Static na kuryente—ano ito, paano ito nabuo, at ang mga problemang nauugnay dito

Ano ang static na kuryente

Ang static na kuryente ay nangyayari kapag ang intraatomic o intramolecular equilibrium ay nabalisa dahil sa pagkakaroon o pagkawala ng isang electron. Karaniwan, ang isang atom ay nasa ekwilibriyo dahil sa parehong bilang ng mga positibo at negatibong particle—mga proton at electron. Ang mga electron ay madaling lumipat mula sa isang atom patungo sa isa pa. Kasabay nito, bumubuo sila ng positibo (kung saan walang elektron) o negatibo (isang solong elektron o isang atom na may dagdag na elektron) na mga ion. Kapag nangyari ang imbalance na ito, nabubuo ang static na kuryente.

Para sa higit pang mga detalye tingnan dito: Tungkol sa static na kuryente sa mga larawan

Electric charge sa isang electron — ( -) 1.6 x 10-19 pendant. Ang isang proton na may parehong singil ay may positibong polarity. Ang static na singil sa coulomb ay direktang proporsyonal sa labis o kakulangan ng mga electron, i.e. ang bilang ng mga hindi matatag na ion.

Ang pendant ay ang pangunahing yunit ng static charge, na tumutukoy sa dami ng kuryenteng dumadaan sa cross-section ng isang wire sa 1 segundo sa 1 ampere.

Ang isang positibong ion ay walang isang elektron, samakatuwid, madali itong tumanggap ng isang elektron mula sa isang negatibong sisingilin na particle. Ang isang negatibong ion, sa turn, ay maaaring maging isang elektron o isang atom/molekula na may malaking bilang ng mga electron. Sa parehong mga kaso, mayroong isang elektron na maaaring neutralisahin ang positibong singil.

Paano nabuo ang static na kuryente

Ang mga pangunahing sanhi ng static na kuryente:

• Pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang materyales at paghihiwalay ng mga ito sa isa't isa (kabilang ang pagkuskos, pag-roll / pag-unwinding, atbp.).

• Isang mabilis na pagbaba sa temperatura (halimbawa, kapag ang materyal ay inilagay sa oven).

• Mataas na enerhiya na radiation, ultraviolet radiation, X-ray, malalakas na electric field (hindi karaniwan sa mga pang-industriyang aplikasyon).

• Mga operasyon sa pagputol (hal. sa mga cutting machine o paper cutting machine).

• Manwal (Gumawa ng Static Electricity).

Ang pakikipag-ugnay sa ibabaw at paghihiwalay ng mga materyales ay marahil ang pinakakaraniwang sanhi ng static na kuryente sa industriya ng roll film at plastic sheet. Ang static na singil ay nabuo sa panahon ng pag-unwinding / pag-rewinding ng mga materyales o paggalaw ng iba't ibang mga layer ng mga materyales na nauugnay sa bawat isa.

Ang prosesong ito ay hindi ganap na malinaw, ngunit ang pinakatotoong paliwanag para sa hitsura ng static na kuryente sa kasong ito ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkakatulad sa isang flat capacitor, kung saan ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya kapag ang mga plato ay pinaghiwalay:

Nagreresultang stress = inisyal na stress x (final plate spacing / initial plate spacing).

Kapag nahawakan ng synthetic film ang feed / take-up roller, ang bahagyang singil na dumadaloy mula sa materyal patungo sa roller ay nagdudulot ng kawalan ng balanse. Habang nalampasan ng materyal ang contact area sa shaft, ang boltahe ay tumataas sa parehong paraan tulad ng sa kaso ng ang mga capacitor plate sa sandali ng kanilang paghihiwalay.

Ipinapakita ng pagsasanay na ang amplitude ng nagresultang boltahe ay limitado dahil sa pagkasira ng kuryente na nangyayari sa agwat sa pagitan ng mga katabing materyales, kondaktibiti sa ibabaw at iba pang mga kadahilanan. Sa labasan ng pelikula mula sa contact area, madalas kang makakarinig ng bahagyang kaluskos o mapapansin ang mga spark. Nangyayari ito sa sandaling ang static charge ay umabot sa isang halaga na sapat upang masira ang nakapaligid na hangin.

Bago makipag-ugnay sa roll, ang sintetikong pelikula ay neutral sa kuryente, ngunit sa proseso ng paggalaw at pakikipag-ugnay sa mga ibabaw ng pagpapakain, ang isang daloy ng mga electron ay nakadirekta sa pelikula at sinisingil ito ng negatibong singil. Kung ang baras ay metal at pinagbabatayan, ang positibong singil nito ay mabilis na maubos.

Karamihan sa mga kagamitan ay may maraming mga shaft, kaya ang halaga ng singil at ang polarity nito ay maaaring magbago nang madalas. Ang pinakamahusay na paraan upang makontrol ang static na singil ay ang tumpak na sukatin ito sa lugar sa harap lamang ng lugar ng problema. Kung masyadong maagang na-neutralize ang singil, maaari itong mabawi bago maabot ng pelikula ang lugar na ito ng problema.

Kung ang bagay ay may kakayahang mag-imbak ng malaking singil at kung mayroong mataas na boltahe, ang static na kuryente ay magdudulot ng mga seryosong problema tulad ng arcing, electrostatic repulsion/attraction o electric shock sa mga tauhan.

I-charge ang polarity

Ang static na singil ay maaaring maging positibo o negatibo.Para sa direct current (AC) at passive limiters (brushes), ang polarity ng singil ay karaniwang hindi mahalaga.

Mga problema sa static na kuryente

Static discharge sa electronics

Kinakailangan na bigyang-pansin ang problemang ito, dahil madalas itong nangyayari kapag nagtatrabaho sa mga elektronikong bloke at mga bahagi na ginagamit sa modernong kontrol at mga aparato sa pagsukat.

Sa electronics, ang pangunahing panganib na nauugnay sa static na kuryente ay nagmumula sa taong nagdadala ng singil at hindi dapat balewalain. Ang discharge current ay bumubuo ng init, na humahantong sa mga sirang koneksyon, sirang contact, at sirang microcircuit traces. Ang mataas na boltahe ay sumisira din sa manipis na oxide film sa field effect transistors at iba pang coated elements.

Kadalasan, ang mga bahagi ay hindi ganap na nabigo, na maaaring ituring na mas mapanganib, dahil ang malfunction ay hindi lilitaw kaagad, ngunit sa isang hindi mahuhulaan na sandali sa panahon ng pagpapatakbo ng aparato.

Bilang pangkalahatang tuntunin, kapag nagtatrabaho sa mga bahagi at device na sensitibo sa static, dapat kang palaging gumawa ng mga hakbang upang i-neutralize ang built-up na singil sa iyong katawan.

Electrostatic attraction / repulsion

Ito marahil ang pinakakaraniwang problema sa mga plastik, papel, tela at mga kaugnay na industriya. Ito ay nagpapakita ng sarili sa katotohanan na ang mga materyales ay nakapag-iisa na nagbabago ng kanilang pag-uugali - sila ay magkakadikit o, sa kabaligtaran, nagtataboy, dumikit sa kagamitan, umaakit ng alikabok, hindi regular na hangin sa pagtanggap ng aparato, atbp.

Ang pag-akit / pagtanggi ay nangyayari alinsunod sa batas ng Coulomb, na batay sa prinsipyo ng kabaligtaran ng parisukat. Sa pinakasimpleng anyo nito, ito ay ipinahayag tulad ng sumusunod:

Ang lakas ng atraksyon o pagtanggi (sa Newtons) = Charge (A) x Charge (B) / (Distansya sa pagitan ng mga bagay na 2 (sa metro)).

Samakatuwid, ang intensity ng epekto na ito ay direktang nauugnay sa amplitude ng static charge at ang distansya sa pagitan ng mga kaakit-akit o nakakasuklam na mga bagay. Ang atraksyon at pagtanggi ay nangyayari sa direksyon ng mga linya ng electric field.

Kung ang dalawang singil ay may parehong polarity, tinataboy nila; kung kabaligtaran, inaakit nila ang isa't isa. Kung ang isa sa mga bagay ay sinisingil, ito ay magdudulot ng pagkahumaling, na lumilikha ng isang mirror na imahe ng singil sa mga neutral na bagay.

Panganib ng sunog

Ang panganib sa sunog ay hindi karaniwang problema para sa lahat ng industriya. Ngunit ang posibilidad ng sunog ay napakataas sa pag-print at iba pang mga negosyo na gumagamit ng mga nasusunog na solvent.

Sa mga mapanganib na lugar, ang pinakakaraniwang pinagmumulan ng pag-aapoy ay ang mga kagamitang hindi naka-ground at gumagalaw na mga wire. Kung ang isang operator sa isang mapanganib na lugar ay nagsusuot ng mga sapatos na pang-sports o sapatos na may di-conductive na soles, may panganib na ang kanyang katawan ay makabuo ng singil na maaaring mag-apoy ng mga solvent. Mapanganib din ang mga ungrounded conductive na bahagi ng makina. Ang lahat ng nasa danger zone ay dapat na maayos na pinagbabatayan.

Ang sumusunod na impormasyon ay nagbibigay ng maikling paliwanag ng potensyal ng pag-aapoy ng static na kuryente sa mga nasusunog na kapaligiran. Mahalagang alam ng mga walang karanasan na mangangalakal ang mga uri ng kagamitan nang maaga upang maiwasan ang mga pagkakamali sa pagpili ng mga device na gagamitin sa mga ganitong kondisyon.

Ang kakayahan ng isang discharge na magdulot ng sunog ay nakasalalay sa maraming mga variable:

• uri ng pagtatapon;

• kapangyarihan ng paglabas;

• pinagmumulan ng paglabas;

• naglalabas ng enerhiya;

• ang pagkakaroon ng nasusunog na kapaligiran (mga solvent sa gas phase, alikabok o nasusunog na likido);

• minimum ignition energy (MEW) ng isang nasusunog na daluyan.

Mga uri ng discharge

May tatlong pangunahing uri—spark, brush, at slide brush. Sa kasong ito, ang paglabas ng coronary ay hindi isinasaalang-alang, dahil hindi ito masyadong masigla at medyo mabagal. Ang paglabas ng corona ay karaniwang hindi nakakapinsala at dapat lamang isaalang-alang sa mga lugar na napakataas ng panganib sa sunog at pagsabog.

Isang taos-pusong paglabas

Pangunahin itong nagmumula sa isang katamtamang conductive, electrically insulated na bagay. Maaari itong katawan ng tao, bahagi ng makina o kasangkapan. Ipinapalagay na ang lahat ng enerhiya ng singil ay nawala sa sandali ng sparking. Kung ang enerhiya ay mas mataas kaysa sa MEW ng solvent vapor, maaaring mangyari ang pag-aapoy.

Ang enerhiya ng spark ay kinakalkula tulad ng sumusunod: E (sa Joules) = ½ C U2.

Paglabas mula sa mga kamay

Ang paglabas ng brush ay nangyayari kapag ang mga matutulis na piraso ng kagamitan ay itinuon ang singil sa mga ibabaw ng mga dielectric na materyales na ang mga katangian ng insulating ay nagiging sanhi ng pag-iipon nito. Ang isang brush discharge ay may mas mababang enerhiya kaysa sa isang spark discharge at samakatuwid ay nagpapakita ng mas kaunting panganib sa pag-aapoy.

Ikalat gamit ang isang sliding brush

Ang pag-spray ng sliding brush ay nangyayari sa mga sheet o roll ng mataas na resistivity synthetic na materyales na may tumaas na density ng singil at iba't ibang polarity ng singil sa bawat panig ng web. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay maaaring sanhi ng pagkuskos o pag-spray ng powder coating. Ang epekto ay maihahambing sa discharge ng isang flat capacitor at maaaring kasing delikado ng spark discharge.

Pinagmumulan ng kapangyarihan at enerhiya

Ang laki at geometry ng pamamahagi ng singil ay mahalagang mga kadahilanan. Kung mas malaki ang volume ng katawan, mas maraming enerhiya ang nilalaman nito. Ang matatalim na sulok ay nagpapataas ng lakas ng field at nagpapanatili ng mga discharge.

Discharge power

Kung ang isang bagay na may enerhiya ay hindi kumikilos nang maayos kuryentehal. isang katawan ng tao, ang paglaban ng bagay ay magpapahina sa pagbuga at mabawasan ang panganib. Para sa katawan ng tao, mayroong isang pangunahing panuntunan: ipagpalagay na ang lahat ng mga solvent na may panloob na minimum na enerhiya ng pag-aapoy na mas mababa sa 100 mJ ay maaaring mag-apoy, sa kabila ng katotohanan na ang enerhiya na nakapaloob sa katawan ay maaaring 2 hanggang 3 beses na mataas.

Pinakamababang Enerhiya ng Pag-aapoy MEW

Ang pinakamababang enerhiya ng pag-aapoy ng mga solvents at ang kanilang konsentrasyon sa mapanganib na lugar ay napakahalagang mga kadahilanan. Kung ang pinakamababang enerhiya ng pag-aapoy ay mas mababa kaysa sa enerhiya ng paglabas, may panganib ng sunog.

Electric shock

Parami nang parami ang pansin ay binabayaran sa tanong ng panganib ng static shock sa isang pang-industriya na negosyo. Ito ay dahil sa isang makabuluhang pagtaas sa mga kinakailangan sa kalusugan at kaligtasan sa trabaho.

Ang electric shock na dulot ng static na kuryente ay karaniwang hindi partikular na mapanganib. Ito ay hindi kasiya-siya at madalas na nagiging sanhi ng malubhang reaksyon.

Mayroong dalawang karaniwang sanhi ng static shock:

Sapilitan na singil

Kung ang isang tao ay nasa isang electric field at may hawak na isang bagay, tulad ng isang reel ng pelikula, posibleng ma-charge ang kanyang katawan.

Nananatili ang singil sa katawan ng operator kung nakasuot siya ng sapatos na may insulating soles hanggang sa mahawakan niya ang grounded equipment. Ang singil ay dumadaloy pababa sa lupa at tumama sa tao. Nangyayari rin ito kapag hinawakan ng operator ang mga naka-charge na bagay o materyales — dahil sa mga insulating na sapatos, naiipon ang singil sa katawan. Kapag hinawakan ng operator ang mga metal na bahagi ng kagamitan, maaaring ma-discharge ang charge at magdulot ng electric shock.

Kapag ang mga tao ay naglalakad sa mga sintetikong karpet, ang static na kuryente ay nabubuo sa pamamagitan ng pagdikit sa pagitan ng karpet at ng sapatos. Ang mga electric shock na nakukuha ng mga driver kapag bumaba sila sa kanilang mga sasakyan ay na-trigger ng isang charge na naipon sa pagitan ng upuan at ng kanilang mga damit kapag sila ay bumangon. Ang solusyon sa problemang ito ay hawakan ang isang metal na bahagi ng kotse, tulad ng frame ng pinto, bago iangat mula sa upuan. Ito ay nagpapahintulot sa singil na ligtas na maubos sa lupa sa pamamagitan ng katawan ng sasakyan at mga gulong.

Dahil sa electric shock ng kagamitan

Ang ganitong electric shock ay posible, bagaman ito ay nangyayari nang mas madalas kaysa sa pinsala na pinukaw ng materyal.

Kung ang take-up reel ay may malaking singil, nangyayari na ang mga daliri ng operator ay tumutuon sa singil sa isang lawak na umabot ito sa breaking point at may naganap na discharge. Gayundin, kung ang isang ungrounded na metal na bagay ay nasa isang electric field, maaari itong ma-charge ng induced charge. Dahil ang isang metal na bagay ay conductive, ang mobile charge ay maglalabas sa taong humipo sa bagay.