Статическое электричество ESD и его последствия. Статическое электричество в быту и на производстве Возникновение статического электричества на производстве

Люди постоянно сталкиваются со статическим электричеством, точнее с его проявлениями (в своей квартире, в автомобиле, на производстве и т.д.). Однако не многие из нас всерьез задумывались о природе его возникновения, физических свойствах, характеристиках, средствах защиты от статического электричества. Настоящая статья посвящена поиску ответов на перечисленные вопросы.

Что такое статическое электричество

Для молекулы или атома любого вещества нормальным является равновесное состояние, т.е. число положительных (протонов) и отрицательных (электронов) частиц в атоме одинаково. Но электроны вещества могут легко (у разных материалов по разному) перемещаться от одного атома к другому, тем самым формируя положительный (недостающий электрон) или отрицательный (избыточные электрон) заряд атома. Именно такой дисбаланс в атомах и молекулах формирует статическое электрополе. Такие поля нестабильны и при первой же возможности разряжаются.

ГОСТ 17.1.018-79 “Статическое электричество. Искробезопастность» трактует термин «статическое электричество» как способность свободных электрических зарядов возникать, сохраняться и релаксировать в объеме и на поверхности полупроводников и диэлектриков.
Обязательным «спутником» статического поля является сухой воздух. При влажности выше 80% такие поля практически никогда не формируют т.к. вода является отличным проводником и не позволяет избыточному электричеству накапливаться на поверхности материалов.

Источники возникновения статического поля и причины его генерирования

Все мы помним со школьного курса физики опыт с эбонитовым стержнем, или пластмассовой расческой и куском шерстяной ткани. После натирания стержня тканью он был способен притягивать к себе мелко нарезанные кусочки бумаги.

Трение двух поверхностей является самым распространенным источников возникновения статического поля. Необязательно тереть два материала друг о друга. Статическое поле может возникнуть при одиночном контакте, к примеру, в случае наматывания/разматывания тканевой ленты.

Также источниками генерирования статического поля могут служить:

• Резкие температурные перепады;
• Высокий уровень радиации.

Статическое поле может быть «самоприобретенным» и «наведенным», т.е. полученным от другого сильно наэлектризованного объекта без непосредственного контакта с ним. Такой метод «принудительной электризации» называют индукцией.

Всем нам хорошо известен электрический треск при снятии верхней одежды или «электрический удар» от кузова автомобиля. Мы наблюдаем и нередко испытываем на себе действие статических разрядов при расчесывании волос, нарезании бумаги, переливании бензина и т.д.

Обязательным условием для генерирования статического электрополя является наличие магнитных полей. Таким образом, следует констатировать, что свободные заряды окружают нас постоянно. Но человеку этого мало и он активно использует в своей повседневной жизни и работе огромное количество различных электрических устройств, тем самым только увеличивая общую «электрическую напряженность» среды обитания.

Сфера использования

Электростатические приборы и устройства, принцип действия которых основывался на трении, так и не смогли покинуть лабораторных полок и учебных, где они, преимущественно, используются в качестве демонстрационного материала.

Попытки использовать статические поля для генерации электрического тока тоже не принесло особых успехов. Генераторы Ван Дер Граафа и Феличи, которые были созданы в 30-ом и 40-ом году прошлого столетия, тоже не нашли себе широкого применения, т.к. это оборудование было достаточно громоздко.

К тому же их функционирование и техническое обслуживание обходилось очень дорого.

Очень полезным с точки зрения промышленного применения, оказалось открытие коронного разряда, который широко применяется в различных областях промышленности. В частности, с его помощью, можно очищать газы от различных примесей и наносить краску на поверхность любой конфигурации.

Проблемы, связанные со статическим электричеством

Значительно большее внимание сегодня уделяется проблемам, которые являются прямым следствием накопленного электростатического напряжения. Электроудары различной мощности могут поражать человека, как в домашних условиях, так и на работе.

К примеру, свитер из синтетической ткани, в результате трения со спинкой кресла или с материалом верхней одежды, способен накапливать разряд, который «даст о себе знать» при его снимании. Гораздо мощнее бьет при прикосновения к кузову автомобиля, который наэлектризовался от трения об воздух.

Любой электрический прибор, будь то кухонный комбайн, ноутбук, монитор компьютера или пылесос, обязательно несет в себе электростатический заряд, который «охотно» переходит в человека при контакте. Такой «переход» может вызывать, а может и не вызывать болезненные ощущения, но он однозначно вреден для человеческого организма.

Ученые давно доказали, что воздействие энергии статического электричества представляет опасность для здоровья человека, в частности для сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Защита

В упоминаемом ранее, ГОСТе детально рассматриваются способы защиты от влияния статических полей, самым простым из которых является надежное заземление оборудования.

Что можно сделать защиты от статических полей помещений частного дома и промышленных помещений?

Видео: как избавиться от статического электричества.
https://www.youtube.com/watch?v=ls-hBlqJu9Y

Для защиты людей и высокоточного оборудования от воздействия статического электричества на производстве используют специальные экраны и другие электромеханические приспособления. Для подавления электризации в жидких полимерах применяют специальные присадки и растворители. Широко используются в качестве для защиты от статического электричества в быту и на производстве различные антистатики.

Это химические вещества, имеющие низкую молекулярную массу, что позволяет их молекулам легко перемещаться и, в дополнение к этому, вступать реакцию с атмосферной влагой. Совокупность этих характеристик позволяет им рассеивать очаги возникновения статических полей и снимать статистическое напряжение с человека.

Повседневная деятельность любого человека связана с его перемещением в пространстве. При этом он не только ходит пешком, но и ездит на транспорте.

Во время любого движения происходит перераспределение статических зарядов, изменяющих баланс внутреннего равновесия между атомами и электронами каждого вещества. Он связан с процессом электризации, образованием статического электричества.

У твердых тел распределение зарядов происходит за счет перемещения электронов, а у жидких и газообразных - как электронов, так и заряженных ионов. Все они в комплексе создают разность потенциалов.

Причины образования статического электричества

Наиболее распространенные примеры проявления сил статики объясняют в школе на первых уроках физики, когда натирают стеклянные и эбонитовые палочки о шерстяную ткань и демонстрируют притяжение к ним мелких кусочков бумаги.

Также известен опыт по отклонению тонкой струи воды под действием статических зарядов, сконцентрированных на эбонитовом стержне.

В быту статическое электричество проявляется чаще всего:

при ношении шерстяной или синтетической одежды;

хождении в обуви с резиновой подошвой или в шерстяных носках по коврам и линолеуму;

пользовании пластиковыми предметами.

Ситуацию усугубляют:

сухой воздух внутри помещений;

железобетонные стены, из которых выполнены многоэтажные здания.

Как создается статический заряд

Обычно физическое тело содержит в себе равное количество положительных и отрицательных частиц, за счет чего в нем создан баланс, обеспечивающий его нейтральное состояние. Когда оно нарушается, то тело приобретает электрический заряд определённого знака.

Под статикой подразумевают состояние покоя, когда тело не движется. Внутри его вещества может происходить поляризация - перемещение зарядов с одной части на другую или перенос их с рядом расположенного предмета.

Электризация веществ происходит за счет приобретения, удаления или разделения зарядов при:

взаимодействии материалов за счет сил трения или вращения;

резком температурном перепаде;

облучении различными способами;

разделении или разрезании физических тел.

Распределяются по поверхности предмета или на удалении от нее в несколько междуатомных расстояний. У незаземленных тел они распространяются по площади контактного слоя, а у подключенных к контуру земли стекают на него.

Приобретение статических зарядов телом и их стекание происходит одновременно. Электризация обеспечивается тогда, когда тело получает бо́льший потенциал энергии, чем расходует во внешнюю среду.

Из этого положения вытекает практический вывод: для защиты тела от статического электричества необходимо с него отводить приобретаемые заряды на контур земли.

Способы оценки статического электричества

Физические вещества по способности образовывать электрические заряды разных знаков при взаимодействии трением с другими телами, характеризуют по шкале трибоэлектрического эффекта. Часть их показана на картинке.

В качестве примера их взаимодействия можно привести следующие факты:

хождение в шерстяных носках или обуви с резиновой подошвой по сухому ковру может зарядить человеческое тело до 5÷-6 кВ;

корпус автомобиля, едущего по сухой дороге, приобретает потенциал до 10 кВ;

ремень привода, вращающий шкив, заряжается до 25 кВ.

Как видим, потенциал статического электричества достигает очень больших величин даже в бытовых условиях. Но он не причиняет нам большого вреда потому, что не обладает высокой мощностью, а его разряд проходит через высокое сопротивление контактных площадок и измеряется в долях миллиампера или чуть больше.

К тому же его значительно уменьшает влажность воздуха. Ее влияние на величину напряжения тела при контакте с различными материалами показано на графике.

Из его анализа следует вывод: во влажной среде статическое электричество проявляется меньше. Поэтому для борьбы с ним используют различные увлажнители воздуха.

В природе статическое электричество может достигать огромных величин. При перемещении облаков на дальние расстояния между ними скапливаются значительные потенциалы, которые проявляются молниями, энергии которых бывает достаточно для того, чтобы расколоть вдоль ствола вековое дерево или сжечь жилое здание.

При разряде статического электричества в быту мы чувствуем «пощипывания» пальцев, видим искры, исходящие от шерстяных вещей, ощущаем снижение бодрости, работоспособности. Ток, действию которого подвергается наш организм в быту, отрицательно сказывается на самочувствии, состоянии нервной системы, но он не приносит явных, видимых повреждений.

Производители измерительного промышленного оборудования выпускают приборы, позволяющие точно определить величину напряжения накопленных статических зарядов как на корпусах оборудования, так и на теле человека.

Как защититься от действия статического электричества в быту

Каждый из нас должен понимать процессы, которые образуют статические разряды, представляющие угрозу для нашего организма. Их следует знать и ограничивать. С этой целью проводятся различные обучающие мероприятия, включая популярные телепередачи для населения.

На них доступными средствами показываются способы создания статического напряжения, принципы его замера и методы выполнения профилактических мероприятий.

Например, учитывая трибоэлектрический эффект, лучше всего для расчесывания волос использовать расчески из натурального дерева, а не металла или пластика, как делает большинство людей. Древесина обладает нейтральными свойствами и при трении по волосам не образует заряды.

Для снятия статического потенциала с корпуса автомобиля при его движении по сухой дороге служат специальные ленты с антистатиком, крепящиеся к днищу. Различные их виды широко представлены в продаже.

Если такой защиты на автомобиле нет, то потенциал напряжения можно снимать кратковременным заземлением корпуса через металлический предмет, например, ключ зажигания автомобиля. Особенно важно выполнять эту процедуру перед заправкой топливом.

Когда на одежде из синтетических материлов накапливается статический заряд, то снять его можно обработкой паров из специального баллончика с составом «Антистатика». А вообще лучше меньше пользоваться подобными тканями и носить натуральные материалы из льна или хлопка.

Обувь с прорезиненной подошвой тоже споосбствует накапливанию зарядов. Достаточно положить в нее антистатические стельки из натуральных материалов, как вредное воздействие на организм будет снижено.

Влияние сухого воздуха, характерного для городских квартир в зимнее время, уже обговорено. Специальные увлажнители или даже небольшие куски смоченной материи, положенные на бытарею, улучшают обстановку, снижают процесс образования статического электричества. А вот регулярное выполнение влажной уборки в помещениях позволяет своевременно удалять наэлектризованные частички и пыль. Это один из лучших способов защиты.

Бытовые электрические приборы при работе тоже накапливают на корпусе статические заряды. Снижать их воздействие призвана система уравнивания потенциалов, подключаемая к общему контуру заземления здания. Даже простая акрилловая ванна или старая чугунная конструкция с такой же вставкой подвержена статике и требует защиты подобным способом.

Как выполняется защита от действия статического электричества на производстве

Факторы, снижающие работоспособность электронного оборудования

Разряды, возникающе при изготовлении полупроводниковых материалов, способны причинить большой вред, нарущить электрические характеристики приборов или вообще вывести их из строя.

В условиях производства разряд может носить случайный характер и зависеть от ряда различных факторов:

величин образовавшейся емкости;

энергии потенциала;

электрического сопротивления контактов;

вида переходных процессов;

других случайностей.

При этом в начальный момент порядка десяти наносекунд происходит возрастание тока разряда до максимума, а затем он снижается в течение 100÷300 нс.

Характер возникновения статического разряда на полупроводниковый прибор через тело оператора показан на картинке.

На величину тока оказывают влияние: емкость заряда, накопленного человеком, сопротивление его тела и контактных площадок.

При производстве электротехнического оборудования статический разряд может создаться и без участия оператора за счет образования контактов через заземленные поверхности.

В этом случае на ток разряда влияет емкость заряда, накопленная корпусом прибора и сопротивление образовавшихся контактных площадок. При этом на полупроводник в первоначальный момент одновременно влияют наведенный потенциал высокого напряжения и разрядный ток.

За счет такого комплексного воздействия повреждения могут быть:

1. явными, когда работоспособность элементов уменьшена до такой степени, что они становятся непригодными к эксплуатации;

2. скрытыми - за счет снижения выходных параметров, иногда даже укладывающихся в рамки установленных заводских характеристик.

Второй вид неисправностей обнаружить сложно: они сказываются чаще всего потерей работоспособности во время эксплуатации.

Пример подобного повреждения от действия высокого напряжения статики демонстрируют графики отклонения вольт амперных характеристик применительно к диоду КД522Д и интегральной микросхеме БИС КР1005ВИ1.

Коричневая линия под цифрой 1 показывает параметры полупроводниковых приборов до испытаний повышенным напряжением, а кривые с номером 2 и 3 - их снижение под действием увеличенного наведенного потенциала. В случае №3 оно имеет большее воздействие.

Причинами повреждений могут быть действия от:

завышенного наведенного напряжения, которое пробивает слой диэлектрика полупроводниковых приборов или нарушает структуру кристалла;

высокой плотности протекающего тока, вызывающей большую температуру, приводящую к расплавлению материалов и прожигу оксидного слоя;

испытания, электротермотренировки.

Скрытые повреждения могут сказаться на работоспособности не сразу, а через несколько месяцев или даже лет эксплуатации.

Способы выполнения защит от статического электричества на производстве

В зависимости от типа промышленного оборудования используют один из следующих методов сохранения работоспособности или их сочетания:

1. исключение образования электростатических зарядов;

2. блокирование их попадания на рабочее место;

3. повышение стойкости приборов и комплектующих приспособлений к действию разрядов.

Способы №1 и №2 позволяют выполнять защиту большой группы различных приборов в комплексе, а №3 - используется для отдельных устройств.

Высокая эффективность сохранения работоспособности оборудования достигается помещением его внутрь клетки Фарадея - огражденного со всех сторон пространства мелкоячеистой металлической сеткой, подключенной к контуру заземления. Внутри нее не проникают внешние электрические поля, а статическое магнитное - присутствует.

По этому принципу работают кабели с экранированной оболочкой.

Защиты от статики классифицируют по принципам исполнения на:

физико-механические;

химические;

конструкционно-технологические.

Первые два способа позволяют предотвратить или уменьшить процесс образования статических зарядов и увеличить скорость их стекания. Третий прием защищает приборы от воздействия зарядов, но он не влияет на их сток.

Улучшить стекание разрядов можно за счет:

создания коронирования;

повышения проводимости материалов, на которых накапливаются заряды.

Решают эти вопросы:

ионизацией воздуха;

повышением рабочих поверхностей;

подбором материалов с лучшей объемной проводимостью.

За счет их реализации создают подготовленные заранее магистрали для стекания статических зарядов на контур заземления, исключения их попадания на рабочие элементы приборов. При этом учитывают, что общее электрическое сопротивление созданного пути не должно превышать 10 Ом.

Если материалы обладают большим сопротивлением, то защиту выполняют другими способами. Иначе на поверхности начинают скапливаться заряды, которые могут разрядиться при контакте с землей.

Пример выполнения комплексной электростатической защиты рабочего места для оператора, занимающегося обслуживанием и наладкой электронных приборов, показан на картинке.

Поверхность стола через соединительный проводник и токопроводящий коврик подключена к контуру заземления с помощью специальных клемм. Оператор работает в специальной одежде, носит обувь с токопроводящей подошвой и сидит на стуле со специальным сидением. Все эти мероприятия позволяют качественно отводить скапливающиеся заряды на землю.

Работающие ионизаторы воздуха регулируют влажность, снижают потенциал статического электричества. При их использовании учитывают, что повышенное содержание паров воды в воздухе отрицательно влияет на здоровье людей. Поэтому ее стараются поддерживать на уровне порядка 40%.

Также эффективным способом может быть регулярное проветривание помещения или использование в нем системы вентиляции, когда воздух проходит через фильтры, ионизируется и смешивается, обеспечивая таким образом нейтрализацию возникающих зарядов.

Для снижения потенциала, накапливаемого телом человеком, могут применяться браслеты, дополняющие комплект антистатической одежды и обуви. Они состоят из токопроводящей полосы, которая крепится на руке с помощью пряжки. Последняя подключена к проводу заземления.

При этом способе ограничивают ток, протекающий через человеческий организм. Его величина не должна превышать один миллиампер. Бо́льшие значения могут причинять боль и создавать электротравмы.

Во время стекания заряда на землю важно обеспечить скорость его ухода за одну секунду. С этой целью применяют покрытия пола с малым электрическим сопротивлением.

При работе с полупроводниковыми платами и электронными блоками защита от повреждения статическим электричеством обеспечивается также:

принудительным шунтированием выводов электронных плат и блоков во время проверок;

использованием инструмента и паяльников с заземлёнными рабочими головками.

Емкости с легковоспламеняющимися жидкостями, расположенные на транспорте, заземляются с помощью металлической цепи. Даже фюзеляж самолета снабжается металлическими тросиками, которые при посадке работают защитой от статического электричества.

Под данным термином принято понимать сохранение электрических зарядов на диэлектрических поверхностях. Статическое электричество является негативным явлением для жизни человека и работы электроаппаратов, т.к. искры, возникающие впоследствии, способны привести к пожарам и взрывам. Их энергии хватит для воспламенения пыли и газовоздушных смесей.

Разряд накопившегося на теле человека статического электричества

Заряд также накапливается и на теле человека при ношении синтетики и шерстяной одежды. Само по себе значение потенциала не более 7 кДж не опасно для здоровья человека, но может вызывать сильные сокращения мышц и даже судороги, и как следствие, падение с высоты, травматизм на рабочих местах.

Научно подтвержден факт благотворного воздействия хождения босиком по земле, что является снятием статического заряда с тела человека.

Наличие разрядов вблизи высокоточных приборов может вызывать нарушения в работе (устройства радиосвязи и др.).

Персонал, который постоянно подвергается влиянию электрических зарядов, чаще страдает хроническими заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем.

У тех, кто работает в непосредственной близости с электрополем, часто возникают жалобы на чрезмерную раздражительность и головные боли, расстройство сна.

Причины возникновения

Возникает это физическое явление вследствие трения диэлектриков друг о друга или о металлы. На поверхностях начинают накапливаться заряды, которые способны удерживаться на большие промежутки времени. Интенсивность возникновения зарядов увеличивается пропорционально скорости трения, площади соприкосновения, приложенной силе и удельному сопротивлению материалов.

Второй причиной считают электроиндукцию, вследствие которой изолированные от земли поверхности накапливают заряженные частицы. Например, на металлических предметах, находящихся вблизи высоковольтных ЛЭП, может накапливаться статическое электричество в сухую погоду.

В химической отрасли явление наблюдается по время плавления пластичных материалов. В радиоэлектронике разряды возникают во время производства техники, где применяются диэлектрики. Такая же картина наблюдается при сматывании в рулоны бумаги, полиэтиленовой пленки, пересыпании и пневмотранспортировке диэлектриков (измельченного стекла, эбонита), перевозке жидкостей (бензина и аналогичных по составу). Дома это проявляется на экранах мониторов, на которых собирается большое количество протонов, вызванных электрическими пучками лучевой трубки.

Ситуации, где велика вероятность получить удар электрическим током

Разработан ряд технологий и средств защиты, направленных на минимизацию и предотвращение данного явления.

Уменьшение интенсивности зарядов

Мероприятия направлены на обеспечение безопасности технологических процессов:

• согласно действующим ГОСТам на производстве обеспечивается контроль скорости перемещаемого по трубам сырья;
• перед переработкой рабочие газы и жидкости должны быть очищены от примесей и посторонних взвесей;
• в процессах переработки и транспортировки недопустимо разбрызгивание жидкостей и газов;
• на производстве, где невозможно организовать естественное стекание статических зарядов, применяют закрытые транспортные системы (при пневмотранспортировке жидкостей, продувке оборудования).

Заземление электроприборов и токоведущих частей:

• согласно ПУЭ, действующим ГОСТам и СНиП, ЗУ электроустановок допускается объединять с заземляющими приспособлениями от статических зарядов;
• сопротивление ЗУ для защиты от статического электричества не должно быть больше 100 Ом;
• все электропроводящие поверхности и токоведущие части оборудования должны иметь качественное зануление;
• пневмотрубопроводы, вентиляционные шахты должны образовывать единую цепь, присоединенную к заземлителям через каждые 40 м, минимальное количество точек – 2 шт;
• в обязательном порядке отдельным ЗУ к общему контуру подключают аппараты, на поверхностях (внутри) которых может образовываться заряд: дробилки, распылители и др.;
• крупногабаритная тара подлежит заземлению корпуса в двух противоположных точках по ГОСТу;
• цистерны во время налива (слива) газов должны быть присоединены к ЗУ, которые, в свою очередь, должны располагаться вне взрывоопасных зон; разгерметизацию люков цистерн производят после присоединения корпуса к контуру заземления;

Заземление приборов с целью защиты человека от поражения электрическим током

• шланги, через которые наливаются сжиженные газы и жидкости, должны быть обвиты медными проволоками или тросами, диаметром не менее 4 мм. Проводник должен быть соединен одной стороной с краем шланга, а другим – к заземленной части существующего контура.

Снятие зарядов с твердых поверхностей

Процесс состоит в нейтрализации зарядов ионизацией воздуха вблизи технологического процесса. Согласно действующим ГОСТам, для этого применяют нейтрализаторы:

• во взрывоопасных цехах устанавливают радиоизотопные нейтрализаторы;
• для производства гигиенической продукции запрещено применение радиоизотопных нейтрализаторов, в таких случаях целесообразно применение индукционных или высоковольтных нейтрализаторов;
• если невозможно использовать индукционные нейтрализаторы, целесообразно применить нейтрализационные устройства скользящего разряда;
• если оборудование имеет сложные геометрические формы, и невозможно обеспечить отвод заряда стандартными методами, используют аэродинамические нейтрализаторы, посредством которых принудительно впрыскиваются ионы в необходимое пространство.

Заряды в газовых смесях

• для обеспечения безопасных условий, согласно действующим ГОСТам технологических процессов, необходимо применять предварительно очищенные от твердых частиц газы;
• оборудование должно иметь качественную герметизацию;
• недопустимо присутствие в газовых смесях металлических частиц и мелких деталей.

Снятие заряда с сыпучих материалов

• Согласно действующим ГОСТам, перерабатывать сыпучие материалы необходимо в металлических емкостях, или токопроводящих неметаллических.
• Порошкообразное сырье допускается транспортировать в схожих по составу трубопроводах (если это полимеры, то трубы должны быть из полиэтилена).
• В производственных помещениях влажность воздуха должна составлять не менее 65%. При невозможности организовать это условие, прибегают к ионизации воздуха.
• Для улучшения процесса стекания, рабочие поверхности пропитывают поверхностно-активными смазками.
• Запрещено производить выгрузку сыпучего сырья из целлюлозных, ПВХ и полиэтиленовых пакетов в емкости, температура жидкости в которых выше температуры их воспламенения. В таких случаях используют шнековые установки.

Во избежание возникновения взрывов (вследствие образования искры), следует предотвращать образование взрывоопасных смесей, не допускать скопления пыли, регулярно чистить оборудование от пылевоздушных смесей.

Правила защиты

Правила защиты от статического электричества в производствах химической промышленности:

• Устройства для снятия статического электротока должны быть установлены у входа в резервуары загрузочных трубопроводов.
• Для обеспечения безопасности технологического процесса, согласно действующим ГОСТам, применяют: индукционные нейтрализаторы, нейтрализаторы погружного типа, специальные насадки для направления потока, релаксационные емкости.
• Жидкости при загрузке (выгрузке) не должны разбрызгиваться.

Отвод зарядов с поверхностей передвижных составов, аппаратов и людей:

• Согласно действующим ГОСТам, передвижные составы должны быть изготовлены из электропроводящих материалов. Перемещение по территории выполняется на металлических погрузчиках.
• В помещениях, где происходит наполнение передвижных цистерн, пол выполняется из электропроводных материалов.
• Рабочие должны пребывать в помещении в антиэлектростатической обуви.
• Не допускается проведение работ в емкостях, внутри которых могут возникать взрывоопасные смеси, в рабочей одежде из синтетических волокон.

Отвод заряда от ременных передач:

• Согласно действующим ГОСТам, на производстве недопустимо использование подшипников, выполненных из нетокопроводящих элементов.
• Для повышения надежности работы электроаппаратов применяют электропроводящие смазки.
• В цехах, где нет возможности применить другие защитные меры, применяют нейтрализаторы.
• Недопустимо применение смазок типа воска, канифоли. Эти вещества способствуют увеличению поверхностного сопротивления электроустановок.
• Нельзя допускать загрязнение ремней маслом, и легковоспламеняющимися веществами.
• В цехах необходимо поддерживать влажность атмосферы не менее 70%, согласно нормативам.

Антенны, установленные на крыше, принято считать потенциально опасным оборудованием: на них скапливаются заряды от действия ветра и трения облаков. Поэтому на высотных зданиях, где поблизости нет соответствующих защит, необходимо сооружение качественного молниеотвода.

Проявление в быту

На ковровых покрытиях (из шерсти или синтетики) накапливаются заряды, под действием которых может возникнуть искра, и затем пожар.

Источники накопления статического электричества дома

Накопление пыли на поверхностях может стать причиной бытовых пожаров. Частое явление в регионах с тяжелой экологической ситуацией, вблизи металлургических и машиностроительных предприятий.

Для предотвращения вредного влияния статического электричества необходимо:

• предусмотреть в домах молниеотводы;
• предусмотреть в квартирах и домах зануление и заземление электропроводки;
• регулярно проводить тестирование электропроводки и электроприборов;
• регулярно проводить уборки в помещениях;
• не допускать пылевых скоплений на коврах и полках;
• во время строительно-монтажных и ремонтных работ соблюдать правила электро,- и пожаробезопасности.

Присутствие статического электричества в волосах

Видео про электричество

Как образуется статическое электричество и чем оно опасно, рассказывает видео ниже.

Защита от статического электричества обеспечивается современными технологиями на высоком уровне. Знания о явлении и мерах борьбы с ним поможет избежать негативного влияния на здоровье человека и аварийных ситуаций.

Понятие о природном явлении под названием «статическое электричество» известно большинству людей еще из школьного курса физики. В нем описывается опыт, когда к потертой о волосы расческе или палочке из эбонита начинают прилипать мелко нарезанные кусочки бумаги. Исследуемое явление представлено в этом примере как притяжение разнородно заряженных элементов, что объясняется разделением зарядов за счет проделанной работы трения. Однако в природе встречаются и другие проявления этого эффекта, совсем не похожие на эксперимент или развлекательный опыт. Ознакомившись с ними, проще понять, что такое статическое напряжение и как с ним удается бороться на производстве и в бытовых условиях.

Определение статического электричества

Согласно определению, статическое электричество как эффект – опасное явление, угрожающее здоровью и практической деятельности любого человека. Чтобы осмыслить и понять его природу, следует вспомнить, что все известные вещества состоят из молекул, а последние из мельчайших частичек, называемых атомами. В их центре находится ядро с протонами и нейтронами, а вокруг него по различным орбитам вращаются группы электронов. Суммарный заряд этих частиц соответствует тому же показателю для протонов, поэтому атом в целом нейтрален.

У некоторых веществ отрицательно заряженные электроны настолько удалены от центра, что при малейшем нарушении энергетического баланса они смещаются со своих постоянных орбит. Это, как правило, происходит в результате трения, когда в веществе выделяется небольшое количество тепловой энергии.

При удалении электронов от ядра оно приобретает положительный заряд, а в теле материала появляется значительное количество частиц с противоположными зарядами (ионов). Они являются источником и основной причиной так называемого «статического электричества».

Причины возникновения и проявления

Статическое напряжение возникает из-за нарушения общего баланса электрически заряженных частичек, имеющихся в любой материи. Формируется оно не только по заранее спланированному сценарию: по желанию учителя или экспериментатора. На практике оно чаще всего проявляется без участия и вопреки его воле.

Простой пример: надевание одежды, изготовленной на основе синтетических тканей. Из-за трения о тело и последующего за этим возникновения статических зарядов материя начинает плотно облегать его и не позволяет придать наряду желанный вид. Единственно возможный выход в этой ситуации – обрызгать его специальным средством, называемым «антистатиком». Только таким способом удается снять излишки заряда с синтетического материала.

Другими характерными причинами образования статического заряда являются:

• ощутимые перепады температур, происходящие к тому же очень резко;
• высокий уровень радиации, приводящий к повышению энергии электронов и появлению в материале разнородно заряженных частиц;
• наличие сильных индукционных и магнитных полей.

Первые две причины, из-за которых человека начинает «бить током», не нуждаются в особых пояснениях. В отличие от них, магнитная индукция представляется серьезной проблемой, особенно в последнее время.

С постоянным ростом количества бытовых приборов, во многих из которых имеются индуктивные элементы, влияние электромагнитных полей на человека резко возрастает. Одно из таких проявлений – электризация атмосферы из-за разделения частиц воздуха на заряженные электроны и ионы, что является по сути тем же проявлением статического электричества.

Постепенное накапливание факторов риска, связанных с самыми различными источниками посторонних полей, привели к отдельному направлению в науке, занимающимся исследованием степени их опасности. С другой стороны, ученые с давних пор задумывались о полезных свойствах электризации и возможности поставить этот эффект на службу человеку.

Минусы и плюсы проявления статики

К опасным проявлениям электростатики в первую очередь относят постоянное трение некачественной одежды о тело человека и накапливание на коже электрических зарядов. В технической области этот эффект особо остро проявляется при работе монтажников-специалистов по пайке микросхем. В данном случае он угрожает выходом из строя дорогостоящих чипов или даже целых устройств, собираемых на их основе.

При сборке ценных и редких микрочипов требованиями безопасности предусмотрены специальные меры защиты от этих неприятных проявлений.

В технологиях, связанных с пайкой некоторых микросхем, электростатическая защита предполагает одевание на руку заземленного браслета, при наличии которого опасность устраняется за счет стекания зарядов на землю. Такие предупредительные меры касаются в основном устаревших К-МОП структур, все чаще вытесняемых современными микрочипами, имеющими встроенную защиту от статического электричества.

Опасность для человека

Грозовые разряды относятся к опасным проявлениям статического электричества

К опасным для человека проявлениям статики как таковой относят:

• грозовые разряды, сопровождающиеся молнией – их причиной является длительное трение воздушных потоков; по возможным последствиям, включая пожарную опасность, они намного превосходят все остальные проявления;
• воздействие зарядов на биологический покров (кожу) и появление сильных раздражений на ней;
• опасные и неприятные разряды электричества через тело человека при прикосновении к металлическим частям незаземленного оборудования.

Последнее явление не имеет никакого отношения к критическим ударам тока, вызванным аварийными ситуациями, когда опасное напряжение попадает на корпус бытового прибора.

Все эти вопросы касаются лишь внешней стороны проявлений статического электричества, избавиться от которых удается с помощью технических средств защиты. При более внимательном изучении этого процесса выясняется, что воздействие статики на соматику и организм человека способны привести к более серьезным последствиям:

• систематические нарушения сна;
• изменения тонуса сердечно-сосудистой системы;
• сильная утомляемость;
• возникновение проблем с нервной системой;
• небольшие отклонения в работе мышечных тканей.

Хотя эти нарушения поначалу не очень заметны, со временем в организме накапливаются изменения, способные привести к серьезным отклонениям. Следствием плохого сна становятся проблемы с психикой, а та в свою очередь приводит к другим заболеваниям. Вред от этого эффекта в данном случае не вызывает сомнений.

Польза статистического электричества

Отыскать способы управления статическим зарядом с пользой для человека в свое время пытались многие ученые и изобретатели. Ими разрабатывались громоздкие и очень затратные агрегаты, отдача от которых оставалась, как правило, очень низкой. Единственный прорыв в этой области – открытие учеными так называемого «коронного разряда».

Уникальные возможности этого явления используются не только на производстве, но и в обычных бытовых условиях. За счет освоения современных приемов управления электростатическими явлениями они широко применяются в следующих технологических процессах:

• окраска каркасных оснований, а также поверхностей металлоконструкций и других сборных изделий;
• очистка газов от примесей в добывающей промышленности;
• использование во многих сферах, связанных с обработкой материалов (современные нанотехнологии).

Широкое применение нашел коронарный разряд и в медицине, где он используется для ограниченного воздействия электростатическими разрядами на больные органы человека. Кроме того, на основе этого эффекта разработано множество приборов, способных ионизировать воздух не только в производственных помещениях и заводских цехах, но и в типовой городской квартире. Одно из таких полезных изобретений – электростатический фильтр, предназначенный для удаления из окружающего воздуха аэрозольных и механических частиц. Благодаря его применению удается избавиться от копоти, сажи и дыма, а также от мелких частиц пыли, в избытке скапливающихся в любом современном доме.

Как снять статическое электричество с человека и окружающих предметов

Поскольку вредность статического электричества для взрослого и ребенка доказана временем, ученые давно искали способы, позволяющие защитить их от этого опасного явления. Особую важность приобретает вопрос защиты от статики маленьких детей, которые более чувствительны к его проявлениям. Для всех категорий пользователей разработано несколько различных подходов, позволяющих снять заряд статического электричества, накапливающийся со временем на поверхностях любого предмета.

Самый простой способ избавиться от статики, скопившейся на домашнем оборудовании (на персональном компьютере или стиральной машине, например) – заземлить их посредством соединения корпуса со специальной земляной шиной.

Простейший метод снятия заряда с любой носимой вещи – периодическое опрыскивание ее пульверизатором с водой, представляющей собой хорошее заземление.

Чтобы опасный заряд не скапливался на кузове автомобиля, на его заднем бампере крепится специальная полоска из проводящей ток резины (ремешок). Кроме того, при долгих поездках в личном автотранспорте обязательна проработка вопроса недопустимости скапливания зарядов из-за перемены положения тела относительно сидения. В результате возникающего при этом трения о чехлы их накапливается иногда достаточное количество, что нередко приводит к ощутимому и неприятному электрическому разряду. Поэтому следует периодически увлажнять сидения, опрыскивая их специальным компактным пульверизатором.

Меры и средства личной защиты

Электростатическая защита – необходимая мера, без которой в современной жизни обойтись практически невозможно. Для этого разработан целый ряд эффективных и действенных методов, воспользовавшись которыми удается снизить опасность воздействия статики. Прежде всего это правильный выбор одежды для повседневной носки, которая изготавливается на основе натуральных тканей типа хлопка, льна и подобных им волокон несинтетического происхождения. При невозможности сделать это придется воспользоваться современными средствами снятия электростатики, разработанными специально для этих целей.

Самый простой способ защиты от электрических явлений при ношении одежды – использование антистатических составов, снимающих заряд с поверхности тканого материала.

Большое распространение получили особые стиральные порошки, в составе которых имеются специальные добавки, нейтрализующие действие электростатического эффекта.

Избавиться от статического электричества поможет грамотный подход к выбору носимой ежедневно обуви, что не менее важно, чем правильный подбор ткани для одежды. Для объяснения особенностей защиты человека со стороны ног потребуется вспомнить, что свободным зарядам, всегда имеющимся в земле, проще скапливаться на резиновых поверхностях. Если выбрать для постоянной носки обувь с подошвой на основе кожи, причин для образования электростатики со стороны земли станет меньше.

Большинство людей на нашей планете уже не представляют себе жизнь без использования электричества. Сфера его применения очень широка. Однако помимо привычного электричества, «бегущего» по проводам, существует и другое, малоприятное явление. Разберемся с тем, что такое статическое электричество.

Понятие статического электричества

На уроках физики в школе проводится достаточное количество опытов, чтобы получить представление о статическом электричестве. Само явление дает о себе знать практически каждый день: при надевании одежды, расчесывании волос и т.д.

Благодаря действию разного рода причин молекулы и атомы одного вещества с более сильным притяжением вырывают электроны с другого вещества.

Исследования показывают, что явление происходит лишь тогда, когда воздух оказывается сухим. При контакте с телом человека возникают неприятные ощущения, в основном, от неожиданности.

Причины статического эффекта

Одной из главных причин возникновения явления считается трение, которое происходит между двумя поверхностями. Например, когда синтетическая одежда соприкасается с кожей. Еще одна причина заключается в резких температурных перепадах с большой амплитудой.

Радиация способна нарушить баланс между количеством частиц с положительным и отрицательным зарядами и вызвать электрический разряд. Эффекта можно достигнуть и целенаправленно, методом индукции.

Наличие магнитного поля, связанное с большим количеством всевозможной техники, окружающей человека, ведет к возникновению поля электрического. В связи с высокой долей вероятности возникновения статического электричества человечество задалось вопросом о возможном пагубном воздействии явления на организм, а также о потенциальной его пользе.

Вредное воздействие на организм

Воздействие статического электричества на человеческий организм может привести к серьезным нарушениям в его работе. В единичных случаях в быту серьезных проблем не получить, однако длительное воздействие может пагубно сказаться на общем самочувствии:

• возникают нарушения сна;
• изменяется тонус сосудов, что влечет за собой общие нарушения сосудистой системы;
• повышается утомляемость;
• возникают нарушения в работе нервной системы;
• возможно появление мышечного тика.

Указанные проявления требуют повышенного внимания к одежде и постельному белью. Лучше отдать предпочтение натуральным материалам, поскольку синтетические волокна повышают вероятность возникновения рассматриваемого явления. В целом можно утверждать, что существует определенная степень опасности статического электричества для организма человека.

Положительные стороны

Помимо отрицательных сторон статики есть и положительные, которые дают о себе знать, прежде всего, в сфере промышленности. Например, благодаря ей возможно повышение качества ламинирования ДСП и МДФ. Пленка фиксируется на материале перед попаданием в прессовальную установку.

Специальное нанесение заряда статического электричества на пачки газет и журналов в типографии позволяет им двигаться по конвейеру без дополнительного связывания. Наконец, благодаря статическому эффекту работает технология порошковой окраски, осуществляется смешивание сыпучих веществ.

Снятие статического электричества

Поскольку вредное воздействие статики не исключается, особенно на детский организм, требуется принятие мер по его снятию.

Чтобы решить вопрос о том, как избавиться от статического электричества, необходимо сначала обозначить несколько действенных способов, после чего выбрать наиболее подходящий из них.

Первый состоит в увлажнении кожи. Высокая степень влажности препятствует возникновению статического эффекта. Для этих целей используют всевозможные лосьоны, которые наносятся непосредственно перед тем, как одеться. В течение дня полезно увлажнять кожу на открытых участках тела.

Второй подразумевает ношение одежды из натуральных материалов. Хлопковые и льняные рубашки и блузки превосходно решают проблему. Имеет смысл использовать специальные средства – антистатики, обработка одежды которыми позволяют получить желаемый эффект.

Третий способ касается обуви. Резиновая подошва превосходно пропускает электрический разряд, поэтому предпочтение лучше отдать натуральной кожаной обуви. Для избавления от пагубных последствий на предприятиях, связанных с электротехникой, работникам выдается специальная обувь.

Кроме того, следует отметить, что человеческое тело способно накапливать статическое электричество. Для этого есть благоприятные условия, поскольку все внутренние жидкости организма является превосходными электролитами.

Что касается мер профилактики в помещении, то здесь тоже есть некоторые рекомендации.

Во-первых, необходимо поддерживать должный уровень влажности воздуха. Для этих целей используют бытовые увлажнители. Регулярная влажная уборка и проветривание также позволяют снизить вероятность возникновения статического электричества.

Во-вторых, рекомендуется иметь в доме комнатные растения. Они не только очищают воздух от продуктов жизнедеятельности человека, но и способны уменьшить электростатическое поле. Среди оптимальных выделяют: фикусы, лимоны, бегонию, драцены и другие растения.

В-третьих, интерьер современных квартир и домов предполагает использование синтетики. Однако подбор мебели, штор, ковров, постельного белья следует осуществлять с прицелом на натуральные материалы.

В-четвертых, множество бытовых электроприборов, сконцентрированных в одном месте, способно привести к нежелательным результатам. Поэтому к вопросу планировки помещения нужно подойти самым тщательным образом, разместив технику равномерно.

Фото статического электричества