Wyładowanie elektrostatyczne | Zapobieganie elektryczności statycznej

Przeszkód i wypadków spowodowanych elektrycznością statyczną można uniknąć, jeżeli wytwarzanie elektryczności statycznej jest stłumione. Ponieważ jest to faktycznie trudne, „eliminacja elektryczności statycznej” ma na celu usunięcie generowanych ładunków. Chociaż trudno jest zneutralizować wnętrze stałego, płynnego lub osadzonego proszku, możliwe jest zneutralizowanie powierzchni, takiej jak powierzchnia stała.

Eliminacja ładunku odbywa się poprzez przeniesienie ładunku o biegunowości przeciwnej do biegunowości naładowanego ładunku do naładowanej części w celu zneutralizowania ładunku. Istnieje metoda wykorzystująca radioizotop do generowania ładunków o przeciwnej biegunowości oraz metoda wykorzystująca wyładowanie koronowe.
Eliminatory statyczne (jonizatory / dejonizatory w różnych postaciach) i listwy eliminacji statycznej są szeroko stosowane, a duża liczba eliminatorów statycznych jest instalowana w fabrykach obsługujących arkusze z tworzywa sztucznego i tym podobne. Podstawowa wiedza na temat eliminacji ładunków statycznych jest przydatna dla użytkowników w celu skutecznego i wydajnego korzystania z eliminatora ładunków statycznych i listwy do eliminacji ładunków elektrostatycznych.

Metoda statycznego usuwania elektryczności przez wyładowanie koronowe

Najpierw opisano wyładowanie koronowe generowane przez ostrą igłę lub cienką linię. Wyładowanie koronowe służy nie tylko do eliminacji ładunków elektrostatycznych, ale także do różnych zastosowań elektryczności statycznej jako generatora jonów.
Rysunek 3.1 pokazuje przykład charakterystyki prądowo-napięciowej wyładowania koronowego, gdy przyłożone jest napięcie stałe.
Elektroda jest koronotronem z drutem wolframowym o średnicy 60 μm. Przekrój zewnętrznej elektrody uziemiającej może mieć kształt litery U, a jej długi bok ma 22 mm, a krótki bok ma 15 mm, jeden z długich boków jest otworem, a linia ma głębokość 5 mm od otworu. Kształty puszek koronotronowych, dla których wyniki pomiarów są pokazane w tym dokumencie, są takie same.

Rys. 3.1

 

Kiedy napięcie F wzrasta od zera i osiąga określone napięcie, prąd I zaczyna płynąć do ostrej igły, cienkiego drutu lub elektrody instalacyjnej. Napięcie to określa się jako napięcie początkowe wyładowania koronowego Vi. Gdy napięcie jest dalej zwiększane, prąd rośnie. Zależność między prądem I a napięciem V jest w przybliżeniu wyrażona za pomocą następującego równania. A jest współczynnikiem określanym przez rozmiar elektrody (krzywizna i średnica drutu na końcu igły) oraz odległość od przeciwnej elektrody.
I = A × (V-Vi) × V

Krótko mówiąc, prąd koronowy I jest kwadratową funkcją napięcia V i nie rośnie przy wartości zerowej do pewnego napięcia Vi. Rysunek 3.1 pokazuje przypadek drutu o długości efektywnej 200 mm, w którym prąd jest mniejszy niż 1 mA. Z igłą zamiast linii prąd jest znacznie mniejszy.
Należy zwrócić uwagę na różnicę w polaryzacji między przyłożeniem napięcia ujemnego (ujemnego wyładowania koronowego) a przyłożeniem napięcia (dodatniego wyładowania koronowego) do ostrej igły lub cienkiego drutu. Napięcie początkowe wyładowania koronowego jest mniejsze dla ujemnej wyładowania koronowego. W porównaniu z tym samym napięciem prąd I jest większy w ujemnej koronie. Innymi słowy, zdolność dostarczania ładunku przez ujemną koronę jest lepsza. Zastosowanie wyładowania koronowego wymaga zasilacza wysokiego napięcia, który jest często nieporęczny, ciężki i wymaga starannej uwagi.

Ujemna korona jest preferowana pod względem ograniczenia mocy wysokiego napięcia. Niezależnie od tego, czy zastosowana jest dodatnia czy ujemna korona, wymagane jest zasilanie wysokonapięciowe o wartości kilku kV, o ile znajduje się ono w atmosferze (R zmniejsza się po zastosowaniu ciśnienia). Rolki dodatnie mają tendencję do iskrzenia przy wzroście napięcia, podczas gdy ujemne korony są stabilne w wysokim zakresie napięcia. Zwykle do korotronu przykładane jest napięcie około dwa razy V.
Jednak ujemne korony mają swoje wady. Jednym z nich jest to, że rolki na elektrodzie drutowej nie są jednolite, ale lokalne. Dodatnia korona ma doskonałą jednorodność. Widać to wyraźnie na zdjęciu światła wyładowania koronowego na ryc. 3.2.
 

Rys. 3.2

Wyładowanie koronowe obejmuje generowanie ozonu. Jest to również wadą, ponieważ ujemna korona wytwarza więcej ozonu niż dodatnia korona.

 

Aktywna eliminacja statyczna

Podłączenie zasilacza wysokiego napięcia do elektrody wyładowania koronowego i usunięcie ładunków z wytworzonymi ładunkami nazywa się aktywnym usuwaniem ładunku. Jak opisano poniżej, przypadek, w którym nie stosuje się zasilacza wysokiego napięcia, nazywa się eliminacją statyczną.
Elektroda wyładowania koronowego stworzona do generowania ładunków nazywana jest koronotronem. Rysunek 3.5 pokazuje korotron dla maszyny kopiującej, w której metalowa puszka o przekroju w kształcie litery U jest pokryta cienkim drutem wolframowym. Wyładowanie koronowe zachodzi w drucie, powodując przepływ ładunku, który nie tylko przepływa do uziemionej metalowej puszki, ale także wypływa z otworu w kształcie litery U. Rysunek 3.1 pokazuje charakterystykę prądowo-napięciową koronowego koronotronu pokazanego na rysunku. Napięcie początkowe K wyładowania koronowego wynosi od 3 do 4 kV i jest stosowane w połączeniu z zasilaczem prądu stałego o wartości około 6 kV.

Przy aktywnej eliminacji statycznej można zastosować dowolne napięcie na krzywej prądowo-napięciowej, jak pokazano na ryc. 3.1, dzięki czemu można dowolnie ustawiać biegunowość i ilość dostarczanego ładunku. ・ Nawet jeśli arkusz jest przenoszony przez rolki itp.), Można zwiększyć ilość dostarczanego wsadu.

 Jeśli chodzi o polaryzację, do elektrody narożnej przykładane jest napięcie stałe o przeciwnej polaryzacji niż ładowanie neutralizowanego obiektu. Niektóre modele mogą dostarczać ładunki zarówno dodatnie, jak i ujemne oraz zmieniać ich (równowagę jonową). Podaż ładunku może być automatycznie kontrolowana zgodnie ze stanem ładowania, a takie systemy zostały skomercjalizowane.
Prąd przemienny może być przyłożony do elektrody koronowej. W komercyjnych jonizatorach AC (50 Hz lub 60 Hz, dodatnia i ujemna korona, są przełączane co pół cyklu. Taki neutralizator AC może dostarczać ładunki dodatnie i ujemne. Ładunek dodatni jest przyciągany do ujemnie naładowanej części obiektu, a ładunek ujemny jest przyciągany do dodatnio naładowanej części, aby odpowiednio zneutralizować ładunek na elemencie. Jeśli eliminator statyczny przykłada wysokie napięcie prądu przemiennego, użyj transformatora upływowego lub umieść kondensator między transformatorem a elektrodą neutralizującą. Energia wtrysku może być ograniczona metodą wprowadzania, a niektóre neutralizatory prądu przemiennego mają zrównoważone produkty.
W rzeczywistości powierzchnia obiektu, który ma być zneutralizowany, nie ma równomiernego rozkładu ładunków elektrycznych, ale raczej ma tak zwane zacienienie, a zdarzają się przypadki, w których występują zarówno części naładowane dodatnio, jak i ujemnie. Jeśli występuje część naładowana dodatnio i część ujemnie naładowana, neutralizator AC uważa się za skuteczny.
W aktywnej eliminacji statycznej dostarczany i neutralizowany jest nie tylko ładunek o przeciwnej biegunowości do naładowanego ładunku, ale także ładunek może być ładowany do przeciwnej biegunowości. Należy zachować ostrożność podczas usuwania elektryczności statycznej z plastikowego arkusza, jeśli za arkuszem znajduje się uziemiona metalowa płyta. Używanie eliminatora statycznego prądu stałego na plastikowym arkuszu pokrywającym przewód uziemiający jest urządzeniem ładującym, które stosuje ładunek biegunów eliminatora statycznego do arkusza, a nie eliminację statyczną.

Z punktu widzenia efektu eliminacji statycznej pożądane jest, aby obiekt był jak najbliżej celu eliminacji statycznej. W praktyce może być jednak trudno zbliżyć się do około 10 mm.
Dlatego istnieje eliminator statyczny typu dmuchawa, dysza, czy listwa antystatyczna z nadmuchem, który wysyła ładunki elektryczne przez przepływ powietrza.
W wyładowaniu koronowym jony poruszają się, powodując zderzenie ich z powietrzem i wytworzenie przepływu powietrza. Nazywa się to wiatrem koronowym, a prędkość przepływu wiatru koronowego wynosi około kilku m / s.
W eliminatorze statycznym typu dmuchawa jony są wysyłane przy użyciu silniejszego wiatru niż wiatr koronowy.

 

Ładunek i potencjał ładowania naładowanego obiektu

Jest to kolejność, w której pasywna eliminacja statyczna jest opisywana po aktywnej eliminacji statycznej, ale przed tym konieczne jest wyjaśnienie naładowanego ładunku i potencjału ładowania naładowanego obiektu.
Jak pokazano na rysunku 3.8, zakłada się, że na płycie uziemiającej znajduje się płyta izolacyjna i że górna powierzchnia jest naładowana. Zakłada się, że ładunek wynosi q na jednostkę powierzchni. Jeżeli pojemność powierzchni płyty izolacyjnej do ziemi wynosi c na jednostkę powierzchni, ładunek na górnej powierzchni płyty izolacyjnej jest określony przez prawo q = c × V.
V = q / c
Jest W tym przypadku przyjmuje się, że C jest kondensatorem z płytą równoległą układającą płyty izolacyjne (przenikalność względna ε, grubość t).
c = εo × εr / t
Jest εo - to przenikalność próżniowa.
Podczas rzeczywistego pomiaru naładowanego potencjału należy zbliżyć urządzenie pomiarowe, jak pokazano na ryc. 3.8 (a). Ponieważ głowica i obudowa przyrządu pomiarowego są takie same jak uziemiony obiekt, potencjał ślepej próby tuż poniżej potencjalnego przyrządu pomiarowego zmniejsza się zgodnie ze wzrostem pojemności uziemienia z tego powodu. W tym sensie lepiej jest umieścić potencjalne urządzenie pomiarowe w pewnej odległości od mierzonego obiektu, ale lepiej jest przybliżyć je ze względu na czułość pomiaru itp. W przypadku dostępnych w handlu potencjalnych urządzeń pomiarowych odległość ta jest określona przez producenta. Kiedy jest prawidłowa często emituje dźwięk lub inny znak sygnał.
Naładowane ładunki nie zawsze są równomiernie rozłożone na płycie izolacyjnej. Aby to szczegółowo zbadać, konieczne jest zmniejszenie czujnika potencjometru i umieszczenie go blisko obiektu. Rozdzielczość, przy której mierzony jest rozkład, jest w przybliżeniu równa odległości między obiektami czujnika. Na przykład, jeśli odległość ta wynosi 10 m, nie można zmierzyć wzoru znacznie drobniejszego niż 10 mm.

Rys. 3.8

Co teraz, jeśli podniesiemy naładowaną płytę izolacyjną, jak pokazano na ryc. 3.8 (b)?
Załóż, że ładunek nie wycieka i nie ucieka. Ponieważ pojemność (na jednostkę powierzchni) C 'górnej powierzchni płyty izolacyjnej jest równa pojemności (na jednostkę powierzchni) Cd szczeliny powietrznej, jest ona w szeregu C.

C ’= 1 (1 / C + 1 / Cd)

Staje się niższy. Jeśli szczelina powietrzna to d

Cd = εo / d

Jest W tym momencie potencjał naładowany v 'na górnej powierzchni płyty izolacyjnej wynosi
v '= q / C' = q (1 / C + 1 / Cd) = q / C + q / Cd = q / c (1 + C / Cd) i wzrasta o czasy C / Cd. Innymi słowy, kiedy płyta izolacyjna jest podnoszona, potencjał naładowany rośnie. Ponieważ powiększenie C / Cd wzrostu jest proporcjonalne do podniesionej odległości d, na przykład, jeżeli cienki arkusz izolacyjny o grubości 1 mm lub mniejszej jest ładowany i podnoszony o kilka mm, potencjał gwałtownie rośnie.
I odwrotnie, zakładając, że istnieje naładowany obiekt, gdy zbliża się do uziemionego obiektu (wzrost pojemności uziemienia), potencjał spada. Można to wyraźnie zrozumieć, przecierając dno plastiku w celu naładowania go i mierząc potencjał, zmieniając jednocześnie odległość od biurka (co można uznać za uziemiony przedmiot). W pasywnej eliminacji statycznej ważne jest trzymanie obiektu elektrycznego z dala od uziemionego obiektu i izolowanie go.
Wzrost potencjału oznacza wzrost energii. Gdy naładowany obiekt jest podnoszony lub usuwany z płyty uziemiającej, wykonuje pracę mechaniczną, która zwiększa energię.
Powszechnym doświadczeniem jest to, że naładowane arkusze przyklejają się do płaszczyzny podłoża (w Coulomba) i trudno je oderwać.

 

Szczotka antystatyczna do pasywnej eliminacji statycznej i statycznej eliminacji

W pasywnej eliminacji statycznej „szczotka eliminacji statycznej” jest umieszczana blisko obiektu, który ma być zneutralizowany, bez użycia zasilacza wysokiego napięcia. Jak pokazano na ryc. 3.9, pędzel do eliminacji wyładowań statycznych ma podłużny kształt (kilkaset mm), dzięki czemu może być użyta w neutralizacji ładunków na szerokich powierzchniach. Szczotka eliminująca wyładowania statyczne jest czasem nazywana samorozładowującym się eliminatorem statycznym.

Rys. 3.9

Użyj drutu metalowego do uziemienia szczotki eliminującej wyładowania elektrostatyczne. Naładowany obiekt ma znacznie wyższy potencjał względem ziemi. Nawet samo pocieranie plastikowego podkładu może wynosić od kilku do kilkudziesięciu kV. Z porównania z napięciem na rycinie 3.1 widać, że do wytworzenia wyładowania koronowego wystarcza napięcie od kilku kV do kilkudziesięciu kV.

Gdy uziemiona szczotka neutralizująca zostanie przybliżona do naładowanego obiektu, potencjał ten powoduje wyładowanie koronowe z końców włosia szczotki elektrycznej. Jeśli biegunowość naładowanego obiektu jest dodatnia, pasek neutralizacji uziemienia jest względnie ujemny w stosunku do naładowanego obiektu, więc wyładowanie koronowe szczotki neutralizacyjnej jest ujemne. Podobnie dodatnia korona jest generowana ze szczotki neutralizacyjnej umieszczonej w pobliżu ujemnie naładowanego obiektu. Innymi słowy, następuje wyładowanie koronowe o biegunowości, która neutralizuje pasmo obiektu. Jak opisano powyżej, szczotka neutralizacyjna jest wygodna, ponieważ może neutralizować zarówno dodatnio, jak i ujemnie naładowane obiekty.
Sama szczotka eliminująca wyładowania statyczne nie ma wysokiego napięcia i wykorzystuje potencjał neutralizowany obiektu. Szczotka eliminująca wyładowania elektrostatyczne jest niedroga, łatwa w instalacji i nie wykorzystuje wysokonapięciowego zasilacza, który jest drogi i wymaga względów bezpieczeństwa. Istnieją jednak pewne warunki skuteczności statycznej szczotki eliminującej. Wyjaśnię to poniżej.

Rysunek 3.11 pokazuje wyniki rzeczywistych pomiarów napięć wyładowania koronowego z kilku rodzajów statycznych szczotek eliminujących. Napięcie początku wyładowania koronowego jest niższe, gdy szczotka do usuwania ładunku jest ujemna (cel usuwania ładunku jest dodatni), niż gdy biegunowość jest przeciwna.

Oznacza to, że szczotka eliminująca wyładowania statyczne działa bardziej skutecznie podczas neutralizacji obiektu naładowanego dodatnio niż podczas neutralizacji obiektu naładowanego ujemnie (jeśli inne warunki są takie same). Im mniejsza odległość między przedmiotem a pędzlem, tym niższe napięcie początkowe koronowe. Jednak nawet jeśli odległość ta jest mniejsza niż 5 mm, Vi wynosi około 1 kV. Dlatego szczotka eliminująca wyładowania elektrostatyczne nie może wyeliminować elektryczności statycznej o wartości około 1 kV lub mniejszej. Nawet jeśli ładunek zostanie usunięty za pomocą szczotki, pozostanie potencjał około 1 kV.
Zakres działania antystatycznej szczotki eliminującej opisany powyżej występuje, gdy nie ma ruchu celu eliminacji statycznej i szczotki eliminacji statycznej. Gdy arkusz z tworzywa sztucznego jest przenoszony przez rolki, naładowany przedmiot (arkusz z tworzywa sztucznego) porusza się ze znacznie dużą prędkością. Ładunek generowany przez wyładowanie koronowe porusza się wzdłuż linii siły elektrycznej i dociera do naładowanej powierzchni (wymagany czas zależy od siły pola elektrycznego i ruchliwości jonów) .Jeśli jednak naładowany obiekt porusza się z dużą prędkością, ładunek jest usuwany. Nie jest na czas. W takim przypadku eliminacja statyczna zatrzymuje się przed Vi na rysunku. W tej chwili potencjał wyższy niż Vi pozostaje, nawet jeśli ładunek zostanie usunięty.

Pożądane jest, aby szczotka antystatyczna eliminująca miała niskie napięcie początkowe wyładowania koronowego Vi. Dlatego jako drut stosuje się cienki drut, dzięki czemu czubek włosów szczotki eliminującej ma ostry kształt igły, a pole elektryczne na czubku włosów jest wyjątkowo wysokie. Istnieje przykład, w którym dostępny w handlu antystatyczna szczotka eliminacyjna wykorzystuje dużą liczbę włókien węglowych o średnicy około 20 μm i grubości około 0,3 mm.
Jednak bez względu na to, jak używane są cienkie włosy, jeśli duża liczba włosów jest gęsta, pole elektryczne na końcach włosów zmniejszy się. Nawet jeśli jest to drzewo iglaste z ostrymi liśćmi, sylwetka (koperta) drzewa jest taka sama jak gładka linia.

Rycina 3.12 pokazuje wyniki rejestracji światła wyładowania koronowego generowanego, gdy dostępna w szczotka antystatyczna neutralizacyjna jest przeciwna do uziemionego metalu (płaska płyta) za pomocą kamery o bardzo wysokiej czułości (kamera wyposażona w wzmacniacz obrazu). Drut nie ma praktycznie żadnego wpływu na rozładowanie, ale w przykładzie pokazanym na rysunku jest to stal nierdzewna lub węgiel. Jak widać na rysunku, jednolity typ (b), w którym włosia szczotki są równomiernie rozmieszczone, oraz typ klastra (a), w którym wiązki drutów są rozmieszczone w równych odstępach względem siebie, mają więcej plam świetlnych.
W przypadku typu zatłoczonego liczba plam świetlnych jest duża w połowie długości drutu, co wskazuje, że wyładowanie następuje z końcówki „zakręconych włosów”, które zostały zaburzone. Podobnie w typie gęstym (c), w którym posadzono dużą liczbę włosia, wyładowanie jest wytwarzane z „piggy hair”. Ponadto, ponieważ na końcu szczotki znajduje się wiele plam świetlnych, jasne jest, że jeśli włosie jest gęste, siła pola będzie niewielka, a wyładowanie będzie trudne, a ładunek nie zostanie usunięty.
Na podstawie tych wyników można wywnioskować, że w idealnym przypadku, w którym nie ma „kręconych włosów”, lepiej jest nie mieć jednolitego typu, a drut jest rzadki, a tak naprawdę, że są „kręcone włosy”, aby tłok był dobry. Gęsty typ nie ma żadnych zalet. Istnieją różne rodzaje dostępnych w handlu antystatycznych szczotek eliminacyjnych, takich jak piłokształtny kształt z użyciem papieru, tkaniny lub gumy jako materiału, zwiększenie długości włosia (im dłuższe włosie, tym łatwiej będzie je złamać) i różne odmiany. Nie powinien mieć żadnej specjalnej przewagi.
W eksperymencie, nawet gdy napięcie ujemne jest przyłożone do statycznego paska eliminacji, liczba plam świetlnych jest większa niż ta przy znaku napięcia dodatniego, nawet przy niższym napięciu. Dlatego można zauważyć, że pasek samorozładowujący eliminujący ładunki statyczne działa skuteczniej w przypadku obiektów o dodatnim paśmie niż obiektów o ujemnym ładunku.
Jak wspomniano powyżej, statyczny pasek eliminacji musi mieć małą pojemność do ziemi. Dlatego uchwyt drutu do podtrzymywania włosów jest wykonany z tworzywa sztucznego zamiast metalu, a im mniejszy rozmiar (szerokość i grubość), tym lepiej. Należy unikać stosowania bardzo dużych lub długich włosów o wielkości kilkudziesięciu milimetrów lub więcej, ponieważ zwiększa to pojemność gruntu.
 

Dwustronne ładowanie i statyczna eliminacja arkusza izolacyjnego

Arkusze izolacyjne, takie jak arkusze z tworzywa sztucznego, mogą być ładowane po obu stronach. Arkusze, które zostały wielokrotnie nawinięte i rozwinięte przez wiele rolek, są zwykle ładowane. W pomiarze z naładowanym elektrometrem mierzy się nie tylko stronę przednią, ale także tylną. Niewielka odległość od cienkiego arkusza (odległość mierzona za pomocą elektrometru zainstalowanego kilkadziesiąt razy lub więcej, grubość arkusza jest potencjałem wyznaczonym przez sumę algebraiczną naładowanych ładunków po obu stronach. Jeśli ładunek elektryczny dodatnich i ujemnych biegunowości jest przeciwny, a wartość bezwzględna jest wysoka, stan podobny do stanu podwójnej warstwy elektrycznej jest odejmowany i mierzony za pomocą elektrometru, a zmierzona wartość jest prawie taka sama jak w stanie nienaładowanym. Dwa naładowane arkusze „wyglądają, jakby nie były naładowane” przez elektrometr i pasek eliminacji statycznej, ponieważ „linie siły elektrycznej nie wychodzą na zewnątrz”.
Usunięcie prądu z dwustronnie naładowanego arkusza nie jest łatwe. Gdy obie strony są naładowane z tą samą polaryzacją, eliminator statyczny (zwłaszcza aktywny eliminator statyczny) próbuje dostarczyć ładunki elektryczne, aby wyeliminować nie tylko ładunek na powierzchni przedniej, ale także na powierzchni tylnej. Ponieważ ładunek wysyłany z eliminatora statycznego nie może przejść przez arkusz, gromadzi się on na powierzchni arkusza. W ten sposób ładunek na stole gromadzi się w przeciwnej biegunowości niż ładunek, który został początkowo rozładowany.

Ładunek na tylnej stronie arkusza pozostaje niezmieniony. W końcu powstaje elektryczna podwójna warstwa.
Gdy obie strony są naładowane przeciwnymi biegunami, efekt uważa się za bardzo mały, jeśli po prostu zastosuje się urządzenie elektryczne.
Rzeczywisty ładunek na powierzchni arkusza nie jest jednobiegunowy, a gęstość ładunku zmienia się w zależności od lokalizacji. Rzeczywiście istnieją różnice wysokości w zależności od lokalizacji na mapie, a są miejsca poniżej poziomu morza, a głębokość wody w morzu różni się w zależności od lokalizacji. Wyeliminowanie takich naładowanych obiektów nie jest łatwe.

Jeśli opracujesz w oparciu o podstawową koncepcję opisaną powyżej, znajdziesz dobre prawo odpowiednie do sytuacji.
Usunięcie prądu zajmuje trochę czasu. Ponieważ ładunek z eliminatora statycznego nie jest nieskończony, neutralizacja ładunku wymaga czasu. W praktyce obiekt często się porusza, na przykład podczas usuwania prądu z długiego arkusza. Jeśli ruchliwość jest wysoka, eliminacja statyczna będzie niewystarczająca, a jeśli jest odwrotnie, nadmierna eliminacja statyczna spowoduje obciążenie przeciwną biegunowością.
Dlatego konieczne jest eksperymentalne określenie podczas eliminacji statycznej. Wystarczy kontrolować eliminator statyczny, mierząc i monitorując stan naładowania obiektu po naładowaniu energii elektrycznej, jest to jednak system na dużą skalę, który w wielu przypadkach nie jest wykonalny pod względem przestrzeni instalacyjnej i kosztów. Jak opisano powyżej, eliminacja statyczna nie jest łatwym i łatwym zadaniem i pozostaje jeszcze kwestia do zbadania.


Statyczne usuwanie elektryczności przez wilgoć

Podniesienie wilgotności atmosfery jest metodą zmniejszającą prawdopodobieństwo wystąpienia problemu elektryczności statycznej. Problemy i wypadki związane z elektrycznością statyczną mogą wystąpić zimą i raczej nie występują w wilgotnym lecie. Jednak przy powszechnym stosowaniu klimatyzatorów wilgotność względna w pomieszczeniu może łatwo spaść poniżej 40% w zimie.

W fabrykach, które obsługują arkusze i folie, często rozpylają wodę na podłogę, gdy martwią się problemami elektryczności statycznej w zimie. Jest to prosta i niedroga metoda: uzasadnione jest zwiększenie przecieku poprzez zwiększenie stopnia, ponieważ nie trzeba brać pod uwagę problemów z przodu i tyłu lub nadmiernej eliminacji ładunków elektrostatycznych.

Nawet jeśli wilgotność nie jest wysoka, elektryczność statyczna zostanie wyeliminowana, jeśli można zwiększyć wyciek. Jeśli zastosowany zostanie materiał przewodzący lub półprzewodnikowy, efekt eliminacji statycznej wzrośnie niezależnie od obecności lub braku wody na powierzchni.
Oprócz zwiększenia przewodności powierzchni skuteczne jest również zwiększenie przewodności objętościowej (objętości) materiału. Powszechnie stosuje się sadzę i tym podobne. W przypadku odzieży roboczej lub wyrobów włókienniczych część przędzy może być metalowa lub przewodząca.

Ilość (a czasem i biegunowość) ładunku generowanego przez kontakt i tarcie można zmieniać, wybierając materiał przedmiotu, z którym ma się kontaktować. Aby to zrobić, zapoznaj się z poniższymi informacjami.

Jeśli ładowanie materiału stanowi problem, wybierz materiał, który styka się z materiałem lub ściera go jak najbliżej pociągu ładującego. W takim przypadku wygenerowany ładunek powinien być znacznie mniej naładowany w kombinacji materiałów znajdujących się w odległych miejscach w pociągu ładującym. Na przykład ładunek jest znacznie mniejszy, gdy folia polietylenowa jest wcierana nylonem, niż w przypadku wcierania polipropylenem (patrz poniżej).


Ponieważ stosowane materiały są wybierane z uwzględnieniem różnych właściwości, często nie jest możliwe przejście na inne materiały tylko z uwzględnieniem tendencji do ładowania. Dlatego czasami stosuje się metodę, w której materiał zmienia się tylko częściowo, a wytworzony ładunek neutralizuje się wytworzonym ładunkiem o przeciwnej biegunowości. Na przykład, w celu zmniejszenia elektryfikacji proszku przepływającego przez rurę, materiał rury jest częściowo zastępowany materiałem, który powoduje ładowanie w odwrotnej polaryzacji. Warto wybrać elektryfikację do wyboru materiałów.

Jednak ze względów praktycznych istnieją co najmniej dwa problemy z tą metodą. Po pierwsze, opublikowano niewiele danych dotyczących materiałów obciążonych ładowaniem i brak nowych danych. Dlatego, aby wybrać kombinację materiałów, która może zmniejszyć ładowanie, konieczne jest samodzielne wybranie i przetestowanie różnych materiałów, odwołując się do sekwencji ładowania opublikowanych w przeszłości. Och, zaskakująco trudno jest przetestować ładowność materiału.

Zamiast używać dokładnego sprzętu testującego kontakt lub tryb ładowania do testowania tego materiału, lepiej jest zastąpić materiał aktualnie używany w rzeczywistym sprzęcie roboczym innym materiałem, aby określić jego działanie. Jest przecież najlepszy sposób. Jeśli jednak nie jest to łatwe lub jeśli pożądany jest bardziej wszechstronny wynik oceny, wymagana jest inna metoda oceny.

Drugi problem polega na tym, że tendencja ładowania materiału zmienia się w zależności od zanieczyszczenia powierzchni i historii użytkowania. Natychmiast po wymianie materiału, nawet jeśli stan naładowania jest zgodny z oczekiwaniami, stan naładowania może się zmieniać w okresie użytkowania. W przypadku materiałów o wysokiej higroskopijności charakterystyka ładowania może zmieniać się z powodu wilgotności. Geometryczny wzór powierzchni może również wpływać na charakterystykę ładowania. Dlatego konieczne jest przeprowadzenie testu materiałowego z uwzględnieniem tych czynników.

 

Właściwości elektryczne

Zasadniczo uważa się, że materiał o wyższej właściwości izolacyjnej może zostać łatwiej naładowany. Jest to często prawda, ale w niektórych warunkach może być niepoprawna.
Kiedy kolejny obiekt styka się wielokrotnie z tą samą lokalizacją, ładunek rośnie wraz z liczbą kontaktów i ma tendencję do nasycania. W tym momencie, zakładając, że każdy kontakt jest wykonywany dokładnie w tym samym punkcie kontaktowym, aby ładunek wzrastał w każdym punkcie kontaktowym, ładunek wytworzony przez poprzedni kontakt musi być oddzielony od punktu kontaktowego podczas rozdzielania. Po przemieszczeniu gęstość ładunku w punkcie kontaktowym musi maleć między następnym kontaktem.

Jeśli naładowany obiekt jest doskonałym izolatorem, to przeniesienie ładunku zasadniczo nie nastąpi. Kiedy faktyczny kontakt / tarcie się powtarza, rzadko zdarza się, że kontakt występuje dokładnie w tym samym miejscu, a kontakt występuje w nieco innych miejscach. Dlatego ilość ładunku spowodowana powtarzającym się kontaktem / tarciem prawdopodobnie wzrośnie z powodu ładunku wytworzonego w nowym miejscu kontaktu.

Jednak jednocześnie ruch ładunku z punktu kontaktowego podczas separacji spowodował długotrwały wzrost ładunku. Z tego powodu materiał, który ma pewną przewodność elektryczną i pozwala na ruch ładunku wytwarzanego na powierzchni podczas oddzielania, nie jest nasycony, a ilość ładunku wzrasta do momentu powtórzenia kontaktu i tarcia. Jest obserwowany.

Z tego zjawiska należy rozumieć, że wybór materiałów należy rozpatrywać z punktu widzenia przewodności elektrycznej. Innymi słowy, gdy powtarzają się kontakt i tarcie, nie jest korzystne stosowanie materiału, który jest izolatorem, ale ma nieco wyższą przewodność elektryczną. Chociaż trudno jest określić stopień przewodności elektrycznej w sensie ogólnym, jest to materiał, który nie jest bardzo dobry jako izolator i wycieka z niego pewien ładunek. Oczywiste jest, że przewodnictwo elektryczne półprzewodników i przewodników jest zbyt wysokie, tak że ładunek szybko wycieka, a poziom pasma natychmiast staje się zerowy.

W zjawisku, w którym ładunek jest generowany przez kontakt i tarcie, obszar kontaktu jest ważnym czynnikiem, który określa wielkość ładunku. Obszar styku to obszar w bliskim kontakcie, z którym nośnik ładunku może przemieszczać się przez interfejs styku - to znaczy obszar styku, który zależy od chropowatości powierzchni części stykowej i obciążenia styku. Oczywiście zależy to w dużej mierze od miękkości stykającego się przedmiotu.

Powierzchnia materiału ma gładszą powierzchnię bliższą lustrzanej powierzchni niż szorstka powierzchnia. Ponadto efektywna powierzchnia styku dla tego samego ładunku jest większa niż w przypadku materiału nie miękkiego, więc ładunek ma tendencję do wzrostu.

Biorąc pod uwagę powyższe, w celu zmniejszenia ilości ładunku kontaktowego pożądane jest użycie materiału o szorstkiej powierzchni, wysokiej twardości i umieszczonego blisko linii ładowania.