الکتریسیته ساکن
بارهای ساکن، ناشی از اضافه یا کمبود الکترون در اتم های اجسام می باشند و جسمی که بازاء هر ۱۰۰٫۰۰۰ اتم خود، یک الکترون کم یا زیاد داشته باشد باردار قوی محسوب می باشد.
ولتاژی که بر اثر بارهای ساکن ایجاد می شود با مقدار بار ذخیره شده در آن جسم (Q) و ظرفیت جسم نسبت به محیط اطراف خود C بوسیله رابطه V=Q/C ارتباط پیدا می کند.
اگر روند تولید بارهای ساکن در یک جسم بیشتر از نرخ نشت آن باشد ولتاژ جسم، رفته رفته افزایش می یابد به حدی که بالاخره سبب یک تخلیه ناگهانی انرژی (spark) به بخشی از محیط اطراف میشود که این تخلیه ناگهانی در پاره ای از موارد خطر آفرین خواهد بود.
افزایش ولتاژ قبل از تخلیه می تواند به چندین هزار ولت برسد اما چون بارها ساکن بوده و جاری نیستند احتمال تبدیل فرآیند تخلیه بارها (spark) به فرآیند جرقه (Ignition) در یک محیط معمولی خیلی کم است.
الکتریسیته ساکن در صنایع معمولاً درموارد ذیل تولید می گردند:
۱- عبور مواد پودر شده از روی نقاله های بادی
۲- چرخش تسمه ها و کمربندهای انتقال قدرت غیر هادی
۳- جاری شدن هوا، گاز یا بخار مواد، از مجراها و دریچه ها
۴- حرکت هایی که سبب تغییر موقعیت سطوح تماس مواد غیر مشابه مایع یا جامد میگردد که حداقل یکی از اینها هادی الکتریسیته خوبی نباشد.
۵- بدن انسان، در محیط های خشک و کم رطوبت بر اثر تماس کفش با کف ساختمانها، بار ساکن تا چند هزار ولت تولید می کند.
همچنین تولید بار در بدن انسان می تواند براثر کارکردن نزدیک عوامل تولید الکتریسیته ساکن مثل موارد ۱ تا ۴ فوق و یا براثر نزدیک شدن به خودروهایی که دارای بار ساکن هستند بوجود آید.
ارتینگ الکتریسته ساکن
روشهای کنترل بارهای الکترواستاتیک:
جلوی تولید الکتریسیته ساکن را نمی توان گرفت، اما می توان با تجهیزاتی آن را کم اثر یا بی اثر نمود.
و یا با سرعتی بیشتر از سرعت تولید این بارها آنها را در مسیر سالمی تخلیه نمود تا ولتاژ به مرحله تخلیه یا جرقه نرسد.
روشهای کنترل بارهای ساکن به شرح ذیل می باشند :
a) هم بندی و زمین کردن
(b کنترل رطوبت
c) یونیزاسیون
d) اجرای کف های هادی
e) تمهیدات مخصوص نصب و نگهداری
از ترکیب روشهای بالا نیز در مواردی جهت کنترل موثرتر می توان استفاده نمود.
a) هم بندی و زمین کردن
در این روش بخش های مختلف تجهیزات و ماشین آلات به هم متصل شده و تماماً به زمین وصل می شوند.
این روش می تواند پاره ای از مشکلات بارهای ساکن را مرتفع نماید.
برای تجهیزات و ماشین آلات متحرک از سیستم های جاروبک های ذغالی یا اتصالات برنجی جهت اتصال زمین استفاده می شود.
روش هم بندی و اتصال زمین در فرآیندهایی که تجهیزات استفاده شده دارای قطعات غیر هادی بزرگی هستند و امکان اتصال زمین آنها وجود ندارد مثل صنایع کاغذ سازی، لاستیک و پارچه عملی نمی باشد.
در صنایع نفت و پالایشگاهها که بارهای ساکن روی مایعات با هدایت کم جمع می شوند نیز این روش قابل استفاده نمی باشد و باید از روشهای دیگر استفاده نمود.
هم بندی (bonding) و اتصال به زمین (grounding) دو جسم که احتمال تجمع و تخلیه بارهای ساکن بین آنها وجود دارد روش موثری جهت از بین بردن اثرات سوء بارهای ساکن است.
در این روش بخش های مختلف تجهیزات و ماشین آلات به هم متصل شده و تماماً به زمین وصل می شوند.
این روش می تواند پاره ای از مشکلات بارهای ساکن را مرتفع نماید.
این نوع گراند را گراند بارهای ساکن میگویند.
همانطور که در شکل زیر مشخص است در حالت A جسم غیر هادی سمت راست باردار است بنابراین نسبت به جسم سمت چپ و زمین اختلاف پتانسیل دارد که ممکن است در بعضی مواقع تخلیه آن سبب خطراتی از جمله خطر آتش سوزی گردد.
در حالت B دو جسم توسط سیم هادی به هم وصل شده اند بنا بر این بین دو جسم سمت راست وچپ اختلاف پتانسیلی وجود ندارد ولی بین این دو با زمین اختلاف پتانسیل وجود دارد.
در حالت C پس از وصل دو جسم به زمین دیگر هیچگونه اختلاف پتانسیلی بین اجسام و زمین وجود ندارد و خطر به کلی رفع شده است.
b) روش کنترل رطوبت
بعضی مواد عایق، نظیر پارچه، چوب، کاغذ یا بتن خود دارای یک مقدار رطوبت در تعادل با محیط می باشند، و هر چه رطوبت ذاتی یا مصنوعی روی سطح این مواد بیشتر باشد هدایت آنها بیشتر شده و احتمال جمع شدن بارهای ساکن روی آنها کمتر است.
در بعضی حالتها، مرطوب کردن موضعی تجهیزات بوسیله تزریق بخار نتایج رضایت بخشی خواهد داد و رطوبت عمومی محیط را هم بالا نخواهد برد.
عملاً ثابت شده، مه در محیط های بسته اگر رطوبت نسبی در دمای معمولی در محدوده ۷۰ درصد نگه داشته شود، انباشتگی بارهای ساکن هیچگاه به موقعیت و مرحله خطر نخواهد رسید.
c) یونیزاسیون
در این روش هوای محیط پیرامون جسمی که احتمال جمع شدن بارهای ساکن روی آن می باشد را یونیزه می کنند به این ترتیب هوای یونیزه شده بارهای ساکن تولیدی را جذب کرده و به هوای خنثی تبدیل می شود.
یا می توان از طریق هوای یونیزه شده که یک مسیر هادی است بارهای ساکن انباشته شده روی جسم را به زمین هدایت نمود.
یونیزه کردن هوا می تواند بوسیله شانه های استاتیک یا خنثی سازهای القایی یا خنثی سازهای الکتریکی انجام شود.
d) کف های کاذب هادی
در نواحی قابل انفجار که تخلیه بارهای ساکن سبب تولید جرقه می شود از کف های هادی یا کف پوش های هادی استفاده میکنند .
این کف پوش ها می توانند بارهای ساکن را که از طریق انسان یا تجهیزات تولید می شود به زمین متصل نماید.
این کف های کاذب باید از موادی تشکیل شوند که امکان تخلیه بار روی آنها وجود نداشته باشد مثل کف پوش های لاستیکی ضد الکترواستاتیک، سربی یا دیگر ترکیبات هادی.
e) تمهیدات مخصوص نصب و نگهداری
افرادی که به سایت های دارای کف کاذب هادی وارد می شوند یا در آنجا کار می کنند باید کفش های هادی بپوشند.
تجهیزات متحرک باید مستقیماً یا از طریق چرخک هایی به کف هادی متصل شوند.
اپراتورها لباس هایی از جنس پشم و ابریشم که تولید کننده بارهای ساکن هستند نپوشند.
از کف های لاستیکی هادی موضعی برای جاهائیکه بطور کامل دارای کف هادی نمی باشد استفاده گردد.
