Захист від статичної електрики. Захист будівельних споруд від блискавки. Правила поведінки під час грози.

 Захист від статичної електрики здійснюється двома шляхами:

• * Зменшенням інтенсивності утворення електричних зарядів;
• * Усунення зарядів статичної електрики, що утворилися.

Зменшення інтенсивності утворення електричних зарядів досягається за рахунок зниження швидкості та сили тертя, відмінності у діелектричних властивостях матеріалів та підвищення їх електропровідності. Зменшення сили тертя досягається мастилом, зниженням шорсткості та площі контакту взаємодіючих поверхонь. Швидкості тертя обмежують за рахунок зниження швидкостей обробки та транспортування матеріалів.

Так як заряди статичної електрики утворюються при плесканні, розпилюванні та розбризкуванні діелектричних рідин, бажано ці процеси усувати або, принаймні, їх обмежувати. Наприклад, «наповнення діелектричними рідинами резервуарів вільно падає струменем не допускається. Зливний шланг необхідно опустити під рівень рідини або, у крайньому випадку, струмінь направити вздовж стінки, щоб не було бризок».

Оскільки інтенсивність утворення зарядів тим вища, що менша електропровідність матеріалу, то бажано застосовувати по можливості матеріали з більшою електропровідністю або підвищувати їх електропровідність шляхом введення електропровідних (антистатичних) присадок. Так, для покриття підлог потрібно використовувати антистатичний лінолеум, бажано періодично проводити антистатичну обробку килимів, килимових матеріалів, синтетичних тканин та матеріалів з використанням препаратів побутової хімії.

Дотичні предмети і речовини краще виготовляти з одного і того ж матеріалу, так як в цьому випадку не відбуватиметься контактної електролізації. Наприклад, поліетиленовий порошок бажано зберігати в поліетиленових бочках, а пересипати та транспортувати по поліетиленових шлангах та трубопроводах. Якщо зробити це неможливо, то застосовують матеріали, близькі за своїми діелектричними властивостями. Наприклад, електризація в парі фторопласт-поліетилен менша, ніж у парі фторопласт-ебоніт.

Таким чином, для захисту від статичної електрики необхідно застосовувати матеріали, що слабоелектризуються або неелектризуються, усувати або обмежувати тертя, розпилення, розбризкування, плескання діелектричних рідин.

«Усунення зарядів статичної електрики досягається насамперед заземленням корпусів обладнання. Заземлення для відведення статичної електрики можна поєднувати із захисним заземленням електрообладнання. Якщо заземлення використовується тільки для зняття статичної електрики, то його електричний опір може бути значно більшим, ніж для захисного опору електрообладнання (до 100 Ом). Достатньо навіть тонкого дроту, щоби електричні заряди постійно стікали в землю».

Для зняття статичної електрики з кузова автомобіля застосовують електропровідну смужку - "антистатик", прикріплену до днища автомобіля. Якщо при виході з автомобіля ви помітили, що кузов «іскрит», розрядіть кузов, торкнувшись металевим предметом, наприклад, ключем запалювання. Для людини це не є небезпечним. Обов'язково зробіть це, якщо маєте намір заправити машину бензином.

Літаки забезпечені металевими тросиками, закріпленими на шасі та днищах фюзеляжу, що дозволяє при посадці знімати з корпусу статичні заряди, що утворилися в польоті.

Щоб зняти електричні заряди, заземлюються захисні екрани моніторів комп'ютерів. Бензозаправники забезпечуються заземлювачами у вигляді ланцюгів, що постійно контактують із землею під час руху автомобіля. При зливі бензину в цистерни на бензозаправній станції автомобіль-заправник та система зливу бензину обов'язково заземлюються додатково.

Вологе повітря має достатню електропровідність, щоб електричні заряди, що утворюються, стікали через нього. Тому у вологому повітряному середовищі електростатичних зарядів практично не утворюється, і зволоження повітря є одним з найпростіших і найпоширеніших методів боротьби зі статичною електрикою.

Ще один поширений метод усунення електростатичних зарядів – іонізація повітря. Іони, що утворюються при роботі іонізатора, нейтралізують заряди статичної електрики. Таким чином, побутові іонізатори повітря не тільки покращують аероіонний склад повітряного середовища в приміщенні, але й усувають електростатичні заряди, що утворюються в сухому повітряному середовищі на килимах, килимових синтетичних покриттях, одязі. На виробництві використовують спеціальні потужні іонізатори повітря різних конструкцій, але найпоширеніші електричні іонізатори.

Як індивідуальні засоби захисту можуть застосовуватися антистатичне взуття, антистатичні халати, заземлювальні браслети для захисту рук та інші засоби, що забезпечують електростатичне заземлення тіла людини.

Статична електрика - це сукупність явищ, пов'язаних із виникненням, збереженням та релаксацією вільного електричного заряду на поверхні та в обсязі діелектричних та напівпровідникових речовин, матеріалів, виробів або на ізольованих провідниках.

Виникнення зарядів статичної електрики відбувається при деформації, дробленні речовин, відносному переміщенні двох тіл, що знаходяться в контакті, шарів рідких і сипких матеріалів, при інтенсивному перемішуванні, кристалізації, а також внаслідок індукції.

Найбільш чутливі до електростатичних полів нервова, серцево-судинна, нейрогуморальна та інші системи організму. Це викликає необхідність гігієнічного нормування максимально допустимої інтенсивності електростатичного поля.

Електростатичне поле характеризується напруженістю, яка визначається ставленням сили, що діє в полі на точковий електричний заряд, до величини цього заряду. Одиницею виміру напруженості є вольт на метр. Допустимий рівень напруженості електростатичних полів – 60 кВ/м. у випадку, якщо напруженість поля перевищує це значення, слід застосовувати відповідні засоби захисту.

Статична електрика здається жартом людям, не знайомим із генератором Роберта Ван де Граафа. Сьогодні розглянемо заходи захисту від статичної електрики та розповімо, чому з'являються блискавки. Потім застосуємо частину знань практично у сфері нафтової промисловості. Ви дізнаєтеся, як робиться захист антени, чому блискавка завжди б'є в одне місце. Завдяки статичній електриці розряд вибирає на рівнині високі дерева. Не можна ховатись біля підніжжя дерева під час грози. Тема сьогоднішньої бесіди – захист від статичної електрики.

Статична електрика у природі

Все тече – все залишається тим самим. Раніше був потрібний захист пилососа від статики, сьогодні просто застосовують покращені матеріали. Завжди залишається можливість накопичення зарядів. У цьому світлі захист мікросхем від статичної електрики турбує уми. Електростатична напруга насамперед дуже підходила для розваги публіки та отримання прибутку від лекцій професорів. Наприклад, вчені розуми розважалися таким чином:

1. Безпритульник заряджався статичною електрикою шляхом тертя зарядом певного знака.
2. Потім експериментатор торкався носа випробуваного.
3. Лунав електричний розряд, частина грошей перекочувала до безпритульника.
4. В результаті всі залишалися задоволені: глядачі, що побачили статичну електрику в дії, безпритульник, який заробив на шматок хліба, і професор, який підняв власну популярність.

Статична електрика помічена ще в Стародавню Грецію, але перший достовірний опис, як і математичну модель, вигадав Кулон після віків. Кулон придумав поняття електричного заряду, пояснив механіку взаємодії тіл, які мають надлишок електронів або недоліком.

Виявилося, діелектричні матеріали, на зразок ебонітової палички, зосереджують надлишок позитивних або негативних зарядів на обмеженій ділянці. Пояснення дали пізніше. Виявляється, щоб розподілити заряди рівномірно по поверхні, матеріал повинен мати електропровідність. Подібним чином єдиний клас виділили метали. Потім була низка відкриттів за статичною електрикою:

• Виявляється, якщо наблизити до металевого предмета заряд, однойменні витікають на протилежний бік. На першому залишається надлишок носіїв протилежного знака.

Фокусники людям необізнаним демонстрували цікаве явище. Металевий стрижень, ізолювався (наприклад, лаком) від статичної електрики, зосередженого на тонкій золотій пластинці, укріпленої в нижній частині. Коли маестро підносив «чарівну паличку», натерту об кролика, до протилежного кінця осі, пелюстка піднімалася. Глядачі не бачили - але до досвіду платівка золота заряджалася носіями потрібного знака (шляхом тертя). Коли магічна паличка наближалася до стрижня, на кінцях утворювалася різниця потенціалів. В результаті платівка, будучи заряджена статичною електрикою відповідно, відштовхувалася.

• Заряд здатний переходити між тілами.

На прикладі колишнього макета фокусник діяв так: паличка наближалася до стрижня, потім вони стикалися. Поверхнева щільність зарядів статичної електрики вирівнювалася (з пропорцією). При видаленні жезла платівка все одно залишалася висіти у повітрі. Уявляєте, який вплив статичну електрику справляло на глядачів? Але необхідність захисту захищається навіть не описаним фокусом.

• Третій ефект зміг вразити аудиторію Роберт Ван де Грааф (американський фізик, 1901 – 1967). Він вигадав оригінальне пристосування для нагнітання потенціалу статичної електрики на поверхню сталевої кулі.

Сенс: конвеєрна стрічка терлася об скло і йшла кільцевою траєкторією до металевої сфери. Рухомий матеріал діелектрик, заряд статичної електрики нікуди не губився. Але куля мала велику поверхню, також проводив струм. За рахунок того, що відбувається, мала ділянка сильно зарядженої стрічки починала віддавати носії. І сфера заряджалася статичною електрикою. Гумористам і жартівникам не рекомендуємо чіпати таку річ, стандартні методи захисту здатні не спрацювати: потенціал дива перевищував 1 МВ (мегавольт, мільйон вольт). В результаті було створено генератор Ван де Граафа, який досяг 7 МВ.

• Захист трубопроводів у нафтовому бізнесі був потрібний не через здатність тіл (труб) передавати або приймати заряд. При певній напруженості поля (різниці потенціалів) статична електрика виливалася в грозу.

Як відомо, блискавка викликана іонізацією молекул повітря у точках між зарядженими частинами. Виникає стежка плазми. Подібність повітряного електроліту. Він переносить заряди, тому виникає дуга (зварювальника).

Блискавкозахист стоїть на кожному літаку: в задній частині крила присутні пристосування, що закінчуються купою найтонших сталевих зволікань, приземляючись, машина не б'є смугу блискавкою (що легко призводить до вибуху). Натомість надлишок носіїв утворює іскру і стікає назад під час руху літального апарату у вигляді плазми. Подібні заходи активно застосовуються автолюбителями, але надлишок віддається Землі. Наша планета електропровідна, охоче приймає статичні заряди, щоб поширити їх по поверхні, потім процес згасає, компенсується вітрами, водами, втратами в товщі ґрунту та іншими ефектами.

Заходи боротьби зі статичною електрикою

Власне, захист обладнання від статичної електрики вже частково розглянутий. Це стікачі транспортних засобів. Часто застосовувався відріз гуми, але працює виключно за сирої погоди. Коли машина їде дорогою, тертя пилом та молекулами повітря провокує виникнення статичного заряду. Суха гума діелектрика, стікання відбувається неефективно. У вологу погоду завдання вирішується повністю. Одночасно ризик ураження людини низький у сухому середовищі, гуми найчастіше вистачає.

Коли організується захист від статичної електрики з виробництва, керуються стандартами. Наприклад, нафтовики звертаються до постанови Держгіртехнагляду від 20.05.2003 року. Документи повідомляють, що будь-яке обладнання з металевими корпусом та будь-яким типом фарбування вважається захищеним, будучи заземленим. При цьому опір до входу в шину місцевого контуру трохи більше 10 Ом. Перевірте комп'ютер за допомогою тестера та правильно обладнаної розетки.

Перевірте, щоб опір від дальньої точки кожної пластини системного блоку до бічних пелюсток не перевищував 10 Ом. До речі, за вказаними стандартами контур повинен вміщатися у рамки до 5 Ом щодо Земної кулі. Заземлення ведеться житловим перетином 6 квадратних міліметрів по міді або 10 по алюмінію. Візьміть на замітку, якщо з'явиться бажання вберегтися одночасно від блискавок та статичної електрики. За нормативами стандартів групи TN-С-S допускається заземлення в будинку приєднувати (під фундаментом) до контуру блискавкозахисту.

Що часто робиться практично. Кабель для захисту від статичної електрики відомий. Для працівників цехів та лабораторій, пов'язаних з комп'ютерною технікою, заходи щодо захисту на описаному не обмежуються. Допускається купити спеціальні плити для підлоги, але вдома простіше обмежитися набором:

1. Засоби захисту від статичної електрики починаються з наявності робочому місці клеми заземлення. Це відведення у вигляді болта з гайкою, вушка для підключення ряду пристроїв.
2. Люди, що мають справу з мікросхемами, зазвичай надягають на обидві руки спеціальні антистатичні браслети. Заборонені вовняні светри, але заряд, що додатково утворився, покликаний відразу стікати.
3. Особливе взуття (матеріал підошви переважно) перешкоджає накопиченню статичного заряду. Якщо працюєте з дорогими мікросхемами, витратите кілька тисяч рублів, щоб заощадити (уберегти від втрати) мільйони.
4. Щодо великих підприємств, правила захисту від статичної електрики у виробництвах часто вимагають застосування поглиблених кроків. У продажі знайдуться штани, куртки та костюми із спеціальної тканини. Такий службовець не гроза для чуйного електронного устаткування. Коштує подібний комплект часто дешевший за щоденний одяг працівника (іноді не дотягує до пари пристойних кросівок). Є утеплені варіанти для холодних умов Півночі (не забуваймо про нафтовиків).

Антени часто стоять на даху, насамперед потрібен захист. За рахунок тертя хмар і вітрів в атмосфері накопичується статична електрика. Щільність зарядів однакова із постійного переміщення повітряних мас. Іонізація настає там, де відстань до неба менша. Це вершини дерев. Коли йдеться про місто, мішенями стають дахи висотних будівель. З цією метою виготовляють блискавковідводи. Пік пристрою повинен перевищувати всі предмети, що знаходяться на даху.

Особливості організації блискавкозахисту обговорюються в РД 34.21.122С. Обговорюється занесення потенціалу на поверхи на шляху труб, металевого обплетення кабелів. Для виключення явища зазначені об'єкти на рівні підвалу поєднуються із заземленою арматурою фундаменту. Якщо це неможливо, виконуються додаткові дії:

• Відповідно до п. 2.2 р РД 34.21.122С обладнується контур.
• Складається із трьох вертикальних стрижнів не коротше 3 м з відстанню між ними 5 м.
• Перетин елементів контуру визначається таблицею 3 розділу, що обговорюється: градація ведеться в залежності від місця розташування і форми. Підземна частина збирається із круглих електродів діаметром не менше 10 мм. Прямокутні вибираються за перетином у квадратних міліметрах (40 зовнішня, 100 підземна), причому товщина арматури не менше 4 мм. Нарешті, круглі тоководи над поверхнею ґрунту не тонші за 6 мм.

Наведених відомостей вистачає, щоб зрозуміти: контур заземлення, порівняно з рекомендаціями городників на Ютуб, не йде. Насправді все набагато складніше. Методи захисту інтегральних мікросхем виконуються згідно з ГОСТом, а не за рекомендаціями сусідів. До речі, на голові покладається шапочка, щоб не падали волосся, а браслети надягають на обидві руки.

У природі дуже потужним буває статичну електрику, що виникає при переміщенні хмарних мас: між ними виникають величезні потенціали електроенергії, що проявляється у грозових розрядах.

У промисловості часто зустрічається утворення статичних набоїв у випадках:

• тертя стрічок транспортерів про вали, ременів проводів - про шківи (особливо у випадках буксування та застрявання);
• при проходженні горючих рідин трубопроводами;
• заповнення цистерн бензином та іншими рідкими нафтовими фракціями;
• попадання та просування порошинок у повітропроводах з великою швидкістю;
• під час розмелювання, перемішування та відсіювання сухих речовин;
• під час взаємного стискання діелектричних матеріалів різного роду та консистенції;
• обробці пластичних мас механічним способом;
• проходження зрідженого газу (особливо містить суспензії або пил) трубопроводами;
• переміщення візків з прогумованими шинами по ізолюючому статевому покриттю.

Небезпека статичної електрики

Найбільшу небезпеку статична електрика, що накопичилася, становить промислове виробництво. Може статися несподіване запалення пального матеріалу іскрами від дотику оператора з обладнанням на заземленні та наступним вибухом. Енергія електростатичних розрядом іноді становить близько 1,4 джоулів – це більш ніж достатньо для приведення сумішей пилу, пари, газу та повітря, присутніх у будь-яких горючих речовинах, у стан горіння. За ГОСТом найбільша енергія накопичених зарядів лежить на поверхні промислового об'єкта має бути понад 40 відсотків від найменшої енергії загоряння матеріалу.

При протіканні деяких технологічних операцій, наприклад:

• пересипання та перевезення піску у вантажівках;
• прокачування палива трубопроводами;
• переливанні спирту, бензолу, ефіру в незаземлені цистерни з великою швидкістю;
• при транспортерних роботах та інших. генеруються електричні потенціали від 3 до 80 кіловольт.

Зверніть увагу!Для того, щоб вибухнули бензинові пари, достатньо 300 вольт, горючі гази – 3 кіловольти, а горючі пилу – близько 5 кіловольт.

Статика також негативно відбивається на роботі всіх точних та надточних приладів, радіозв'язковому устаткуванні, створює великі проблеми у функціонуванні засобів автоматики та телевізійної механіки. Багато деталей складних електронних приладів просто не розраховані на такі високі значення напруги, що утворюються статичним розрядом. Він виводить ці деталі з ладу, внаслідок чого прилади втрачають точність роботи.

На людях також можуть накопичуватися заряджені частинки, якщо вони носять взуття з підошвами, які не проводять струму, вовняного, шовкового або синтетичного одягу. Електризація відбувається при русі (якщо статеве покриття не проводить електроструму) та взаємодії з діелектричними предметами.

Вплив статики на людське тіло здійснюється у вигляді тривалого струму слабкого напруження або моментного розряду, що викликає легкі і не завжди приємні поколювання на шкірі (іноді вони оцінюються як помірні або навіть сильні уколи). Загалом, така дія потенціалом не вище 7 джоулів вважається безпечною для здоров'я, однак, навіть слабкий розряд струму може призвести до рефлекторного скорочення м'язів, що загрожує різними виробничими травмами (потрапляння в робочі зони механізмів, захоплення частин тіла або одягу необгородженими рухомими елементами машин, падіння з висоти).

Якщо розглядати дію статичної електрики на організм людини на клітинному рівні, то в результаті спрацьовування нейрорефлекторного механізму відбувається подразнення шкірних нейронів і дрібних капілярів. Це призводить до змін у іонному складі тканин нашого тіла, що проявляється у підвищеній стомлюваності протягом дня, постійному подразненому психічному стану, порушенню ритму сну та іншим проблемам у функціонуванні центральної нервової системи. Загальна працездатність знижується. Спазми кровоносних судин, що провокуються постійним впливом статичної електрики, можуть стати причиною брадикардії – зменшення частоти скорочень серцевого м'яза та підвищеного кров'яного тиску.

Способи захисту від статики на виробництві

Проти шкідливого та небезпечного прояву накопиченого статичного електроструму у виробничих умовах розробляється та застосовується комплекс захисних заходів. В їх основі лежать такі методи:

• підвищення провідних властивостей матеріалів і навколишнього робочого середовища, що призводить до розсіювання в просторі електрозарядів статики, що періодично з'являються;
• зниження швидкостей обробки та переміщення матеріалів, що значно зменшує можливості генерування статичних електрозарядів;
• повномасштабне застосування грамотно влаштованого заземлення, що допомагає унеможливити накопичення небезпечних потенціалів;
• підвищення стійкості самих машин та механізмів до дії статистичних розрядів;
• недопущення проникнення електричного струму у робочу зону.

Всі способи, які застосовуються для запобігання статичних електричних розрядів, поділяють на конструкційні, технологічні, хімічні, фізичні та механічні. Три останні спрямовані головним чином зниження активності генерування електрозарядів і якнайшвидшому їх догляду грунт. У той самий час перші з перерахованих методів із заземленням пов'язані.

Як високонадійний засіб захисту від статичної електрики виступає так звана клітина Фарадея. Вона виконується у вигляді дрібноячеістої сітки, що захищає машини по всій площі, у неї є підключення до контуру заземлення.

Завдяки такій конструкції поля електрики не проникають всередину клітини Фарадея, а на магнітне поле вона ніяк не впливає. Електричні кабелі, попередньо покриті екраном з металевого листа, захищаються за такими ж принципами.

Електростатичний заряд можна оптимально зменшити за допомогою зростання струмопровідності промислових матеріалів та проведенням коронування (тобто створення на поверхні матеріалів повітряної плазми коронним розрядом кімнатної температури). Досягається це за допомогою спеціального підбору матеріалів, що мають підвищену об'ємну провідність, нарощуванням робочих площ та підвищенням іонізації повітря навколо механізмів, що захищаються. Спеціальні агрегати – іонізатори, що генерують позитивно та негативно заряджені іони, які притягуються до протилежно заряджених діелектриків та нейтралізують їх заряди.

Важливо!Для речовин із високим електроопором такі способи захисту від статики не підходять.

Обов'язковим у переліку заходів із захисту від статичної електрики є заземлення. До складу заземлювального пристрою входить заземлювач (провідний елемент) та провідник заземлення між заземлюючою точкою на ґрунті та заземлювачем. Достатнім заземлення проти електростатики вважається під час опору в будь-якій точці обладнання не вище 1 мегаОм. Для обладнання часто використовуються провідні плівки, що покривають робочу поверхню.

У робочих приміщеннях настилаються антистатичні підлоги, оператори повинні працювати в антистатичному одязі та взутті (при цьому опір матеріалу підошв не вище 100 ом).

Захист від статичної електрики у побуті

У побутових умовах існує комплекс заходів та заходів, що допомагають запобігти утворенню електростатичних розрядів:

• вологе прибирання, що проводиться щодня, знижує обсяг пилу, що циркулює в повітрі;
• недопущення пересихання повітря; щоденне провітрювання приміщень;
• застосування в збиранні антистатичних щіток;

• використання антистатичних предметів меблів;
• оздоблення будинку матеріалами, які добре знімають статику: деревина, антистатичний лінолеум та інші;
• щодо одягу, вовняний одяг знімати повільними рухами, а для зняття ефекту прилипання шовкових речей – використовувати антистатичні спреї;
• не прасувати шерсть тварин при холодному та сухому повітрі;
• волосся розчісувати гребінцями з дерева чи металу замість пластикових гребенів.

Не варто забувати про захист особистих автомобілів від утворення статики на кузові машини, особливо перед заправкою бензином. Робиться це за допомогою простої антистатичної смужки під дном кузова.

Статична електрика - це вільні електричні заряди, що збираються на різних діелектриках. І в промисловості, і в побуті відбувається накопичення зовсім не корисної статичної електрики, і необхідний захист від нього, оскільки такі заряди здатні завдати шкоди як машинам, механізмам, так і промисловим об'єктам та здоров'ю людини. Тільки надійні методи здатні звести нанівець або зовсім не допустити цього негативного явища.

Правила поведінки під час грози: у квартирі, в полі, у лісі. Що треба знати, щоб вберегти себе і будинок від руйнівної сили блискавки

Запам’ятай!

·         Перед наближенням грози треба позачиняти вікна, двері, кватирки, щоб уникнути протягів.

·         Не можна вмикати будь-які електроприлади: телевізор, магнітофон, праску, чайник тощо.

·         Вимкни з розетки електроприлади, а в розетки встав пластмасові заглушки.

·         Якщо ви все зробили правильно, то не треба боятися і ховатися під ліжко.

·         Під час грози на вулиці не можна користуватися мобільним телефоном, програвачем музики та іншими електроприладами.

• Не можна бігти, бо від блискавки не втечеш. Якщо біжиш, то повітря рухається за тобою і це притягує блискавку.
• Не можна йти чи стояти у полі.
• Потрібно знайти найнижче місце і там присісти та прикритися одягом.
• Не можна залазити у воду, бо вода притягує на себе блискавку.
• Ніколи не ховайся під дерево — це небезпечно.
• Ніколи не ставай під дерево. Не залазь на нього і не ховайся в дупло верби чи іншого дерева.
• Знайди ямку під коренем вивернутого дерева і там присядь.
• Грозу можна перечекати в яру.
• Можна присісти в канаві, де немає води.
• Можна пересидіти грозу в густій посадці чи в кущах, де нижче місце.