Tensiune electrică statică. Stresul static. Ce este electricitatea statică

Prin electricitate statică se înțelege un ansamblu de fenomene asociate cu apariția sarcinilor electrice pe suprafața dielectricilor sau a corpurilor conductoare izolate și cu diferitele lor manifestări. Formarea electricității statice se bazează pe procese foarte complexe care depind de mulți factori. În prezent, nu există o singură teorie care să explice electrificarea statică, dar există o serie de ipoteze. Comună acestora este prevederea că în timpul electrizării se formează un dublu strat electric, care servește drept sursă directă de sarcini statice (L. Loeb, 1963).

Cea mai răspândită este ipoteza electrizării de contact a materiei. Conform acestei ipoteze, electrificarea are loc atunci când două substanțe diferite intră în contact din cauza dezechilibrului forțelor atomice și moleculare de pe suprafața de contact. În acest caz are loc redistribuirea electronilor sau ionilor substanței și formarea unui strat electric dublu (câte unul pe fiecare suprafață) cu semne opuse. O astfel de electrificare se observă atunci când un metal intră în contact cu un semiconductor sau dielectric, cauciucuri și alte corpuri (J. Staroba, J. Shimorda, 1960). Valoarea diferenței de potențial de contact nu este aceeași și depinde de proprietățile dielectrice ale suprafețelor de contact, de starea suprafeței, de presiunea dintre ele, precum și de umiditate și temperatură. Când suprafețele sunt separate, fiecare suprafață își păstrează sarcina.

Conform altor ipoteze, electrificarea statică este cauzată de fenomenele de efect de impact și separare; orientarea la suprafață a moleculelor neutre care conțin dipoli electrici; fenomene piezoelectrice în timpul frecării, formarea de electroliți pe suprafețele de contact și alte procese. S-a stabilit experimental că sarcinile electrice se acumulează pe suprafața materialelor învecinate, a căror constantă dielectrică este diferită. Sarcinile pozitive se acumulează pe suprafața unui material a cărui constantă dielectrică este mai mare. Un corp neutru din punct de vedere electric neîncărcat înseamnă prezența în același timp în cantități egale a două tipuri opuse de sarcini.

Apariția sarcinilor electrice pe corpuri este însoțită de apariția unui câmp electric static (SEF), în care acestea interacționează între ele. Electrificarea negativă, adică un exces de electroni într-un polimer, nu poate cauza mobilitatea electronilor în molecule și redistribuirea lor în volum. Datorită excesului de electroni liberi, cu o scădere a interacțiunii particulelor încărcate pozitiv, se pot forma legături chimice suplimentare și pot apărea diferite reacții chimice.

ÎN anul trecut a primit aplicare largăîn viața de zi cu zi și diverse ramuri ale tehnologiei, polimeri sintetici. Acestea sunt haine, lenjerie de corp, pantofi, acoperiri din plastic, covoare din latex și clorură de polivinil, vase din polietilenă, caroserii de mașini, nave, avioane și diverse echipamente. Polimerii sintetici sunt un dielectric, pe suprafața căruia se acumulează o sarcină electrică. O persoană poate să nu fie conștientă de faptul că sarcinile electrice sunt distribuite pe corpul său, dar dacă există o mulțime de sarcini acumulate, poate simți prezența lor atingând un obiect metalic, de exemplu, un robinet de apă sau un radiator cu abur. În acest caz, o persoană va simți un șoc electric.

Electrificarea este deosebit de puternică atunci când pantofii de cauciuc cu tălpi sintetice intră în contact cu șenile de cauciuc, acoperirile de podea din plastic și când hainele se freacă de corp (K. A. Rapoport, 1965). La efectuarea diferitelor operațiuni de producție sau la mersul pe un covor, pe suprafața corpului uman pot apărea sarcini electrice de până la 10-15 kV. Pe unele tipuri de îmbrăcăminte din țesături sintetice apar și sarcini mari de electricitate statică - aproximativ 3000-5000 V / cm.

În industria chimică, textilă, tipografică și în multe alte industrii, în orice proces tehnologic în care există o interacțiune dinamică (amestecare, pulverizare, deplasare prin țevi, zdrobire, separare, prelucrare a materialelor dielectrice etc.), pe suprafața echipamentului și a materialului prelucrat se formează sarcini electrice. proces de producție si calitatea produsului.

Sarcinile electrice cauzează repulsie reciprocă fire încărcate în mod similar, lipite între ele de foi de hârtie, film dielectric. Se creează dificultăți semnificative în procesul de producție, prelucrare, ambalare și transport al materialelor sintetice.

În unele cazuri, încărcările se scurg rapid în pământ, se disipează și se neutralizează, în altele se acumulează pe elementele individuale ale echipamentului. În acest caz, sunt create ESS-uri de înaltă tensiune, care provoacă descărcări electrice. În industriile explozive asociate cu utilizarea de lichide inflamabile și combustibile, gaze combustibile și praf, descărcările de scântei de electricitate statică pot provoca explozii și incendii, ducând la daune semnificative, răniri sau pierderi de vieți omenești.

Mecanismul de descărcare a scânteii seamănă cu fenomenele electricității atmosferice. Deținând o energie de milioane de ori mai mică decât fulgerul, descărcările de electricitate statică pot totuși să incendieze orice amestec combustibil format sau prezent în procesele industriale.

Acolo unde se folosesc medii inflamabile, pericolul real de aprindere a acestora din cauza descărcărilor de electricitate statică este o persoană. Atunci când este în contact constant cu echipamente sau materiale încărcate, sau când merge pe podele din plastic, corpul uman, fiind un bun conductor, acumulează sarcini electrostatice. Diferența de potențial dintre corpul uman și obiectele din jur poate atinge valori uriașe - zeci de mii de volți. Și de îndată ce o astfel de persoană electrificată se apropie de structuri metalice împământate, are loc o descărcare de scânteie.

Cu o capacitate electrică medie a unei persoane de 200 pF și un potențial al corpului față de pământ de 10.000 V, energia de descărcare va fi de 10 mJ. Aceasta este de multe ori mai mare decât energia necesară pentru a aprinde sau exploda un număr de explozivi, precum și amestecuri combustibile de vapori și gaz-aer. De exemplu, pentru aprinderea amestecurilor de aer de hidrogen, metan sau benzen, care sunt cele mai sensibile la un impuls termic, este necesară energia unei descărcări de scânteie, respectiv 0,02, 0,33, 0,55 mJ.

Electricitatea statică și exploziile pot fi observate și în timpul transportului de produse în vrac sau lichide prin conducte din materiale polimerice. Apariția sarcinilor în timpul mișcării unui lichid se explică printr-o ipoteză care presupune că la interfața dintre faza lichidă și solidă se formează un strat electric dublu. Orice moleculă situată în interiorul volumului unui lichid experimentează influența forțelor van der Waals și Coulomb din partea moleculelor. În acest caz, acțiunea tuturor forțelor este echilibrată reciproc, în timp ce moleculele situate în stratul limită sunt afectate de forțe dezechilibrate îndreptate spre interfață, creând o forță și un câmp electric. Moleculele orientate în acest câmp formează un strat electric dublu - particulele încărcate negativ sunt situate în exteriorul stratului lichid, particulele încărcate pozitiv sunt în interior.

În cazul unui dezechilibru în stratul dublu, așa cum se observă atunci când lichidul se mișcă, are loc o separare spațială a sarcinilor, în urma căreia suprafețele conductelor și lichidul sunt încărcate cu energie electrică de semn opus. Mărimea sarcinii electrice rezultate crește invers cu debitul fluidului, rugozitatea și lungimea conductei. Acumulări mari de sarcini sunt observate în locuri cu rezistență dinamică crescută, adică la ieșirea de lichid, la viraj, în constricții, expansiuni etc.

Experimentele au arătat că viteza de transport prin conducte a lichidelor inflamabile cu o rezistență electrică mare de ordinul 10-10 ohmi nu trebuie să depășească 1 m/s pentru a evita acumularea de potențial periculos. Pentru acetonă, viteza de curgere nu trebuie să depășească 10 m/s.

Pentru viața umană, descărcările de electricitate statică nu reprezintă o amenințare mortală: sunt fie curenți pe termen scurt, fie curenți scăzuti. Cu toate acestea, ele au un efect fiziologic asupra corpului uman. Descărcările frecvente de electricitate statică provoacă nervozitate în rândul lucrătorilor, ceea ce duce uneori la o încălcare a regimurilor tehnologice, o scădere a productivității muncii. Ca urmare a reacției musculare cauzate de șocuri electrice, sunt posibile leziuni mecanice cauzate de părțile în mișcare și prost protejate ale echipamentului. Au fost cazuri de oameni care au căzut de la înălțime atunci când primesc lovituri de la o descărcare de electricitate statică.

Formarea electricității statice pe materialele sintetice duce la contaminarea rapidă a suprafeței acestora. În acest sens, există anumite inconveniente în funcționarea mobilierului, corpurilor de iluminat, obiectelor de uz casnic din plastic etc.

S-a stabilit că murdăria îmbrăcămintei din fibre sintetice este de 300-500 de ori mai mare decât cea a îmbrăcămintei din bumbac. Atunci când purtați astfel de haine din țesătură sintetică, microclimatul se deteriorează rapid la o persoană, în urma căruia respirația pielii, transferul de căldură etc. sunt perturbate.

Electrificarea materialelor sintetice contribuie la o eliberare mai intensă a componentelor lor constitutive (V. A. Tsendrovskaya, A. M. Shevchenko, 1969) și crește rata distrugerii lor chimice. Pericolul electricității statice formate pe suprafața polimerilor constă și în faptul că substanțele toxice volatile eliberate din aceștia, dobândind potențial, pătrund mai ușor în organism.

Oamenii de știință din multe țări sunt acum ocupați cu problema combaterii electrificării. Dar se dovedește că nu orice electrificare trebuie distrusă. Deci, SEP-ul Pământului afectează în mod constant activitatea vitală a organismului, dar izolarea unei persoane din acest domeniu îi va afecta negativ bunăstarea. Un exemplu este starea precară de sănătate a unor oameni în timp ce călătoresc în vagoane și avioane din metal, când EPS-ul Pământului este ecranat cu o carcasă metalică (Yu. Morozov, 1969).

Pentru măsurarea sarcinilor electrostatice în condiții naturale se folosesc diverse instrumente de măsurare, a căror utilizare depinde de tipul de material sintetic și de mediu. Pentru a măsura mărimea potențialului acumulat pe materialele polimerice, în laborator a fost creat un dispozitiv care simulează principalii factori - viteza de frecare, sarcina pe probele de materiale (K. I. Stankevich, V. A. Tsendrovskaya, 1970).

Gradul de electrificare a materialelor polimerice depinde în mare măsură de compoziție chimicăși proprietăți conductoare electric. De exemplu, electrificarea plăcilor din clorură de polivinil (PVC) pe rășina de latex este de peste 20 de ori mai mică decât pe rășina în suspensie. Plăcile PVC realizate dintr-un amestec de latex și rășini de suspensie au un grad scăzut de electrificare. Cele mai puțin electrificate materiale plastice au umpluturi cu proprietăți hidrofile.

Umiditatea are un efect semnificativ asupra electrificării materialelor polimerice (Fig. 1). La o umiditate de 60-80%, valoarea de încărcare scade de 2-3 ori. La o umiditate de 80%, se formează un strat monomolecular, care determină pierderea capacității materialului de a acumula sarcini de electricitate statică la suprafață. Reducerea conținutului de umiditate din aer duce la o creștere a conductibilității materialului polimeric.

Apa adsorbită pe suprafața materialului se desorbie atunci când umiditatea mediului se modifică, iar proba își păstrează proprietățile dielectrice timp de câteva luni. Cu toate acestea, atunci când sunt depozitate în aer pentru o perioadă lungă de timp, capacitatea materialelor plastice de a acumula sarcini de electricitate statică scade. Acest lucru pare să se datoreze unor schimbări distructive

Orez. 1.

Acumulat pe polimeri, din umiditatea aerului din jur.

Orez. 2.

Acumulat pe polimeri, la umiditate relativa: A - 30%, B, C-50%, D, D - 60%. material sub influența nu numai a apei, ci și a altor factori de mediu.

Există, de asemenea, o anumită relație matematică între mărimea sarcinii acumulate pe materialul polimeric și temperatura ambiantă (Fig. 2). Dependența încărcăturii de temperatură este inversă - cu o scădere a temperaturii la aceeași umiditate, se observă o creștere a sarcinii. Totuși, efectul temperaturii asupra mărimii sarcinii este mult mai puțin pronunțat decât cel al umidității.

Pentru unele materiale sintetice, cum ar fi articolele de îmbrăcăminte pe bază de nailon, dependența de temperatură poate fi exprimată prin următoarea formulă (Capt James, 1963):

Unde Q este valoarea taxei;

A și B = valori constante;

T - temperatura aerului.

Când se studiază hainele în condițiile din nordul îndepărtat, s-a confirmat că pot fi efectuate calcule folosind această formulă pentru a determina electrificarea la temperaturi de la -45 la 10 ° C. Cunoscând magnitudinea sarcinilor în condiții de două temperaturi, este posibil să se calculeze magnitudinea sarcinii care apare la orice altă temperatură.

Dintre polimerii utilizați pentru pardoseli, linoleumul și plăcile din PVC au cea mai mare conductivitate electrică. La o umiditate a aerului de 15-30%, sarcina pe acoperirile de podea din PVC linoleum poate ajunge la aproximativ 2000 V. La o umiditate relativă a aerului și o temperatură de 20 ± 3 ° C, apare un câmp de electricitate statică stabil, a cărui magnitudine depinde de prezența și natura echipamentului electric. În încăperile cu parchet, intensitatea câmpului în apropierea suprafeței podelei și pe corpul uman nu depășește 50 V/cm. În același timp, în încăperile cu o cantitate mare de echipamente pe suprafața podelei acoperite cu linoleum PVC, încărcarea ajunge la câteva zeci de kilovolți. Când mergeți pe aceste etaje, pe corpul lucrătorilor se acumulează sarcini de până la 40 kV și mai mult. Plăcile de relin, nitrolinoleum, cumaronă au proprietăți electrice mai mici.

Studiile privind electrificarea pardoselilor din materiale polimerice în condiții naturale ale diferitelor zone climatice ale URSS au arătat că magnitudinea sarcinii electricității statice fluctuează în principal în intervalul 300-500 V/cm. Uneori atinge 1500-2000 V/cm la umiditate scăzută a aerului (20-25%), în principal pe materiale plastice importate, al căror conținut de liant este de aproximativ 50% din masa totală a materialului. Opinia că, în condițiile din Arctica și Kazahstan, unde există o umiditate relativă scăzută a aerului atmosferic (10-20%), electrificarea pardoselilor din materiale polimerice ajunge la zeci de kilovolți, nu a fost justificată. Acest lucru se datorează faptului că umiditatea relativă scăzută se observă numai în atmosfera deschisă, în timp ce în interior este nivelată în toate zonele climatice.

Într-un sondaj în masă asupra populației care locuiește în camere cu pardoseli din plastic, a fost dezvăluit că plângerile cu privire la efectul electricității statice se reduc în principal la dureri de cap, oboseală și dureri în zona inimii.

La electrificarea pardoselilor din plastic, aspectul materialului tălpii de încălțăminte este esențial. Dintre cele 9 materiale de talpă (VMSh, piele, BSh, BM, VM, vulcanită, f, fibră de piele, pâslă), cea mai mare electrificare a linoleumului PVC la 60% umiditate a aerului este cauzată de înlocuitorul de piele marca VMSh (1400 V), iar cel mai puțin se simte (710 V).

Mărimea sarcinii care apare în timpul frecării face posibilă nu numai evaluarea efectului câmpului electrostatic în aspectul igienic, ci și evaluarea gradului de electrizare în comparație cu potențialul. Valoarea potențialului se determină cu ajutorul unui voltmetru (kilovoltmetru) și depinde de capacitatea acestuia. Prin urmare, aceeași valoare potențială înregistrată cu un voltmetru corespunde unei cantități diferite de electricitate pe suprafața studiată.

Nivelul de electrificare a materialelor polimerice este foarte influențat de spălarea pardoselilor, a echipamentelor, a rufelor etc. S-a stabilit că după o singură umezire și uscare a probelor timp de 15 minute, încărcarea pe suprafața acestora scade de 2-3 ori, iar după umezirea și uscarea repetată timp de 14 zile, de 10-12 ori. Prin urmare, în condiții de funcționare după tratament repetat și prelungit de suprafață cu apă, capacitatea acestora de a acumula sarcini de electricitate statică scade de aproximativ 10-12 ori.

Se știe că rezistența la suprafață a materialelor determină capacitatea acestuia la electrificare statică (L. Loeb, 1963). Studiile au arătat că după umezirea și uscarea pe termen scurt a probelor în aer timp de 15 minute, rezistența lor la suprafață scade de 5-10 ori, iar după uscare timp de o zi, de 1,5-3 ori. Dacă aceste probe sunt supuse umezării repetate, atunci proprietățile lor dielectrice nu sunt restabilite nici la 10 zile de la ultima umectare. Acest lucru se datorează, probabil, faptului că probele conțin substanțe care pot absorbi umezeala în cantități mari (argilă, talc, barită, pudră de var). Udarea probelor duce la absorbția umidității în întregul material. Desorbția din straturile interioare este mult mai lentă decât de la suprafață.

Dintre factorii care afectează nivelul de acumulare a electricității statice pe materialele polimerice, trebuie remarcată și sarcina pe eșantion. Cantitatea de sarcină este direct proporțională cu sarcina. O creștere a sarcinii de 2 ori duce la o creștere a încărcăturii de 1,3-1,5 ori.

Nivelul de electrificare a țesăturilor sintetice este afectat semnificativ de proprietățile lor de conductivitate și sorbție. Materialele cu proprietăți de conductivitate și sorbție scăzute au cele mai înalte proprietăți electrificate (E. X. Tsirin, 1973).

Există o corelație clară între țesuturile electrificate și proprietățile lor de sorbție (Tabelul 3).

Tabel Dependența materialelor textile electrificate de proprietățile lor de sorbție

În atelierul de deformare, electricitatea statică pe corpul muncitorilor nu este înregistrată, iar pe echipament este de 1 kV. Aproximativ în aceleași limite, valorile electricității statice sunt determinate pe linia de producție a unei fabrici de tricotat. Cele mai înalte niveluri electricitatea statică se acumulează pe o mașină de grămadă, în special la fabricarea produselor din bumbac (până la 20-30 kV), semi-lână (până la 20 kV), mătase cu viscoză (până la 30 kV), nailon (până la 40 kV).

Electrificarea lucrătorilor implicați în diferite procese tehnologice este: atunci când se lucrează la o mașină de grămadă - de la 0,5 la 2 kV (în funcție de tipul de țesătură), la o mașină de forfecare - de la 1,5 la 3 kV. Nu se observă electrificare în atelierul de tricotat urzeală și în alte zone.

O sarcină foarte importantă și urgentă este dezvoltarea unor măsuri care să excludă sau să reducă posibilitatea expunerii unei persoane la electricitate statică la locul de muncă și acasă. Pentru a reduce electrificarea dielectricilor, au fost dezvoltate mai multe metode: ionizarea mediului, instalarea de dispozitive speciale - neutralizatoare și creșterea conductibilității materialelor. Dintre acestea, cea mai eficientă este creșterea conductivității polimerilor prin introducerea de agenți antistatici în compoziția lor. Aceste substanțe îndepărtează sarcinile statice care se pot acumula pe suprafața materialului, deci trebuie să fie de natură hidrofilă sau ionică.

Utilizarea agenților antistatici în producția țării noastre este la început. Rezultatele primelor studii experimentale ale materialelor polimerice cu agenți antistatici introduși în compoziția lor au confirmat promisiunea acestei metode. Aplicarea unui agent antistatic pe suprafață reduce electrificarea materialului cu 2-5. o singura data.

De mare importanță sunt proprietățile antistatice ale medicamentului și cantitatea acestuia. Dintre cele 8 medicamente antistatice studiate (stearox-6, stearox-920, oxalin G-2, sintanol DT-7, sintanol DS-10, oxanol US-17, oxanol 0-18, preparat OS-20), cele mai eficiente au fost oxanol 0-18, oxalin C-2-1 sintanol.

Principalele cerințe pentru agenții antistatici sunt următoarele. Acestea trebuie să prevină acumularea sarcinilor statice sau să le descarce foarte repede. În plus, agenții antistatici ar trebui să mărească conductivitatea suprafeței materialelor plastice, astfel încât încărcăturile asociate să se scurgă rapid în atmosfera înconjurătoare. O creștere a conductivității suprafeței poate fi realizată fie prin creșterea concentrației de umiditate din material prin creșterea higroscopicității suprafeței acestuia, fie prin crearea de straturi conductoare organice.

Unul dintre metode eficiente reducerea acumulării de electricitate statică înseamnă reducerea coeficientului de frecare dintre polimer și materialul în contact cu acesta. Acest lucru necesită ca agentul antistatic să formeze o peliculă asemănătoare cauciucului pe suprafața plasticului.

În prezent, un număr mare de substanțe au fost propuse ca agenți antistatici. Cei mai mulți dintre aceștia aparțin uneia din cele 5 clase: compuși nitro (amine cu lanț lung, amide și baze sau săruri cuaternare), acizi sulfonici sau arilalchil sulfonați, acizi cu conținut de fosfor sau arilalchil fosfați, poliglicoli și derivații acestora, inclusiv poliglicoli și derivații acizilor grași poliglicol și derivații lor poliglicoliglicoli, esterii și derivații lor alhidroglicoli.

Agenții antistatici sunt aplicați pe suprafața materialelor plastice sau încorporați în acestea. Mai eficienți sunt aditivii antistatici introduși în plastic. Materialele utilizate în aceste scopuri trebuie să aibă rezistență electrică scăzută și să formeze o peliculă la suprafață cu soluții de apă sau alți solvenți volatili cu energie superficială scăzută.

Eficacitatea tuturor agenților antistatici scade semnificativ odată cu scăderea umidității atmosferice. Acest lucru se datorează probabil faptului că cantități mici de umiditate de sorbție au un efect asupra ionizării care poate apărea în agenții antistatici neionici.

Multe pot forma o suprafață antistatică compuși chimici. În același timp, pentru introducerea acestor substanțe în compoziția polimerilor, alegerea este mai limitată, deoarece eficiența lor poate fi specifică fiecărui tip de plastic. De exemplu, compuşii de amoniu cuaternar sunt mai preferaţi pentru utilizare în polistiren, şi eteri de polietilen glicol în polietilenă. În plus, acești aditivi trebuie să aibă un anumit set de proprietăți. De proprietăți chimice acestea trebuie să aibă o anumită compatibilitate cu materialele plastice, deoarece există limite la care eficiența este cea mai mare. Compatibilitatea foarte mare duce la dizolvarea completă a agentului în plastic. Prin urmare, pe suprafața materialului trebuie să existe întotdeauna o anumită cantitate de substanță care conferă proprietăți antistatice. Dacă stratul de suprafață este spălat, atunci agentul antistatic rămâne în masa materialului și nu se ridică la suprafață. Compatibilitatea foarte scăzută duce la stratificarea masei. Acest lucru se poate întâmpla cu un compus cu greutate moleculară mică și poate duce la rezultatul nedorit al transpirației. Experimentele și observațiile în condiții naturale au arătat că agentul ar trebui să aibă o compatibilitate medie cu materialele plastice.

Compatibilitatea este determinată de capacitatea agentului antistatic de a difuza prin material. Această proprietate este deosebit de importantă și este un indicator al duratei de viață efectivă a agentului. Evident, compușii cu greutate moleculară mică se vor mișca liber în masa materialului la suprafața sa. În astfel de cazuri, deși performanța agentului poate fi bună, durata de viață a acestuia va fi scurtă. În utilizare normală, agentul poate fi șters cu ușurință și, deoarece cantitatea este limitată, activitatea sa nu poate fi de lungă durată. În același timp, compușii cu greutate moleculară mare sau compatibilitate ridicată se vor mișca mai lent și activitatea lor va fi mai lungă. În plus, dacă compatibilitatea aditivului cu materialele plastice este foarte mare, atunci este necesar mai mult agent antistatic și, prin urmare, proprietățile sale mecanice se deteriorează.

Rata de difuzie este determinată de timpul necesar pentru ca concentrația maximă să se acumuleze pe suprafață sau de timpul dintre producția unui produs și proprietățile sale antistatice. Echilibrul dintre compatibilitate și rata de difuzie poate fi ajustat în două moduri. În primul rând, acțiunea agentului antistatic poate fi modificată prin adăugarea unui al doilea component, crescând sau micșorând astfel compatibilitatea și mișcarea ulterioară. O altă modalitate ar putea fi crearea unui astfel de agent antistatic, a cărui structură moleculară include compuși chimici care stabilesc un echilibru între compatibilitate și capacitatea de mișcare. De exemplu, o serie de compuși alcoolici de amoniu cuaternar pot fi preparați cu diverși compuși cationici și anionici.

Mulți agenți antistatici nu sunt utilizați din cauza instabilității lor termice în producția și prelucrarea materialelor plastice. În prezent, există puțini compuși cu o structură chimică stabilă care pot da un efect antistatic permanent și, în același timp, pot rezista la temperaturi și presiuni ridicate fără a se descompune. De exemplu, s-a descoperit că compușii de amoniu cuaternar sunt instabili la temperatura ridicatași în prelucrarea materialelor plastice

O astfel de reacție este periculoasă nu numai pentru că substanța adăugată își pierde proprietățile antistatice, ci și pentru că se eliberează acid, ceea ce crește coroziunea echipamentelor utilizate în industria plasticului.

Agenții antistatici trebuie să aibă o volatilitate scăzută și non-toxicitate și să aibă un efect antistatic de lungă durată. Este foarte dificil de prevăzut durata acțiunii unui agent antistatic, deoarece în timpul funcționării materialelor plastice stratul său de suprafață, difuzia și echilibrul agentului antistatic sunt perturbate în mod constant.

Aditivii antistatici introduși în plastic trebuie să fie un anumit procent în raport cu acesta. Concentrația optimă de agenți antistatici depinde în principal de afinitatea lor față de polimer și de suprafața pe unitate de volum, adică de cât de mult este mai mare suprafața particulelor pe unitate de volum în aditiv decât în ​​polimer. Observațiile au arătat că este necesară o concentrație minimă de compuși pentru a forma un strat de suprafață durabil. O creștere suplimentară a concentrației nu dă un efect imediat, deși, probabil, se formează o rezervă în acest caz pentru a reumple pierderile de compus în timpul descompunerii.

Agentul trebuie să aibă o greutate moleculară atât de scăzută încât să migreze la suprafață și, în același timp, suficient de mare pentru a avea o oarecare rezistență și pentru a nu fi îndepărtat ușor de pe suprafață. Agenții antistatici trebuie să fie incolori sau să aibă o culoare slabă, deoarece compușii puternic colorați provoacă anumite dificultăți în obținerea tonurilor palide.

Acțiunea agenților antistatici trebuie să se bazeze pe unul sau mai multe fenomene fizice: pe higroscopicitate - pentru a colecta apa din atmosferă, polaritate - agentul este un compus polar și conduce curentul, vâscozitatea - agentul trebuie să aibă un astfel de grad de vâscozitate încât să capteze electronii care se deplasează spre suprafață.

Nu pot exista agenți anti-electrostatici universali, deoarece aceștia sunt determinați de tipul de plastic, scopul acestuia etc.

Recent, s-a acordat multă atenție studiului efectului biologic al electricității statice. Acest interes nu este întâmplător. Se știe că electricitatea statică, care apare, de exemplu, la purtarea lenjeriei clorurate, are efect terapeutic (K. A. Rapoport, 1965) în anumite boli neurologice (reumatism, sciatică, plexită etc.). Probabil că aici se observă același efect ca și în cazul uneia dintre metodele de electroterapie - franklinizare. Franklinizarea este înțeleasă ca tratament cu electricitate statică, care include acțiunea combinată a aerului ionizat, un câmp de înaltă tensiune și descărcări mici între corp și electrozii franklinizatorului. Cu toate acestea, utilizarea pe scară largă a electricității statice ca remediu provoacă scepticism. Acest lucru se datorează faptului că încă nu s-a clarificat ce fenomene - fizice sau chimice - duc la îmbunătățire.

În același timp, se știe că ionii nu numai că determină aportul de oxigen al pielii, dar activează și procesele metabolice din celulă. Prin urmare, atunci când purtați haine, este foarte important ce polaritate va fi SEP-ul pe el. De exemplu, atunci când purtați haine din țesătură lavsan, în jurul corpului apare un SEP de polaritate negativă, care nu permite trecerea ionilor de aer cu o sarcină negativă. Când purtați haine din lână artificială, în jurul corpului se formează un câmp electrostatic cu sarcină pozitivă, care împiedică pătrunderea ionilor de oxigen de aer în piele (N. N. Alfimov, V. V. Belousov, 1973).

Procesele biochimice din organism sunt imposibile fără schimbul de sarcini electrice pe moleculele de proteine, grăsimi, carbohidrați și săruri.

Încălcarea pătrunderii ionilor de aer poate contribui la dezvoltarea modificărilor trofice ale pielii și într-un mod reflex la o serie de alte modificări patologice în organism, în special în sistemele cardiovascular și nervos.

Sa stabilit experimental că există o strânsă corelație între electrice; rezistența pielii cu astfel de indicatori ai stării centralei sistem nervos, ca timp de reacție latent la lumină, sunet, căldură, precum și relația dintre nivelul de rezistență electrică a pielii cu pragul de senzații care apar în timpul descărcărilor de electricitate statică (N. S. Smirnitsky, G. A. Antropov, 1969). Există, de asemenea, o sensibilitate individuală a pielii la oameni la acțiunea electricității statice. Acest lucru se datorează probabil stării inegale a pielii la diferite persoane. Pielea poate fi grasă, normală și uscată. Cu cât este mai uscat, cu atât rezistivitatea sa electrică este mai mare și, în consecință, în el sunt stocate mai multe sarcini. Odată cu vârsta, celulele corpului, inclusiv epiderma, suferă unele modificări, pielea devine mai uscată. Persoanele în vârstă se plâng adesea de încărcături electrice atunci când ating obiecte neîncărcate sau o altă persoană (S. Yu. Morozov, 1969). Pielea se usucă și spălare frecventă apa fierbinte cu săpun.

Într-un experiment acut, s-a constatat (F. G. Portnov, 1968) că, ca urmare a unei acțiuni pe termen scurt (15-60 min) a SEP 4000 V/cm, numărul de eritrocite, procentul de hemoglobină și funcțiile autonome ale organismului (ritmul cardiac și respirația) deviază de la nivelul inițial.

Într-un experiment cronic, sub acțiunea SEP cu o tensiune de 2000 f/cm timp de 1,5 luni, 4 ore pe zi, de 6 ori pe săptămână, parametrii hematologici și starea sistemele cardiovasculare s nu s-a modificat semnificativ statistic. Experimentul cronic a arătat o tendință de a slăbi reactivitatea organismului animal în raport cu acțiunea SEP.

În condiții de producție, unde SEP a atins 30-40 kV, boli ale sistemului nervos și cardiovascular, tulburări ale ciclului ovario-menstrual, gripă și catar superior. tractului respirator. Aceste date indică faptul că la persoanele expuse la expunerea pe termen lung la SEP, rezistența organismului la boli infecțioase coborât.

Persoanele expuse la electricitate statică au o rezistență redusă a pielii la curent electric, puterea și rezistența mușchilor și oaselor scad, reacțiile nervoase la lumină și sunet încetinesc, se observă un număr mai mare de zile de invaliditate decât la persoanele care nu au fost expuse la SEP (L. I. Maksimova, 1972). Sub influența SEP, pH-ul sucului gastric este redus semnificativ și timpul de coagulare a sângelui este redus.

Când sunt expuse la SEP cu o putere de 400-500 V/cm, animalele experimentale prezintă modificări substanțiale și conformaționale în celulele capului și măduva spinării, glandele suprarenale, ficatul, rinichii, splina, mușchii scheletici, scade hematocritul, crește timpul de coagulare termică a proteinelor plasmatice, eozinofilie (B. M. Medvedev, S. D. Kovtun, 1969). Studii electrofiziologice ale stării funcționale nervi periferici indică faptul că SEP crește perioada de latentă, durata potențialului de acțiune și faza refractară absolută a excitației. Creșterea acestor indicatori în timp este considerată de autori ca o scădere ușoară a mobilității proceselor excitatorii în fibrele nervoase ale nervilor periferici mixți. Acest lucru se întâmplă din cauza unei încălcări a permeabilității celulare pentru ionii de potasiu și sodiu, care, după cum știți, este direct legată de modificările reacțiilor electrice din celule.

S-a stabilit că SEP cu o putere de 500 V/cm reduce sensibilitatea tactilă și la durere, reduce tonusul și reactivitatea. sistem vascular piele, circulația sângelui în piele, crește rezistența pielii, scade potențialul redox (M. G. Shandala, V. Ya. Akimenko, 1973). Intensitatea SEP de 1000 V/cm pe lângă aceste modificări reduce nivelul de stabilitate funcțională a receptorilor de frig, pielea bactericidă și amploarea reflexelor galvanice cutanate, crește potențialele în punctele active ale inimii și plămânilor. SEP 250 V/cm nu provoacă (orice deplasări biologice și, prin urmare, se recomandă ca DU de acumulare pe haine. Ca DU de acumulare/SEP pe haine, K. A. Rapoport și coautorii (1973) recomandă o tensiune de 300 V/cm pe baza unui sondaj pe subiecți.

Pentru a regla SEP acumulat pe materialele polimerice utilizate în construcții, am efectuat studii pe șobolani albi în condiții simulate (K. I. Stankevich și colab., 1972). Instalația pe care am creat-o constă într-o cameră cu dimensiunile 45 X 30 X 13 cm.Cu ajutorul consolelor, electrozii se pot apropia și îndepărta de cameră, precum și își pot schimba poziția în raport cu camera (orizontal sau vertical). Acest lucru face posibilă investigarea influenței direcției liniilor de câmp în raport cu corpul animalelor de experiment. În cameră, este posibil să se studieze efectul biologic atât al HSE, cât și al încărcării sale.

Ca generator de electricitate statică, se folosesc franklinizatoare de aer conectate la rețea. Pentru a controla tensiunea furnizată de franklinizatoarele cu aer, în cameră este instalat un kilovoltmetru. Calculul tensiunii SEP (E) în cameră se efectuează conform formulei:

Unde G este tensiunea indicată pe scara kilovoltmetrului;

H este distanța dintre electrozi.

Am efectuat studii în condiții simulate la puteri SEB de 1800, 1100, 300, 150 V/cm, adică în cele mai tipice condiții naturale. Conform acestor studii, cei mai sensibili indicatori ai acțiunii SEP asupra organismului animalelor sunt enzimele redox - peroxidaza, catalaza, succinat dehidrogenaza. La o tensiune de câmp de 300 V/cm și mai mare, activitatea peroxidazei, indicii peroxidazei și catalazei au scăzut semnificativ statistic la animalele de experiment, cu toate acestea, aceste schimbări au început abia din luna a 2-a a experimentului.

La 2 săptămâni după începerea experimentului, conținutul de adrenalină în urină a crescut semnificativ statistic, coagularea sângelui a crescut și rezistența osmotică a eritrocitelor a scăzut.

O scădere a rezistenței termice a proteinelor plasmatice și a leucocitelor din sânge, precum și o creștere a cantității de ioni de sodiu din plasma sanguină, au avut un caracter stabil. Acesta din urmă se datorează probabil permeabilității crescute a membranelor celulare sub influența HSE. Și, după cum știți, ionii Na + afectează excitabilitatea sistemului nervos, echilibrul apei și formarea proprietăților adaptative ale corpului. Parametrii sanguini (numărul de eritrocite, eozinofile, reticulocite, procentul de hemoglobină, conținut de zahăr) au avut un caracter de fază, care, aparent, poate fi explicat prin efectul iritant al SEP asupra funcției hematopoietice a măduvei osoase și stresul inițial din organism cu adaptarea ulterioară.

Alături de studiile pe animale, clinicienii au efectuat examinare cuprinzătoare personalul de întreținere a unei centrale telefonice la distanță lungă, unde electrificarea pardoselilor pe bază de linoleum PVC și a corpului muncitorilor ajunge la 10-30 kV. 71% dintre angajați au avut tulburări funcționale din sistemul nervos, iar în 44% - din partea cardiovasculară. Angajații s-au plâns de dureri de cap constante, iritabilitate și oboseală crescute, dureri în regiunea inimii, care s-au intensificat în timpul zilei de lucru. Studiile hematologice au evidențiat o leucopenie severă și o scădere a hematocritului.

Astfel, studiile au arătat că valoarea SEP de 300 V/cm este pragul, iar 150 V/cm este subprag și poate fi reglată ca „inactiv”.

O problemă teoretică și practică foarte importantă a problemei luate în considerare este elucidarea mecanismului acțiunii biologice a HSE. Din datele prezentate, se poate observa că dezvăluirea mecanismelor de răspuns la SEP prezintă dificultăți semnificative.

B. M. Medvedev și S. D. Kovtun (1969) consideră că mecanismul acțiunii biologice a SEP se bazează pe încălcări ale proceselor conformaționale ale c. componentele celulare proteice ca urmare a modificărilor forțelor intracelulare electrostatice și a tulburărilor în metabolismul celular. Ca una dintre legăturile în mecanismul acțiunii biologice a SEP, FG Portnov și coautorii (1973) consideră participarea adrenoreceptorilor.

Studiile noastre indică faptul că permeabilitatea membranelor celulare și activitatea afectată a oxidoreductazelor joacă un rol important în mecanismul acțiunii biologice a HSE.

Yu. L. Kholodov (1966) consideră că efectul fiziologic al SEP asupra organismului se realizează într-un mod reflex. Prin iritarea terminațiilor nervilor trigemen și a altor nervi, SEP poate provoca o schimbare a stării funcționale a sistemului nervos central. În plus, există o modificare a sensibilității pielii, stimularea circulației capilare, normalizarea tonusului vascular, o schimbare a compoziției morfologice a sângelui, o îmbunătățire a schimbului de gaze și a activității tractului gastrointestinal.

Stresul static aduce beneficii și uneori necazuri. Să încercăm să ne dăm seama de ce. La o petrecere prietenoasa, amestecati o lingura de sare si un praf de piper intr-o cana. Cereți prietenilor să împartă amestecul în componente. După încercări zadarnice, arată-le un mic experiment. Pieptănați-vă părul cu un pieptene de plastic, apoi atingeți-l de conținutul paharului. Particulele de piper vor ieși din recipient de la sine. În centrul acestei experiențe distractive se află un fenomen interesant de electricitate statică.

Prin cuvântul „electricitate”, oamenii de știință înțeleg interacțiunea sarcinilor electrice. Mișcarea lor este simplificată, astfel încât oamenii să poată folosi o varietate de dispozitive și mecanisme: de la un fierbător la un troleibuz. Electricitatea statică nu se grăbește să pornească frigiderul sau telefonul mobil. Este într-o stare de relaxare. Adică, taxa gratuită se menține până când apar condițiile de deplasare. Este destul de simplu: imaginați-vă un pompier care așteaptă un raport despre un incendiu într-un bloc de locuințe.

Cum a fost descoperită electricitatea statică

În urmă cu aproximativ opt mii de ani, strămoșii noștri îmblânzeau caprele și oile sălbatice. Ei au observat că produsele din lână au o capacitate neobișnuită de a acumula o încărcare. Pentru prima dată, matematicianul grec antic Thales a încercat să formuleze conceptul de electricitate statică. Pentru experimentele sale, a folosit chihlimbarul. Piatra atrage mici particule ușoare dacă este frecată cu o cârpă de lână. Atunci nu au putut beneficia de acest fenomen. Electron este greacă pentru chihlimbar. O particulă elementară cu sarcină negativă a fost numită după el mult mai târziu.

Două mii de ani mai târziu, medicul de curte al reginei engleze, William Gilbert, descrie ce este electricitatea statică. În a lui munca stiintificaîn fizică, el subliniază natura conexă a electricității și fenomenele de magnetism. Cercetările britanicilor au devenit începutul unui studiu detaliat al subiectului în rândul colegilor din Europa. Un concept mai clar despre electricitatea statică a fost dat de experiența lui Otto von Guericke. Germanul a asamblat primul mecanism electrostatic. Era o minge de sulf pe o tijă de fier. Drept urmare, omul de știință a învățat că obiectele aflate sub influența electricității nu numai că se pot atrage, ci și se pot respinge unele pe altele.

Un pic de știință

Astăzi, cauzele electricității statice sunt bine înțelese. Acest fenomen se observă pe suprafețele unor obiecte ca urmare a interacțiunii cu alte materiale. Puterea încărcăturii și capacitatea acesteia de a persista depind de proprietățile și compoziția lor. Cel mai simplu exemplu de interacțiune a corpurilor este frecarea. Cu cât fata își pieptănează părul mai intens și mai repede, cu atât sarcina se formează mai puternică. Electricitatea statică înconjoară oamenii peste tot, dar ei nu o observă întotdeauna. Încărcările electrostatice se formează pe vreme însorită când conduceți o mașină. Se acumulează din tensiunea care apare între asfalt și caroserie. Dacă șoferul nu folosește un agent antistatic, va provoca o scânteie.

Pericolul electricității statice

Majoritatea fenomenelor de electricitate statică în Viata de zi cu zi oamenii pur și simplu nu observă. Pot apărea neplăceri minore atunci când utilizați îmbrăcăminte din lână sau sintetice. Valorile actuale în acest caz sunt foarte mici și nu lasă răni. La nivel de gospodărie, este destul de sigur. Dificultăți apar atunci când vine vorba de producția industrială, industriile de prelucrare sau de inginerie mecanică. În cantități mari, în producție sunt prezente sarcini electrostatice. Mașinile-unelte, separatoarele, benzile transportoare pot avea un potențial semnificativ.

Dacă există mulți astfel de factori, se formează un câmp electric cu indicatori de mare putere. Acest mediu nu este doar inconfortabil, ci și periculos pentru sănătate. O preocupare majoră în mediile de producție periculoase este pericolul de incendiu al electricității statice. O sarcină mare se poate acumula pe suprafața echipamentului sau a îmbrăcămintei. Vorbim despre lucrul cu lichide inflamabile, gaze combustibile și amestecuri explozive. O scânteie poate provoca un accident grav.

Protecție ESD

Pentru a evita efectele adverse ale acestui fenomen, a fost elaborat un standard de stat pentru indicatorul intensității câmpurilor electrostatice. Maximul ei nivel admisibil 60 kV/m pe oră. Acestea pot varia în funcție de timpul în care lucrătorul se află în zona periculoasă. Măsurarea nivelului de electricitate statică este o sarcină pentru un profesionist. Indicatorul cheie este dependența rezistenței câmpului (capacitatea sa de a preveni trecerea curentului) și intensitatea acesteia (raportul dintre intensitatea câmpului și cantitatea de încărcare). Aceasta este baza pentru funcționarea instrumentelor de măsură.

Efectul electricității statice asupra corpului uman poate fi dăunător și cauzează diverse boli, inclusiv cele mentale. Dacă vorbim despre siguranța industrială în general, există două modalități principale de a lupta:

1. Reducerea posibilității de formare a sarcinilor electrostatice.
2. Eliminarea acumulării de sarcini electrostatice.

Pentru a reduce frecarea, piesele echipamentului sunt șlefuite și lubrifiate. Aceleași materiale sunt utilizate pentru fabricarea mecanismelor. Puteți scăpa de încărcături prin împământarea mașinilor.

Electricitatea statică poate fi dificilă atunci când pulverizați sau stropiți cu lichide scoruri mici conductivitatea curentului. Acest lucru este plin de aprinderea lor.

Problema este rezolvată prin utilizarea containerelor speciale și a condițiilor de procesare. LA fonduri personale Există mai multe tipuri de protecție împotriva tensiunii statice:

1. Îmbrăcăminte specială (pantaloni și jachetă).
2. Pantofi cu talpă care asigură izolație.
3. Mănuși.
4. Bratari pentru indepartarea stresului dielectric.

Nu există rău fără bine

Electricitatea statică este nu numai dăunătoare, ci și benefică. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, oamenii au îmblânzit electricitatea statică și au învățat cum să beneficieze de ea. Așadar, fenomenul este folosit cu succes în laminarea cherestea, în industria hârtiei. Taxa acumulată ajută la fabricarea și aplicarea etichetelor și la vopsirea cu pulbere de înaltă calitate a mașinilor.

Activitatea de zi cu zi a oricărei persoane este legată de mișcarea sa în spațiu. În același timp, nu numai că merge pe jos, ci călătorește și cu transportul.

În timpul oricărei mișcări, are loc o redistribuire a sarcinilor statice care modifică echilibrul echilibrului intern între atomii și electronii fiecărei substanțe. Este asociat cu procesul de electrificare, formarea electricității statice.

La solide distribuția sarcinilor are loc datorită mișcării electronilor, iar în lichid și gazos - atât electroni, cât și ioni încărcați. Toate împreună creează o diferență de potențial.

Motive pentru formarea electricității statice

Cele mai frecvente exemple de manifestare a forțelor statice sunt explicate la școală în primele lecții de fizică, când freacă tije de sticlă și ebonită pe țesătura de lână și demonstrează atracția bucăților mici de hârtie pentru ele.

De asemenea, este cunoscută experiența devierii unui jet subțire de apă sub acțiunea sarcinilor statice concentrate pe o tijă de ebonită.

În viața de zi cu zi, electricitatea statică se manifestă cel mai adesea:

când purtați îmbrăcăminte de lână sau sintetică;

mers în pantofi cu tălpă de cauciuc sau șosete de lână pe covoare și linoleum;

folosind articole din plastic.

Situația este agravată:

aer uscat din interior;

pereți din beton armat din care sunt realizate clădiri cu mai multe etaje.

Cum se creează încărcarea statică?

De obicei corpul fizic conține un număr egal de particule pozitive și negative, datorită cărora se creează un echilibru în el, asigurându-i starea neutră. Când este încălcat, corpul capătă o sarcină electrică de un anumit semn.

Static se referă la starea de repaus, când corpul nu se mișcă. În interiorul substanței sale, poate apărea polarizarea - mișcarea sarcinilor dintr-o parte în alta sau transferul lor de la un obiect din apropiere.

Electrificarea substantelor are loc ca urmare a achizitionarii, indepartarii sau separarii sarcinilor atunci cand:

interacțiunea materialelor datorită forțelor de frecare sau rotație;

o scădere bruscă a temperaturii;

iradiere căi diferite;

separarea sau tăierea corpurilor fizice.

Ele sunt distribuite pe suprafața unui obiect sau la o distanță de acesta la mai multe distanțe interatomice. Pentru corpurile neîmpământate, se răspândesc pe zona stratului de contact, iar pentru cele conectate la conturul pământului, curg pe acesta.

Dobândirea sarcinilor statice de către organism și curgerea acestora are loc simultan. Electrificarea este asigurată atunci când organismul primește mai mult potențial energetic decât cheltuiește în mediul extern.

Din această prevedere rezultă o concluzie practică: pentru a proteja corpul de electricitatea statică, este necesară devierea sarcinilor dobândite de la acesta către circuitul de pământ.

Metode de evaluare a electricității statice

În funcție de capacitatea de a forma sarcini electrice de diferite semne atunci când interacționează cu alte corpuri prin frecare, substanțele fizice sunt caracterizate în funcție de scara efectului triboelectric. Unele dintre ele sunt prezentate în imagine.

Următoarele fapte pot fi citate ca exemplu al interacțiunii lor:

mersul în șosete de lână sau pantofi cu tălpă de cauciuc pe un covor uscat poate încărca corpul uman până la 5÷-6 kV;

caroseria unui autoturism care circulă pe un drum uscat capătă un potențial de până la 10 kV;

cureaua de transmisie care rotește scripetele este încărcată până la 25 kV.

După cum puteți vedea, potențialul electricității statice atinge valori foarte mari chiar și în condiții casnice. Dar nu ne face mult rău pentru că nu are putere mare, iar descărcarea sa trece prin rezistența mare a plăcuțelor de contact și se măsoară în fracțiuni de miliamp sau puțin mai mult.

În plus, reduce semnificativ umiditatea aerului. Efectul său asupra cantității de stres corporal în contact cu diverse materiale este prezentat în grafic.

Din analiza sa rezultă concluzia: într-un mediu umed, electricitatea statică apare mai puțin. Prin urmare, pentru combaterea acesteia se folosesc diverse umidificatoare.

În natură, electricitatea statică poate atinge niveluri enorme. Când norii se deplasează pe distanțe lungi, între ei se acumulează potențiale semnificative, care se manifestă prin fulgere, a căror energie este suficientă pentru a despica un copac vechi de un secol de-a lungul trunchiului sau a arde o clădire rezidențială.

Când electricitatea statică se descarcă în viața de zi cu zi, simțim „ciupirea” degetelor, vedem scântei care emană din lucruri de lână, simțim o scădere a vigoarei și a eficienței. Curentul la care este expus corpul nostru în viața de zi cu zi afectează negativ starea de sănătate, starea sistemului nervos, dar nu aduce daune evidente, vizibile.

Măsurarea producătorilor echipament industrial produceți dispozitive care vă permit să determinați cu exactitate magnitudinea tensiunii sarcinilor statice acumulate atât pe carcasele echipamentelor, cât și pe corpul uman.

Cum să te protejezi de electricitatea statică în casa ta

Fiecare dintre noi trebuie să înțeleagă procesele care formează descărcări statice care reprezintă o amenințare pentru corpul nostru. Ele ar trebui să fie cunoscute și limitate. În acest scop, sunt organizate diverse evenimente educaționale, inclusiv emisiuni TV populare pentru populație.

Pe ei mijloacele disponibile sunt prezentate modalitățile de creare a tensiunii statice, principiile măsurării acesteia și metodele de implementare a măsurilor preventive.

De exemplu, având în vedere efectul triboelectric, cel mai bine este să vă pieptănați cu piepteni din lemn natural, mai degrabă decât cu metal sau plastic, așa cum fac majoritatea oamenilor. Lemnul are proprietăți neutre și nu formează încărcături atunci când este frecat de păr.

Pentru a elimina potențialul static din caroseria mașinii atunci când se deplasează pe un drum uscat, se folosesc benzi speciale cu agent antistatic, care sunt atașate la partea inferioară. Diferitele lor tipuri sunt prezentate pe scară largă la vânzare.

Dacă nu există o astfel de protecție pe mașină, atunci potențialul de tensiune poate fi îndepărtat prin împământarea pentru scurt timp a carcasei printr-un obiect metalic, de exemplu, o cheie de contact a mașinii. Este deosebit de important să efectuați această procedură înainte de realimentare.

Când o încărcătură statică se acumulează pe hainele din materiale sintetice, aceasta poate fi îndepărtată prin tratarea vaporilor dintr-un spray special cu compoziția Antistatică. În general, este mai bine să folosiți mai puțin astfel de țesături și să purtați materiale naturale din in sau bumbac.

La acumularea de încărcări contribuie și pantofii cu tălpi cauciucate. Este suficient să puneți branțuri antistatice din materiale naturale, deoarece efectele nocive asupra corpului vor fi reduse.

Efectul aerului uscat, care este tipic pentru apartamentele urbane iarna, a fost deja discutat. Umidificatoarele speciale sau chiar bucăți mici de pânză umezită plasate pe bytarii îmbunătățesc situația și reduc formarea de electricitate statică. Dar performanța regulată a curățării umede în incintă vă permite să îndepărtați în timp util particulele electrizate și praful. Aceasta este una dintre cele mai bune apărări.

Aparatele electrice de uz casnic acumulează și sarcini statice pe carcasă în timpul funcționării. Sistemul de egalizare a potențialului conectat la bucla comună de masă a clădirii este conceput pentru a reduce impactul acestora. Chiar și o simplă cadă acrilică sau o structură veche din fontă cu aceeași inserție este supusă staticii și trebuie protejată într-un mod similar.

Cum să vă protejați împotriva electricității statice în producție

Factori care reduc performanța echipamentelor electronice

Descărcările care apar în timpul fabricării materialelor semiconductoare pot provoca daune mari, pot perturba caracteristicile electrice ale dispozitivelor sau chiar le pot dezactiva.

În condiții de producție, descărcarea poate fi aleatorie și depinde de o serie de factori diferiți:

valorile capacității formate;

potenţial energetic;

rezistența electrică a contactelor;

tip de procese tranzitorii;

alte accidente.

În acest caz, în momentul inițial de aproximativ zece nanosecunde, curentul de descărcare crește la un maxim, apoi scade în 100-300 ns.

Natura apariției unei descărcări statice pe un dispozitiv semiconductor prin corpul operatorului este prezentată în imagine.

Mărimea curentului este influențată de: capacitatea încărcăturii acumulate de o persoană, rezistența corpului său și plăcuțele de contact.

În producția de echipamente electrice, se poate crea o descărcare statică fără participarea operatorului, datorită formării de contacte prin suprafețele împământate.

În acest caz, curentul de descărcare este afectat de capacitatea de încărcare acumulată de carcasa dispozitivului și de rezistența plăcuțelor de contact formate. În acest caz, semiconductorul în momentul inițial este afectat simultan de potențialul de înaltă tensiune indus și de curentul de descărcare.

Datorită astfel impact complex deteriorarea poate fi:

1. explicit, atunci când performanța elementelor este redusă în așa măsură încât devin inutilizabile;

2. ascuns - prin reducerea parametrilor de iesire, uneori chiar incadrandu-se in specificatiile stabilite din fabrica.

Al doilea tip de defecțiuni este greu de detectat: ele afectează cel mai adesea pierderea performanței în timpul funcționării.

Un exemplu de astfel de daune din acțiunea tensiunii statice înalte este prezentat de graficele de abatere ale caracteristicilor curent-tensiune în raport cu dioda KD522D și circuitul integrat BIS KR1005VI1.

Linia maro sub numărul 1 arată parametrii dispozitivelor semiconductoare înainte de testarea cu tensiune crescută, iar curbele cu numerele 2 și 3 arată scăderea acestora sub acțiunea unui potențial indus crescut. În cazul #3, are mai mult impact.

Daunele pot fi cauzate de:

tensiune indusă supraestimată, care sparge stratul dielectric al dispozitivelor semiconductoare sau încalcă structura cristalului;

densitate mare de curent care curge, provocând o temperatură ridicată, ducând la topirea materialelor și arderea stratului de oxid;

teste, antrenament termic electric.

Daunele ascunse pot să nu afecteze performanța imediat, ci după câteva luni sau chiar ani de funcționare.

Metode de realizare a protecției împotriva electricității statice în producție

În funcție de tipul de echipament industrial, se utilizează una dintre următoarele metode de menținere a operabilității sau o combinație a acestora:

1. excluderea formării sarcinilor electrostatice;

2. blocarea intrării acestora la locul de muncă;

3. Cresterea rezistentei aparatelor si accesoriilor la actiunea descarcarilor.

Metodele nr. 1 și nr. 2 vă permit să protejați un grup mare de diferite dispozitive într-un complex, iar nr. 3 este utilizat pentru dispozitive individuale.

Eficiența ridicată a menținerii operabilității echipamentului se realizează prin plasarea acestuia în interiorul cuștii Faraday - un spațiu împrejmuit pe toate părțile cu o plasă metalică cu ochiuri fine conectată la bucla de pământ. Câmpurile electrice externe nu pătrund în interiorul acestuia și sunt prezente câmpuri magnetice statice.

Cablurile ecranate funcționează conform acestui principiu.

Protecția statică se clasifică după principiile de execuție în:

fizice și mecanice;

chimic;

structurale si tehnologice.

Primele două metode vă permit să preveniți sau să reduceți formarea sarcinilor statice și să creșteți rata debitului acestora. A treia tehnică protejează dispozitivele de efectele încărcărilor, dar nu afectează scurgerea acestora.

Puteți îmbunătăți stivuirea deversărilor prin:

crearea unei încoronări;

creşterea conductivităţii materialelor pe care se acumulează sarcini.

Rezolva aceste intrebari:

ionizarea aerului;

creșterea suprafețelor de lucru;

selecția materialelor cu cea mai bună conductivitate în vrac.

Datorită implementării lor, sunt create linii pre-preparate pentru drenarea sarcinilor statice în bucla de pământ, împiedicându-le să ajungă pe elementele de lucru ale dispozitivelor. În același timp, se ține cont de faptul că rezistența electrică totală a căii create nu trebuie să depășească 10 ohmi.

Dacă materialele au rezistență mare, atunci protecția se realizează în alte moduri. În caz contrar, încărcăturile încep să se acumuleze pe suprafață, care pot fi descărcate la contactul cu solul.

Un exemplu de protecție electrostatică cuprinzătoare a locului de muncă pentru un operator implicat în întreținerea și reglarea dispozitivelor electronice este prezentat în imagine.

Suprafața mesei este conectată la bucla de împământare printr-un conductor de conectare și un covoraș conductiv folosind terminale speciale. Operatorul lucrează în haine speciale, poartă pantofi cu tălpi conductoare și se așează pe un scaun cu un scaun special. Toate aceste măsuri permit îndepărtarea de înaltă calitate a sarcinilor acumulate la sol.

Ionizatoarele de aer de lucru reglează umiditatea, reduc potențialul electricității statice. Când le utilizați, se ține cont de faptul că conținutul crescut de vapori de apă din aer afectează negativ sănătatea umană. Prin urmare, încearcă să-l mențină la un nivel de aproximativ 40%.

De asemenea mod eficient poate exista o ventilație regulată a încăperii sau utilizarea unui sistem de ventilație în ea, atunci când aerul trece prin filtre, ionizează și se amestecă, asigurându-se astfel neutralizarea sarcinilor rezultate.

Pentru a reduce potențialul acumulat de corpul uman, brățările pot fi folosite pentru a completa setul de îmbrăcăminte și pantofi antistatic. Ele constau dintr-o bandă conductoare care este atașată de braț cu o cataramă. Acesta din urmă este conectat la firul de împământare.

Această metodă limitează curentul care trece corpul uman. Valoarea sa nu trebuie să depășească un miliamperi. Valorile mai mari pot provoca durere și șoc electric.

În timpul scurgerii încărcăturii la sol, este important să se asigure rata de plecare a acesteia într-o secundă. În acest scop, se folosesc pardoseli cu rezistență electrică scăzută.

Când lucrați cu plăci semiconductoare și componente electronice, se asigură și protecție împotriva deteriorării cauzate de electricitatea statică:

manevrarea forțată a ieșirilor plăcilor și blocurilor electronice în timpul verificărilor;

folosind unelte și fiare de lipit cu capete de lucru împământate.

Containerele cu lichide inflamabile amplasate pe vehicule sunt împământate folosind un circuit metalic. Chiar și fuzelajul aeronavei este furnizat cu cabluri metalice, care, în timpul aterizării, funcționează ca protecție împotriva electricității statice.

Ce este electricitatea statică

Electricitatea statică apare atunci când echilibrul intraatomic sau intramolecular este perturbat din cauza achiziției sau pierderii unui electron. De obicei, un atom este în echilibru datorită aceluiași număr de particule pozitive și negative - protoni și electroni. Electronii se pot muta cu ușurință de la un atom la altul. În același timp, formează ioni pozitivi (unde nu există electron) sau negativi (un singur electron sau un atom cu un electron suplimentar). Când apare acest dezechilibru, apare electricitatea statică.

Sarcina electrică a unui electron este (-) 1,6 x 10 -19 pendant. Un proton cu aceeași sarcină are o polaritate pozitivă. Sarcina statică în coulombi este direct proporțională cu excesul sau deficitul de electroni, adică numărul de ioni instabili.

Coulombul este unitatea de bază a sarcinii statice și determină cantitatea de electricitate care trece prin secțiune transversală conductor în 1 secundă la un curent de 1 amper.

Un ion pozitiv îi lipsește un electron, așa că poate accepta cu ușurință un electron dintr-o particulă încărcată negativ. Ionul negativ, la rândul său, poate fi fie un singur electron, fie un atom/moleculă cu un număr mare de electroni. În ambele cazuri, există un electron care poate neutraliza sarcina pozitivă.

Cum este generată electricitatea statică

Principalele cauze ale electricității statice sunt:

• Contactul dintre două materiale și separarea lor unul de celălalt (inclusiv frecare, înfășurare/desfășurare etc.).

• Schimbarea rapidă a temperaturii (de exemplu, când materialul este introdus în cuptor).

• Radiații cu valori energetice ridicate, radiații ultraviolete, raze X, câmpuri electrice puternice (nu sunt comune pentru producția industrială).

• Operații de tăiere (de exemplu, la mașini de tăiat sau mașini de tăiat hârtie).

• Ghidare (cauzată de o sarcină statică, apariția unui câmp electric).

Contactul cu suprafața și separarea materialului sunt probabil cele mai comune cauze ale electricității statice în industria de prelucrare a foliilor și foliilor. O sarcină statică este generată în timpul derulării/înfășurării materialelor sau mișcării diferitelor straturi de materiale unul față de celălalt.

Acest proces nu este complet înțeles, dar explicația cea mai veridică pentru apariția electricității statice în acest caz poate fi obținută prin desenarea unei analogii cu un condensator plat, în care energia mecanică este convertită în energie electrică atunci când plăcile se separă:

Tensiunea rezultată = efortul inițial x (distanța finală a plăcilor/distanța inițială a plăcilor).

Atunci când filmul sintetic atinge rola de alimentare/preluare, sarcina scăzută care curge de la material la rolă provoacă un dezechilibru. Pe măsură ce materialul depășește zona de contact cu arborele, tensiunea crește în același mod ca și în cazul plăcilor de condensator în momentul separării lor.

Practica arată că amplitudinea tensiunii rezultate este limitată din cauza defecțiunii electrice care are loc în decalajul dintre materialele adiacente, conductivitatea suprafeței și alți factori. Pe măsură ce filmul iese din zona de contact, puteți auzi adesea un mic trosnet sau scânteie. Aceasta se întâmplă în momentul în care sarcina statică atinge o valoare suficientă pentru a sparge aerul din jur.

Înainte de contactul cu rola, filmul sintetic este neutru din punct de vedere electric, dar în procesul de mișcare și contact cu suprafețele de alimentare, fluxul de electroni este direcționat către film și îl încarcă cu o sarcină negativă. Dacă arborele este metalic și împământat, sarcina sa pozitivă se scurge rapid.

Majoritatea echipamentelor au mulți arbori, astfel încât cantitatea de încărcare și polaritatea acesteia se pot schimba frecvent. Cel mai bun mod Controlul sarcinii statice este determinarea sa precisă în zona imediat în fața zonei cu probleme. Dacă încărcarea este neutralizată prea devreme, se poate reface înainte ca filmul să ajungă în această zonă cu probleme.

Polaritatea încărcării

Sarcina statică poate fi pozitivă sau negativă. Pentru descărcătoare de supratensiune curent continuu(AC) și polaritatea încărcării eclatoarelor pasive (perii) nu este de obicei importantă.

Probleme legate de electricitatea statică

Descărcări statice în electronice

Este necesar să se acorde atenție acestei probleme, deoarece. apare adesea în timpul manipulării componentelor electronice și componentelor utilizate în aparatele moderne de control și măsură.

În electronică, principalul pericol asociat cu încărcarea statică provine de la persoana care poartă încărcarea, iar acest lucru nu poate fi neglijat. Curentul de descărcare generează căldură, ceea ce duce la distrugerea conexiunilor, întreruperea contactelor și ruperea urmelor de microcircuite. Tensiunea ridicată distruge, de asemenea, filmul subțire de oxid de pe tranzistoarele cu efect de câmp și alte elemente acoperite.

Adesea componentele nu defectează complet, ceea ce poate fi considerat și mai periculos, deoarece. defecțiunea nu apare imediat, ci într-un moment imprevizibil în timpul funcționării dispozitivului.

Ca regulă generală, atunci când lucrați cu părți și dispozitive sensibile la statică, trebuie să aveți întotdeauna grijă să neutralizați încărcătura acumulată pe corpul uman.

Atractie/repulsie electrostatica

Aceasta este probabil cea mai frecventă problemă întâlnită în materiale plastice, hârtie, textile și industriile conexe. Se manifestă prin faptul că materialele își schimbă comportamentul de la sine - se lipesc împreună sau, dimpotrivă, se resping, se lipesc de echipament, atrag praful, înfășoară incorect pe dispozitivul de recepție etc.

Atracția / repulsia are loc în conformitate cu legea lui Coulomb, care se bazează pe principiul opusului pătratului. Într-o formă simplă, se exprimă după cum urmează:

Forța de atracție sau de repulsie (în Newtoni) = Sarcină (A) x Sarcină (B) / (Distanța dintre obiecte 2 (în metri)).

Prin urmare, intensitatea manifestării acestui efect este direct legată de amplitudinea sarcinii statice și de distanța dintre obiectele care atrag sau resping. Atracția și repulsia apar în direcția liniilor câmpului electric.

Dacă două sarcini au aceeași polaritate, se resping reciproc; dacă sunt opuse, se atrag. Dacă unul dintre obiecte este încărcat, acesta va induce tracțiune prin crearea unei copii în oglindă a încărcării pe obiectele neutre.

Risc de incendiu

Riscul de incendiu nu este o problemă comună pentru toate industriile. Dar probabilitatea de incendiu este foarte mare în imprimare și alte întreprinderi în care se folosesc solvenți inflamabili.

În zonele periculoase, cele mai comune surse de aprindere sunt echipamentele neîmpământate și conductorii în mișcare. Dacă un operator dintr-o zonă periculoasă poartă încălțăminte sport sau încălțăminte cu tălpi neconductoare, există riscul ca corpul său să genereze o sarcină care poate aprinde solvenții. Piesele mașinii conductoare neîmpământate sunt de asemenea periculoase. Tot ce se află în zona periculoasă trebuie să fie bine împământat.

Următoarele informații oferă o scurtă explicație a capacității descărcărilor statice de a provoca incendii în medii inflamabile. Este important ca vânzătorii fără experiență să cunoască în prealabil tipurile de echipamente pentru a evita greșelile în alegerea dispozitivelor pentru utilizare în astfel de condiții.

Capacitatea unei descărcări de a provoca un incendiu depinde de multe variabile:

• tip de descărcare;

• puterea de descărcare;

• sursa de descărcare;

• energie de descărcare;

• prezența unui mediu inflamabil (solvenți în fază gazoasă, praf sau lichide inflamabile);

• energia minimă de aprindere (MEV) a unui mediu inflamabil.

Tipuri de descărcare

Există trei tipuri principale - descărcări de scânteie, perie și perie glisantă. Descărcarea corona în acest caz nu este luată în considerare, deoarece se caracterizează prin energie scăzută și apare destul de lent. Descărcarea corona nu este de cele mai multe ori periculoasă, ar trebui luată în considerare numai în zonele cu pericol foarte mare de incendiu și explozie.

descărcare de scânteie

Acesta provine în principal dintr-un obiect moderat conductiv, izolat electric. Poate fi un corp uman, o piesă de mașină sau o unealtă. Se presupune că toată energia încărcăturii este disipată în momentul declanșării. Dacă energia este peste MEI a vaporilor de solvent, poate apărea aprinderea.

Energia scânteii se calculează după cum urmează: E (în Jouli) = ½ C U2.

descărcarea periei

Descărcarea periei are loc atunci când părțile ascuțite ale echipamentului concentrează sarcina pe suprafețele materialelor dielectrice, ale căror proprietăți izolatoare duc la acumularea acesteia. Descărcarea periei are o energie mai mică decât descărcarea prin scânteie și, prin urmare, prezintă un pericol de aprindere mai mic.

Descărcare perie glisantă

Descărcarea periei de alunecare are loc pe foi sau suluri din materiale sintetice cu rezistivitate ridicată, având o densitate de încărcare crescută și o polaritate diferită a sarcinii pe fiecare parte a benzii. Acest fenomen poate fi declanșat prin frecare sau prin pulverizare de acoperire cu pulbere. Efectul este comparabil cu descărcarea unui condensator plat și poate fi la fel de periculos ca o descărcare prin scânteie.

Sursa de descărcare și energie

Mărimea și geometria distribuției sarcinii sunt factori importanți. Cu cât corpul este mai mare, cu atât conține mai multă energie. Colțurile ascuțite măresc puterea câmpului și susțin descărcările.

Putere de descărcare

Dacă un obiect care are energie nu conduce bine, cum ar fi corpul uman, rezistența obiectului va slăbi descărcarea și va reduce pericolul. Pentru corpul uman, există o regulă generală: luați în considerare că orice solvenți cu o energie internă de aprindere minimă mai mică de 100 mJ se pot aprinde, în ciuda faptului că energia conținută în organism poate fi de 2 până la 3 ori mai mare.

Energia minimă de aprindere MEI

Energia minimă de aprindere a solvenților și concentrația acestora în zona periculoasă sunt factori foarte importanți. Dacă energia minimă de aprindere este sub energia de descărcare, există riscul de incendiu.

electrocutare

Problema riscului de șoc static într-un mediu industrial primește din ce în ce mai multă atenție. Acest lucru se datorează creșterii semnificative a cerințelor de sănătate și securitate în muncă.

Electrocuția provocată de electricitatea statică, în principiu, nu prezintă un pericol deosebit. Este pur și simplu neplăcut și provoacă adesea o reacție ascuțită.

Sunt două cauze comuneșoc static:

Sarcina indusa

Dacă o persoană se află într-un câmp electric și se ține de un obiect încărcat, cum ar fi o bobină de film, este posibil ca corpul său să fie încărcat.

Încărcătura rămâne în corpul operatorului, dacă poartă pantofi cu tălpi izolante, până când atinge echipamentul împământat. Sarcina curge la pământ și lovește o persoană. Acest lucru se întâmplă și atunci când operatorul atinge obiecte sau materiale încărcate - datorită încălțămintei izolatoare, sarcina se acumulează în corp. Când operatorul atinge părțile metalice ale echipamentului, încărcarea se poate scurge și poate provoca șoc electric.

Când oamenii se deplasează pe covoare sintetice, o sarcină statică este generată de contactul dintre covor și pantofi. Șocurile electrice pe care șoferii le primesc la părăsirea mașinii sunt provocate de încărcarea care a apărut între scaun și haine în momentul ridicării. Soluția la această problemă este să atingeți o parte metalică a mașinii, cum ar fi cadrul unei uși, înainte de a o ridica de pe scaun. Acest lucru permite ca încărcarea să se scurgă în siguranță la sol prin caroseria și anvelopele mașinii.

Soc electric cauzat de echipament

Un astfel de șoc electric este posibil, deși apare mult mai puțin frecvent decât vătămarea provocată de material.

Dacă bobina de înfășurare are o încărcare semnificativă, se întâmplă ca degetele operatorului să concentreze sarcina în așa măsură încât să ajungă la punctul de defectare și să aibă loc o descărcare. În plus, dacă un obiect metalic neîmpământat se află într-un câmp electric, acesta poate fi încărcat printr-o sarcină indusă. Deoarece obiectul metalic este conductiv, încărcarea mobilă va fi descărcată în persoana care atinge obiectul.

Electricitatea statică este un ansamblu de fenomene asociate cu apariția, conservarea și relaxarea unei sarcini electrice libere la suprafață și în volumul substanțelor dielectrice și semiconductoare, materialelor produsului sau pe conductoare izolate. Încărcările se acumulează pe echipamente și materiale, iar descărcările electrice însoțitoare pot provoca incendii și explozii, întreruperea proceselor tehnologice, acuratețea citirilor aparatelor electrice și echipamentelor de automatizare.
Întreprinderile sunt deosebit de periculoase din cauza acumulării de electricitate statică. productia de mancare unde procesele tehnologice sunt asociate cu zdrobirea, măcinarea și cernerea produsului (brutărie, cofetărie, amidon, zahăr etc.), curățarea și prelucrarea cerealelor, transportul produselor solide și lichide cu ajutorul transportoarelor și țevilor (depozite de depozitare a făinii în vrac, berării, distilerii etc.).
Atunci când corpurile care diferă ca temperatură, concentrația particulelor încărcate, starea energetică a atomilor, rugozitatea suprafeței și alți parametri intră în contact, sarcinile electrice sunt redistribuite între ele. În același timp, la interfața corpurilor, sarcinile pozitive sunt concentrate pe unul dintre ele, iar sarcinile negative pe cealaltă. Se formează un strat dublu electric. În procesul de separare a suprafețelor de contact, o parte din sarcini este neutralizată, iar o parte este stocată pe corpuri.
În condiții de producție, electrizarea diferitelor substanțe depinde de mulți factori, și mai ales de proprietati fizice si chimice substanțele prelucrate, tipul și natura procesului tehnologic. Mărimea sarcinii electrostatice depinde de conductivitatea electrică a materialelor, constanta dielectrică relativă a acestora, viteza de mișcare, natura contactului dintre materialele în contact, proprietățile electrice ale mediului, umiditatea relativă și temperatura aerului. Electrificarea materialelor dielectrice crește deosebit de puternic la o rezistență electrică specifică de 109 Ohm-m, precum și la o umiditate relativă a aerului mai mică de 50%. Cu o rezistivitate de 108 ohm-m sau mai puțin, electrificarea practic nu este detectată. Gradul de electrizare a lichidelor depinde în principal de proprietățile sale dielectrice și de vâscozitatea cinematică, debitul, diametrul și lungimea conductei, materialul conductei, starea pereților săi interni și temperatura lichidului. Intensitatea formării sarcinii se observă în timpul filtrării datorită ariei mari de contact a lichidului cu elementele de filtrare. Stropirea lichidelor la umplerea rezervoarelor cu un jet de lichid combustibil care cădea liber, de exemplu, în distilerii, este însoțită de electrificarea picăturilor, în urma căreia există pericolul de încărcare electrică și aprinderea vaporilor acestor lichide. Prin urmare, nu este permisă turnarea lichidului în rezervoare cu un jet în cădere liberă. Distanța de la capătul conductei de încărcare până la fundul vasului nu trebuie să depășească 200 mm, iar dacă acest lucru nu este posibil, jetul este îndreptat de-a lungul peretelui.
Geluri, puterea câmpului electrostatic de pe suprafața dielectricului atinge o valoare critică (defalcare), apare o descărcare electrică. Pentru aer, tensiunea de avarie este de aproximativ 30 kV/cm.
Securitatea intrinsecă electrostatică este o stare în care este exclusă posibilitatea unei explozii sau incendii din cauza electricității statice. Energia scânteii sigure (în J) este determinată de formula:

Wi=kb*Wmin

Unde kb este factorul de siguranță aplicat egal cu 0,4-0,5; Wmin este energia minimă care poate aprinde amestecul combustibil luat în considerare.
Pentru valoarea maximă admisă a încărcăturii se ia o astfel de valoare la care energia maximă posibilă de descărcare W și de la suprafața unei substanțe date nu depășește 0,4-0,5 din energia minimă de aprindere a mediului Wmin.
Energia unei descărcări (scântei) a unui dielectric (în J) poate fi determinată prin formula:

W \u003d 0,5 * C * V 2

Unde C este capacitatea electrică descărcată de scânteie, F; V este diferența de potențial față de sol, V.
Energia minimă de aprindere a amestecurilor de gaz și vapori-aer este de fracțiuni de milijoule.
Diferența de potențial pe echipament poate ajunge la câteva mii de volți și, după cum reiese din formulă, chiar și cu o capacitate electrică mică care poartă o sarcină electrostatică, energia de descărcare a scânteii poate depăși energia minimă de aprindere a unei atmosfere explozive. De exemplu, atunci când transportați materiale în vrac pe un transportor cu o bandă de cauciuc, potențialul relativ la pământ poate ajunge la 45.000 V, iar o curea de transmisie din piele la o viteză de 15 m / s - până la 80.000 V.
Pe o persoană se pot acumula încărcături electrostatice suficiente pentru a aprinde aproape toate amestecurile explozive de aer cu gaze, vapori și unele prafuri (îmbrăcăminte din țesături sintetice, mers pe dielectrice, folosirea de încălțăminte neconductoare electric etc.), precum și transferul către acesta de la echipamente și materiale electrificate.
Potențialul unei sarcini electrostatice asupra unei persoane poate ajunge la 15.000-20.000 V. Descărcările unui astfel de potențial nu reprezintă un pericol pentru oameni, deoarece puterea curentului este neglijabilă și se simte ca o înțepătură, o zguduire sau un spasm. Cu toate acestea, sub influența lor, sunt posibile mișcări reflexe, care pot duce la o cădere de la înălțime, intrarea în zona periculoasă a mașinii etc.
Energia de descărcare la un potențial de 10.000 V și o capacitate umană variind de la 100 la 350 pF este de 5-17,5 mJ. adică depășește valorile energiei minime de aprindere Alcool etilic, benzen și disulfură de carbon (0,95; 0,2; 0,0009 mJ, respectiv).
Măsurile de protecție ESD sunt împărțite în trei grupuri principale:

• prevenirea posibilității unei încărcări electrostatice;
• reducerea mărimii potențialului de încărcare electrostatică la un nivel sigur;
• sarcini de neutralizare a electricității statice.

Principala modalitate de a preveni apariția unei sarcini electrostatice este eliminarea permanentă a electricității statice din echipamentele de proces folosind împământare. Fiecare sistem de aparate și conducte este împământat cel puțin în două locuri. Furtunurile de cauciuc sunt înfășurate în jurul firului de cupru împământat în trepte de 10 cm. Trebuie avut în vedere faptul că, spre deosebire de inginerie electrică, unde materialele cu o rezistivitate estimată prin fracțiuni de ohm sunt considerate conductoare bune, în electrostatică, granița dintre un conductor și un neconductor este considerată a fi o valoare a rezistivității de 10 m kOhm *. Prin urmare, rezistența maximă admisă a unui dispozitiv de împământare utilizat numai pentru îndepărtarea unei sarcini electrostatice nu trebuie să depășească 100 ohmi.
Pentru a preveni formarea de electricitate statică pe elementele structurilor metalice, conducte în diverse scopuri, situate la o distanță mai mică de 10 cm paralel între ele, se folosesc circuite închise, create cu ajutorul jumperilor metalici cu împământare instalați între ele la fiecare 20 m sau mai puțin.
Pentru a reduce mărimea potențialului de încărcare electrostatică format pe echipamente și materiale prelucrate la un nivel sigur, sunt utilizate metode tehnologice (viteze sigure ale substanțelor lichide și asemănătoare prafului transportate, selecția suprafețelor de frecare, materiale cu sarcini care se compensează reciproc etc.), precum și metode de îndepărtare prin creșterea umidității relative a aerului și a materialului, aplicarea de substanțe chimice de suprafață și aplicarea de substanțe conductoare de suprafață antistatice. Umidificarea generală sau locală a aerului de peste 70% asigură o îndepărtare constantă a sarcinilor electrostatice. Conductivitatea de suprafață a materialelor este crescută prin tratarea cu agenți tensioactivi, utilizarea de acoperiri din emailuri conductoare electric și lubrifianți. Sarcinile de electricitate statică sunt neutralizate prin ionizarea aerului, în care numărul de perechi de ioni formați într-o unitate a volumului său corespunde ratei de apariție a sarcinilor electrostatice neutralizate. Pentru aceasta se folosesc ionizatoare de inducție, radioizotop și combinate.
Pentru a îndepărta continuu sarcinile electrostatice de la o persoană, se folosesc podele conductoare, zone împământate sau platforme de lucru, echipamente, scări, precum și echipamente de protecție individuală sub formă de halate și încălțăminte anti-electrostatice, cu tălpi de piele sau tălpi conductoare de cauciuc.