Bảo vệ chống tĩnh điện trong cuộc sống hàng ngày và tại nơi làm việc

Hoạt động hàng ngày của mỗi người đều liên quan đến chuyển động của anh ta trong không gian. Ngoài ra, anh ấy không chỉ đi bộ mà còn di chuyển bằng phương tiện giao thông.

Trong mỗi chuyển động, xảy ra sự phân bố lại các điện tích tĩnh, làm thay đổi cân bằng nội năng giữa các nguyên tử và electron của mỗi chất. Nó liên quan đến quá trình điện khí hóa, sự hình thành tĩnh điện.

Trong chất rắn, sự phân bố điện tích là do sự chuyển động của các electron, còn trong chất lỏng và chất khí, cả electron và ion tích điện. Tất cả những điều này cùng nhau tạo nên sự khác biệt tiềm năng.

Nguyên nhân tĩnh điện

Các ví dụ phổ biến nhất về biểu hiện của lực tĩnh được giải thích ở trường trong những bài học đầu tiên về vật lý, khi các em chà các thanh thủy tinh và ebonit lên vải len và chứng minh lực hút của các mảnh giấy nhỏ đối với chúng.

Kinh nghiệm làm chệch hướng một dòng nước mỏng dưới tác động của các điện tích tĩnh tập trung trên một thanh ebonit cũng đã được biết đến.

Trong cuộc sống hàng ngày, tĩnh điện biểu hiện thường xuyên nhất:

• khi mặc quần áo len hoặc tổng hợp;

• đi giày đế cao su hoặc vớ len trên thảm và batum;

• sử dụng các vật dụng bằng nhựa.

Tình hình trở nên trầm trọng hơn bởi:

• không khí khô trong khuôn viên;

• tường bê tông cốt thép, từ đó các tòa nhà nhiều tầng được tạo ra.

Làm thế nào tĩnh được tạo ra

Thông thường, cơ thể vật chất chứa một số lượng hạt dương và âm bằng nhau, đó là lý do tại sao một sự cân bằng được tạo ra trong nó, đảm bảo trạng thái trung tính của nó. Khi bị xáo trộn, cơ thể thu được một điện tích có dấu hiệu nhất định.

Tĩnh có nghĩa là trạng thái nghỉ ngơi khi cơ thể không di chuyển. Sự phân cực có thể xảy ra bên trong chất của nó—sự chuyển động của các điện tích từ phần này sang phần khác hoặc sự di chuyển của chúng từ một vật thể gần đó.

Sự nhiễm điện của các chất xảy ra do sự thu nhận, loại bỏ hoặc phân tách các điện tích khi:

• tương tác của vật liệu do lực ma sát hoặc lực quay;

• nhiệt độ giảm mạnh;

• chiếu xạ theo những cách khác nhau;

• tách hoặc cắt cơ thể vật lý.

Phí điện phân bố trên bề mặt của vật thể hoặc cách nó một vài khoảng cách tương tác. Đối với các vật thể không nối đất, chúng trải rộng trên diện tích của lớp tiếp xúc và đối với những vật thể được kết nối với đường viền của mặt đất, chúng chảy xuống lớp đó.

Việc mua lại các điện tích tĩnh từ cơ thể và sự thoát nước của chúng xảy ra đồng thời. Điện khí hóa được cung cấp khi cơ thể nhận được tiềm năng năng lượng lớn hơn mức tiêu hao ở môi trường bên ngoài.

Từ vị trí này, một kết luận thực tế được rút ra: để bảo vệ cơ thể khỏi tĩnh điện, cần phải rút các điện tích thu được từ nó xuống vòng lặp trái đất.

Phương pháp ước lượng tĩnh điện

Các chất vật lý, theo khả năng hình thành các điện tích có dấu hiệu khác nhau khi tương tác bằng ma sát với các vật thể khác, được đặc trưng theo thang đo của hiệu ứng điện ma sát. Một số trong số họ được hiển thị trong bức ảnh.

Các sự kiện sau đây có thể được trích dẫn như một ví dụ về sự tương tác của chúng:

• đi tất len ​​hoặc giày có đế cao su trên thảm khô có thể nạp điện cho cơ thể con người lên tới 5 ÷ -6 kV;

• thân ô tô di chuyển trên đường khô ráo có điện thế lên tới 10 kV;

• đai truyền động làm quay ròng rọc được nạp tới 25kV.

Như bạn có thể thấy, tiềm năng của tĩnh điện đạt giá trị rất cao ngay cả trong điều kiện trong nước. Nhưng điều này không gây hại nhiều cho chúng ta, vì nó không có nhiều năng lượng và khả năng phóng điện của nó đi qua điện trở cao của các miếng tiếp xúc và được đo bằng miliampe hoặc hơn một chút.

Ngoài ra, nó được giảm đáng kể bởi độ ẩm không khí. Ảnh hưởng của nó đối với mức độ căng thẳng của cơ thể khi tiếp xúc với các vật liệu khác nhau được thể hiện trong biểu đồ.

Từ phân tích của mình, ông rút ra kết luận: trong môi trường ẩm ướt, tĩnh điện ít xuất hiện hơn. Do đó, các loại kem dưỡng ẩm khác nhau được sử dụng để chống lại nó.

Trong tự nhiên, tĩnh điện có thể rất lớn.Khi các đám mây di chuyển trên một khoảng cách dài, các tiềm năng đáng kể tích tụ giữa chúng, được biểu hiện bằng tia sét, năng lượng đủ để chẻ đôi một cây cổ thụ hàng thế kỷ dọc theo thân cây hoặc thiêu rụi một tòa nhà dân cư.

Khi tĩnh điện phóng điện trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta cảm thấy ngón tay bị "nhéo", nhìn thấy tia lửa phát ra từ đồ len, cảm thấy năng lượng và hiệu quả giảm sút. Dòng điện mà cơ thể chúng ta tiếp xúc trong cuộc sống hàng ngày có ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, trạng thái của hệ thần kinh nhưng không gây ra những tổn thương rõ ràng, có thể nhìn thấy được.

Các nhà sản xuất thiết bị đo lường công nghiệp sản xuất các thiết bị cho phép bạn xác định chính xác cường độ điện áp của các điện tích tĩnh tích lũy cả trên hộp thiết bị và trên cơ thể con người.

Làm thế nào để bảo vệ bạn khỏi tĩnh điện trong nhà của bạn

Mỗi chúng ta nên hiểu các quá trình hình thành sự phóng điện tĩnh gây ra mối đe dọa cho cơ thể chúng ta. Chúng phải được biết đến và giới hạn. Với mục đích này, các hoạt động giáo dục khác nhau được thực hiện, bao gồm các chương trình truyền hình phổ biến cho người dân.

Trên đó, với sự trợ giúp của các phương tiện sẵn có, các phương pháp tạo lực căng tĩnh, nguyên tắc đo lường và phương pháp thực hiện các biện pháp phòng ngừa được trình bày.

Ví dụ, khi xem xét hiệu ứng điện ma sát, tốt nhất là sử dụng lược gỗ tự nhiên để chải tóc, không phải kim loại hoặc nhựa như hầu hết mọi người vẫn làm. Gỗ có đặc tính trung tính và không tạo thành điện tích khi cọ xát vào tóc.

Để loại bỏ điện thế tĩnh khỏi thân xe khi lái xe trên đường khô ráo, người ta sử dụng các dải chống tĩnh điện đặc biệt gắn ở đáy. Nhiều loại trong số này được bán rộng rãi.

Nếu ô tô không có lớp bảo vệ như vậy, thì có thể loại bỏ điện thế bằng cách nối đất ngắn hạn vỏ máy bằng vật kim loại, chẳng hạn như chìa khóa đánh lửa ô tô. Điều đặc biệt quan trọng là phải làm theo quy trình này trước khi tiếp nhiên liệu.

Khi tĩnh điện tích tụ trên quần áo làm bằng vật liệu tổng hợp, nó có thể được loại bỏ bằng cách xử lý hơi nước từ một thùng chứa đặc biệt có thành phần chống tĩnh điện. Nói chung, tốt hơn là sử dụng ít loại vải như vậy và mặc các chất liệu tự nhiên như vải lanh hoặc bông.

Giày đế cao su cũng giúp tích tụ điện tích. Chỉ cần đặt miếng lót chống tĩnh điện làm bằng vật liệu tự nhiên vào đó là đủ, vì tác dụng có hại đối với cơ thể sẽ giảm đi.

Ảnh hưởng của không khí khô đặc trưng của các căn hộ đô thị vào mùa đông đã được thảo luận. Máy tạo độ ẩm đặc biệt hoặc thậm chí những miếng vải ẩm nhỏ đặt trên đồ gia dụng sẽ cải thiện môi trường và giảm sự hình thành tĩnh điện. Nhưng việc làm sạch ướt thường xuyên trong nhà cho phép bạn loại bỏ kịp thời các hạt và bụi nhiễm điện. Đây là một trong những cách tốt nhất để tự bảo vệ mình.

Các thiết bị điện gia dụng cũng tích tụ điện tích tĩnh trên vỏ hộp trong quá trình hoạt động Hệ thống liên kết đẳng thế kết nối với điểm chung của mạch tòa nhà được thiết kế để giảm tác động của chúng.Ngay cả một bồn tắm acrylic đơn giản hoặc một cấu trúc gang cũ có cùng một miếng chèn cũng phải chịu tác động tĩnh và phải được bảo vệ theo cách này.

Bảo vệ chống tĩnh điện được thực hiện như thế nào trong sản xuất?

Các yếu tố làm giảm hiệu suất của thiết bị điện tử

Phóng điện được tạo ra trong quá trình sản xuất vật liệu bán dẫn có thể gây hại lớn, phá vỡ các đặc tính điện của thiết bị hoặc thậm chí vô hiệu hóa chúng hoàn toàn.

Trong cài đặt sản xuất, việc xử lý có thể tùy ý và phụ thuộc vào một số yếu tố khác nhau:

• các giá trị của công suất nhận được;

• tiềm năng năng lượng;

• điện trở của các tiếp điểm;

• loại quá độ;

• tai nạn khác.

Trong trường hợp này, tại thời điểm ban đầu theo thứ tự mười nano giây, dòng phóng điện tăng đến mức tối đa và sau đó giảm xuống trong khoảng 100–300 ns.

Bản chất của sự xuất hiện phóng điện tĩnh trên thiết bị bán dẫn thông qua cơ thể của người vận hành được thể hiện trong ảnh.

Độ lớn của dòng điện bị ảnh hưởng bởi: khả năng tích điện của một người, điện trở của cơ thể người đó và các miếng đệm tiếp xúc.

Trong sản xuất thiết bị điện, phóng điện tĩnh có thể được tạo ra mà không cần sự can thiệp của người vận hành do sự hình thành các tiếp điểm qua các bề mặt được nối đất.

Trong trường hợp này, dòng xả bị ảnh hưởng bởi khả năng tích lũy của vỏ thiết bị và điện trở của các miếng tiếp xúc được hình thành. Trong trường hợp này, điện thế cao cảm ứng và dòng phóng điện tác động đồng thời lên chất bán dẫn ở thời điểm ban đầu.

Do hiệu ứng phức tạp như vậy, thiệt hại có thể là:

1.cụ thể là khi hiệu suất của các phần tử bị giảm đến mức không thể sử dụng được;

2. ẩn — bằng cách giảm các tham số đầu ra, thậm chí đôi khi nằm trong các đặc điểm đã thiết lập của nhà máy.

Loại trục trặc thứ hai rất khó phát hiện: chúng thường ảnh hưởng đến việc giảm năng suất trong quá trình làm việc.

Một ví dụ về thiệt hại như vậy do tác động của điện áp tĩnh cao được thể hiện bằng biểu đồ độ lệch của các đặc tính vôn-ampe áp dụng cho đi-ốt KD522D và mạch tích hợp KR1005VI1 LSI.

Đường màu nâu số 1 hiển thị các tham số của thiết bị bán dẫn trước khi thử nghiệm với điện áp tăng và các đường cong số 2 và 3 cho thấy sự giảm của chúng dưới tác động của điện thế cảm ứng tăng. Trong trường hợp #3, nó có tác động lớn hơn.

Thiệt hại có thể được gây ra bởi hành động của:

• đánh giá quá cao điện áp cảm ứng phá vỡ lớp điện môi của thiết bị bán dẫn hoặc phá vỡ cấu trúc tinh thể;

• mật độ dòng điện cao gây nhiệt độ cao dẫn đến nóng chảy vật liệu và cháy lớp oxit;

• kiểm tra, đào tạo nhiệt điện.

Thiệt hại tiềm ẩn có thể ảnh hưởng đến công việc không ngay lập tức, nhưng sau vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm làm việc.

Phương pháp thực hiện bảo vệ ESD trong sản xuất

Tùy thuộc vào loại thiết bị công nghiệp, một trong các phương pháp duy trì khả năng hoạt động sau đây hoặc sự kết hợp của chúng được sử dụng:

1. loại bỏ sự hình thành điện tích;

2. ngăn họ vào nơi làm việc;

3. tăng khả năng chống lại tác động của phóng điện của các thiết bị và phụ kiện.

Phương pháp # 1 và # 2 cho phép bạn bảo vệ một nhóm lớn các thiết bị khác nhau trong một tổ hợp và phương pháp # 3 được sử dụng cho từng thiết bị.

Hiệu quả cao trong việc duy trì khả năng hoạt động của thiết bị đạt được bằng cách đặt thiết bị trong lồng Faraday, một không gian được bao quanh ở mọi phía bởi một lưới kim loại mịn nối với vòng tiếp đất. Các điện trường bên ngoài không xâm nhập vào bên trong nó và nó có một nam châm tĩnh.

Cáp được bảo vệ hoạt động theo nguyên tắc này.

Bảo vệ chống tĩnh điện được phân loại theo các nguyên tắc thực hiện:

• vật lý và cơ học;

• hóa chất;

• mang tính xây dựng và công nghệ.

Hai phương pháp đầu tiên cho phép bạn ngăn chặn hoặc giảm sự hình thành các điện tích tĩnh và tăng tốc độ thoát nước của chúng. Phương pháp thứ ba bảo vệ các thiết bị khỏi tác động của điện tích, nhưng không ảnh hưởng đến việc thoát nước của chúng.

Bạn có thể cải thiện hệ thống thoát nước thải bằng cách:

• tạo vương miện;

• tăng độ dẫn điện của vật liệu tích tụ điện tích.

Giải quyết những vấn đề này:

• ion hóa không khí;

• tăng bề mặt làm việc;

• lựa chọn vật liệu có độ dẫn thể tích tốt nhất.

Nhờ việc triển khai chúng, các đường cao tốc được chuẩn bị trước được tạo ra để dẫn các điện tích tĩnh đến mạch đất, loại trừ tác động của chúng đối với các bộ phận làm việc của thiết bị. Trong trường hợp này, người ta tính đến việc tổng điện trở của đường dẫn được tạo không được vượt quá 10 ohms.

Nếu vật liệu có điện trở lớn thì việc bảo vệ được thực hiện theo những cách khác. Mặt khác, các điện tích bắt đầu tích tụ trên bề mặt, có thể phóng điện khi tiếp xúc với mặt đất.

Một ví dụ về việc thực hiện bảo vệ tĩnh điện phức tạp tại nơi làm việc cho người vận hành tham gia bảo trì và điều chỉnh các thiết bị điện tử được hiển thị trong ảnh.

Bề mặt của bàn được nối với vòng nối đất bằng dây nối và đệm dẫn điện sử dụng các đầu nối đặc biệt. Người điều hành làm việc trong trang phục đặc biệt, đi giày có đế dẫn điện và ngồi trên ghế có chỗ ngồi đặc biệt. Tất cả các biện pháp này giúp loại bỏ hiệu quả các khoản phí tích lũy trên mặt đất.

Máy ion hóa không khí hoạt động điều chỉnh độ ẩm, giảm khả năng tĩnh điện. Khi sử dụng chúng, người ta tính đến việc hàm lượng hơi nước trong không khí tăng lên ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Vì vậy, họ cố gắng giữ nó ở mức khoảng 40%.

Ngoài ra, một cách hiệu quả có thể là thông gió thường xuyên trong phòng hoặc sử dụng hệ thống thông gió trong đó, khi không khí đi qua các bộ lọc, ion hóa và trộn lẫn, do đó đảm bảo trung hòa các điện tích thu được.

Để giảm khả năng tích tụ của cơ thể con người, vòng đeo tay có thể được sử dụng để bổ sung cho bộ quần áo và giày chống tĩnh điện. Chúng bao gồm một dải dẫn điện được gắn vào vai bằng khóa. Cái sau được kết nối với dây nối đất.

Với phương pháp này, dòng điện đi qua cơ thể con người bị hạn chế. Giá trị của nó không được vượt quá một milliamp. Giá trị lớn hơn có thể gây đau và chấn thương điện.

Trong quá trình phóng điện tích xuống đất, điều quan trọng là phải đảm bảo tốc độ phóng điện trong một giây.Lớp phủ sàn có điện trở thấp được sử dụng cho mục đích này.

Khi làm việc với bảng bán dẫn và linh kiện điện tử, bảo vệ chống lại thiệt hại do tĩnh điện cũng được cung cấp:

• buộc bỏ qua các thiết bị đầu cuối của bảng và khối điện tử trong quá trình kiểm tra;

• sử dụng các dụng cụ và mỏ hàn có đầu làm việc nối đất.

Các thùng chứa chất lỏng dễ cháy đặt trên xe được nối đất bằng dây xích kim loại. Ngay cả thân máy bay cũng được trang bị dây cáp kim loại có tác dụng bảo vệ chống tĩnh điện trong quá trình hạ cánh.