Günlük yaşamda ve işyerinde statik elektriğe karşı koruma

Her insanın günlük etkinliği, uzaydaki hareketiyle ilgilidir. Ayrıca sadece yürümekle kalmıyor, ulaşımla da seyahat ediyor.

Her hareket sırasında, her maddenin atomları ve elektronları arasındaki iç dengenin dengesini değiştirerek, statik yüklerin yeniden dağılımı meydana gelir. Elektrifikasyon süreci, statik elektrik oluşumu ile ilgilidir.

Katılarda, yüklerin dağılımı elektronların hareketinden kaynaklanır ve sıvılarda ve gazlarda hem elektronlar hem de yüklü iyonlar. Bunların hepsi birlikte potansiyel bir fark yaratır.

Statik elektriğin nedenleri

Statik kuvvetlerin tezahürünün en yaygın örnekleri, okulda fiziğin ilk derslerinde, cam ve ebonit çubukları yünlü kumaşa sürttüklerinde ve küçük kağıt parçalarının onlara çekici geldiğini gösterdiklerinde açıklanır.

Bir ebonit çubuk üzerinde yoğunlaşan statik yüklerin etkisi altında ince bir su akışını saptırma deneyimi de bilinmektedir.

Günlük yaşamda, statik elektrik en sık kendini gösterir:

• yünlü veya sentetik giysiler giyerken;

• halı ve batum üzerinde lastik tabanlı ayakkabı veya yün çorapla yürümek;

• plastik eşyaların kullanımı.

Durum aşağıdakiler tarafından ağırlaştırılır:

• binada kuru hava;

• çok katlı binaların yapıldığı betonarme duvarlar.

Statik nasıl oluşturulur?

Normalde, fiziksel beden eşit sayıda pozitif ve negatif parçacık içerir, bu nedenle içinde nötr durumunu sağlayan bir denge yaratılır. Rahatsız edildiğinde, vücut belirli bir işaretin elektrik yükünü alır.

Statik, vücut hareket etmediğinde bir dinlenme durumu anlamına gelir. Polarizasyon, maddesinin içinde meydana gelebilir - yüklerin bir parçadan diğerine hareketi veya yakındaki bir nesneden aktarılması.

Maddelerin elektrifikasyonu, aşağıdaki durumlarda yüklerin alınması, uzaklaştırılması veya ayrılması nedeniyle oluşur:

• sürtünme veya dönme kuvvetleri nedeniyle malzemelerin etkileşimi;

• sıcaklıkta keskin düşüş;

• farklı şekillerde ışınlama;

• fiziksel bedenleri bölmek veya kesmek.

elektrik ücretleri nesnenin yüzeyinde veya ondan birkaç atomlar arası mesafede dağılmış. Topraklanmamış cisimler için, temas tabakasının alanına yayılırlar ve zeminin konturuna bağlı olanlar için ona doğru akarlar.

Statik yüklerin vücuttan alınması ve boşaltılması aynı anda gerçekleşir. Elektriklenme, vücut dış ortamda harcadığından daha fazla potansiyel enerji aldığında sağlanır.

Bu pozisyondan pratik bir sonuç çıkar: vücudu statik elektrikten korumak için, ortaya çıkan yükleri ondan toprak döngüsüne boşaltmak gerekir.

Statik elektrik tahmin yöntemleri

Fiziksel maddeler, diğer cisimlerle sürtünme yoluyla etkileşime girdiklerinde farklı işaretlerde elektrik yükleri oluşturma yeteneklerine göre, triboelektrik etki ölçeğinde karakterize edilir. Bazıları fotoğrafta gösterilmiştir.

Aşağıdaki gerçekler, etkileşimlerine bir örnek olarak gösterilebilir:

• kuru bir halı üzerinde yün çorap veya lastik tabanlı ayakkabılarla yürümek insan vücudunu 5 ÷ -6 kV'a kadar şarj edebilir;

• kuru bir yolda hareket eden bir arabanın gövdesi 10 kV'a kadar bir potansiyel kazanır;

• kasnağı döndüren tahrik kayışı 25 kV'a şarj edilir.

Gördüğünüz gibi statik elektrik potansiyeli ev koşullarında bile çok yüksek değerlere ulaşıyor. Ancak bu bize pek zarar vermez çünkü çok fazla gücü yoktur ve deşarjı temas pedlerinin yüksek direncinden geçer ve miliamper veya biraz daha fazla olarak ölçülür.

Ek olarak, hava nemi ile önemli ölçüde azalır. Farklı malzemelerle temasta vücut stres miktarı üzerindeki etkisi grafikte gösterilmiştir.

Analizinden şu sonuç çıkar: nemli bir ortamda statik elektrik daha az görünür. Bu nedenle, onunla savaşmak için çeşitli nemlendiriciler kullanılır.

Doğada, statik elektrik çok büyük olabilir.Bulutlar uzun mesafeler boyunca hareket ettiğinde, aralarında, enerjisi asırlık bir ağacı gövde boyunca bölmek veya bir konut binasını yakmak için yeterli olan şimşekle kendini gösteren önemli potansiyeller birikir.

Günlük yaşamda statik elektrik boşaldığında parmakların "sıkıştığını" hissederiz, yünlü şeylerin yaydığı kıvılcımları görürüz, enerji ve verimde azalma hissederiz. Günlük yaşamda vücudumuzun maruz kaldığı akım, sağlık, sinir sisteminin durumu üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir, ancak bariz, gözle görülür bir hasara neden olmaz.

Endüstriyel ölçüm ekipmanı üreticileri, hem ekipman kutularında hem de insan vücudunda biriken statik yüklerin voltajının büyüklüğünü doğru bir şekilde belirlemenizi sağlayan cihazlar üretir.

Kendinizi evinizdeki statik elektrikten nasıl korursunuz?

Her birimiz vücudumuz için tehdit oluşturan statik deşarj oluşturan süreçleri anlamalıyız. Bilinmeli ve sınırlandırılmalıdır. Bu amaçla, nüfusa yönelik popüler televizyon programları da dahil olmak üzere çeşitli eğitim faaliyetleri yürütülmektedir.

Bunlarda, mevcut araçların yardımıyla, statik gerilim yaratma yöntemleri, ölçüm ilkeleri ve önleyici tedbirleri uygulama yöntemleri gösterilmektedir.

Örneğin, triboelektrik etki göz önüne alındığında, saç taramak için çoğu insanın yaptığı gibi metal veya plastik değil, doğal ahşap taraklar kullanmak en iyisidir. Ahşabın nötr özellikleri vardır ve saça sürüldüğünde yük oluşturmaz.

Kuru bir yolda sürerken araç gövdesindeki statik potansiyeli gidermek için tabana yapıştırılmış özel antistatik şeritler kullanılır. Bunların çeşitli türleri yaygın olarak satılmaktadır.

Arabada böyle bir koruma yoksa, voltaj potansiyeli, örneğin bir araba kontak anahtarı gibi metal bir nesne kullanılarak kasanın kısa süreli topraklanmasıyla giderilebilir. Yakıt doldurmadan önce bu prosedürü takip etmek özellikle önemlidir.

Sentetik malzemelerden yapılmış giysiler üzerinde statik bir yük biriktiğinde, özel bir kaptaki buharın antistatik bir bileşimle işlenmesiyle bu yük giderilebilir. Genel olarak, bu tür kumaşları daha az kullanmak ve keten veya pamuk gibi doğal malzemeler giymek daha iyidir.

Kauçuk tabanlı ayakkabılar da şarj oluşturmaya yardımcı olur. Vücut üzerindeki zararlı etki azalacağı için içine doğal malzemelerden yapılmış antistatik tabanlık koymak yeterlidir.

Kışın kentsel apartmanların kuru hava karakteristiğinin etkisi daha önce tartışılmıştı. Ev eşyalarının üzerine yerleştirilen özel nemlendiriciler veya hatta küçük nemli bez parçaları ortamı iyileştirir ve statik elektrik oluşumunu azaltır. Ancak iç mekanlarda düzenli ıslak temizlik, elektrikli parçacıkları ve tozu zamanında gidermenizi sağlar. Bu, kendinizi korumanın en iyi yollarından biridir.

Elektrikli ev aletleri de çalışma sırasında kutu üzerinde statik yük biriktirir.Bina devresinin ortak topraklamasına bağlanan eşpotansiyel kuşaklama sistemi bunların etkisini azaltmak için tasarlanmıştır.Basit bir akrilik küvet veya aynı parçaya sahip eski bir dökme demir yapı bile statik etkiye maruz kalır ve bu şekilde korunmalıdır.

Üretimde statik elektriğe karşı koruma nasıl sağlanır?

Elektronik ekipmanların performansını düşüren faktörler

Yarı iletken malzemelerin imalatında oluşan deşarjlar büyük zararlara neden olabilmekte, cihazların elektriksel özelliklerini bozabilmekte ve hatta tamamen devre dışı bırakabilmektedir.

Üretim ayarlarında, elden çıkarma isteğe bağlı olabilir ve bir dizi farklı faktöre bağlı olabilir:

• alınan kapasitenin değerleri;

• enerji potansiyeli;

• kontakların elektriksel direnci;

• geçiş türü;

• diğer kazalar.

Bu durumda, ilk anda on nanosaniye mertebesinde, deşarj akımı maksimuma çıkar ve ardından 100–300 ns içinde azalır.

Operatörün gövdesi boyunca yarı iletken bir cihazda meydana gelen statik deşarjın doğası fotoğrafta gösterilmektedir.

Akımın büyüklüğü şunlardan etkilenir: Bir kişinin biriktirdiği yükün kapasitesi, vücudunun direnci ve temas yüzeyleri.

Elektrikli ekipmanların imalatında, topraklanmış yüzeyler aracılığıyla kontakların oluşması nedeniyle operatör müdahalesi olmadan statik deşarj oluşturulabilir.

Bu durumda deşarj akımı, cihaz kasasının biriktirdiği şarj kapasitesinden ve oluşan kontak pedlerinin direncinden etkilenir. Bu durumda, indüklenen yüksek gerilim potansiyeli ve deşarj akımı aynı anda yarı iletkeni ilk anda etkiler.

Böylesine karmaşık bir etki nedeniyle, hasar şunlar olabilir:

1.özellikle, elemanların performansı kullanılamaz hale gelecek kadar düştüğünde;

2. gizli — çıkış parametrelerini azaltarak, hatta bazen yerleşik fabrika özelliklerine düşerek.

İkinci tür arızaları tespit etmek zordur: çoğunlukla çalışma sırasında verimlilik kaybını etkilerler.

Yüksek statik voltajın etkisinden kaynaklanan bu tür bir hasarın bir örneği, KD522D diyotuna ve KR1005VI1 LSI entegre devresine uygulanan volt-amper özelliklerinin sapma çizimleri ile gösterilmiştir.

1 numaralı kahverengi çizgi, yarı iletken cihazların artan voltajlı testlerden önceki parametrelerini, 2 ve 3 numaralı eğriler ise artan indüklenen potansiyelin etkisi altında azalmalarını göstermektedir. 3. durumda, daha büyük bir etkiye sahiptir.

Hasar, aşağıdakilerin neden olduğu işlemlerden kaynaklanabilir:

• yarı iletken cihazların dielektrik katmanını kıran veya kristal yapısını kıran fazla tahmin edilen indüklenmiş voltaj;

• malzemelerin erimesine ve oksit tabakasının yanmasına yol açan yüksek sıcaklığa neden olan yüksek akım yoğunluğu;

• testler, elektriksel termal eğitim.

Gizli hasar, işi hemen değil, birkaç ay hatta yıllarca çalıştıktan sonra etkileyebilir.

Üretimde ESD korumasını gerçekleştirme yöntemleri

Endüstriyel ekipmanın türüne bağlı olarak, aşağıdaki çalışabilirliği sürdürme yöntemlerinden biri veya bunların kombinasyonu kullanılır:

1. elektrostatik yük oluşumunun ortadan kaldırılması;

2. işyerine girişlerinin engellenmesi;

3. cihazların ve aksesuarların deşarj hareketine karşı direncinin arttırılması.

Yöntem # 1 ve # 2, bir kompleks içindeki farklı cihazlardan oluşan büyük bir grubu korumanıza izin verir ve # 3, bireysel cihazlar için kullanılır.

Ekipmanın çalışabilirliğini sürdürmede yüksek verimlilik, her tarafı topraklama döngüsüne bağlı ince bir metal ağ ağıyla çevrili bir alan olan bir Faraday kafesine yerleştirilerek elde edilir. Dış elektrik alanları içine nüfuz etmez ve statik bir mıknatısa sahiptir.

Blendajlı kablolar bu prensibe göre çalışır.

Statik eyleme karşı koruma, aşağıdaki uygulama ilkelerine göre sınıflandırılır:

• fiziksel ve mekanik;

• kimyasal;

• yapıcı ve teknolojik olarak.

İlk iki yöntem, statik yük oluşumunu önlemenize veya azaltmanıza ve bunların drenaj hızını artırmanıza izin verir. Üçüncü yöntem, cihazları yüklerin etkilerinden korur, ancak boşalmalarını etkilemez.

Atık drenajını şu şekilde iyileştirebilirsiniz:

• bir taç oluşturmak;

• Yüklerin biriktiği malzemelerin iletkenliğini arttırmak.

Bu sorunları çözün:

• hava iyonlaşması;

• çalışma yüzeylerinde artış;

• en iyi hacimsel iletkenliğe sahip malzemelerin seçimi.

Uygulamaları sayesinde, cihazların çalışma elemanları üzerindeki etkileri hariç, statik yükleri topraklama devresine yönlendirmek için önceden hazırlanmış otoyollar oluşturulur. Bu durumda oluşturulan yolun toplam elektrik direncinin 10 ohm'u geçmemesi gerektiği dikkate alınır.

Malzemeler büyük bir dirence sahipse, koruma başka şekillerde yapılır. Aksi takdirde, zeminle temas ettiğinde boşaltılabilen yükler yüzeyde birikmeye başlar.

Elektronik cihazların bakımı ve ayarıyla uğraşan bir operatör için işyerinde karmaşık elektrostatik koruma uygulamasının bir örneği fotoğrafta gösterilmektedir.

Masanın yüzeyi, özel terminaller kullanılarak bir bağlantı teli ve iletken bir ped ile toprak döngüsüne bağlanır. Operatör özel kıyafetlerle çalışır, iletken tabanlı ayakkabılar giyer ve özel oturma yeri olan bir sandalyeye oturur. Tüm bu önlemler, sahada biriken yüklerin etkili bir şekilde bertaraf edilmesini mümkün kılmaktadır.

Çalışan hava iyonlaştırıcıları nemi düzenler, statik elektrik potansiyelini azaltır. Bunları kullanırken, havadaki artan su buharı içeriğinin insan sağlığını olumsuz yönde etkilediği dikkate alınır. Bu yüzden %40 civarında tutmaya çalışıyorlar.

Ayrıca, hava filtrelerden geçtiğinde, iyonlaşıp karıştığında, odanın düzenli olarak havalandırılması veya içinde bir havalandırma sisteminin kullanılması etkili bir yol olabilir, böylece ortaya çıkan yüklerin nötralizasyonunu sağlar.

İnsan vücudu tarafından oluşturulan potansiyeli azaltmak için, antistatik giysi ve ayakkabı setini tamamlamak için bilezikler kullanılabilir. Omuza bir toka ile bağlanan iletken bir banttan oluşurlar. İkincisi, topraklama kablosuna bağlanır.

Bu yöntemle insan vücudundan geçen akım sınırlandırılır. Değeri bir miliampı geçmemelidir. Daha büyük değerler ağrıya ve elektrik yaralanmasına neden olabilir.

Yükün yere boşaltılması sırasında, bir saniyede boşalma hızının sağlanması önemlidir.Bu amaçla elektrik direnci düşük zemin kaplamaları kullanılmaktadır.

Yarı iletken levhalar ve elektronik bileşenlerle çalışırken, statik elektrikten kaynaklanan hasarlara karşı da koruma sağlanır:

• denetimler sırasında elektronik kartların ve blokların terminallerinin zorla baypas edilmesi;

• topraklanmış çalışma kafalarına sahip aletler ve havyalar kullanmak.

Araçlar üzerinde bulunan yanıcı sıvı kapları metal bir zincirle topraklanmıştır. Uçağın gövdesi bile iniş sırasında statik elektriğe karşı koruma görevi gören metal kablolarla donatılmıştır.