Новости

Sep 01, 2023

Полезное статическое электричество

Доцент Нильс Йонассен раз в два месяца вел статическую колонку, в которой

Доцент Нильс Йонассен раз в два месяца вел статическую колонку, которая появлялась в журнале Compliance Engineering Magazine. В этой серии были рассмотрены зарядка, ионизация, взрывы и другие темы, связанные с электростатическим разрядом. Ассоциация ESD, сотрудничающая с журналом In Compliance, переиздает эту серию, поскольку статьи предлагают непреходящее понимание области электростатики.

Профессор Йонассен был членом Ассоциации ОУР с 1983 по 2006 год. В 1989 году он получил награду Ассоциации ESD за выдающийся вклад и является автором технических статей, книг и технических отчетов. Его помнят за его вклад в понимание электростатического управления, и в его память мы повторяем «Мистера Статика».

~ Ассоциация ОУР

Перепечатано с разрешения журнала Compliance Engineering Magazine, Mr. Static Column. Авторские права © UBM Cannon.

Термин «статическое электричество», скорее всего, вызывает в сознании людей такие явления, как неприятные удары, прилипшую одежду, грязные экраны телевизоров, взрывающиеся цистерны и, особенно для читателей этого журнала, испорченные электронные компоненты и схемы (также известные как проблемы с электростатическим разрядом). И надо признать, что когда в электронной промышленности говорят о статическом электричестве, то редко из-за его достоинств, а скорее потому, что почти без исключения оно представляет собой неудобство, а иногда даже и риск.

Это немного несправедливо по отношению к статическому электричеству, хотя и понятно, учитывая, что большинству людей известны только его отрицательные характеристики. Большинство людей не подозревают, что статическое электричество — или, скорее, электростатические принципы — жизненно важно для покраски холодильника, качества наждачной бумаги, функционирования копировального аппарата и, что еще более важно, очистки дыма от угольных электростанций. Это лишь несколько примеров важных применений статического электричества.

На первый взгляд может показаться забавным, что причина явно непредсказуемых и надоедливых проявлений статики также может быть использована с пользой. Но с точки зрения физика это совсем не удивительно. Большинство применений статического электричества связано с обработкой твердых частиц, находящихся в воздухе или взвешенных в жидкости. Следующие характеристики являются общими для электростатических процессов:

Во всех применениях электростатики некоторые материалы должны быть электрифицированы, то есть они должны быть способны реагировать на электрическое поле. Это можно сделать либо путем придания материалам чистого заряда, либо путем воздействия на них индукции или поляризации.1,2 Тремя наиболее важными процессами электрификации являются коронная электрификация, контактная и трибоэлектрификация, а также индукция и поляризация в электрическом поле. При выпадении осадков используется коронная электрификация. Часто активны два или более процессов электрификации. Например:

В этой статье основное внимание уделяется примерам всех трех этих приложений.

Атмосферные осадки

Принцип электростатического осаждения заключается в зарядке находящихся в воздухе (твердых или жидких) частиц одинаковой полярности, что, следовательно, заставляет их двигаться в одном направлении в электрическом поле.

Многие промышленные процессы производят частицы в воздухе в такой степени, что необходимо очищать загрязненный воздух перед выбросом его в окружающую среду. Ярким примером является производство летучей золы в угольных электростанциях. Многие другие отрасли промышленности также производят крупномасштабное загрязнение воздуха твердыми частицами.

Даже повседневная деятельность, такая как приготовление пищи и уборка (не говоря уже о курении), приводит к концентрации частиц в воздухе, часто на неприемлемом уровне. Хотя твердые частицы можно удалить из воздуха с помощью механических фильтров, в случае промышленных загрязнений мир был бы в растерянности без электростатических осадков, обычно в виде электрофильтров.

Электрофильтр — старейшее применение принципов статического электричества, использованное в промышленности, начиная с 1906 года, когда Фредерик Коттрелл построил свой первый электрофильтр. На рисунке 1 показан упрощенный чертеж электрофильтра, а на рисунке 2 показаны принципы его работы.