Вперше у мене виникло питання, що таке нейтралізатор статичної електрики після того, як двадцять років тому під час косметичного ремонту будівлі ОПУ нашої підстанції у всіх трьох релейних залах на бетонну підлогу поклали новий гарний лінолеум.
Взимку, коли в приміщеннях стало відносно сухе повітря, ми по-різному відчували прояви статичних розрядів. Коли я приходив додому і знімав вовняний светр, то з нього в напівтемряві було добре видно сніп синіх іскор — розрядів, що вилітав з нього. Кінчики пальців відчували легке поколювання.
Якщо ж торкався пальцями до дружини, вона відразу отримувала розряд бадьорості, скрикувала і ображалася. І цього після того, як я діставався з роботи на громадському транспорті, мив руки.
Але найбільше страждав від статики мій колега електрик. Статична електрика чомусь полюбила його найбільше. Йому постійно діставалися розряди при зіткненні з усіма заземленими металевими предметами.
Дійшло до того, що він обмотав ізолентою ручки своєї шафки в роздягальні і поклеїв скотчем кромки, що виступають.
Щоб успішно боротися з такими розрядами, що має робити будь-який нейтралізатор, треба розуміти природу їх утворення.
Статична електрика: як утворюється електричний розряд і чим він небезпечний – коротко
Слово «статика» має на увазі нерухомий стан речовини. Стосовно електрики воно використовується для опису явищ, що відбуваються в поверхневому шарі або всередині діелектриків, пов’язаних з утворенням, збереженням та релаксацією зарядів.
Як виникає статичний заряд у діелектриках, рідинах та газах
Звичайний нейтральний атом речовини має ядро з позитивним зарядом, врівноваженою кількістю електронів, що обертаються навколо нього. Якщо ж баланс атома порушено, то утворюються заряди з різним знаком:
- позитивним – коли електронів недостатньо;
- негативним – з надлишком електронів.
Однойменно заряджені частинки завжди відштовхуються, а з протилежними знаками притягуються.
Електризація в діелектриках створюється за рахунок дії сил тертя різнорідних речовин, що перерозподіляють електрони. Усередині газів та рідин носіями зарядів додатково виступають іони:
- аніони, що мають негативний заряд (-);
- катіони – позитивним (+).
При електризації діелектрики накопичують заряди таким чином, що різниця потенціалів між сусідніми речовинами може досягти десятків і навіть сотень кіловольт.
Яку небезпеку таїть у собі статичну електрику: 6 прикладів із життя
Розряд статики відбувається при проби шару ізоляції між двома зарядженими речовинами. У більшості побутових випадків його сила струму має досить низькі значення і не завдає великої шкоди людині.
Ми часто користуємося в побуті пластмасовими гребінцями при укладанні волосся, поліетиленовими пакетами, пінопластом. Ці речовини накопичують негативний заряд, яке вплив на організм практично не відчувається.
Найсильніший і найпідступніший удар статичної електрики — розряд блискавки
Грозонебезпечний період захоплює початок весни та все літо. Він пов’язаний із переміщенням грозових хмар, що містять величезні випари вологи. Електризація виникає у процесі переміщення повітряних мас під впливом вітру дуже великі відстані.
Блискавка має величезну руйнівну силу. Вона здатна розколювати високі дерева вздовж стовбура, спалювати будівельні споруди, ушкоджувати лінії електропередач.
Житлові будинки може врятувати тільки система блискавкозахисту, що включає три складових частини: блискавкоприймач, блискавковідвід, систему заземлення будівлі.
Друга небезпека блискавки – наведення на ізольованих металевих деталях небезпечних електростатичних потенціалів, що діє згідно із законом електростатичної індукції.
Вони можуть завдати серйозної шкоди здоров’ю людини, пошкодити електронне та електричне обладнання. Для запобігання їм використовується система зрівнювання потенціалів багатоповерхових будівель.
Як відбувається загорання автомобіля від розряду статики
На заправних станціях ще продовжуються випадки, коли при заливці палива в бак автомобіля іскри від синтетичного чи вовняного одягу провокують початок пожежі.
Чому машина б’ється струмом: 2 фактори
Неприємні відчуття розряду статики супроводжують водіїв при виході із легкового авто. Пояснюється це двома причинами, які треба знати:
- При русі автомобіля в результаті тертя його корпусу повітря на останньому збирається досить високий електричний потенціал.
- Одяг автовласника з синтетики або вовни електризується від зіткнення та тертя з внутрішнім оздобленням салону: чохли на сидіннях і кермі, килимки, обшивка.
Для зняття накопиченого статичного заряду з корпусу призначені спеціальні заземлювачі – антистатика, виконані з токопроволюючої гуми. Вони кріпляться ззаду, забезпечуючи контакт із землею.
За цим принципом працюють ланцюги заземлення на бензозаправниках, що перевозять легкозаймисті рідини. В іншому випадку вони завжди накопичують високий потенціал, здатний викликати загоряння палива.
Безболісно зняти накопичений на тілі заряд від одягу під час виходу з машини водієві дозволяє послідовність трьох простих дій:
- з’єднання потенціалів на тілі і машині – відкрити дверцята і взятися рукою за будь-яку металеву частину авто;
- створення контакту для безболісного стікання розряду статики через опір взуття – опустити ногу землю;
- вийти з машини та відпустити руку.
Як статичну електрику може зашкодити електронні прилади
Досвідчені радіоаматори знають, що напівпровідникові переходи мікросхем та польових транзисторів легко пробиваються потенціалом, накопиченим на тілі людини.
Простий торкання рукою за корпус напівпровідника може спровокувати його пробою.
Тому їх зберігають загорнутими у фольгу або всередині екранованих металевих футлярів.
Існують спеціальні правила, які пояснюють як паяти польові транзистори:
- всі контактні майданчики (витік, стік та затвор) шунтуються тонкою перемичкою;
- робоче місце на платі, інструмент: пінцет, паяльник з’єднуються гнучким дротом для вирівнювання потенціалів;
- оператор надягає на вільну руку струмопровідний браслет, підключений до контуру землі через струмообмежуючий резистор в 1 мегаом і об’єднує його із зібраним ланцюжком через власне тіло;
- виконується паяння низьковольтним паяльником і розбирається схема.
Особливості заземлення акрилової ванни
Ванна кімната відноситься до вологих приміщень і в ній потрібно встановити систему додаткового зрівнювання потенціалів
Сучасна акрилова ванна має багато експлуатаційних переваг, але вона добре накопичує своєю площею статичний заряд. А він може завдати великих неприємностей.
Для його відведення необхідно підключати провідник РЕ через коробку зрівнювання потенціалів.
Які фізичні явища використовуються для нейтралізації статичних зарядів у побуті та промисловості
Як бачимо з вище прикладів для ліквідації статики використовується принцип навмисного з’єднання протилежних потенціалів між собою. Це питання вирішується лише двома способами:
- підключенням проблемних місць до підготовленої струмопровідної схеми;
- або зволоження сухого повітряного середовища до 50%.
У першому випадку потрібно заздалегідь створити систему, що забезпечує вирівнювання потенціалів і постійно користуватися нею.
Другий метод часто реалізується розпорошенням у повітрі спеціальних складів, що мають струмопровідні властивості. Промисловість випускає в балончиках, які прийнято називати антистатик спрей.
Він покриває тонким шаром оброблену поверхню, вирівнює статичні заряди на ній.
Антистатик спрей добре працює з одягом, внутрішнім оздобленням автомобільного салону та іншими матеріалами побутового призначення.
На виробництві використовуються спеціальні пристрої, що виробляють аніони та катіони, які прямують на оброблювану поверхню. Вони, взаємодіючи із протилежно зарядженими іонами у ньому, усувають статичні заряди.
Так працюють із:
- етикетками;
- упаковками типу Біг бег (м’який контейнер із поліпропіленової тканини);
- термозбіжними плівками;
- вузлами подач листових чи рулонних матеріалів;
- текстилем;
- пакувальними виробами;
- обладнанням розрізання матеріалів;
- трафаретним друком.
Серійні нейтралізатори можуть випускатися у вигляді:
- антистатичного вентилятора, що обдуває рулонні або листові вироби;
- антистатичного пістолета, використовуваного оператором очищення об’єктів неправильної форми чи важкодоступних місць;
- точкових модулів до роботи у обмежених просторах.
У промислових масштабах видаленням наслідків електризації продукції та обладнання займаються устрою нейтралізації статичної електрики.
Їх випускають виробники складного пневматичного обладнання. Принцип роботи заснований на створенні іонізованого потоку повітря, що формується коронним розрядом, що тліє на наконечнику електродної голки.
Він діє як точний електростатичний фільтр із «розумною функцією». Для цього знак вироблених іонів визначається автоматично датчиками пристрою, що дозволяє якісно здійснювати розряди статики, що накопичується.
Нейтралізатор пневматичного типу працює ефективніше за звичайні моделі, що не використовують обдув струменем стисненого повітря.
Спрямовані потоки іонізованого повітря, що обдувається, результативно обробляють поверхні, а кінчик голки з коронним розрядом завжди залишається чистим.
4 типи нейтралізаторів статики: конструктивні особливості та принципи роботи
Виробники успішно представляють на ринку нейтралізатори статики чотирьох видів:
- рейкового;
- соплового;
- вентиляторного;
- планкового.
Як влаштований нейтралізатор рейкового типу
Його конструкція розташована на рейці із набором сопел. Через них видувається іонізоване стиснене повітря, оброблене електродними голками з коронним розрядом.
Вбудований контролер управляє роботою високовольтного модуля та всією конструкцією, створюючи оптимальні умови для нейтралізації статичних зарядів.
Як приклад можна навести обробку полімерних матеріалів, наприклад, етикеток або листів з надрукованою на них інформацією.
Аналогічно очищають рулонні матеріали з паперу, пластику, тканин.
Особливості конструкції модульних нейтралізаторів соплового типу
По суті, в одному корпусі пристрою розташоване виключно одиничне сопло, що розпорошує стиснене іонізоване повітря. Живлення до нього підводиться електричним кабелем.
Усередині корпусу розташована електроніка та високовольтний пристрій, що створює коронний розряд для запуску процесу іонізації.
Виріб комплектується набором порожнистих та довгих трубочок, що дозволяють обробляти поверхні із утрудненим доступом.
Нейтралізатори соплового типу добре очищають отвори та сильно заглиблені місця обладнання зі складним рельєфом.
Нюанси застосування нейтралізаторів вентиляторних конструкцій
Усередині них повністю відсутня пневматична схема. Її успішно замінює обдув коронного розряду, що створюється електричним вентилятором. Іонізоване повітря подається під невеликим тиском на оброблювані поверхні.
Подібний тип пристроїв широко використовується у конвеєрному виробництві. Він має дуже високу ефективність очищення статичних зарядів.
Чим відрізняються сучасні модулі планкових розробок
За основу цих моделей взято конструкцію рейкового типу. Тільки в ній контролер із високовольтним блоком виконані окремим виносним корпусом. Він зв’язується із сопловими апаратами, розташованими на окремій планці, кабельною лінією.
Прийняте технічне рішення дозволяє оперувати планкою із сопловими апаратами всередині обмежених просторів.
Додатковою цінністю цієї схеми є можливість застосування всього одного контролера для управління кількома планками, що економить місце та гроші.
Які переваги має продукція, що випускається із застосуванням нейтралізатора статики
Своєчасне усунення статичних зарядів дозволяє:
- значно зменшити кількість виробничого шлюбу щодо найпростішими способами;
- створювати безпечні умови роботи операторам, які беруть участь в обслуговуванні та управлінні верстатів;
- оптимізувати виробничий процес, підвищувати якість продукції;
- вибирати найбільш підходяще обладнання для унеможливлення утворення статичних розрядів.