Электростатические поля

Электростатические поля (ЭСП) возникают в различных технологических процессах, а также в быту.

Статическое электричество – это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов изделий или на изолированных проводниках.

В основе процесса электризации лежит контакт между двумя телами и его последующее нарушение. Статическое электричество зачастую становится причиной нарушения технологии и повышает опасность возникновения пожаров.

Искровой разряд статического электричества может явиться причиной пожара и взрывов горюче-взрывчатых смесей.

Величина электрического заряда зависит от строения веществ, находящихся в контакте, состояния поверхностей, от площади соприкосновения тел и от величины давления одного тела на другое, от скорости отрыва.

ЭСП характеризуется энергией и напряженностью, измеряемой в киловольтах на метр (кВ/м). Разряды между человеком и оборудованием в случае возникновения ЭСП могут вызывать у человека болезненные ощущения, что может привести к резким движениям, потере ориентации при работе на высоте и к травме.

Предельно допустимое воздействие на человека зарядов статического электричества установлено в ГОСТ 12.1.045-84 «Электрические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».

Предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (ЭСП) Епред устанавливают равным 60 кВ/м в течение одного часа. В диапазоне напряженности от 20 до 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в электрическом поле без средств защиты tдоп (ч) определяется по формуле

tдоп = (60/ Eфакт)²

где Eфакт – фактическое значение напряженности электростатического поля, кВ/м.

При напряженностях ЭСП, превышающих 60 кВ/м, работа без применения средств защиты не допускается.

При напряженностях ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в электростатических полях не регламентируется.

Различают две группы методов и средств, направленных на защиту от ЭСП.

Первая группа – профилактические мероприятия, позволяющие исключить или резко сократить появление электрических зарядов СЭ и уменьшить их генерацию. К этой группе относятся применение специальных материалов для трущихся поверхностей, имеющих низкий коэффициент трения; повышение относительной влажности воздуха; заземление металлических частей оборудования; применение антистатиков, антистатических присадок (увеличивающих электропроводность); использование СИЗ.

Уменьшение генерации электрических зарядов осуществляется за счет подбора пар материалов элементов машин, которые взаимодействуют между собой с трением. По электроизоляционным свойствам вещества располагают в электростатические ряды в такой последовательности, при которой любое из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с материалом, расположенным в ряду слева от него, и положительный – справа. Чем дальше в ряду расположены материалы друг от друга, тем интенсивнее происходит образование зарядов статического электричества при трении между ними. Поэтому при создании машин необходимо материалы взаимодействующих между собой элементов машин выбирать одинаковыми или максимально близко расположенными в электростатическом ряду. Например, пневмотранспорт полиэтиленового порошка желательно осуществлять по полиэтиленовым трубам. Другим способом нейтрализации зарядов статического электричества является смешение материалов, которые при взаимодействии с элементами оборудования заряжаются разноименно. Например, при трении материала, состоящего из 40 % нейлона и 60 % дакрона, о хромированную поверхность электризации не наблюдается.

Уменьшению интенсивности образования электростатических зарядов способствует снижение силы и скорости трения, шероховатости взаимодействующих поверхностей. С этой целью при траспортировании по трубопроводам огнеопасных жидкостей с большим удельным сопротивлением (например, бензина, керосина и т. п.) регламентируют предельные скорости перекачки.

В качестве средств индивидуальной защиты от статического электричества применяют обувь на кожаной подошве или подошве из электропроводной резины. При выполнении работ сидя применяют антистатические халаты в сочетании с электропроводной подушкой стула или электропроводные браслеты, соединенные с заземляющим устройством через сопротивление 105…107 Ом.

Основным приемом для устранения зарядов является заземление электропроводных частей технологического оборудования для отвода в землю образующихся зарядов статического электричества. Для этой цели можно использовать обычное защитное заземление, предназначенное для защиты от поражения электрическим током. Если же заземление используется только для отвода зарядов статического электричества, его электрическое сопротивление может быть повышено до 100 Ом.

Эффективным способом снижения электризации материалов и оборудования на производстве является применение нейтрализаторов статического электричества и увлажнение воздуха, когда это возможно по условиям технологического процесса.

Вторая группа – активные мероприятия, направленные на устранение или нейтрализацию СЭ. К этой группе относятся применение индукционных, высоковольтных и радиоактивных нейтрализаторов, осуществляющих различными способами увеличение электропроводности.