Ионизаторы для нейтрализации электростатических зарядов в промышленности

Электростатика или электростатические взаимодействия были известны еще в древности. Фалес из Милета (из знаменитой теоремы Фалеса, которую все изучают в школе) заметил, что янтарь, натертый куском шерсти, притягивает мелкие частицы пыли. Этим и занимается электростатика - она ​​изучает взаимодействие между неподвижными электрическими зарядами.

Подробно о том, что такое электростатика, статическое электричество и какие проблемы это может вызвать смотрите здесь: Статическое электричество - что это такое, как генерируется и проблемы с ним связанные

Электрические заряды могут быть положительными и отрицательными (протоны и электроны). Электрически нейтральная поверхность состоит из равного количества протонов и электронов.

Заряды с противоположными значениями притягиваются друг к другу, а нагрузки с одинаковым значением отталкиваются. Таким образом, два протона или два электрона будут отталкиваться друг от друга, в то время как один протон и один электрон будут притягиваться друг к другу.

Если тело изначально электрически нейтрально, используя явление электризации, можно изменить заряд, создав на его поверхности избыток электрических зарядов одного знака. Но как это сделать?

Есть много способов: трением - наверное, самый известный метод электризации тел, каждый из нас помнит опыт физики, натирая эбонитовой палкой о материал и собирая, например, железные опилки, на ощупь - электризация происходит за счет контакта наэлектризованного тела с неэлектрифицированным телом, индукцией - мы можем электрифицировать тело электрически нейтральным, приблизив его к электрифицированному телу.

Этот метод не требует прямого контакта предметов, которые могут находиться в непосредственной близости друг от друга.

Можно также наэлектризовать тело разделением или перекатыванием.

В промышленности, почти во всех отраслях, электростатический разряд доставляет неудобства и может вызвать множество проблем.

Нежелательные заряды чаще всего возникают, когда два разных изоляционных материала взаимодействуют, трясь друг о друга или удаляясь друг от друга.

Например автоматический транспорт на складах или в производственных цехах. Дополнительные «переменные», которые будут влиять на образование электростатических зарядов во время автоматической транспортировки, - это тип и шероховатость поверхности, по которой транспортируется материал, а также сам материал.

Условия окружающей среды в производственном цехе также могут способствовать образованию электростатических зарядов.

Существенное влияние на этот процесс оказывают влажность воздуха, температура и погодные условия. В результате это может привести к производству бракованного продукта или просто остановить работу производственной линии. Это, конечно, влечет за собой дополнительные расходы.

Отрасли с электростатическими проблемами:

• производство - во время производства электрический заряд накапливается на поверхности материала, в результате чего материал притягивает мелкие примеси, например пыль, что вызывает дефекты конечного продукта,

• упаковка - электрические разряды вызывают чрезмерное отталкивание или притяжение упакованного материала и упаковки, что приводит к неравномерной упаковке товара,

• лакировка - детали притягивают загрязнения, из-за этого покрытие становится некачественным, изделие может иметь дефекты или может потребоваться повторная лакировка,

• текстиль - электростатические заряды заставляют нити слипаться, разрывают основу, что, в свою очередь, приводит к простою машины,

• пневмотранспорт - транспортируемый материал может прилипать к стенкам труб, вызывает засорение и, в конечном итоге, требует более частого обслуживания и ремонта установки,

• электроника - отрасль, в которой электростатические разряды являются серьезной помехой и могут привести к огромным убыткам, так как они могут разрушить небольшие электронные компоненты.

Как снять электростатический заряд?

В настоящее время можно выделить два основных метода снятия электростатических зарядов с поверхности предметов в промышленности.. Метод следует выбирать с учетом того, что нагрузки на разные объекты угрожают им по-разному.

Метод с упором на уравнивание потенциалов

Выравнивание потенциалов заключается в поддержании баланса между положительными и отрицательными ионами на поверхности объекта. Ионный дисбаланс приводит к накоплению электрических зарядов.

Использование устройств большой емкости позволяет поддерживать ионный баланс около 0 В в течение очень долгого времени. Этот метод направлен на точное поддержание ионного баланса. Вопрос о времени, необходимом для приведения ионов в равновесие, является второстепенным.

Метод с упором на скорость снижения заряда

Этот метод, как следует из названия, направлен на максимально быстрое удаление зарядов, как положительных, так и отрицательных.

Основным определяющим фактором является время в секундах, которое требуется, чтобы довести напряжение с 1000 до 100 вольт. Чем быстрее снижается напряжение до 100 В, тем выше КПД устройства. Метод будет использоваться везде, где нет необходимости снижать потенциалы до уровня 0 В.

Что такое ионизатор и как он работает?

В данном случае для нейтрализации электростатических зарядов в промышленности используется явление коронного разряда.

Коронный разряд - это электрический разряд, вызванный ионизацией газа, окружающего проводник. Явление возникает только тогда, когда градиент потенциала превышает определенное пороговое значение, но условия недостаточны для пробоя или образования электрической дуги.

Градиент - это векторное поле, которое показывает нам направления, в которых у нас есть наибольшие увеличения в данном скалярном поле.

Но как вызвать ионизацию газа? Для этого используется коронирующий электрод, который чаще всего имеет форму лезвия. Именно вокруг лезвия создается градиент потенциала, и если напряжение находится на правильном уровне, будет создан коронный разряд.

Короны могут быть как положительными, так и отрицательными. Нет никакой разницы в их внешнем виде. Можно наблюдать их как синее или фиолетовое свечение газа вокруг лезвия, то есть коронирующего электрода. Поэтому, отвечая на вопрос, поставленный выше в статье, ионизатор - это устройство, которое генерирует коронный разряд и тем самым нейтрализует электростатические заряды.

Выбирая ионизатор нужно учитывать следующие аспекты: время удаления ионов - как быстро должны быть удалены электрические заряды? Ионный баланс - нужно ли мы максимально приблизиться к 0 В? Как добиться ионного баланса (без явного преобладания положительных или отрицательных ионов)?

Примеры ионизаторов компании Panasonic

Ионизатор EC-G02

Данный ионизатор является примером ионизатора под давлением. Они переносят ионы через сжатый воздух под высоким давлением (от 0,05 до 0,5 МПа).

Это позволяет снимать электростатические заряды с относительно больших расстояний, обеспечивает точную и эффективную работу, а регулируя давление, мы можем контролировать весь процесс.

Легкие и удобные устройства в форме пистолета в основном предназначены для местного применения.

Ионизатор может работать в 3-х режимах: короткие импульсы, длинные импульсы и непрерывный режим. Помимо снятия электростатических зарядов, устройство позволяет удалять мелкие загрязнения, например, пыль.

Ионизатор ER-X

Устройство является примером бесконтактного ионизатора.  Он используется для транспортировки или при размотке рулонов материала. Работает на близком расстоянии, например, при снятии зарядов с фольги.

Можно вручную установить частоту и ионный баланс, что позволяет нам адаптировать устройство к приложению. Кроме того, он работает с переменным давлением воздуха, от безвоздушного режима до работы с давлением менее 0,05 МПа.

Серия ER-X включает 5 версий ионизаторов, которые отличаются шириной головки. Самый маленький - 80 мм, самый длинный - 640 мм. Дополнительным преимуществом является бесшумная работа устройства. Устранение статических зарядов при подъеме оконных стекол.

Ионизатор ER-F

Это пример ионизатора с вентилятором, который пропускает ионы по воздуху, но не требует использования сжатого воздуха. Движение частиц вызывается движением лопастей вентилятора. Благодаря компактным размерам устройство можно использовать практически везде.

Можно их использовать, например, в электронных мастерских, где можно установить их на рабочем месте любого оператора или слесаря.

Для работы устройства достаточно подавать только питание. Можно регулировать поток воздуха с помощью потенциометра. Дополнительно устройство позволяет выбрать режим работы: зональный обдув или зональный обдув.

Вывод

Ионизаторы все чаще и чаще используются во многих сферах применения на промышленных предприятиях. Соответствующие меры по устранению влияния электростатики улучшат качество продуктов и услуг, а операторы станков будут защищены от опасных разрядов.

Яков Кузнецов