Tĩnh điện - nó là gì, nó được tạo ra như thế nào và các vấn đề liên quan đến nó

tĩnh điện là gì

Tĩnh điện xảy ra khi trạng thái cân bằng nội nguyên tử hoặc nội phân tử bị xáo trộn do sự tăng hoặc giảm electron. Thông thường, một nguyên tử ở trạng thái cân bằng vì có cùng số hạt dương và âm—proton và electron. Electron có thể dễ dàng di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Đồng thời, chúng tạo thành các ion dương (nơi không có electron) hoặc âm (một electron hoặc nguyên tử có thêm một electron). Khi sự mất cân bằng này xảy ra, tĩnh điện được tạo ra.

Để biết thêm chi tiết xem tại đây: Về tĩnh điện trong ảnh

Điện tích trên một electron — ( -) 1,6 x 10-19 mặt dây chuyền. Một proton có cùng điện tích có cực dương. Điện tích tĩnh tính bằng coulomb tỷ lệ thuận với sự thừa hoặc thiếu electron, tức là số ion không bền.

Mặt dây chuyền là đơn vị cơ bản của điện tích tĩnh, xác định lượng điện đi qua mặt cắt ngang của dây trong 1 giây ở 1 ampe.

Một ion dương không có một electron, do đó, nó có thể dễ dàng nhận một electron từ hạt tích điện âm. Ngược lại, một ion âm có thể là một điện tử đơn lẻ hoặc một nguyên tử/phân tử có số lượng điện tử lớn. Trong cả hai trường hợp, có một electron có thể trung hòa điện tích dương.

Tĩnh điện được tạo ra như thế nào

Các nguyên nhân chính của tĩnh điện:

• Sự tiếp xúc giữa hai vật liệu và sự tách biệt của chúng với nhau (bao gồm cọ xát, lăn/tháo ra, v.v.).

• Nhiệt độ giảm nhanh (ví dụ: khi vật liệu được đặt trong lò).

• Bức xạ năng lượng cao, bức xạ cực tím, tia X, điện trường mạnh (không phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp).

• Hoạt động cắt (ví dụ: trên máy cắt hoặc máy cắt giấy).

• Thủ công (Tạo tĩnh điện).

Sự tiếp xúc và tách rời bề mặt của vật liệu có lẽ là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra tĩnh điện trong ngành công nghiệp màng cuộn và tấm nhựa. Điện tích tĩnh được tạo ra trong quá trình tháo/cuộn vật liệu hoặc chuyển động của các lớp vật liệu khác nhau so với nhau.

Quá trình này không hoàn toàn rõ ràng, nhưng lời giải thích đúng nhất cho sự xuất hiện của tĩnh điện trong trường hợp này có thể thu được bằng cách tương tự với một tụ điện phẳng, trong đó cơ năng được chuyển thành năng lượng điện khi các bản được tách ra:

Ứng suất kết quả = ứng suất ban đầu x (khoảng cách tấm cuối cùng / khoảng cách tấm ban đầu).

Khi màng tổng hợp chạm vào con lăn nạp/cuộn, một dòng điện nhỏ truyền từ vật liệu sang con lăn gây ra sự mất cân bằng.Khi vật liệu vượt qua vùng tiếp xúc với trục, điện áp tăng lên giống như trong trường hợp các bản tụ điện tại thời điểm tách chúng ra.

Thực tế cho thấy rằng biên độ của điện áp thu được bị giới hạn do sự cố điện xảy ra trong khoảng cách giữa các vật liệu liền kề, độ dẫn điện bề mặt và các yếu tố khác. Khi phim thoát ra khỏi vùng tiếp xúc, bạn thường có thể nghe thấy tiếng nổ nhẹ hoặc quan sát thấy tia lửa. Điều này xảy ra vào thời điểm điện tích tĩnh đạt đến giá trị đủ để phá vỡ không khí xung quanh.

Trước khi tiếp xúc với cuộn, màng tổng hợp trung hòa về điện, nhưng trong quá trình chuyển động và tiếp xúc với các bề mặt tiếp liệu, một dòng điện tử được hướng vào màng và tích điện cho nó một điện tích âm. Nếu trục là kim loại và được nối đất, điện tích dương của nó sẽ nhanh chóng tiêu hao.

Hầu hết các thiết bị đều có nhiều trục nên lượng điện tích và cực của nó có thể thay đổi thường xuyên. Cách tốt nhất để kiểm soát điện tích tĩnh là đo chính xác nó trong khu vực ngay phía trước khu vực có vấn đề. Nếu điện tích bị trung hòa quá sớm, điện tích có thể phục hồi trước khi màng đến vùng có vấn đề này.

Nếu vật thể có khả năng tích trữ điện tích đáng kể và nếu có điện áp cao, tĩnh điện sẽ gây ra các vấn đề nghiêm trọng như hồ quang điện, lực đẩy/hút tĩnh điện hoặc điện giật cho nhân viên.

Sạc cực

Điện tích tĩnh có thể dương hoặc âm.Đối với dòng điện một chiều (AC) và bộ giới hạn thụ động (chổi than), cực tính của điện tích thường không quan trọng.

Vấn đề tĩnh điện

Xả tĩnh trong điện tử

Cần phải chú ý đến vấn đề này, vì nó thường xảy ra khi làm việc với các khối và linh kiện điện tử được sử dụng trong các thiết bị đo lường và điều khiển hiện đại.

Trong thiết bị điện tử, mối nguy hiểm chính liên quan đến tĩnh điện đến từ người mang điện tích và không nên bỏ qua. Dòng phóng sinh ra nhiệt, dẫn đến đứt kết nối, đứt tiếp điểm và đứt dấu vết vi mạch. Điện áp cao cũng phá hủy màng oxit mỏng trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường và các phần tử được phủ khác.

Thông thường, các bộ phận không bị hỏng hoàn toàn, điều này thậm chí còn nguy hiểm hơn vì sự cố không xuất hiện ngay lập tức mà vào thời điểm không thể đoán trước trong quá trình hoạt động của thiết bị.

Theo nguyên tắc chung, khi làm việc với các bộ phận và thiết bị nhạy cảm với tĩnh điện, bạn phải luôn thực hiện các bước để trung hòa điện tích tích tụ trên cơ thể mình.

Lực hút/lực đẩy tĩnh điện

Đây có lẽ là vấn đề phổ biến nhất trong ngành nhựa, giấy, dệt may và các ngành liên quan. Nó thể hiện ở chỗ các vật liệu thay đổi hành vi của chúng một cách độc lập — chúng dính vào nhau hoặc ngược lại, đẩy nhau, dính vào thiết bị, hút bụi, gió bất thường trên thiết bị nhận, v.v.

Lực hút / lực đẩy xảy ra theo định luật Coulomb, dựa trên nguyên tắc đối diện của hình vuông. Ở dạng đơn giản nhất, nó được thể hiện như sau:

Lực hút hoặc lực đẩy (tính bằng Newton) = Điện tích (A) x Điện tích (B) / (Khoảng cách giữa các vật 2 (tính bằng mét)).

Do đó, cường độ của hiệu ứng này liên quan trực tiếp đến biên độ của điện tích tĩnh và khoảng cách giữa các vật thể hút hoặc đẩy. Lực hút và lực đẩy xảy ra theo hướng của các đường sức điện trường.

Nếu hai điện tích có cùng cực, chúng sẽ đẩy nhau; ngược chiều thì hút nhau. Nếu một trong các vật được tích điện, nó sẽ gây ra lực hút, tạo ra ảnh phản chiếu của điện tích trên các vật trung hòa.

Nguy cơ hỏa hoạn

Rủi ro hỏa hoạn không phải là vấn đề chung của tất cả các ngành. Nhưng khả năng xảy ra hỏa hoạn là rất cao trong ngành in ấn và các doanh nghiệp khác sử dụng dung môi dễ cháy.

Trong các khu vực nguy hiểm, các nguồn đánh lửa phổ biến nhất là thiết bị không được nối đất và dây điện chuyển động. Nếu người vận hành trong khu vực nguy hiểm đi giày thể thao hoặc giày có đế không dẫn điện, cơ thể anh ta sẽ có nguy cơ tạo ra điện tích có thể đốt cháy dung môi. Các bộ phận dẫn điện không được nối đất của máy cũng rất nguy hiểm. Tất cả mọi thứ trong khu vực nguy hiểm phải được nối đất đúng cách.

Thông tin sau đây cung cấp giải thích ngắn gọn về khả năng đánh lửa của tĩnh điện trong môi trường dễ cháy. Điều quan trọng là các thương nhân thiếu kinh nghiệm phải biết trước các loại thiết bị để tránh sai lầm trong việc lựa chọn thiết bị để sử dụng trong các điều kiện như vậy.

Khả năng phóng điện gây cháy phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

• loại xử lý;

• xả điện;

• nguồn xả thải;

• xả năng lượng;

• sự hiện diện của môi trường dễ cháy (dung môi trong pha khí, bụi hoặc chất lỏng dễ cháy);

• năng lượng đánh lửa tối thiểu (MEW) của môi trường dễ cháy.

Các loại xả

Có ba loại chính—chổi tia lửa, cọ vẽ và cọ trượt. Trong trường hợp này, quá trình phóng điện mạch vành không được tính đến vì nó không có nhiều năng lượng và diễn ra khá chậm. Phóng điện corona nói chung là vô hại và chỉ nên được xem xét ở những khu vực có nguy cơ cháy nổ rất cao.

Sự xả thân chân thành

Nó chủ yếu đến từ một vật thể cách điện, dẫn điện vừa phải. Nó có thể là cơ thể con người, một bộ phận của máy móc hoặc công cụ. Người ta cho rằng toàn bộ năng lượng của điện tích bị tiêu tán tại thời điểm phát ra tia lửa điện. Nếu năng lượng cao hơn MEW của hơi dung môi, sự bốc cháy có thể xảy ra.

Năng lượng tia lửa được tính như sau: E (tính bằng Joules) = ½ C U2.

Xả từ tay

Phóng điện chổi than xảy ra khi các mảnh sắc nhọn của thiết bị tập trung điện tích trên bề mặt của vật liệu điện môi có đặc tính cách điện khiến điện tích tích tụ. Sự phóng điện bằng chổi than có năng lượng thấp hơn sự phóng điện bằng tia lửa điện và do đó ít gây ra nguy cơ đánh lửa hơn.

Trải bằng bàn chải trượt

Việc phun chổi trượt xảy ra trên các tấm hoặc cuộn vật liệu tổng hợp có điện trở suất cao với mật độ điện tích tăng và các cực điện tích khác nhau ở mỗi bên của mạng lưới. Hiện tượng này có thể do cọ sát hoặc phun sơn tĩnh điện. Hiệu ứng này có thể so sánh với sự phóng điện của một tụ điện phẳng và có thể nguy hiểm như sự phóng tia lửa điện.

Nguồn sức mạnh và năng lượng

Kích thước và hình học của sự phân bố điện tích là những yếu tố quan trọng. Thể tích của cơ thể càng lớn thì càng chứa nhiều năng lượng. Các góc nhọn làm tăng cường độ trường và duy trì phóng điện.

xả điện

Nếu một đối tượng có năng lượng không hoạt động tốt điệnví dụ như cơ thể con người, lực cản của vật thể sẽ làm suy yếu lực đẩy và giảm nguy hiểm. Đối với cơ thể con người, có một quy tắc cơ bản: giả sử rằng tất cả các dung môi có năng lượng đánh lửa tối thiểu bên trong nhỏ hơn 100 mJ đều có thể bốc cháy, mặc dù thực tế là năng lượng chứa trong cơ thể có thể cao gấp 2 đến 3 lần.

Năng lượng đánh lửa tối thiểu MEW

Năng lượng đánh lửa tối thiểu của dung môi và nồng độ của chúng trong khu vực nguy hiểm là những yếu tố rất quan trọng. Nếu năng lượng đánh lửa tối thiểu thấp hơn năng lượng xả, sẽ có nguy cơ cháy.

Điện giật

Ngày càng có nhiều sự chú ý đến câu hỏi về nguy cơ sốc tĩnh trong một doanh nghiệp công nghiệp. Điều này là do sự gia tăng đáng kể các yêu cầu về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp.

Điện giật do tĩnh điện thường không đặc biệt nguy hiểm. Nó chỉ khó chịu và thường gây ra phản ứng nghiêm trọng.

Có hai nguyên nhân phổ biến gây ra sốc tĩnh điện:

điện tích cảm ứng

Nếu một người ở trong điện trường và cầm một vật tích điện, chẳng hạn như cuộn phim, thì cơ thể họ có thể bị nhiễm điện.

Điện tích vẫn còn trong cơ thể người điều khiển nếu anh ta đi giày có đế cách điện cho đến khi anh ta chạm vào thiết bị được nối đất. Điện tích chảy xuống đất đập vào người. Điều này cũng xảy ra khi người điều khiển chạm vào các vật hoặc vật liệu tích điện—do giày cách điện, điện tích tích tụ trong cơ thể. Khi người vận hành chạm vào các bộ phận kim loại của thiết bị, điện tích có thể phóng ra và gây điện giật.

Khi mọi người đi trên thảm tổng hợp, tĩnh điện được tạo ra do sự tiếp xúc giữa thảm và giày. Các tài xế bị điện giật khi họ bước ra khỏi ô tô được kích hoạt bởi một điện tích tích tụ giữa ghế và quần áo của họ khi họ đứng dậy. Giải pháp cho vấn đề này là chạm vào một bộ phận kim loại của ô tô, chẳng hạn như khung cửa, trước khi nhấc khỏi ghế. Điều này cho phép điện tích thoát xuống đất một cách an toàn qua thân xe và lốp xe.

Thiết bị gây ra điện giật

Một cú điện giật như vậy có thể xảy ra, mặc dù nó xảy ra ít thường xuyên hơn nhiều so với thiệt hại do vật liệu gây ra.

Nếu cuộn thu có điện tích đáng kể, thì các ngón tay của người vận hành sẽ tập trung điện tích đến mức đạt đến điểm đứt và xảy ra hiện tượng phóng điện. Ngoài ra, nếu một vật kim loại không nối đất ở trong một điện trường, nó có thể bị nhiễm điện với một điện tích cảm ứng. Vì vật kim loại dẫn điện nên điện tích di động sẽ phóng vào người chạm vào vật đó.