Причины возникновения статического электричества
Электромагнитные поля оказывают свое воздействие как на человека, так и на среду его обитания. В тех случаях, когда электрические заряды неподвижны, речь идет об электростатических полях. В пределах техносферы человек подвергается воздействию естественных и искусственных статических электрических полей. Это природное явление имеет интересные причины возникновения.
Возникает статическое электричество в результате того, что внутри атома или молекулы образуется неправильный баланс. Следствием этого является потеря или, наоборот, приобретение нового электрона. Каждый атом в норме имеет равное количество протонов и нейтронов. Это состояние «равновесия». Электроны же, перемещаясь от одного атома к другому, могут формировать отрицательные и положительные ионы, а если «равновесие» отсутствует, то образуется статическое электричество. Опасность статического электричества заключается в том, что есть риск поражения электрическим током и риск возгорания.
Причины возникновения статического электричества:
- Наличие контакта между поверхностями $2$-х материалов (резиновый шарик и шерстяной свитер);
- Наличие радиационного излучения, ультрафиолета и др.;
- Быстрый перепад температур.
Статическое электричество чаще всего возникает при наличии контакта между поверхностями, хотя сама эта процедура ещё до конца не ясна. Данное явление и в быту и на производстве требует контроля, поэтому надо более точно определить участок проблемной зоны и, естественно, принять защитные меры.
Статическое электричество часто вызывает «искрение» вокруг объекта и обладает способностью накапливать заряд электричества. Накопление заряда может привести к поражению персонала.
Удар статическим электричеством имеет 2 основные причины:
- Наведенный заряд. Он образуется тогда, когда человек находится в электрическом поле и держится руками за заряженный предмет. Тело человека в этом случае может зарядиться, и заряд будет оставаться, если на ногах будут защитные ботинки с изолирующей подошвой. Заряд пропадает в момент прикосновения человека до заземленного предмета. Это тот самый момент, когда рабочий получает поражение электрическим током. Причиной удара током является изолирующая электричество обувь на ногах. Из-за обуви заряд остается в теле человека, когда тот прикасается к заряженному объекту и, стремительно проходя через тело, «наносит удар» током. Подобное явление возникает не только на производстве, но и в быту, например, передвижение по синтетическому ковру может дать заряд статического электричества;
- Возникновение заряда на оборудовании. Эта причина характерна для производства, но, к счастью, случается редко, а для защиты необходимо надевать резиновые перчатки.
Статическое электричество и организм человека
Возникающий электрический разряд имеет небольшие величины и кратковременные, поэтому, как правило, серьезных травм не возникает. Но, тем не менее, разряд может вызвать у человека резкое рефлекторное движение и привести к падению, например, с высоты. Образовавшийся заряд с большим электрическим потенциалом создает вокруг электрическое поле повышенной напряженности, а это уже вредно для человека.
Длительное по времени пребывание в таком поле приводит к функциональным изменениям в центральной нервной системе, сердечнососудистой системе. Работающие в зоне воздействия электростатического поля жалуются на раздражительность, головные боли, нарушение сна, потерю аппетита и др. Не являются исключением разнообразные «фобии», причиной которых является страх ожидаемого разряда.
Заземление, хождение босиком, т.е. снятие избыточного электростатического заряда, оказывает благотворное влияние на самочувствие.
Серьезная опасность электростатических зарядов состоит в том, что искра может обладать энергией, которой вполне хватит, чтобы горючая или взрывоопасная смесь воспламенились. Такие искры при разрядке электростатических зарядов становятся причинами пожаров и взрывов. Воспламенение искрового разряда может произойти в газоходах, где они накапливаются при удалении пыли из диэлектрического материала с помощью вытяжной вентиляции. Случаи взрывов в вентиляционных системах на предприятиях известны. Накопление электростатических зарядов и последующее их воспламенение может произойти при транспортировке легковоспламеняющихся жидкостей, перекачке их по трубопроводам, сливе из цистерн и др.
Таким образом, статическое электричество представляет очень большую опасность на производстве и на транспорте, особенно если в наличии есть пожаровзрывоопасные смеси, пыль, пары легковоспламеняющихся жидкостей.
Защита от статического электричества
Электростатические поля имеют допустимый уровень напряженности, которые установлены в ГОСТ 12.1.045-84 и предельно допустимый их уровень равен $60$ кВ/м в час. Уровень напряженности зависит от времени пребывания на рабочем месте. Если фактический уровень напряженности электростатических полей превышает величину $60$ кВ/м, работники обязаны использовать средства защиты.
Средства защиты обязательно должны учитывать особенности технологических процессов предприятия, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещения и др. При разработке защитных мероприятий эти особенности дают возможность подходить к ним дифференцированно.
Осуществить защиту от статического электричества можно двумя путями:
- Путем уменьшения интенсивности образования электрических зарядов;
- Путем устранения образовавшихся зарядов статического электричества.
Уменьшить интенсивность можно за счет снижения скорости и силы трения, а также повышения электропроводимости диэлектрических свойств материалов. Сила трения будет меньше, если зона контакта взаимодействующих поверхностей будет смазана, шероховатость поверхности ликвидирована. При малой электропроводности материала интенсивность образования зарядов высокая, поэтому желательно применять такие, которые имеют большую электропроводность, например, использовать антистатический линолеум для покрытия полов. В принципе, намного предпочтительнее те предметы и вещества, которые соприкасаются, производить из одного материала, потому что контактной электролизации уже не будет – в полиэтиленовых бочках, например, хранить полиэтиленовый порошок, а если его необходимо транспортировать, то лучше это сделать по полиэтиленовым трубопроводам и шлангам.
Заряды статического электричества устраняются заземлением корпусов оборудования.
С кузовов автомобилей статическое электричество снимают при помощи электропроводной полоски «антистатик», которую крепят к днищу. Иногда можно увидеть, что кузов «искрит», в этом случае, чтобы разрядить его, надо прикоснуться металлическим предметом. Особенно важно сделать это перед заправкой машины бензином.
Статические заряды, которые образуются в самолетах во время их полетов, снимаются металлическими тросиками, закрепленными на днищах фюзеляжа и шасси.
Заземлители в виде цепей используются для бензозаправщиков. Цепи постоянно контактируют с поверхностью земли при движении автомобиля. Дополнительное заземление используется во время слива бензина в цистерны на бензозаправочной станции.
Электростатические заряды практически не образуются при большой влажности воздуха, потому что он имеет хорошую электропроводность, поэтому увлажнение воздуха будет самым простым и достаточно распространенным методом борьбы со статическим электричеством.
Хорошим методом по устранению электрических зарядов является ионизация воздуха. Образующиеся ионы нейтрализуют заряды статического электричества. На производстве широко распространены электрические ионизаторы. Индивидуальными средствами защиты являются антистатическая обувь, халаты, для защиты рук применяются заземляющие браслеты.
