الحماية من الكهرباء الساكنة في الحياة اليومية وفي مكان العمل

يرتبط النشاط اليومي لكل شخص بحركته في الفضاء. بالإضافة إلى ذلك ، فهو لا يمشي فحسب ، بل يسافر أيضًا عن طريق النقل.

أثناء كل حركة ، يحدث إعادة توزيع للشحنات الساكنة ، مما يؤدي إلى تغيير توازن التوازن الداخلي بين ذرات وإلكترونات كل مادة. يتعلق بعملية الكهربة ، وتشكيل الكهرباء الساكنة.

في المواد الصلبة ، يرجع توزيع الشحنات إلى حركة الإلكترونات ، وفي السوائل والغازات ، كل من الإلكترونات والأيونات المشحونة. كل هذه العوامل معًا تحدث فرقًا محتملًا.

أسباب الكهرباء الساكنة

يتم شرح الأمثلة الأكثر شيوعًا لمظهر القوى الساكنة في المدرسة في الدروس الأولى للفيزياء ، عندما يقومون بفرك قضبان الزجاج والإبونيت على قماش صوفي ويظهرون جاذبية قطع صغيرة من الورق لهم.

تُعرف أيضًا تجربة انحراف تيار رقيق من الماء تحت تأثير الشحنات الساكنة المركزة على قضيب إيبونيت.

في الحياة اليومية ، تتجلى الكهرباء الساكنة في أغلب الأحيان:

• عند ارتداء الملابس الصوفية أو الاصطناعية ؛

• المشي بأحذية ذات نعل مطاطي أو جوارب صوفية على السجاد والبطم ؛

• استخدام المواد البلاستيكية.

يتفاقم الوضع بسبب:

• الهواء الجاف في المبنى

• جدران خرسانية مسلحة تصنع منها مباني متعددة الطوابق.

كيف يتم إنشاء ثابت

عادة ، يحتوي الجسم المادي على عدد متساوٍ من الجسيمات الموجبة والسالبة ، وهذا هو سبب وجود توازن فيه ، مما يضمن حالته المحايدة. عند الانزعاج ، يكتسب الجسم شحنة كهربائية لعلامة معينة.

ثابت يعني حالة من الراحة عندما لا يتحرك الجسم. يمكن أن يحدث الاستقطاب داخل مادته - حركة الشحنات من جزء إلى آخر أو نقلها من جسم قريب.

تحدث كهربة المواد نتيجة اقتناء الشحنات أو إزالتها أو فصلها عندما:

• تفاعل المواد بسبب قوى الاحتكاك أو الدوران ؛

• انخفاض حاد في درجة الحرارة

• التشعيع بطرق مختلفة ؛

• تقسيم أو قطع الأجسام المادية.

الشحنات الكهربائية موزعة على سطح الجسم أو على مسافة منه على عدة مسافات بين الذرية. بالنسبة للأجسام غير المؤرضة ، فإنها تنتشر فوق منطقة طبقة التلامس ، وبالنسبة للأجسام المتصلة بكفاف الأرض ، فإنها تتدفق إليها.

يحدث اكتساب الشحنات الساكنة من الجسم وتصريفها في وقت واحد. يتم توفير الكهرباء عندما يتلقى الجسم إمكانات طاقة أكبر مما ينفقه في البيئة الخارجية.

ينتج عن هذا الموقف استنتاج عملي: لحماية الجسم من الكهرباء الساكنة ، من الضروري تصريف الشحنات الناتجة منه إلى الحلقة الأرضية.

طرق تقدير الكهرباء الساكنة

المواد الفيزيائية ، وفقًا لقدرتها على تكوين شحنات كهربائية من علامات مختلفة عند التفاعل عن طريق الاحتكاك مع الأجسام الأخرى ، تتميز بمقياس تأثير الاحتكاك الكهربائي. يظهر بعضها في الصورة.

يمكن الاستشهاد بالحقائق التالية كمثال على تفاعلهم:

• المشي في الجوارب الصوفية أو الأحذية ذات النعال المطاطية على سجادة جافة يمكن أن يشحن جسم الإنسان حتى 5 -6 kV ؛

• يكتسب جسم السيارة التي تتحرك على طريق جاف إمكانات تصل إلى 10 كيلو فولت ؛

• يتم شحن حزام القيادة الذي يدير البكرة إلى 25 كيلو فولت.

كما ترون ، تصل إمكانات الكهرباء الساكنة إلى قيم عالية جدًا حتى في الظروف المنزلية. لكن هذا لا يضرنا كثيرًا ، لأنه لا يتمتع بالكثير من القوة ، كما أن تفريغه يمر عبر المقاومة العالية لمنصات التلامس ويقاس بالملليامبير أو أكثر قليلاً.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليله بشكل كبير عن طريق رطوبة الهواء. يظهر تأثيره على مقدار إجهاد الجسم عند ملامسته للمواد المختلفة في الرسم البياني.

من تحليله يتبع الاستنتاج: في بيئة رطبة ، تظهر الكهرباء الساكنة أقل. لذلك ، يتم استخدام المرطبات المختلفة لمكافحتها.

في الطبيعة ، يمكن أن تكون الكهرباء الساكنة ضخمة.عندما تتحرك الغيوم لمسافات طويلة ، تتراكم فيما بينها إمكانات كبيرة ، والتي تتجلى من خلال البرق ، والتي تكفي طاقتها لتقسيم شجرة عمرها قرن من الزمان على طول الجذع أو حرق مبنى سكني.

عندما يتم تفريغ الكهرباء الساكنة في الحياة اليومية ، نشعر "بقرص" الأصابع ، ونرى الشرر المنبعث من الأشياء الصوفية ، ونشعر بانخفاض في الطاقة والكفاءة. للتيار الذي يتعرض له جسمنا في الحياة اليومية تأثير سلبي على الصحة ، وحالة الجهاز العصبي ، ولكنه لا يسبب ضررًا واضحًا ومرئيًا.

ينتج مصنعو معدات القياس الصناعية أجهزة تسمح لك بتحديد حجم جهد الشحنات الساكنة المتراكمة بدقة في كل من صناديق المعدات وعلى جسم الإنسان.

كيف تحمي نفسك من الكهرباء الساكنة في منزلك

يجب أن يفهم كل منا العمليات التي تشكل إفرازات ثابتة تشكل تهديدًا لأجسامنا. يجب أن تكون معروفة ومحدودة. لهذا الغرض ، يتم تنفيذ أنشطة تعليمية مختلفة ، بما في ذلك البرامج التلفزيونية الشعبية للسكان.

عليها ، بمساعدة الوسائل المتاحة ، يتم عرض طرق خلق التوتر الثابت ، ومبادئ قياسه وطرق تنفيذ التدابير الوقائية.

على سبيل المثال ، بالنظر إلى تأثير كهرباء الاحتكاك ، من الأفضل استخدام أمشاط خشبية طبيعية لتمشيط الشعر ، وليس المعدن أو البلاستيك ، كما يفعل معظم الناس. للخشب خصائص محايدة ولا يشكل شحنات عند فركه في الشعر.

لإزالة الجهد الساكن من جسم السيارة عند القيادة على طريق جاف ، يتم استخدام شرائط خاصة مضادة للكهرباء الساكنة مثبتة في الجزء السفلي. أنواع مختلفة من هذه متاحة على نطاق واسع للبيع.

في حالة عدم وجود مثل هذه الحماية على السيارة ، يمكن إزالة جهد الجهد عن طريق التأريض قصير المدى للعلبة باستخدام جسم معدني ، على سبيل المثال مفتاح إشعال السيارة. من المهم بشكل خاص اتباع هذا الإجراء قبل التزود بالوقود.

عندما تتراكم شحنة إستاتيكية على الملابس المصنوعة من مواد تركيبية ، يمكن إزالتها بمعالجة البخار من حاوية خاصة ذات تركيبة مضادة للكهرباء الساكنة. بشكل عام ، من الأفضل استخدام القليل من هذه الأقمشة وارتداء مواد طبيعية مثل الكتان أو القطن.

تساعد الأحذية ذات النعل المطاطي أيضًا في زيادة الشحن. يكفي وضع نعل داخلي مضاد للكهرباء الساكنة مصنوع من مواد طبيعية ، حيث سيقل تأثيره الضار على الجسم.

تمت مناقشة تأثير الهواء الجاف المميز للشقق الحضرية في فصل الشتاء. تعمل المرطبات الخاصة أو حتى قطع صغيرة من القماش المبلل الموضوعة على الأدوات المنزلية على تحسين البيئة وتقليل تكوين الكهرباء الساكنة. لكن التنظيف الرطب المنتظم في الداخل يسمح لك بإزالة الجزيئات المكهربة والغبار في الوقت المناسب. هذه واحدة من أفضل الطرق لحماية نفسك.

تقوم الأجهزة الكهربائية المنزلية أيضًا بتجميع الشحنات الاستاتيكية على الصندوق أثناء التشغيل ، وقد تم تصميم نظام الربط المتساوي الجهد المتصل بالأرض المشتركة لدائرة المبنى لتقليل تأثيرها.حتى حوض الاستحمام الأكريليكي البسيط أو الهيكل القديم المصنوع من الحديد الزهر مع نفس الملحق يخضع لعمل ثابت ويجب حمايته بهذه الطريقة.

كيف يتم الحماية من الكهرباء الساكنة في الإنتاج؟

العوامل التي تقلل من أداء الأجهزة الإلكترونية

يمكن أن تتسبب التصريفات المتولدة في تصنيع مواد أشباه الموصلات في حدوث ضرر كبير أو تعطيل الخصائص الكهربائية للأجهزة أو حتى تعطيلها تمامًا.

في إعدادات الإنتاج ، يمكن أن يكون التخلص تعسفيًا ويعتمد على عدد من العوامل المختلفة:

• قيم السعة المستلمة ؛

• إمكانات الطاقة؛

• المقاومة الكهربائية لجهات الاتصال ؛

• نوع العابرين

• حوادث أخرى.

في هذه الحالة ، في الوقت الأولي بترتيب عشرة نانوثانية ، يزداد تيار التفريغ إلى أقصى حد ثم ينخفض ​​في غضون 100-300 نانوثانية.

تظهر في الصورة طبيعة حدوث تفريغ ثابت على جهاز أشباه الموصلات من خلال جسم المشغل.

يتأثر حجم التيار بما يلي: سعة الشحنة المتراكمة لدى الشخص ، ومقاومة جسمه وسائد التلامس.

في تصنيع المعدات الكهربائية ، يمكن إنشاء تفريغ ثابت دون تدخل المشغل بسبب تكوين جهات اتصال عبر الأسطح المؤرضة.

في هذه الحالة ، يتأثر تيار التفريغ بسعة الشحن المتراكمة بواسطة علبة الجهاز ومقاومة وسادات التلامس المشكلة. في هذه الحالة ، يؤثر الجهد العالي المستحث وتيار التفريغ في نفس الوقت على أشباه الموصلات في اللحظة الأولية.

بسبب هذا التأثير المعقد ، يمكن أن يكون الضرر:

1.على وجه التحديد ، عندما يتم تقليل أداء العناصر إلى الحد الذي يجعلها غير قابلة للاستخدام ؛

2. مخفي - عن طريق تقليل معلمات الإخراج ، وأحيانًا تندرج ضمن خصائص المصنع المحددة.

يصعب اكتشاف النوع الثاني من الأعطال: غالبًا ما تؤثر على فقدان الإنتاجية أثناء العمل.

مثال على هذا الضرر الناجم عن عمل الجهد الساكن العالي يظهر من خلال مخططات الانحراف لخصائص فولت أمبير المطبقة على الصمام الثنائي KD522D والدائرة المتكاملة KR1005VI1 LSI.

يوضح الخط البني رقم 1 معلمات أجهزة أشباه الموصلات قبل الاختبارات مع زيادة الجهد ، وتظهر المنحنيات رقم 2 و 3 انخفاضها تحت تأثير زيادة الجهد المستحث. في الحالة رقم 3 ، يكون لها تأثير أكبر.

يمكن أن يكون الضرر ناتجًا عن أفعال من خلال:

• الجهد المستحث المفرط الذي يكسر الطبقة العازلة لأجهزة أشباه الموصلات أو يكسر البنية البلورية ؛

• ارتفاع كثافة التيار مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى ذوبان المواد وحرق طبقة الأكسيد ؛

• الاختبارات ، التدريب الحراري الكهربائي.

يمكن أن يؤثر الضرر الكامن على العمل ليس على الفور ، ولكن بعد عدة أشهر أو حتى سنوات من العمل.

طرق أداء الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي في الإنتاج

اعتمادًا على نوع المعدات الصناعية ، يتم استخدام إحدى الطرق التالية للحفاظ على قابلية التشغيل أو الجمع بينهما:

1. القضاء على تشكيل الشحنات الكهروستاتيكية.

2. منع دخولهم إلى أماكن العمل.

3. زيادة مقاومة الأجهزة والملحقات لعمل التفريغ.

تسمح لك الطريقتان رقم 1 و 2 بحماية مجموعة كبيرة من الأجهزة المختلفة في مجمع ، ويتم استخدام الطريقة رقم 3 للأجهزة الفردية.

يتم تحقيق الكفاءة العالية في الحفاظ على قابلية تشغيل الجهاز من خلال وضعه في قفص فاراداي ، وهو مساحة محاطة من جميع الجوانب بشبكة دقيقة من شبكة معدنية متصلة بالحلقة الأرضية. المجالات الكهربائية الخارجية لا تخترق بداخلها ولها مغناطيس ثابت.

تعمل الكابلات المحمية على هذا المبدأ.

يتم تصنيف الحماية ضد العمل الساكن وفقًا لمبادئ التنفيذ التالية:

• فيزيائي وميكانيكي

• المواد الكيميائية؛

• بشكل بناء وتكنولوجي.

تسمح لك الطريقتان الأوليان بمنع أو تقليل تكون الشحنات الاستاتيكية وزيادة سرعة تصريفها. الطريقة الثالثة تحمي الأجهزة من تأثيرات الشحنات ولكنها لا تؤثر على تصريفها.

يمكنك تحسين تصريف النفايات من خلال:

• صنع تاج

• زيادة موصلية المواد التي تتراكم عليها الشحنات.

حل هذه المشاكل:

• تأين الهواء

• زيادة في أسطح العمل.

• اختيار المواد ذات أفضل موصلية حجمية.

بفضل تنفيذها ، تم إنشاء طرق سريعة معدة مسبقًا لتوجيه الشحنات الثابتة إلى الدائرة الأرضية ، باستثناء تأثيرها على عناصر عمل الأجهزة. في هذه الحالة ، يؤخذ في الاعتبار أن المقاومة الكهربائية الإجمالية للمسار الذي تم إنشاؤه يجب ألا تتجاوز 10 أوم.

إذا كانت المواد ذات مقاومة كبيرة ، فإن الحماية تتم بطرق أخرى. وبخلاف ذلك ، تبدأ الشحنات في التراكم على السطح ، ويمكن تفريغها عند ملامستها للأرض.

يظهر في الصورة مثال على تنفيذ الحماية الكهروستاتيكية المعقدة في مكان العمل لمشغل يعمل في صيانة الأجهزة الإلكترونية وتعديلها.

يتم توصيل سطح الطاولة بالحلقة الأرضية بواسطة سلك توصيل ووسادة موصلة باستخدام أطراف خاصة. العامل يعمل بملابس خاصة ، ويرتدي أحذية ذات نعال موصلة للكهرباء ويجلس على كرسي بمقعد خاص. كل هذه الإجراءات تجعل من الممكن التخلص بشكل فعال من الرسوم المتراكمة على الأرض.

تعمل المؤينات الهوائية على تنظيم الرطوبة وتقليل إمكانات الكهرباء الساكنة. عند استخدامها ، يؤخذ في الاعتبار أن المحتوى المتزايد لبخار الماء في الهواء يؤثر سلبًا على صحة الإنسان. لذلك يحاولون الاحتفاظ بها عند حوالي 40٪.

أيضًا ، يمكن أن تكون الطريقة الفعالة هي التهوية المنتظمة للغرفة أو استخدام نظام تهوية فيها ، عندما يمر الهواء عبر المرشحات ، يتأين ويختلط ، وبالتالي ضمان معادلة الشحنات الناتجة.

لتقليل الإمكانات التي يبنيها جسم الإنسان ، يمكن استخدام الأساور لتكملة مجموعة الملابس والأحذية المقاومة للكهرباء الساكنة. وهي تتكون من شريط موصل متصل بالكتف بإبزيم. هذا الأخير متصل بالسلك الأرضي.

بهذه الطريقة ، يكون التيار المتدفق عبر جسم الإنسان محدودًا. يجب ألا تتجاوز قيمته ملي أمبير. قد تتسبب القيم الأكبر في حدوث ألم وإصابة كهربائية.

أثناء تفريغ الشحنة على الأرض ، من المهم ضمان معدل تفريغها في ثانية واحدة.تستخدم أغطية الأرضيات ذات المقاومة الكهربائية المنخفضة لهذا الغرض.

عند العمل مع لوحات أشباه الموصلات والمكونات الإلكترونية ، يتم توفير الحماية أيضًا من التلف الناتج عن الكهرباء الساكنة:

• تجاوز قسري لمحطات اللوحات والكتل الإلكترونية أثناء عمليات التفتيش ؛

• باستخدام الأدوات ومكاوي اللحام برؤوس عمل مؤرضة.

أوعية السوائل القابلة للاشتعال الموجودة على المركبات مؤرضة بسلسلة معدنية. حتى جسم الطائرة مزود بكابلات معدنية تعمل كحماية ضد الكهرباء الساكنة أثناء الهبوط.