Elektrik statik—apa itu, bagaimana ia dijana, dan masalah yang berkaitan dengannya

Apakah elektrik statik

Elektrik statik berlaku apabila keseimbangan intraatomik atau intramolekul terganggu akibat penambahan atau kehilangan elektron. Biasanya, atom berada dalam keseimbangan kerana bilangan zarah positif dan negatif yang sama—proton dan elektron. Elektron boleh bergerak dengan mudah dari satu atom ke atom yang lain. Pada masa yang sama, mereka membentuk ion positif (di mana tiada elektron) atau negatif (satu elektron tunggal atau atom dengan elektron tambahan). Apabila ketidakseimbangan ini berlaku, elektrik statik dijana.

Untuk butiran lanjut lihat di sini: Mengenai elektrik statik dalam gambar

Caj elektrik pada elektron — ( -) loket 1.6 x 10-19. Proton dengan cas yang sama mempunyai kekutuban positif. Caj statik dalam coulomb adalah berkadar terus dengan lebihan atau kekurangan elektron, i.e. bilangan ion yang tidak stabil.

Loket ialah unit asas cas statik, yang mentakrifkan jumlah elektrik yang melalui keratan rentas wayar dalam 1 saat pada 1 ampere.

Ion positif tidak mempunyai satu elektron, oleh itu, ia boleh dengan mudah menerima elektron daripada zarah bercas negatif. Ion negatif pula boleh menjadi sama ada satu elektron atau atom/molekul dengan bilangan elektron yang banyak. Dalam kedua-dua kes, terdapat elektron yang boleh meneutralkan cas positif.

Bagaimana tenaga elektrik statik dijana

Penyebab utama elektrik statik:

• Sentuhan antara dua bahan dan pemisahannya antara satu sama lain (termasuk menggosok, menggolek/melepas belitan, dsb.).

• Penurunan suhu yang cepat (contohnya, apabila bahan diletakkan di dalam ketuhar).

• Sinaran tenaga tinggi, sinaran ultraungu, sinar-X, medan elektrik yang kuat (tidak biasa dalam aplikasi industri).

• Operasi pemotongan (cth pada mesin pemotong atau mesin pemotong kertas).

• Manual (Elektrik Statik Dijana).

Sentuhan permukaan dan pengasingan bahan mungkin merupakan punca elektrik statik yang paling biasa dalam industri filem roll dan kepingan plastik. Caj statik dijana semasa melonggarkan / menggulung semula bahan atau pergerakan lapisan bahan yang berbeza berbanding satu sama lain.

Proses ini tidak sepenuhnya jelas, tetapi penjelasan paling tepat untuk penampilan elektrik statik dalam kes ini boleh diperolehi dengan analogi dengan kapasitor rata, di mana tenaga mekanikal ditukar menjadi tenaga elektrik apabila plat dipisahkan:

Tegasan terhasil = tegasan awal x (jarak plat akhir / jarak plat awal).

Apabila filem sintetik menyentuh penggelek suapan / pengambilan, sedikit cas yang mengalir dari bahan ke penggelek menyebabkan ketidakseimbangan. Apabila bahan mengatasi kawasan sentuhan dengan aci, voltan meningkat dengan cara yang sama seperti dalam kes plat kapasitor pada saat pemisahannya.

Amalan menunjukkan bahawa amplitud voltan yang terhasil adalah terhad disebabkan oleh kerosakan elektrik yang berlaku dalam jurang antara bahan bersebelahan, kekonduksian permukaan dan faktor lain. Di pintu keluar filem dari kawasan sentuhan, anda selalunya boleh mendengar sedikit gemeretak atau memerhatikan percikan api. Ini berlaku pada masa apabila cas statik mencapai nilai yang mencukupi untuk memecahkan udara sekeliling.

Sebelum bersentuhan dengan gulungan, filem sintetik adalah neutral secara elektrik, tetapi dalam proses pergerakan dan sentuhan dengan permukaan suapan, aliran elektron diarahkan ke filem dan mengecasnya dengan caj negatif. Jika aci adalah logam dan dibumikan, cas positifnya akan cepat habis.

Kebanyakan peralatan mempunyai banyak aci, jadi jumlah cas dan kekutubannya boleh berubah dengan kerap. Cara terbaik untuk mengawal cas statik adalah dengan mengukurnya dengan tepat di kawasan tepat di hadapan kawasan masalah. Jika caj dinetralkan terlalu awal, ia mungkin pulih sebelum filem mencapai kawasan masalah ini.

Jika objek mempunyai keupayaan untuk menyimpan cas yang ketara dan jika terdapat voltan tinggi, elektrik statik akan menyebabkan masalah serius seperti arcing, tolakan / tarikan elektrostatik atau kejutan elektrik kepada kakitangan.

Caskan kekutuban

Caj statik boleh positif atau negatif.Untuk arus terus (AC) dan pengehad pasif (berus), kekutuban cas biasanya tidak penting.

Masalah elektrik statik

Pelepasan statik dalam elektronik

Adalah perlu untuk memberi perhatian kepada masalah ini, kerana ia sering berlaku apabila bekerja dengan blok elektronik dan komponen yang digunakan dalam peranti kawalan dan pengukuran moden.

Dalam elektronik, bahaya utama yang berkaitan dengan elektrik statik datang daripada orang yang membawa caj dan tidak boleh diabaikan. Arus nyahcas menjana haba, yang membawa kepada sambungan putus, sesentuh putus dan kesan litar mikro yang rosak. Voltan tinggi juga memusnahkan filem oksida nipis pada transistor kesan medan dan unsur bersalut lain.

Selalunya, komponen tidak gagal sepenuhnya, yang boleh dianggap lebih berbahaya, kerana kerosakan tidak muncul serta-merta, tetapi pada saat yang tidak dapat diramalkan semasa operasi peranti.

Sebagai peraturan umum, apabila bekerja dengan bahagian dan peranti sensitif statik, anda harus sentiasa mengambil langkah untuk meneutralkan cas terbina pada badan anda.

Daya tarikan / tolakan elektrostatik

Ini mungkin masalah yang paling biasa dalam plastik, kertas, tekstil dan industri berkaitan. Ia menunjukkan dirinya dalam fakta bahawa bahan-bahan itu secara bebas mengubah tingkah laku mereka - mereka melekat bersama atau, sebaliknya, menolak, melekat pada peralatan, menarik habuk, angin tidak teratur pada peranti penerima, dll.

Tarikan / tolakan berlaku mengikut hukum Coulomb, yang berdasarkan prinsip bertentangan dengan segi empat sama. Dalam bentuk yang paling mudah, ia dinyatakan seperti berikut:

Daya tarikan atau tolakan (dalam Newton) = Cas (A) x Cas (B) / (Jarak antara objek 2 (dalam meter)).

Oleh itu, keamatan kesan ini secara langsung berkaitan dengan amplitud cas statik dan jarak antara objek menarik atau tolakan. Tarikan dan tolakan berlaku mengikut arah garisan medan elektrik.

Jika dua cas mempunyai kekutuban yang sama, ia menolak; jika sebaliknya, mereka menarik antara satu sama lain. Jika salah satu objek dicas, ia akan menyebabkan tarikan, mewujudkan imej cermin cas pada objek neutral.

Risiko kebakaran

Risiko kebakaran bukanlah masalah biasa bagi semua industri. Tetapi kemungkinan kebakaran sangat tinggi dalam percetakan dan perniagaan lain yang menggunakan pelarut mudah terbakar.

Di kawasan berbahaya, sumber pencucuhan yang paling biasa ialah peralatan yang tidak dibumikan dan wayar bergerak. Jika pengendali di kawasan berbahaya memakai kasut sukan atau kasut dengan tapak yang tidak konduktif, terdapat risiko badannya akan menghasilkan cas yang boleh menyalakan pelarut. Bahagian konduktif mesin yang tidak dibumikan juga berbahaya. Segala-galanya di zon bahaya mesti dibumikan dengan betul.

Maklumat berikut memberikan penjelasan ringkas tentang potensi penyalaan elektrik statik dalam persekitaran mudah terbakar. Adalah penting bahawa peniaga yang tidak berpengalaman mengetahui jenis peralatan terlebih dahulu untuk mengelakkan kesilapan dalam pemilihan peranti untuk digunakan dalam keadaan sedemikian.

Keupayaan pelepasan untuk menyebabkan kebakaran bergantung kepada banyak pembolehubah:

• jenis pelupusan;

• kuasa pelepasan;

• sumber pelepasan;

• tenaga pelepasan;

• kehadiran persekitaran mudah terbakar (pelarut dalam fasa gas, habuk atau cecair mudah terbakar);

• tenaga pencucuhan minimum (MEW) medium mudah terbakar.

Jenis-jenis pelepasan

Terdapat tiga jenis utama—berus percikan, berus dan berus slaid. Dalam kes ini, pelepasan koronari tidak diambil kira, kerana ia tidak begitu bertenaga dan berlaku agak perlahan. Pelepasan korona secara amnya tidak berbahaya dan hanya boleh dipertimbangkan di kawasan yang mempunyai bahaya kebakaran dan letupan yang sangat tinggi.

Pelepasan yang ikhlas

Ia datang terutamanya daripada objek yang konduktif sederhana, berpenebat elektrik. Ia boleh menjadi badan manusia, sebahagian daripada mesin atau alat. Diandaikan bahawa semua tenaga cas telah dihamburkan pada saat percikan api. Jika tenaga lebih tinggi daripada MEW wap pelarut, pencucuhan mungkin berlaku.

Tenaga percikan dikira seperti berikut: E (dalam Joule) = ½ C U2.

Pelepasan dari tangan

Nyahcas berus berlaku apabila kepingan peralatan yang tajam menumpukan cas pada permukaan bahan dielektrik yang sifat penebatnya menyebabkan ia terkumpul. Nyahcas berus mempunyai tenaga yang lebih rendah daripada nyahcas percikan dan oleh itu memberikan kurang bahaya pencucuhan.

Sapukan dengan berus gelongsor

Penyemburan berus gelongsor berlaku pada kepingan atau gulungan bahan sintetik kerintangan tinggi dengan ketumpatan cas yang meningkat dan kekutuban cas yang berbeza pada setiap sisi web. Fenomena ini boleh disebabkan oleh menggosok atau menyembur salutan serbuk. Kesannya adalah setanding dengan nyahcas kapasitor rata dan boleh menjadi sama berbahaya seperti nyahcas percikan.

Sumber kuasa dan tenaga

Saiz dan geometri taburan cas adalah faktor penting. Semakin besar isipadu badan, semakin banyak tenaga yang terkandung di dalamnya. Sudut tajam meningkatkan kekuatan medan dan mengekalkan pelepasan.

Kuasa pelepasan

Jika objek yang mempunyai tenaga tidak berkelakuan baik elektrikcth badan manusia, rintangan objek akan melemahkan lentingan dan mengurangkan bahaya. Bagi tubuh manusia, terdapat peraturan asas: anggap bahawa semua pelarut dengan tenaga pencucuhan minimum dalaman kurang daripada 100 mJ boleh menyala, walaupun pada hakikatnya tenaga yang terkandung dalam badan boleh menjadi 2 hingga 3 kali tinggi.

Tenaga Pencucuhan Minimum MEW

Tenaga penyalaan minimum pelarut dan kepekatannya di kawasan berbahaya adalah faktor yang sangat penting. Jika tenaga pencucuhan minimum lebih rendah daripada tenaga nyahcas, terdapat risiko kebakaran.

Kejutan elektrik

Semakin banyak perhatian diberikan kepada persoalan risiko kejutan statik dalam perusahaan perindustrian. Ini disebabkan oleh peningkatan ketara dalam keperluan kesihatan dan keselamatan pekerjaan.

Kejutan elektrik yang disebabkan oleh elektrik statik pada umumnya tidak begitu berbahaya. Ia hanya tidak menyenangkan dan sering menyebabkan reaksi yang teruk.

Terdapat dua punca biasa kejutan statik:

Caj teraruh

Jika seseorang berada dalam medan elektrik dan memegang objek bercas, seperti kekili filem, badannya mungkin dicas.

Pertuduhan kekal di dalam badan pengendali jika dia memakai kasut dengan tapak penebat sehingga dia menyentuh peralatan yang dibumikan. Caj itu mengalir ke tanah dan mengenai orang itu. Ini juga berlaku apabila pengendali menyentuh objek atau bahan bercas — disebabkan kasut penebat, cas terkumpul di dalam badan. Apabila operator menyentuh bahagian logam peralatan, cas boleh dilepaskan dan menyebabkan kejutan elektrik.

Apabila orang berjalan di atas permaidani sintetik, elektrik statik dijana melalui sentuhan antara permaidani dan kasut. Renjatan elektrik yang dialami pemandu apabila mereka keluar dari kereta mereka dicetuskan oleh cas yang terbina di antara tempat duduk dan pakaian mereka apabila mereka bangun. Penyelesaian kepada masalah ini adalah dengan menyentuh bahagian logam kereta, seperti bingkai pintu, sebelum mengangkat dari tempat duduk. Ini membolehkan cas mengalir dengan selamat ke tanah melalui badan dan tayar kenderaan.

Kejutan elektrik yang disebabkan oleh peralatan

Kejutan elektrik sedemikian mungkin, walaupun ia berlaku lebih jarang daripada kerosakan yang ditimbulkan oleh bahan.

Jika kekili pengambilan mempunyai cas yang ketara, ia berlaku bahawa jari pengendali menumpukan cas sehingga ke tahap yang mencapai titik pecah dan pelepasan berlaku. Juga, jika objek logam tidak dibumikan berada dalam medan elektrik, ia boleh dicas dengan cas teraruh. Oleh kerana objek logam adalah konduktif, cas mudah alih akan menyahcas ke dalam orang yang menyentuh objek itu.