1tom300

11. ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA 602

człowieka siedzącego jest większa o 20-^35 pF od pojemności człowieka stojącego. Dla celów obliczeniowych przyjmuje się średnio wartość pojemności człowieka C = 150 pF.

Maksymalne napięcia elektrostatyczne występujące zwykle na ludziach przedstawiono na rys. 11.7. Związana z naładowaniem elektrostatycznym energia wynosi od kilku do kilkudziesięciu mJ. Wartości tc znacznie przekraczają minimalną energię zapłonu wielu mieszanin wybuchowych.

Oddziaływanie elektryczności statycznej na ludzi i negatywne jej skutki należy rozpatrywać w trzech aspektach:

1.    Biologicznego wpływu pól elektrycznych na organizm. Przebywanie pod wpływem pola elektrostatycznego przez dłuższy czas ma ujemny wpływ na stan zdrowia i samopoczucie ludzi.

2.    Obiektywnego i subiektywnego działania wyładowań elektrostatycznych powstających przy zbliżeniu do uziemionego obiektu. Wyładowania te — poza niemiłym lub groźnym uczuciem wyładowania — mogą prowadzić do urazów mechanicznych przy występujących odruchach, np. cofnięcia ręki itp. Związane z wyładowaniem wrażenia można scharakteryzować następująco: słabo odczuwalne lub nieodczuwalne — przy napięciach do 1,5 kV i energii wyładowania do 2 mJ; średnio odczuwalne — przy napięciach do 3 kV i energii 10 mJ; silnie odczuwalne - przy wyższych poziomach napięcia i energii. Wyładowanie z ciała człowieka lub z naładowanego obiektu do uziemionego człowieka o energii ok. 250 mJ — może spowodować wystąpienie ciężkiego szoku.

3.    Niebezpieczeństwa inicjacji wybuchu przy wyładowaniu z człowieka w warunkach zagrożenia wybuchowego lub pożarowego. W strefach i pomieszczeniach zagrożonych pożarem lub wybuchem, w których operuje się substancjami o minimalnej energii zapłonu nie przekraczającej 100 mJ, jest wymagane stosowanie środków przeciwdziałających gromadzeniu się ładunków na ciele człowieka w odniesieniu do osób stale lub czasowo przebywających w danych obiektach. Podstawowym środkiem ochrony personelu jest wyposażenie go w odpowiednią odzież roboczą i obuwie o właściwościach antystatycznych, potwierdzonych odpowiednim atestem. Dotyczy to również innego wyposażenia osobistego pracowników, jak np. rękawic, hełmów, a także mebli, wykładzin i innych przedmiotów, z którymi styka się personel. W obiektach zaliczonych do I kategorii niebezpieczeństwa pożarowego oraz do kategorii Z0 zagrożenia wybuchowego, a także wszędzie tam, gdzie operuje się substancjami o minimalnej energii zapłonu nie przekraczającej 0,1 mJ, całkowity opór upływowy ciała pracownika nie może przekraczać wartości 1 Mil.

Tablica 11.4. Wpływ elektryczności statycznej na organizm ludzki, wg [11.10]

Wielkość krytcrialna	Kryterium
Natężenie pola elektrycznego w pomieszczeniu lub na stanowisku pracy E (V/m)	Niezależnie od czasu przebywania dopuszczalne natężenie pola wynosi ^doprani = 2* 10* V/m. — Jeżeli człownck przebywa w danej strefie przez czas 1 h < r < 9 h, to £doPm~ = 60-10Vv^ V/m przy czym i czas przebywania, h
Napięcie na operatorze lub obiekcie na- elekt ryzowanym l/(V)	—    Brak oddziaływania i brak odczuwania przy U nie przekraczającym 200 V. —    Brak odczuwania wyładowań przy U nie przekraczającymi 1000 V
Energia związana z wyładowaniem elektrostatycznym W(I)	Niekorzystne oddziaływanie nie występuje, gdy 110"^3 J
Rodzaj tworzywa, z którym styka się człowiek	Nic obserwuje się oddziaływania ładunków na człowieka przy operowaniu materiałami o rczystywności objętościowej nic większej niż 10^7 fi m i rczystywności powierzchniowej nie większej niż 10^l° (2
Czas relaksacji, tj. iloczyn rezystancji upływu człowieka względem ziemi i jego pojemności T(s)	Wyładowania nie powodują wstrząsów ani nie grożą powstaniem nieszczęśliwych wypadków i urazów, jeżeli 0,1 s

Szczegółowe wytyczne ochrony pracowników i obiektu przed zjawiskami elektrostatycznymi musza, określać instrukcje eksploatacji. W tablicy 11.4 podano podstawowe informacje charakteryzujące wpływ elektryczności statycznej na organizm ludzki.

11.2.7. Zagrożenie dla układów elektronicznych

Zjawiska elektryczności statycznej mają niejednokrotnie istotny wpływ na przebieg procesów technologicznych, powodując ich zakłócenie lub zwiększenie liczby braków produkcyjnych. Związane jest to z wzajemnym przyciąganiem i odpychaniem się włókien, taśm. pyłów itp. oraz z występowaniem mikrowyładowań elektrostatycznych, nawet jeśli mają one miejsce w atmosferze obojętnej bez zagrożenia wybuchowego lub pożarowego. Szczególne znaczenie ma ujemny wpływ zjawisk elektrostatycznych w' przemyśle elektronicznym i komputerowym, bowiem nawet niewielkie ładunki elektrostatyczne mogą tu powodować istotne zaburzenia w produkcji i eksploatacji sprzętu. Według danych wielu firm produkujących podzespoły i urządzenia elektroniczne od 25 do 50% braków produkcyjnych jest powodowanych przez wyładowania elektrostatyczne. Ładunki elektrostatyczne są wnoszone głównie przez obsługujący urządzenia personel. W tablicy 11.5 podano dopuszczalne wartości napięcia personelu względem ziemi wg [11.10]. W tablicy 11.6 podano wybrane wartości mocy impulsu o czasie trwania 1 ps powodującego uszkodzenie elementu.

Tablica 11.5. Dopuszczalne napięcia względem ziemi Tablica 11.6. Moc impulsu powodującego personelu w przemyśle elektronicznym, wg [11.10] uszkodzenie elementów elektronicznych

Rodzaj elementów	Moc impulsu o czasie trwania 1 ps W
Diody mieszające	0,2 + 20
Diody prostownikowe	300 ń-50 000
Diody Zenera	500 + 100000
Tranzystory małej mocy	3+1000
Tranzystory dużej mocy	100+10000
Obwody scalone:
TTL	3-100
ECL	10+200
CMOS	lO-ł-1000
LIC	20+1000

Grupa wyrobów	Wartość dopuszczalna napięcia, V
Tranzystory wielkiej i średniej częstotliwo-
ści dużej mocy	7000
Tranzystory jw^r. średniej mocy	2000
Tranzystory małej częstotliwości	1000
Tranzystory połowę ze złączem p-n	600
Tranzystory krzemowe wielkiej i średniej
częstotliwości małej mocy	400
Diody detekcyjne i mieszające średniej
częstotliwości	300
Diody impulsowe	200
Tranzystory połowę z bramką izolowaną	30
Układy scalone	30

Rys. 11.8. Badanie odporności komputera na wyładowania elektrostatyczne za pomocą symulatora

$ - symulator, Z zasilacz, U uziemienie

Rys. 11.9. Schemat zastępczy symulatora U — źródło napięcia regulowanego 2 — 16,5 kV; R _l    rezystor

ładujący 100 MD ±10%; F₂ - rezystor rozładowujący 150 Q±5%; C — pojemność 150 pF ± 10%, O — obiekt badany