स्थैतिक बिजली - यह क्या है, यह कैसे उत्पन्न होती है, और इससे जुड़ी समस्याएं
स्थैतिक बिजली क्या है
स्थैतिक बिजली तब होती है जब एक इलेक्ट्रॉन के लाभ या हानि के कारण इंट्राएटोमिक या इंट्रामोल्युलर संतुलन बिगड़ जाता है। आम तौर पर, एक परमाणु सकारात्मक और नकारात्मक कणों-प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की समान संख्या के कारण संतुलन में होता है। इलेक्ट्रॉन आसानी से एक परमाणु से दूसरे परमाणु में जा सकते हैं। साथ ही, वे सकारात्मक (जहां कोई इलेक्ट्रॉन नहीं है) या नकारात्मक (एक इलेक्ट्रॉन या एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन वाला परमाणु) आयन बनाते हैं। जब यह असंतुलन होता है, स्थैतिक बिजली उत्पन्न होती है।
अधिक जानकारी के लिए यहां देखें: तस्वीरों में स्थैतिक बिजली के बारे में
एक इलेक्ट्रॉन पर विद्युत आवेश - (-) 1.6 x 10-19 लटकन। समान आवेश वाले प्रोटॉन में धनात्मक ध्रुवता होती है। कूलम्ब में स्थिर आवेश इलेक्ट्रॉनों की अधिकता या कमी के सीधे आनुपातिक होता है, अर्थात अस्थिर आयनों की संख्या
लटकन स्थिर आवेश की मूल इकाई है, जो 1 एम्पीयर पर 1 सेकंड में एक तार के क्रॉस-सेक्शन से गुजरने वाली बिजली की मात्रा को परिभाषित करता है।
एक सकारात्मक आयन में एक इलेक्ट्रॉन नहीं होता है, इसलिए, यह नकारात्मक रूप से आवेशित कण से एक इलेक्ट्रॉन को आसानी से स्वीकार कर सकता है। एक नकारात्मक आयन, बदले में, या तो एक इलेक्ट्रॉन या बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनों वाला एक परमाणु/अणु हो सकता है। दोनों ही मामलों में, एक इलेक्ट्रॉन है जो सकारात्मक चार्ज को बेअसर कर सकता है।
स्थैतिक बिजली कैसे उत्पन्न होती है
स्थैतिक बिजली के मुख्य कारण:
- दो सामग्रियों के बीच संपर्क और उनका एक दूसरे से अलग होना (रगड़ना, लुढ़कना / खोलना, आदि सहित)।
- तापमान में तेजी से गिरावट (उदाहरण के लिए, जब सामग्री को ओवन में रखा जाता है)।
- उच्च ऊर्जा विकिरण, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे, मजबूत विद्युत क्षेत्र (औद्योगिक अनुप्रयोगों में सामान्य नहीं)।
- कटिंग ऑपरेशन (जैसे कटिंग मशीन या पेपर कटिंग मशीन पर)।
- मैनुअल (जेनरेटेड स्टेटिक इलेक्ट्रिसिटी)।
रोल फिल्म और प्लास्टिक शीट उद्योग में स्थैतिक बिजली के सतह संपर्क और सामग्रियों को अलग करना शायद सबसे आम कारण हैं। सामग्री के अनवाइंडिंग / रिवाइंडिंग या एक दूसरे के सापेक्ष सामग्री की विभिन्न परतों के संचलन के दौरान स्थैतिक आवेश उत्पन्न होता है।
यह प्रक्रिया पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है, लेकिन इस मामले में स्थैतिक बिजली की उपस्थिति के लिए सबसे सच्ची व्याख्या एक फ्लैट कैपेसिटर के साथ सादृश्य द्वारा प्राप्त की जा सकती है, जिसमें प्लेटों को अलग करने पर यांत्रिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है:
परिणामी तनाव = प्रारंभिक तनाव x (अंतिम प्लेट रिक्ति / प्रारंभिक प्लेट रिक्ति)।
जब सिंथेटिक फिल्म फीड / टेक-अप रोलर को छूती है, तो सामग्री से रोलर तक बहने वाला एक मामूली चार्ज असंतुलन का कारण बनता है। चूंकि सामग्री शाफ्ट के साथ संपर्क क्षेत्र पर काबू पाती है, वोल्टेज उसी तरह बढ़ता है जैसे कि मामले में उनके पृथक्करण के क्षण में संधारित्र प्लेटें।
अभ्यास से पता चलता है कि परिणामी वोल्टेज का आयाम विद्युत टूटने के कारण सीमित है जो आसन्न सामग्री, सतह चालकता और अन्य कारकों के बीच की खाई में होता है। संपर्क क्षेत्र से फिल्म के बाहर निकलने पर, आप अक्सर थोड़ी सी दरार सुन सकते हैं या चिंगारी देख सकते हैं। यह उस समय होता है जब स्थैतिक आवेश आसपास की हवा को तोड़ने के लिए पर्याप्त मान तक पहुँच जाता है।
रोल के संपर्क से पहले, सिंथेटिक फिल्म विद्युत रूप से तटस्थ है, लेकिन आंदोलन की प्रक्रिया में और खिला सतहों के संपर्क में, इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह फिल्म को निर्देशित किया जाता है और इसे नकारात्मक चार्ज के साथ चार्ज करता है। यदि शाफ्ट मेटल और ग्राउंडेड है, तो इसका पॉजिटिव चार्ज जल्दी निकल जाएगा।
अधिकांश उपकरणों में कई शाफ्ट होते हैं, इसलिए आवेश की मात्रा और इसकी ध्रुवता बार-बार बदल सकती है। स्टैटिक चार्ज को नियंत्रित करने का सबसे अच्छा तरीका समस्या क्षेत्र के ठीक सामने वाले क्षेत्र में इसे सटीक रूप से मापना है। यदि चार्ज बहुत जल्दी निष्प्रभावी हो जाता है, तो फिल्म के इस समस्या क्षेत्र में पहुंचने से पहले ही यह ठीक हो सकता है।
यदि वस्तु में एक महत्वपूर्ण आवेश को संग्रहित करने की क्षमता है और यदि उच्च वोल्टेज है, तो स्थैतिक बिजली कर्मियों को आर्किंग, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण / आकर्षण या बिजली के झटके जैसी गंभीर समस्याएं पैदा करेगी।
ध्रुवीयता को चार्ज करें
स्थैतिक आवेश धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है।डायरेक्ट करंट (AC) और पैसिव लिमिटर्स (ब्रश) के लिए, चार्ज पोलरिटी आमतौर पर महत्वपूर्ण नहीं होती है।
स्थैतिक बिजली की समस्या
इलेक्ट्रॉनिक्स में स्टेटिक डिस्चार्ज
इस समस्या पर ध्यान देना आवश्यक है, जैसा कि अक्सर होता है जब इलेक्ट्रॉनिक ब्लॉकों और आधुनिक नियंत्रण और माप उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले घटकों के साथ काम करते हैं।
इलेक्ट्रॉनिक्स में, स्थैतिक बिजली से जुड़ा मुख्य खतरा चार्ज करने वाले व्यक्ति से आता है और इसे नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए। डिस्चार्ज करंट गर्मी उत्पन्न करता है, जिससे टूटे हुए कनेक्शन, टूटे हुए संपर्क और टूटे हुए माइक्रोक्रिकिट निशान हो जाते हैं। उच्च वोल्टेज क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर और अन्य लेपित तत्वों पर पतली ऑक्साइड फिल्म को भी नष्ट कर देता है।
अक्सर, घटक पूरी तरह से विफल नहीं होते हैं, जिसे और भी खतरनाक माना जा सकता है, क्योंकि खराबी तुरंत प्रकट नहीं होती है, लेकिन डिवाइस के संचालन के दौरान अप्रत्याशित क्षण में।
एक सामान्य नियम के रूप में, स्थिर-संवेदनशील भागों और उपकरणों के साथ काम करते समय, आपको हमेशा अपने शरीर पर निर्मित चार्ज को बेअसर करने के लिए कदम उठाने चाहिए।
इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण / प्रतिकर्षण
प्लास्टिक, कागज, कपड़ा और संबंधित उद्योगों में यह शायद सबसे आम समस्या है। यह इस तथ्य में प्रकट होता है कि सामग्री स्वतंत्र रूप से अपने व्यवहार को बदलती है - वे एक साथ चिपकते हैं या, इसके विपरीत, पीछे हटते हैं, उपकरण से चिपकते हैं, धूल को आकर्षित करते हैं, प्राप्त डिवाइस पर अनियमित हवा आदि।
आकर्षण/प्रतिकर्षण कूलम्ब के नियम के अनुसार होता है, जो वर्ग के विपरीत के सिद्धांत पर आधारित है। अपने सरलतम रूप में, इसे इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:
आकर्षण या प्रतिकर्षण बल (न्यूटन में) = आवेश (A) x आवेश (B) / (वस्तुओं के बीच की दूरी 2 (मीटर में))।
इसलिए, इस प्रभाव की तीव्रता सीधे स्थिर आवेश के आयाम और आकर्षक या प्रतिकारक वस्तुओं के बीच की दूरी से संबंधित होती है। आकर्षण और प्रतिकर्षण विद्युत क्षेत्र रेखाओं की दिशा में होता है।
यदि दो आवेशों की ध्रुवता समान है, तो वे प्रतिकर्षित होते हैं; अगर विपरीत हैं, तो वे एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। यदि वस्तुओं में से एक को चार्ज किया जाता है, तो यह आकर्षण का कारण बनता है, तटस्थ वस्तुओं पर चार्ज की दर्पण छवि बनाता है।
आग लगने का खतरा
अग्नि जोखिम सभी उद्योगों के लिए एक आम समस्या नहीं है। लेकिन छपाई और ज्वलनशील सॉल्वैंट्स का उपयोग करने वाले अन्य व्यवसायों में आग लगने की संभावना बहुत अधिक है।
खतरनाक क्षेत्रों में, प्रज्वलन के सबसे आम स्रोत भूमिगत उपकरण और चलते हुए तार हैं। यदि एक खतरनाक क्षेत्र में एक ऑपरेटर गैर-प्रवाहकीय तलवों के साथ खेल के जूते या जूते पहनता है, तो एक जोखिम होता है कि उसका शरीर एक चार्ज उत्पन्न करेगा जो सॉल्वैंट्स को प्रज्वलित कर सकता है। मशीन के भूमिगत प्रवाहकीय हिस्से भी खतरनाक हैं। डेंजर जोन में सब कुछ ठीक से जमीन पर होना चाहिए।
निम्नलिखित जानकारी ज्वलनशील वातावरण में स्थैतिक बिजली की प्रज्वलन क्षमता का संक्षिप्त विवरण प्रदान करती है। यह महत्वपूर्ण है कि अनुभवहीन व्यापारियों को ऐसी स्थितियों में उपयोग के लिए उपकरणों के चयन में गलतियों से बचने के लिए उपकरणों के प्रकारों के बारे में पहले से पता होना चाहिए।
आग लगने के लिए निर्वहन की क्षमता कई चरों पर निर्भर करती है:
- निपटान का प्रकार;
- निर्वहन शक्ति;
- निर्वहन स्रोत;
- निर्वहन ऊर्जा;
- एक ज्वलनशील वातावरण की उपस्थिति (गैस चरण, धूल या ज्वलनशील तरल पदार्थ में सॉल्वैंट्स);
- एक ज्वलनशील माध्यम की न्यूनतम प्रज्वलन ऊर्जा (MEW)।
डिस्चार्ज के प्रकार
तीन मुख्य प्रकार हैं- स्पार्क, ब्रश और स्लाइड ब्रश। इस मामले में, कोरोनरी डिस्चार्ज को ध्यान में नहीं रखा जाता है, क्योंकि यह बहुत ऊर्जावान नहीं होता है और धीरे-धीरे होता है। कोरोना डिस्चार्ज आमतौर पर हानिरहित होता है और इसे केवल बहुत अधिक आग और विस्फोट के खतरे वाले क्षेत्रों में माना जाना चाहिए।
एक ईमानदार निर्वहन
यह मुख्य रूप से एक मामूली प्रवाहकीय, विद्युत रोधी वस्तु से आता है। यह एक मानव शरीर, मशीन या उपकरण का एक हिस्सा हो सकता है। यह माना जाता है कि स्पार्किंग के क्षण में आवेश की सारी ऊर्जा समाप्त हो जाती है। यदि ऊर्जा विलायक वाष्प के MEW से अधिक है, तो प्रज्वलन हो सकता है।
चिंगारी की ऊर्जा की गणना निम्नानुसार की जाती है: E (जूल में) = ½ C U2।
हाथों से छुट्टी
ब्रश डिस्चार्ज तब होता है जब उपकरण के तेज टुकड़े ढांकता हुआ पदार्थों की सतहों पर चार्ज को केंद्रित करते हैं जिनके इन्सुलेट गुण इसे जमा करने का कारण बनते हैं। एक ब्रश डिस्चार्ज में स्पार्क डिस्चार्ज की तुलना में कम ऊर्जा होती है और इसलिए इग्निशन के खतरे को कम प्रस्तुत करता है।
स्लाइडिंग ब्रश से फैलाएं
स्लाइडिंग ब्रश छिड़काव उच्च प्रतिरोधकता सिंथेटिक सामग्री की चादरों या रोल पर होता है जिसमें वेब के प्रत्येक तरफ बढ़े हुए चार्ज घनत्व और विभिन्न चार्ज पोलेरिटी होते हैं। यह घटना पाउडर कोटिंग को रगड़ने या छिड़कने के कारण हो सकती है। प्रभाव एक फ्लैट कैपेसिटर के निर्वहन के बराबर है और स्पार्क डिस्चार्ज के समान ही खतरनाक हो सकता है।
शक्ति और ऊर्जा का स्रोत
चार्ज वितरण का आकार और ज्यामिति महत्वपूर्ण कारक हैं। शरीर का आयतन जितना बड़ा होता है, उसमें उतनी ही अधिक ऊर्जा होती है। तीखे कोने क्षेत्र की ताकत बढ़ाते हैं और डिस्चार्ज को बनाए रखते हैं।
निर्वहन शक्ति
यदि ऊर्जा वाली कोई वस्तु अच्छा व्यवहार नहीं करती है बिजलीउदाहरण के लिए एक मानव शरीर, वस्तु का प्रतिरोध इजेक्शन को कमजोर करेगा और खतरे को कम करेगा। मानव शरीर के लिए, एक बुनियादी नियम है: मान लें कि 100 mJ से कम आंतरिक न्यूनतम प्रज्वलन ऊर्जा वाले सभी सॉल्वैंट्स प्रज्वलित हो सकते हैं, इस तथ्य के बावजूद कि शरीर में निहित ऊर्जा 2 से 3 गुना अधिक हो सकती है।
न्यूनतम इग्निशन एनर्जी MEW
सॉल्वैंट्स की न्यूनतम प्रज्वलन ऊर्जा और खतरनाक क्षेत्र में उनकी एकाग्रता बहुत महत्वपूर्ण कारक हैं। यदि न्यूनतम प्रज्वलन ऊर्जा निर्वहन ऊर्जा से कम है, तो आग लगने का खतरा होता है।
विद्युत का झटका
एक औद्योगिक उद्यम में स्थैतिक आघात के जोखिम के प्रश्न पर अधिक से अधिक ध्यान दिया जा रहा है। यह व्यावसायिक स्वास्थ्य और सुरक्षा आवश्यकताओं में उल्लेखनीय वृद्धि के कारण है।
स्थैतिक बिजली के कारण होने वाला बिजली का झटका आमतौर पर विशेष रूप से खतरनाक नहीं होता है। यह सिर्फ अप्रिय है और अक्सर गंभीर प्रतिक्रिया का कारण बनता है।
स्टेटिक शॉक के दो सामान्य कारण हैं:
प्रेरित प्रभार
यदि कोई व्यक्ति विद्युत क्षेत्र में है और आवेशित वस्तु, जैसे फिल्म की रील, को धारण करता है, तो संभव है कि उनका शरीर आवेशित हो जाए।
ऑपरेटर के शरीर में आवेश तब तक बना रहता है जब तक कि वह ग्राउंडेड उपकरण को छूने तक इंसुलेटिंग तलवों वाले जूते नहीं पहनता है। चार्ज नीचे जमीन पर गिर जाता है और व्यक्ति को हिट करता है। यह तब भी होता है जब ऑपरेटर आवेशित वस्तुओं या सामग्रियों को छूता है - इंसुलेटिंग जूतों के कारण, चार्ज शरीर में जमा हो जाता है। जब ऑपरेटर उपकरण के धातु भागों को छूता है, तो चार्ज डिस्चार्ज हो सकता है और बिजली का झटका लग सकता है।
जब लोग सिंथेटिक कालीनों पर चलते हैं, तो कालीन और जूतों के बीच संपर्क से स्थैतिक बिजली उत्पन्न होती है। बिजली के झटके चालकों को तब लगते हैं जब वे अपनी कारों से बाहर निकलते हैं, जब वे उठते हैं तो सीट और उनके कपड़ों के बीच निर्मित चार्ज द्वारा ट्रिगर किया जाता है। इस समस्या का समाधान सीट से उठाने से पहले कार के धातु के हिस्से, जैसे दरवाजे के फ्रेम को छूना है। यह चार्ज को वाहन की बॉडी और टायरों के माध्यम से सुरक्षित रूप से जमीन पर छोड़ने की अनुमति देता है।
उपकरण प्रेरित बिजली के झटके
ऐसा बिजली का झटका संभव है, हालांकि यह सामग्री द्वारा उकसाए गए नुकसान की तुलना में बहुत कम बार होता है।
यदि टेक-अप रील में महत्वपूर्ण चार्ज है, तो ऐसा होता है कि ऑपरेटर की उंगलियां चार्ज को इस हद तक केंद्रित करती हैं कि यह ब्रेकिंग पॉइंट तक पहुंच जाता है और डिस्चार्ज होता है। साथ ही, यदि एक भूमिगत धातु वस्तु विद्युत क्षेत्र में है, तो यह एक प्रेरित आवेश से आवेशित हो सकती है। चूँकि धातु की वस्तु प्रवाहकीय होती है, इसलिए वस्तु को छूने वाले व्यक्ति में मोबाइल चार्ज निकल जाएगा।