Электростатическое напряжение это: Статическое напряжение | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы

Содержание

Статическое напряжение и методы устранения

С явлением этим сталкивался каждый из нас. Всем знакомы искры и потрескивания в волосах при снятии синтетической одежды или неприятные разряды электрического тока при прикосновении к металлическим предметам, другому человеку или животными. Происходит это благодаря статическому электричеству – разряду электростатического заряда накапливающегося под воздействием многих факторов на поверхности различных предметов, в том числе и человеческого тела.

Причинами накопления зарядов являются нестойкие атомарные связи, приводящие к потере электронов и накопления электрического положительного заряда. Спровоцировано это может быть различными излучениями (рентгеновским, ультрафиолетовым, радиациями), некоторыми технологическими и физическим процессами, среди которых пальма первенства принадлежит трению. Например, образуются статические заряды при трении жидкостей о стенки трубопроводов, одежды из синтетики, кузова автомобиля о воздух или подвижных частей технологического оборудования, что является причиной возникновения статического электрического потенциала, который может достигать:

  • на теле человека до 6 кВ;
  • на кузове автомобиля до 10 кВ;
  • на приводном ремне ременной передачи – 25 кВ.

Попробуем разобраться, насколько опасны такие величины статического напряжения, и каким образом с ними бороться.

Вредные воздействия электростатического напряжения

Величина электрического тока, возникающая при электростатическом разряде, угрозы жизни человека не представляет. Ограниченная мощностью разряда она составляет доли миллиампера и вызывает лишь кратковременное болевое ощущение, однако, длительное нахождение под воздействием электростатики влечет за собой проблемы центральной нервной системы и нарушения психики. Кроме того из-за рефлекторных реакций человека в производственных условиях возрастает риск травматизма.

Более критична к статическому напряжению дорогостоящая техника, в частности чувствительная электроника. Накопления статического потенциала могут выводить из строя полупроводниковые приборы, приводить к порче элементы микроэлектроники, в том числе и при производстве аппаратуры. Но главная опасность статики в производственных условиях (для взрывоопасных и пожароопасных производств) таится в том, что при возможных разрядах возникают искры, энергии которых достаточно для воспламенения присутствующих в воздухе примесей.

Меры защиты от статического напряжения

Избавиться от возникновения электростатического напряжения, как от физического явления невозможно, однако можно существенно снизить или полностью нейтрализовать его влияние. В бытовых условиях эффективной мерой является увлажнение воздуха, так уже при относительной влажности в 85% накопления электростатического заряда практически не происходит. Среди других мер можно упомянуть:

  • предпочтения в пользу натуральной одежды (хлопок, лен) и отказ от синтетики;
  • применение антистатического напольного покрытия;
  • применение антистатиков.

Основной мерой защиты от статического напряжения в производственных условиях является защитное заземление любого оборудования и предметов, способных накапливать электрические заряды. Благодаря надежному соединению с заземляющим контуром заряды стекают в землю, исключая возможность их накопления. При организации рабочих мест, связанных со сборкой и наладкой высокочувствительной электроники, заземлению подвергается стол, токопроводящее напольное покрытие и сиденье стула, сам оператор одет в токопроводящую одежду и обувь, в ряде случаев используется заземление инструмента и заземляющие браслеты.

Как правило, заземление справляется с проблемами снятия статического напряжения, тем не менее, для уменьшения его воздействия применяют:

  • поддержание относительной влажности воздуха на уровне не ниже 65-70%;
  • снижение удельного сопротивления поверхностей, которые накапливают заряды;
  • ионизацию воздуха при помощи нейтрализаторов (высоковольтных, индукционных).

Применение комплекса защитных мер позволяет полностью снять статическое напряжение.

Смотрите также другие статьи :

Гармоники кратные 3-м

Гармоники образуют импульсные источники питания бесчисленной электробытовой техники, источники бесперебойного питания, энергосберегающие люминесцентные лампы и т.д. Характерной чертой симметричной трехфазной сети при сбалансированных нагрузках является сдвиг токов на 120°, как следствие суммарный ток нейтрального провода имеет нулевое значение.

Подробнее…

Для чего нужно заземление

Само по себе напряжение для жизни человека опасности не несет – можно находиться под потенциалом без ущерба для здоровья, угроза возникает при прохождении через тело человека электрического тока. Безопасным считается ток, не превышающий 1 миллиампера, однако уже сила тока в 50 мА может привести к остановке сердца.

Подробнее…

Статическое электричество — это… Что такое Статическое электричество?

Стати́ческое электри́чество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках[1].

Волосы девочки наэлектризовались от трения.

Происхождение

Электризация диэлектриков трением может возникнуть при соприкосновении двух разнородных веществ из-за различия атомных и молекулярных сил (из-за различия работы выхода электрона из материалов). При этом происходит перераспределение электронов (в жидкостях и газах ещё и ионов) с образованием на соприкасающихся поверхностях электрических слоёв с противоположными знаками электрических зарядов. Фактически атомы и молекулы одного вещества, обладающие более сильным притяжением, отрывают электроны от другого вещества.

Полученная разность потенциалов соприкасающихся поверхностей зависит от ряда факторов — диэлектрических свойств материалов, значения их взаимного давления при соприкосновении, влажности и температуры поверхностей этих тел, климатических условий. При последующем разделении этих тел каждое из них сохраняет свой электрический заряд, а с увеличением расстояния между ними за счет совершаемой работы по разделению зарядов, разность потенциалов возрастает и может достигнуть десятков и сотен киловольт.

Электрические разряды могут взаимно нейтрализоваться вследствие некоторой электропроводности влажного воздуха. При влажности воздуха более 85 % статическое электричество практически не возникает.

Статическое электричество в быту

Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит ковер из шерсти, то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд минус, а ковер получит заряд плюс. Другим примером может служить электризация пластиковой расчески, которая после причесывания получает минус заряд, а волосы получают плюс заряд.

Накопителем минус-заряда зачастую являются полиэтиленовые пакеты, полистироловый пенопласт. Накопителем плюс-заряда зачастую является сухая полиуретановая монтажная пена, если её сжать рукой.

Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит легкий удар током.

Электростатический разряд происходит при очень высоком напряжении и чрезвычайно низких токах. Даже простое расчесывание волос в сухой день может привести к накоплению статического заряда с напряжением в десятки тысяч вольт, однако ток его освобождения будет настолько мал, что его зачастую невозможно будет даже почувствовать. Именно низкие значения тока не дают статическому заряду нанести человеку вред, когда происходит мгновенный разряд.

[2]

С другой стороны, такие напряжения могут быть опасны для элементов различных электронных приборов — микропроцессоров, транзисторов и т.  п. Поэтому при работе с радиоэлектронными компонентами рекомендуется принимать меры по предотвращению накопления статического заряда.

Молнии

В результате движения воздушных потоков, насыщенных водяными парами, образуются грозовые облака, являющиеся носителями статического электричества. Электрические разряды образуются между разноименными заряженными облаками или, чаще, между заряженным облаком и землей. При достижении определенной разности потенциалов происходит разряд молнии между облаками или на земле. Для защиты от молний устанавливаются молниеотводы, проводящие разряд напрямую в землю.

Помимо молний, грозовые облака могут вызывать на изолированных металлических предметах опасные электрические потенциалы из-за электростатической индукции.

↖ ↑ ↗

Примечания

См. также

Ссылки

Электростатический разряд

Добавлено 27 января 2018 в 14:08

Сохранить или поделиться

В главе 1. 1 тома 1 обсуждается статическое электричество, и как оно создается. Это имеет гораздо большее значение, чем можно было бы предположить, поскольку управление статическим электричеством играет большую роль в современной электронике и других профессиях. Событие электростатического разряда – это когда статический заряд сбрасывается неконтролируемым образом, и в дальнейшем будет упоминаться как электростатический разряд или ESD.

Электростатический разряд проявляется во многих формах, он может составлять от 50 вольт до десятков тысяч вольт. Его реальная мощность чрезвычайно мала, настолько мала, что вообще не существует опасности для того, кто находится на пути электростатического разряда. Обычно человеку требуется несколько тысяч вольт, чтобы просто заметить ESD в виде искры и щелчка, который ее сопровождает. Проблема электростатического разряда – это даже небольшой разряд, который может остаться незамеченным, но может разрушить полупроводниковое устройство. Статический заряд в тысячи вольт является обычным явлением, однако причина, по которой он не является угрозой, – это отсутствие какой-либо существенной продолжительности. Эти экстремальные напряжения позволяют ионизировать воздух и позволяют разрушать другие материалы, что является причиной повреждений.

ESD – это не новая проблема. Производство черного пороха и другие пиротехнические отрасли всегда были опасны тем, что электростатический разряд может произойти в неподходящих окружающих условиях. В эпоху электронных ламп ESD для электроники был несущественной проблемой, но с появлением полупроводников и увеличением миниатюризации эта проблема стала гораздо более серьезной.

Повреждение компонентов может и, как правило, происходит, когда компонент находится на пути ESD. Многие компоненты, такие как силовые диоды, очень надежны и могут работать с разрядом, но если компонент имеет небольшие или тонкие части в своей физической структуре, то напряжение может разрушить эту часть полупроводникового устройства. Токи во время этих событий становятся довольно высокими, но находятся во временном интервале от наносекунд до микросекунд. Часть компонента остается поврежденной навсегда, что может привести к двум типам отказов. Катастрофический – легкий, оставляющий компонент полностью нефункционирующим. Другой тип может быть гораздо более серьезным. Скрытое повреждение может позволить проблемному компоненту работать в течение нескольких часов, дней или даже месяцев после первоначального повреждения до полного отказа. Часто эти компоненты упоминаются как «ходячие раненые», так как они работают, но плохо. На рисунке ниже показан пример скрытого («раненого») повреждения от электростатического разряда. Если эти компоненты появляются в системах жизнеобеспечения, например, в медицинском или военном использовании, последствия могут быть мрачными. Для большинства любителей это просто неудобство, хотя оно может быть и дорогостоящим.

Даже компоненты, которые считаются достаточно прочными, могут быть повреждены с помощью электростатического разряда. Биполярные транзисторы, самые первые из твердотельных усилителей, также не обладают иммунитетом перед ESD, хотя и менее восприимчивы к нему. Некоторые из новых высокоскоростных компонентов могут быть разрушены всего лишь тремя вольтами. Есть компоненты, которые могут считаться неподверженными риску, такие как некоторые специализированные резисторы и конденсаторы, изготовленные с использованием технологии МОП (металл-оксид-полупроводник, MOS – metal oxide semiconductor), устройства на базе которой могут быть повреждены при помощи ESD.

Повреждение от электростатического разряда. Пример скрытого повреждения от ESD, также известный как «ходячий раненый». Эта трехвыводная микросхема стабилизатора работала около часа после первоначального повреждения от разряда.

Предотвращение повреждений от электростатического разряда

Прежде чем пытаться предотвратить электростатический разряд, важно понять, что его вызывает. Как правило, материалы вокруг рабочего места могут быть разбиты на 3 категории. Это материалы, генерирующие электростатический заряд, нейтральные к электростатическому заряду и рассеивающие электростатическому заряду (или проводящие электростатический заряд). Материалы, генерирующие электростатический заряд, представляют собой активные статические генераторы, такие как большинство пластмасс, шерсть кошек и одежда из полиэстера. Материалы, нейтральные к электростатическому заряду, как правило, являются изолирующими, но не имеют склонностей к созданию и очень хорошему хранению статических зарядов. Примерами таких материалов могут служить древесина, бумага, хлопок. Это не означает, что они не могут быть статическими генераторами или опасными в плане ESD, но риск несколько сведен к минимуму другими факторами. Например, древесина и изделия из дерева, как правило, удерживают влагу, что может сделать их слегка проводящими. Это касается многих органических материалов. Хорошо отполированный стол не подпадает под эту категорию потому, что глянец обычно представляет собой пластик или лак, которые являются высокоэффективными изоляторами. Материалы, проводящие электростатический заряд, довольно очевидны, они представляют собой металлические инструменты. Пластиковые ручки инструментов могут быть проблемой, но металл будет сбрасывать электростатический заряд настолько быстро, насколько он генерируется, если он находится на заземленной поверхности. Существует много других материалов, таких как некоторые пластмассы, которые разработаны так, чтобы проводит заряд. Они подпадают под категорию материалов, проводящих электростатический заряд. Грязь и бетон также являются проводящими и подпадают под категорию материалов, проводящих электростатический заряд.

Существует множество других действий, которые генерируют электростатический заряд, о которых вам нужно знать для управления электростатическим разрядом. Простое действие вытягивания ленты кассового аппарата может привести к генерации экстремального напряжения. Верчение на кресле – еще один электростатический генератор, как и почесывания. Фактически любая активность, которая позволяет двум и более поверхностям тереться друг об друга, вполне может создать некоторый электростатический заряд. Это было упомянуто в начале данной книги, но примеры из реального мира могут быть неочевидны. Вот почему необходим метод непрерывного отвода этого напряжения. Во время работы с компонентами следует избегать вещей, которые генерирую огромное количество статического электричества.

С генерацией статического электричества обычно ассоциируется пластик. Но были получены проводящие пластмассы. Обычный способ изготовления проводящего пластика – это добавка, которая изменяет электрические характеристики пластика из изолятора на проводник; хотя он, вероятно, будет иметь сопротивление в миллионы ом на квадратный дюйм. Были разработаны пластмассы, которые могут использоваться в качестве проводников в приложениях, где важен малый вес, например, в авиационной отрасли. Это специализированные применения, обычно связанные с управлением электростатическим разрядом.

Это не все плохие новости для защиты от ESD. Человеческое тело – довольно приличный проводник. Высокая влажность воздуха также позволит избежать статического заряда, также сделать материалы, нейтральные к электростатическому заряду, более проводящими. Вот почему холодные зимние дни, когда влажность внутри помещений может быть довольно низкой, могут увеличить количество искр на дверной ручке. Летом или дождливыми днями вам придется сильно потрудиться, чтобы создать значительное количество статического заряда. По этой причине в промышленных чистых помещениях прикладываются усилия для регулирования температуры и влажности. Бетонные полы также являются проводящими, поэтому некоторые составляющие зданий могут помочь в создании защиты.

Чтобы установить ESD защиту, необходимо определить стандартный уровень напряжения, относительно которого измеряются остальные уровни. Такой уровень существует, это электрический потенциал земли. По соображениям безопасности во всех розетках в зданиях используются проводники защитного зануления, которые на вводе в здание соединены в заземляющим проводником. В некотором смысле это относится к статике, но не напрямую. Если мы прикоснемся к проводу заземления, это даст нам возможность сбросить наши лишние электроны или, наоборот, приобрести, чтобы нейтрализовать любые заряды, которые могут быть на наших телах или инструментах. Если всё, что находится на рабочем столе, прямо или косвенно соединено через проводник с землей, то рассеивание статического заряда будет происходить задолго до того, как произойдет событие электростатического разряда.

Хорошая точка для заземления может быть выполнена несколькими способами. В домах с современной проводкой может использоваться проводник защитного зануления или винт, который удерживает крышку розетки. Это связано с тем, что проводники защитного зануления в проводке электрически связаны на вводе в здание с заземляющим устройством. Для людей, у кого проводка в доме не совсем правильная, можно использовать шип, вбитый в землю не менее, чем на 3 фута (1 метр), или простое электрическое соединение с металлической сантехникой (наихудший вариант). Главное создать электрический путь к земле вне дома.

Десять мегаом считаются проводником в мире управления электростатическим разрядом. Статическое электричество – это напряжение без реального тока, и если заряд сбрасывается через несколько секунд после генерирования, он аннулируется. Поэтому обычно для подключения любой защиты от электростатического разряда используется резистор от 1 до 10 МОм. Это обладает преимуществом замедления скорости разряда во время события ESD, что увеличивает вероятность того, что компонент останется неповрежденным. Чем быстрее происходит разряд, тем выше всплеск тока, проходящего через компонент. Другая причина, по которой такое сопротивление считается подходящим, заключается в том, что если пользователь случайно прикоснулся к чему-либо под высоким напряжением, например, электросеть в доме, то эта защита от ESD не убьет его.

В электронной промышленности вокруг управления электростатическим разрядом выросла крупная индустрия. Основа любого производства электроники – это рабочее место со статической проводящей или рассеивающей поверхностью. Эта поверхность может быть куплена или сделана дома из листа металла или фольки. В случае металлической поверхности хорошей идеей может оказаться накладывание сверху тонкой бумаги, хотя это не обязательно, если на этой поверхности вы не проводите никаких испытаний. Промышленная версия обычно представляет собой некоторую форму проводящего пластика, сопротивление которого достаточно высоко, чтобы не вызывать проблемы, что является лучшим решением. Если вы создаете свою собственную поверхность для рабочего места, обязательно добавьте резистор 10 МОм на землю, иначе у вас не будет никакой защиты вовсе.

Другим важным элементом, который необходим для ESD защиты, является то, что вы тоже должны быть заземлены. Люди – это ходячие электростатические генераторы. Ваше тело является проводящим, его относительно легко заземлить, хотя обычно это делается с помощью браслета. Коммерческие версии уже имеют встроенный резистор и довольно широкий ремешок для обеспечения хорошей контактной поверхности с вашей кожей. Подобные браслеты можно купить за несколько долларов. Металлический браслет часов также является хорошей точкой для подключения защиты от электростатического разряда. Просто добавьте провод (с резистором) к точке заземления. Большинство отраслей промышленности серьезно относятся к этой проблеме, настолько, что в них используются контроль в режиме реального времени, который подаст звуковой сигнал, если оператор заземлен неправильно.

Защита от электростатического разряда на рабочем месте

Другой способ заземления себя – это каблук. Проводящая пластиковая часть оборачивается вокруг пятки вашей обуви, при этом проводящий пластиковый ремешок поднимается вверх под носок для хорошего контакта с вашей кожей. Это работает только на полах с проводящим лаком или бетоном. Этот метод сохранит человека от генерирования больших зарядов, которые могут преодолеть другие ESD защиты, и сам по себе не считается достаточным. Вы можете получить тот же эффект, ходя босиком по бетонному полу.

Еще одна защита от электростатического разряда – ношение проводящей спецодежды. Как и каблук, это второстепенная защита, не предназначенная для замены браслета. Она предназначены для короткого замыкания любых зарядов, которые может создать ваша одежда.

Движущийся воздух также может генерировать значительные статические заряды. Когда вы удаляете пыль с вашей электроники, будет генерироваться статический заряд. Промышленное решение этой проблемы имеет два подхода. Во-первых, использование в воздушных пушках небольшого, хорошо экранированного радиоактивного материала, который вставленный внутрь воздушной пушки для ионизации воздуха. Ионизированный воздух является проводником, и он будет достаточно быстро разряжать статические заряды. Во-вторых, использование высоковольтного электричества для ионизации воздуха, выходящего из вентилятора, который имеет тот же эффект, что и воздушная пушка. Этот эффективно помогает на рабочем месте снизить вероятность сильного электростатического разряда.

Другая защита от электростатического разряда – самое простое, расстояние. Во многих отраслях есть правила, согласно которым все нейтральные и генерирующие материалы должны находится не менее, чем в 12 дюймах (30 сантиметрах), от любой выполняемой работы.

Пользователь также может уменьшить вероятность повреждения от ESD, просто не вынимая компонент из его защитной упаковки, пока не наступит время установить этот компонент в схему. Это уменьшит вероятность воздействия ESD, и пока схема будет оставаться уязвимой, компонент будет иметь небольшую защиту от остальных компонентов, так как они будут предоставлять различные пути для электростатического разряда.

Хранение и транспортировка компонентов и плат, чувствительных к ESD

Недостаточно следить за защитой от ESD на рабочем месте, если компоненты могут быть повреждены при хранении или транспортировке. Наиболее распространенным методом является использование вариации клетки Фарадея, сумки ESD (антистатического пакета). ESD сумка окружает компонент проводящим экраном и обычно содержит внутри антистатический изолирующий слой. В стационарных клетках Фарадея этот экран заземлен, но с переносными контейнерами это нецелесообразно. Если положить ESD пакет на заземленную поверхность, эффект будет тот же. Клетки Фарадея работают проведения электрического заряда в обход содержимого и немедленного заземления. Автомобиль, пораженный молнией, является частным случаем клетки Фарадея.

Антистатические пакеты на сегодняшний день являются наиболее распространенным способом хранения компонентов и плат. Они изготавливаются из чрезвычайно тонких слоев металла, настолько тонких, чтобы быть почти прозрачными. Пакет с отверстием, даже маленьким, или мешок, который не складывается сверху, чтобы запечатать содержимое от наружных зарядов, неэффективен.

Другим способом защиты компонентов при хранении являются контейнеры или трубки. В этих случаях, компоненты помещаются в проводящие коробки с крышкой из того же материала. Это эффективно образует клетку Фарадея. Трубки предназначены для микросхем и других устройств с большим количеством выводов, компоненты хранятся в формованной проводящей пластиковой трубке, которая обеспечивает безопасность компонентов как механически, так и технически.

Это некоторые из наиболее распространенных логотипов, обозначающих антистатические метки. Они используются для информирования пользователя о том, что содержимое чувствительно к статическому электричеству.

Заключение

Электростатический разряд (ESD) может быть незначительным в несколько вольт или мощным, представляющим опасность для операторов. Все ESD защиты могут быть преодолены окружающей средой, но это можно обойти, поняв, что это такое, и как это предотвратить. Многие проекты, построенные без ESD защиты, хорошо работают. Но, учитывая, что добавление защиты в эти проекты доставляет лишь незначительное неудобство, то лучше приложить усилия и добавить ее.

Промышленность серьезно относится к этой проблеме, как к потенциально угрожающей жизни, так и как проблеме качества. Тот, кто покупает дорогую электронику или высокотехнологичное оборудование, не будет рад, если ему придется отдать ее в сервисный центр через 6 месяцев. Когда дело касается репутации, легче поступить правильно и добавить защиту.

Оригинал статьи:

Теги

ESD (электростатический разряд)Надежность компонентовТехника безопасностиЭлектростатика

Сохранить или поделиться

возникновение и способы защиты, сколько вольт

С проявлениями статического электричества легко столкнуться в повседневной жизни: при быстром снятии свитера, хождении по ковру в шерстяных носках, при использовании автомобиля. Образуемый в быту заряд неприятен, но не опасен для человека, а промышленности же статика может привести в пожару или взрыву.

Что это такое

Со статическим электричеством знакомы все люди. Это совокупность явлений, которые связаны с возникновением, сохранением и свободного накопления электрического заряда. Последний возникает на поверхности диэлектрика, который плохо проводит ток, или на изолированным проводнике, не имеющим доступ к постоянному току.

В Быту со статическим электричеством сталкивались все

Появление статического электричества связано с отсутствием перемещения заряда. Свободно передвигающиеся по проводнику электрические заряды являются электрический током. Если же эти заряды останавливаются в одном месте, это называется статическим электричеством.

В любом веществе положительные и отрицательные частицы атомов находятся в равновесии, их количество равно. При этом отрицательно заряженные электроны могут перемещаться между атомами, формирую положительный или отрицательный заряд. Это способствует формированию статического нестабильного электрического поля.

Статика неприятна, но не опасна

Важно! О статическом электричестве, его возникновении и способах защиты сказано в ГОСТе 17.1.018-79.

Сколько вольт в статическом напряжении

Сила разряда и характеристика статического напряжения может быть разной. Человек может ощущать разряд свыше 3 тысяч Вольт, увидеть искры можно от 5 тысяч Вольт, накапливать в теле можно до 10 тысяч.

Иногда энергия заряда достигает 1,4 джоулей, чего достаточно для поджигания горючих газов и жидкостей, но это происходит только на производстве.

Как получить

В домашних условиях получить статическое электричество несложно:

  1. Необходимо надеть сухие чистые носки из шерсти (желательно предварительно нагреть их на батарее) и пройти по нейлоновому ковру, не отрывая ног. Сильно шаркать не стоит, так как разрядка произойдет быстрее, чем нужно. Для получения заряда необходимо прикоснуться к металлическому предмету или человеку;
Проще всего пошаркать ногами в носках по ковру

Важно! При проверке не стоит касаться электроники, так как заряд может повредить чипам — статистически эта причина почти 40% поломок .

  1. Необходимо взять воздушный шарик (не из фольги) и надуть его. Затем взять шерстяной предмет и потереть шарик 10 секунд. Также можно приложить шарик к голове и потереть о волосы. Для проверки нужно поднести шарик к пустой алюминиевой банке, лежащей на боку: если она начала откатываться, заряд скопился. Для разрядки нужно потереть шарик о металл несколько секунд;
  2. Для более наглядной демонстрации и проверки заряда можно сделать специальный электроскоп. Потребуется взять стакан из вспененного полистирола, проделать в нижней части 2 отверстия и продеть через них трубочку так, чтобы оба ее конца находились снаружи. К верхнему краю нужно прикрепить при помощи скотча 4 небольших глиняных шарика на равном расстоянии друг от друга, перевернуть стакан и поставить вверх дном в центр алюминиевого противня. Далее нужно взять кусочек алюминия и скатать из него шарик, отрезать нитку (ее длина должна быть в 2-3 раза больше, чем высота от края соломинки до противня) и привязать к ней шарик. Второй конец нужно привязать к обоим концам трубочки, поправить последнюю так, чтобы алюминиевый шарик свисал почти до противня, но не прикасался к нему. Если поднести к шарику заряженный шарик, шарик потянется за ним.
Еще один способ — потереть надутый шарик о волосы

Причины возникновения

На молекулярном уровне напряжение возникает при столкновении поверхностей из разных материалов, когда ионы и электроны с поверхностей начинают перераспределяться. Чем больше площади поверхностей и прилагаемые усилия, тем выше степень электризации.

Главная причина возникновения заряда — трение

Существует несколько причин возникновения и накапливания электростатического напряжения:

  1. Контакт (трение, наматывание, разматывание) 2 различных материалов с последующим отдалением: например, трение шерстяной ткани о резиновый шарик;
  2. Резкие перепады температур;
  3. Сухой воздух: при влажности более 80% статическое электричество не образуется, так как вода хорошо проводит ток;
  4. Наличие радиации, рентгеновских лучей или УФ-излучения;
  5. Образуется заряд и при работе некоторых бумажных станков: при раскрое или резке;
  6. Статика может возникнуть перед или во время грозы. Разряд возникает между 2 облаками или между облаком и землей, при попадании молнии в громоотвод электричество уходит в почву.
Наглядный пример статического напряжения — гроза

Область применения

Применять статическую электроэнергия в быту пока что не научились — слишком сложный и опасный процесс получения. Многие приборы, работающие на силе трения, применяются только для показа опытов.

Намного чаще статика применяется на производстве: при покраске поверхностей, очищении от пыли примесей, создании ворса и т.д.

Какая опасность статического напряжения

Главная опасность заключается в неконтролируемом ударе током. В быту это практически неопасно: например, при снятии шерстяного свитера человека ударит током, но сила этого заряда будет крайне мала.

При длительном нахождении в электрическом поле повышенной напряженности у человека могут начаться проблемы со здоровьем: головные боли, нарушение сна, раздражительность, нарушение работы сердечно-сосудистой и нервной систем.

Достаточно сильный разряд может привести к пожару

Намного выше опасность статического напряжения на производстве и при перевозке легковоспламеняемых веществ: при сильном разряде они могут взорваться или загореться. Например, в вентиляции и вытяжке может скопиться пыль из диэлектрического материала, который легко вспыхивает и разгорается из-за постоянной подачи воздуха. При перевозке электричество может скапливаться при перекачке или сливе жидкостей, даже за счет плескания при езде.

Важно! В домашних условиях полезно «заземляться», например, ходить босиком.

Меры безопасности

В бытовых условиях защититься от статики можно при помощи следующих мер:

  1. Увлажнять воздух и каждый день проветривать комнаты;
  2. Регулярно проводить влажную уборку, чтобы уменьшить количество пыли, и использовать специальные антистатические щетки;
Использование щетки позволяет снять скопившееся напряжение
  1. По возможности использовать мебель из материалов, снимающих статику: специальный линолеум, дерево;
  2. Не гладить животных при слишком сухом воздухе, расчесываться деревянными или металлическими щетками — пластик сильно электризуется;
  3. Использовать для одежды антистатические спреи, шерстяные вещи снимать медленно для уменьшения трения;
  4. На днище автомобиля необходимо наклеить антистатическую полосу для снижения образования статики.

На производстве снизить электростатическое напряжение можно, уменьшив скорость работы, используя специальные материалы и заземление. Также по ГОСТу энергия накопления заряда на поверхности предметов не должна превышать 40% от наименьшей энергии загорания.

На производстве должны быть приняты меры предосторожности

Статическое электричество многие считают неопасным, хоть и не особо приятным. Однако все зависит от силы заряда: в промышленности или при перевозке большого количества горючих жидкостей накопившийся разряд может быть очень сильным и привести к пожару.

Как удалить статическое электричество

Статическое электричество возникает в результате неравенства зарядов (отрицательного и положительного) между двумя объектами. При разряде возникает искра. Этот процесс вызывает раздражительное действие на организм человека, иногда довольно ощутимое.

Как же свести к минимуму это потрясение? Нужно не забывать и придерживаться следующих правил:

1. Ограничить контакт между движущимися телами. Тело является пунктом сбора статического заряда (изначально заблокированный, не имеющий выхода), происходит сбор свободных электронов. Особенно это наблюдается при трении (ногами об ковер и т.д.).

2. Поместить слой хлопка между материалами, склонными проводить статическое электричество. Бумага, пластмассы и синтетические материалы являются эффективными генераторами статического электричества, а также волосы, одежда и обувь некоторых производителей.

3. Для хождения по коврам необходимо поэкспериментировать с заменой подошв домашней обуви, применять к коврам антистатические средства.

4. При уходе за волосами по возможности увлажнять и пользоваться феном со встроенным ионным излучателем.

5. Большую роль в возникновении статического электричества играет влажность воздуха.

6. В помещениях с хорошей изоляцией, с использованием кондиционеров и нагревательных приборов, как правило, влажность низкая, а электростатический эффект довольно высокий.

Необходимо:
— установить увлажнитель воздуха
— вывешивать контейнера с водой около нагревателей
— открывать окна для проветривания.

7. Статические заряды также скапливаются в проводах и кабелях приличной длины, отключенных от сети и потребителей.

8. При работе с чувствительными электронными компонентами или с легковоспламеняющимися летучими веществами статические разряды могут вызвать катастрофические неисправности в электронных схемах и воспламенять горючие вещества.

Необходимо принять меры предосторожности:
— Для работы с электроникой есть специальные браслеты, которые надеваются на запястье и соединяются с заземленной частью устройства.
Внимание! Нельзя одевать браслеты при работе с электронно – лучевыми трубками телевизоров и мониторов.
— Если у вас нет никаких браслетов, то при работе, например, с компьютером надо не забывать, постоянно держаться или прислоняться открытыми частями рук к корпусу системного блока, который является «землей» для Вас и электронных компонентов.
— Электростатические процессы довольно сложно поддаются контролю, для этого созданы профессиональные устройства на основе использования альфа – излучающих компонентов, содержащих Полоний.

Советы:

— Чтобы уменьшить шок, прикасайтесь менее чувствительными тыльными частями ног или рук.
— С помощью распылителя с водой увлажнить воздух и ковровые покрытия.
— Для того, чтобы безболезненно снять заряд с тела, нужно взять в руки металлический предмет (связку ключей) и коснуться заземленной поверхности (трубы, радиатор отопления).
— Удаление волос на ногах намного снижает возникновение статического электричества.

Как выйти из автомобиля, не получив статического разряда


Есть простые способы предотвращения этих неприятностей:

1. Одежда из синтетических материалов – первая причина возникновения статического электричества.
2. Тоже самое можно сказать и про обувь: пляжные тапки с соленой водой на подошве является накопителем зарядов.
3. При выходе из автомобиля до того, как вы коснулись земли, необходимо держаться за кузов. А еще лучше взяться за металл до того, как вы начали подниматься с кресла автомобиля.
4. Применяйте антистатические манжеты, если это возможно. Они обеспечивают заземляющее действие.

Советы:

— При выходе из автомобиля дотроньтесь до стекла – это уменьшит вероятность разряда.

— Используйте антистатические средства для кресел и ковриков автомобиля.

— Также можно коснуться связкой ключей после выхода из автомобиля.

— Прикасайтесь тыльной стороной руки. Это менее болезненно, нежели пальцами.

— Не забывайте, что электростатический заряд воспламеняет горючие материалы, в частности бензин.

Серьезно отнеситесь к уничтожению статического электричества в вашем автомобиле, т.к. пары бензина находятся в непосредственной близости (горловина бензобака, заправочная станция, канистра в гараже). Будьте внимательны!

 

Статическое электричество — Энциклопедия пожарной безопасности

Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда (см. Электростатический заряд) на поверхности или в объёме диэлектриков, или на изолированных проводниках. Термин «Статическое электричество» распространяется также на совокупность явлений, обусловленных связанными положительными и отрицательными электростатическими зарядами, и на явления, обусловленные преобразованием различных видов энергии в энергию электростатического поля. Понятие «Статическое электричество» не следует отождествлять с электростатикой, отражающей взаимодействие неподвижных электрических зарядов. С этим понятием связано развитие электронной и ионной оптики, информационных, космических, оборонных технологий, и т.п.

В обеспечении пожарной безопасности с понятием «Статическое электричество» связаны молниезащита и электростатическая искробезопасность (ЭСИБ). Направление молниезащиты (см. также Молния, Молниезащита) связано с опасными проявлениями статического электричества в атмосфере. В зонах грозовой деятельности разряды молний переносят преимущественно отрицательный электростатический заряд к земной поверхности, благодаря чему Земля заряжается отрицательно и существует электростатическое поле спокойной атмосферы примерно 100 В/м у земной поверхности. Направление ЭСИБ связано с опасными проявлениями статического электричества, обусловленными действием электростатических генераторов в объёмах машин и аппаратов, оборудования, одежды, бытовой обстановки. Опасность взрывов и пожаров от разрядов статического электричества следует учитывать при применении струи воды под давлением, при её распылении и применении огнетушителей.
Требования норм, регламентирующих проявления статического электричества в области охраны труда, жизни и здоровья человека, следует учитывать при разработке техники, технологических процессов, одежды и при тушении пожаров.

Литература: Верёвкин В.Н., Смелков Г.И., Черкасов В.Н. Электростатическая искробезопасность и молниезащита. М., 2006.

Как избавиться от статического электричества на производстве и в быту 🏆 Dr.Statik

Человек постоянно перемещается в пространстве. Он ходит и пользуется транспортом, а при любом движении быстро образующиеся статические заряды, как известно, перераспределяются. В итоге нарушается внутренний баланс между взаимосвязанными электронами и атомами. В результате начинает происходить электризация, то есть образуется статическое электричество. Избавиться от статического электричества можно различными способами. Однако, прежде всего, необходимо знать природу данного явления.

Оглавление

Что такое статика

Усугубить положение могут сухой воздух в комнате или в цеху, а также наличие железобетонных стен. Убрать статику – первоочередная задача для работников любого предприятия. Важно правильно бороться с ее формированием. Однако, прежде всего необходимо понимать физические законы и причины образования.

Электрополе формируется при контакте между двумя материалами, резке рулонных материалов и под влиянием электрического поля. Первоочередная производственная задача – эффективная нейтрализация напряжения.

Как создается статика: причины

В физическом теле есть гармоничный баланс отрицательных и положительных частиц. Он обеспечивает нейтральное состояние физического тела. Заряд возникает, когда баланс заряженных частиц явно нарушается. Подразумевает состояние физического тела без движения. При разделении зарядов начинается электризация. Заряд перемещается с находящегося вблизи предмета или с одной части изделия на другую. Причинами могут выступать такие факторы:

  • резкий температурный перепад;
  • трение различных материалов;
  • вращение материалов;
  • облучение;
  • разделение физических тел.

По всей поверхности предмета распределяются заряды. Если тело не заземлено, то они находятся на контактной поверхности. Если же предмет будет подключен к земному контуру, то статическое напряжение будет быстро стекать с физического тела. Электризация возникает, если предмет получает большое число зарядов, которые не расходуются впоследствии во внешнюю среду. С таким положением требуется активно бороться. Важно обеспечивать своевременную эффективную защиту оборудования и оператора.

Подобное положение указывает на то, что все предметы необходимо заземлять. В быту и на производстве крайне важно избавиться от приобретаемых предметами зарядов. Поэтому необходимо знать, как снимать статическое электричество.

Эффективная борьба на производстве

Существуют различные методы, чем снять электрический заряд с разных материалов. Однако, прежде всего, требуется дать оценку уровню напряжения.

На любом производстве неизбежно возникновение очень высокого напряжения. Особенно явно это может наблюдаться в производстве текстиля, различных ПВХ-пленок, фольги, бумаги. Важно понимать, что высокая электростатика часто является причиной возгорания материалов и производственных травм.

Избавиться от статики можно, зная о взаимодействии различных материалов. Положительные заряды накапливают:

  • стекло;
  • кварц;
  • нейлон;
  • шелк;
  • воздух;
  • кожа;
  • асбест;
  • алюминий;
  • слюда.

Нейтральными зарядами обладают бумага, древесина, сталь, хлопок. Отрицательные заряды распределяются по поверхности:

  • силикона;
  • тефлона;
  • селена;
  • латуни;
  • меди;
  • никеля;
  • латекса;
  • янтаря;
  • полиуретана;
  • полистирола.

Вышеуказанные знания дают возможность понимать, как взаимодействуют при трении различные тела. Пример взаимодействия тел: хождение человека в шерстяных носках по ковру. В такой ситуации тело человека приобретет определенный заряд. Заряд около 10 кВ приобретает каждый едущий по сухой дороге автомобиль. В обычном быту потенциал может быть весьма велик. Однако в большинстве случаев заряд не обладает сильной мощностью, поэтому не опасен. Стоит знать, что при повышенной влажности статический ток меньше проявляется.

Если работа ведется с полупроводниковой платой, то стоит обеспечить высокую скорость ухода заряда. Для этого применяют напольное покрытие с небольшим электросопротивлением. Также используются принудительное шунтирование электроплат и специнструмент с заземленной головкой.

При работе с легко воспламеняющими жидкостями заземляют транспорт, их перевозящий. Металлическим тросом также снабжается самолет. Трос обеспечивает надежную защиту от накопившейся статики.

Основными методами защиты являются:

  • отвод накопленного заряда в окружающую среду;
  • понижение генерации;
  • увеличение проводимости твердых тел;
  • сокращение перенапряжения в конструкциях;
  • нейтрализация зарядов при применении на производстве специальных индукционных нейтрализаторов, а так же радиоизотопных современных средств.

При нейтрализации заряды компенсируются противоположными по знакам. Генерируются они специальным прибором. На предприятии обязательно должны присутствовать средства защиты.

Другие меры снижения статполя:

1. Везде, где только возможно согласно технологии производства, важно исключить распыление легко воспламеняющихся веществ, разбрызгивание составов, дробление.

2. Если технологически это допустимо, необходимо очищать горючие газы от взвешенных твердых/жидких частиц. В свою очередь жидкости следует чистить от загрязнения примесями.

3. Необходимо следить, чтобы скорость в аппаратах и производственных магистралях движение материалов превышало тех показателей, которые предусмотрены проектом.

Обратите внимание! На взрывоопасных производствах рекомендуется любое транспортное и технологическое оборудование производить исключительно из тех материалов, которые имеют удельное объемное электросопротивление не более, чем 105 ом·м.

Чем и как снять с себя статику

Многочисленные исследования доказывают вред такого поля. От него страдает здоровье человека. При взаимодействии с наэлектризованным предметом может отказать бытовая и производственная техника. Подобное часто становится причиной травмы на предприятии и в быту. Также стоит учесть, что слишком частое прохождение разрядов через тело человека вызывает различные отклонения в слаженной работе организма. Поэтому крайне важно знать, чем снять статическое электричество. Разряды накапливаются на спецодежде, рабочих халатах, обуви.

Как снимать статическое электричество — должен знать каждый работник любого производства. Наиболее действенными способами являются:

  1. Заземление оборудования.
  2. Прикосновение человека к заземленной батарее.
  3. Прикосновение к заземленному промышленному трубопроводу.
  4. Использование антистатических покрытий.
  5. Применение антистатического спрея.

Рассмотрим данные методы подробнее. На предприятии обязаны соблюдаться определенные техники безопасности. Особенно важно их применение при взаимодействии с легко воспламеняющими материалами. Любая искра может стать причиной пожара. Поэтому крайне необходимо предотвратить проникновение статического электричества в рабочую зону. Важно повысить проводимость материалов, увеличить устойчивость всех механизмов и снизить скорости обработки используемых предметов. Помните, что создание грамотного заземления и знание, как снять статическое электричество, станут эффективными мерами безопасности на производстве.

Чтобы действовали правила безопасности на производстве, важно:

  1. Повысить устойчивость различных механизмов и блокировать формирование наэлектризованности на рабочем месте.
  2. Защитить работоспособность оборудования металлической сеткой.
  3. Исключить образование разряда.

Различные физические, механические и химические принципы предотвращают либо уменьшают формирование заряда. Улучшить ситуацию можно за счет:

  • коронирования;
  • ионизации воздуха;
  • возвышения рабочей поверхности;
  • грамотного подбора взаимодействующих материалов.

Вышеуказанное дает полное представление, как снимать статическое электричество в производственных условиях и чем именно ликвидировать заряд.

Большой вред может причинить разряд, который возникает при производстве полупроводниковых материалов. Приборы в цеху могут выйти из строя. Разряд может образоваться и случайно. Причинами подобного часто становятся:

  • высокая энергия потенциала;
  • переходной процесс;
  • электросопротивление контактов.

Ток возрастает на протяжении минимально короткого срока, достигает максимума и затем снижается. Однако разряд может успеть пройти через тело оператора прибора.

Как избавиться от статического электричества на одежде

Снять статическое электричество с одежды можно различными способами. Если на вас надета шерстяная одежда, то снимать ее следует очень медленно. Для защиты тела вещи из шелка следует предварительно обработать антистатическим спреем.

Также существуют некоторые простые и действенные способы:

  1. Намочите руки водой и проведите мокрыми ладонями по одежде.
  2. Прикрепите к одежде с изнаночной стороны английскую булавку.
  3. Проведите вывернутый наизнанку рабочий халат сквозь металлическую вешалку-тремпель.
  4. Используйте антистатический спрей или лак для волос.

Всем сотрудникам производства важно знать, чем именно снимать заряд. Важно защитить здоровье рабочих в их повседневной деятельности. В шкафчике с рабочей одеждой непременно должны быть металлические и деревянные вешалки-плечики.

Булавка и антистатический спрей помогут одежде не липнуть к телу. При использовании этих средств значительно уменьшается электризация материала. Булавку можно прикрепить на ярлык одежды, чтобы она не мешала.

Как снять статическое электричество с помощью спрея? Применение антистатика требует особой осторожности. Безопасным для различных материалов является средство с содержанием спирта. Таким спреем можно обрабатывать одежду только в проветриваемой комнате. Спирт быстро испаряется с ткани, однако оставляет специфический запах. Есть и другой вид антистатиков. Водная основа данных средств содержит ПАВ. Эти активные вещества совершенно безопасны для здоровья человека, однако не подходят для слишком чувствительной кожи. Попав на кожный покров, они могут вызвать сильное раздражение. Учитывая вышеуказанное, следует с большим вниманием подходить к выбору антистатического средства.

Как убрать статику с пластика

Удаление ее имеет большое значение при производстве ПВХ-изделий. По производственным технологиям не допускается накапливание разрядов. Однако в производственных цехах имеются пластиковые окна, трубопроводы, воздуховоды. Чем можно снять напряжение с пластика? В данном случае важно обязательно регулировать влажность в помещении. Рабочие цеха также должны носить индивидуальные средства защиты от тока. Правила защиты подробно описаны в действующих нормативах безопасности на производстве.

Применение различного антистатического оборудования – эффективный способ борьбы с током. Он может быть удален с помощью:

  • антистатических щеток;
  • ионных воздушных ножей;
  • разряжающих планок;
  • ионизирующих пистолетов;
  • разряжающих блоков питания;
  • других нейтрализаторов накопленного заряда.

Комплексные решения позволяют предотвратить накопление заряда и предупредить возгорание. Особенно важно использовать специальные нейтрализаторы напряжения во взрывоопасных зонах. Простым и при этом экономическим решением является установка недорогих антистатических шнуров и щеток. Приспособления позволят минимизировать возможные риски и эффективно нейтрализуют статическое поле на рабочих местах. Антистатическое оборудование широко востребовано на различных предприятиях.

Пластик является прекрасным диэлектриком. Стоит заметить, что материал не проводит электрический ток, потому и формируется на его поверхности поле. Защита от зарядов особенно необходима на предприятиях, которые производят различные полимеры, бумагу и ткани. Важно грамотно оборудовать рабочее место оператора и постоянно использовать антистатическую защиту и спецобувь.

Нейтрализовать разряд на пластике временно можно такими способами:

  1. Используйте изопропиловый спирт. Протирать нужно периодически им поверхность пластика.
  2. Проведите ионизацию антистатическими планками и воздушными ножами.
  3. Добавьте в производство материала внутренние антистатические добавки.

Также можно использовать полимерный антистатик универсального действия. Свойства данного средства не зависят от влажности окружающей среды. Однако такой продукт стоит дорого, поэтому его применение целесообразно, когда требуется длительная защита полимеров. Также на производстве важно использовать спецблоки, которые уменьшают накопление заряда материалом.

Как убрать статическое электричество в быту

Обычно накопление телом заряженных частиц происходит из-за быстрого трения. Все материальные тела состоят из атомов. Вокруг ядра атома двигаются электроны. Как только человек снимает с себя кофточку и бросает вещь на диван, электроны стираются с собственных орбит и переходят на изделие. Электронами являются отрицательно заряженные частицы. И кофта становится отрицательно заряженной. В структуре материала электроны теперь находятся в избытке. А тело человека становится положительно заряженным. Если в этот момент прикоснуться к другому человеку или металлическому предмету, то можно ощутить явный разряд током. При этом человеческое тело вберет в себя недостающее число электронов, и энергетика сбалансируется. То есть, плюс и минус снова уравновесятся.

Как уже указывалось, статическое электричество в человеческом теле накапливается из-за дисбаланса заряженных частиц. При этом совершенно нет необходимости что-либо с себя снимать из одежды. К примеру, вы можете просто сидеть в автомобиле, и тело ваше при езде транспорта будет тереться о сидение. Любое трение, безусловно, провоцирует переход определенного количества электронов. Как только заряженное материальное тело соприкоснется с проводником, оно разрядится. То есть, вберет недостающие электроны от предмета.

Накопление телом заряды может ощущаться человеком в виде покалывания пальцев, снижения работоспособности, потери энергии. Большие дозы статического электричества крайне вредны для здоровья человека. При этом считается, что небольшой ток не несет опасности для человека. Однако стоит постоянно следить за напряженностью поля.

Получить заряд можно:

  • от шерстяных вещей;
  • при взаимодействии с различными техническими приборами;
  • при расчесывании волос;
  • при движении по ковру.

Если вы дома носите резиновые шлепки, то целесообразно положить в них кожаные стельки. Такая мера способствует снятию заряда. Чем еще можно уменьшить вредное формирование статического тока? Регулярно делайте дома влажную уборку, ликвидируйте с предметов пыль, проветривайте помещения. Снизить формирование наэлектризованность помогут расположенные на горячей батарее мокрые материи. Также можно использовать специальный увлажнитель воздуха.

Заряд накапливают многие бытовые приборы. Техника должна работать при уравнивании потенциалов. Стоит знать, что сильно электризуются акриловые и чугунные ванны, а также другие конструкции из данных материалов. Необходимо обеспечить определенную защиту от воздействия статического электричества в доме.

Важно помнить одно основное правило – статическое электричество не накапливают заземленные предметы. То есть, те тела, которые постоянно контактируют с поверхностью земли. Именно поэтому так важно, чтобы используемая обувь была с токопроводящими подошвами. Однако, к сожалению, современная обувь изготавливается из резины, каучука, синтетического полимерного материала. Спецобувь, в свою очередь, производят с учетом снятия статического напряжения на рабочем месте. И ее должны носить все операторы.

Повышение влажности воздуха в помещении – одна из самых действенных мер, когда снять наэлектризованность в цеху необходимо срочно. Разрядкой для заряженного тела становится в таком случае сам воздух. При повышенной влаге не формируется статический ток. Он также не возникнет, если человек намок под дождем. Это доказанный учеными факт.

Вывод

Статполе является опасным и малоприятным явлением, поэтому его формирование необходимо предотвращать не только в производственном цеху, но и в привычном быту. Током может биться любой металлический предмет. Если же вы накопите заряд и прикоснетесь к другому человеку, то при прикосновении тоже ощутите удар электричеством.

Важно научиться правильно снимать заряды с себя и грамотно обезопасить свое рабочее место. Для этого необходимо понимать природу образования разряда. Он проскакивает только между положительно и отрицательно заряженными объектами. Поскольку человеческое тело состоит из 80% воды, то оно является отличным проводником электрического тока.

В схеме защиты рабочего места обязательно должны присутствовать:

  • токопроводящий коврик;
  • заземляющий провод;
  • излучатель ионизированного воздуха;
  • провод, соединяющий поверхность стола с ковриком;
  • клеммы заземления.

При этом оператор оборудования должен быть обут в токопроводящую обувь. Немаловажное значение имеет токопроводящая обивка рабочего стула. Оператор оборудования должен работать в спецодежде, которая не накапливает электричество. Скапливающиеся заряды при принятии вышеуказанных мер будут отводиться в землю.

Потенциал статики значительно снижают качественные ионизаторы воздуха. Их следует держать на производстве постоянно включенными. Такая мера предотвращает накопление статического электричества. Однако при этом следует учитывать, что высокая концентрация водяных паров в атмосфере пагубно влияет на человеческое здоровье. Влажность в помещении следует поддерживать на уровне 40%.

Эффективными мерами являются частые проветривания, применение вентиляции, фильтрация воздуха. Когда воздушный поток проходит сквозь фильтр, возникающие заряды нейтрализуются.

Кроме антистатической обуви и вещей, стоит носить специальные антистатические браслеты. Они включают специальную токопроводящую полосу, которая способствует заземлению заряда. Крепится подобное изделие к кисти руки специальной удобной пряжкой. Этот элемент подключается к заземляющемуся проводу. Использование браслета позволяет снизить мощность электрополя.

По вине статического электричества на производстве воспламеняются горючие материалы, происходят электротравмы, выходит из строя оборудование. Поэтому электростатическая защита является крайне важной для любого предприятия.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Связанные термины

ЭФФЕКТ ПОЛЯРНОСТИ

Эффект, при котором напряжение пробоя в вакууме, разделяющем два электрода, один из которых заострен, намного выше, когда заостренный электрод это анод.

IMPATT DIODE

Диод с pn переходом, который имеет обедненную область, примыкающую к переходу, через которую могут дрейфовать электроны и дырки, и смещенный за пределы напряжения лавинного пробоя.Получено в результате лавины удара и времени прохождения диода.

ГИДРОЛИЗ

Процесс разрушения, который происходит в безводных гидравлических жидкостях в результате нагрева, воды и металлических катализаторов: железа, стали, меди и т. Д.

ОТЛОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Твердые или стойкие накопление шлама, нагара и углеродистых остатков из-за прорыва несгоревшего и частично сгоревшего топлива или частичного разрушения смазки картера.Вода, образующаяся при конденсации продуктов сгорания, углерод, остатки топлива или присадки к смазочному маслу, пыль и металлические частицы также вносят свой вклад.

СОЗДАЮЩИЙСЯ КОНТАМИНАНТ

Вызывается ухудшением состояния критически важных смачиваемых поверхностей и материалов или разрушением самой жидкости.

ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Техническое обслуживание, которое проводится до того, как произойдет прогнозируемая неисправность или поломка.

ЛАВИННЫЙ ИМПЕДАНС

Комплексное отношение обратного напряжения устройства, которое подвергается лавинному пробою, к обратному току.

ЛАВИННЫЙ ТРАНЗИСТОР

Транзистор, использующий лавинный пробой для генерации цепочки пар дырка-электрон, несущих заряд.

ЛАВИННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Обратное напряжение, необходимое для лавинного пробоя в pn-переходе полупроводника.

ЛАВИННЫЙ ДИОД

Полупроводниковый пробойный диод, обычно сделанный из кремния, в котором лавинный пробой происходит по всему р-n-переходу, а падение напряжения в этом случае является практически постоянным и не зависит от тока; два наиболее важных типа — это диоды IMPATT и TRAPATT.

Электрическое напряжение — обзор

Диэлектрик: Диэлектрик — это среда, которая может выдерживать высокое электрическое напряжение без заметной проводимости. При приложении такого напряжения энергия в виде электрического заряда удерживается диэлектриком. Большая часть этой накопленной энергии восстанавливается при снятии напряжения. Единственный идеальный диэлектрик, в котором отсутствует проводимость и из которого может быть извлечена вся накопленная энергия, — это идеальный вакуум.

Относительная емкость: Относительная емкость или относительная диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая постоянная — это отношение, на которое увеличивается емкость, когда другой диэлектрик заменяет вакуум между двумя электродами.

Диэлектрическое поглощение: Диэлектрическое поглощение — это поглощение заряда диэлектриком при воздействии электрического поля с поляризацией, отличной от нормальной. Этот заряд не восстанавливается мгновенно при коротком замыкании конденсатора, и ток затухания будет продолжаться в течение многих минут.Если конденсатор кратковременно замкнут накоротко, после этого на клеммах появится новое напряжение. Это источник опасности для высоковольтных конденсаторов постоянного тока или конденсаторов переменного тока, не оснащенных разрядным резистором. Это явление можно использовать как меру диэлектрического поглощения.

Тангенс угла потерь: Это мера потерь энергии в конденсаторе. Он выражается как tanδ и представляет собой потерю мощности конденсатора, деленную на его реактивную мощность при синусоидальном напряжении заданной частоты.(Этот термин также включает коэффициент мощности, коэффициент потерь и диэлектрические потери. Фактический коэффициент мощности составляет cos (90 −δ).)

Сопротивление изоляции: Это мера проводимости в диэлектрике. Поскольку для достижения стабильного значения этой проводимости требуется очень много времени, ее обычно измеряют после 2 минут электризации для неэлектролитических типов и 3 минут для электролитов. Его предпочтительно измерять при номинальном рабочем напряжении или стандартизованном напряжении.

Сопротивление изоляции обычно умножается на емкость, чтобы получить значение ом-фарад, которое представляет собой кажущуюся постоянную времени разряда (секунды). Это показатель качества диэлектрика, хотя для небольших емкостей обычно также указывается максимальное значение сопротивления изоляции.

В электролитических электролитах проводимость выражается как ток утечки при номинальном рабочем напряжении. Он рассчитывается как μ A / μ FV , что является обратной величиной значения Ом-Фарад.В этом случае для малых емкостей указывается максимальное значение тока утечки.

Ток утечки: Ток, протекающий между двумя или более электродами по любому пути, кроме межэлектродного пространства, называется током утечки, а его отношение к испытательному напряжению является сопротивлением изоляции.

Импеданс: Импеданс — это отношение напряжения к току на заданной частоте. На высоких частотах индуктивность выводов становится ограничивающим фактором, и в этом случае можно использовать метод передаточного импеданса.Затем измеряется только полное сопротивление тракта шунта.

Конденсатор постоянного или переменного тока: Конденсатор постоянного тока предназначен для работы только на постоянном токе. Обычно он не подходит для использования выше 200 вольт переменного тока из-за возникновения разрядов во внутренних пузырьках газа (корона). Конденсатор переменного тока не допускает внутренних разрядов и имеет низкий тангенс угла потерь, чтобы минимизировать внутренний нагрев.

Номинальное напряжение и температура: Номинальное напряжение — это постоянное рабочее напряжение, которое может непрерывно подаваться на конденсатор при номинальной температуре.

Категория Напряжение и температура: Категория напряжения — это напряжение, которое может быть приложено к конденсатору при максимальной температуре категории. Оно отличается от номинального напряжения на коэффициент снижения.

Пульсации напряжения: Если в дополнение к постоянному напряжению присутствует переменное напряжение, рабочее напряжение конденсатора принимается как сумма постоянного напряжения и пикового переменного напряжения. Эта сумма не должна превышать значение номинального напряжения.

В электролизерах допустимая пульсация может быть выражена как номинальный пульсирующий ток.

Импульсное напряжение: Это напряжение выше номинального напряжения, которое конденсатор выдерживает в течение короткого времени.

Испытание на подтверждение напряжения (диэлектрическая прочность): Это максимально возможное напряжение, которое может быть приложено без пробоя к конденсатору во время аттестационных испытаний для подтверждения диэлектрика. Повторное приложение этого напряжения может вызвать сбой.

Напряжение формования (электролитика): Напряжение, при котором образовался анодный оксид. Толщина оксидного слоя пропорциональна этому напряжению.

Напряжение перегорания (металлизированные типы): Напряжение, при котором металлизированные типы сгорают во время производства.

Самовосстановление (металлизированные типы): Мгновенный частичный разряд конденсатора в результате локального повреждения диэлектрика.Сжигание металлизированных электродов изолирует неисправность и эффективно восстанавливает свойства конденсатора. Самовосстановление также называется «очищением».

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR): Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — это единичное значение сопротивления, которое представляет собой сумму потерь переменного тока (из-за проводов, электродных пластин и переходов), резистивных потерь из-за токам утечки и резистивным потерям из-за присущих молекулярной поляризации коэффициентов диэлектрического поглощения основного диэлектрического материала.

Номинальное значение вольт-ампер (ВА): Это реактивная мощность в конденсаторе при приложении переменного напряжения. VA cosθ дает количество тепла, выделяемого в конденсаторе. Поскольку количество тепла, которое может рассеиваться, ограничено, VA также должна быть ограничена, и в некоторых случаях указывается номинальная мощность VA. (Обратите внимание, что cosθ = cos (90 — δ) ≈ tanδ, когда δ мало.)

Мерцание: Минуточные и быстрые колебания емкости, которые раньше проявлялись у посеребренной слюды или посеребренной керамики, но преодолеваются современными технологиями производства.

Corona Discharge: Частичный разряд конденсатора из-за ионизации газа в пузырьке в диэлектрике. При работе в переменном или импульсном режиме это может произойти в диэлектрике, находящемся под напряжением более 200 вольт, и является основной причиной выхода из строя. На постоянном токе такие разряды очень редки и обычно не являются причиной отказа.

Классификация подземных кабелей — типы, преимущества и недостатки

Классификация подземных кабелей необходима для равномерного распределения электростатического напряжения в кабеле.Ненадежное или непостоянное распределение электростатического напряжения в кабеле нежелательно, поскольку требует изоляции большей толщины, что увеличивает размер кабеля. В этом посте будет обсуждаться классификация подземных кабелей, их типы, то есть классификация емкости и межслойной оболочки, преимущества, недостатки и диэлектрическое напряжение.

Что такое классификация подземных кабелей

Градация определяется как метод выравнивания электростатического напряжения в диэлектрике кабеля. Классификация позволяет кабелю того же размера работать как при рабочем, так и при более высоком напряжении.

Классификация подземного кабеля необходима для равномерного распределения электростатического напряжения в кабеле. Если распределение напряжений неравномерное, высока вероятность разрушения внешнего изоляционного слоя. Можно подумать, что увеличение толщины изоляционного слоя может предотвратить пробой. Да, но это приведет к увеличению размера кабеля, что нежелательно. Самый подходящий способ сохранить равномерное распределение напряжений в подземном кабеле — это профилирование.

Фиг.1 — Подземные кабели

Это достигается с использованием двух методов классификации, а именно:

  • Градация емкости
  • Градация между оболочками

Чтобы понять концепцию классификации подземных кабелей, знание диэлектрического напряжения становится необходимым условием. .

Что такое диэлектрическое напряжение в одножильном кабеле

Максимальное электрическое поле или электростатическое напряжение, которое изоляционный материал может выдержать без потери своих изоляционных свойств, называется диэлектрическим напряжением.Его также можно определить как максимальное напряжение, необходимое для пробоя диэлектрика в материале.

Выражается в вольтах на единицу толщины. Это также мера потенциального градиента в определенной точке.

Рис. 2 — Диэлектрическое напряжение в кабеле

Из приведенного выше рисунка потенциальный градиент (g) в точке (x) метров от центра кабеля можно рассчитать по формуле:

Где, E x = электрическая интенсивность и по определению g = E x

Разность потенциалов (В) между проводником и оболочкой рассчитывается с использованием уравнения:

Подставляя значение Q, Потенциальный градиент (g) получается, как показано в уравнении ниже.В нем также указано, что потенциальный градиент (g) обратно пропорционален расстоянию (x).

Соотношение g max и g min составляет:

Поверхность проводника испытывает максимальное изменение напряжения и значительно уменьшается для слоев, удаленных от проводника. Это важный фактор при проектировании кабеля.

Типы классификации подземных кабелей

Классы подземных кабелей можно разделить на два типа: i.е. :

  • Градация емкости
  • Градация емкости между оболочками

Градация емкости

Градация емкости достигается за счет использования композитного диэлектрика, то есть различные слои разного диэлектрика расположены так, чтобы гарантировать, что градиент потенциала остается постоянным. Оно обратно пропорционально расстоянию от центра.

Благодаря этому в кабеле поддерживается равномерное диэлектрическое напряжение. Обычно используются два или три диэлектрика с разной относительной диэлектрической проницаемостью.Диэлектрик с самой высокой диэлектрической проницаемостью помещается рядом с сердечником кабеля, а затем другие диэлектрические слои располагаются в порядке убывания диэлектрической проницаемости.

Рис. 3 — Градация емкости

На приведенном выше рисунке рассмотрены три диэлектрических слоя, внутренний радиус которых равен r, r 1 , r 2 , а внешний диаметр равен d, d 1 , д 2 . Относительная диэлектрическая проницаемость слоев равна ε 1, ε 2, ε 3 соответственно.Если три диэлектрических слоя подвергаются максимальному напряжению, то разность потенциалов слоев составляет:

Точно так же разность потенциалов на двух других слоях V 2 , V 3 составляет:

Общая разность потенциалов между сердечником и внешней оболочкой составляет V = V 1 + V 2 + V 3

Мы можем сделать вывод, что, классифицируя изоляцию, кабель работает с большим потенциалом по сравнению с кабелем без градуированный кабель без увеличения диаметра кабеля.

Inter-Sheath

Grading

Inter-Sheath Grading использует гомогенный диэлектрик. Он разделен на разные слои за счет вставки металлических промежуточных оболочек между сердечником и внешней оболочкой. Это обеспечивает канал для зарядного тока. На металлических межоболочниках поддерживается соответствующий уровень напряжения, поскольку они подключены к вспомогательному трансформатору. Это обеспечивает равномерный градиент потенциала по диэлектрику кабеля.

Фиг.4 — Градация между оболочками

На приведенном выше рисунке три слоя изоляции разделены двумя межслойными оболочками при определенных напряжениях ‘V 1 , ‘V 2 ‘ и напряжении жилы или проводника. находится в точке «V». Поскольку каждый межоболочный слой испытывает разные уровни потенциала, его можно рассматривать как однородный одножильный кабель.

Следовательно, напряжение рассчитывается для каждого слоя с использованием уравнения:

Поскольку используемый диэлектрик однороден, напряжения в каждом слое одинаковы.Следовательно, g 1 max = g 2 max , а напряжение между проводником и внешней оболочкой равно V = V 1 + V 2

Мы можем сделать вывод, что все потенциалы синфазны, поскольку кабель работает. как три конденсатора последовательно. Кроме того, наличие зарядных токов приводит к значительным потерям в слоях Inter-Sheath.

Преимущества классификации подземных кабелей

Преимущества классификации подземных кабелей:

  • Из-за меньшей толщины диэлектрика размер кабеля меньше.
  • Вероятность разрушения диэлектрика снижена в градации емкости.
  • Диэлектрические потери меньше при более низких напряжениях.

Недостатки классификации подземных кабелей

Недостатки классификации подземных кабелей:

  • В методе межслойной классификации сложно установить потенциалы оболочки.
  • Inter-Sheaths склонны к повреждению во время транспортировки или установки.
  • Диэлектрические потери больше при более высоких напряжениях.
  Также читают:
   Система SCADA - компоненты, архитектура аппаратного и программного обеспечения, типы 
  Тактильные технологии - обратная связь, устройства, принцип работы, приложения 
  Цветовые коды проводки - коды США, Великобритании, Европы и Канады, когда применять  

Классификация подземных кабелей | electricaleasy.com

Электростатическое напряжение в кабеле распределяется неравномерно. Градиент потенциала обратно пропорционален расстоянию от центра кабеля.Следовательно, он будет максимальным (g max ) на поверхности проводника и будет продолжать уменьшаться, пока не станет минимальным (g min ) на поверхности оболочки. Это означает, что электростатическое напряжение в диэлектрике кабеля является максимальным на поверхности проводника и минимальным на поверхности оболочки.

Очевидно, что для безопасного кабеля электрическая прочность изоляции должна быть больше, чем g max , т. Е. Максимальное значение градиента потенциала.Поскольку электростатическое напряжение в кабеле не распределяется равномерно, требуемая прочность диэлектрика также неоднородна. Максимальная диэлектрическая прочность нужна только на поверхности сердечника. Оставшийся диэлектрик излишне прочен и, следовательно, используется неправильно. Это также приводит к излишней толщине кабеля. Большой размер электрооборудования — всегда недостаток. Кроме того, вероятность пробоя изоляции выше, если распределение напряжений неравномерно. Эти проблемы устраняются с помощью Классификация кабелей .

Классификация подземных кабелей

Сортировка кабеля — это не что иное, как процесс достижения равномерного электростатического напряжения в диэлектрике кабеля . Это достигается за счет выравнивания градиента потенциала по всему диэлектрическому слою. Это может быть выполнено двумя способами — (i) классификация емкости и (ii) классификация межслойной оболочки .

Класс емкости

Градация емкости выполняется путем использования различных слоев разных диэлектриков, имеющих разные диэлектрические проницаемости между сердечником и оболочкой.Следовательно, предусмотренная диэлектрическая изоляция становится уже не однородной, а композитной. Различные слои расположены так, что диэлектрическая проницаемость уменьшается от поверхности проводника к оболочке кабеля, то есть диэлектрическая проницаемость диэлектрика обратно пропорциональна расстоянию от центра (точно так же, как градиент потенциала).

Пусть подземный кабель состоит из трех слоев диэлектрика, как показано на изображении выше. Внутренняя жила проводника представлена ​​окружностью радиуса r.Радиусы трех диэлектрических слоев равны соответственно r1, r2 и R. Аналогично, пусть относительные диэлектрические проницаемости равны ε1, ε2 и ε3 соответственно. Значения относительной диэлектрической проницаемости и их расстояния равны ε1> ε2> ε3 и r1

В идеале диэлектрическое напряжение будет равномерным по всему кабелю, если мы будем использовать бесконечные слои диэлектрика. Практически используют два-три слоя. Главный недостаток состоит в том, что нам требуется большее количество диэлектриков, диэлектрическая проницаемость которых может меняться в широких пределах.Это, конечно, дорого. Альтернативой является межканальная сортировка.

[Также прочтите: Емкость подземных кабелей]

Промежуточная градация

В этом методе вместо использования различных диэлектриков и составного диэлектрика используется однородный диэлектрический материал. Однако, чтобы правильно распределить напряжение, мы используем дополнительные металлические оболочки между проводником и основной оболочкой. Эти промежуточные оболочки называются «внутренними оболочками». Эти межоболочечные оболочки затем поддерживаются на соответствующем уровне напряжения.Этот метод улучшает распределение напряжения в диэлектрике кабеля и, как следствие, получается равномерный градиент потенциала.

Межслойная классификация имеет определенные недостатки . Основные ограничения возникают при точном фиксировании межслойных потенциалов и потерь, возникающих из-за повышенных зарядных токов различных межслойных оболочек. По этим причинам такая практика применяется редко.

[Также читайте: Типы подземных кабелей]

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Классификация кабелей — оценка емкости и межслойной оболочки

Сортировка кабелей:

Здесь я собираюсь объяснить класс подземных кабелей .Прежде чем перейти к теме, дайте нам знать , что такое классификация кабелей . Это означает процесс достижения равномерного электростатического напряжения в диэлектрике кабелей. Уже было показано, что электростатическое напряжение в одножильном кабеле имеет максимальное значение (gmax) на поверхности проводника и продолжает уменьшаться по мере продвижения к оболочке.

Максимальное напряжение, которое можно безопасно приложить к кабелю, зависит от gmax, т. Е. Электростатического напряжения на поверхности проводника.Для безопасной работы кабеля с однородным диэлектриком прочность диэлектрика должна быть больше gmax. Если для кабеля используется диэлектрик высокой прочности, он используется только рядом с проводником, где напряжение является максимальным. Но по мере удаления от проводника электростатическое напряжение уменьшается, поэтому диэлектрик будет излишне чрезмерно прочным.

Неравномерное распределение напряжений в кабеле нежелательно по двум причинам. Во-первых, требуется изоляция большей толщины, что увеличивает размер кабеля.Во-вторых, это может привести к пробою изоляции. Чтобы преодолеть вышеупомянутые недостатки, необходимо иметь равномерное распределение напряжений в кабелях. Этого можно добиться, распределяя напряжение таким образом, чтобы его значение увеличивалось во внешних слоях диэлектрика. Это известно как классификация кабелей .

Обязательно к прочтению:

Учебник «Основы энергосистемы В.К. Мехты» является лучшим в отрасли. Возьмите его сейчас по очень низкой цене.

Методы классификации кабелей : (i) Класс емкости

(ii) Класс межслойной оболочки

(i) Класс емкости:

Процесс достижения однородности диэлектрического напряжения за счет использования слоев из различных диэлектриков известен как градация емкости . При градации емкости однородный диэлектрик заменяется композитным диэлектриком.Композитный диэлектрик состоит из различных слоев различных диэлектриков таким образом, что относительная диэлектрическая проницаемость любого слоя обратно пропорциональна его расстоянию от центра.

В таких условиях значение градиента потенциала в любой точке диэлектрика является постоянным и не зависит от его расстояния от центра. Другими словами, диэлектрическое напряжение в кабеле везде одинаково, и градация идеальна. Однако идеальная градация требует использования бесконечного количества диэлектриков, что является невыполнимой задачей.На практике используются два или три диэлектрика в порядке убывания диэлектрической проницаемости; диэлектрик с самой высокой диэлектрической проницаемостью используется около сердечника.

Градуировку емкости можно прекрасно объяснить и получить, обратившись к приведенному ниже рисунку. Имеются три диэлектрика с внешним диаметром d1, d2 и D и относительной диэлектрической проницаемостью ε1, ε2 и ε3 соответственно. Если диэлектрические проницаемости таковы, что ε1> ε2> ε3 и три диэлектрика работают при одинаковом максимальном напряжении, тогда

Разница потенциалов по внутреннему слою

Если бы кабель имел однородный диэлектрик, то при тех же значениях d, D и gmax допустимая разность потенциалов между жилой и заземленной оболочкой была бы

.

Очевидно, V> V ′ i.е., при заданных размерах кабеля, градиентный кабель может работать при более высоком потенциале, чем не градуированный кабель. В качестве альтернативы, для того же безопасного потенциала размер градуированного кабеля будет меньше, чем у не градуированного кабеля. Можно отметить следующие моменты:

(i) Поскольку допустимые значения gmax являются пиковыми значениями, все напряжения в приведенных выше выражениях следует принимать как пиковые, а не среднеквадратичные значения. ценности.

(ii) Если максимальное напряжение в трех диэлектриках не одинаково, то

Недостатки метода оценки емкости:

Принципиальным недостатком метода градуировки емкости является то, что существует несколько высококачественных диэлектриков разумной стоимости, диэлектрическая проницаемость которых варьируется в требуемом диапазоне.

Учебник «Основы энергосистемы В.К. Мехты» является лучшим в отрасли. Возьмите его сейчас по очень низкой цене.

(ii) Классификация по внутренней оболочке:

В этом методе Intersheath Grading используется однородный диэлектрик, но он разделен на различные слои путем размещения металлических промежуточных слоев между сердечником и свинцовой оболочкой. Промежуточные оболочки удерживаются при подходящем потенциале, который находится между потенциалом сердечника и потенциалом земли. .Такое расположение улучшает распределение напряжения в диэлектрике кабеля и, как следствие, получается более равномерный градиент потенциала.

Рассмотрим кабель с диаметром сердечника d и наружной свинцовой оболочкой диаметром D. Предположим, что две межслойные оболочки диаметров d1 и d2 вставлены в однородный диэлектрик и поддерживаются при некоторых фиксированных потенциалах. Пусть V1, V2 и V3, соответственно, будут напряжением между жилами. и внутренняя оболочка 1 между внутренней оболочкой 1 и 2 и между внутренней оболочкой 2 и внешней свинцовой оболочкой.Поскольку существует определенная разность потенциалов между внутренним и внешним слоями каждой межслойной оболочки, каждую оболочку можно рассматривать как однородный одножильный кабель.

Обязательно к прочтению:

Максимальное напряжение между сердечником и межслойной оболочкой 1 составляет

Поскольку диэлектрик однороден, максимальное напряжение в каждом слое одинаково i.е.,




Поскольку кабель ведет себя как три последовательно соединенных конденсатора, все потенциалы совпадают по фазе, т. Е. Напряжение между проводником и заземленной свинцовой оболочкой составляет

V = V1 + V2 + V3

Недостатки Intersheath:

Intersheath имеет три основных недостатка.

  • Во-первых, есть сложности с фиксацией потенциалов интродьюсера.
  • Во-вторых, внутренние оболочки могут быть повреждены во время транспортировки и установки, что может привести к локальным концентрациям градиента потенциала.
  • В-третьих, существуют значительные потери в межоболочечных оболочках из-за зарядных токов. По этим причинам класс между оболочкой используется редко.

Контроль электрического напряжения в кабельных соединениях и заделках

Как контролировать электрическое напряжение в кабельных соединениях и заделках?

Введение

Силовые кабели имеют большое значение в системах передачи и распределения электроэнергии.

Концевые муфты и муфты являются основными принадлежностями силовых кабелей, и они необходимы для выполнения соединений между линиями или с электрическим оборудованием .

Различные аспекты учитываются при разработке концевых муфт и соединений , поскольку они должны обладать такой же целостностью , что и , связанные с ними кабели , при выполнении соединения как для всех внутренних, так и для наружных применений.

Самый важный аспект соединения и заделки высоковольтных кабелей — это контроль диэлектрического напряжения , возникающего в точке заделки экрана Контроль электрического напряжения .

Контроль электрических напряжений и напряжений

Клеммы и соединения кабелей высокого и среднего напряжения должны управлять электрическими полями на концах . Когда изоляционный экран снимается с кабеля, градиентов высокого потенциала концентрируются на в точке сокращения , как показано на Рисунок 1.

Рисунок 1 — Распределение электрического поля

На этом рисунке это может быть видно, что экран заземления кабеля ( 0% ) составляет отрезок f, эквипотенциальные линии (от 20% до 80% ) концентрируются на краю заземляющего электрода , вызывая высокое электрическое напряжение .

Усиление электрического поля в этих точках может вызвать локальных разрядов , которые могут привести либо к пробою по поверхности изоляции, либо к пробою диэлектрика, вызывающему повреждение кабеля .

При прокладке кабеля экранированные кабели требуют контроля электрического напряжения при заделке.

Концевая заделка кабеля и соединение спроектированы так, чтобы устранять концентрацию напряжений на заделке экрана с по предотвращать пробой кабеля электрическое поле должно контролироваться в концевой заделке и соединении кабеля .

Распределение напряжений на стыке проводов значительно различается () из-за изменений профиля, вызванных использованием наконечника .

Острые кромки и выступы на стыке , если оставить без снятия , также приведет к резкому изменению градиента напряжения .

, следовательно, необходимо , чтобы проводник имел гладкий профиль , чтобы не было чрезмерной концентрации напряжений .

Однако более важный аспект контроля напряжений применяется к месту , где заканчивается изоляционный экран .

Следует отметить, что не только диэлектрическое напряжение увеличивается в зоне завершения , но также градиент потенциала составляет , установленный вдоль границы раздела между диэлектриком и окружающей средой .

Напряжение в диэлектрике на окончании экрана будет на значительно выше расчетного напряжения и может привести к преждевременному выходу из строя .

Кроме того, если окружающей средой является воздух , или между диэлектриком и заполняющей средой имеется полость , то напряжение в области может привести к тому, что воздух позволит разряд даже при рабочем напряжении .

Бумага в некоторой степени устойчива к этим разрядам , но для полимерной изоляции , такой как XLPE (сшитый полиэтилен), такие разряды быстро разрушают диэлектрик и в конечном итоге приводят к выходу из строя.

Без применения контроля напряжения , произойдет разрядов , что отрицательно скажется на сроке службы соединения и концевой заделки .

На рис. 2 показано распределение электрического поля без контроля напряжения и с ним.

Рисунок 2 — Распределение электрического поля без контроля напряжения (вверх) и с контролем напряжения (вниз)

Причины

Основные недостатки в области концевой заделки и соединений кабелей высокого и среднего напряжения, требующих контроля напряжений : :

  • Компрессионные выступы, позволяющие влаге проникать в жилы проводника
  • Невозможность устранения воздушных карманов
  • Пересечение жилы, приводящее к частичному разряду
  • Плохая подготовка кабеля
  • Проникновение влаги
  • Неадекватное межфазное и межфазное земля
  • Отслеживание
  • Инструкции по плохому соединению

Соответствующий пост Подводные кабели — конструкция, характеристики, прокладка кабелей и соединения

Методы контроля напряжений

Универсального концевого соединения или соединения нет.Существует множество различных типов муфт и соединений, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Оптимизация концевой заделки кабеля достигается путем исследования различных конструкций.

Правильный метод заделки должен обеспечивать хорошую электрическую и механическую целостность.

Чтобы спроектировать правильную заделку, необходимо провести анализ распределения электрического поля в критических областях .

Метод конуса напряжения

Обычным методом, используемым для управления напряжением , является использование конуса напряжения , который показан на рис. 3 .

Рисунок 3 — Конус напряжения

Конус напряжения представляет собой среднее значение , контролирующее емкость в области оконечной нагрузки экрана , тем самым уменьшая диэлектрическое напряжение вдоль градиента до допустимых пределов в точке завершения .

Конус напряжения выходит за пределы экрана, так что градиент потенциала на диэлектрической поверхности снижается до уровня, при котором разряды не возникают.

В соединениях бумажных кабелей высокого и среднего напряжения , конус напряжения обычно создается по заранее заданному контуру путем ручного наложения изоляционных бумажных лент , в то время как в концевых соединениях конус напряжения либо накладывается вручную или выполнено .С разработкой полимерных и эластомерных кабелей , предварительно отформованных конусов напряжения также были введены.

Перед наложением конуса напряжения необходимо уменьшить электрическое напряжение на стыке проводов , , возникающее по причинам, объясненным ранее .

Концепция должна обеспечить гладкий профиль, так что напряжение выравнивается. Это достигается « ступенями» кабельной бумаги , что достигается путем удаления бумажной изоляции в наборе этапов , , имеющих подступенки и ступеньки от внутренней поверхности проводника к внешней поверхности изоляции .

В случае два конца кабеля , обработанные таким образом и соединенные вместе, наложенные вручную пропитанные бумажные ленты накладываются на сборку для образования соединительного диэлектрика.

Метод термоусаживаемых трубок для контроля напряжения

Другой распространенный метод — это термоусаживаемые трубки для контроля напряжений , которые используются для контроля высоких электрических напряжений в точке подключения изоляционного экрана среднего напряжения с пластмассовой и бумажной изоляцией кабельных соединений и окончания до 36 кВ .

Рисунок 4 — Трубки для контроля напряжений

Они также контролируют высокие напряжения на соединителях в соединениях .

Трубка для контроля напряжения изготовлена ​​из термостабилизированного сшитого полимерного материала с высокой диэлектрической проницаемостью и высоким удельным сопротивлением.

Другие методы контроля напряжения

Другие методы:

  • Ленты или покрытия с высоким сопротивлением, а также материалы с нелинейными резистивными слоями, материал с постоянным поверхностным сопротивлением пропускает небольшой ток и, таким образом, устанавливает линейный градиент напряжения по его длине.Лучшее распределение напряжения достигается за счет использования материалов с нелинейным удельным сопротивлением, что также позволяет увеличить небольшой ток в слое, сопротивление падению материала и плавный линейный градиент напряжения достигается по приложенной длине.
  • Материалы, относительная диэлектрическая проницаемость которых выше, чем у диэлектрика кабеля. Метод основан на том принципе, что когда материалы с разной диэлектрической проницаемостью подвергаются градиенту потенциала по их общей толщине, наибольшее напряжение испытывает материал с самой низкой диэлектрической проницаемостью.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.