Чем опасно статическое электричество и к каким чрезвычайным ситуациям оно может привести
Статическое электричество
Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электризации. Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материала, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На соприкасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется.
Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием в электрических свойствах материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие в электрических свойствах, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.
Например, электростатические заряды образуются на кузове двигающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достигнуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.
На производстве в различных технологических процессах также образуются большие электрические заряды, потенциалы которых могут достигать десятков киловольт. Например, заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранспортировке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлектрических жидкостей (бензина, керосина и др.), при обработке на токарных станках диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла и т. д.), при сматывании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). К примеру, при пробуксовывании резиновой ленты транспортера относительно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива могут возникнуть электрические заряды с потенциалом до 45 кВ.
Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электролизация электропроводящих объектов. Например, на металлических предметах (автомобиль и т. п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значительные электрические заряды.
На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно-лучевой трубкой.
Опасные и вредные факторы статического электричества. При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека. Величины возникающих при разрядке токов не велики, и они очень кратковременны. Поэтому электротравм не возникает. Однако, разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение человека, что в ряде случаев может привести крезкому движению руки, падению человека с высоты или его попаданию в опасную производственную зону.
Кроме того при образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности. Установлено, что электрическое поле повышенной напряженности вредно для человека. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и других системах. Для человека, находящегося в электростатическом поле, характерна повышенная утомляемость, сонливость, снижение внимания, скорости двигательных и зрительных реакций.
Наибольшая опасность электростатических зарядов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, возникающая при разрядке электростатических зарядов, является частой причиной пожаров и взрывов. При напряжении 3 кВ искровой разряд может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей; при 5 кВ — воспламенение большей части горючих пыл ей.
При перевозке легковоспламеняющихся жидкостей, при их перекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плескания жидкости в ней накапливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит пары жидкости.
Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаровзрывоопасных смесей, пыли и паров легковоспламеняющихся жидкостей.
В бытовых условиях (например, при хождении по ковру) накапливаются небольшие заряды, и энергии возникших искровых разрядов недостаточно для инициирования пожара в обычных условиях быта.
1. Какие типы электрических сетей наиболее распространены на производстве?
2. Назовите источники электрической опасности на производстве.
3. Что такое напряжение прикосновения и шаговое напряжение? Как зависят их величины от расстояния от точки стекания тока в землю?
4. Как классифицируются помещения по степени электрической опасности?
5. Как воздействует электрический ток на человека? Перечислите и охарактеризуйте виды электротравм.
6. Какие параметры электрического тока определяют тяжесть поражения электрическим током? Укажите пороговые величины силы тока.
7. Какой путь протекания электрического тока через тело человека наиболее опасен?
8. Укажите источники наибольшей электрической опасности на производстве, связанном с вашей будущей профессией.
9. Сделайте анализ опасности электрических сетей с заземленной нейтралью.
10. Дайте анализ опасности электрических сетей с изолированной нейтралью.
11. Какое прикосновение к проводникам, находящимся под напряжением, наиболее опасно для человека?
12. Почему прикосновение рукой к предметам электрически соединенным с землей (например, водопроводной трубой) при работе с электрическими устройствами резко увеличивает опасность поражения электрическим током?
13. Почему при ремонте электрической аппаратуры нужно вынимать электрическую вилку из розетки?
14. Почему при работе с электрическими устройствами необходимо надевать обувь?
15. Как можно уменьшить опасность поражения электрическим током?
16. Каковы причины образования электростатических зарядов и в каких процессах на производстве они возникают?
17. Чем вредны электростатические поля высокой напряженности?
18. Чем опасно статическое электричество и к каким чрезвычайным ситуациям оно может привести?
Статическое электричество: чем оно может быть всерьез опасно
Не так давно в городе Бобруйске, что в соседней Беларуси, три человека получили серьезные травмы в результате возгорания, случившегося из-за искры статического электричества. При заправке автомобиля бензином из пластмассовой канистры произошло самовоспламенение паров топлива. И виной тут не столько случайность, сколько собственная халатность.
Попробуем разобраться, как стоит вести себя в повседневной жизни, чтобы не стать жертвой статического электричества. Чаще всего оно возникает в результате трения: в сутки вы совершаете миллионы телодвижений, и поэтому являетесь отличным генератором статического электричества. И чем больше на вас синтетических вещей, тем более яркие «карманные молнии» вы можете метать.
Магнитное притяжение/отталкивание
С этим побочным эффектом статического электричества сталкивался каждый. Сухие волосы при расчесывании начинают летать, тонкие бумажные и полиэтиленовые листики прилипают к рукам и друг другу. Но самая серьезная проблема, с которой вы сталкиваетесь ежедневно, — из-за статического электричества вещи притягивают на себя пыль.
Не ленитесь проводить влажную уборку. Протрете мебель сухой тряпкой — пыль тут же вернется, протрете влажной — надолго сохраните свое жилище в чистоте. Влажная уборка снимает заряд электричества с поверхности, а значит, предмет перестанет быть магнитом хоть на некоторое время.
Электроприборы
В условиях современной жизни вы постоянно имеете дело с приборами, в которых есть микроэлектронные компоненты. А все эти приборы очень боятся принять на себя незапланированный заряд электричества. Во избежание этой проблемы корпус прибора защищает его от случайного воздействия тока или же снимает заряд (например, системный блок компьютера во многом из-за этого изготавливают из металла).
Но в любом случае не удивляйтесь, если вы, стоя в резиновых сапогах и синтетическом костюме, держали в руках радиоприемник или плеер, а он начал барахлить или вовсе вышел из строя. К слову, на производстве этому вопросу уделяется большое внимание, так как заряды статики могут породить существенный процент брака.
Пожарная безопасность
Конечно, маловероятно, что от статического электричества воспламенятся предметы из твердых материалов. А вот с горючими жидкостями дела обстоят иначе. Мощности искры, которая образуется от разряда, возникающего на синтетической одежде или обуви, вполне хватит, чтобы воспламенить смесь воздуха и паров таких общедоступных бытовых легковоспламеняющихся жидкостей, как бензин, керосин, растворители.
Запомните: пользоваться этими жидкостями в плохо проветриваемом, сухом помещении, находясь при этом в синтетической одежде и обуви с резиновой подошвой, крайне небезопасно. Все эти факторы увеличивают возможность образования статического заряда. Любые вращающиеся детали машин, которые не заземлены, тоже являются генераторами статического заряда. Помимо этого генерировать заряд запросто могут сами жидкости, находящиеся в изолированной среде — например в пластиковой канистре. Как только вы попытаетесь вылить из токонепроводящей канистры топливо в заземленную среду — возникнет воспламенение. Именно по этой причине все бензовозы оснащены с металлическими цистернами и свисающей цепочкой, скользящей во время движения по асфальту.
И советуем вам не играть с огнем и использовать только металлические канистры для топлива. Есть в продаже и канистры, которые производитель предназначает для хранения легковоспламеняющихся жидкостей, но учтите, что такие аксессуары для вашего авто не проходят обязательную сертификацию в МЧС. Следовательно, на свой страх и риск каждый вправе верить, что канистра будет для этого пригодна. Все претензии потом к производителю. Что касается правил пожарной безопасности, то они ЗАПРЕЩАЮТ хранение легковоспламеняющихся жидкостей в пластмассовой таре. Только металлическая канистра — гарант того, что внутри не скопится заряд.
Поражение электрическим током
Разряд статического электричества для человека в принципе не представляет особой опасности. Но не стоит забывать о возможных вторичных последствиях. Разряд неприятен и часто вызывает непроизвольную резкую реакцию и сокращение мышц. Иногда такое сокращение может вызвать травму — например при работе с оборудованием.
Запомните: если вы находишься в электрическом поле и в руках держите заряженный объект, то велика вероятность того, что тело тоже зарядится. Заряд электричества остается в теле, если на вас надета не проводящая ток обувь (например, на резиновой подошве). И заряд будет в вас, пока вы не дотронетесь до заземленного предмета.
Можно пользоваться антистатиками, можно заземлить все вокруг. Но до конца убрать статическое электричество из жизни не удастся. Поэтому всегда помните о том, что оно рядом, и о том, что оно может быть опасным. Берегите себя! Законы физики действуют для всех.
Статическое электричество: опасность и меры защиты. Часть 1
Статическое электричество – совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках. Опасность статического электричества проявляется во вредном воздействии на организм человека и в возможности образования электрической искры, которая может служить причиной воспламенения горючих или взрывоопасных смесей.
Условия возникновения зарядов статического электричества: деформация, дробление, разбрызгивание веществ, относительное перемещение двух находящихся в контакте тел, слоев жидких или сыпучих материалов, интенсивное перемешивание, кристаллизация, испарение веществ.
Интенсивность возникновения зарядов в технологическом оборудовании определяется физико-химическими свойствами перерабатываемых веществ и материалов, из которых изготовлено оборудование, а также параметрами технологического процесса.
В случае разности потенциалов 300 В искровой разряд способен воспламенить почти все горючие газы, а когда разность потенциалов достигнет 5000 В, то и большую часть горючих пылей.
Искра, возникшая из-за разряда статического электричества, явилась, возможно, тем последним доводом, который окончательно склонил чашу весов в пользу самолетов в их споре с дирижаблями за господство в воздухе в конце 30-х годов прошлого века. Во всяком случае, попытки использования дирижаблей в качестве пассажирского воздушного транспорта прекратились как раз после гибели гигантского дирижабля от пожара, вызванного электрическим разрядом (г. Нью-Йорк, 1937 г.). Однако и самолеты подвержены воздействию статического электричества, возникающего на них в результате взаимодействия с жидкими и твердыми частицами облаков и осадков.
С увеличением скорости самолетов острота данной проблемы только возрастала: выяснилось, что ток, заряжающий самолет при полете в облаках и осадках, растет с увеличением скорости значительно сильнее, чем разряжающий ток. На самолетах наблюдались электрические разряды разных форм и связанные с этим явлением электромагнитные помехи и повреждения элементов конструкции. При заряжении самолета статическим электричеством резко возросла опасность поражения его молнией. По имеющимся оценкам, вероятность прямого поражения самолета молнией во время полета в грозовом облаке составляет 10-4, т.е. из 10000 пролетов через облако молния в одном случае почти всегда попадает в самолет. Когда самолет электрически заряжен, эта вероятность на два порядка выше: один случай поражения молнией приходится уже на 100 пролетов через облако. Заряженный самолет, таким образом, инициирует молнию, вызывая разряд атмосферного электричества на себя. Это не удивительно, если учесть, что потенциал самолета относительно окружающей среды может достигать полутора миллионов вольт!
Также известны случаи, когда по причине электростатических разрядов происходили серьезные аварии и пожары на технологических установках нефтепереработки, резервуарах и емкостях с горючими жидкостями и газами (Россия, Япония), отмечались жалобы персонала на неприятные ощущения и ухудшение самочувствия в работе.
Защита от статического электричества
В каждой организации в соответствующие технологические инструкции или инструкции по охране труда, видам работ и пожарной безопасности должны быть включены пункты по защите от статического электричества и эксплуатации устройства защиты от статического электричества.
Опасность действия статического электричества должна устраняться специальными мерами, которые создают утечку электростатических зарядов, предотвращающих накопление энергии заряда выше уровня 0,4 А/мин, или создают условия, исключающие возможность образования взрывоопасной концентрации взрывоопасной смеси (например, вытеснение горючей смет инертным газом).
Для защиты от накопления и проявления зарядов статического электричества на оборудовании, на теле человека и на перекачиваемых веществах должны предусматриваться с учетом особенностей производства меры, обеспечивающие стекание возникающих зарядов:
Для снижения интенсивности возникновения зарядов статического электричества необходимо:
Вообще же скорость движения материалов в аппаратах и трубопроводах не должна превышать значений, предусмотренных проектом.
В том случае, когда невозможно обеспечить стекание возникающих зарядов, для предотвращения воспламенения среды внутри аппаратов искровыми разрядами необходимо исключить образование в них взрывоопасных смесей путем применения закрытых систем с избыточным давлением или использования инертных газов. Это применимо для перемещения легковоспламеняющихся жидкостей, заполнения аппаратов, емкостей, закрытых транспортных систем, пневмотранспорта горючих мелкодисперсных и сыпучих материалов и продувки оборудования при запуске.
Во взрывоопасных производствах (процессах), где могут накапливаться заряды статического электричества, технологическое и транспортное оборудование (аппараты, емкости, машины, коммуникации и прочее) необходимо изготовлять из материалов, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление не выше 105 Ом*м.
Что такое статическое электричество и как с ним бороться?
Понятие о статическом электричестве знакомо всем из школьного курса физики. Статическое электричество возникает в процессе появления зарядов на проводниках, поверхностях различных предметов. Появляются они в результате трения, возникающего при соприкосновении предметов.
Что это такое — статическое электричество
Все вещества состоят из атомов. В атоме находится ядро, вокруг которого расположены в одинаковом количестве электроны и протоны. Они способны перемещаться из одного атома в другой. При движении формируются отрицательные и положительные ионы. Их дисбаланс приводит к тому, что возникает статика. Статический заряд протонов и электронов в атоме одинаков, но имеет разную полярность.
Статика появляется в быту. Статический разряд может происходить при низких токах, но высоких напряжениях. Опасности для людей в этом случае нет, но разряд опасен для электроприборов. Во время разряда страдают микропроцессоры, транзисторы и другие элементы схемы.
Причины возникновения статистического электричества
Возникает статика при следующих состояниях:
Заряд появляется в результате электрической индукции. На металлических корпусах автомобилей в сухое время года создаются большие электрические заряды. Экран телевизора или монитор компьютера способен заряжаться от воздействия луча, создаваемого в электронно-лучевой трубке.
Вред и польза от статистического электричества
Статический заряд пытались использовать многие ученые и изобретатели. Создавались громоздкие агрегаты, польза от которых была низкой. Полезным оказалось открытие учеными коронного разряда. Он широко используется в промышленности. С помощью электростатического заряда красят сложные поверхности, очищают газы от примесей. Все это хорошо, но существуют и многочисленные проблемы. Электроудары бывают большой мощности. Они способны иногда поражать человека. Это случается и дома, и на рабочем месте.
Вред статического электричества проявляется в ударах разной мощности при снятии синтетического свитера, при выходе из автомобиля, включении и выключении кухонного комбайна и пылесоса, ноутбука и микроволновой печи. Эти удары могут оказаться вредными.
Возникает статическое электричество, которое сказывается на работе сердечно-сосудистой и нервной систем. От него следует защищаться. Сам человек тоже часто является переносчиком зарядов. При соприкосновении с поверхностями электроприборов происходит их электризация. Если это контрольно-измерительный прибор, дело может окончиться его поломкой.
Ток разряда, принесенного человеком, своим теплом разрушает соединения, разрывает дорожки микросхем, уничтожает пленку полевых транзисторов. В результате схема приходит в негодность. Чаще всего это происходит не сразу, а на любом этапе в процессе работы инструмента.
На предприятиях, обрабатывающих бумагу, пластмассу, текстиль, материалы часто ведут себя неправильно. Они склеиваются друг с другом, прилипают к различным видам оборудования, отталкиваются, собирают много пыли на себя, наматываются неправильно на катушки или бобины. Виной этого является возникновение статического электричества. Два одинаковых по полярности заряда отталкиваются друг от друга. Иные, один из которых заряжен положительно, а другой — отрицательно, притягиваются. Так же ведут себя и заряженные материалы.
На полиграфических предприятиях и в других местах, где используются в работе легковоспламеняющиеся растворители, возможно возникновение пожара. Это происходит в тех случаях, когда на операторе надета обувь с токонепроводящей подошвой, а оборудование не имеет правильного заземления. Способность возгорания зависит от следующих факторов:
Разряды бывают искровыми, кистевыми, скользящими кистевыми. От человека исходит искровой разряд. Кистевой возникает на заостренных частях оборудования. Энергия его настолько мала, что он практически не вызывает угрозы пожара. Кистевой разряд скользящий возникает на листовых синтетических, а также на рулонных материалах с разными зарядами на каждой стороне полотна. Опасность он представляет такую же, как искровой разряд.
Длительное пребывание в заряженной зоне приводит к раздражительности человека, к снижению аппетита, ухудшению сна.
Пыль из производственного помещения удаляется с помощью вентиляции. Она скапливается в трубах и может воспламениться от статистического искрового разряда.
Как снять статическое электричество с человека
Самое простейшее средство защиты от него — заземление оборудования. В условиях производства используются для этой цели экраны и иные приспособления. В жидких веществах применяются специальные растворители и присадки. Активно используются антистатические растворы. Это вещества с низкой молекулярной массой. Молекулы в антистатике легко перемещаются и вступают в реакцию с влагой, содержащейся в воздухе. За счет этой характеристики с человека снимается статика.
Хорошо помогает проведение ионизации. Делается это с помощью антистатической планки. Она имеет много иголок из специальных сплавов. Под действием тока в 4-7кВ воздух вокруг разлагается на ионы. Используются и воздушные ножи. Они представляют собой антистатическую планку, через которую вдувается воздух и очищает поверхность. Заряды статики активно образуются при разбрызгивании жидкостей, обладающих диэлектрическими свойствами. Поэтому для снижения действия электронов нельзя допускать падающей струи.
Желательно использовать антистатический линолеум на полу и чаще проводить уборку с помощью средств бытовой химии. На предприятиях, связанных с обработкой тканей или бумаги, проблему избавления от статики решают смачиванием материалов. Повышение влажности не дает накапливаться вредному электричеству.
Чтобы снять статику, необходимо:
Хорошо увлажняют атмосферу комнатные цветы, кипящий чайник, специальные приспособления. Антистатические составы продаются в магазинах бытовой химии. Они распыляются над ковровой поверхностью. Можно изготовить антистатик самостоятельно. Для этого берут смягчитель ткани (1 колпачок), выливают в бутылку. Затем емкость наполняется чистой водой, которую разбрызгивают над поверхностью ковра. Салфетки, смоченные антистатиком, нейтрализуют заряды на обивке сидений.
Увлажнение кожи производится лосьоном после душа. Руки протираются несколько раз в день. Следует поменять одежду на натуральную. Если она заряжается, обработать антистатиками. Рекомендуется носить обувь с кожаной подошвой или ходить по дому босиком. Перед стиркой желательно насыпать на одежду ¼ стакана соды (пищевой). Она снимает разряды электричества и смягчает ткань. При полоскании белья можно добавить в машину уксус (¼ стакана). Сушить белье лучше на свежем воздухе.
Все перечисленные меры помогают нейтрализовать статические проблемы.
Как самостоятельно избавиться от статического электричества
История открытия электричества
Что такое шаговое напряжение и как покинуть опасную зону
Что такое короткое замыкание по-простому?
Что такое электрофорная машина и как она работает?
В чём и как измеряется емкость аккумулятора?