Statik elektrik nedir, nasıl üretilir ve bununla ilgili sorunlar

statik elektrik nedir

Statik elektrik, bir elektronun kazanılması veya kaybedilmesi nedeniyle atom içi veya molekül içi denge bozulduğunda meydana gelir. Normalde, bir atom aynı sayıda pozitif ve negatif parçacık -protonlar ve elektronlar- nedeniyle dengededir. Elektronlar bir atomdan diğerine kolayca hareket edebilir. Aynı zamanda pozitif (elektronun olmadığı yerde) veya negatif (tek bir elektron veya fazladan elektronlu bir atom) iyonları oluştururlar. Bu dengesizlik oluştuğunda, statik elektrik üretilir.

Daha fazla ayrıntı için buraya bakın: Resimlerdeki statik elektrik hakkında

Bir elektron üzerindeki elektrik yükü — ( -) 1,6 x 10-19 asılı. Aynı yüke sahip bir proton pozitif polariteye sahiptir. Coulomb cinsinden statik yük, elektronların fazlalığı veya eksikliği ile doğru orantılıdır, yani kararsız iyon sayısı

Sarkıt, bir telin enine kesitinden 1 saniyede 1 amperde geçen elektrik miktarını tanımlayan statik yükün temel birimidir.

Pozitif bir iyonun bir elektronu yoktur, bu nedenle negatif yüklü bir parçacıktan kolayca bir elektron alabilir. Negatif bir iyon ise tek bir elektron veya çok sayıda elektrona sahip bir atom/molekül olabilir. Her iki durumda da pozitif yükü nötralize edebilen bir elektron vardır.

Statik elektrik nasıl üretilir?

Statik elektriğin ana nedenleri:

• İki malzeme arasındaki temas ve bunların birbirinden ayrılması (sürtünme, yuvarlanma/açılma vb. dahil).

• Sıcaklıkta hızlı bir düşüş (örneğin, malzeme fırına yerleştirildiğinde).

• Yüksek enerjili radyasyon, ultraviyole radyasyon, X-ışınları, güçlü elektrik alanları (endüstriyel uygulamalarda yaygın değildir).

• Kesme işlemleri (örn. kesme makinelerinde veya kağıt kesme makinelerinde).

• Manuel (Üretilen Statik Elektrik).

Yüzey teması ve malzemelerin ayrılması, rulo film ve plastik levha endüstrisinde statik elektriğin muhtemelen en yaygın nedenleridir. Malzemelerin açılması / geri sarılması veya farklı malzeme katmanlarının birbirine göre hareketi sırasında statik yük oluşur.

Bu süreç tam olarak açık değildir, ancak bu durumda statik elektriğin ortaya çıkması için en doğru açıklama, plakalar ayrıldığında mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü düz bir kapasitöre benzetilerek elde edilebilir:

Ortaya çıkan gerilim = ilk gerilim x (son plaka aralığı / ilk plaka aralığı).

Sentetik film besleme/germe silindirine temas ettiğinde malzemeden silindire akan hafif bir yük dengesizliğe neden olur.Malzeme mil ile temas alanını aştığı için gerilim aynı şekilde gerilim yükselir. ayrılma anında kapasitör plakaları.

Uygulama, bitişik malzemeler arasındaki boşlukta meydana gelen elektriksel bozulma, yüzey iletkenliği ve diğer faktörler nedeniyle ortaya çıkan voltajın genliğinin sınırlı olduğunu göstermektedir. Filmin temas alanından çıkışında, genellikle hafif bir çıtırtı duyabilir veya kıvılcımlar gözlemleyebilirsiniz. Bu, statik yükün çevredeki havayı parçalamaya yetecek bir değere ulaştığı anda gerçekleşir.

Rulo ile temastan önce, sentetik film elektriksel olarak nötrdür, ancak hareket ve besleme yüzeyleriyle temas sürecinde, filme bir elektron akışı yönlendirilir ve onu negatif bir yük ile yükler. Şaft metalse ve topraklanmışsa pozitif yükü hızla boşalır.

Çoğu ekipmanın birçok şaftı vardır, bu nedenle şarj miktarı ve polaritesi sık sık değişebilir. Statik yükü kontrol etmenin en iyi yolu, onu sorunlu alanın hemen önündeki alanda doğru bir şekilde ölçmektir. Yük çok erken nötralize edilirse, film bu sorunlu bölgeye ulaşmadan önce toparlanabilir.

Eğer nesne önemli bir yükü depolama özelliğine sahipse ve yüksek voltaj varsa, statik elektrik ark, elektrostatik itme/çekme veya personelde elektrik çarpması gibi ciddi sorunlara yol açacaktır.

Polariteyi şarj edin

Statik yük pozitif veya negatif olabilir.Doğru akım (AC) ve pasif sınırlayıcılar (fırçalar) için şarj polaritesi genellikle önemli değildir.

Statik elektrik sorunları

Elektronikte statik deşarj

Modern kontrol ve ölçüm cihazlarında kullanılan elektronik bloklar ve bileşenlerle çalışırken sıklıkla meydana geldiği için bu soruna dikkat etmek gerekir.

Elektronikte, statik elektrikle ilgili asıl tehlike, yükü taşıyan kişiden kaynaklanır ve göz ardı edilmemelidir. Deşarj akımı, kopuk bağlantılara, kopuk kontaklara ve kırık mikro devre izlerine yol açan ısı üretir. Yüksek voltaj ayrıca alan etkili transistörler ve diğer kaplanmış elemanlar üzerindeki ince oksit filmi de yok eder.

Çoğu zaman, bileşenler tamamen arızalanmaz, bu daha da tehlikeli kabul edilebilir, çünkü arıza hemen değil, cihazın çalışması sırasında öngörülemeyen bir anda ortaya çıkar.

Genel bir kural olarak, statik elektriğe duyarlı parçalar ve cihazlarla çalışırken her zaman vücudunuzda biriken yükü nötralize etmek için adımlar atmalısınız.

Elektrostatik çekim / itme

Plastik, kağıt, tekstil ve ilgili sektörlerde belki de en yaygın sorun budur. Malzemelerin davranışlarını bağımsız olarak değiştirmesiyle kendini gösterir - birbirine yapışırlar veya tersine iterler, ekipmana yapışırlar, toz çekerler, alıcı cihazdaki düzensiz rüzgar vb.

Çekim/itme, karenin tersi ilkesine dayanan Coulomb yasasına göre gerçekleşir. En basit haliyle şu şekilde ifade edilir:

Çekim veya itme kuvveti (Newton cinsinden) = Yük (A) x Yük (B) / (Nesneler arasındaki mesafe 2 (metre cinsinden)).

Bu nedenle, bu etkinin yoğunluğu, statik yükün genliği ve çekici veya itici nesneler arasındaki mesafe ile doğrudan ilişkilidir. Çekim ve itme elektrik alan çizgileri doğrultusunda gerçekleşir.

İki yük aynı kutuplara sahipse iterler; tersi ise birbirlerini çekerler. Nesnelerden biri yüklüyse, nötr nesnelerde yükün ayna görüntüsünü oluşturarak bir çekime neden olur.

yangın riski

Yangın riski tüm endüstriler için ortak bir sorun değildir. Ancak matbaacılık ve yanıcı çözücüler kullanan diğer işletmelerde yangın çıkma olasılığı çok yüksektir.

Tehlikeli alanlarda, en yaygın ateşleme kaynakları topraklanmamış ekipman ve hareketli kablolardır. Tehlikeli bir alandaki bir operatör spor ayakkabılar veya yalıtkan tabanlı ayakkabılar giyerse, vücudunun solventleri tutuşturabilecek bir yük oluşturma riski vardır. Makinenin topraklanmamış iletken parçaları da tehlikelidir. Tehlike bölgesindeki her şey uygun şekilde topraklanmalıdır.

Aşağıdaki bilgiler, yanıcı ortamlarda statik elektriğin tutuşma potansiyelinin kısa bir açıklamasını sağlar. Bu tür koşullarda kullanılacak cihazların seçiminde hata yapmamak için deneyimsiz tüccarların ekipman türlerini önceden bilmesi önemlidir.

Bir deşarjın yangına neden olma kabiliyeti birçok değişkene bağlıdır:

• elden çıkarma türü;

• deşarj gücü;

• deşarj kaynağı;

• deşarj enerjisi;

• yanıcı bir ortamın varlığı (gaz fazındaki çözücüler, toz veya yanıcı sıvılar);

• yanıcı bir ortamın minimum tutuşma enerjisi (MEW).

deşarj türleri

Üç ana tip vardır; kıvılcım, fırça ve kaydırma fırçaları. Bu durumda koroner deşarj çok enerjik olmadığı ve oldukça yavaş gerçekleştiği için dikkate alınmaz. Korona deşarjı genellikle zararsızdır ve yalnızca çok yüksek yangın ve patlama tehlikesi olan alanlarda düşünülmelidir.

samimi bir deşarj

Esas olarak orta derecede iletken, elektriksel olarak yalıtılmış bir nesneden gelir. Bir insan vücudu, bir makinenin parçası veya bir alet olabilir. Kıvılcım anında şarjın tüm enerjisinin dağıldığı varsayılır. Enerji, çözücü buharının MEW'sinden yüksekse tutuşma meydana gelebilir.

Kıvılcım enerjisi şu şekilde hesaplanır: E (Joule cinsinden) = ½ C U2.

Ellerden boşalma

Fırça deşarjı, keskin ekipman parçaları, yükü, yalıtkan özellikleri birikmesine neden olan dielektrik malzemelerin yüzeylerinde yoğunlaştırdığında meydana gelir. Bir fırça deşarjı, bir kıvılcım deşarjından daha düşük bir enerjiye sahiptir ve bu nedenle daha az tutuşma tehlikesi sunar.

Sürgülü bir fırça ile yayın

Sürgülü fırça püskürtme, ağın her iki tarafında artan yük yoğunluğuna ve farklı yük polaritelerine sahip yüksek dirençli sentetik malzemelerin tabakaları veya ruloları üzerinde gerçekleşir. Bu fenomen, toz kaplamanın sürtünmesi veya püskürtülmesinden kaynaklanabilir. Etki, düz bir kapasitörün boşalmasına benzer ve bir kıvılcım boşalması kadar tehlikeli olabilir.

Güç ve enerji kaynağı

Yük dağılımının boyutu ve geometrisi önemli faktörlerdir. Vücudun hacmi ne kadar büyükse, o kadar fazla enerji içerir. Keskin köşeler alan gücünü artırır ve deşarjları sürdürür.

deşarj gücü

Enerjisi olan bir nesne iyi davranmıyorsa elektrikörneğin bir insan vücudu, nesnenin direnci fırlamayı zayıflatacak ve tehlikeyi azaltacaktır. İnsan vücudu için temel bir kural vardır: Vücutta bulunan enerjinin 2 ila 3 kat yüksek olabileceği gerçeğine rağmen, iç minimum tutuşma enerjisi 100 mJ'den az olan tüm çözücülerin tutuşabileceğini varsayın.

Minimum Ateşleme Enerjisi MEW

Solventlerin minimum tutuşma enerjisi ve tehlikeli alandaki konsantrasyonları çok önemli faktörlerdir. Minimum ateşleme enerjisi deşarj enerjisinden düşükse yangın riski vardır.

Elektrik şoku

Bir endüstriyel işletmede statik şok riski sorununa giderek daha fazla önem verilmektedir. Bu, iş sağlığı ve güvenliği gereksinimlerindeki önemli artıştan kaynaklanmaktadır.

Statik elektriğin neden olduğu bir elektrik çarpması genellikle özellikle tehlikeli değildir. Sadece nahoş ve sıklıkla ciddi reaksiyonlara neden oluyor.

Statik şokun iki yaygın nedeni vardır:

indüklenen şarj

Bir kişi elektrik alanındaysa ve film makarası gibi yüklü bir nesneyi tutuyorsa, vücudunun şarj olması mümkündür.

Yalıtkan tabanlı ayakkabı giyiyorsa, operatör topraklanmış ekipmana dokunana kadar şarj vücudunda kalır. Yük yere akar ve kişiye çarpar. Bu aynı zamanda operatör yüklü nesnelere veya malzemelere dokunduğunda da olur — yalıtkan pabuçlar nedeniyle yük vücutta birikir. Operatör ekipmanın metal parçalarına dokunduğunda şarj boşalabilir ve elektrik çarpmasına neden olabilir.

İnsanlar sentetik halıların üzerinde yürüdüklerinde, halı ile ayakkabı arasındaki temas sonucu statik elektrik oluşur. Sürücülerin araçlarından indiklerinde aldıkları elektrik çarpması, araçtan kalktıklarında koltuk ile giysileri arasında oluşan bir elektrik yüküyle tetikleniyor. Bu sorunun çözümü, arabayı koltuktan kaldırmadan önce kapı çerçevesi gibi metal bir parçasına dokunmaktır. Bu, şarjın araç gövdesi ve lastikler aracılığıyla güvenli bir şekilde zemine akmasını sağlar.

Ekipman kaynaklı elektrik çarpması

Malzemenin neden olduğu hasardan çok daha az meydana gelse de, böyle bir elektrik çarpması mümkündür.

Sarma makarasında önemli bir yük varsa, operatörün parmakları yükü, kırılma noktasına ulaşacak ve bir boşalma meydana gelecek şekilde yoğunlaştırır. Ayrıca, topraklanmamış bir metal nesne bir elektrik alanı içindeyse, indüklenmiş bir yük ile yüklenebilir. Metal bir nesne iletken olduğundan, hareketli yük, nesneye dokunan kişiye boşalacaktır.