Suojaus staattiselta sähköltä arjessa ja työpaikalla

Jokaisen ihmisen päivittäinen toiminta liittyy hänen liikkumiseensa avaruudessa. Lisäksi hän ei vain kävele, vaan myös matkustaa kulkuneuvoilla.

Jokaisen liikkeen aikana tapahtuu staattisten varausten uudelleenjakauma, mikä muuttaa kunkin aineen atomien ja elektronien välisen sisäisen tasapainon tasapainoa. Se liittyy sähköistysprosessiin, staattisen sähkön muodostumiseen.

Kiinteissä aineissa varausten jakautuminen johtuu elektronien liikkeestä ja nesteissä ja kaasuissa sekä elektroneista että varautuneista ioneista. Kaikki nämä yhdessä tekevät mahdollisen eron.

Staattisen sähkön syyt

Yleisimmät esimerkit staattisten voimien ilmenemisestä selitetään koulussa fysiikan ensimmäisillä tunneilla, kun he hierovat lasi- ja eboniittisauvoja villakankaalle ja osoittavat pienten paperipalojen houkuttelevuutta niihin.

Tunnetaan myös kokemus ohuen vesivirran ohjaamisesta eboniittisauvaan keskittyneiden staattisten varausten vaikutuksesta.

Arkielämässä staattinen sähkö ilmenee useimmiten:

• kun käytät villaisia ​​tai synteettisiä vaatteita;

• käveleminen kumipohjaisissa kengissä tai villasukissa matoilla ja batumilla;

• muovisten esineiden käyttöä.

Tilannetta pahentavat:

• kuiva ilma tiloissa;

• teräsbetoniseinät, joista tehdään monikerroksisia rakennuksia.

Kuinka staattista sähköä syntyy

Normaalisti fyysinen keho sisältää yhtä paljon positiivisia ja negatiivisia hiukkasia, minkä vuoksi siihen syntyy tasapaino, joka varmistaa sen neutraalin tilan. Kun keho on häiriintynyt, se saa tietyn merkin sähkövarauksen.

Staattisuus tarkoittaa lepotilaa, kun keho ei liiku. Polarisaatiota voi tapahtua sen aineen sisällä - varausten liikkumista osasta toiseen tai niiden siirtymistä läheisestä esineestä.

Aineiden sähköistyminen tapahtuu varausten hankinnan, poistamisen tai erottamisen seurauksena, kun:

• materiaalien vuorovaikutus kitka- tai pyörimisvoimista;

• jyrkkä lämpötilan lasku;

• säteilytys eri tavoin;

• halkaisemalla tai leikkaamalla fyysisiä kehoja.

Sähkölataukset jakautuvat kohteen pinnalle tai etäisyydelle siitä useilla atomien välisillä etäisyyksillä. Maadoittamattomissa kappaleissa ne leviävät kosketuskerroksen alueelle, ja maan ääriviivaan liitetyille kappaleille ne virtaavat alas siihen.

Staattisten varausten kerääntyminen kehosta ja niiden tyhjennys tapahtuvat samanaikaisesti. Sähköistyminen tapahtuu, kun keho saa suuremman potentiaalin energiaa kuin se kuluttaa ulkoisessa ympäristössä.

Tästä asennosta seuraa käytännöllinen johtopäätös: kehon suojaamiseksi staattiselta sähköltä on välttämätöntä tyhjentää syntyneet varaukset siitä maasilmukkaan.

Staattisen sähkön arviointimenetelmät

Fysikaaliset aineet, sen mukaan, miten ne pystyvät muodostamaan erimerkkisiä sähkövarauksia vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa, on luonnehdittu tribosähköisen vaikutuksen asteikolla. Jotkut niistä näkyvät kuvassa.

Seuraavat tosiasiat voidaan mainita esimerkkinä niiden vuorovaikutuksesta:

• käveleminen villasukissa tai kumipohjallisissa kengissä kuivalla matolla voi ladata ihmiskehon jopa 5 ÷ -6 kV;

• kuivalla tiellä liikkuvan auton runko saa jopa 10 kV potentiaalin;

• hihnapyörää kääntävä käyttöhihna on ladattu 25kV:iin.

Kuten näette, staattisen sähkön potentiaali saavuttaa erittäin korkeat arvot jopa kotioloissa. Mutta tämä ei aiheuta meille paljon haittaa, koska sillä ei ole paljon tehoa, ja sen purkaus kulkee kosketuslevyjen suuren vastuksen läpi ja mitataan milliampereissa tai hieman enemmän.

Lisäksi ilmankosteus vähentää sitä merkittävästi. Sen vaikutus kehon rasituksen määrään kosketuksessa eri materiaalien kanssa on esitetty kaaviossa.

Hänen analyysistään seuraa johtopäätös: kosteassa ympäristössä staattista sähköä esiintyy vähemmän. Siksi sen torjumiseen käytetään erilaisia ​​kosteusvoiteita.

Luonnossa staattinen sähkö voi olla valtava.Pilvien liikkuessa pitkiä matkoja niiden väliin kertyy merkittäviä potentiaalia, jotka ilmenevät salamana, jonka energia riittää halkaisemaan runkoa pitkin vuosisadan vanhan puun tai polttamaan asuinrakennuksen.

Kun staattinen sähkö purkautuu jokapäiväisessä elämässä, tunnemme sormien "puristumisen", näemme villaesineiden säteilemiä kipinöitä, tunnemme energian ja tehokkuuden laskun. Virta, jolle kehomme on alttiina jokapäiväisessä elämässä, vaikuttaa negatiivisesti terveyteen, hermoston tilaan, mutta ei aiheuta ilmeisiä, näkyviä vaurioita.

Teollisuuden mittauslaitteiden valmistajat tuottavat laitteita, joiden avulla voit määrittää tarkasti kertyneen staattisen varauksen jännitteen suuruuden sekä laitelaatikoissa että ihmiskehossa.

Kuinka suojautua staattiselta sähköltä kotonasi

Jokaisen meistä tulisi ymmärtää prosessit, jotka muodostavat staattisia purkauksia, jotka muodostavat uhan kehollemme. Niiden on oltava tiedossa ja rajoitettuja. Tätä tarkoitusta varten toteutetaan erilaisia ​​koulutustoimia, mukaan lukien suosittuja televisio-ohjelmia väestölle.

Niissä esitetään käytettävissä olevien keinojen avulla menetelmät staattisen jännityksen luomiseksi, sen mittausperiaatteet ja ennaltaehkäisevien toimenpiteiden toteuttamismenetelmät.

Esimerkiksi, kun otetaan huomioon tribosähköinen vaikutus, hiusten kampaamiseen on parasta käyttää luonnollisia puukampoja, ei metallia tai muovia, kuten useimmat ihmiset tekevät. Puulla on neutraaleja ominaisuuksia, eikä se muodosta varauksia hiuksiin hierottaessa.

Staattisen potentiaalin poistamiseksi auton rungosta kuivalla tiellä ajettaessa käytetään erityisiä antistaattisia nauhoja, jotka on kiinnitetty pohjaan. Erilaisia ​​näitä on laajalti myynnissä.

Jos autossa ei ole tällaista suojaa, jännitepotentiaali voidaan poistaa kotelon lyhytaikaisella maadoituksella metalliesineellä, esimerkiksi auton virta-avaimella. On erityisen tärkeää noudattaa tätä menettelyä ennen tankkausta.

Kun staattinen varaus kertyy synteettisistä materiaaleista valmistettuihin vaatteisiin, se voidaan poistaa käsittelemällä höyryä erityisestä säiliöstä, jossa on antistaattinen koostumus. Yleensä on parempi käyttää vähemmän tällaisia ​​kankaita ja käyttää luonnonmateriaaleja, kuten pellavaa tai puuvillaa.

Kumipohjaiset kengät auttavat myös lataamaan. Riittää, kun laitat siihen luonnonmateriaaleista valmistettuja antistaattisia pohjallisia, koska haitallinen vaikutus kehoon vähenee.

Kaupunkiasunnoille talvella ominaisen kuivan ilman vaikutuksesta on jo keskusteltu. Erityiset ilmankostuttimet tai pienetkin kostutetun liinanpalat, jotka asetetaan taloustavaroiden päälle, parantavat ympäristöä ja vähentävät staattisen sähkön muodostumista. Mutta säännöllinen märkäpuhdistus sisätiloissa mahdollistaa sähköistettyjen hiukkasten ja pölyn poistamisen ajoissa. Tämä on yksi parhaista tavoista suojella itseäsi.

Myös kodin sähkölaitteet keräävät käytön aikana staattisia varauksia koteloon, jonka vaikutusta on suunniteltu vähentämään rakennuksen piirin yhteiseen maahan kytketty potentiaalintasausjärjestelmä.Jopa yksinkertainen akryylikylpyamme tai vanha valurautarakenne, jossa on sama sisäosa, altistuu staattiselle vaikutukselle ja on suojattava tällä tavalla.

Miten staattista sähköä vastaan ​​suojautuminen toteutetaan tuotannossa?

Elektroniikkalaitteiden suorituskykyä heikentävät tekijät

Puolijohdemateriaalien valmistuksessa syntyvät purkaukset voivat aiheuttaa suurta vahinkoa, häiritä laitteiden sähköisiä ominaisuuksia tai jopa tehdä ne kokonaan käytöstä.

Tuotantoasetuksissa hävittäminen voi olla mielivaltaista ja riippuu useista eri tekijöistä:

• vastaanotetun kapasiteetin arvot;

• energiapotentiaali;

• koskettimien sähkövastus;

• transientien tyyppi;

• muita onnettomuuksia.

Tällöin purkausvirta kasvaa alkuvaiheessa kymmenen nanosekunnin luokkaa maksimissaan ja laskee sitten 100–300 ns:n sisällä.

Kuvassa näkyy puolijohdelaitteen staattisen purkauksen esiintymisen luonne käyttäjän kehon läpi.

Virran suuruuteen vaikuttavat: henkilön keräämän varauksen kapasiteetti, hänen kehonsa ja kosketuslevyjen vastus.

Sähkölaitteiden valmistuksessa staattista purkausta voidaan luoda ilman käyttäjän väliintuloa johtuen kontaktien muodostumisesta maadoitettujen pintojen kautta.

Tässä tapauksessa purkausvirtaan vaikuttaa laitteen kotelon keräämä latauskapasiteetti ja muodostuneiden kosketintäplien resistanssi. Tässä tapauksessa indusoitu korkeajännitepotentiaali ja purkausvirta vaikuttavat samanaikaisesti puolijohteeseen alkuhetkellä.

Tällaisen monimutkaisen vaikutuksen vuoksi vahinko voi olla:

1.erityisesti silloin, kun elementtien suorituskyky heikkenee siinä määrin, että niistä tulee käyttökelvottomia;

2. piilotettu — vähentämällä lähtöparametreja, joskus jopa asetettujen tehtaan ominaisuuksien sisällä.

Toisen tyyppisiä toimintahäiriöitä on vaikea havaita: ne vaikuttavat useimmiten tuottavuuden menetykseen työn aikana.

Esimerkki tällaisesta suuren staattisen jännitteen aiheuttamasta vauriosta on esitetty diodin KD522D ja integroidun piirin KR1005VI1 LSI jännite-ampeeriominaisuuksien poikkeamakäyrissä.

Ruskea viiva numero 1 esittää puolijohdelaitteiden parametrit ennen kokeita korotetulla jännitteellä ja käyrät 2 ja 3 osoittavat niiden pienenemisen lisääntyneen indusoidun potentiaalin vaikutuksesta. Tapauksessa #3 sillä on suurempi vaikutus.

Vahinko voi johtua seuraavista toimista:

• yliarvioitu indusoitu jännite, joka rikkoo puolijohdelaitteiden dielektrisen kerroksen tai rikkoo kiderakenteen;

• korkea virrantiheys, joka aiheuttaa korkean lämpötilan, joka johtaa materiaalien sulamiseen ja oksidikerroksen palamiseen;

• testit, sähköinen lämpökoulutus.

Piilevä vaurio voi vaikuttaa työhön ei heti, vaan useiden kuukausien tai jopa vuosien työn jälkeen.

ESD-suojauksen suorittamismenetelmät tuotannossa

Teollisuuslaitteiden tyypistä riippuen käytetään yhtä seuraavista toimivuuden ylläpitomenetelmistä tai niiden yhdistelmästä:

1. sähköstaattisten varausten muodostumisen estäminen;

2. estää heidän pääsynsä työpaikalle;

3. laitteiden ja lisälaitteiden vastustuskyvyn lisääminen purkausten vaikutukselle.

Menetelmien # 1 ja # 2 avulla voit suojata suuren joukon erilaisia ​​laitteita kompleksissa, ja # 3 käytetään yksittäisille laitteille.

Laitteen toimivuuden korkea tehokkuus saavutetaan sijoittamalla se Faradayn häkkiin, tilaan, jota ympäröi joka puolelta hieno metalliverkko, joka on yhdistetty maasilmukkaan. Ulkoiset sähkökentät eivät tunkeudu sen sisään ja siinä on staattinen magneetti.

Suojatut kaapelit toimivat tällä periaatteella.

Suojaus staattista vaikutusta vastaan ​​on luokiteltu seuraavien toteutusperiaatteiden mukaan:

• fyysinen ja mekaaninen;

• kemiallinen;

• rakentavasti ja teknisesti.

Kahden ensimmäisen menetelmän avulla voit estää tai vähentää staattisten varausten muodostumista ja lisätä niiden poistumisnopeutta. Kolmas menetelmä suojaa laitteita latausten vaikutuksilta, mutta ei vaikuta niiden tyhjentymiseen.

Voit parantaa jätteenpoistoa seuraavilla tavoilla:

• kruunun luominen;

• lisäämällä niiden materiaalien johtavuutta, joihin varauksia kerääntyy.

Ratkaise nämä ongelmat:

• ilman ionisaatio;

• työpintojen kasvu;

• materiaalien valinta, jolla on paras tilavuusjohtavuus.

Toteutuksensa ansiosta luodaan valmiita valtateitä johtamaan staattisia varauksia maapiiriin, poissulkemalla niiden vaikutus laitteiden työelementteihin. Tässä tapauksessa otetaan huomioon, että luodun polun sähköinen kokonaisvastus ei saa ylittää 10 ohmia.

Jos materiaaleilla on suuri vastustuskyky, suojaus tehdään muilla tavoilla. Muutoin pinnalle alkaa kerääntyä varauksia, jotka voivat purkautua koskettaessaan maahan.

Kuvassa on esimerkki monimutkaisen sähköstaattisen suojan toteuttamisesta työpaikalla elektroniikkalaitteiden huoltoon ja säätöön osallistuvalle käyttäjälle.

Pöydän pinta on kytketty maasilmukkaan liitäntäjohdolla ja johtavalla tyynyllä erityisillä liittimillä. Kuljettaja työskentelee erikoisvaatteissa, käyttää johtavia pohjallisia kenkiä ja istuu tuolissa, jossa on erityinen istuin. Kaikki nämä toimenpiteet mahdollistavat kertyneen latauksen tehokkaan hävittämisen.

Toimivat ilmanionisaattorit säätelevät kosteutta ja vähentävät staattisen sähkön potentiaalia. Niitä käytettäessä otetaan huomioon, että lisääntynyt vesihöyrypitoisuus ilmassa vaikuttaa haitallisesti ihmisten terveyteen. Joten he yrittävät pitää sen noin 40 prosentissa.

Tehokas tapa voi olla myös huoneen säännöllinen tuuletus tai ilmanvaihtojärjestelmän käyttö siinä, kun ilma kulkee suodattimien läpi, ionisoituu ja sekoittuu, mikä varmistaa syntyvien varausten neutraloinnin.

Ihmiskehon potentiaalin vähentämiseksi rannekoruja voidaan käyttää täydentämään antistaattisia vaatteita ja kenkiä. Ne koostuvat johtavasta nauhasta, joka on kiinnitetty olkapäähän soljella. Jälkimmäinen on kytketty maadoitusjohtoon.

Tällä menetelmällä ihmiskehon läpi kulkeva virta on rajoitettu. Sen arvo ei saa ylittää yhtä milliampeeria. Suuremmat arvot voivat aiheuttaa kipua ja sähkövaurioita.

Varauksen purkamisen aikana maahan on tärkeää varmistaa sen purkautumisnopeus yhdessä sekunnissa.Tähän tarkoitukseen käytetään matalan sähkövastuksen omaavia lattiapäällysteitä.

Puolijohdelevyjen ja elektronisten komponenttien kanssa työskenneltäessä suojataan myös staattisen sähkön aiheuttamilta vaurioilta:

• elektroniikkakorttien ja -lohkojen liittimien pakotettu ohittaminen tarkastusten aikana;

• käyttämällä työkaluja ja juotoskolvia maadoitetuilla työpäillä.

Ajoneuvoissa sijaitsevat syttyvien nesteiden säiliöt on maadoitettu metalliketjulla. Jopa koneen runko on varustettu metallikaapeleilla, jotka suojaavat staattiselta sähköltä laskeutumisen aikana.