Методы измерения основных параметров, характеризующих статическую электризацию

Все теоретические рассуждения из-за множества влияющих неопределенных факторов дают только качественное представление. Для количественной оценки статической опасности электризации необходимы экспериментальные исследования в данных условиях. Разработаны соответствующие методики.

Измерение токов электризации

а) Для жидких и сыпучих диэлектриков измерение токов осуществляют путем секционирования и изолирования отдельных секций трубопроводов и оборудования (рис. 1).

Измерение токов электризации для жидких и сыпучих материалов
Рис. 1. Измерение токов электризации для жидких и сыпучих материалов

Суммарный входной ток в резервуар является суммой токов электризации:
Iвх= I1+ I2+ I3+ Iф+ I4+ Iс+ I5.

б) При движении диэлектрических нитей или лент измеряется ток, протекающий в цепи заземления элементов устройств, при трении о которые происходит электризация материалов (рис.2).

Электризация нитей и лент
Рис.2. Электризация нитей и лент

В пределе плотность заряда на изолированной ленте может достигать величины σmax= 26,5 мкКл/м2, которые удается нанести на изолированную ленту. Если плотность заряда превышает это значение, то напряженность электрического поля оказывается достаточной для возникновения электрических разрядов, которые эти заряды нейтрализуют. Практически удается получить заряд с σпракт= 12 мкКл/м2.

Измерение параметров зарядов и напряженности поля

1) Использование зондов

Измерение заряда с помощью зонда
Рис.3. Измерение заряда с помощью зонда

В качестве зонда обычно используется металлический диск небольшого размера, располагаемый параллельно поверхности заряженного изделия (рис. 3). Зонд окружен заземленным экраном, чтобы исключить искажение поля на краях зонда. Тогда можно четко определить часть поверхности изделия, заряд которой за счет электростатической индукции наводит заряд на зонде. Она равна площади поверхности зонда.

Если U — потенциал зонда, измеренный вольтметром, то наведенный на зонде заряд будет равен
qнав = СзU
где Сз — емкость зонда.
Соответственно, плотность заряда на изделии будет равна
σ = qнав/Sз
где Sз — площадь поверхности зонда.
По измеренной плотности заряда можно определить напряженность поля у поверхности изделия.
E = σ/ε0
С помощью зондов можно измерять напряженность электрического поля U=Ea, где а — расстояние от датчика до наэлектризованной поверхности, а также плотность заряда σ =ε0Е.

2) Использование «клетки Фарадея»
Для измерения заряда наэлектризованной жидкости или сыпучего материала, в особенности в тех случаях, когда трубопровод или резервуар нельзя изолировать от земли, определенный объем этой жидкости или сыпучего материала помещают в изолированную банку или сосуд и измеряют потенциал этого сосуда относительно заземленного экрана (рис. 4).

Измерение заряда с помощью клетки Фарадея
Рис.4. Измерение заряда с помощью «клетки Фарадея»

Заряд пробы равен
q = CU,
где С — емкость между сосудом и заземляющим экраном. Плотность объемного заряда будет равна
ρ = q/Vпроб
где Vпроб — объем жидкости или сыпучего материала.

3) Использование флюксметров
Схема флюксметра приведена на рис.5. Прибор состоит из неподвижного измерительного электрода, на котором наводится индуцируемый внешним электрическим полем заряд, и вращающегося электрода. Вращающийся электрод периодически перекрывает измерительный электрод от действия внешнего поля. Когда измерительный электрод открыт, на нем наводится заряд, когда он закрыт, то заряд стекает. Амплитуда тока пропорциональна напряжению поля. Ток усиливается с помощью усилителя и подается на регистрирующий прибор. Градуировка флюксметров производится в однородном постоянном электрическом поле:
Е = U/H,
где Н — расстояние между флюксметром и электродом, создающим внешнее поле.

Флюксметры используют для измерения напряженности поля в танкерах, в емкостях сыпучих материалов, вблизи поверхности пленки и т.д.

Измерение напряженности электрического поля с помощью флюксметров
Рис.5. Измерение напряженности электрического поля с помощью флюксметров


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru