eLeKTRON KNEZ

Daniel Knez univ.dipl.ing

041 626 559

8. september 2017

2. osnove elektrostatike

eLeKTRON KNEZ

KRATKE OSNOVE ELEKTROTEHNIKE / ELEKTROSTATIKE

8. september 2017

ELEKTROSTATIČNA NAPETOST / POLJE

U (V) U

d E = (V/m)

STOPNJA VGRADNJE ELEKTRONSKE KOMPONENTE

OHMOV ZAKON

R

R

4 ε F =

Q1 Q2

r2

1

d

Q

A

ČAS ELEKTROSTATIČNEGA POJAVA

OHRANITEV ELEKTROSTATIČNEGA NABOJA

FARADEYEVA KLETKA

C = (70 - 260) pF

100 V

>5kV

Q = konst = ε U A

d

dobuvalo = (0,5 - 1) cm

A = (200 - 300) cm

U R

I =

dq = U

R dt

C

E=0

N (Newton)

C (Coulomb)

1 V/m = 1 N/C

dq

dt i = (As/s = A)

R R

R

C

U = U0 e – (t / R C)

C = (1 - 3) pF

d = 50 cm

A = (200 - 300) cm

• stopnja vgradnje

• kapacitivnost

Q = ε U A

d C U2 W = ½ (As)

R

d dobuvalo

eLeKTRON KNEZ

POLARITETA ELEKTROSTATIčNIH NAELEKTRITEV

8. september 2017

POLARITETE NAELEKTRITEV ELEKTROSTATIČNIH NAELEKTREVANJ

tendenca n

egativnega

naele

ktr

evanja

te

ndenca p

ozitiv

nega n

aele

ktr

evanja

suha koža

azbest

usnje

steklo

sluda

lasje

akril

najlon

poliamid

volna

krzno

svinec

svila

aluminij

papir

bombaž

železo

les

trda guma

baker

nikelj

srebro

zlato

stiropor

ABS

poliuretan

PVC

polipropilen

poliester

silikon

teflon

silikonska guma

visoko dielektrični materiali

nizko dielektrični materiali

neuravnoteženo število elektronov ustvari

površinsko elektrostatično naelektritev

telo se naelektri, ko je naelektrevanje hitrejše,

močnejše od razelektrevanja

telo ostane naelektreno, če je električni izolator

naelektritev, razelektritev potekajo med

različnimi električnimi potenciali

(ne samo na „zemljo“)

kemično čisti elementi se med seboj ne

naelektrijo

čisti plini se ne naelektrijo, naelektritve

povzročajo aerosoli

pretakajoče tekočine se naelektrijo ob mejnih

plasteh ob električnem izolatorju

eLeKTRON KNEZ

U = E * l = v * B * l

IZVORI ELEKTROSTATIČNIH POJAVOV

8. september 2017

NAELEKTRITEV/RAZELEKTRITEV Z DOTIKOM

NAELEKTRITEV S KORONO

TORNA NAELEKTRITEV

primeri:

• naelektritev brez dotika

• bližina naelektrenih predmetov

• gibanje v bližini naelektrenih

predmetov

• nevarnost ozemljevanja v

elektrostatičnem polju

- visoka napetost ~ >4,5 kV

- koničasta oblika izvora napetosti

primeri:

• uravnoteženost delovanja

ionizatorjev

NAELEKTRITEV Z INDUCIRANJEM

- električni prevodnik v

magnetnem polju

pravilo desne roke / desnega svedra

- sprememba zanke električnega

prevodnika v magnetnem polju

- časovna sprememba

magnetnega polja

F = Q * E = Q (v * B) = v * B

- ozemljitev naelektrenega

električnega izolatorja

- ozemljitev naelektrenega

električnega prevodnika:

popolna razelektritev

- dotik različno naelektrenih

električnih prevodnikov: delna

razelektrite / naelektritev,

odvisna

od razmerja

električnih

kapacitivnosti

neozemljitev ni bistvena

ozemljitev / neozemljivost ni bistvena

ločevanje dveh materialov

- pretvarjanje mehanskega

dela v električno energijo

- pozitivna ali negativna napetost

naelektritve odvisna od

obeh materialov

- naelektritev odvisna od hitrosti

ločevanja, pritiska, površine,

temperature, vlage, ….

dotik električno prevodnih

teles naelektrenih na različna

električna potencialoma

inducirana električna

poljska jakost in

inducirana napetost v

električnem polju

naelektritev

s korono

• neuravnoteženo število elektronov ustvari površinsko elektrostatično naelektritev

• za naelektritev mora biti naelektrevanje hitrejše, intenzivnejše, močneje od razelektrevanja

• časovna sprememba elektrostatičnega polja povzroča elektromagnetne pojave

• naelektritev, razelektritev potekata med različnimi električnimi potenciali

samo lokalna

razelektritev

površine

na mestu

dotika!

primeri:

• zaradi trenja molekul tudi

upogibanje, zvijanje,

ohlajevanje materiala

eLeKTRON KNEZ

NAELEKTRITEV MED HOJO

8. september 2017

NAELEKTRITEV OSEBE MED HOJO GIBANJEM

film: hoja

vzrok naelektrevanja med hojo je v ločevanju površine podplata od talne

površine in elektrostatične indukcije zaradi izoliranega podplata

jakost naelektrevanja in

polariteta naelektrevanja sta

odvisna od:

• talnega materiala, hrapavosti

talne površine, nečistoč,

premazov na površini

• vrste obuvala, material podplata,

konstrukcija obuvala

• vlažnosti zraka in talne površine,

vlažnosti obuvala

• hitrosti hoje, načina hoje

• ozemljitev talne površine

eLeKTRON KNEZ

UKREPI ZA ZMANJŠANJE

ELEKTROSTATIČNIH POJAVOV

IZBIRA MATERIALOV

8. september 2017

POVRŠINSKA UPORNOST

VLAŽNOST ZRAKA

HITROST LOČEVANJA

STIČNE POVRŠINE

izbira materialov

m1 : m2 Rp % rh v A

zmanjšati zmanjšati zmanjšati povečati

• hitrost ločevanja

• način ločevanja:

smer, pritisk, kot

ločevanja

• ponavljanje ločevanja,

odlaganja, nalaganja

• električne lastnosti

sistema:

kapacitivnost,

upornost

• nepolirane površine

• „mat“ površine

• ločilni premazi

• prevleke površin

• ESD čistila

• večja relativna vlaga

zraka poveča

električna prevodnost

zraka

• hidroskopičnost

materialov

• vlaženje prostorov

klimatizacija: primer:

21 °C / 50 % rh 9,25 g/m3

• površinska upornost

materiala

• volumenska upornost

materiala

• upornost točka-točka

materiala

• nečistoče na površini

• površinski premazi

• čistila

• vlaženje, sušenje

materiala

• materiali z nizko

izstopno energijo

elektronov

• materiali z enako

izstopno energijo

elektronov

• materiali enake

polaritete naelektritve

• ločilna sredstva

• uporaba potrjenih

materialov

eLeKTRON KNEZ

ELEKTROSTATIČNI V-METRI

8. september 2017

EFM 51

Wofg

ang W

arm

bie

r R

ain

er

Pfe

ifle

2

013 E

OS

/ES

D S

yposiu

nm

for

Facto

ry I

ssue C

om

para

sio

n o

f th

e P

erf

orm

ance o

f E

lectr

osta

tic F

ield

mete

r &

Ele

ctr

osta

tic V

oltm

ete

r used t

o m

easure

ele

ctr

osta

tic s

urf

ace p

ote

ncia

l on m

ate

rria

ls a

nd E

SD

brezkontaktni mehanski modulator

7100.EFM51

tolerance merjenja v

homogenem elektrostatičnem polju

± 400 V ≤ 5 %

± 1.600 V ≤ 5 %

± 4.000 V ≤ 5 %

± 8.000 V ≤ 5 %

brezkontaktni mehanski modulator

tolerance merjenja na kovinski plošči

Ø 150 mm

± 500 V ≤ 20 %

± 1.000 V ≤ 10 %

± 2.000 V ≤ 5 %

ESVM 1000

7100.ESVM1000

merilno območje + (0 - 2) kV

priporočena

razdalja

merjenja

(5 - 50) mm

priporočeno

razdalja :

površina

merjenja

1 mm : Ø 4 mm

5 mm : Ø 25 mm

10 mm : Ø 50 mm

merilno območje + (0 - 16) kV

priporočena

razdalja merjenja 20 mm

priporočena

površina merjenja Ø 150 mm

brezkontaktni mehanski modulator

tolerance merjenja na kovinski plošči

Ø 150 mm

± 500 V ≤ 2 %

± 1.000 V ≤ 1 %

merilno

območje + (0 - 1) kV

priporočena

razdalja

merjenja

(1 - 15) mm

ESVM 2000

7100.ESVM2000

kontaktno točkovno merjenje

tolerance merjenja na kovinski plošči

Ø 150 mm

± 500 V ≤ 4 %

± 1.000 V ≤ 2 %

± 2.000 V ≤ 1 %

merilno območje + (0 - 2) kV

kontaktno

merjenje

vhodna

upornost

sonde 10 14 Ω

ESVM 821HH

7100.ESVM821HH