§ 2. ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

►   Статические электрические заряды, возникающие за счет трения частиц при их перемалывании, пересыпке, транспортировке и т. д., представляют опасность для человека и технологического оборудования.

При прикосновении человека к заряженным частям оборудования возникает разряд, так называемый «удар током». Сила тока обычно невелика (10^-6—10^-8А), но из-за неожиданности могут возникнуть нежелательные последствия. Кроме того, существует опасность пожара и взрыва, если среда пожаро- или взрывоопасная.

Рис. 7. Схема заземления установки: 1 — электрическая машина; 2 — заземляющий проводник; 3 — металлическая плита; 4 — углубление в грунте с постоянной влажностью

Имеется ряд методов предохранения от такого разряда.

Заземление — это способ понижения потенциала различных токонепроводящих частей установок, на которых может скопиться статический заряд.

При заземлении эти части соединяют проводниками с землей, потенциал которой равен нулю (рис. 7). Допустимое значение сопротивления цепи заземления 100 Ом. Если необходимо заземлить устройство, изготовленное из диэлектрика, на него наносят металлический слой путем пульверизации жидкого металла, методом катодного распыления и др. Этим обеспечивается уменьшение сопротивления и повышается утечка зарядов с поверхности устройства.

Тело человека обладает электроемкостью (100— 350 пФ), поэтому в нем могут накапливаться статические заряды. Во избежание этого обслуживающий персонал использует токопроводящую обувь (из кожи, токопроводящей резины и др.). Обувь не должна «искрить» при ходьбе, при ударе или при трении, потому что возникающий разряд может привести к воспламенению газовых смесей, если таковые имеются.

Рабочие помещения оборудуют токопроводящими полами (специальный бетон, пенобетон, резиновое покрытие с малым сопротивлением и др.).

Увлажнение воздуха в помещении повышает поверхностную проводимость диэлектриков, что также облегчает утечку статических зарядов.

Нейтрализаторы ионизируют воздух в рабочем помещении и увеличивают его проводимость. Различают индукционные, высоковольтные и радиоактивные нейтрализаторы. В индукционных нейтрализаторах образуется «коронный разряд», обладающий большой ионизационной способностью. Полученные ионы притягиваются электростатически заряженными предметами и нейтрализуют статический заряд. В высоковольтном нейтрализаторе разряд происходит с острия.

Радиоактивные нейтрализаторы применяют при работе в пожаро- и взрывоопасных средах. Однако при этом необходимо обеспечить защиту персонала от -излучения.

Иногда удается снизить скорость накопления статических зарядов на оборудовании путем изменения технологического режима.

Антистатическими веществами являются сажа, металлическая пыль и др. Их вводят в состав материалов на стадии производства самих материалов или при производстве из них изделий, покрывая поверхность готовых изделий пленкой (в виде эмульсии или раствора). Антистатические вещества увеличивают проводимость изделий, что облегчает стекание электростатических зарядов.

Электростатические экраны предохраняют технологическое оборудование или его детали от влияния электростатических полей, нарушающих нормальную работу. Для этого защищаемое устройство или пространство ограждают металлической решеткой. Получают так называемую «клетку Фарадея». Например, если между первичной и вторичной обмотками трансформатора установить заземленную с одного конца обмотку с одним витком, то получится электростатический экран. При этом устраняется электростатический перенос напряжения с первичной на вторичную обмотку.

Рис. 8. Молниеотводное устройство строения: 1 — облако; 2 — вертикальная металлическая труба; 5 — заземляющим проводник; 4 — металлическая плита

Рис. 9. Молниеотводное устройство воздушного электропровода (линии электропередачи): 1 — заземляющий проводник; 2 — силовые фазные проводники; 3 — отводящий проводник; 4 — металлическая плита

Атмосферный воздух также способен накапливать электростатические заряды. Они возникают при трении между собой воздушных и твердых частиц. Поэтому каждую секунду на земном шаре возникает около ста молний. Высокие значения напряжения (сотни мегавольт) и сила разрядного тока (сотни ампер) опасны как для людей, так и для предметов. Для предохранения человека, строений от воздействия молний используют молниеотводные (молниезащитные) устройства (рис. 8). Разряд образуется между облаком 1 и вертикальными металлическими трубами 2 молниеотвода, устанавливаемого на здании, и стекает по заземляющему проводнику 3 и металлической плите 4 на землю.

Линии электропередачи 2 защищают с помощью «заземляющего проводника» 1 (многожильного провода, смонтированного над фазными проводниками и подсоединенного многократно к земле отводящим проводником 3 и плитой 4 по протяженности всей линии) (рис. 9).

1. Каковы масса и заряд частиц, попадающих в бункер 5 на рис. 2? 2. Какова траектория отрицательных ионов в электроннолучевой трубке? 3. Напряжение какого из анодов на рис. 5 больше А1 или А2? Почему? 4. Каково направление движения положительно заряженных частиц плазмы в плазмотроне на рис. 6? 5. Что вам известно о влиянии электрического поля на мозг человека? 6. Что вам известно о биолокации? 7. Необходимо ли заземлять бытовые электроприборы? Почему? 8. Есть ли молниезащитные устройства на крыше вашего училища? 9. Есть ли молниеотвод на вашем доме? 10. Замечали ли вы наличие статического электричества, когда носите одежду из синтетического материала? Опасно ли носить изделия из материала, который электризуется при трении и использовании?

1. Как защищают транспортные средства (автомобили, поезда, корабли, самолеты и др.) от атмосферного электричества? 2. Какой формы напряжение надо подать на отклоняющие пластины Х1 — Х2 к Y1 — Y2 на рис. 5, чтобы, получить: прямую горизонтальную линию; прямую вертикальную линию; линию с наклоном в 45°; светлую точку в центре экрана? 3. Если на пластины Х1 — Х2 (рис. 5) подано линейно изменяющееся напряжение, а на Y1 — Y2 — синусоидальное, то что будет видно на экране электронно-лучевой трубки?