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, электрические 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 к резкому 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 пылей.

Так, удаление из рабочей зоны пыли из диэлектрического материала с помощью вытяжной вентиляции может привести к накоплению в газоходах электростатических зарядов и отложе­ний пыли. Появление искрового разряда в этом случае может вызвать воспламенение или взрыв пыли. Известны случаи очень серьезных аварий на предприятиях в результате взрывов в систе­мах вентиляции.

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 жидкость.

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.

Контрольные вопросы

1. На какие виды подразделяется процесс возгорания?

2. Дайте определение горения и взрыва.

3. Перечислите показатели пожаро- и взрывоопасности веществ, горю­чих газов и паров.

4. Назовите основные причины и источники пожаров и взрывов на произ­водстве.

5. Расскажите об основных опасных факторах пожара.

6. Как классифицируются герметичные системы?

7. Как окрашиваются и какая маркировка ставится на трубопроводы, баллоны, сосуды?

8. Каковы основные причины возникновения опасности герметичных систем?

9. Расскажите об основных опасных факторах, возникающих при нару­шении герметичности.

10.Каковы причины образования электростатических зарядов и в каких процессах на производстве они возникают?

11.Чем вредны электростатические поля высокой напряженности?

12.Чем опасно статическое электричество и к каким чрезвычайным си­туациям оно может привести?

Раздел III