1tom301

U. ELEKTRYCZNOŚĆ STATYCZNA 604

Tablica 11.7. Poziomy wrażliwości na wyładowania elektrostatyczne kontaktowe oraz w powietrzu, wg IEC [11.9]

Poziom	Napięcie probiercze (kV) przy wyładowaniach
	kontaktowych	w powietrzu
1 2	2 4	2 4
3	6	8
4	8	15
X^11	specjalne	specjalne
Poziom do uzgodnienia, określony w instrukcji danego urządzenia.

Uniknięcie „wniesienia” ładunku przez pracowników jest praktycznie niemożliwe, gdyż ludzie odczuwają wyładowania, a wiec i stan naładowania dopiero po przekroczeniu określonego progu wysokości napięcia elektrostatycznego lub energii wyładowania, jak to podano w p. 11.2.6. Brak jest przy tym gwarancji przestrzegania użytkowania odpowiedniej antystatycznej odzieży i obuwia. Dlatego też niektórym urządzeniom, np. komputerom, układom do sterowania procesami technologicznymi itp., stawia się wymaganie kompatybilności w odniesieniu do wyładowań elektrostatycznych, określonej odpowiednim poziomem odporności na te wyładowania. Odporność ta, zgodnie z IEC Publ. 801-2 [11.9], jest określona wartością napięcia probierczego, które ma wytrzymywać dane urządzenie poddane badaniu symulującemu wyładowanie z palca operatora (rys. 11.8). Schemat symulatora pokazano na rys. 11.9. W tablicy 11.7 podano tzw. poziomy wrażliwości w'g IEC [11.9]. Badanie symulacyjne polega na zbliżaniu elektrody symulatora do badanego obiektu, aż do chwili wystąpienia wyładowania, powtarzane zwykle do 10 razy w odstępach czasu nie mniejszych niż 1 s. Preferuje się wyładowania kontaktowe. Brak uszkodzeń lub zakłócenia pracy urządzenia świadczy o jego odporności określonej poziomem wg tabl. 11.7.

11.3. Środki ochrony przed elektrycznością statyczną

11.3.1. Uziemienie

W celu odprowadzania ładunków elektryczności statycznej z metalowych i przewodzących części i urządzeń stosuje się uziemienia. Uziemienie jako ochrona antystatyczna jest stosowane niezależnie od innych środków zaradczych, chyba że istnieją okoliczności lub przepisy nic zezwalające na uziemienie danego obiektu lub jego części. Uziemienie powinno być tak wykonane, aby zapewnić spływ ładunków bez wystąpienia zagrożenia wybuchowego lub pożarowego. Jako kryterium wyznaczania górnej granicy rezystancji uziemienia przyjmuje się możliwość wystąpienia 10% energii minimalnej zapłonu mieszaniny znajdującej się w danym pomieszczeniu. Stąd otrzymuje się warunek maksymalnej wartości rezystancji uziemienia antystatycznego:

^RL

1 W

50C

-10⁸ ił

przy czym: /„ — prąd ładowania obiektu, mA; W_!mjn — mininalna energia zapłonu mieszaniny, mJ; C — pojemność obiektu, pF (rys. 11.10).

W celu skutecznego odprowadzenia ładunków elektrostatycznych z metalowych części urządzeń i instalacji wystarcza zwykle uziemienie o rezystancji 100 O. W strefach I kategorii zagrożenia pożarowego lub zagrożenia wybuchowego kategorii Z0 i Z1 oraz tam, gdzie operuje się substancjami o WC_min ^ 0,1 mJ lub cieczami 1 klasy niebezpieczeństwa pożarowego, wymaga się uziemienia wszystkich elementów o pojemności względem

Rys. 11.10. Uziemienie C. pojemność obiektu względem ziemi, R_u — rezystancja uziemienia, l₀ prąd ładowania (upływu) obiektu, U_a — napięcie na obiekcie

4 o —	'o
i _1_
i j	\WWS

ziemi przekraczającej 3 pF. Wymagana rezystancja uziemienia w tych przypadkach wynosi nie więcej niż 10 Q [11.26], W pozostałych kategoriach zagrożeń pożarowych i wybuchowych uziemieniu podlegają wszystkie elementy urządzeń, których pojemność przekracza 10 pF.

Elementy i urządzenia wykonane z materiałów przewodzących niemetalowych uziemia się poprzez wykonanie odpowiedniego ich styku z metalowymi elementami uziemionymi. Rezystancja upływu elementów niemetalowych w stosunku do ziemi nie powinna przekraczać 1 M£2 dla urządzeń umieszczonych w pomieszczeniach i strefach zagrożonych wybuchem lub pożarem. W przypadkach gdy takiego zagrożenia nic ma, dopuszcza się wartość uziemienia antystatycznego elementów przewodzących niemetalowych nie przekraczającą 1000 MQ. Wymagania powyższe dotyczą wielu elementów wykonanych z tworzyw sztucznych, włókien itp.: opon i ogumienia wózków transportowych, węży do transportu i dystrybucji cieczy, taśm transporterów, podłóg, obuwia i innych elementów niemetalowych urządzeń stosowanych w zakładach przemysłowych i obiektach, w których może wystąpić zagrożenie elektrycznością statyczną. Przy stosowaniu materiałów o większych wartościach rezystywności skrośnej lub powierzchniowej uziemienie nie stanowi już zabezpieczenia przed gromadzeniem się ładunków elektrycznych. Niemniej jednak i wówczas stosuje się uziemianie urządzeń w celu ochrony przed możliwością indukcji elektrostatycznej i dla wyrównywania potencjałów.

Rozpraszanie ładunków (ich spływ do ziemi z naładowanego obiektu) następuje w sposób naturalny przez rezystancję upływu. Rozpraszanie ładunków uważa się za dostatecznie szybkie, jeżeli stała czasowa ich spływu, tj. czas relaksacji nie przekracza 1 ms. Stąd wynika warunek: RC = 10 ³, czyli R_max = 10^_3/C gdzie: R_max— maksymalna dopuszczalna wartości rezystancji upływu, Q; C — pojemność obiektu, F.

Przewody uziemiające muszą mieć odpowiednią wytrzymałość mechaniczną i przewodność elektryczną. Stąd też należy stosować przewody miedziane o przekroju nic mniejszym niż 4 mm² lub stalowe o przekroju nie mniejszym niż 10 mm². Przewodów aluminiowych nie należy stosować do uziemień antystatycznych. Uziemienia instalacji technologicznych mogą być wykonywane wspólnie z uziemieniami przeciwpożarowymi i odgromowymi, o ile nic stoi to w sprzeczności ze stosowanymi przepisami, np. uziemienie antystatyczne nie może być połączone z uziemieniem sieci trakcyjnej transportu wewnątrzzakładowego.

W niektórych przypadkach uziemienie nie spełnia roli odprowadzania ładunków elektrostatycznych do ziemi. Na przykład uziemienie zbiornika wypełnionego naelekt-ryzow^;aną cieczą powoduje spływ ładunków¹ tylko z warstwy cieczy przylegającej do ścianek zbiornika. Niemniej jednak jest stosowane jako ochrona dodatkowa przed wystąpieniem napięcia elektrostatycznego zbiornika względem ziemi.

11.3.2. Antystatyzacja

Antystatyzacja polega na zmianie właściwości materiałów' i substancji w celu zmniejszenia ich elektryzacji i gromadzenia się ładunków. Wprowadzenie do danej substancji odpowiedniej domieszki tzw. antysiaiyka lub naniesienie na powierzchnię materiału powodują w szczególnych przypadkach zwiększenie skrośnej lub powierzchniowej przewodności elektrycznej. Zabieg ten nosi nazwę preparacji antystatycznej powierzchniowej lub objętościowej.