Заземление и зануление: Что такое заземление?

Что такое заземление?

Заземление (earthing) — это выполнение электрического присоединения проводящих частей к локальной земле (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013).

Присоединение к локальной земле может быть: преднамеренным, непреднамеренным или случайным, постоянным или временным.

Другими словами, заземление представляет собой действие, выполняемое в электроустановке. Следовательно оно не может быть, например, исправным или неисправным. Оно не может иметь сопротивления или каких-либо других характеристик. Сопротивление имеет, например, заземляющее устройство. Заземление может быть лишь только выполнено или нет. Это важный момент, который часто неправильно понимают.

Посредством выполнения заземления, а именно – присоединением открытых проводящих частей к защитным проводникам создают пути для протекания токов замыкания на землю. Защитные устройства должны отключать эти токи при выполнении заземления.

Нормативные документы устанавливают требования к двум видам заземления: защитному заземлению и функциональному заземлению.

Последнее ранее называли рабочим заземлением.

Пример выполнения защитного заземления для системы TT вы можете видеть на рисунке ниже:

Рис. 1. Система TT трехфазная четырехпроводная

Согласно требованиям ГОСТ Р 58698-2019 заземление не является мерой защиты. Оно лишь элемент, например, меры защиты «автоматическое отключение питания». То есть для защиты от поражения электрическим током заземление применяют в совокупности с другими мерами предосторожности. Самостоятельно заземление не может обеспечить эту защиту.

Следует знать, что «металлические части» электрооборудования класса II запрещено заземлять. Заземлению подлежат открытые проводящие части электрооборудования класса I.

Еще частая ошибка — это утверждать, что при заземлении электрический ток «моментально уходит в землю, не причинив человеку какой-либо опасности». На самом деле, при замыкании фазного проводника на заземлённые проводящие части последние оказываются под напряжением и представляют опасность для людей.

При замыканиях на землю открытые проводящие части в системах TN оказываются под напряжением, обычно равным половине фазного напряжения. В системе ТТ это напряжение может достигать фазного.

Заземление и зануление: в чем разница?

Часто эти два понятия путают. На самом деле — зануление ничем кардинально не отличается от заземления. Зануление — это лишь защитное заземление применяемое в системах TN. После введения в действие стандартов комплекса ГОСТ Р 50571 в 1995 г. о занулении следовало забыть, поскольку в них определены системы TN, в которых предписано выполнять защитное заземление. Тем не менее это понятие все еще имеет место быть в нормативной документации, создавая при этом определенную путаницу. Более подробно читайте в статье: «Что такое зануление и как его выполняют?«

Разница между заземлением и занулением

Заземление и зануление служат для предотвращения ударов электрического тока. Но между занулением и заземлением есть существенная разница, которая заключается не только в способе установки.

 Разница зануления и заземления. Суть защитных установок

Заземление и зануление отличаются друг от друга по принципу работы:

• заземление применяется для сетей с изолированной нейтралью. Необходимо, для того чтобы снизить напряжение
• зануление применяется там, где установлена глухозаземленная нейтраль. Это нужно для того, чтобы срабатывали автоматические выключатели при попадании тока в нетоковедущую часть устройства. Представляет собой соединенные части из металла, которые не находятся под напряжением

Чтобы лучше разобраться в работе этих защитных систем и понять разницу между ними, нужно поговорить о каждом из них отдельно.

Принцип работы заземления, виды систем заземления

Заземляющее устройство образуется заземлителем с проводником или системой проводников. Они соединяют между собой токопроводящие участки приборов и землю. Выделяют три вида систем заземления:

• рабочие – поддерживают установленный режим работы установок в нормальных и аварийных ситуациях
• защитные – защищают людей и животных от удара током после повреждения фазных проводов
• грозозащитные – с их помощью заземляют молниеотводы

Заземлители бывают естественные (трубопроводы, обсадные трубы, но ни в коем случае не отопительные и водопроводные трубы) и искусственные (специально сооруженные конструкции, к которым относится уголковая сталь, стальные стержни).

Заземления классифицируются по количеству рабочих и защитных проводников:

• TN-C – в наше время применяется все реже и встречается только в старых постройках; предназначались для трехфазных четырехпроводных сетей. Данная система не обеспечивает нужной безопасности
• TN-C-S – к такой системе переходят от TN-C тогда, когда в старой постройке планируется установка новой техники, в частности компьютерной. Уровень необходимой безопасности довольно высок
• TN-S – нулевой и рабочий проводники прокладывают отдельно, соединив токопроводящие части электрической установки
• TT – в этой системе с землей связаны открытые токоведущие участки
• IT – в отличие от TT изолирована от земли, благодаря чему утечка тока снижается максимально

Принцип работы зануления

Если дополнительно установить к занулению УЗО, это приведет к выключению одного из элементов, действующих наиболее быстро, или одновременному срабатыванию двух устройств. Нулевой провод всегда должен находиться в исправности. В случае если этот провод оборвется, в зануленных корпусах возрастет напряжение. Поэтому монтаж выключателей в нулевой провод запрещен.

В чем разница между занулением и заземлением

Основная разница заземления и зануления – то, что в заземлении уровень безопасности обеспечивается снижением напряжения тока, которое происходит очень быстро, а в занулении – от отключения поврежденного участка электрической сети. Поэтому заземление безопаснее и надежнее зануления. Также разница между заземлением и занулением состоит в том, что монтаж зануления – более тонкая и сложная работа, в то время как для установки заземления не требуется иметь особые навыки.

Как произвести монтаж заземления или зануления, можно увидеть на видео. Также в видео более подробно рассказано о разнице между занулением и заземлением.

Назначение заземления, отличие заземления от зануления

Покупая любое электрооборудование, будь то стиральная машина или холодильник он не рассчитан на пожизненный срок службы и в процессе работы как любое другое оборудование может сломаться. Чтобы защитить электрооборудование от ненормальных режимах работы (перегрузка или короткое замыкание) применяются различные защитные аппараты (автоматы, пробки и т.д.)

Но бывают ситуации, когда защитные устройства не реагируют на возникшие повреждения. Одним из таких случаев является повреждение внутренней изоляции и возникновении на металлическом корпусе оборудования высокого напряжения.

В этом случае защита необходима самому человеку, который попадет под напряжение прикоснувшись к поврежденному оборудованию. Для защиты от таких повреждений и было придумано заземление, основное назначение которого — снизить величину этого напряжения.

То есть, основное назначение заземления — снизить напряжение прикосновения до безопасной величины.

Предположим, что у вас дома имеется потолочный светильник, корпус которого не подключен к заземлению. В следствии повреждения изоляции металлическая часть светильника оказалась под напряжением. В тот момент когда вы попытаетесь поменять лампочку вас ударит током, так как прикоснувшись к корпусу вы становитесь проводником и электрический ток будет протекать через ваше тело в землю.

Если же светильник будет заземлен, большая часть тока будет стекать в землю по заземляющему проводу и в момент касания, напряжение на корпусе, будет намного меньше, а соответственно и величина тока проходящий через вас будет также меньше.

Заземлением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления) которые в нормально состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции.

Также, заземление необходимо для функциональности таких аппаратов как УЗО. Если корпуса электроустановок не будут соединены с землей, то ток утечки протекать не будет, а значит УЗО, не среагирует на неисправность.

Отличие заземления от зануления

Наряду с заземлением вам наверняка приходилось слышать такой термин как зануление.

Занулением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулем (нулевым проводником сети).

По своему назначению заземление и зануление выполняют одну и туже задачу – защищают человека от поражения электрическим током. Однако обеспечивают они эту защиту немного разными способами. В сетях с занулением происходит отключение от сети электрооборудования, корпус которого из-за пробоя изоляции оказался под напряжением.

Рассмотрим пример, в котором обеспечивается защита электроустановки с помощью зануления.

Как видно из рисунка при пробое фазы на соединенный с нулем корпус возникает замкнутый контур между фазой и нулем, то есть однофазное короткое замыкание. На возникшее короткое замыкание реагируют защитные устройства, такие как автоматы или предохранители, в результате происходит отключение поврежденной электроустановки от источника питания.

Рассмотренные выше примеры дают возможность сделать вывод что:

— заземление осуществляется защиту снижением напряжения прикосновения.

— зануление осуществляется защиту отключением электроустановки от сети.

Наверняка у вас возникал вопрос в каких случаях выполняют защиту заземлением, а в каких занулением.

Применение в разных случаях заземления и зануления вызвано разными системами заземления электроустановок. В электроустановках напряжением до 1000 В применяются пять систем заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

Зануление используют в качестве защиты в таких системах, в которых присутствует PEN, PE или N проводник. Это сети с глухо заземленной нейтралью, TN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление применяют в электроустановках с системами заземления TT и IT.

Рассмотренные выше способы заземления и зануления больше подходят для применения в промышленных электроустановках на производстве. Более детально рассмотреть подключение и монтаж заземления для бытовых электроустановок можно здесь: заземление в квартире и заземление в частном доме.

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Что такое зануление?

 

1. Описание

Сегодня нашу жизнь трудно представить без ежедневной эксплуатации всевозможных электрических приборов. Однако, практическое использование тока небезопасно без защитных систем. Возможны случаи, когда защитные устройства (пробки, автоматы и др.) могут не сработать, в результате чего происходит повреждение внутренней изоляции и возникает повышенное напряжение на металлическом корпусе оборудования. Для защиты человека от возможного поражения электрическим током в процессе эксплуатации электроприборов и бытовой техники, разработаны всевозможные защитные мероприятия, к числу которых относится и зануление. Данная статья написана с целью объяснить читателю, в чём заключается особенность зануления, как способа защиты электросетей, в каких случаях применятся и чем отличается от защитного заземления.

Зануление используют для обеспечения электробезопасности систем с PEN, PE или N проводниками. К ним относят сети с глухозаземленной нейтралью: TN-C, TN-S и TN-C-S. Основное различие в организации зануления для указанных систем состоит в схеме соединения нулевых защитных и рабочих проводников.

Система зануления TN-C

Система зануления TN-C на сегодняшний день относится к устаревшей, так как преобладает в зданиях старого жилого фонда. Для нее характерно наличие совмещенного по всей длине нулевого защитного и нулевого рабочего проводника PEN. Используется для электроснабжения в трехфазных сетях. Запрещена для групповых и распределительных однофазных сетей. Данная система достаточно проста в организации, однако не обеспечивает достаточного уровня электробезопасности, что делает невозможным ее применение при строительстве новых зданий.

Система зануления TN-C-S

Представляет собой улучшенный вариант системы зануления TN-C для обеспечения электробезопасности в однофазных сетях. В точке разветвления трёхфазной линии на однофазные совмещенный PEN-проводник разделяют на PE- и N-проводники, подводя их к однофазным потребителям. Данная система зануления, при относительно небольшом удорожании, отличается более высоким уровнем безопасности.

Система зануления TN-S

Считается наиболее совершенной и безопасной схемой зануления. Принцип действия основан на разделении по всей длине нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. К нулевому защитному проводнику PE присоединяют все металлические элементы электроустановки. Во избежание повторного заземления устраивают трансформаторную подстанцию, имеющую основное заземление.

Электробезопасность при занулении

Используя схему защитного зануления важно учитывать, что ток при коротком замыкании должен достигать значения, достаточного для срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя или плавления вставки предохранителя. В противном случае ток замыкания свободно будет протекать по электрической цепи, что приведет к увеличению падения напряжения на каждом элементе электрической цепи и на всех зануленных элементах электроустановки до величины, при которой вероятность поражения током от корпуса прибора многократно возрастет. Получается, что надежность системы зануления определяется по большей части надежностью используемого нулевого защитного проводника, к которому соответственно предъявляют повышенные требования см. пункты 1.7. 121 – 1.7.126 ПУЭ-7. Тщательно проложенный нулевой провод должен отличаться окраской в виде желтых полос по зеленому фону. Кроме того, необходимо постоянно осуществлять контроль за исправностью его состояния. К нулевому проводу запрещается монтировать средства защиты электроустановок, которые при срабатывании могут привести к его повреждению. Соединения нулевых проводов между собой и с металлическими элементами электроустановки, доступными для прикосновения пользователям, должны гарантировать надежный контакт и иметь возможность для осмотра см. пункт 1.7.39, 1.7.40 ПУЭ-7. Значение сопротивления в болтовом соединении с частями электроустановки не должно превышать 0,1 Ом. Контроль за сопротивлением петли “фаза-нуль» осуществляют на этапе приемо-сдаточных работ, при капитальном ремонте и реконструкции сети, а так же в установленные в нормативно-технической документации сроки. Измерения в отключенной электроустановке проводят с помощью вольтметра-амперметра. Кроме того, постоянному контролю подлежит значение сопротивления заземления нейтрали и повторных заземлителей, зависимость времени действия автоматических устройств защиты от тока короткого замыкания.

Для уменьшения удара током, в случае обрыва нулевого провода, рекомендуют выполнять повторные заземления сопротивлением не более 30 Ом через каждые 200 м линии и опор, для чего преимущественно используют естественные заземлители.

2. Нормирование зануления

Технические требования к организации систем защитного зануления определены следующими документами:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 1.7,
• ГОСТ Р 50571.5.54-2013 (пункт 543),
• ГОСТ 12.1.030-81 (пункт 7).

Механизм зануления основан на автоматическом отключении поврежденного участка сети, время которого не должно превышать значений согласно пункту 1.7.79 ПУЭ-7.

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение Uo, В	Время отключения, с
127	0,8
220	0,4
380	0,2
более 380	0,1

 

Нулевой рабочий и защитный проводники должны обладать сопротивлением, достаточным для срабатывания защиты. Активные и индуктивные сопротивления проводников образуют полное сопротивление петли «фаза-ноль». Активные сопротивления проводников зависят от их длины, удельного сопротивления материала и сечения. Индуктивные сопротивления различают для проводников из меди и стали. В стальном проводе они находятся в обратной зависимости от плотности тока и отношения периметра к площади сечения проводника. Индуктивные сопротивления стальных проводников выше, чем медных. В пункте 1.7.126 ПУЭ-7 установлены наименьшие площади поперечного сечения защитных проводников для случаев, когда они изготовлены из того же материала, что и фазные проводники. Сечения защитных проводников из других материалов должны быть эквивалентны по проводимости приведенным.

Наименьшие сечения защитных проводников

Сечение фазных проводников, мм2	Наименьшее сечение защитных проводников, мм2
S ≤ 16	S
16 < S ≤ 35	16
S > 35	S/2

 

Двухпроводная линия, состоящая из рабочего и защитного проводников, образует один большой виток, сопротивление взаимоиндукции которого (рекомендуемое значение для расчётов — 0,6 Ом/км) зависит от длины линии, диаметра проводов и расстояния между ними. Сопротивление заземления нейтрали источника питания не должно превышать 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока см. пункт 1.7.101 ПУЭ-7. Увеличение тока короткого замыкания достигают путем понижения сопротивления трансформатора и петли, для чего используют схему треугольник-звезда. Обмотки мощных трансформаторов и так имеют не большое сопротивление. Меньшее сопротивление линий зануления достигают выполняя их короткими и простыми, увеличивая сечение проводников, заменяя стальные проводники на изготовленные из цветных металлов с малым индуктивным сопротивлением. Наибольшее сопротивление нулевого защитного провода не должно превышать удвоенного сопротивления фазного провода. Сокращая расстояние между ними, снижают внешнее индуктивное сопротивление. Уменьшение сопротивления повторных заземлителей и приближение их к узлам нагрузки, способствует понижению силы тока на зануленных частях оборудования. Соединение с нулевым проводником всех заземленных металлические конструкций здания повышает потенциал поверхности пола, на котором стоит человек, и тем самым значительно снижает напряжение его прикосновения до величины, примерно равной от 0,1 до 0,01 U_з.

3. Применение зануления

Зануление выполняют на промышленных объектах, часто с расположенным в здании источником питания (генератором или трансформатором), для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок различного назначения и повышения помехоустойчивости при их работе. Согласно требованиям пункта 1.7.101 ПЭУ-7 зануление электроустановок следует выполнять: — при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока — во всех электроустановках; — при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В переменного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока — только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках. Все электрооборудование промышленных объектов выводят на общий контур заземления и соединяют между собой металлической заземляющей шиной. Полный перечень частей, подлежащих занулению, представлен в главе 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ-7). Там же приведен список электрооборудования, преднамеренное зануление которого не требуется. Для электрозащиты объектов жилого фонда зануления практически не применяют. В новостройках заземление организованно централизованно. Современные электроприборы имеют вилку с тремя контактами. Один из контактов подключен к корпусу. Заземление для отдельно взятой квартиры состоит в присоединении к заземлителям корпусов и частей бытовых приборов. Потребность в занулении в таком случае отпадает. Дома старого жилого фонда, как правило, подключенные по системе TNC, могут и вовсе не иметь заземления. Модернизацией электросетей подобных домов должна заниматься специализированная электротехническая компания. Однако, зачастую сами жильцы таких домов прибегают к обустройству запрещенного в данном случае зануления, что является совсем не безопасным способом электрозащиты для жилого сектора. Требования к организации системы защитного зануления, как уже говорилось, определены в нормативных документах. Однако в процессе реализации данного способа защиты электросетей, нередко допускаются ошибки, препятствующие его прямому назначению. Ошибочно мнение о том, что лучше выполнять заземление на отдельный от нулевого проводника контур, ввиду отсутствия сопротивление длинного PEN-проводника от электроприбора до заземлителя подстанции. Однако на деле, сопротивление заземления оказывается гораздо большим, чем у длинного провода. При попадании фазы на заземлённый указанным способом корпус установки, ток замыкания может быть недостаточным для срабатывания автоматических средств защиты электросети. В данном случае напряжение на корпусе достигает опасной для пользователя величины. Даже при применении автоматического выключателя небольшого номинала, не удается обеспечить требуемое ПУЭ время автоматического отключения повреждённой линии от сети.

4. Отличие зануления от заземления

По своему назначению заземление и зануление во многом похожи – обеспечивают защиту пользователя электроустановки от поражения электрическим током. Однако способы и принцип организации такой защиты различны. Обеспечение электробезопасности сетей с использованием системы зануления подробно рассмотрено в предыдущих разделах статьи. Действие защитного заземления основано на принудительном соединении электроустановок с землей с целью снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Избыточный ток, поступающий на корпус электроустановки, отводится напрямую в землю (по заземляющей части). В качестве заземлителя устанавливают заземляющий контур треугольной конфигурации, сопротивление которого должно быть меньше, чем на остальных участках цепи. Отличие зануления от заземления состоит в следующем:

• в способе обеспечения защиты электрических сетей: заземление -снижает напряжение прикосновения, зануление — отключает поврежденную электроустановку от сети, что практически исключает удар током и, с этой точки зрения, является более эффективным средством защиты для использования на промышленных предприятиях. Однако, если говорить о надежности защиты в процессе эксплуатации, то зануление уступает заземлению по причине большей вероятности повреждения целостности нулевого провода и возможного изменения сопротивления петли «фаза-нуль».
• системами применения: заземление используют исключительно для защиты сетей с изолированной нейтралью (системы TT и IT), зануление — в сетях с глухо заземленной нейтралью TN-C, TN-S и TN-C-S, где присутствует PEN, PE или N проводники.
• по типу обустройства: с точки зрения простоты и доступности обустройства, зануление представляет собой более сложный и трудоемкий способ защиты, требующий технических знаний и навыков для правильного определения способа и средней точки зануления. В случае защитного заземления соединяют отдельные детали токоприемника с землей, для чего достаточно применение инструкций к электроприборам.

5. Заключение

Роль зануления при работе с электроустановками на промышленных предприятиях трудно переоценить. Отключая поврежденную установку от сети в случае пробоя изоляции, зануление выступает надежным способом защиты человека от возможного поражения электрическим током. Для эффективного обеспечения электробезопасности, необходимо строгое соответствие конструкции элементов системы зануления рассмотренным нормативам, а так же тщательный и постоянный контроль за их состоянием. Использование зануления или заземления зависит от необходимого способа обеспечения защиты различных систем электрических сетей.

---

Смотрите также:

Смотрите также:

В чем разница зануления и заземления

Электробезопасность – главное условие, которое необходимо соблюдать при эксплуатации любых электроустановок, в частности бытовых электроприборов. Изоляция проводов обеспечивает электрическому току пути протекания исключительно в заданных направлениях, однако, в результате ее нарушения на металлическом корпусе электрооборудования (электроприбора) не исключается появление опасного электрического потенциала. В таком случае при случайном электрическом контакте человек может оказаться под опасным потенциалом и электротравма ему гарантирована.

Защитить от возможных поражений электрическим током, призваны заземление и зануление электроустановок, меры в электрике хотя и различные, но направленные на решение единой задачи. Как и защитное заземление зануление применяется в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью. Зануление электропроводки распространено в устаревших сетях TN-C и производится путем присоединения корпусов электроприборов к PEN проводникам, выполняющим функции нулевых защитных и рабочих нулевых проводников.

В более современных электросетях TN-S и TN-C-S применяется защитное заземление, подаваемое посредством защитных проводников на ставшие уже привычными заземляющие контакты розеток. Как правило, заземляющие шины связаны с повторным заземлением, что делает этот вид защиты более надежным, в чем разница упомянутых защит и какая из них предпочтительнее, попробуем разобраться.

Принцип действия и отличия защитных систем

Как уже упоминалось выше для зануления электрооборудования, проводник PEN, являющийся одновременно и рабочим нулем, присоединяется к корпусу электрооборудования, тогда в случае нарушения изоляции в результате замыкания фазы и нулевой шины происходит мгновенное отключение защитных автоматов. Электрическая цепь обесточивается, опасность поражения человека электрическим током снимается.

Принцип работы защитного заземления несколько иной, корпуса электроприборов соединены с заземляющим контуром, сопротивление заземления мизерно по сравнению с сопротивлением человеческого тела. В случае появления на корпусе фазного напряжения заземляющий контур отводит его в землю и значения потенциала опасной величины не возникает, при определенных условиях ситуация спровоцирует защитное отключение автоматики, но самое главное ток течет по пути наименьшего сопротивления, полностью обезопасив человека от поражения.

Если говорить об отличиях обеих систем, то принцип их действия считается основополагающим, правда, есть и некоторые другие, принимая во внимание которые легко сделать выбор в пользу заземления.

1. Защитное заземление легко реализовать, особенно если речь идет о частном доме. Даже если электропитание к нему подводится по схеме TN-C, последнюю достаточно просто трансформировать в более совершенную TN-C-S.
2. Если заземление возможно выполнить своими руками, то выбор схемы зануления требует углубленных знаний и опыта электрика, они же необходимы и при монтаже зануления.
3. Главным недостатком системы TN-C считается критичность к отгоранию (обрыву) нулевого проводника PEN, в таком случае защита полностью исчезает, более того под опасным потенциалом оказываются все зануленные электроприборы. Оснований для отгорания провода заземления просто не существует.

Последнее обстоятельство можно считать главным аргументом в пользу отказа от зануления и, хотя зануление используются при подключении некоторого производственного оборудования, в быту безопаснее отдавать предпочтение заземлению.

Смотрите также другие статьи :

Измерение качества электрической энергии

Любые электроприборы и оборудование разрабатываются для работы в определенных условиях. Все составные элементы предусматривают характеристики, способные производить оптимальную полезность и отдачу при определенных параметрах поступающего тока.

Подробнее…

Заземление и зануление электроустановок

Вся наша жизнь неотделима от всевозможных электрических приборов. Выход из строя любого электрооборудования – это частое и вполне нормальное явление, ни одно устройство не может работать вечно и без единого сбоя. Наша задача — обезопасить этих электрических помощников от короткого замыкания или возникающих в цепи перегрузок, а себя – от повреждения организма высоким напряжением. В первом случае на помощь приходят всевозможные защитные аппараты, а вот для  защиты человека применяется заземление и зануление электроустановок. Это одна из самых сложных частей электрики, но мы попробуем разобраться, в чем же различие этих работ, и в каких случаях нужно применять те или иные защитные меры.

Содержание

Если автоматы, пробки и другие защитные устройства не срабатывают на возникшую неисправность, и в результате образуется пробой внутренней изоляции, на металлическом корпусе установки возникает повышенное напряжение.   Касание человеком такого прибора может привести к параличу мышц (при силе тока 20-25 мА), препятствующему самостоятельному отрыву от контакта, аритмии, нарушениям тока крови (при 50-100 мА) и даже летальному исходу.

Если части электроустановки в силу технических особенностей должны находиться под напряжением, то их  обязательно ограждают в соответствии с общепринятой техникой безопасности, например, специальными кожухами, барьерами или сетчатыми заграждениями. Для того чтобы предотвратить случайное поражение током при повреждении изоляционных слоев, применяется защитное заземление и зануление. Чтобы понять, чем отличается заземление от зануления, нужно знать, что они собой представляют.

Часто начинающие электрики не совсем понимают, в чем же заключается отличие зануления от заземления. Заземление – это соединение электроустановки с землей с целью снижения напряжения прикосновения до минимума. Оно применяется только в сетях с изолированной нейтралью. В результате установки заземляющего оборудования большая часть тока, поступающая на корпус, должна уйти по заземляющей части, сопротивление которой должно быть меньше остальных участков цепи.

Но это не единственная функция заземления. Защитное заземление электроустановок еще и способствует увеличению аварийного тока замыкания, как бы это ни противоречило его назначению. При использовании заземлителя с высоким значением сопротивления ток замыкания может быть слишком мал для срабатывания защитных устройств, и установка в аварийной ситуации останется под напряжением, представляя огромную опасность для человека и животных.

[include id=»1″ title=»Реклама в тексте»]

Заземлитель с  проводниками образует заземляющее устройство, где он, по сути, и есть проводник (группа проводников), соединяющий токопроводящие части установок с землей. По назначению эти устройства разделяются на следующие группы:

• грозозащитные, для отвода импульсного тока молнии. Применяются для заземления молниеотводов и разрядников;
• рабочие, для поддержания необходимого режима работы электроустановок, как в нормальных, так и в аварийных ситуациях;
• защитные, для предотвращения повреждения живых организмов электрическим током, возникающим при пробое фазного провода на металлический корпус устройства.

Все заземлители делятся на естественные и искусственные.

1. Естественные – это трубопроводы, металлоконструкции железобетонных сооружений, обсадные трубы и другие.
2. Искусственные заземлители – это конструкции, сооружаемые специально  для этой цели, то есть стальные стержни и полосы, уголковая сталь, некондиционные трубы и другое.

Важно: для использования в качестве естественного заземления не подходят трубопроводы горючих жидкостей и газов, трубы, покрытые антикоррозийной изоляцией, алюминиевые проводники и оболочки кабелей. Категорически запрещается использовать в качестве заземляющих проводников в жилых помещениях водопроводные и отопительные трубы.

В зависимости от схемы соединения и количества нулевых защитных и рабочих проводником можно выделяются следующие системы заземления электроустановок:

Первая буква в названии системы говорит о типе заземления источника питания:

• I – токоведущие части полностью изолированы от земли;
• T – нейтраль источника питания соединяется с землей.

По второй букве можно определить, каким образом заземлены открытые проводящие части электроустановки:

• N – непосредственная связь с точкой заземления источника питания;
• T – непосредственная связь с землей.

Буквы, стоящие сразу за N, через дефис, говорят о способе устройства защитного PE и рабочего N нулевых проводников:

• C – функции проводников обеспечиваются одним проводником PEN;
• S – функции проводников обеспечиваются разными проводниками.

Устаревшая система TN-C ↑

Такое заземление электроустановок используется в трехфазных четырехпроводных и однофазных двухпроводных сетях, которые преобладают в зданиях старого образца. К сожалению, эта система, несмотря на свою простоту и доступность, не позволяет достичь высокого уровня электробезопасности и на вновь строящихся зданиях не применяется.

Для модернизации старых домов TN-C-S ↑

Защитное заземление электроустановок такого типа используется преимущественно в реконструируемых сетях, где рабочий и защитный проводники объединены во вводном устройстве схемы. Другими словами, эта система используется в том случае, если в старом здании, где эксплуатируется заземление типа TN-C, планируется расположить компьютерную технику или другие телекоммуникации, то есть для осуществления перехода к системе TN-S. Эта относительно недорогая схема отличается высоким уровнем безопасности.

Система TN-C-S позволяет перейти от устаревшей TN-C к TN-S

Специфика системы TN-S ↑

Такая система отличается расположением нулевого и рабочего проводников. Здесь они прокладываются отдельно, причем нулевой защитный проводник PE соединяет сразу все токопроводящие части электроустановки. Чтобы избежать повторного заземления, достаточно устроить трансформаторную подстанцию, имеющую основное заземление. К тому же такая подстанция позволяет добиться минимальной длины проводника от входа кабеля в электроустановку до заземляющего устройства.

Система TN-S:
1. Заземлитель;
2. Токопроводящие части установки.

Система TT, особенности ↑

Система, где все токоведущие открытые части непосредственно связаны с землей, причем заземлители электроустановки не имеют электрической зависимости от заземлителя нейтрали подстанции, получила название TT.

Система заземления TT отличается наличием заземлителей на каждую токопроводящую часть установки

Характерные отличия системы IT ↑

Отличием этой системы является изоляция нейтрали источника питания от земли или ее заземление через устройства с большим сопротивлением. Такой способ позволяет максимально снизить ток утечки на корпус или в землю, поэтому его лучше использовать в зданиях, где установлены жесткие требования по электробезопасности.

Система IT:
1. Сопротивление заземления нейтрали источника питания.
2. Заземлитель.
3. Открытые токопроводящие части.
4. Заземляющее устройство.

Зануление – это соединение металлических частей, не находящихся под напряжением, либо с заземленной нейтралью понижающего источника трехфазного тока, либо с заземленным выводом генератора однофазного тока. Используется для того, чтобы при пробое изоляции и попадании тока на любую нетоковедущую часть устройства, происходило короткое замыкание, приводящее к быстрому срабатыванию автоматического выключателя, перегоранию плавких предохранителей или реакции прочих систем защиты. В основном применяется в электроустановках с глухозаземленной нейтралью.

Принципиальная схема зануления электроустановок

Дополнительная установка УЗО в линию приведет к его срабатыванию в результате разности сил тока в фазном и нулевом рабочем проводе. Если будут установлены и УЗО, и автоматический выключатель, то пробой приведет к срабатыванию либо обоих устройств, либо к включению более быстродействующего элемента.

Важно: При установке зануления необходимо учитывать, что ток короткого замыкания обязательно должен достигать значения плавления вставки предохранителя или отключения автоматического выключателя, иначе свободное протекание тока замыкания по цепи приведет к возникновению напряжения на всех зануленных корпусах, а не только на поврежденном участке. Причем значение этого напряжения будет равно произведению сопротивления нулевого проводника на ток замыкания, а значит  чрезвычайно опасным для человеческой жизни.

За исправностью нулевого провода необходимо следить самым тщательным образом. Его обрыв приводит к появлению напряжения на всех зануленных корпусах, так как они автоматически оказываются подключенными к фазе. Именно поэтому категорически запрещается монтаж в нулевой провод любых средств защиты (выключателей или предохранителей), образующих его разрыв при срабатывании.

Для того чтобы уменьшить вероятность повреждения током при обрыве нулевого провода, через каждые 200 м линии выполняются повторные заземления. Такие же меры принимаются на концевых и вводных опорах. Сопротивление каждого повторного заземлителя не должно превышать 30 Ом, а общее сопротивление всех таких заземлений – 10 Ом.

Главная разница между занулением и заземлением заключается в том, что при заземлении безопасность обеспечивается быстрым снижением напряжения тока, а при занулении – отключением участка цепи, в котором случился пробой тока на корпус или любую другую часть электроустановки, при этом в промежуток времени между замыканием и прекращением подачи питания происходит снижение потенциала корпуса электроустановки, в противном случае через тело человека пройдет разряд электрического тока.

Электрическая схема заземления и зануления

Во всех электроустановках, где нейтраль изолирована, обязательно выполняется защитное заземление, а также должна предусматриваться возможность быстрого поиска замыканий на землю.

Если устройство имеет глухозаземленную нейтраль, а его напряжение менее 1000 В, то можно применять только  зануление. При оснащении такой электроустановки разделяющим трансформатором, вторичное напряжение должно быть не более 380 В, понижающим – не более 42 В. При этом от разделяющего трансформатора разрешается питать только один электроприемник с номинальным током защитного устройства не более 15 А. В этом случае запрещается заземление или зануление вторичной обмотки.

[include id=»2″ title=»Реклама в тексте»]

Если нейтраль трехфазной сети до 1000 В изолирована, то такие электроустановки должны иметь защиту от пробоя в результате повреждения изоляции между обмотками трансформатора и пробивной предохранитель, который монтируется в нейтраль или фазу со стороны нижнего напряжения.

Защитное заземление и зануление электроустановок необходимо проводить в следующих случаях:

1. При переменном номинальном напряжении свыше 42 В и постоянном номинальном свыше 110 В особо опасных и наружных установках.
2. При переменном напряжении свыше 380 В и постоянном свыше 440 В в любых электроустановках.

Заземляются корпуса электроустановок, приводы аппаратов, каркасы и металлические конструкции распределительных шкафов и щитов, вторичные обмотки трансформаторов, металлические оболочки кабелей и проводов, кабельные  конструкции, шинопроводы, короба, тросы, стальные трубы электропроводки и электрооборудование, расположенное на движущихся частях механизмов.

В жилых и общественных зданиях обязательно подлежат занулению (заземлению) электроприборы мощностью свыше 1300 Вт. Если подвесные потолки выполнены из металла, то необходимо заземлить все металлические корпуса осветительных приборов. Ванны и душевые поддоны, выполненные из металла, должны соединяться с водопроводными трубами металлическими проводниками. Делается это для выравнивания электрических потенциалов. Для заземления корпусов кондиционеров воздуха, электроплит и других электроприборов, мощность которых превышает 1300 Вт, применяется отдельный проводник, присоединяемый к нулевому проводнику сети питания. Его сечение и сечение фазного провода, проложенного от распределительного щита, должны быть равными.

Для выравнивания электрических потенциалов ванну следует обязательно замкнуть на водопроводные трубы

С полным перечнем оборудования, требующего заземления или зануления, а также устройств, где наоборот, допускается пренебречь этими защитными мероприятиями, можно ознакомиться в ПУЭ (Правилах устройства электроустановок). Здесь же можно найти все основные правила заземления электроустановок.

Устройство заземления и зануления  — это весьма ответственная работа. Малейшая ошибка в расчетах или пренебрежение, казалось бы, одним незначительным требованием может привести к большой трагедии. Выполнять заземление обязаны только люди, имеющие необходимые знания и опыт работы.

Заземление и зануление электроустановок, отличие, назначение

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 1.4k. Опубликовано 10 марта Обновлено 19 ноября

Неприятные последствия воздействия электричества ощутили на себе уже его первооткрыватели. Со временем люди поняли, что все блага, предоставляемые этим источником энергии, должны компенсироваться адекватными расходами на системы защиты от его потенциальной опасности. Именно к таким мерам относится заземление или защитное зануление электрических схем жилых зданий и промышленного оборудования.

Заземление – базовый вариант обеспечения безопасности любых электроустановок и конструкций (станков с элетроприводом, бытовых приборов, радиовышек и пр.), находящихся под воздействием естественных или искусственных электромагнитных полей. Схема заземления подразумевает принудительное соединение корпуса энергопотребляющего устройства с большой электрической емкостью (землей) и мгновенный отвод фазового напряжения с корпуса устройства в аварийных случаях.

Качественные характеристики заземления зависят от сопротивления отводящей цепи, т.е. от конструкции глухозаземленной нейтрали электрической сети. В городском жилищном и промышленном строительстве проектирование и монтаж заземляющих выводов, а также технические требования к ним определены Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Проводники и шины заземления и зануления электроустановок имеют стандартную маркировку.

Большая часть городского жилищного фонда оборудована системами заземления, поэтому проблема безопасного подключения электроустановок здесь решается достаточно просто. В загородном доме устройство защитной системы электрической сети – дело, хоть и трудоемкое, но необходимое.

В качестве заземлителя чаще всего используют металлические стержни или профили, на которые и выводиться заземляющий проводник от от корпусов электроустановок, расположенных на участке. Для снижения электрического сопротивления цепи заземления рекомендуется использовать контурные системы металлических отводов, длина которых позволяет при их вколачивании достичь водоносных слоев в грунте. Заглубление и конструкция зависят от электропроводности выбранного материала и условий эксплуатации электрооборудования.

Защитное зануление является одним из более современных вариантов системы заземления. В случае использования схемы TN-S проводящие детали корпуса электроустановки имеют контакт с нулевым проводником, а заземление подведено к нейтрали трансформатора передающей подстанции. При аварийном попадании напряжения (фазы) на элементы корпуса электроустановки происходит элементарное короткое замыкание и срабатывание устройств защиты (предохранителей) на распределительных щитках вашей электрической сети.

Время срабатывания защитного зануления и технические требования к этим системам защиты достаточно подробно описаны в ПУЭ, поэтому останавливаться на них не имеет смысла. Основную свою функцию – защиту жизни человека от электрических посягательств они выполняют исправно.

Разница между заземлением и занулением

Чем отличается заземление от зануления по принципу действия легко понять из приведенного рисунка. Помните, что обе эти схемы обеспечивают не только безопасность вашего дома и имущества, но и способны продлить вашу жизнь.

Рис. 1. Чем отличается заземление от зануления

Мы искренне надеемся, что наша статья помогла вам понять что такое заземление и зануление, в чем их отличие и назначение.

Веб-сайт класса физики

Заземление положительно заряженного электроскопа

Электроскоп — это устройство для определения заряда, которое показывает наличие заряда на самом устройстве или на других объектах поблизости. Наличие заряда на электроскопе обозначается отклонением его иглы от ее обычного вертикального положения. Игла, имея возможность свободно вращаться вокруг своей оси, будет отклоняться всякий раз, когда заряд в игле будет таким же, как заряд в вертикальной опоре, на которой она балансирует. Поскольку пластина, опора и игла электроскопа соединены и сделаны из проводящего материала, любой заряд электроскопа будет распределяться по всему проводнику. Таким образом, если электроскоп приобретает общий положительный заряд, этот положительный заряд будет распространяться по всему электроскопу — пластине, опоре и игле. Поскольку одинаковые заряды отталкиваются, положительно заряженная опора и положительно заряженная игла отталкиваются друг от друга, вызывая отклонение иглы.

При прикосновении к положительно заряженному электроскопу его заряд заземляется (или нейтрализуется).Это показано на анимации ниже. Процесс заземления включает передачу электронов между заряженным электроскопом и проводящим объектом, к которому он прикасается. При прикосновении к положительно заряженному электроскопу электроны попадают в электроскоп с земли. Имея положительный заряд, электроскоп притягивает часть электронов проводящего материала (в данном случае человека). Отрицательно заряженные электроны попадают в электроскоп и нейтрализуют положительный заряд. Когда электроскоп теряет заряд, игла возвращается в свое естественное вертикальное положение.

---

Дополнительная информация о физических описаниях электростатических явлений доступна в учебном пособии по физике. Подробная информация доступна по следующим темам:

Нейтраль против заряженных объектов

Взаимодействие зарядов

Заземление — снятие заряда

Эффекты, теория и контроль статического электричества

Эффекты статического электричества

Статическое электричество уже давно является проблемой во многих промышленных и коммерческих предприятиях и представляет серьезную опасность, особенно во взрывоопасных средах и в областях, где присутствуют легковоспламеняющиеся растворители или материалы.

Не только внезапный разряд или искрение статического электричества ответственны за пожары и взрывы, но он также приводит к потерям в миллионы долларов для производителей из-за простоев оборудования и потери человеко-часов, а также потерь продукции, особенно в полупроводниках и электронная промышленность, где компоненты, чувствительные к статическому электричеству, деградируют или разрушаются под действием всего лишь нескольких вольт статического электричества. Для пользователей сложной электроники статическое электричество вызывает потерю памяти, ложные срабатывания и т. Д., в оборудование электронной памяти, такое как компьютеры, терминалы данных и текстовые процессоры.

Эффект статического электричества в производственных процессах становится все более серьезной проблемой в связи с широким использованием синтетических материалов и высокоскоростного оборудования. Некоторые пластмассы, например, при прохождении через машину могут создавать статические заряды в несколько тысяч вольт. Эти сильно заряженные материалы иногда притягиваются к роликам или направляющим станка, вызывая заедание и даже повреждение оборудования.Этот же сильно заряженный материал, если его перемотать на большой рулон, как в операции продольной резки и перемотки, может стать огромным конденсатором, способным накапливать статическое электричество мощностью более 50 000 вольт. Этот сильно заряженный «конденсатор» может вызвать у операторов неприятные удары током, даже ожоги или травмы из-за физической реакции на электрошок. Этот «конденсатор» может вызвать дугу к ближайшему проводнику и вызвать сильную дугу длиной в несколько дюймов, которая в правильной ситуации может легко вызвать пожар или взрыв.

В критических областях, таких как упаковка пищевых продуктов и лекарств, производство полупроводников и биомедицинских продуктов, а также практически в любых процессах, требующих процедур в чистом помещении или просто чистого продукта, статический заряд становится проблемой. Любая деталь или материал, поддерживающий статический заряд, будет притягивать загрязнения, будь то частицы пыли микроскопических размеров или пыль и стружка от механической обработки.

Большинство проблем, связанных со статикой, какими бы простыми или сложными они ни казались, можно решить после того, как проблема будет решена, проанализирована, а соответствующие методы управления внедрены и соблюдены.

Теория

Чтобы иметь возможность анализировать статические проблемы и определять правильные решения или методы нейтрализации, важно понимать физические и электрические принципы, участвующие в генерации статического электричества.

Молекулярная теория строения материи утверждает, что каждая молекула тела состоит из положительных и отрицательных зарядов. Положительные заряды содержатся в ядре молекулы, в то время как отрицательные заряды или электроны могут свободно вращаться вокруг положительно заряженного ядра.В нейтральной или незаряженной молекуле сумма отрицательно заряженных электронов на орбите равна сумме положительных зарядов в ядре. Любая материя, состоящая из нейтральных молекул, также нейтральна.

При определенных условиях некоторым молекулам не хватает силы или притяжения между положительным ядром и отрицательно вращающимися электронами, чтобы удерживать все электроны на орбите. В этом случае наиболее удаленные вращающиеся электроны, которые называются валентными электронами, имеют тенденцию притягиваться к соседней молекуле с большей силой притяжения, оставляя в ядре избыток положительных зарядов.Таким образом, молекула заряжается положительно. И наоборот, некоторые молекулы имеют тенденцию улавливать дополнительные электроны, вызывая дисбаланс и приводя к образованию отрицательно заряженной молекулы. Любое вещество с избытком отрицательных молекул становится отрицательно заряженным, и наоборот, вещество с избытком положительных молекул становится положительно заряженным.

Предметы или материалы могут заряжаться в результате трения или, проще говоря, просто контакта и разделения двух материалов. Когда два объекта или материала находятся в тесном контакте, валентные электроны, ближайшие к поверхности материала, свободно перемещаются от молекулы к молекуле, от материала к материалу, пока не присоединятся к более сильным ядрам.При разделении материалов один материал теряет электроны и становится положительно заряженным. Другой получает электроны и становится отрицательно заряженным. По мере того как давление или скорость контакта и разделения или трения между двумя материалами увеличивается, напряжение статического заряда увеличивается.

Еще один способ, с помощью которого объект или материал может стать заряженным, — это индукция. Сильно заряженный объект создает статическое поле вокруг объекта. Если изолированный или незаземленный проводящий объект попадет в это статическое поле, он тоже станет заряженным, но с противоположной полярностью.Это создает основу для возможного электростатического разряда на каком-либо другом проводящем объекте, что может привести к возникновению дуги, достаточной для воспламенения горючих веществ или разрушения чувствительных электронных компонентов. Если затем удалить проводящий объект с индуцированным зарядом из поля, он вернется в исходное состояние.

Изоляторы и проводники:

При работе со статическим электричеством необходимо учитывать типы материалов. Материалы делятся на две основные классификации: проводники и изоляторы.Внутри проводника электроны свободно перемещаются по всему телу. Следовательно, когда незаземленный проводник становится заряженным, весь объем проводящего тела принимает заряд с одинаковым потенциалом и полярностью. Заряженный проводник можно нейтрализовать, просто подключив его к земле, поскольку земля фактически является бесконечным источником и вместилищем электронов. Если проводник заряжен положительно и соединен с землей, необходимое количество электронов будет течь от земли к проводнику, пока проводник не станет нейтральным.И наоборот, если проводник заряжен отрицательно, а затем подключен к земле, избыточные электроны будут течь на землю, пока проводник не станет нейтральным.

Изолятор по-разному реагирует на статическое электричество и не может быть нейтрализован простыми методами заземления, как проводники. Внутри изолятора поток электронов очень ограничен. Из-за этого изолятор может сохранять несколько статических зарядов разного потенциала и полярности на различных участках своей поверхности.Подключение изолятора к земле не приведет к обмену или потоку электронов, как это происходит с проводниками, поэтому необходимо использовать другие средства для нейтрализации статического электричества на изоляторах.

Два основных метода нейтрализации статического электричества

Существует два основных метода нейтрализации статического электричества: метод проводимости и метод замены. Как упоминалось ранее, токопроводящий объект можно нейтрализовать, подключив его к заземлению. Пока проводник остается заземленным, статические заряды не могут развиваться.

Метод проводимости:

Изолятор, если он может быть проводящим, также может быть нейтрализован при заземлении. Изолятор можно сделать до некоторой степени проводящим одним из следующих способов: увлажнение, химические антистатические покрытия, внутренние антистатики и нагружение углем.

Некоторые гигроскопичные материалы обладают способностью впитывать влагу в условиях высокой влажности. В этом случае материал становится достаточно проводящим, чтобы снимать статические заряды.Для негигроскопичных материалов — уровень влажности, необходимый для эффективного рассеивания статического заряда; однако это было бы непрактично для большинства производственных приложений.

Антистатические химические покрытия наносятся на непроводящие объекты путем распыления, протирания или погружения и образуют проводящую поверхность, которая рассеивает статические заряды. Само по себе химическое вещество не делает поверхность проводящей, но фактически поглощает влагу из воздуха, которая собирается на поверхности и образует своего рода проводящий слой.

Внутренние антистатики — это химические вещества, которые примешиваются к пластику во время формования или экструзии. Эти антистатики продолжают мигрировать на поверхность и работают по тому же принципу, что и антистатические покрытия.
Углерод может быть добавлен к пластмассам перед формованием или экструзией для образования проводящих пластмасс, содержащих углерод. Этот процесс, а также использование внутренних антистатиков больше используется при производстве продукции для контроля статического электричества и не обязательно как средство устранения статических проблем, возникающих во время производственных процессов.

Метод замены — Ионизация:

Если недостающие электроны в положительно заряженном материале могут быть заменены или если отрицательно заряженный материал может поглощать положительные ионы, этот материал можно нейтрализовать. Этот процесс стал возможным благодаря ионизации, которая представляет собой расщепление молекул воздуха на положительные и отрицательные заряды. Ионизирующее устройство испускает большое количество отрицательных и положительных ионов в непосредственной близости от статически заряженного объекта. Поскольку противоположные заряды притягиваются, заряженный объект принимает достаточное количество отрицательных или положительных ионов, в зависимости от того, что требуется для нейтрализации.Это ионизирующее устройство действует как бесконечный источник отрицательных и положительных ионов.

Методы ионизации

Существует три основных типа оборудования для производства ионизации: оборудование для нейтрализации статического электричества высокого напряжения, оборудование с ядерной энергетической установкой и нейтрализаторы индукционного типа.

Статический нейтрализатор с электрическим приводом состоит из одной или нескольких точек ионизации, к которым прикладывается высокое напряжение в непосредственной близости от точки заземления. Поле высокого напряжения, возникающее между точкой ионизации и заземлением, ионизирует воздух. Когда заряженный материал проходит внутри этого поля, он становится нейтральным. Устройства нейтрализации статического электричества доступны во многих различных конфигурациях, включая взрывозащищенные конструкции для опасных зон. Термин «безударный» применительно к оборудованию с электрическим приводом означает, что точка ионизации емкостно связана с источником высокого напряжения, тем самым ограничивая ток в этой точке до очень низкого уровня.Прямой контакт с острием не вызовет ощущения удара, а поскольку энергия очень мала, дуга не вызовет воспламенения легковоспламеняющихся материалов. Бесшумные конструкции
обычно обеспечивают большую эффективность в определенных областях применения, связанных с чрезвычайно высокими зарядами или высокоскоростными материалами. В этом оборудовании источник высокого напряжения подключен непосредственно к точке ионизации. Непосредственный личный контакт с острием вызовет неприятное ощущение удара током, а
достаточно энергии, чтобы вызвать возгорание легковоспламеняющихся материалов. При выборе оборудования следует выбирать безударную или бесшумную конструкцию в зависимости от конкретного применения.

В нейтрализаторах статического электричества используются такие элементы, как полоний или радий, которые заключены в керамические шарики и прикреплены к нейтрализующим устройствам. Эти материалы бомбардируют окружающие молекулы воздуха высокоскоростными альфа-частицами, вызывающими ионизацию. Ядерное оборудование может использоваться во взрывоопасных зонах и не требует электрических подключений.Однако эти устройства можно сдавать только в аренду, и их необходимо заменять ежегодно.

Оборудование индукционного типа , даже несмотря на то, что оно не имеет внешнего питания, использует высоковольтный принцип ионизации. Эти устройства обычно имеют конфигурацию с прямым стержнем с рядом точек ионизации, пучками или проводом, подключенными к заземленному металлическому стержню. Высокое напряжение, необходимое для ионизации, на самом деле представляет собой статический заряд высокого напряжения на самом материале. Когда материал проходит через индукционную планку, поле высокого напряжения, связанное со статическим зарядом на материале, ищет точку заземления, которая представляет собой серию точек на стержне.Это ионизирует воздух в достаточной степени, чтобы помочь в нейтрализации, но не всегда может обеспечить достаточную нейтрализацию для решения проблемы. У индукционных стержней чем выше потенциал заряженного материала, тем выше ионизация.

Однако это работает и в обратном направлении. По мере уменьшения заряда материала эффективность ионизации снижается до тех пор, пока не достигнет порогового уровня, при котором ионизация прекращается. После этого должны использоваться другие средства, такие как оборудование с электрическим или ядерным приводом.

Рекомендации по выбору оборудования

Для получения оптимальных результатов при выборе оборудования или материалов для нейтрализации статического электричества всегда консультируйтесь с обученным и квалифицированным специалистом по электростатике, имеющим опыт работы в промышленности.

Оборудование для нейтрализации статического электричества доступно во многих различных конфигурациях и выбирается в зависимости от условий и требований каждого приложения. Следует отметить, что всякий раз, когда речь идет о взрывоопасных зонах или легковоспламеняющихся материалах, следует использовать безударные, взрывозащищенные или ядерные устройства.Если помимо нейтрализации статического электричества требуется очистка материалов или предметов, некоторые устройства также доступны с подачей воздуха, чистящими щетками или щетками и пылесосом.

Воздуходувки с ионизацией воздуха , вероятно, являются одним из наиболее универсальных типов оборудования для нейтрализации статического электричества. Они доступны в портативных моделях для настольной работы или в моделях для постоянного монтажа. Эти устройства способны нейтрализовать материалы на расстоянии до 10 футов и особенно подходят для деталей и материалов нестандартной формы, а также для рулонных и листовых материалов. Ионизирующие нагнетатели состоят из корпуса, содержащего вентилятор, который продувает воздух либо через решетку, либо через стержни, нейтрализующие статическое электричество, либо ядерный материал. Любые предметы или материалы в воздушном потоке нейтрализуются. Для опасных зон доступны электрические и ядерные блоки X-Proof.

Статические стержни доступны во множестве различных конструкций для решения многих задач. Они доступны в безударном или безударном электрическом исполнении, взрывозащищенном, ядерном и индукционном.Некоторые из них также доступны с подачей воздуха для удаления загрязнений. Стержни обычно состоят из прямого ряда ионизирующих точек, содержащихся в металлическом кожухе, и наиболее подходят для нейтрализации листовых материалов, полотен и практически любого плоского материала, который может проходить в пределах одного-двух дюймов от стержня. Статические стержни также доступны в круглых версиях для таких применений, как формование и заполнение, экструзия или перемещение волокна. Также доступны специальные высокоскоростные шины с двойной полярностью для сложных применений, связанных с высокоскоростными полотнами.

Пистолеты и сопла для ионизации воздуха имеют встроенные ионизирующие устройства и работают на сжатом воздухе, который обеспечивает концентрированный точечный источник воздуха. Сопла и ручные пистолеты предназначены для одновременной очистки и нейтрализации статических зарядов на деталях и материалах. Оба доступны с электрическим приводом (безударным и бесшоковым) или ядерным, а некоторые доступны со встроенными воздушными фильтрами и конструкцией, подходящей для использования в чистых помещениях.

Системы сбора статической пыли для удаления пыли включают статические стержни с электрическим приводом и чистящие щетки, установленные на вакуумном кожухе.Большой промышленный центробежный вакуумный агрегат со встроенной системой сбора обеспечивает вакуум. Обычно они изготавливаются по специальному заказу и предназначены в первую очередь для очистки и нейтрализации рулонных материалов.

Измерители статического заряда чрезвычайно полезны при анализе статических проблем и помогают найти подходящее место для установки оборудования для нейтрализации статического электричества. Можно контролировать эффективность нейтрализующего оборудования и проверять материалы, чтобы определить их заряжаемость и скорость разряда.Измерители доступны в более дешевых карманных моделях или в более сложных моделях для лабораторного использования. Измерители статического заряда необходимы там, где критически важен контроль статического заряда.

Токопроводящие браслеты — самый важный элемент для отвода статического электричества от человеческого тела. Обычно они состоят из браслета из проводящего материала, соединенного с землей с помощью длинного многожильного провода с герметизированным резистором в один мегом на конце рядом с браслетом. При выборе токопроводящего браслета с многожильным заземляющим проводом, те, у которых резистор расположен ближе всего к браслету, обеспечивают максимальную защиту оператора от потенциальной опасности поражения электрическим током в случае случайного контакта изношенного заземляющего провода с a. c. линейное напряжение.

Проводящие и антистатические материалы — это либо углеродсодержащие пластмассы (обычно проводящие), либо пластмассы, содержащие внутренние антистатики (антистатические). Электропроводящие материалы доступны во многих конфигурациях, таких как наручные и ножные ремни, заземляющие ремни, токопроводящая пленка, пакеты, пена высокой и низкой плотности, токопроводящие напольные коврики и напольные покрытия, рабочие поверхности, сумки, ящики для хранения, лотки и ящики для хранения. Электропроводящие материалы широко используются в электронной промышленности для предотвращения разрушения компонентов, чувствительных к статическому электричеству.

Антистатическая одежда включает лабораторные халаты, халаты, перчатки, бахилы, кепки и т. Д., Помогающие контролировать статические заряды на теле и одежде. Одежда из синтетических материалов способна накапливать статические заряды в несколько тысяч вольт. Сильно заряженная одежда способна вызвать заряды на соседних проводниках, которые, в свою очередь, могут разрядиться и создать электрическую дугу, достаточную для воспламенения или разрушения чувствительного электронного компонента. Антистатическая одежда в первую очередь действует как «щит», предотвращающий возникновение статического электричества за счет индукции.

Статическая нейтрализация в резервуаре | Технологии

Генерирование статического электричества невозможно предотвратить, но его можно уменьшить или контролировать, предоставив средства рекомбинации разделенных зарядов так же быстро, как они производятся, и до того, как будет достигнуто искровое напряжение. Резервуары для хранения легковоспламеняющихся продуктов пострадали от возгорания внутри резервуаров, что привело к полной потере оборудования и продукции. Травмы возможны даже в том случае, если цистерны оснащены заземляющими стержнями внутри цистерны.

Технология ионизации обычно используется для уменьшения накопления статического заряда. В процессе ионизации молекулы воздуха перенапрягаются; таким образом электроны отделяются от молекул. Электроны заряжаются отрицательно, а молекулы, потерявшие электроны, становятся заряженными положительно. Когда заряженный объект контактирует с ионизированным воздухом, статический заряд рассеивается. Заряд либо передается на землю через ионизированный воздух, либо заряженный объект притягивает достаточное количество положительно или отрицательно заряженных ионов из воздуха, чтобы нейтрализовать его.Ионизация воздуха может быть достигнута статической щеткой или индуктивным нейтрализатором.

После обширных исследований и полевых испытаний Petro Guardian разработала инновационное устройство статического заземления — Static Lasso®. Static Lasso® изготовлен из неагрессивного материала с множеством мелких точек, которые остаются в прямом контакте с жидкостью и парами внутри резервуара. В отличие от цепей, стержней и пластин, которые неэффективны, поскольку имеют плоскую поверхность, Static Lasso® имеет потертый узел из углеродного волокна, который содержит множество микроскопических точек.Static Lasso® не вызывает коррозии, имеет низкую емкость и высокую проводимость, что делает его очень эффективным средством отвода статического электричества из стекловолоконных и стальных резервуаров с футеровкой. Static Lasso® действует как индуктивный нейтрализатор, ускоряющий процесс релаксации заряда.

Ионизация происходит внутри изолированного корпуса резервуара по мере движения жидкостей с разной проводимостью. Возгорание может произойти, если заряд превышает минимальное значение в легковоспламеняющихся жидкостях. Когда заземленное статическое лассо помещается в изолированное заряженное тело, ионизация на концах углеродного волокна генерирует достаточно ионов для ускорения процесса нейтрализации заряда.Этот процесс индуктивной нейтрализации поддерживает уровень заряда ниже уровня, который может привести к электрическому разряду или искре.

Статическое электричество что это как контролировать удалить устранить статический шок

Как понять статическое электричество?

Цель этой статьи — помочь читателю ответить на некоторые вопросы о статическом электричестве: Что такое статическое электричество ?; Как предотвратить статический шок?; Что вызывает статическое электричество ?; Как нейтрализовать или контролировать статический заряд ?; Как снять статический заряд с непроводящего материала, например, из пластика, бумаги и стекла. СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО: Статическое электричество — это дисбаланс электрических зарядов внутри или на поверхности материала или электричества в состоянии покоя. Он может состоять из положительных или отрицательных зарядов или как положительных, так и отрицательных зарядов.

Статическое электричество — это электричество, но его характеристики создают проблемы, которые обходятся отрасли в миллиарды долларов в год. Яснее понимание статического электричества и электростатики можно получить, объяснив молнию.Статическое электричество в атмосфере находится в неуравновешенном состоянии, остается в таком состоянии до тех пор, пока градиент потенциала, между облаков, достигает уровня, при котором изолятор между облаками в это случай воздуха, чтобы сломаться или выйти из строя. Молния создана, чтобы уравнять потенциальный градиент. На короткое мгновение вспыхивает молния, статическое электричество становится все более привычным, электричество больше не находится в состоянии покоя.

Что мы знаем об этом явлении, называемом «статическое электричество», «электростатика» или «статический шок»? Что такое статическое электричество и как снять статическое электричество или хотя бы контролировать / уменьшить статическое электричество? Приведенная ниже информация поможет вам понять статическое электричество и контролировать связанные с ним расходы.

---

ПРИЧИНА
Статическое электричество генерируется дисбалансом молекулярной конструкции относительно непроводящих изоляторов, таких как пластмассы, бумага, стекло, керамика и другие непроводящие материалы. Вся материя состоит из атомов. Сбалансированный атом содержит положительные заряды, которые присутствуют в ядре атома. Равное количество отрицательных зарядов вращается вокруг этого ядра в форме электронов.Оба заряда равны и, следовательно, общий заряд сбалансированного атом равен нулю. Однако, если эта конфигурация будет нарушена и удалив несколько электронов из этого атома, мы получим большую положительный заряд в ядре и дефицит электронов, который дает вам общий заряд в положительном направлении. Наоборот, если мы добавим несколько дополнительных электронов, мы получим общий заряд отрицательный, из-за того, что у нас сейчас избыток электронов и чистый заряд теперь в отрицательном направлении.См. Рисунок ниже.

Некоторые материалы, такие как стекло, волосы и нейлон, имеют тенденцию отдать электроны и стать положительно заряженными. Другие материалы такие как полипропилен, винил (ПВХ), кремний, тефлон, силикон. собирать электроны и становиться отрицательно заряженными. Трибоэлектрический серия представляет собой список различных материалов и тенденцию к зарядке положительные или отрицательные, или, другими словами, теряют или приобретают электроны.

---

ПРОВОДИМОСТЬ

Способность материала отдавать свои электроны или поглощение лишних электронов зависит исключительно от проводимости материал, с которым вы работаете. Например, чистый проводник, например, медь, имеет жесткую молекулярную структуру, которая не позволяет его электроны должны свободно перемещаться. Однако по мере приближения к полупроводниковый диапазон, например, некоторые высокосортные бумаги, способность этого материал для передачи своих электронов относительно легко и может быть выполнен трением, теплом или давлением.Когда вы приближаетесь к чисто непроводящему материалы, такие как пластмассы, стеклокерамика, очень легко нарушить молекулярную конструкции и заставляют материал заряжаться при малейшем трении, тепло или давление. Если проводимость обрабатываемого материала может можно контролировать, то предотвращение статического электричества становится относительно легкий. Однако, если материал непроводящий, на нем может накапливаться статическое электричество.

Например, добавление поверхностной проводимости пластмасс их в более высокий диапазон проводимости и предотвратить накопление статического электричества, вызванного трением.Иногда их называют материалами, рассеивающими статическое электричество. Это обычно достигается за счет использования таких добавок, как влага и антистатические спреи. Средний антистатический спрей состоит из материала на основе мыла. который был разбавлен растворителем, например слабым спиртом. Антипирен добавлен для борьбы с воспламеняемостью растворителя. Вскоре после контакт с вашим материалом, антипирен и растворители испаряются оставляя вам токопроводящее покрытие на поверхности материала.Теперь пластик стал проводящим, и пока это покрытие остается не беспокоить, будет сложно генерировать статическое электричество в этом материале.

---

Как снять статическое электричество?

ИОНИЗАЦИЯ

Как работает антистатическое ионизирующее оборудование?

Следуя вышеуказанным шагам, вы можете уменьшить опасность накопления высоких зарядов статического электричества до точки.Однако описанные выше шаги пассивны и имеют ограниченную эффективность. Также изменение указанного материала или добавление спрея может быть невозможно или невозможно. Активный метод статического контроля — ионизация. Это важно чтобы понять, что статическое электричество нельзя полностью устранить. Фактически, термин «нейтрализаторы статического электричества» определенно вводящие в заблуждение.

Сепараторы статического электричества — это действительно ионизирующие устройства, которые производят как положительные, так и отрицательные ионы привлекаются несбалансированным материал так, чтобы нейтрализация действительно произошла.Например, заряженный кусок материала можно нейтрализовать с помощью статический нейтрализатор. Однако это не устраняет статическое электричество. электричество, потому что, если материал снова трется после при нейтрализации статического электричества будет генерироваться.

Чтобы получить максимальную пользу от нейтрализации статического электричества или оборудования для контроля статического электричества, важно, чтобы вы понимали, как они работают и как они обеспечивают средства нейтрализации.Самый электронный статические нейтрализаторы построены путем размещения высокого напряжения на острие в непосредственной близости от заземленного экрана или кожух. Есть два основных типа ионизаторов со статическим контролем: ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК.

С ионизаторами переменного тока переменное высокое напряжение импульсы тока через 60 циклов, воздух между острые концы и заземленный корпус фактически сломан вниз за счет ионизации и, следовательно, как положительный, так и отрицательный ионы генерируются.Половина цикла используется для генерировать отрицательные ионы, а другая половина используется для генерации положительные ионы. На 50 или 60 циклов в секунду полярность электросети меняет ионизацию каждые 1/100 или 1/120 секунды.

Ионизаторы постоянного тока

также подают высокое напряжение на острый конец, но при этом необходимо для создания противоположной полярности с помощью второго источника питания или какая-то схемотехника для переключения полярности.

У систем переменного и постоянного тока есть преимущества.Заявка, стоимость, производительность, пространство — все это учитывается при выборе правильного тип используемого ионизатора статического контроля.

Если нейтрализующийся материал заряжен положительно, он немедленно поглощает отрицательные ионы из статического нейтрализатора и отталкивать положительные ионы. Когда материал нейтрализуется, больше нет электростатического притяжения, и материал перестанет поглощать ионы. И наоборот, если материал нейтрализован заряжен отрицательно, он поглотит положительный ионы, генерируемые нейтрализатором, и отталкивают отрицательные ионы.Опять же, как только нейтрализация завершена, материал больше не будет притягивать ионы. См. Рисунок ниже.

Оборудование с ядерной установкой может также использоваться для генерации ионизированных воздух для нейтрализации статического электричества. Эти устройства, работающие на полонии 210 изотопов, период полураспада которых составляет всего 138 дней, постоянно теряют свою прочность и подлежат замене ежегодно. Они есть дороже и менее эффективно, чем с электрическим приводом устройств.Эти ядерные устройства не могут быть куплены и сданы в аренду пользователями. Стоимость годовой аренды обычно превышает закупочная цена сопоставимых устройств с электрическим приводом.

Пожалуйста, просмотрите эта статья для дополнительной информации по уникальным вопросам связанных с высокоскоростными приложениями.

Узнать больше о статический контроль для электроники и электростатического разряда (ESD) проблемы.

---

РЕШЕНИЕ
Для решения проблем, связанных со статическим электричеством, некоторые основные шаги должны быть предприняты.Логический подход должен быть таким:

A. Определить проблема.
B. Определите проблему и цели, которые необходимо достичь, чтобы рассмотреть задача решена.
C. Определите решение варианты с помощью инженеров, имеющих опыт управления статическим электричеством
D. Выберите правильный контроль статического электричества оборудование для решения проблемы.

Устранение неполадок Проблема статического электричества, какое-то измерение оборудование полезно.Например, ElectroStatics, Incorporated Model Электростатический счетчик 9000 измеряет количество статического электричества и определите полярность как положительный, так и отрицательный. Измерение и определение местоположения статических электричество устранит тайну, часто связанную с этим явление.

После выявления проблемы и определения целей Далее следует рассмотреть варианты решения с помощью опытных инженеров Electrostatics, Inc.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПРОБЛЕМЫ
Перед тем, как решить любую проблему, ее необходимо идентифицировать. Это твоя проблема связано со статическим электричеством? Необходимо провести углубленный анализ с необходимыми оборудование и опыт выявить и решить проблему.

---

Пассивные решения

ИНДУКЦИЯ
Снятие или нейтрализация статического электричества с помощью индукции является самым простым и самый старый метод.Мишура или специальная проволока — наиболее распространенные инструменты для этого применения. Тем не менее, мишура часто используется неправильно, загрязняется и повреждается, и поэтому часто не успешный. Первое, что нужно признать, — это факт что любое индукционное устройство, такое как мишура, никогда не уменьшит или не нейтрализует статическое электричество до уровня нулевого потенциала. Это связано с тот факт, что пороговое или начальное напряжение требуется для «запуска» процесс и это напряжение высокое.

Во-первых, необходимо использовать правильное индукционное оборудование. В индукционная шина должна быть хорошо заземлена. Индукционная панель должны быть плотно растянуты и размещены на расстоянии 1/4 дюйма от материала быть нейтрализованным. Под материалом должно быть «свободное воздушное пространство». нейтрализовать непосредственно под или над местом, где вы помещаете мишура. Таким образом индукция уменьшит статическое электричество. с обеих сторон статического материала.

На самом деле, если используются вышеперечисленные ступени, острые концы или точки заземленного индукционного устройства будут ионизировать воздух над поверхность нейтрализуется, потому что заземленные острые концы размещены в электростатическом поле, возникающем из-за статического электричества. Если статический заряд отрицательной полярности, электростатическое поле отрицательный, а положительные ионы генерируются через заземленный острый концы индукционного устройства и положительные ионы притягиваются обратно к статической нагруженной поверхности.И наоборот, если статический заряд положительный в полярности отрицательные ионы будут генерироваться индукцией заземления. устройство и привлекла обратно к заряженной области.

Индукция работает, но ограничивается снижением уровня статического электричества. до порогового уровня, который обычно все еще очень высок и обычно превышает уровень, необходимый для уменьшения или устранения проблем, связанных со статическим электричеством. Ионизация или активный статический контроль — лучший способ уменьшить статический заряд на непроводящих поверхностях до очень низкого уровня.

---

ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Также возможно нарушить молекулярную структуру вашего оператора. Как бы смешно это ни звучало, если оператор изолирован, стоя на деревянном полу или на подошве из креповой резины, он скоро подберет градиент напряжения. Например, оператор может взимать до нескольких сотен вольт каждый раз, когда он берется за кусок заряженного пластика. По мере того, как он обращается со множеством разных предметов, он получает более высокий заряд. градиент напряжения до тех пор, пока не произойдет вспышка и оператор не получит сотрясение или повреждение устройства, чувствительного к статическому электричеству.Это можно предотвратить поставив оператора на заземленный токопроводящий коврик, используя оборудования для заземления персонала, которое имеется в продаже и производится ионизация. Читать далее о статическом контроле ESD,

Оборудование для заземления персонала становится важным, если ваше операторы сидят во время работы. Это лучшее средство изолирующих операторов и, следовательно, они становятся чрезвычайно уязвимы для статического разряда из-за зарядки.Этот феномен может быть связано с человеком, который волочится за живыми комнатный коврик, а затем разрядится, прикоснувшись к хорошо заземленному фонарь.

Кроме того, заземление всего оборудования вашего завода и сопутствующее оборудование является наиболее важным. Не перестает удивлять нам, что на многих заводах работает оборудование, которое не заземлен электрически. Помимо фактора безопасности, заземленный машина поможет снять чрезвычайно высокий заряд статического электричества. электричество от частичных проводов.Помните, заземление — это только помощь в уменьшении ваших проблем со статическим электричеством. Это не решение.

Например, заземление ваших операторов не будет истощать снимать статическое электричество со своей одежды. Кроме того, это не будет слить статическое электричество из пластикового контейнера, возможно, держа. Электропроводность некоторых видов одежды и большинства пластиков. настолько низок, что электричество не может течь на землю; следовательно, «статический электричество.»Чтобы решить эту проблему, ионизация или активный статический необходимо использовать контроль.

---

Польза для здоровья от заземления и отрицательных ионов

Какого черта я говорю о заземлении и отрицательных ионах в лесной зоне для купания?

Останься со мной здесь.

Обещаю, актуально и увлекательно!

К концу этой статьи вы поймете, как отрицательные ионы влияют на ваше здоровье и благополучие и как их культивировать.

У вас также будет неизгладимое желание сбросить обувь и пройтись по двору.

Надеюсь…;)

Итак, прежде чем мы продолжим, давайте разберемся в науке о материи, ионах и заземлении. Небольшой урок химии и физики в средней школе. Это поможет вам лучше понять это.

Позвольте мне просто сказать вам, что я большой скептик, когда речь идет о чепухе псевдонаучного типа. Я, как известно, издевался над соляными лампами и кристаллами.

Заземление хоть?

Полностью основанный на науке.

Если бы не было, нас бы здесь не было.

Наука о заряженных частицах

Как вы узнали в школе, все на земле состоит из материи.

Вся материя состоит из атомов, которые состоят из протонов, нейтронов и электронов.

Если у атома больше протонов, чем электронов, он имеет положительный заряд.

Итак, хотя мы склонны ценить позитив в эмоциональном смысле, когда дело касается атомов и нашего здоровья, негатив на самом деле лучше.

Отрицательно заряженные частицы изобилуют на поверхности земли, и вы можете получить отрицательные электроны, поставив ноги на землю.

С другой стороны, предметы повседневного обихода, которые излучают положительный заряд, включают сотовые телефоны, телевизоры, загрязнения окружающей среды и Wi-Fi.

Высокая концентрация положительных ионов на самом деле вредна для вашего здоровья.

Любое заряженное состояние можно снять заземлением.

Заземление ног — это тот же процесс, что и заземление бензобака, чтобы он не взорвался.

Единственный способ гарантировать, что электростатическая энергия (статика) не взорвет газ, — это соединить его с землей и нейтрализовать заряд.

Вы можете изменить свой заряд, перенеся электроны с Земли.

Человеческое тело, когда оно соединено с землей, создает замкнутую цепь для передачи энергии.

Земля буквально снабжает вас электронами, чтобы нейтрализовать ваш заряд.

Итак, ваш заряд действительно как-то влияет на ваше здоровье?

Согласно науке, да!

Польза заземления для здоровья

Заземление или заземление ногами имеет значительные научные преимущества, подтвержденные исследованиями.Не берите это у меня, берите это из исследований о пользе заземления. По сути, отрицательные ионы являются антиоксидантами; они нейтрализуют окислители или свободные радикалы. Они позволяют вашему телу достичь равновесия или гомеостаза на клеточном уровне.

Отрицательных ионов:

• Уменьшает воспаление, которое способствует развитию хронических заболеваний
• Улучшение сна
• Пониженный уровень кортизола
• Снять боль
• Более быстрое заживление
• Успокаивает симпатическую нервную систему

Я даже не хочу ограничивать эти удивительные преимущества списком, но для удобства чтения я сделаю это.Мы могли бы подробно рассказать о каждом из них! Это не просто примечание, это заголовки!

Как утверждают авторы исследования, поверхность Земли является «батареей для всей планетарной жизни».

Другое исследование эффектов заземления показывает, что «заземление человеческого тела может быть важным элементом в уравнении здоровья наряду с солнечным светом, чистым воздухом и водой, питательной пищей и физической активностью».

Настоящее научное доказательство того, что нам нужно воссоединиться с Землей.

Лучшие способы нейтрализовать ваш заряд

Итак, так же, как вы занимаетесь спортом и правильно питаетесь, вы должны получать инфузию отрицательных ионов каждый день.

Утренний распорядок дня — отличное время для тренировки заземления. Мой личный утренний распорядок состоит из духовного времени, ведения дневника, личного развития, а теперь и заземления.

Обувь — это изолирующий щит от отрицательных ионов, так что приступайте.

Согласно моим исследованиям, области с наибольшей насыщенностью отрицательными ионами находятся рядом с водой, травой или песком.

Для получения наиболее эффективной дозы отрицательных ионов:

Разве это не похоже на спа?

Теперь вы можете добавить заземление к своему списку преимуществ купания в лесу или на природе. В следующий раз, когда вы будете в лесу или на лужайке перед домом, снимите обувь и позвольте природе получить доступ к вашему телу.

Я собирался сказать: «Эй, попробуйте это, это не повредит», но я думаю, что это умалит всю эту статью и всю науку, стоящую за ней.

Нет, думаю, вам обязательно стоит попробовать! И я думаю, это определенно помогает!

Если вы хотите узнать больше о заземлении и отрицательных ионах, ознакомьтесь с этими ресурсами:

Больше ресурсов заземления

* Полный список исследований заземления (подтверждающих его преимущества) можно найти в этих ресурсах Института заземления.

Если вы визуальный человек, эти тепловые изображения показывают уменьшение боли после заземления в реальном времени.

И если вы такой же настоящий ботаник, как я, или все еще скептик, вы можете даже проверить собственное напряжение с помощью вольтметра до и после заземления.

Попробуйте это упражнение на трение ступней ASMR, чтобы получить суточную дозу заземления и отрицательных ионов.

Как вы думаете?

Защита от статического электричества посредством соединения и заземления

Время чтения: 13 минут

Сегодня во многих электрических установках некоторые потребности в защите выходят за рамки требований Кодекса к установке.Статическое электричество и накопление статических зарядов являются серьезной проблемой во многих установках, таких как центры обработки данных, полупроводниковые предприятия и многие опасные (классифицированные) места. В мире информационных технологий (ИТ) минимизация статического электричества и циркулирующих токов является проблемой для защиты чувствительного электронного оборудования и событий, ведущих к потере данных. С другой стороны, в опасных (классифицированных) местах электрическая проводка, включая цепи заземления и соединения, чрезвычайно важна для безопасности людей и имущества.Поскольку во взрывоопасных средах первоочередное внимание уделяется источникам возгорания, часто необходимо обеспечить более усиленную систему защиты от статического электричества во взрывоопасных зонах. Поэтому многие инженерные решения в этих типах электроустановок включают систему защиты от статического электричества. В этой статье дается общий обзор некоторых из этих проблем, некоторых основ статического электричества и некоторых методов защиты, которые можно использовать для обеспечения дополнительной защиты от статического электричества.

Фото 1. Оборудование статического заземления в работе при перекачке топлива

Влажность и ее влияние

Заземление оборудования не обязательно является решением статических проблем. Каждая проблема требует своего изучения и решения, хотя влажность играет важную роль в степени беспокойства. Чем выше влажность, тем меньше вероятность возникновения статического разряда. В некоторых отраслях промышленности повышение влажности в зоне статического разряда было признано эффективным для рассеивания заряда.Один из примеров — полиграфическая промышленность.

Хотя увлажнение действительно увеличивает поверхностную проводимость материала, заряд рассеивается только при наличии проводящего пути к земле. Поверхностное сопротивление многих материалов можно контролировать с помощью влажности окружающей среды. При влажности 65% и выше

Фото 2. Подключение оборудования статического разряда и заземления к подвижному танкеру в процессе погрузки

Поверхность

большинства материалов будет адсорбировать достаточно влаги, чтобы обеспечить поверхностную проводимость, достаточную для предотвращения накопления статического электричества.Когда влажность падает ниже 30 процентов, эти же материалы могут стать хорошими изоляторами, и в этом случае накопление заряда увеличится. Следует еще раз подчеркнуть, что увлажнение не является решением всех возникающих проблем статического электричества, потому что некоторые изоляционные материалы не адсорбируют влагу из воздуха, а высокая влажность не приведет к заметному снижению их поверхностного сопротивления. Примерами таких изоляционных материалов являются незагрязненные поверхности некоторых полимерных материалов, таких как пластиковые трубы, емкости и поверхность большинства жидкостей нефти [NFPA 77 6.4.2.3].

Источник статического электричества

Следует четко понимать, что основной целью обеспечения статической защиты является устранение источника возгорания в виде треугольника огня. Необходимая степень дополнительной защиты зависит от каждого встречающегося состояния. Для обеспечения такой защиты нет обязательных требований электротехнического кодекса; однако опасности все же существуют, и их следует учитывать в целях безопасности. Как правило, тип установки, тип взрывоопасной или воспламеняющейся атмосферы (пыль или газы) и окружающая среда — все это факторы, влияющие на степень или величину статического электричества как источника воспламенения.Чтобы разряд статического электричества стал источником возгорания, должны одновременно существовать следующие четыре условия:

1. Должны присутствовать эффективные средства разделения заряда.

2. Должны быть доступны средства для накопления разделенных зарядов и поддержания разности электрических потенциалов.

3. Должен произойти разряд статического электричества достаточной энергии.

4. Разряд должен происходить в горючей смеси [NFPA 77 — 4.3.1].

Искры от незаземленных заряженных проводников, включая тело человека, являются причиной большинства пожаров и взрывов, вызванных статическим электричеством. Искры обычно представляют собой интенсивные емкостные разряды, возникающие в зазоре между двумя заряженными проводящими телами, обычно металлическими. Способность разрядной искры вызывать воспламенение или взрыв напрямую зависит от ее энергии, которая составляет некоторую долю от общей энергии, запасенной в проводящем объекте.

Помимо NEC

NEC посредством мелкого шрифта ссылается на Рекомендуемую практику по статическому электричеству, NFPA 77-2000.Важно подчеркнуть, что эти методы защиты от статического электричества и источников статического возгорания должны перекрывать требования Кодекса и никогда не предназначены для замены этих требований.

Определения

Статический электрический разряд . Выделение статического электричества в виде искры, коронного разряда, щеточного разряда или распространяющегося щеточного разряда, способного вызвать возгорание при определенных обстоятельствах [NFPA 77 3.1.16].

Статическое электричество . Электрический заряд, который имеет значение только для эффектов его составляющей электрического поля и не проявляет значимой составляющей магнитного поля [NFPA 77 3.1.17].

Основы статического электричества

Рис. 1. Две металлические пластины (проводники), каждая с одноименными зарядами

Все вещества, жидкие или твердые, состоят из атомов различного типа. Атомы состоят из положительно заряженных протонов и нейтронов без заряда, которые вместе образуют ядро ​​или ядро ​​атома; отрицательно заряженные электроны окружают ядро.В нормальном состоянии атомы считаются электрически нейтральными; в основном это означает, что присутствуют равные количества положительного и отрицательного заряда. Атомы могут стать так называемыми «заряженными», когда существует избыток или недостаток электронов относительно нейтрального состояния (см. Рисунки 1 и 2).

Рисунок 2. Две металлические пластины (проводники) с разноименными зарядами

В электропроводящих материалах, таких как металлы черных и цветных металлов, электроны перемещаются свободно.В материалах, состоящих из изоляционных материалов, таких как пластик, стекло, моторное масло и т. Д., Электроны более плотно связаны с ядром атома и не могут двигаться. Некоторыми примерами электропроводящих материалов являются провода, металлические корпуса, шины и т. Д., В то время как изоляционные материалы включают такие предметы, как стекло, нефтепродукты, бумага, резина и т. Д.

В изоляционных материалах в виде жидкостей электрон может отделяться от одного атома и свободно перемещаться или присоединяться к другому атому, образуя отрицательный ион.Атом, теряющий электрон, становится положительным ионом. Ионы — это заряженные атомы и молекулы.

Рис. 3. Человек, держащий статический заряд

Удаление или разделение заряда, как правило, невозможно полностью предотвратить, поскольку источник заряда находится на границе раздела материалов. Когда материалы соприкасаются, некоторые электроны перемещаются от одного материала к другому до тех пор, пока не будет достигнут баланс (состояние равновесия) по энергии. Это разделение зарядов наиболее заметно в жидкостях, которые контактируют с твердыми поверхностями, и в твердых телах, контактирующих с другими твердыми телами.Поток чистого газа по твердой поверхности вызывает незначительный заряд [NFPA 77- 4.1.8]. Это основная причина появления предупреждений об опасности при выдаче бензина на ТРК. Важно соблюдать и соблюдать все предупреждения и указания, касающиеся переливания бензина в автомобиль или переносной контейнер. При заправке всегда ставьте переносные контейнеры с бензином на землю, в противном случае зарядные токи позволяют статическим зарядам накапливаться без пути для их рассеивания.Вероятность воспламенения или взрыва паров бензина во время этих операций увеличивается, если не соблюдаются все соответствующие процедуры безопасности. Устранение разницы потенциалов (напряжений) между объектами снижает эти опасности.

Статический разряд и разделение

Рис. 4. Заряженный человек разряжается на объект с другим потенциалом. В данном случае это заземленный объект

Конденсатор описывается в основном как два проводника, разделенных изоляционным материалом.В статических электрических явлениях заряд обычно отделяется резистивным барьером, например воздушным зазором или формой изоляции между проводниками, или изолирующими свойствами материалов, которые обрабатываются или обрабатываются. Во многих приложениях, особенно в тех, где обрабатываемые материалы являются непроводящими (заряженные изоляторы), измерение разности потенциалов, мягко говоря, является сложной задачей.

Один, вероятно, наиболее знаком с обычным статическим зарядом, возникающим при ходьбе или трении ногами о волокна ковра.Люди являются проводниками электричества и поэтому способны удерживать статический заряд. Сброс таких статических зарядов также знаком большинству людей. Когда это явление впервые осознается, детей часто забавляют и развлекают. Электрический статический заряд возникает в результате трения материалов друг о друга и известен как трибоэлектрический заряд. Это результат воздействия на поверхностные электроны различных энергий в прилегающем материале, так что, вероятно, произойдет разделение зарядов (разряд).Распад жидкости из-за разбрызгивания и запотевания или даже потока в некоторых случаях приводит к аналогичному высвобождению заряда. Необходимо всего лишь перенести около одного электрона на каждые 500 000 атомов, чтобы создать состояние, которое может привести к статическому электрическому разряду. Загрязнения на поверхности в очень низких концентрациях могут играть значительную роль в разделении зарядов на границе раздела материалов.

Электропроводящие материалы могут заряжаться, когда они находятся рядом с другой сильно заряженной поверхностью.Электроны в проводящем материале либо притягиваются, либо отталкиваются от области наибольшего сближения с заряженной поверхностью, в зависимости от природы заряда на этой поверхности. Подобные обвинения будут отталкивать, а непохожие — притягивать. Если электрически проводящий материал, который заряжен, подключен к земле или связан с другим объектом, дополнительные электроны могут проходить к земле или объекту или от них. Если затем контакт прерывается и проводящий материал и заряженная поверхность разделены, заряд на изолированном проводящем объекте изменяется.Передаваемый чистый заряд называется индуцированным зарядом.

Основная цель при работе с опасностями и опасностями статического электричества и паразитных напряжений состоит в том, чтобы попытаться устранить или, по крайней мере, минимизировать любые различия потенциалов между электропроводящими объектами и другими объектами и землей. Потенциальная разница, то есть напряжение, между любыми двумя точками — это работа на единицу заряда, которая должна быть сделана для перемещения зарядов из одной точки в другую.Необходимо провести работу по разделению зарядов, и существует тенденция возврата зарядов к нейтральному (незаряженному) состоянию. Разделение электрического заряда само по себе не может быть потенциальной опасностью пожара или взрыва. Должен произойти разряд или внезапная рекомбинация разделенных зарядов, чтобы создать дугу и создать опасность воспламенения. Один из лучших методов защиты от статического электрического разряда — это строительство электропроводящего или полупроводящего пути, который позволит управляемую рекомбинацию зарядов и рассеивание зарядов (обычно на землю).Два термина, которые чаще всего используются при обеспечении защиты от статического электричества и молнии, — это заземление или одно из его производных и соединение или одно из его производных.

Фото 3. Оборудование для защиты от статического электричества (ручного типа), используемое для установления соединения между резервуаром для хранения топливной добавки и передвижными судами или переносными контейнерами во время процесса транспортировки

Определения заземления и соединения

Согласно NFPA 70
Заземлен. Подключен к земле или к некоторому проводящему телу, который служит вместо земли [NFPA 70 Статья 100].

Склеивание (скрепленное). Постоянное соединение металлических частей для образования электропроводящего пути, обеспечивающего непрерывность электрического тока и способность безопасно проводить любой ток, который может возникнуть [NFPA 70, статья 100].

Согласно NFPA 77
Заземление. Процесс соединения одного или нескольких проводящих объектов с землей, так что все объекты имеют нулевой (0) электрический потенциал; также называется «заземлением» [NFPA 77 — 3.1.10]. Имейте в виду, что термин «заземление» в настоящее время не является определенным термином.

Склеивание. Процесс соединения двух или более проводящих объектов вместе с помощью проводника так, чтобы у них был одинаковый электрический потенциал, но не обязательно такой же, как у земли [NFPA 77 — 3.1.2].

Применение Условий

Таким образом, для всех практических целей, когда используется термин «заземление», его следует рассматривать как включающее соединение или путь к земле, чтобы подвести электропроводящие материалы к тому же потенциалу, что и земля.Когда используется термин «связывание», его следует рассматривать как соединение электропроводящих материалов вместе, чтобы устранить разницу потенциалов между ними и сформировать одну проводящую массу. Обратите внимание, что соединение обычно включает путь к земле, но земля не упоминается в определении. См. Рисунки 5, 6 и 7, которые графически демонстрируют различия между двумя концепциями, а также показывают, что они работают вместе для обеспечения желаемой защиты. Можно сделать вывод, что соединение проводящих частей вместе минимизирует разность потенциалов между ними, даже если полученная система не заземлена.Заземление, с другой стороны, выравнивает разность потенциалов между объектами и землей. Взаимосвязь между соединением и заземлением показана на рисунках 5, 6 и 7.

Рисунок 5. Автомобиль, заземленный (заземленный)

Рис. 6. Два автомобиля, соединенные вместе (скрепленные)

Рис. 7. Два автомобиля соединены вместе (соединены), и одно транспортное средство также соединено с землей (заземлено)

Контроль опасностей возгорания статическим электричеством

Опасность воспламенения от статического электричества можно контролировать следующими методами:

1.Удаление горючей смеси из зоны, где статическое электричество может вызвать воспламеняющийся разряд

2. Уменьшение генерирования заряда, накопления заряда или того и другого посредством модификации процесса или продукта

3. Обезвреживание сборов

Заземление изолированных проводов и ионизация воздуха являются основными методами нейтрализации зарядов.

Сопротивление на пути к земле

Рис. 8. Барабанные контейнеры с продуктами на масляной основе в складском помещении со статической системой заземления и соединения, применяемой в этом месте

Чтобы предотвратить накопление статического электричества в проводящем оборудовании, общее сопротивление пути к земле (пути заземления) должно быть минимальным для рассеивания зарядов, которые в противном случае могли бы присутствовать.Основная цель здесь — создать путь рассеяния, который не будет подвергаться отрицательным эффектам нагнетания электронов под давлением. Обычно достаточным считается сопротивление 1 МОм (106 Ом) или меньше. Если система соединения / заземления полностью металлическая, сопротивление в непрерывных путях заземления обычно будет менее 10 Ом. Такие системы обычно включают многокомпонентные системы. Повышенное сопротивление обычно указывает на то, что металлический путь не является непрерывным, обычно из-за ослабленных соединений или последствий коррозии.Система заземления, приемлемая для силовых цепей или молниезащиты, более чем подходит для системы заземления статического электричества.

NEC устанавливает правила определения размеров заземляющих и соединительных проводов. Таблицы 250.66 и 250.122 предназначены для этой цели. Размеры заземляющих и соединяющих проводов для защиты от статического электричества различаются, потому что их основное назначение отличается. Если электрические проводники проволочного типа используются для защиты от статического электричества, минимальный размер соединительного или заземляющего провода определяется механической прочностью, а не его допустимой нагрузкой по току.Для соединения проводов, которые будут часто подключаться и отключаться, следует использовать многожильные или плетеные провода [NFPA 77

Рис. 9. Типичная перекачка нефтепродуктов из бестарного хранилища

6.4.1.3]. Заземляющие проводники могут быть изолированными (например, кабель с оболочкой или с пластиковым покрытием) или неизолированными (например, неизолированные проводники). Рекомендуются неизолированные электрические проводники (провода), потому что в них легче обнаружить дефекты.

Жидкости, протекающие по трубам

Разделение заряда происходит, когда жидкость течет по трубам, шлангам и фильтрам; когда происходит разбрызгивание во время перекачки; или когда жидкости перемешиваются или взбалтываются.Чем больше площадь поверхности раздела между жидкостью и поверхностями и чем выше скорость потока, тем выше скорость зарядки. Заряды смешиваются с жидкостью и попадают в приемные емкости, где могут накапливаться. Заряд часто характеризуется объемной плотностью заряда и потоком, текущим в сосуд. Примерами такой ситуации являются случаи, когда топливо перекачивается с более крупного мобильного или стационарного судна на судно меньшего размера, или когда бензин подается из заправочной колонки в пассажирское транспортное средство.

В бестарных хранилищах топлива, где количество перекачиваемого продукта велико, усиливается озабоченность по поводу надлежащего уровня защиты от статического электричества. Системы и оборудование статического заземления и заземления изготавливаются специально для обеспечения этого типа защиты. Эти системы часто связаны с насосными операциями, чтобы не допустить потока топлива или масла в системы трубопроводов до тех пор, пока они не будут подключены. Другие типы защиты включают только механическое соединение между резервуаром для хранения наливных грузов и меньшим судном без системы электрической блокировки (см. Фото 1 и 2).Подобные операции также часто наблюдаются в аэропорту, где воздушные суда заправляются мобильными автомобилями.

Заземляющие резервуары для хранения непроводящих жидкостей

Резервуары для хранения непроводящих жидкостей должны быть правильно заземлены. Резервуары для хранения на фундаменте, построенном на земле, считаются заземленными по своей природе независимо от типа фундамента (например, бетон, песок или асфальт). Для резервуаров на возвышенных фундаментах или опорах сопротивление заземления может достигать 100 Ом и при этом считаться достаточно заземленным для целей рассеивания статических электрических зарядов, но сопротивление должно быть проверено в этих случаях для уверенности в том, что адекватный путь к земля достигнута.Добавление заземляющих стержней и аналогичных систем заземления не снизит опасность, связанную со статическими электрическими зарядами, обнаруживаемыми в жидкости [NFPA 77 7.5.2.2].

Основные проблемы статического электричества с горючей пылью

Горючая пыль определяется как любой мелкодисперсный твердый материал диаметром 420 мкм или меньше (т.е. материал, который проходит через стандартное сито США № 40), который может представлять опасность возгорания или дефлаграции. Чтобы статический электрический разряд воспламенил горючую пыль, должны быть выполнены четыре условия, перечисленные в параграфе четыре.

Должно присутствовать достаточное количество пыли, взвешенной в воздухе, для обеспечения устойчивого горения при возгорании. Это минимальное количество называется минимальной подверженной воздействию концентрацией (MEC). Это наименьшая концентрация, выраженная в массе на единицу объема, для данного размера частиц, которая будет поддерживать горение при равномерном взвешивании в воздухе.

По историческим причинам способность твердого тела передавать электрические заряды характеризуется его объемным удельным сопротивлением.Для жидкостей эта способность характеризуется ее проводимостью.

Порошки

делятся на следующие три группы:

(а) Порошки с низким удельным сопротивлением и объемным удельным сопротивлением в массе до 108 Ом-м. Примеры включают металлы, угольную пыль и технический углерод.

(b) Порошки со средним удельным сопротивлением и объемным удельным сопротивлением от 108 до 1010 Ом-м. Примеры включают множество органических порошков и сельскохозяйственных продуктов.

(c) Порошки с высоким удельным сопротивлением и объемным удельным сопротивлением более 1010 Ом-м.Примеры включают органические порошки, синтетические полимеры и кварц [NFPA 77 8.4.2.1].

Порошки с более низким удельным сопротивлением склонны к действию статических зарядов и могут заряжаться во время потока. Заряд быстро рассеивается, когда порошок переносится в заземленное устройство хранения или контейнер. Однако при попадании в непроводящий контейнер накопленный заряд может привести к искре, поскольку заряд в пыли и мощности пытается уравновесить разность потенциалов во время этого процесса.

Сведение к минимуму эффектов зарядки и разницы потенциалов имеет решающее значение для защиты от пожаров и взрывов, связанных с этими типами операций. В Кодексе рассматривается соединение металлических систем воздуховодов только посредством ссылки из примечания мелким шрифтом [см. Раздел 250.104 (B) FPN]. Хотя ясно, что этот тип соединения не является требованием NEC в соответствии с 90.5 (C), он вполне может быть требованием, содержащимся в других стандартах NFPA, применимых к конкретным установкам или особым помещениям.Даже если этот тип защиты является только рекомендуемой практикой, опыт показал, что это лучшие и наиболее распространенные методы, которые обычно применяются.

Сводка

Эта статья не предназначалась для того, чтобы полностью охватить все проблемы и методы защиты от статического электричества, а только для повышения уровня осведомленности об опасностях и о том, где можно получить информацию для помощи во внедрении соответствующих систем защиты. NEC предоставляет ссылку в примечании мелким шрифтом (FPN) к Рекомендуемой практике по статическому электричеству, NFPA 77-2000.Американский институт нефти (API) также выпустил документ под названием «Защита от возгораний, возникающих в результате статических молний и блуждающих токов» API RP 2003–1998. В разделах 3.2 и 3.3 Зеленой книги IEEE также есть отличная информация о статическом электричестве и мерах защиты, которые можно предпринять.

Распространенные проблемы статического электричества и способы их устранения: цикл кратких статей.

Статическое электричество — это ограничение избыточного заряда : Когда избыток положительного или отрицательного заряда ограничен относительно небольшим объемом (вдали от любого избыточного заряда противоположной полярности), между зарядами в этом объеме возникает взаимное отталкивание.Это отталкивание заставляет заряды попытаться покинуть ограничивающий объем и разлететься, высвобождая энергию. Эта энергия доступна для нанесения искры. Если два нейтральных, но разнородных материала потереть друг друга, в результате чего один из них станет +, а другой -, будет очень мало энергии отталкивания, доступной для любого объекта, когда они находятся близко друг к другу. Только когда они будут разделены, на каждом объекте будет накапливаться значительная «искровая» энергия. Помимо искрения, заряженные объекты могут притягиваться друг к другу (или отталкиваться).Всегда существует сила притяжения между незаряженными проводниками (такими как листовой металл или даже отдельные частицы пыли) и заряженными объектами (такими как изолирующая поверхность, с которой только что был удален клей). Более подробное объяснение механизмов статического электричества можно найти здесь. Есть несколько ситуаций, в которых возникает нежелательное статическое электричество. Причины и решения будут рассмотрены по категориям ниже.

Персонал заряжается : Высокое статическое напряжение на людей (конечно) чаще всего вызывается трением друг о друга разнородных материалов.Этот тип зарядки называется «трибоэлектрическим эффектом», и таблица материалов и их относительный заряд находится здесь. Типичный пример трибоэлектрической зарядки происходит, когда обувь на резиновой подошве трутся о нейлоновый ковер. Некоторые электроны прыгают с нейлона на резину, пока два материала находятся в контакте. Когда человек идет по ковру, больше электронов накапливается на подошве подошвы. Взаимное отталкивание этих электронов становится очень сильным, особенно когда обувь поднимается от ковра (от значительного количества положительного заряда, который остается на ковре).При сильном отталкивании часть электронов перемещается от подошвы к человеку, потому что резина не является идеальным изолятором. Кроме того, некоторые электроны действительно проникают сквозь воздух от подошвы до человека. Поэтому человек приобретает все больший отрицательный заряд. Будучи «проводником», человек может быстро разрядить большую часть энергии сразу. Если человек поднесет палец к земле, большинство этих электронов будут искры на землю в этом месте.

«Башмаки на ковре» — пример того, как два изолятора обмениваются зарядом.Этот тип зарядки может также возникать, если проводник (или даже человеческая кожа) трется об изолятор, но этого не происходит, когда проводник трется о другой проводник. Заряд можно уменьшить, ограничив среду материалами, которые не сильно заряжаются (см. Трибоэлектрическую таблицу). Как правило, материалы с близким к нулю сродством (например, хлопок, нитриловый каучук, поликарбонат, АБС-пластик) не будут сильно заряжаться при трении о металлы или друг о друга. Другие материалы будут заряжать гораздо больше, такие как уретановая пена и прозрачная герметизирующая лента для картонных коробок (оба сильно +), или тефлон и большинство типов резины (оба сильно -).Кожа человека заряжается (обычно +) при трении об изоляторы, но кожа является проводником, поэтому при трении о другие проводники она не заряжается. Проблемы с зарядкой могут быть значительно уменьшены за счет правильного выбора материалов, таких как хлопок, АБС и т. Д., И использования рабочих поверхностей, которые, по крайней мере, слабо проводят электричество (т. Е. Обладают антистатическими свойствами, так что персонал не заряжается при касании поверхностей).

В большинстве ситуаций персональные заземляющие устройства (заземляющие соединители на запястье или обуви) работают очень хорошо, снижая заряд тела и напряжение до безопасных уровней даже при значительной зарядке.Однако, как для личной безопасности, так и для уменьшения сильноточных скачков, в сборку встроен резистор, подключенный последовательно с землей. Его значение обычно выбирается от 100 000 до 10 миллионов Ом. Этот резистор обеспечивает скачок напряжения тела при возникновении искры, электростатического разряда или скачка тока на теле. Кроме того, постоянное напряжение переменного или постоянного тока на теле, которое будет обратно пропорционально выбранному значению сопротивления, появится, если присутствует источник тока. Источники тока включают близость к ионизатору переменного или постоянного тока, трибоэлектрический заряд трением (ток присутствует только во время трения) или случайное прикосновение к источнику напряжения, даже при низком напряжении (сопротивление между руками и металлом обычно меньше сопротивление, встроенное в разъем заземления).Если есть проблемы с личным напряжением, превышающим допустимые пределы, даже на мгновение уменьшите сопротивление заземления. (Сенсорный монитор напряжения персонала может использоваться для определения источников таких проблем и определения того, является ли сопротивление правильным для данного приложения.)

Материал заряжается : Статическая зарядка материала не является неизбежной — это процесс, который может прерываться на разных стадиях. Примером (возможного) статического заряда является непрерывный лист бумаги, проходящий через валик из натурального каучука, как показано ниже.

Хотя резиновый валик (черный) показан с зарядом «-» на его поверхности, предположим, что и валик, и длинный лист бумаги (серый) были разряжены до того, как вступили в контакт друг с другом. «Начало» листа бумаги показано в правой части изображения; имейте в виду, что в результате контакта с роликом бумага приобрела большой + заряд, тогда как остальная часть бумаги имеет меньший заряд или совсем не заряжена. Когда бумага трется о натуральный каучук, поверхность резины забирает электроны с бумаги, становясь отрицательной.Таким образом, статья становится положительной. Однако существует максимальный заряд, который может выдержать резиновая поверхность (около двух миллиардных долей ампер-секунды на 1 см ² ). Тогда резина не сможет больше удалять электроны с бумаги. Если система в точности такая, как показано выше, то после того, как первые несколько футов бумаги пройдут по ролику, оставшаяся бумага не будет заряжаться роликом. В этом идеализированном примере проблема статики быстро исчезает.

Однако в реальном мире конструкция системы обычно приводит к тому, что заряд продолжает накапливаться на бумаге .Это происходит из-за того, что заряд утекает с ролика и / или оседает непосредственно на бумаге. Если заряд на ролике стечь на землю, он может продолжать заряжать бумагу бесконечно. Многие резиновые детали содержат некоторое количество углерода, что делает их слабопроводящими (антистатическими). Это свойство может показаться хорошим, но в данном случае оно плохо. Если подшипники на антистатическом резиновом ролике металлические и заземленные, то избыточные электроны могут перетекать на землю, позволяя ролику продолжать заряжать бумагу.Фактически, электроны удаляются с бумаги (роликом) и затем попадают на землю, вместо того, чтобы быть захваченными роликом. Если зарядка происходит с помощью этого метода, переход на чистую резину (не с углеродным наполнителем) или изоляция подшипников от земли уменьшит проблему, но эти шаги могут вызвать другие проблемы. Безусловно, лучший способ уменьшить зарядку — это использовать ролик, сделанный из материала, который не сильно заряжает бумагу. Посмотрев на трибоэлектрический стол, становится ясно, что нитриловый каучук — гораздо лучший выбор, чем натуральный каучук для бумажного валика.Также обратите внимание, что если натуральный каучук становится сильно заряженным, его поверхность может спонтанно искриться, позволяя некоторым электронам улететь в воздух. Это позволит бумаге снова начать заряжаться. Вероятность возникновения искр выше, если рядом находится металл. В отличие от натурального каучука, нитрильный каучук по сравнению с бумагой вряд ли будет заряжаться достаточно для искры.

Если поместить заземленные металлические детали рядом с роликом (или рядом с чем-либо, что уже заряжено), они могут вызвать дополнительную зарядку. Ниже показан металлический стержень (синий), который электрически подключен к заземлению.Шток может быть тормозом или редуктором; однако он также удаляет заряд — там, где он касается ролика. (Предположим, что резина не является антистатической, а вместо этого является идеальным изолятором, и игнорируйте любой заряд трения, который может возникнуть, когда металл трется о резину.)

Теперь бумага становится равномерно и сильно заряженной, и зарядка со временем не прекращается. (Как правило, закругленный стержень, как показано на рисунке, не снимает весь заряд, как показано на рисунке. Заостренное лезвие ножа снимает больше заряда, чем закругленная форма, а заземленная «мишура» часто используется для снятия статического заряда. , удаляет еще больше.Острые металлические части могут удалять заряд, как показано выше, даже если они находятся близко к ролику, но не касаются его.) По иронии судьбы, как и в предыдущем примере, такое удаление заряда с ролика усугубляет проблему статического электричества.

Помимо снятия заряда с ролика прикосновением металла к ролику или рядом с ним, бумага может также накапливать заряд +, если металлические части находятся рядом с бумагой. На картинке ниже изображена острая металлическая кромка ножа (синяя), которая заземлена. «Мишура», состоящая из тонких полосок металлической фольги, будет иметь тот же эффект, что и лезвие ножа.

Если поднести острый кусок заземленного металла к достаточно заряженному объекту (ролику), противоположные заряды вылетят из заостренного наконечника, и эти заряды попытаются столкнуться с заряженным объектом. Вместо этого бумага мешает, и она получает заряд. Как видно, попытки нейтрализовать статическое электричество (на картинке с помощью лезвия ножа) могут привести к ужасным неудачам, если они будут применены неправильно. Аналогичная зарядка произойдет, если добавить верхний ролик, при условии, что он заземлен из металла.Если лезвие ножа сдвинуть вправо (на расстояние, в несколько раз превышающее диаметр ролика), то лезвие, наконец, может принести пользу, поскольку оно может удалить некоторый заряд с бумаги.

Удаление или предотвращение заряда материалов : Если материал является хорошим проводником, например, металл, прикосновение к земле даже на короткое время приведет к его разрядке. Это следует делать только в том случае, если проводник не находится близко к сильно заряженному объекту или металлическому листу, находящемуся под высоким напряжением. Если слишком близко к такому объекту, проводник будет собирать значительный заряд за счет индукции заряда в момент, когда какая-либо часть проводника соединяется с землей.Этот заряд будет иметь полярность, противоположную заряженному объекту, и проводник будет нести этот заряд до тех пор, пока он не разрядится должным образом, вдали от любых таких заряженных объектов. (Проводник также будет собирать индуцированный заряд, если он «разряжается» ионизатором переменного тока, находясь рядом с заряженным объектом.) Помните, однако, что правильно разряженный проводник все еще может притягивать заряженную пыль любой полярности из-за эффекта «заряда изображения». . Поэтому также важно удалить любой заряд с пыли в воздухе, если есть проблема загрязнения.(Эффект заряда изображения: пылинка, например +, будет притягиваться к нейтральной металлической поверхности, потому что металл создает электрическое поле, которое притягивает к себе заряженную пыль. Сила притяжения такая же, как если бы металл был зеркалом и + пылинка «увидела» отражение такой же, но противоположной — пылинки позади металлической поверхности.)

Изолятор разрядить труднее, чем проводник . Однако многие «изоляторы», такие как бумага или стекло, обладают слабой проводимостью.Эти материалы можно назвать «медленными проводниками», и заземление будет их разряжать, если удерживать на месте какое-то время. Для немелованной бумаги время, необходимое для разгрузки линейной ножки, составляет примерно одну секунду при влажности 40% и быстрее при высокой влажности. Пропуск по всей ширине рулона по заземленной проволоке или стержню будет хорошо работать, если линейная скорость достаточно низкая (при относительной влажности 40% будет работать скорость около одного фута в секунду или меньше), или если влажность повышена, или если используются несколько последовательных стержней.При разрядке проводника с помощью заземленной металлической детали металлическая деталь не должна быть острой (острие). Все, что нужно, — это фактический контакт с металлической деталью. Независимо от того, является ли металл острым или гладким, проводник будет полностью разряжен, если он будет находиться в электрическом контакте с землей в течение достаточно длительного времени («достаточно долго» колеблется от наносекунд для меди до секунд для бумаги).

При использовании заземленной металлической детали для разряда изоляционного материала (известного как «пассивный» метод разряда) оптимальная конфигурация немного отличается.Трение твердым металлом об изолятор может фактически зарядить изолятор. Медленный проводник, такой как бумага, также может заряжаться при трении о металл, если трение и разделение выполняются быстро (обычно менее чем за одну секунду). Трибоэлектрическая таблица содержит дополнительную информацию. Лучший пассивный метод разрядки изолятора — использование заземленной мишуры. Если необходимо разгрузить лист пластика с непрерывной подачей, тонкая фольга (мишура) или тонкие провода осторожно касаются пластика, соединяя его с землей, когда он проходит.Расстояние между остриями мишуры или проволоки должно быть не более 1 мм для максимальной эффективности разряда. Несмотря на то, что острия могут действительно касаться пластика, сила трения незначительна при использовании мишуры или тонкой проволоки, так что дополнительная зарядка незначительна из-за трения металла о пластик. Этот метод не может удалить весь поверхностный заряд с пластика. Если мишура установлена ​​правильно, поверхностный заряд может быть уменьшен примерно до 2% от максимально возможного поверхностного заряда (максимальный заряд до самопроизвольного искрения составляет примерно 10 ^-9 ампер-сек на см ² .Электростатический вольтметр (поверхностный вольтметр) обычно показывает около 500 вольт при достижении этих 2% в лучшем случае. Бумага обладает слабой проводимостью, поэтому она будет разряжаться пассивно более полно, чем пластик, особенно при низкой скорости подачи и высокой влажности. Первоначальное снижение до 2% происходит мгновенно как для пластика, так и для бумаги; дальнейшее снижение заряда для бумаги постепенное. (Для пластика никакого дополнительного снижения заряда не происходит даже при высокой влажности. Однако, если произойдет конденсация, пластик, как и любой другой материал, мгновенно полностью разрядится.) Вместо мишуры или тонкой проволоки инженерные ограничения иногда требуют использования жесткой металлической конструкции для разряда движущегося изоляционного листа. В таком случае металл не должен касаться листа из-за возможности зарядки от трения. Металл должен представлять собой заземленное лезвие ножа, расположенное на расстоянии от 1 до 5 мм от листа («нож» ориентирован перпендикулярно направлению подачи и покрывает всю ширину листа). Вместо лезвия ножа можно использовать ряд заземленных металлических игл.Обычно точки находятся на расстоянии 5 мм друг от друга и на расстоянии 5 мм от листа. Эти устройства для бесконтактного разряда немного менее эффективны, чем мишура, и становятся менее эффективными, если наконечники грязные или тупые.

Активные методы разряда: помните, что пассивные металлические конструкции не могут полностью разрядить изолятор, но пассивные методы могут удалить достаточный заряд, в зависимости от требований. Другие методы могут полностью разрядить изоляторы, но все эти методы требуют определенного вида энергии. Например, воздух становится достаточно хорошим проводником, если присутствует большое количество ионов + и -, но для образования аэроионов требуется энергия.Обычно ионы образуются с помощью электричества или радиоактивности, но они также могут быть получены в результате сгорания, высокой температуры или испарения. Если в воздухе присутствует 100 000 ионов на см ³ (как +, так и -), заряженные изоляторы разрядятся до половины своего первоначального значения (период полураспада) примерно за секунду. (Формулы здесь). Высокие концентрации ионов могут быть достигнуты только с помощью ионизатора; без этого в комнате обычно содержится от 10 до 100 ионов на см ³ , что соответствует периоду полураспада разряда от десятков минут до нескольких часов.(Совершенные изоляторы, если они заряжены, будут разряжаться с этим периодом полураспада в помещении. Если материал в некоторой степени проводящий, он будет разряжаться быстрее.)

Нетехнологичный способ полностью удалить заряд с изолятора — это окунуть его в (заземленную) воду или подышать (или увлажнить) изолятор до образования конденсата, убедившись, что водная пленка не имеет зазоров и не перекрывает ее. заземлить хотя бы на мгновение . Затем можно стряхнуть лишнюю воду с изолятора и его следует высушить на воздухе (подойдет воздух под высоким давлением и / или нагретый воздух), чтобы удалить воду.Не протирайте, потому что это действие приведет к заряду поверхности.

Более технический метод полного разряда использует ионизатор . Если в воздухе сосуществует большое количество как положительных, так и отрицательных ионов, положительные ионы будут сильно притягиваться к отрицательно заряженным поверхностям и наоборот. Каждый ион передает свой заряд заряженной поверхности, а затем ион распадается, превращаясь обратно в различные молекулы воздуха. Притяжение и перенос заряда продолжается до тех пор, пока все поверхности не будут нейтрализованы.Самый распространенный ионизатор — это электрический ионизатор переменного тока, который состоит из одной или нескольких заостренных игл, подключенных к сети переменного тока в несколько тысяч вольт. Если заряженная поверхность или объект проходит под этим ионизатором переменного тока, весь поверхностный заряд быстро удаляется, потому что положительные, а затем отрицательные ионы производятся с каждым циклом переменного тока. (Если объект представляет собой тонкую пленку, эффективно удаляются даже заряды на дальней стороне, вдали от нейтрализатора). Есть некоторые проблемы с дальностью действия (эффективным расстоянием) ионизатора переменного тока из-за очень высокой концентрации одновременно существующих + и — ионов рядом с электрическими иглами.Противоположно заряженные ионы имеют тенденцию сталкиваться и, таким образом, разрушать друг друга, так что концентрация высока только в пределах одного фута (30 см) от игл. Это примерно расстояние, на которое + или — ионы проходят за половину цикла 60 Гц. По этой причине ионизаторы «постоянного тока» также производятся в антистатических целях. Ионизаторы постоянного тока фактически переключаются между + и — всего несколько раз в секунду и, следовательно, имеют больший диапазон расстояний. Однако этот тип постоянного тока будет создавать более высокие (+, затем -) переходные напряжения на поверхностях, чем ионизаторы переменного тока; если объект проходит рядом с ионизатором постоянного тока, а затем быстро удаляется, объект может иметь остаточный заряд той же полярности, что и ионизатор в момент удаления.Радиус действия и эффективность ионизатора переменного тока можно значительно улучшить, добавив вентилятор (более подробное объяснение см. Ниже). Кроме того, ионизатор переменного тока, используемый с соответствующим вентилятором, будет плавно разряжать предметы без скачков напряжения. Ионизаторы постоянного и переменного тока производят несколько компаний, в том числе Exair и Amstat.

Очевидно, что источник электрических ионов нельзя использовать во взрывоопасной атмосфере . Однако ионизаторы также могут быть изготовлены из радиоактивных материалов (обычно элементов Po или Am). Для образования ионов требуется энергия, и каждая альфа-частицы, исходящие из этих источников, могут производить около 50 000 пар ионов (как +, так и -), когда они проходят несколько сантиметров в воздухе, прежде чем остановиться.(Тогда каждый альфа становится нерадиоактивным атомом гелия.) Эти ядерные ионизаторы производят гораздо меньше энергии за один альфа-распад, чем 0,00001 ватт-секунда (0,01 миллиджоуль), что примерно является минимальной энергией для взрыва даже самой чувствительной топливно-воздушной смеси. (У каждой альфы около триллионной ватт-секунды кинетической энергии). Этот 0,01 миллиджоуль называется «минимальной энергией воспламенения» (MIE), и значение изменяется в зависимости от типа топлива. Нет никаких известных вредных эффектов от этих ядерных ионизаторов, если вы находитесь на расстоянии более одного фута, и они используют те же изотопы, что и в обычных детекторах дыма.

Любая горячая поверхность (например, электрический элемент, которого, по крайней мере, недостаточно, чтобы заметно светиться, если освещение в комнате выключено) будет испускать большое количество как положительных, так и отрицательных ионов, поэтому также можно использовать элемент печи или электрическую «горелку». разгрузить поверхности. Однако потребность в энергии довольно велика, поэтому этот метод не является распространенным.

Вентилятор значительно повышает производительность ионизатора . При использовании электрических или радиоактивных ионизаторов переменного тока без использования циркуляции воздуха, разряжаемый объект должен проходить близко к ионизатору.Если ионизатор находится на расстоянии более 30 см от объекта, то рядом с ионизатором следует установить вентилятор. Он должен продувать воздух перпендикулярно направлению, в котором ионы обычно выходят из ионизатора (передняя часть ионизатора), а основной воздушный поток должен включать область от передней части ионизатора до 30 см перед ионизатором. Воздух следует направлять так, чтобы он достиг объекта в течение примерно двух секунд после прохождения ионизатора. Также важно, чтобы объект задерживался в области с высоким содержанием ионов на достаточно долгое время для разряда.Если поверхность представляет собой пленку, приводимую в движение конвейерной лентой, возможно, потребуется замедлить движение ленты, если не происходит достаточного разряда, или можно добавить дополнительные ионизаторы. Счетчик аэроионов можно использовать для определения того, оптимизировано ли распределение ионов. Период полураспада разряда обратно пропорционален количеству ионов на см ³ , поэтому этот тип измерения позволяет быстро определить время разряда. Другой инструмент, используемый для антистатической оптимизации, — это поверхностный вольтметр, который измеряет заряд материалов, а не обнаруживает ионы в воздухе.

Притяжение / отталкивание — непреднамеренные статические силы (например, загрязнение) и предполагаемые силы (закрепление) : Если пыль плавает рядом с объектом с высоким напряжением (сильно заряженным), пыль обычно притягивается и затем часто прилипает к объекту . Такое поведение может показаться нелогичным; противоположные заряды притягиваются, одинаковые заряды отталкиваются, и, следовательно, незаряженная пылинка не должна подвергаться воздействию заряженного объекта. Более того, даже если пыль коснется объекта, мы можем ожидать, что пыль получит часть заряда от объекта и, следовательно, будет отталкиваться, а не притягиваться.На самом деле, поверхности с очень высоким зарядом (близким к искровому потенциалу) действительно заряжают некоторые частицы пыли, которые касаются поверхности, а затем отталкивают эти частицы (с высокой скоростью). При несколько меньшем заряде практически вся пыль, соприкасающаяся с поверхностью, прилипает. Если поверхностное напряжение снижается до <примерно 500 вольт (по показаниям поверхностного вольтметра), тенденция к прилипанию становится независимой от поверхностного напряжения, а вместо этого вызывается только типичными атомными (ван-дер-ваальсовыми) силами.

Для того чтобы незаряженная пыль имела двойное притяжение как к +, так и к — поверхностям, пыль должна иметь хотя бы небольшую проводимость.(Напротив, плавающие частицы пластмассы будут притягиваться к заряженной поверхности, только если пластмасса и поверхность имеют противоположные заряды, потому что пластмассы являются хорошими изоляторами.) Пыль, которая приближается к поверхности +, будет притягиваться к поверхности, потому что пыль становится электрически поляризованной. . То есть некоторые электроны в пылинке могут перемещаться внутри частицы. Эти «свободные» электроны переместятся в ту часть пылинки, которая находится ближе всего к + -поверхности, оставляя дальнюю сторону частицы с избыточным +-зарядом.Поскольку заряд — в пылинке находится ближе к заряженной поверхности, его сила притяжения (по направлению к поверхности) больше, чем сила отталкивания заряда + на дальней стороне частицы. Поэтому зерно движется к поверхности и (в конце концов) обычно касается ее. Обратите внимание, что если пылинка длиннее своего диаметра (т.е. волокна), зерно будет ориентироваться (простым вращением) так, что длинная ось станет перпендикулярной заряженной поверхности.

Если поверхность очень сильно заряжена (более 20 кВ на поверхностном вольтметре), большая часть привлеченных частиц пыли никогда не коснется поверхности.Вместо этого, когда пыль приблизится, + поверхность испустит искру +. Это заряжает пыль +, и она немедленно улетает со скоростью несколько сотен см в секунду, хотя небольшая часть пылинок коснется поверхности. Если поверхностный заряд соответствует примерно от 500 В до 10 кВ, почти все частицы пыли поблизости в конечном итоге коснутся поверхности, потому что поверхность не вызывает прямого искрения и, таким образом, отталкивает их. Однако дальняя сторона пылинок может создать искру. Это происходит, когда ближняя сторона пылинки касается + поверхности; противоположная сторона немедленно испускает искру +.Эта внезапная потеря заряда + дает пыли заряд -, поэтому она прилипает к поверхности +. При напряжениях <примерно 500 В, на противоположной стороне пыли недостаточно заряда, чтобы испустить искру, и сила поляризации, которая принесла пыль, относительно мала. Пыль может прилипать к поверхности, но в основном из-за атомных сил, которые присутствуют независимо от того, заряжена поверхность или нет. При движении воздуха пыль может тереться о поверхность, что вызывает ее прилипание из-за трибоэлектрического заряда.

Если заряженная поверхность изолятора разрядится настолько хорошо, насколько это возможно при использовании пассивного метода (заземленная мишура или острая металлическая форма), будет относительно мало проблем загрязнения, вызванных статическим электричеством. (Убедитесь, что поверхность показывает менее 500 В с помощью стандартного электростатического вольтметра (поверхностного вольтметра), чтобы проверить эффективный пассивный разряд. Также обратите внимание, что технически электростатический вольтметр считывает заряд на площади на изоляторе, а не фактическое напряжение. Различие не критично, но дальнейшие разъяснения здесь.) Даже при таком низком заряде будет слабое поляризационное притяжение пыли, но сила этого притяжения пропорциональна квадрату поверхностного напряжения. При 500 В сила притяжения, которую испытывает данная пылинка, составляет 1/400 от силы притяжения при 10 кВ. Заряженный пластиковый (или любой изолятор) порошок представляет собой другую проблему. Если пластиковый порошок имеет заряд, противоположный заряду поверхности, порошок будет значительно притягиваться к поверхности даже при <500 В. Притяжение в этом случае прямо пропорционально поверхностному напряжению.При наличии заряженного порошка поверхность должна быть полностью разряжена (как указано выше) или даже слегка заряжена с той же полярностью, что и пластиковый порошок.

Металлическая поверхность, находящаяся под высоким напряжением, притягивает пыль так же, как и поверхность заряженного изолятора. Кроме того, заземленный (незаряженный, V = 0) проводник будет притягивать как (проводящую) пыль, так и порошкообразный изолятор, если они заряжены. Это происходит из-за «эффекта заряда изображения», при котором пылинка, например +, будет притягиваться к нейтральной металлической поверхности, потому что металл создает электрическое поле, которое притягивает к себе заряженную пыль.Сила притяжения между пылью и незаряженной металлической поверхностью такая же, как если бы металл был зеркалом, а + пылинка «видела» отражение равной, но противоположной частицы пыли позади металлической поверхности. Сила притяжения пропорциональна квадрату количества заряда на каждом зерне, которое трудно измерить напрямую. (Чтобы измерить заряд на одну пылинку с помощью поверхностного вольтметра постоянного тока USSVM2, позвольте некоторым частям накапливаться в течение нескольких секунд на датчике, который по сути является заземленным проводником, чтобы он притягивал заряженную пыль.Затем отметьте, насколько изменилось напряжение дисплея за это время накопления. Каждый вольт представляет собой заряд 0,3 пКл [3 × 10 ^-13 ампер-сек]. С помощью линзы подсчитайте количество захваченных пылинок, а затем разделите общий заряд на это число, чтобы получить «Q», средний заряд на зерно в C или ампер-сек. Если расстояние между пылинкой и металлом равно X, то средняя сила притяжения на этом расстоянии составляет 2,2 × 10 ¹⁵ Q ² / X ² , в граммах.)

Ионизаторы

могут снимать заряд с заряженной пыли и заряженного изоляционного порошка, а ионизаторы переменного тока и радиоактивные ионизаторы работают намного лучше, чем ионизаторы постоянного тока, не оставляя остаточного заряда на пыли.Помните, что заряженная пыль или заряженный порошок изолятора будут притягиваться к заземленному металлу и сильно притягиваться к металлу, находящемуся под напряжением противоположной полярности, как пыль или порошок, а также к поверхностям изолятора, заряженным с этой полярностью. В среде с повышенным содержанием ионов период полураспада заряда пыли или порошка трудно измерить напрямую. Однако период полураспада можно определить путем измерения количества ионов на см ³ с помощью счетчика аэроионов. (Период полураспада в секундах равен 1,2 × 10 ⁵ , деленный на количество ионов на см.Лучше всего настроить ионизатор (-ы) так, чтобы пыль оставалась в ионно-усиленной зоне в течение как минимум 10-кратного периода полураспада заряда. Ионизаторы также разряжают поверхности изолятора с такой же скоростью.

Сила притяжения / отталкивания между двумя намеренно заряженными поверхностями может быть предсказана или измерена несколькими методами . Путем добавления заряда можно принудительно закрыть пластиковый пакет на сборочной линии или предотвратить соприкосновение двух материалов друг с другом. При проектировании системы, в которой заряд добавляется за счет трения, можно использовать трибоэлектрический стол для определения того, сколько заряда передается в зависимости от энергии трения и используемых разнородных материалов.Если один из двух «разнородных материалов» является частью конвейера, возможно, потребуется удалить с него какой-то заряд или добавить где-то еще, как показано выше при загрузке материала. Помимо фрикционной зарядки можно использовать «пиннер». Это ионизатор, который производит только — или только + заряд и может быстро заряжать поверхность, проходящую поблизости (зарядка обычно занимает всего долю секунды). Ионы от стержня должны двигаться с высокой скоростью, чтобы преодолеть отталкивание подобных ионов на поверхности, которое только что прибыло миллисекунды назад.Обычно поверхность должна проходить в пределах 2 дюймов (5 см) от шпателя. Можно использовать немного большее расстояние между контактом и поверхностью, если обратная сторона поверхности, которая нуждается в зарядке, находится рядом с заземляющей пластиной (металлический лист, соединенный с заземлением). Если, например, поверхность заряжается положительно, то отрицательные заряды в плоскости заземления будут притягиваться к задней стороне заряжаемой поверхности. Количество + зарядов на квадратный дюйм в плоскости заземления будет почти таким же, как — зарядов на квадратный дюйм на листе.Следовательно, ионы +, испускаемые стержнем, не будут значительно отталкиваться, и они могут перемещаться на поверхность на расстояние до 10 дюймов (25 см). Обычно используется + игла на одной стороне отверстия пакета, а — игла — на другой, чтобы сумка закрывалась и оставалась закрытой.

Силы можно измерить непосредственно с помощью граммовой шкалы, чтобы проверить, находятся ли они в пределах спецификации, хотя этот метод имеет некоторые недостатки. Сила обычно мала и технически трудна для измерения.Если одна поверхность заряжается правильно, а другая — нет, сила будет равна нулю, но шкала не может определить, какая поверхность заряжается неправильно. Более простой способ определить силу — измерить заряд на каждой поверхности и использовать формулу (этот метод обсуждается здесь). При использовании поверхностного вольтметра USSVM2 для измерения заряда на одном листе (отображается как V ₁ ), а затем на другой поверхности (V ₂ ), сила на площадь в граммах / см ² составляет 7,5 × 10 ^-11 x В ₁ x В ₂ .Привлекательно, если полярности V ₁ и V ₂ противоположны. Выходной заряд на единицу площади пиннера можно измерить непосредственно с помощью измерителя ионного тока. Это может определить правильное размещение и необходимость чистки выходных штифтов пиннера. (Производительность снижается, если штифты нуждаются в очистке, что обычно происходит через несколько дней работы, но чаще в пыльной среде.)

Электростатическая окраска, осаждение порошка : В этих процессах осаждения порошок (или иногда жидкость) распыляется и получает электрический заряд.Заряженные частицы порошка дрейфуют к проводящей детали (предмету, который окрашивается порошковой краской), обычно с дополнительным потоком воздуха от вентилятора или насоса. Порошок электростатически притягивается к заготовке и прилипает к ней. Затем заготовка нагревается, при этом порошок плавится, образуя гладкое твердое покрытие. Тепло (или УФ для низкотемпературных деталей, таких как дерево или пластик) также полимеризует расплавленный порошок, если покрытие постоянно затвердевает (термореактивное покрытие).

Существует две основных системы или типа электростатического осаждения порошка.Более распространен тип «коронного разряда», при котором частицы порошка или жидкости выдуваются из сопла, а затем заряжаются после того, как они покидают пистолет, путем распыления на них ионов. Источником ионов является игла, на которую подается очень высокое напряжение — до 100 кВ. Обычно он находится в передней части сопла и распыляет заряд вперед и радиально наружу. (Иногда ионный источник находится далеко от сопла, особенно если задняя сторона детали требует покрытия.) Приложенное напряжение обычно отрицательное, но оно положительно для нейлона и некоторых других материалов, потому что каждый материал имеет свои предпочтения при зарядке.(См. Трибоэлектрическую таблицу для получения дополнительной информации.) Помимо добавления некоторого заряда к порошку, гораздо большее количество заряда добавляется к воздуху, образуя (обычно отрицательную) стенку из ионов от 20 до 30 см в диаметре. Эта стенка сильно отталкивает теперь заряженный порошок, который находится между ионной стенкой и проводящей деталью. Из-за «эффекта заряда изображения» (см. Раздел о притяжении / отталкивании выше) деталь действует так, как если бы она имела заряд, противоположный (обычно положительный) ионной стенке, поэтому деталь сильно притягивает заряженный порошок.Из-за природы эффекта заряда изображения притяжение сильнее на краях заготовки, слабее на плоских участках и очень слабое на вогнутой поверхности или кратере на заготовке. Этот эффект вызывает толстое покрытие на краях и очень тонкое покрытие внутри отверстий. При использовании коронирующей системы очень небольшая часть порошка не попадает в деталь, но толщина покрытия может быть неоднородной.

Другая система — «Трибо-пистолет», который заряжает порошок (нельзя использовать с жидкой краской), «натирая» его.Порошок проходит через длинную трубку, обычно сделанную из тефлона, который является наиболее электроотрицательным из всех распространенных материалов. (См. Трибоэлектрическую таблицу.) Тефлон отводит электроны практически от любого материала, который трется с ним, поэтому тефлон становится отрицательным, а порошок становится положительным, когда трется о внутреннюю часть трубки. Отрицательный заряд, который приобретает тефлон, непрерывно удаляется, и этот заряд обычно измеряется микроамперметром. Порошок продвигается через трубку сжатым воздухом.Когда он покидает трубку и движется к изделию, там нет «стенки» из ионов (как в коронирующей системе). Следовательно, имеется относительно небольшое электростатическое отталкивание для отталкивания заряженного порошка от сопла трибопистолета и относительно небольшой эффект заряда изображения для притяжения порошка к заготовке. Вместо этого порошок выдувается к заготовке движением воздуха. Тогда каждая частица порошка, которая находится на расстоянии примерно 10x ее собственного диаметра от заготовки (то есть на расстоянии менее 1 мм), будет притягиваться к поверхности своим собственным зарядом изображения.Как только он касается заготовки, он остается там, потому что его заряд обычно не уходит на заготовку. Однако заряд действительно утекает, если порошок хотя бы немного проводящий. Если порошок загрязнен таким образом, он отпадет вскоре после того, как его поместят. Если для покрытия используется токопроводящий порошок, его следует либо сделать слегка липким, либо распылить на заготовку, пока она горячая, чтобы порошок расплавился. (Электропроводность порошка теоретически можно измерить перед осаждением с помощью омметра с высоким сопротивлением, но это легче измерить с помощью поверхностного вольтметра.) Для порошка, нанесенного методом коронного разряда или трибо-пушки, он полностью прилипает к заготовке за счет заряда изображения, но до того, как он коснется заготовки, нанесенный коронным разрядом порошок притягивается к заготовке на гораздо большем расстоянии, чем трибо — порох, нанесенный из огнестрельного оружия. Таким образом, меньшая часть порошка из трибопистолета фактически достигает заготовки. Однако порох для трибопистолета более равномерно покрывает всю поверхность детали.

В обеих системах покрытия заготовка часто заземляется.Обсуждаемые выше проблемы покрытия (неоднородность при коронном разряде и низкая эффективность при использовании трибо) могут быть в значительной степени исправлены путем приложения напряжения смещения к заготовке вместо ее заземления. В трибосистеме это напряжение смещения противоположно полярности (обычно положительной) порошка; то есть заготовка обычно подключается к отрицательному напряжению, когда используется смещение. Это соединение увеличивает расстояние, на котором порошок притягивается к заготовке, но также несколько снижает однородность покрытия.Оптимальное напряжение смещения, обычно около -5 кВ, уравновешивает эффективность и однородность. Для коронирующей системы напряжение смещения той же полярности, что и порошок, улучшит однородность. (Обычно это также отрицательное напряжение смещения в диапазоне -3 кВ). Напряжение смещения в системе коронного разряда имеет эффект, противоположный смещению в трибосистеме: смещение системы коронного разряда снижает эффективность при одновременном повышении однородности, но, опять же, существует оптимальное напряжение.

При использовании смещения необходимо помнить о некоторых вещах.Смещение должно быть отключено (и заготовка заземлена) как можно скорее после нанесения покрытия. Если напряжение смещения (высокое напряжение) остается подключенным, часть порошка может быстро получить заряд и улететь от заготовки. Зона осаждения должна быть чистой и свободной от любых заземленных проводов или загрязнений, которые могут приблизиться к заготовке или проводке смещения. Они могут вызвать дугу и снизить напряжение смещения (немедленно ухудшить качество покрытия) или в конечном итоге сжечь источник напряжения смещения.Использование смещения напряжения заготовки — относительно новая концепция; эта опция могла быть недоступна, когда ваша система была куплена. Если возникают проблемы, указанные выше, обратитесь к производителю системы покрытия, чтобы узнать, доступен ли дополнительный источник напряжения смещения. (AlphaLab в настоящее время не производит источники напряжения смещения, но если у вас возникнут проблемы с их поиском для вашей системы, напишите нам по адресу [email protected] для получения предложений.

Хотя электростатическое осаждение может покрыть заднюю сторону детали, покрытие задней стороны обычно тоньше, чем передняя (сторона, ближайшая к распылителю).Внешнюю циркуляцию воздуха можно отрегулировать, чтобы больше частиц перемещалось назад. С коронирующей системой может быть добавлена ​​дополнительная высоковольтная игла. Он должен быть расположен так, чтобы ионы и заряженная краска попадали в обратную сторону. Процесс короны наиболее эффективно работает в ограниченном диапазоне относительной влажности (обычно 45-60%).

Проблемы возникают, если система коронного разряда загрязняется или не работает должным образом из-за влажности или неправильного питания. Также при определенных обстоятельствах может возникнуть дуга.Если вместо порошка наносится краска на основе растворителя, она может загореться, если энергия дуги превышает примерно 1/4 миллиджоуля. Порошок может воспламениться от искры с энергией не менее 5 миллиджоулей. Заготовка должна быть токопроводящей и заземленной: если заготовка является изолятором, необходимо выполнить специальные приготовления. Некоторые материалы, такие как дерево, камень или даже стекло, могут быть достаточно проводящими, чтобы их можно было распылять, по крайней мере, при достаточно высокой влажности. К сожалению, высокое содержание воды в грунте может снизить долговечность поверхности.Кроме того, коронный разряд наиболее эффективно работает в ограниченном диапазоне относительной влажности (обычно 45-60%). Также необходимо распылять эти плохо проводящие детали с меньшей скоростью, чтобы избежать загрязнения участков поверхности. (Эти материалы медленно разряжаются на землю). Если заготовка не токопроводящая, ее можно сначала покрасить проводящей грунтовкой. Изолятор также может подвергаться электростатическому напылению, если он очень тонкий и поддерживается заземленным проводом.

Проблемы с покрытием диагностируются.Было бы неплохо иметь способ измерения как общего количества краски или порошка, распределяемого в секунду, так и общего постоянного тока, переносимого спреем. Эти две переменные не обязательно коррелируют. Количество краски / порошка в секунду является мерой того, насколько хорошо работает распылитель или сопло, но если частицы недостаточно заряжены, они не будут эффективно притягиваться к заготовке. Скорость распыления можно измерить, ненадолго поместив тонкий заземленный металлический лист перед распылителем на заранее определенное время (например,г., одна секунда). Затем можно измерить изменение толщины или веса. Ток распыляемой жидкости можно измерить с помощью микроамперметра, подключенного между заготовкой и землей, так что после того, как ток от частиц передается на частицы, он проходит через микроамперметр, а затем на землю. Когда система работает правильно, установите базовый ток (обычно около 100 мкА). Если ток со временем падает, вы можете очистить сборку коронного разряда и / или увеличить напряжение.Вместо этого ток можно измерить одновременно с проверкой скорости распыления, подключив микроамперметр между тонким металлическим листом и землей.

Если есть проблемы с покрытием заготовки, это также может быть вызвано плохим заземлением или плохим подключением к напряжению смещения заготовки. Проверьте соединение заземления с помощью омметра к известному заземлению (например, металлической водопроводной трубе или металлическому кабелепроводу. Оно должно быть меньше 1000 Ом (1 кОм). Если заготовка представляет собой материал, который обычно является плохим проводником, вы можете измерить сопротивление поверхности (что следует делать при выключенном опрыскивателе).Это следует измерять в области заготовки, которая, как правило, имеет наименьшее покрытие. Поверхностное сопротивление должно быть порядка 10 МОм (10 МОм) на квадрат или меньше. Если он показывает больше, покройте заготовку токопроводящей краской (обычным окунанием, кистью или распылением). Существуют различные производители токопроводящей краски, которая обычно содержит порошок меди, никеля и / или серебра. В гораздо менее дорогой краске используется графит.

Поверхностная проводимость : Часто необходимо сделать поверхности хотя бы слегка проводящими.Величина проводимости зависит от области применения и обычно измеряется в «омах на квадрат». (Технически ом — это единица измерения сопротивления, которая изменяется обратно пропорционально проводимости. Большое значение «Ом на квадрат» означает, что поверхность имеет низкую проводимость. определение того, насколько «проводящая» поверхность.)

Измерение сопротивления поверхности «Ом на квадрат» обычно выполняется путем подключения двух проводов омметра к поверхности определенным образом.(Для антистатических измерений требуется омметр с очень высоким сопротивлением. Для еще более высоких сопротивлений прямые измерения «Ом на квадрат» затруднены, и здесь описаны альтернативные методы.) Если два провода случайно касаются поверхности В некоторых местах будет измерено определенное количество Ом. Если расстояние между двумя проводами увеличить, количество Ом будет больше. Если заменить концы проводов на широкие диски, площадь каждого контакта увеличится. Это уменьшит количество Ом, отображаемое на измерителе.Очевидно, необходимо разработать какой-то способ стандартизации измерения. Стандартный метод — «Ом на квадрат». С помощью этого метода удаляется квадратный образец поверхности (однако на практике существует эквивалентный метод, не требующий разрезания поверхности). Затем на две противоположные стороны квадрата наносится токопроводящая краска, как показано ниже, и два провода подключаются к омметру. (Предположим, что только верхняя поверхность, на которую нанесена проводящая краска, является проводящей.) Если квадрат составляет 1 X 1 дюйм, будет считываться определенное количество Ом.Если новый квадрат размером 5 х 5 дюймов будет удален из образца, он будет показывать то же количество Ом, что и образец 1 х 1 дюйм. Фактически, любой квадрат из того же материала при таком измерении будет показывать одинаковое количество Ом независимо от размера квадрата.

В некоторых случаях требуется очень проводящая поверхность (менее 10 Ом на квадрат). Такой тип поверхности может потребоваться для проведения значительного электрического тока для очень быстрого разряда статического электричества или для защиты закрытой электроники от внешних помех.Эти поверхности обычно металлические или покрыты металлической краской (содержащей значительное количество порошка никеля, меди или серебра в полимерном связующем и растворителе). Краски по металлу дороги и их необходимо постоянно перемешивать при покраске; в противном случае металлический порошок оседает на дно емкости для краски. Гораздо менее дорогая проводящая краска может быть изготовлена ​​из смеси графитового порошка, пластикового красителя (такого как АБС или полистирол) и растворителя (такого как ксилол и / или ацетон). Лучше всего подходит очень мелкоизмельченный графит (5-10 микрон).Этот тип краски не требует постоянного перемешивания, потому что графит намного легче металла, но имеет несколько меньшую проводимость. (За рецептами красок обращайтесь в AlphaLab.)

Поверхности, которые должны рассеивать статическое электричество, могут быть изготовлены из самых разных материалов. Стекло, хлопок, дерево, бетон и бумага обладают слабой проводимостью, а проводимость зависит от влажности. Поверхность с триллионом Ом (= 1000 гигом или миллион мегом) на квадрат может считаться едва рассеивающим статическое электричество.Чем меньше сопротивление, тем лучше. Стекло, дерево, бетон и бумага обычно достигают этого при влажности 40% или выше. (Чтобы узнать соотношение между омами на квадрат и временем статического разряда, щелкните здесь.) Некоторые типы аэрозольной краски обладают слабой проводимостью. На момент написания этой статьи черная краска марки Krylon «BBQ & Stove» представляет собой хорошую стойкую антистатическую аэрозольную краску с плотностью около миллиарда Ом на квадрат (хотя ее формула со временем изменилась — более ранние партии были изоляционными).