Статическое электричество. Характеристика статического электричества. Нормирование

• Название: Характеристика статического электричества. Нормирование
• Анкор: Статическое электричество
• Дата: 15.11.2022
• Размер: 56.82 Kb.
• Имя файла: tema10.docx
• Тип: Документы; #790086
• страница: 1 из 4

Тема 10. Статическое электричество

1. Характеристика статического электричества. Нормирование.

2. 
   Методы защиты от воздействия статического электричества
   

3. Молниезащита.

1. 
   Характеристика статического электричества. Нормирование.
   

   1. Условия возникновения статического электричества

Широкое использование во всех областях хозяйственной деятельности диэлектрических материалов и органических соединений (полимеров, бумаги, твердых и жидких углеводородов, нефтепродуктов и т.п.) неизбежно сопровождается образованием зарядов статического электричества, которые не только осложняют проведение технологических процессов, но и зачастую становятся причиной пожаров и взрывов, приносящих большой материальный ущерб. Нередко это приводит к гибели людей.

Статическоеэлектричество-это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности, или в объеме диэлектриков, или на изолированных проводниках (ГОСТ 12.1.018). Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя следующими условиями:

• 
  наличие контакта поверхностей, в результате чего создается двойной электрический слой, возникновение которого связано с переходом электронов в элементарных донорско-акцепторных (дающий-принимающий) актах на поверхности контакта. Знак заряда определяет неодинаковое сродство материала поверхностей к электрону;
  
• 
  хотя бы одна из контактирующих поверхностей должна быть из диэлектрического материала.
  

Заряды будут оставаться на поверхностях после прекращения контакта только в том случае, если время разрушения контакта меньше времени релаксации (уменьшение напряжения, ослабление, возвращение в состояния равновесия) зарядов. Последнее в значительной степени определяет величину зарядов на разделенных поверхностях.

Основная величина, характеризующая способность к электризации, - это удельное электрическое сопротивление (ρ) поверхностей контактирующих материалов. Если они имеют низкое сопротивление, то при разделении заряды с них стекают, и эти поверхности несут незначительный заряд. Если же сопротивление материалов высокое или скорость отрыва поверхностей

велика, то заряды будут сохраняться.

Способностьвеществэлектризоватьсятакжехарактеризуетсяудельнойэлектропроводимостьюγ,илиудельнымобъемнымсопротивлениемρ_υ,

γ=1/ρ_υ,

Условно принято, что при удельном электрическом сопротивлении материалов менее 10⁵ Ом•м заряды не сохраняются и материалы не электризуются.

В отдельных случаях склонность к электризации плоских полимерных материалов целесообразно оценивать по величине удельного поверхностного электрического сопротивления ρ_s, Ом. Большинство полимерных пленок и материалов не электризуется, если ρ_s<10¹¹ Ом.

В соответствии с Правилами устройства и эксплуатации средств защиты от статического электричества, утвержденными Постановлением Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь от 04.06.2007 г. № 50, все вещества и материалы в зависимости от удельного объемного сопротивления подразделяются на диэлектрические (ρ_s>10⁸ Ом•м), антистатические (ρ_s>10⁵-10⁸ Ом•м) и электропроводящие (ρ_s<10⁵ Ом•м).

Основнымифакторами,влияющиминаэлектризациювеществ,являютсяихэлектрофизическиесвойстваискоростьразделенияповерхностей.Экспериментально установлено, что чем интенсивнее осуществляется процесс, т.е. чем выше скорость отрыва, тем больший заряд остается на поверхности.

Известны следующие пути заряжения объектов: непосредственное контактирование с наэлектризованными материалами, индуктивное и смешанное заряжение.

Кчистоконтактномузаряжениюповерхностейотносится,например, электризация при перекачивании углеводородного топлива, растворителей по трубопроводам. Известно, что трубопроводы из прозрачного диэлектрического материала при перекачивании жидкостей даже светятся.

Наряду с контактным часто происходит индуктивноезаряжениепроводящих объектов и обслуживающего персонала в электрическом поле движущегося плоского наэлектризованного материала.

Смешанное заряжение наблюдается тогда, когда наэлектризованный материал поступает в какие-либо емкости, изолированные от земли. Этот вид заряжения наиболее часто встречается при заливке горючих жидкостей в емкости, при подаче резиновых клеев, тканей, пленок в передвижные емкости, тележки и т.д. Образование зарядов статического электричества при контакте жидкого тела с твердым или одного твердого тела с другим во многом зависит от плотности соприкосновения трущихся поверхностей, их физического состояния, скорости и коэффициента трения, давления в зоне контакта, микроклимата окружающей среды, наличия внешних электрических полей и т.д.

На рис. 10.1 показана принципиальная схема электризации твердых материалов при их разделении.


Рис.10.1. Принципиальная схема электризации твердых материалов при их разделении: V — скорость разделения поверхностей; /_о - ток, обусловленный омической проводимостью разделяющих поверхностей; /_и - ток ионизации в зазоре между разделяющимися поверхностями
Зарядыстатическогоэлектричествамогутнакапливатьсяинателечеловека(приработеиликонтактеснаэлектризованнымиматериаламииизделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет отекание зарядов, и человек может длительное время находиться под большим потенциалом.

Основнойопасностьюприэлектризацииразличныхматериаловявляется возможность возникновения искровогоразрядакак с диэлектрической наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта.

Разряд статического электричества возникает, если напряженность электростатического поля над поверхностью диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на них зарядов, достигает критической (пробойной) величины. Для воздуха эта величина составляет примерно 30 кВ/м.

Воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества может произойти в том случае, если выделяющаяся в разряде энергия будет выше минимальной энергии зажигания горючей смеси.

2. Воздействие статического электричества на организм человека

Наряду с пожарной опасностью статическое электричество представляет опасность и для работающих.

Легкие «уколы» при работе с сильно наэлектризованными материалами вредно влияют на психику работающих и в определенных ситуациях могут способствовать травмам на технологическом оборудовании. Сильные искровые разряды, возникающие, например, при затаривании гранулированных материалов, могут приводить к болевым ощущениям. Неприятные ощущения, вызываемые статическим электричеством, могут явиться причинами развития неврастении, головной боли, плохого сна, раздражительности, покалываний в области сердца и т.д. Кроме того, при постоянном прохождении через тело человека малых токов электризации возможны неблагоприятные физиологические изменения в организме, приводящие к профессиональным заболеваниям. Систематическое воздействие электростатического поля повышенной напряженности может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма.

Использование для одежды искусственных или синтетических тканей приводит также к накоплению зарядов статического электричества на человеке. В ГОСТ 29191 (МЭК 801-2-91) приводятся сведения о том, что синтетические ткани могут заряжаться до потенциала, равного 15 кВ. Поэтому ток, протекающий через тело человека, одетого в костюм или халат из синтетической ткани, может достигать 3 мкА. Прикосновение к заземленным участкам рабочего места или к незаряженному телу вызывает искровой разряд с силой тока до 30 А.