Ochrana pred účinkami stat. elektriny
Ochrana pred účinkami statickej elektriny
Elektrotechnické predpisy. Ochrana pred nebezpečnými účinkami statickej elektriny
ZÁKLADNÉ POJMY A DEFINÍCIE
Statická elektrina – je názov pre nepohybujúce sa elektrické náboje, ktoré sú vytvorené zelektrizovanými telesami. V ich okolí sa následne vytvára elektrostatické pole.
Statická elektrizácia - nazývame tak súhrn procesov vyvolaných elektrickými poliami od elektrických nábojov (statickej elektriny), nahromadených na rôznych materiáloch.
Elektrostatický náboj je elektrický náboj, ktorý vznikol fyzikálno-chemickými procesmi alebo prenesením - kondukciou, elektrostatickou indukciou alebo usadzovaním iónov. Jednotkou náboja je 1 C, ktorý zodpovedá náboju 6,24.1018 elektrónov.
Povrchový odpor Ro je elektrický odpor meraný medzi dvomi susednými elektródami, priloženými na povrch meraného materiálu. Udáva sa v Ω.
Prechodový odpor Rp sa meria medzi elektródami, priloženými na hornú a spodnú plochu vzorky. Veľkosť prechodového odporu sa udáva v Ω.
Elektrizovateľnosť je schopnosť materiálu vytvárať na sebe elektrické náboje pri fyzikálnych alebo chemických procesoch.
Minimálna zápalná energia elektrickou iskrou Wmin je najmenšia elektrická energia (J), potrebná na zapálenie danej látky pri optimálnej koncentrácii a stanovených parametroch okolia a iskrišťa.
NEŽIADÚCE ÚČINKY STATICKEJ ELEKTRINY
Možno ich rozdeliť na:
a) účinky na ľudský organizmus
b) vznik zápalných iskier v prostredí s nebezpečenstvom požiaru alebo výbuchu,
c) deštrukčné účinky elektrických výbojov,
d) poruchy vo výrobných procesoch.
Statická elektrina môže spôsobiť veľké škody a zapríčiniť vážne havárie.
Na ochranu pred nebezpečnými alebo obťažujúcimi účinkami statickej elektriny
VZNIK ELEKTROSTATICKÝCH NÁBOJOV
1. V nenabitom stave sú v látkach elementárne náboje (kladné a záporné) vo vzájomnej rovnováhe.
2. Pri vodivom dotyku dvoch látok nastáva vzájomný prestup týchto elementárnych nábojov a na rozhraní oboch látok sa vytvorí elektrická dvojvrstva.
3. Pritom sa na povrchu jednej z látok nahromadia záporné a na povrchu druhej kladné elektrické náboje.
4. Po oddelení oboch látok zostane tento stav čiastočne zachovaný a na povrchu oboch látok sa objaví rovnaké množstvo elektrického náboja opačnej polarity.
Elektrostatické náboje vznikajú najmä pri:
> Vzájomnom trení telies,
> oddeľovaní materiálov,
> mechanickom namáhaní, miesení, mletí, drvení a sušení,
> vysypávaní a presypávaní materiálov,
> prúdení kvapalín a plynov, výtoku a rozprašovaní,
> dotykom s iným elektricky nabitým telesom (elektrostatickou kondukciou),
> elektrostatickou indukciou,
> viazaním iónov , ktoré sa nachádzajú v okolí telesa.
Elektrizovateľnosť tuhých látok
Z hľadiska elektrizovateľnosti rozdeľujeme tuhé látky podľa hodnoty povrchového odporu Ro na :
- antistatické, ak Ro < 10 na 9 Ω
- obmedzene elektrizovateľné ak 10 na 9Ω < Ro < 10 na 11 Ω
- elektrizovateľné ak Ro ≥ 10 na 11 Ω
Elektrizovateľnosť kvapalín
> Neelektrizovateľné kvapaliny sú kvapaliny s rezistivitou ρ < 10 na 8 Ωm.
> Ak pre rezistivitu ρ platí 10 na 8 < ρ < 10 na 10Ωm, ide o kvapaliny so schopnosťou čiastočnej (krátkodobej) elektrizácie.
> Pri kvapalinách s rezistivitou ρ > 10 na 10 Ωm hrozí všeobecne nebezpečenstvo nabitia
Veľký vplyv na intenzitu procesu nabíjania má stupeň znečistenia kvapalín.
Zvlášť nebezpečné sú rozptýlené čiastočky (napríklad vody) v kvapaline.
Hromadenie elektrických nábojov
K hromadeniu elektrických nábojov na objektoch, osobách, strojnom zariadení, častiach stavebných konštrukcií, dochádza pri tvorbe náboja vtedy, ak nie je zaistená možnosť trvalého zvodu náboja do zeme.
Z hľadiska možnosti uzemnenia možno látky rozdeliť podľa hodnoty povrchového odporu Ro na:
- elektricky vodivé Ro < 5.104Ω
- elektrostaticky vodivé 5. 104 Ω < Ro< 106 Ω
- neuzemniteľné Ro > 106Ω
Elektrostatický náboj na ľuďoch
Človek je z hľadiska elektrostatiky vodič s určitou kapacitou voči zemi. Jej hodnota sa pohybuje od 50 do 250 pF
Ľudské telo sa môže elektrostaticky nabiť týmito spôsobmi:
a) dotykom nabitého objektu,
b) indukciou z nabitého objektu,
c) zachytením iónov zo vzduchu,
d) pohybom odevu po tele, stykom obuvi s podlahovou krytinou,
e) prácou s látkami ľahko elektrizovateľnými.
Fyziologické účinky elektrostatických nábojov
> Veľkosť elektrostatického potenciálu, vznikajúceho pri rôznych činnostiach alebo na rôznych predmetoch a materiáloch je silne závislá od relatívnej vlhkosti vzduchu (tab.).
> Elektrický náboj je schopný pri prechode telom dráždiť nervové centrá, pričom citlivosť je individuálna.
> Z hľadiska citlivosti ľudského organizmu sa považuje jednosmerný prúd 2 mA s dobou vnemu 1 s za medzu citlivosti.
OCHRANNÉ OPATRENIA PROTI STATICKEJ ELEKTRINE
Vznik a hromadenie elektrostatických nábojov možno obmedziť:
a) elektrostatickým uzemnením všetkých elektrostaticky alebo elektricky vodivých objektov,
b) znížením elektrizovateľnosti všetkých použitých látok (antistatickými úpravami, znížením povrchového odporu a pod.),
c) zvýšením relatívnej vlhkosti vzduchu,
e) znížením výdatnosti zdroja tvorby nábojov zmenou technologických parametrov (zmenšením výtokových rýchlostí, znížením prítlačných tlakov).
Ochranné opatrenia pre oblečenie, výstroj a náradie
a) Oblečenie treba voliť z látok obmedzene elektrizovateľných, napr. (ľan alebo bavlna).
b) Ochranné prilby sa v nebezpečných priestoroch z hľadiska zapálenia iskrou môžu používať iba z neelektrizovateľného materiálu.
c) Pracovné rukavice sú v nebezpečných priestoroch povolené iba vo vyhotovení z neelektrizovateľných materiálov
d) Meracie prístroje, nosené na odeve sa pri pohybe trú o odev alebo o kožu pracovníka. Pracovné pomôcky a prístroje majú byť vyhotovené z neelektrizovateľného materiálu alebo s neelektrizovateľným krytom.
Statická elektrina v elektronike
> Všetky integrované obvody sú citlivé na účinky statickej elektriny.
> Škody spôsobujú najmä elektrostatické výboje (ESD).
> Rozsah škôd závisí od prahovej citlivosti súčiastok t.j. od energie, ktorá je už schopná poškodiť ich (najmä ich p-n priechody) a počtu výbojov.
> Štruktúry vyhotovené technológiami zo skupiny MOS napätia na úrovni niekoľko desiatok voltov poškodzujú alebo ich môžu úplne zničiť.
Na základe rozborov bolo vyšpecifikovaných niekoľko typov porúch zapríčinených statickou elektrinou:
1. Zmeny v pamäťových prvkoch spôsobujúce chyby v programoch alebo ich úplnú stratu.
2. Chybné čítanie údajov z pamäťových médií, prípadne úplná nedostupnosť údajov.
3. Chybný prenos údajov v sieťových termináloch alebo ich úplné zlyhanie.
4. Zničenie poistiek.
5. Poškodenie rozvodových dosiek.
Ochrana informačných systémov pred statickou elektrinou
Ochrana pred statickými nábojmi spočíva v elektrostatickom uzemnení. Musí byť realizované tak, aby elektrický potenciál na osobe obsluhujúcej zariadenie informačných systémov neprekročil približne 100 V po 1 sekunde od nabitia (pri pohybe na stoličke, trením odevu a pod.).