Зміст:
- Статичну електрику в природі
- Заходи боротьби зі статичною електрикою
- Замість висновку щодо захисту від статичної електрики
Статичну електрику тільки здається жартом, і тим, хто не знайомий з генератором Роберта Ван де Граафа. Ми сьогодні розглянемо заходи захисту від статичної електрики і розповімо, за рахунок чого з’являються блискавки. Цікаво? Чи То ще буде, коли ми застосуємо частина наших знань на практиці у сфері нафтової промисловості. Ви дізнаєтеся, як здійснюється захист антени, і чому блискавка завжди б’є в одне і те ж місце. Так-так, завдяки статичній електриці вона вибирає на рівнині тільки найвищі дерева. Тому не потрібно ховатися біля підніжжя під час грози. Тема нашої сьогоднішньої розмови – захист від статичної електрики.
Статичну електрику в природі
Все тече – Все залишається колишнім. Коли-то потрібен захист пилососа від статики, а сьогодні просто застосовують поліпшені матеріали. Але що залишається завжди, так це можливість накопичення зарядів. У цьому світлі мікросхем захист від статичної електрики поки що буде турбувати багато уми. Ось і професури колись доводилося залучати слухачів на свої лекції. З тієї простої причини, що квиток коштував деяку суму грошей. Прямо пропорційно, так сказати. Електростатичну напругу як не можна краще підходила для цієї мети. Зокрема, багато вчені уми розважалися наступним чином:
Приклад статичної електрики
Статичну електрику було помічено ще в Стародавній Греції, але перше достовірне його опис, так само як і математичну модель, придумав Кулон. Багато століть пізніше. Саме Кулон придумав таке поняття, як електричний заряд, і пояснив механіку взаємодії тіл, що володіють надлишком електронів або їх недоліком. (Див. також: Введення електрики в будинок)
Виявилося, що діелектричні матеріали, зразок ебонітовою палички, зосереджують надлишок позитивних або негативних зарядів на обмеженій ділянці. Пояснення було дано через якийсь час. Виявляється, щоб розподілити заряди рівномірно по своїй поверхні, матеріал повинен володіти електропровідністю. Саме так в один клас були виділені метали. А потім пішов цілий ряд відкриттів за статичної електрики:
- Виявляється, якщо наблизити до металевого предмету заряд, то однойменні витікають на протилежну сторону. А на цій залишається надлишок носіїв протилежного знака.
Фокусники людям нетямущим демонстрували це наступним чином. Металевий стрижень, ізолювався (наприклад, лаком) від статичної електрики, зосередженого на тонкій золотій пластинці, укріпленої в нижній частині. Коли маестро підносив «чарівну паличку», натерту про кролика до протилежного кінця осі, то пелюстка піднімався. Справа в тому – але глядачі цього не бачили, що до досвіду платівка золота заряджалася носіями потрібного знака (шляхом того ж тертя). А коли магічна паличка наближалася до стрижня, то на кінцях створювалася різниця потенціалів. В результаті платівка, будучи заряджена статичною електрикою відповідно, відштовхувалася.
Проходження заряду між людьми
- Крім того, заряд може переходити між тілами.
На прикладі того ж макета фокусник діяв наступним чином: паличка наближалася до стрижня, а потім вони стикалися. При цьому поверхнева густина зарядів статичної електрики зрівнювалась (з пропорцією). За рахунок чого при видаленні жезла платівка все одно залишалася висіти в повітрі. Уявляєте, який вплив статичну електрику справляло на глядачів? Але необхідність влаштування захисту пояснюється навіть не цим.
- Третім ефектом зміг вразити аудиторію якийсь Роберт Ван де Грааф (американський фізик, 1901 – 1967). Він придумав оригінальне пристосування для нагнітання потенціалу статичної електрики на поверхню сталевої кулі.
Сенс був у тому, що за конвеєрна стрічка терлась об скло і йшла по кільцевій траєкторії до металевої сфері. Оскільки рухомий матеріал був діелектриком, то, як це було показано вище, заряд статичної електрики нікуди не губився. Але куля володів великою поверхнею, а також проводив струм. За рахунок цього малий ділянку сильно зарядженої стрічки починав віддавати носії. І сфера заряджалася статичною електрикою. Гумористам і жартівниками ми б не рекомендували чіпати таку штучку, тому що стандартні методи захисту могли б і не спрацювати: потенціал дивини перевищував 1 МГ (мегавольт, мільйон вольт). Щоб наші читачі могли порахувати нулі, ми наводимо повну цифру 1.000.000 Ст. В результаті був створений генератор Ван де Граафа, яка досягла 7 МВ.
- Але захист трубопроводів в нафтовому бізнесі потрібна зовсім не із-за здатності тіл (труб) передавати або приймати заряд. Справа в тому, що при деякій напруженості поля (різниці потенціалів) статичну електрику виливалося в справжню грозу.
Як відомо, ефект блискавки викликаний іонізацією молекул повітря в точках між зарядженими частинами. За рахунок чого виникала доріжка плазми. Це як електроліт, тільки повітряний. Він добре переносить заряди, і так виникає дуга (та сама, якій варять).
Блискавкозахист будинку
Ось чому блискавкозахист стоїть на кожному літаку: в задній частині крила є пристосування, що закінчуються купою найтонших сталевих зволікань, і, приземляючись, машина не б’є смугу блискавкою (що могло ми легко призвести до вибуху). Замість цього надлишок носіїв утворює іскру і стікає назад під час руху літального апарата у вигляді тієї ж плазми. Ці ж заходи активно застосовуються автоаматорами, але в цьому випадку надлишок віддається Землі. В якійсь мірі наша планет электропроводна, а тому охоче приймає статичні заряди, щоб поширити їх по поверхні, а потім все згасає, компенсується, вітрами, водами, втратами в товщі грунту та іншими ефектами.
Заходи боротьби зі статичною електрикою
Власне, захист обладнання від статичної електрики частково нами вже розглянуто. Це стекатели транспортних засобів. У багатьох випадках для цього застосовувався відріз гуми, але це працює тільки в сиру погоду. Наші читачі вже повинні здогадатися чому: коли машина їде по дорозі, то тертя пилом і молекулами повітря провокує виникнення статичного заряду. Але суха гума є діелектриком, тому стікання відбувається не дуже ефективно. У сиру погоду проблема вирішується повністю. У той же час ризик ураження людини низький в сухому середовищі, тому і гуми чинився досить в багатьох випадках. (Див. також: Захист від стрибків напруги)
Коли організується захист від статичної електрики на виробництві, то керуються стандартами. Наприклад, на цей рахунок багато нафтовики звертаються до постановою Держгіртехнагляду від 20.05.2003 року. Документи повідомляють нам, що будь-яке обладнання з металевим корпусом і будь-яким типом забарвлення вважається захищеним, будучи заземлено. При цьому опір до входу в шину місцевого контуру не повинно бути більше 10 Ом. Перевірили вже свій комп’ютер? Як? За допомогою тестера і будь-правильно обладнаної розетки.
Заземлення в житлових і промислових будівлях
Упевніться, щоб опір від найвіддаленішої точки кожної пластини системного блоку до бічних пелюсток не було вище 10 Ом. До речі, за тим же стандартом сам контур повинен вміщатися в рамки до 5 Ом щодо Земної кулі. Заземлення ведеться зазвичай житловий перетином 6 квадратних міліметрів по міді або 10 по алюмінію. Візьміть на замітку, якщо буде бажання вберегтися одночасно від блискавок і статичної електрики. Як? За нормативами стандартів групи TN-С-S допускається заземлення в будинку приєднувати (під фундаментом) до контуру блискавкозахисту.
Що часто і робиться на практиці. А який кабель для захисту від статичної електрики потрібно брати, ми вже знаємо. Для працівників різних цехів і лабораторій, пов’язаних з комп’ютерною технікою, заходи щодо захисту на цьому не обмежуються. Взагалі кажучи, можна купити навіть спеціальні плити для підлоги, але вдома простіше обмежитися наступним набором:
Антени часто стоять на даху, тому захищати їх потрібно в першу чергу. Від чого? За рахунок тертя хмар і вітрів в атмосфері накопичується статична електрика. Щільність зарядів у загальному і цілому однакова з постійного переміщення повітряних мас. Тому іонізація настає там, де відстань до неба менше. А це, насамперед, піки дерев. Коли мова йде про місто, то мішенями стають дахи висотних будівель. З цією метою виготовляють громовідводи. Не може бути дана єдина інструкція, як це зробити, але пік пристрою повинен підносити над усім, що є на даху.
Особливості організації блискавкозахисту обговорюються в РД 34.21.122 С. зокрема, обговорюються такі питання, як занесення потенціалу на поверхи по шляху труб, металевого обплетення кабелів. Для виключення цього явища зазначені об’єкти на рівні підвалу об’єднуються з арматурою фундаменту, яка в свою чергу повинна бути заземлена. Якщо це неможливо, то проводиться деякі додаткові дії:
- Згідно п. 2.2 р РД 34.21.122 З обладнується контур.
- Він повинен складатися з трьох вертикальних стержнів не коротше 3 м з відстанню між ними 5 м.
- Перетин елементів контуру визначається за таблицею 3 цього ж розділу: градація ведеться в залежності від місця розташування і форми. Підземна частина збирається з круглих електродів діаметром не менш 10 мм. Прямокутні вибираються по перерізу в квадратних міліметрах (40 зовнішня, 100 підземна), причому товщина арматури не повинна бути менше 4 мм, Нарешті, круглі тоководы над поверхнею грунту не повинні бути тонше 6 мм.
Читачі можуть вивчити ГОСТ на цю тему. Ми, наприклад, не обговорили засоби колективного захисту. Але навіть наведених відомостей вистачає, щоб зрозуміти: цей контур заземлення ні в яке порівняння з рекомендаціями городників на Ютуб не йде. В реальності все набагато складніше. До речі, те ж саме можна почерпнути і з іноземних документів, де наводяться також досить жорсткі цифри. Ось і методи захисту інтегральних мікросхем повинні виконуватися відповідно до ГОСТ, а не за рекомендаціями сусідів. До речі, на голові необхідно мати шапочку, щоб не падали волосся, а браслети надіваються на обидві руки.
Замість висновку щодо захисту від статичної електрики
Були часи, коли графічний адаптер палало від дотику до монітора. Ми навіть знаємо людей, які спробували це перевірити. Причому успішно (тобто VGA адаптер згорів, як і повинен був). Вся справа в тому, що на кінескоп подавався потенціал, ну і зовні теж був присутній заряд. Пам’ятаєте, ми говорили, що таке можливо? Ми вважаємо, що правила захисту від статичної електрики тепер відскакують у наших читачів від зубів, а тому огляд на цьому можна закінчити.