Статическое электричество

Статическое электричество – совокупность явлений связанных с образованием, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектрика.

По своему происхождению подразделяется на искусственное и атмосферное.

Искусственное- образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя условиями:

1) должен произойти контакт поверхности, в результате которого образуется двойной электрический слой;

2) хотя бы одна из контактирующей поверхностей, должна быть выполнена из диэлектрического материала.

Двойной электрический слой - пространственное распределение электрических зарядов на границе соприкосновения двух фаз:

– ТВ и ТВ;

- ТВ и Ж;

- Ж и Г.

Рассмотрим упрощенную физическую модель электризации поверхностей контакта 2-х твердых тел.

Электризация - процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах

V- скорость разделения поверхностей;

I_{о -} ток, обусловленный оми- ческой проводимостью разделяющих поверх- ностей;

I_и - ток ионизации в зазоре между разделяющимися поверхностями.

При контакте двух тел из разнородных материалов на их поверхности образуется двойной электрический слой. При механическом разделении (разрушении) поверхности происходит разделение зарядов двойного электрического слоя. Между разделенными поверхностями несущими электрический заряд образуется разность потенциалов и возникает электрическое поле

По мере увеличения расстояния между поверхностями увеличивается разность потенциалов и при достижении порогового значения, определяемого электрической прочностью газовой среды происходит искровой разряд

Характеристики статического электричества:

1. электрический потенциал φ, В

2. величина заряда q, Кл

Основные характеристики разряда:

1. величина тока в канале разряда, А
2. время разряда t, сек

Наиболее характерным природным примером является электростатический разряд на грозовой туче.

Потенциал и количество электричества зависят от емкости поверхности объекта

Длительность разрядов молний составляет микро и миллисекунды, но существуют молнии длительность которой больше секунды (как правило, над океаном).

Особенности разряда:

1) единичное импульсное воздействие;

2) длительность воздействия миллисекунды;

Для того, чтобы произошло поражение нужны большие токи несколько десятков кА. Главная опасность - воспламенение пожароопасных материалов.

Wискры≥Wмин –минимальная энергия зажигания веществ и материалов

Источники образования зарядов статического электричества

1) природный - трение в воздушных потоках, в результате которых происходит - механическое перераспределение электронов;

2) технические - сухое трение при движении следующих пар: ТВ-ТВ, ТВ-Ж, Ж- Г, Г-Г.

Средства защиты от поражения эл током:

1) средства защиты не допускающие образования зарядов статического электричества:

- полная металлизация за счет применения металлических перемычек

- поверхности корпусов машин, выполненных из диэлектрического материала, покрываются тонким металлическим покрытием.

- изменения режимов работы (в частности уменьшения скорости движения, изменение условий трения)

2) средства устраняющие заряды статического электричества:

- защитное заземление металлических корпусов машин R≥100 Ом. При невозможности устройства заземления практикуется:

- повышение относительной влажности воздуха в помещении;

- увеличение объемной проводимости диэлектрика путем добавления:

а) токопроводящих веществ (графит, алюминиевая пудра, ацетиленовая сажа);

б) в жидкие диэлектрики специальные добавки - растворы электролитов;

- ионизация воздуха.

Средства индивидуальной защиты:

1. антистатические халаты (дакрон)
2. специальная обувь из кожи или электропроводной резины
3. антистатические браслеты

Средства защиты от атмосферного электричества применяют молниеотводы стержневые или тросовые.

Rз> 100Ом

Главная характеристика молниеотвода – его высота.

Около молниеотводов существует две защитные зоны

1. Зона защиты А - вероятность прорыва на производственное здание минуя молниеотвод 5 %
2. Зона защиты Б -вероятность прорыва молнии не более 10%

Для больших объектов применяют многостержневые молниеотводы они размещаются по периметру объектов таким образом, чтобы их защитные зоны перекрывали друг друга не оставляя свободного пространства.

Иногда применяю тросовые молниеотводы (когда длинное здание).

Каждый молниеотвод должен быть заземлен. Выбор зоны А или Б будет производиться согласно ПУЭ в зависимости от класса зоны.