Способы защиты от разрядов статического электричества

Способы защиты:
— предотвращение накопления зарядов статического электричества путем увеличения проводимости материалов (присадки, влажность),
— нейтрализация зарядов статического электричества с помощью специальных устройств.

1. Заземление

Заземление не является защитой от зарядов статического электричества, но оно необходимо для ограничения предельного заряда, который может накапливаться на изоляционных материалах и передаваться на проводящие конструкции установок. Для статического электричества заземленным считается объект, который имеет сопротивление Rзаземл.< 107 Ом при относительной влажности меньше 60%.

Постоянная времени стекания заряда с объекта τ = RC должна быть достаточно малой и составлять: τ = 10-1 с — для невзрывоопасных помещений, τ = 10-3 с — для взрывоопасных помещений.

2. Увеличение проводимости диэлектрических материалов

1) Использование поверхностно активных веществ — ПАВ. Диэлектрические вещества покрывают пленкой ПАВов, имеющих высокую проводимость. Недостатком является ухудшение действия ПАВов со временем.

2) Антистатические присадки, добавляемые в диэлектрические вещества и влияющие на их объемную проводимость. Добавляются в жидкие топлива, могут добавляться и в твердые материалы. Например, в полиэтилен добавляют сажу. Недостатком является влияние присадок на структуру веществ, ухудшая их качество.

3) Увлажнение воздуха. Наличие паров воды в воздухе более 70% приводит к быстрому стеканию зарядов статического электричества, благодаря появлению пленки влаги на поверхности.

3. Применение нейтрализаторов зарядов статического электричества

1) Индукционные (пассивные) нейтрализаторы

Индукционные (пассивные) нейтрализаторы (рис. 1) представляют собой заземленный электрод в виде одной или ряда игл, размещенный над заряженной поверхностью изделия. Электрическое поле создается между заряженным изделием и заземленным коронирующим электродом. Ионы коронного разряда под действием электрического поля движутся к заряженной поверхности изделия и разряжают ее.

Схема пассивного нейтрализатора
Рис. 1. Схема пассивного нейтрализатора

Недостатком является невозможность полного снятия заряда с изделия. Это связано с необходимостью некоторого «избыточного» заряда на изделии позволяющего получить напряженность превышающую напряженность, при которой возникает коронный разряд.

2) Высоковольтные (активные) нейтрализаторы

В нейтрализаторах данного типа на коронирующий высоковольтный электрод подают потенциал от источника высокого напряжения (рис. 2.).

Схема активного нейтрализатора
Рис. 2. Схема активного нейтрализатора

В этой связи нейтрализаторы получили название — активные. Наличие высоковольтного источника обеспечивает устойчивую генерацию ионов независимо от наличия зарядов на изделии. Коронный разряд может создаваться между игольчатым электродом и некоронирующим заземленным электродом, выполненным в виде кольца, в отверстии которого размещается коронирующий электрод. Если необходимо снимать заряды определенного знака, то применяют источники постоянного напряжения. Для снятия любых знаков заряда на изделии используют источники переменного напряжения. Поступление ионов к поверхности изделия обеспечивается за счет поля зарядов статического электричества.

3) Радиоактивные нейтрализаторы

Ионизация молекул воздуха с образованием «+» и «-» ионов происходит за счет энергии радиоактивного α или ρ излучения (рис. 3.). В зависимости от знака заряда на изделии под действием электрического поля, создаваемого этим зарядом, к поверхности изделия движутся ионы противоположного знака.

Схема радиоактивного нейтрализатора
Рис. 3. Схема радиоактивного нейтрализатора

Недостатком радиоактивных нейтрализаторов является малый ионизационный ток по сравнению с другими нейтрализаторами.

В частности применяют: комбинированные нейтрализаторы — представляют собой комбинацию радиоактивных и пассивных нейтрализаторов.

4) Аэродинамические нейтрализаторы

Ионы, образуемые в поле коронного разряда, создаваемого в камере, выносятся в область изделия потоком воздуха (рис. 4). Данный тип нейтрализаторов находит применение в тех случаях, когда недопустимо воздействие на изделие световым излучением коронного разряда или потоком радиоактивного излучения, например, нейтрализация зарядов при производстве фотопленок и фотобумаг.

Схема аэродинамического нейтрализатора
Рис. 4. Схема аэродинамического нейтрализатора

Эффективность нейтрализаторов η может быть записана в следующем виде

η = (1 — |σостн|)

где σн и σост — начальная и остаточная плотность зарядов статического электричества.

Нейтрализатор, полностью устраняющий электризацию (σ = 0), обладает эффективностью η = 100 %. Если происходит частичная нейтрализация заряда (σостнач>0) или перезарядка (σостнач<0), то η < 100 %. В динамическом режиме, когда происходит непрерывная генерация зарядов статического электричества на поверхности наэлектризованного материала σн, то эквивалентная плотность тока на единицу длины, созданная зарядами статического электричества при их перемещении со скоростью V равна
JначнV,
Тогда эффективность работы нейтрализатора определяется по выражению
η = Jнейтр/Jнач,
где Jнейтр — плотность тока нейтрализатора на единицу длины, определенная из вольт-амперной характеристики.

Вольт-амперные характеристики нейтрализаторов различных типов приведены на рис. 5. Из характеристик следует, что наиболее эффективными являются нейтрализаторы постоянного тока, затем индукционный и переменного тока, и наконец, радиоактивные.

Вольт-амперные характеристики нейтрализаторов статического электричества
Рис. 5. Вольт-амперные характеристики нейтрализаторов статического электричества


Оставить комментарий





Статистика

Рейтинг@Mail.ru