Основи охорони праці - Запорожець О.І. - 13.2. Небезпечні прояви статичної електризації

13.2.1. Коронний розряд

Взаємодія зарядів статичної електрики відбувається за відомими законами електростатики. В оточуючому заряди просторі утворюється електричне поле певної напруженості. Якщо напруженість електростатичного поля перевищує деяке критичне значення, виникає електричний розряд з поверхні. В залежності від умов розряд може поширюватись як вздовж зарядженої поверхні, так і і повітряному проміжку між протилежно зарядженими поверхнями, а також між об'ємами з протилежно зарядженими диспергованими твердими або рідкими частинками.

При наявності на поверхні із електростатичними зарядами загострених кромок, виступів, лез стікання зарядів може відбуватись у вигляді коронного розряду. На принципі коронного розряду працюють, наприклад, пасивні нейтралізатори статичної електрики літаків під час польотів у хмарах і опадах.

Експериментально було встановлено, що суттєвий вплив здійснює статична електрика на роботу радіоелектронного обладнання, оскільки високочастотні імпульси струму, що виникають під час коронного розряду, надходять на вхід радіообладнання у вигляді сигналів, які порушують нормальну роботу приладів. Так, в результаті статичної електризації при струмі приблизно 10 мА радіоперешкоди, які виникають під час коронного розряду з гострих кромок літака Боїнг-747, зростають приблизно на 60...70 дБ, що може призвести до повної втрати радіозв'язку. При струмі з коронуючого електростатичного розрядника літака АН-24, що становить 70...80 мкА, спостерігалось відхилення стрілки радіокомпаса АРК-11 від дійсного курсу приблизно на 80...100°, яке може стати причиною авіакатастрофи.

В наземних умовах при підвищених вологості і напруженості поля в приземному шарі атмосфери можливий коронний розряд з антен та інших елементів радіообладнання, поблизу яких утворюється різко неоднорідне наведене електричне поле. Це може призвести до погіршення умов радіо прийому.

В наземних умовах під час виконання виробничих процесів в різних галузях виробництва, зокрема під час обслуговування і ремонту автомобільної та авіаційної техніки більш суттєву небезпеку становлять стримерні та іскрові розряди з діелектричних поверхонь, а також з ізольованих заряджених металічних поверхонь.

13.2.2. Стримерний розряд

Як відомо, в різко неоднорідному полі у вузькій області з високою напруженістю поля виникає коронний розряд у вигляді високочастотних імпульсів струму. Із збільшенням різниці потенціалів в розрядному проміжку електричне поле стає різко неоднорідним не тільки поблизу загострених електродів, а й всередині розрядного проміжку. Лавина у вигляді електронної хмари із швидкістю руху електронів приблизно 210⁵ м/с залишає за собою позитивний просторовий заряд іонів, які утворюються в результаті іонізації молекул повітря. Швидкість іонів становить приблизно 2-10³ м/с.

Під дією фотонів, що випускаються дуже іонізованою лавиною, в оточуючому газі виникають електрони, які дають початок додатковим лавинам. При цьому область позитивного об'ємного заряду витягується у вигляді вузького каналу, яким безперервним потоком рухаються електрони, що вливаються в канал лавини. Такий процес називається стримерним розрядом. Стример пересікає розрядний проміжок і утворює між електродами провідний канал з високо іонізованим газом.

Імпульси стримерного розряду носять випадковий характер. Поява стримерів викликає потужні імпульси струму з амплітудою до 0,1 А і більше, які можуть ініціювати займання горючих сумішей, пожежі, вибухи, потужні радіоперешкоди та інші небезпечні явища.

Стримерні розряди небезпечні як в умовах польотів повітряних суден, так і в наземних умовах в процесах обслуговування і ремонту авто- і авіатехніки.

Так, під час польоту в хмарах діелектричні поверхні обтічників антен, лобове скло літаків в результаті статичної електризації можуть набути потенціал в декілька десятків тисяч вольт відносно місць кріплення вказаних елементів до літака.

В результаті стримерних розрядів з лобового скла спостерігались випадки пробою трансформаторів, пошкодження блоку автоматичного керування системою обігріву скла, пошкодження поверхні скла та інш.

Як показали наземні випробування електростатичного захисту літака АН-24, стримерні розряди з діелектричної антени радіокомпасу АРК-11 при струмі зарядки приблизно 15 мкА призводили до відхилення стрілки радіокомпаса від дійсного курсу на 15...20°.

Стримерні розряди, що виникають між діелектричними елементами конструкції радіо електричного обладнання, а також між людиною і обладнанням, можуть вивести з ладу мікросхеми, напівпровідникові прилади, конденсатори та інш. Ступінь електростатичної небезпеки під час стриперних розрядів визначається деякою критичною напруженістю електростатичного поля, яка, наприклад, в плоскому розрядному проміжку в нормальних атмосферних умовах не повинна перевищувати приблизно 310⁶ В/м.

Накопичений на поверхні заряд і зумовлена цим зарядом напруженість поля залежить від опору поверхні. На питомий поверхневий опір, в свою чергу, впливає волога і температура довкілля, чистота обробки і ступінь забруднення поверхні. Так, при наявності на діелектричній поверхні забруднень утворюються місцеві неоднорідності електричного поля, які можуть спричинити так звані ковзні розряди, внаслідок чого на поверхні діелектрика утворюється провідний слід, що вимагає заміни елемента конструкції.