Ochrana před statickou elektřinou – Blog | Internetový obchod Krona

Přestože se s fenoménem statické elektřiny setkáváme téměř každý den, naše znalosti o fyzikálních procesech probíhajících při tomto procesu a hlavně o možnostech jejich prospěšného využití jsou velmi malé. Elektrostatika je jednou z nejstarších elektrotechnických disciplín.

Elektrostatické náboje jsou podle definice statické náboje. Vznikají především separací různých materiálů, jako jsou odlupující se fólie, míchání nevodivých kapalin nebo chůzí po izolačních podlahách, jako je PVC, koberec nebo laminátová podlaha.

Elektrostatická pole nelze vědomě vnímat našimi smysly. To, co můžeme cítit, je buď silné elektrické pole, nebo puls elektrického výboje. V tomto případě však není co do velikosti větší než elektrostatický náboj.

Pokud je jeden ze dvou povrchů izolační materiál, náboje na něj přenesené nemohou při následné separaci proudit zpět, což vede k nerovnováze nosičů náboje na obou površích. Jeden z nich vykazuje kladný a druhý záporný přebytečný náboj stejné velikosti.

Zjednodušený fyzikální model procesu 3-stupňového elektrostatického nabíjení

1. etapa: Přiblížení

Oba povrchy jsou elektricky neutrální. Na povrchu jsou dvojité elektrické vrstvy.

2. etapa: Dotkněte se

Atomová pole jsou superponována v kontaktní oblasti a poskytují možnost přechodu pro nosiče náboje.

Pokud je jedno ze dvou těles izolační materiál, náboje nemohou proudit zpět, což vede k nerovnováze nosičů náboje.

Úroveň nabití závisí na „intenzitě“ kontaktu, to znamená na velikosti oblasti přímého kontaktu a rychlosti separačního procesu. Elektrostatický náboj je také známý jako třecí elektřina. Je to dáno především chemickým složením vstupních materiálů. Hlavními charakteristikami pro posouzení nabíjecí kapacity jsou elektrický povrchový a objemový odpor, protože určují především výboj přes můstky hraničních materiálů při separaci.

Relativní vlhkost a teplota vzduchu jsou vnější faktory ovlivňující množství náboje. Pokud se zvýší, zvýší se vodivost povrchu, což umožní, aby v separačním stupni přes kontaktní můstky proudilo více nábojů.

Experimentální studie využívající speciální testovací zařízení ke stanovení elektrostatických nábojů při separaci pevných látek prokázaly, že při určitém povrchovém odporu σ = R ≥ 10 12 Ω (měřeno podle normy IEC 93) vznikají na povrchu elektrostatické náboje. Kombinace materiálu obuvi a povrchu podlahy ovlivňuje polaritu a úroveň nabíjení statické elektřiny. Způsob chůze, změny rychlosti a podmínky prostředí ovlivňují úroveň nabití. Rychlejší chůze a posuvné pohyby zvýší nabíjení statické elektřiny. Chemické složení povrchu nátěru a jeho elektrický odpor jsou také důležité parametry podlahové krytiny.

Schematické znázornění osoby nabíjející se statickou elektřinou při chůzi po podlaze a vybíjení přes jiskření do elektrického spotřebiče.

Osoba vstupuje do místnosti elektricky neutrální.

Oddělení náboje v kontaktní oblasti podešve/podlahy, narušení náboje na těle.

Při přiblížení k (elektronickému) zařízení nebo uzemněnému výrobku (topení) přeskočí jiskra.

Člověk se vyděsí, je možná šoková reakce, přístroj se může rozbít, podlaha zůstává nabitá.

Pro člověka je práh citlivosti elektrického výboje při dotyku s uzemněnými předměty asi 2 kV tělesného napětí. Náboj 4. 6 kV bude ve většině případů pociťován jako bolest.

V nepříznivých podmínkách, při chůzi po koberci ze syntetických vláken nebo kobercové podlaze s elektricky izolovaným povlakem, může člověk dostat na tělo napětí až 25 kV. Lidská kapacita dosahuje C = 150pF; výbojové jiskry v tomto rozsahu napětí mohou dosáhnout energie

W = U2* C.2 = 50 mJ.

Maximální hodnota energie jiskry výboje nabité osoby je pod limitní hodnotou 350 mJ (pro měřicí přístroje), která je povolena za podmínek ochrany zdraví. Výboje nad 1 J jsou nebezpečné pro lidský život Nejvyšší tělesné napětí naměřené při testování např. laminátové podlahy chůzí po podlaze bylo přibližně 12 kV.

Elektrické pole vytvořené nahromaděnými náboji není střídavé pole, a proto je klasifikováno jako elektromagnetické znečištění.

Silové působení pole na člověka, stejně jako proudové špičky, které se objevují při vybití člověka, jsou tak slabé, že nezpůsobují přímou újmu na životě nebo zdraví člověka.

Dlouhodobý pobyt v těsné blízkosti vysoce nabitých předmětů může u velmi citlivých lidí vést k poruchám vegetativního systému, jako jsou bolesti hlavy nebo nevolnost.

V současné době je intenzivně studováno téma přímých účinků slabých elektrických polí na lidské zdraví.

Nestálá elektrická jiskra může způsobit pocit bolesti, který může vést k nebezpečným situacím, jako je pád těžkých předmětů, rozlití horkých nebo hořlavých kapalin nebo zranění v důsledku nekontrolovaných pohybů (tlačení dozadu).

Je také možné vznítit od elektrických jisker z hořlavých čisticích směsí a roztoků.

Statický výboj představuje hrozbu destruktivních účinků v citlivých elektronických sítích, které jsou široce používány v energetických farmaceutických dopravních leteckých společnostech. Nefunkčnost nebo porucha počítače, serveru nebo počítačové sítě v důsledku statických elektrických výbojů může vést nejen k poškození drahého zařízení, ale také k haváriím vlaků a letadel, výbuchům v podnicích s výbušnými výrobními zařízeními, ztrátám na životech a ekologickým katastrofám. .

Mnoho moderních přístrojů a zařízení pro zadávání informací je vybaveno citlivými dotykovými obrazovkami; vystavení statickému výboji vede k poškození všech zařízení.

Aby se vyloučily nároky při návrhu, je určena kategorie místnosti, dílny, výroby, podniku, podle které se vybírá typ podlahy na základě astatičnosti ECF; DIF; ASF..

Pro prostory s možným nebezpečím výbuchu, jako jsou chemické laboratoře, kde se manipuluje s roztoky nebo hořlavými prášky apod. platí přísná pravidla (např. normy DIN EN 50014, BGR 132). Na pracovištích, kde se pracuje na vysoce citlivých elektronických produktech a dílech (ochranné zóny EPA), normy upravují elektrické vlastnosti podlahových krytin a jejich povrchové úpravy (například normy Z DIN EN 100015 a IEC 61340-5-1. 3). DIN IEC 61340-4-1:1997 „Elektrostatické chování podlahových krytin a instalovaných podlah“ definuje následující charakteristiky elektrostatického chování podlahových krytin:

ECF elektrostatický vodivý nátěr R_x < 10 Ω

DIF Rozptylování nátěr R_x = 10 6 …10 9 Ω

ASF Antistatický U povlak_p ≤ 2 kV,

Pokud je dalším kritériem relativní vlhkost vzduchu (při 23 0 C)

• Environmentální třída 1: 12 %
• Environmentální třída 2: 25 %
• Environmentální třída 3: 50 %

Klasifikace „astatického povlaku“ musí udávat třídu vnějšího prostředí. Podle nových dodatků k mezinárodní normě IEC 61340-4-1 a IEC 61340-4-5 musí být měření odporu a zkoušky chůzí po podlaze prováděny při teplotě (23±2) 0 C a relativní vlhkosti (12±3) %.

Aby bylo možné vyhodnotit elektrostatické chování povlakových prvků, je nutné měřit

• povrchový odpor R_S ,
• objemový odpor R_V и
• napětí těla U_P při zkouškách chůze.

Pro položené podlahy objemový odpor R_V nahrazeno odporem vůči zemi R_Е.

Normy DIN IEC 61340-4-1:1995 a EN 14041 berou v úvahu tři třídy pro stanovení elektrostatických charakteristik:

ECF elektrostatický vodivý nátěr R_x < 10 Ω

DIF Rozptylování nátěr R_x = 10 6 …10 9 Ω

ASF Antistatický U povlak_p ≤ 2 kV.

Podlahy ECF a DIF se vyznačují pouze výsledky elektrického odporu. Díky vysoké povrchové vodivosti lze eliminovat lidský statický náboj > 2 kV a takové podlahy budou také antistatické. Typicky se tyto podlahy používají v nevýbušných prostorách a elektrostaticky chráněných oblastech výroby elektroniky (EPA a ESD chráněné oblasti).

Objemový odpor všech běžně používaných druhů bytového dřeva nebo MDF, resp. HDF je vždy R_V > 10 10 Ω při relativní vlhkosti H≤50 %.

Aby mohla být klasifikována jako antistatická podlahová krytina ASF podle DIN IEC 6, musí být tělesná zátěž stanovena zkouškami chůze podle DIN EN 1815. Měření se provádějí v klimatizované zkušební komoře, kde jsou sestaveny zkušební vzorky o rozměrech 1 m x 2 m a v souladu s pokyny výrobce.

Měřící zařízení pro stanovení lidského náboje podle normy EN 1815

1 – ruční elektroda

2 – systém vyhodnocování a zaznamenávání zkušební hodnoty

3 – zemnící elektroda

5 – substrát (nepromokavá podestýlka a tlumení zvuku kroků)

6 – spodní izolační deska

Testovaný subjekt s elektrodou drženou v ruce chodí po povrchu vzorku ve standardizovaných botách s konstantní kadencí dvou kroků za sekundu tam a zpět. Tělesné napětí se měří pomocí kapacitní vazby pomocí elektrostatického voltmetru.

Pokud zkouška pochozím napětím nepřekročí 2 kV, lze podlahovou krytinu klasifikovat (certifikovat) jako „astatickou“ nebo „antistatickou“.

U podlahových krytin používaných pro obytné a veřejné aplikace musí být splněny podmínky; U_P ≤ 2 kV při 23 0 C / 50 % relativní vlhkosti.

Pro povrchový odpor R_S Existují následující rozsahy:

nabíjení by se nemělo očekávat, antistatické chování

R_S = 10 10 – 10 11 Ω

Nabíjení je neuvěřitelné, pravděpodobně v nepříznivých podmínkách, jako je nízká vlhkost, syntetické podrážky bot, rychlá chůze, klouzání (většina naměřena < 2 kV, zřídka až 5 kV)

R_S = 10 11 – 10 12 Ω

přechodový rozsah, od antistatického chování až po vysoké nabíjení (lidské napětí od 0.1 do 9 kV

Možné vysoké nabíjení

(ne vždy však vede k nebezpečnému náboji; např. lidská napětí v rozsahu 1.1 kV a 4.6 kV byla získána pro pět různých laminátových povrchů se stejným povrchovým odporem R_S = 2 ∗ 10 12 Ω)

Lidské nabíjení U > 2kV lze s poměrně vysokou pravděpodobností vyloučit pouze při povrchovém odporu R_S > 5 ∗ 10 10 Ω.

Porovnání různých typů podlahových krytin

• Dřevěné povrchy ošetřené oleji a vosky vedou k hodnotám nabití pod 2 kV („Astatic povlak“) po celém povrchu.
• Lakované dřevěné povrchy jsou ve většině případů v rozmezí antistatické – ne antistatické.
• Čisticí a pečující prostředky s antistatickými přísadami dočasně snižují nabíjení těla při chůzi.

Antistatická elektřina

Pokud je problém se statickou elektřinou při chůzi po podlahových krytinách, můžete tyto problémy vyřešit použitím antistatických přísad do čisticích kapalin, používáním ESD bot, zvýšením vlhkosti nebo zvýšením koncentrace vzdušných iontů pomocí ionizátorů záporného napětí.

– Pravidelné ošetřování antistatickými čisticími a ošetřovacími prostředky

Čisticí a ošetřovací prostředky s antistatickými přísadami dočasně snižují nabíjení těla při chůzi díky hygroskopickému efektu (vlhkost vodivý film na povrchu).

Vlhkost má velký vliv na vodivost povrchu a určuje možnost rekombinace náboje při zvedání podrážek obuvi z podlahy. Běžný suchý vnitřní vzduch v zimě při teplotách pod nulou je problematický. Zvyšující se vlhkost výrazně snižuje množství elektrostatických nábojů. Úrovně vlhkosti přibližně 55-60% jsou dostatečné pro potlačení vzniku vysokých nábojů.

Nabité oblasti se rychleji vybíjejí bipolární ionizací vzduchu přes alternativní napěťovou korónu, získané tělesné napětí se tak snižuje.

Ionizace vzduchu se dosahuje použitím klimatizačních zařízení s ionizátory.

– Používání „antistatické obuvi“

Antistatické boty (také známé jako ESD boty nebo EPA boty) byly vyvinuty pro použití ve výrobních oblastech s vysoce citlivými elektronickými obvody. Tyto boty jsou elektricky vodivé a spolehlivě chrání před nebezpečným nabíjením v případě vodivého povlaku.

Seznam nabízených standardů:

IEC 60093: 1980 2)

Zkušební metody izolačních materiálů pro elektrické návrhy – Objemový odpor a povrchový odpor pevných elektroizolačních materiálů

(=DIN IEC 60093, = VDE 0303 část 30)

IEC 61340-4-1: 1995 2) 3)

Standardní zkušební metody pro specifické aplikace –

Elektrostatické chování podlahových krytin a instalovaných podlah

(=DIN IEC 61340-4-1, = VDE 0303 část 83)

Elastické podlahové krytiny –

Stanovení elektrického odporu

Pružné a textilní podlahové krytiny –

Posouzení sklonu k akumulaci statické elektřiny

prEN 14041: 2003 (D)

Elastické, textilní a laminátové podlahové krytiny –

Požadavky na ochranu zdraví, bezpečnost a úsporu energie

2) V roce 1997 byla změněna všechna čísla norem IEC (+60000). Na tištěných normových listech jsou nadále uvedena čísla 93 nebo 1340-4-1, ve všech seznamech jsou však normy uvedeny pod novými čísly 60093 nebo 61340-4-1.

3) Norma IEC 61340-4-1: 1995 je v současné době stále v platnosti. V současné době se reviduje. Záměrem je rozdělit jej na dvě části:

IEC 61340-4-1 (IEC 101/107/CD : 2001): ELEKTROSTATIKA –

Standardní zkušební metody pro speciální aplikace –

Elektrický odpor podlahových krytin a instalovaných podlah

IEC 61340-4-5 (IEC 101/111/CD : 2001): ELEKTROSTATIKA –

Standardní zkušební metody pro speciální aplikace – Metody pro stanovení elektrostatické ochrany obuvi a potahů v kombinaci.