорожки за руками. Такое явление получило название статическое электричество.

Физика явления

Оно возникает при накапливании заряда на поверхности предмета. Это происходит при нарушении внутриатомного или молекулярного равновесия.

В результате чего происходит потеря или приобретение электрона. Нарушается электронное равновесие и ионы приобретают положительный или отрицательный заряд.

Опыты со статическим электричеством известны каждому школьнику, когда показывали эксперимент с эбонитовой палочкой и кусочками бумаги.

Причины возникновения

Условия возникновения потенциала на предметах является сухость воздуха. При влажности воздуха 80% это природное явление не возникает.

Влага, содержащаяся в воздухе, не позволяет накапливаться заряду на предметах. Причинами возникновения статического электричества могут стать:

• При соприкосновении одного предмета с другим. Потенциал возникает после их разъединения. Трение, намотка/размотка искусственных материалов, трение корпуса автомобилей о воздух и т. п.;
• В результате быстрого температурного перепада. Так, статическое электричество возникает на предметах при помещении их в нагретую печь;
• Радиационное и ультрафиолетовое излучение, рентгеновские Х- лучи, сильное электромагнитное и электрическое поле;
• Наведения — происходит возникновение электрического поля, вызванного зарядом. Потенциал возникает при обработке листовых или рулонных материалов. Явление возникает в момент разделения материала и поверхности. Такой эффект может произойти при перемещении одного слоя относительно другого. Этот процесс еще до конца не изучен. Его можно сравнить с разъединением обкладок конденсатора. В этом случае механическая энергия переходит в электрическую.

Способность предметов накапливать заряды оказывают отрицательное влияние на технику. Если не предпринимать никаких мер, то возможно повреждение и выход ее из строя.

Опасность явления

Особенно подвержены риску выхода из строя средства электроники и все механизмы, которые используют электронные блоки управления. На пожаро- и взрывоопасных производствах в результате разряда возникают искры.

Они могут привести к пожару или взрыву. Защита от статического электричества способна полностью исключить или существенно снизить риск возникновения аварийной ситуации. Основная опасность — возникновение электрического разряда.

Накапливанию заряда способствует сухость воздуха и железобетонные стены зданий и сооружений. Полярность заряда может быть как положительной, так и отрицательной.

При работающих устройствах, имеющих вращающийся шкив с приводными ремнями, заряд может достигать 25 000 вольт. При сухой погоде на корпусе автомобиля может скапливаться электростатическое электричество в 10 000 вольт.

А человек, который ходит по ковру в шерстяных ноках, способен накопить до 6 000 вольт. Даже в бытовых условиях напряжение статического электричества может достигать значительных значений.

Однако, существенного вреда человеку он причинить не способен, из-за недостаточной мощности. Ток, протекающий через человека, составляет всего долю миллиампера.

В природе такое явление может накапливать огромные значения и проявляется в разрядах молний. С выделением больших мощностей, которые способны произвести значительные разрушения.

Средства защиты в бытовых условиях

Для уменьшения воздействия на человека применяют систему защиты от вредного влияния статического напряжения.

В бытовых условиях самым эффективным средством является увеличение влажности воздуха с помощью увлажнителя воздуха. Что не только исключает возникновения напряжения на предметах.

Но и сокращает пылеобразование в помещении. Уменьшение статического напряжения и сокращение пыли в помещении полено для детей, страдающих аллергией.

Методы защиты на производственных предприятиях

Для обеспечения защиты от статического электричества на производстве применяют следующие методы:

• Разработка специальных методик технологического процесса, исключающих накапливания заряда на рабочем месте;
• В производственных помещениях создают микроклимат;
• При обработке спецодежды и полов в помещении применяют вещества с определенными физико-химическими свойствами, способными снимать напряжение с материалов.
• Это делается для обеспечения мероприятий по безопасности. Вред статического электричества на технологическое оборудование уменьшают с помощью «клетки Фарадея».

Она представляет собой кожух, выполненный из мелкоячеистой сетки, которую подсоединяют к заземлению. Таким же образом экранируют кабели, защищая их от вредного воздействия.

Виды разрядов

Различают несколько видов разряда:

• Искровой разряд. Возникновение искры между двумя объектами. Например, корпус оборудования и человек. Если мощность разряда будет высокой, то высока вероятность возгорания при наличии паров растворителя или бензина в воздухе;
• Кистевой разряд. Происходит при концентрации зарядов на острых углах оборудования с диэлектрическими свойствами. Он имеет меньшую энергию и не представляет такую опасность, как искровой разряд;
• Скользящий разряд. Возникает на листовых или рулонных материалах с высоким удельным сопротивлением. Это явление происходит в момент трения или распыления порошкового покрытия. Его можно сравнить с разрядом обыкновенного конденсатора. И сравним с искровым разрядом с одинаковыми последствиями.

Дополнительные меры предосторожности

Учитывая негативные последствия, на предприятиях применяют специальные меры, исключающие источники статического электричества. Производят обработку спецовки работников, позволяющую снимать статическое электричество, которая исключает возникновение искры от одежды.

Кроме создания условий, при которых уменьшается накопление зарядов, для защиты от статического электричества применяют мощные ионизаторы воздуха.

Такие приборы имеют неоспоримые преимущества. Улучшение аэроионного состава воздушной среды помещения. Что способствует уменьшению накопления зарядов на одежде обслуживающего персонала, синтетических ковровых покрытиях и оборудовании.

Применение в промышленности

Использование статического электричества в промышленности не нашло широкого применения. Чаще всего дальше лабораторных установок дело не шло. Поэтому все приборы использовались исключительно для демонстрации примеров статического электричества в природе.

В промышленных установках нашли применение коронные разряды. С их помощью происходит очищение воздушных смесей от примесей. Также созданы покрасочные установки, которые используют статическое напряжение. Что позволяет производить окраску сложных поверхностей с наименьшими потерями краски.

Воздействие на человека

С этим природным явлением мы встречаемся не только на предприятиях. Чаще всего наблюдается статическое электричество в быту.

При снятии одежды слышен треск и видны искры от разряда, а волосы на голове невозможно расчесать. Эти заряды отрицательно сказываются на состоянии людей. Влияние таких полей на здоровье человека и его иммунную систему полностью не выяснено.

Однако, можно сказать, что нахождение в квартире, где имеется статическое электричество, отрицательно воздействует на человека. Можно отметить основные нарушения:

• Возникают нарушения в центральной нервной системе, которые сопровождаются спазмами сосудов и повышенным артериальным давлением;
• Постоянные головные боли;
• Раздражительность и эмоциональная возбудимость;
• Появляются нарушения сна, и пропадает аппетит;
• Появляется фобия — боязнь получения разряда, который сопровождается болезненными ощущениями.

Поэтому очень важно знать методы защиты от статического электричества в быту. Для этого используются такие приемы, как заземление всех электроприборов.

Применение бытовых увлажнителей воздуха. Регулярно производить влажную уборку квартиры, желательно утром и вечером.

Для того чтобы обеспечить снятие статического электричества с синтетических тканей их обрабатывают антистатическими жидкостями. Каждый человек должен знать опасность долгого нахождения в поле и использовать средства защиты от статического электричества.

Защита от статического электричества. Возникновение и действие

Статическое электричество возникает вследствие сохранения зарядов электростатического поля на диэлектрических материалах. Оно отрицательно влияет на жизнь человека и эксплуатацию электрических устройств. Образование искр от статического электричества способствует пожарам и взрывам. Мощности энергии вполне хватит для возгорания газовоздушных смесей и пыли.

Заряд статического электричества может накапливаться на теле человека, если на нем одежда из шерсти или из химических волокон. Величина потенциала около 7 Джоулей не составляет опасности для человека, однако способна вызвать судороги и сокращения мышц. А это в свою очередь может создать условия для травмы на работе, падения с высоты и т.д.

Статическое электричество отрицательно влияет на функционирование точных приборов, радиосвязи, вызывает неисправности в работе. Работники, на которых постоянно воздействует статическое электричество, чаще болеют сердечно-сосудистыми заболеваниями и болезнями нервной системы.

Только защита от статического электричества способна свести к нулю или вовсе не допустить возникновение этого отрицательного явления.

Источники статического электричества

• Действие различных излучений.
• Резкое изменение температуры.
• Взаимодействие тел друг с другом при движении.

Это явление оказывает негативное влияние и представляет опасность. Защита от статического электричества позволяет полностью предотвратить или значительно уменьшить его действие.

В бытовых условиях статическое поле часто возникает на шерсти животных, при снятии синтетической одежды, расчесывании волос, при ношении резиновой обуви, хождении по ковру в шерстяных носках, пользовании пластмассовыми изделиями.

Электростатическое поле не угрожает жизни человека, при разряде образуется слабый ток, который не способен слишком навредить организму человека. Он может создать лишь некоторое некомфортное состояние. Для предотвращения такого эффекта необходимо соблюдать всего лишь несколько простых правил: в морозную и сухую погоду не гладить животных, медленнее снимать шерстяную одежду, либо обработать ее специальным составом, при расчесывании волос применять деревянную или металлическую расческу.

Накапливанию электростатической энергии способствуют:

• Железобетонные стены здания.
• Слишком сухой воздух.

Для электронных устройств заряд электростатического поля является злейшим врагом. Некоторые элементы электронных устройств не способны выдержать высокие напряжения, возникающие при разряде. Чувствительные элементы могут выйти из строя или ухудшить свои параметры работы.

Если объектом воздействия электрического поля станут легковоспламеняющиеся жидкости, это создаст условия для их воспламенения. Эти жидкости при перевозке в цистернах могут накопить статический заряд. Также заряд возникает и от механизма или человека, подошедшего к ним близко. Поэтому в промышленном производстве, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, большое внимание уделяют устройству заземления подвижных конструкций, механизмов. Для пошива обуви и специальной одежды на производстве также применяются специальные ткани, которые не способны накапливать электрический заряд.

Принцип действия

Разберемся, как образуется статический заряд. В нормальном состоянии физические тела обладают одинаковым числом отрицательных и положительных частиц. За счет этого баланса создается нейтральное состояние тела. При нарушении нейтрального состояния тело получает электрический заряд одного полюса.

Статикой называется состояние тела в покое, когда оно находится без движения. В веществе тела может возникать поляризация, которая выражается в передвижении зарядов между частями тела, либо от находящегося рядом предмета.

Вещества электризуются из-за разделения тел, изменения зарядов во время трения, резкого изменения температуры, облучения. Заряды электрического поля находятся на поверхности тела или удалены от поверхности на расстояние, равное межатомному расстоянию. Если тела не заземлены, то заряды концентрируются на контактной площади, а при наличии заземления заряд уходит в контур заземления.

Процессы накапливания зарядов и их стекание происходят в одно время. Тело электризуется при условии получения им большего заряда энергии, по сравнению с расходуемым зарядом. В результате становится понятно, что защита от статического электричества должна отводить накапливаемые заряды на заземляющий контур.

Величина статического электричества

Все физические вещества имеют свою характеристику на трибоэлектрической шкале, в зависимости от их способности создавать электрические заряды различных полюсов при трении. Основные такие вещества изображены на рисунке.

Чтобы иметь представление о размерах возникающих статических зарядов, рассмотрим несколько примеров:

• Вращающийся шкив с приводным ремнем способен зарядиться до 25000 вольт.
• Кузов автомобиля, движущегося по сухой дороге, может получить заряд до 10000 вольт.
• Человек в шерстяных носках при хождении по сухому ковру способен накопить заряд на теле до 6000 вольт.

В результате становится понятно, что напряжение электростатического поля может достигнуть значительных размеров даже в быту. Этот заряд не причиняет человеку значительного вреда ввиду его малой мощности. Разряд протекает через большое сопротивление и исчисляется в нескольких долях миллиампера.

Влажность воздуха также снижает электростатический заряд. Она влияет на значение потенциала тела во время прикосновений с разными материалами. Поэтому защита от статического электричества может заключаться в применении увлажнителей воздуха.

В природной среде существует статическое электричество, достигающее огромных значений. Например, при движении облаков между ними возникают большие потенциалы энергии, которые выражаются в разрядах молнии. Мощность этих разрядов вполне хватит, чтобы сжечь деревянный дом или расколоть ствол многолетнего дерева.

В бытовых условиях при разрядах электростатического поля человек чувствует мелкие пощипывания в пальцах, видны искры от трения шерстяной одежды, снижается работоспособность человека. Электростатическое поле негативно влияет на состояние человека, но явных повреждений не наносит.

Существуют измерительные приборы, способные точно измерить значение статического потенциала накопленного заряда на теле человека и на корпусе какого-либо устройства.

Защита от статического электричества

Существуют различные методы защиты от разрядов электростатического поля, как в быту, так и в промышленных условиях. Они имеют свои отличия. Рассмотрим подробнее каждые из них.

Защита в бытовых условиях

Каждый человек должен представлять опасность, которую несут статические разряды для организма. Их необходимо знать, и уметь их ограничивать. Для решения этой задачи организуются разные мероприятия по обучению людей методам защиты, в том числе телепередачи.

На этих мероприятиях людям объясняют, откуда и как появляется статическое поле, методы его измерения и приемы выполнения профилактической работы. Например, чтобы избежать неприятных ощущений статического поля, для расчесывания волос целесообразно использовать деревянные расчески, вместо пластиковых. Дерево имеет нейтральные характеристики, и во время трения не создает заряды электростатического поля. В магазинах можно без труда приобрести деревянную расческу любой формы и вида.

Чтобы предотвратить образование статического потенциала на кузове автомобиля при езде по сухому дорожному покрытию, применяют специальные антистатические ленты, которые фиксируются сзади автомобиля на днище кузова. В торговой сети можно без труда выбрать любой вариант такой ленты.

Если автомобиль ничем не защищен от возможного разряда накопленного заряда потенциала, то напряжение можно снимать временным заземлением кузова автомобиля путем его соединения с землей через металлическую часть. Для этого можно использовать ключ зажигания. Снимать напряжение в обязательном порядке необходимо перед тем, как заправлять автомобиль бензином.

Когда на одежде из химических волокон образуется статический заряд, то рекомендуется пользоваться «Антистатиком». Это специальный баллончик в виде аэрозоля, который продается в магазинах. Он снимает статическое электричество с одежды, тканей, с синтетических чехлов на сиденьях автомобиля, особенно в зимнее время, когда воздух сухой. Но, чтобы не использовать различные баллончики и химию, рекомендуется носить одежду из натуральных материалов: хлопка и льна.

Если на обуви прорезиненная подошва, то это создает условия для накопления потенциала напряжения. Чтобы этого не произошло, достаточно в обувь положить специальные антистатические стельки, которые сделаны из натуральных материалов. В результате негативное влияние на человека уменьшится.

Слишком сухой воздух зимой в городских квартирах способствует накапливанию электростатического заряда. Для этого существуют специальные устройства – увлажнители воздуха. Если такого устройства нет, то вполне подойдет большая влажная салфетка, которую необходимо положить на батарею. В результате процесс накопления заряда уменьшится, обстановка в квартире улучшится. Также рекомендуется регулярно производить влажную уборку. Это позволит вовремя удалять пыль и наэлектризованные участки. Такой способ является лучшим.

Электрические устройства в быту при эксплуатации также накапливают статический заряд на корпусе. Для снижения действия статического заряда выполняют систему уравнивания потенциалов. Она подключается к заземляющему контуру всего дома. Акриловая ванна подвержена накоплению на ней статического заряда, и ее необходимо защищать системой уравнивания потенциалов. Даже чугунная ванна с акриловым вкладышем также подвержена этому негативному явлению.

Защита от статического электричества на производстве

В промышленном производстве применяют несколько способов сохранения функциональности оборудования:

• Увеличение стойкости устройств и оборудования к воздействию электростатического разряда.
• Блокировка проникновения заряда на рабочее место.
• Недопущение возникновения электростатических зарядов.

Два последних способа дают возможность осуществлять защиту многих устройств, а первый способ применяется только для отдельных видов оборудования.

Высокую защиту от разрядов статического поля и сохранения функциональности устройства обеспечивает клетка Фарадея. Это металлическая клетка в виде сетки с мелкой ячейкой. Клетка ограждает оборудование со всех сторон. Она подключается к заземляющему контуру. Внутрь клетки не проходят электрические поля, в то же время магнитному статическому полю, клетка Фарадея не мешает. По такому же принципу защищают кабели, оснащая их металлическим экраном.

Защита от статического электричества делится по методам выполнения:

• Конструкционно-технологические.
• Химические.
• Физико-механические.

Последние два метода дают возможность снизить образование зарядов и повысить скорость их ухода в землю. Первый метод выполняет защиту устройств от зарядов, но не отводит их на заземление.

Оптимизировать снижение электростатического заряда можно следующим образом:

• Увеличением токопроводимости материалов.
• Созданием коронирования.

Такие задачи решают с помощью:

• Выбора материалов с хорошей объемной проводимостью.
• Увеличением рабочих поверхностей.
• Ионизацией воздушного пространства.

Для реализации этих задач создают магистрали для протекания на землю статических зарядов, минуя рабочие компоненты устройств. Если материалы имеют высокое сопротивление, то применяют другие способы.