导图社区 静电基础知识
静电基础知识、物体本身不带电,若为导体,因为静电感应吸附灰尘,这种情况时,物体接地无法避免灰尘之间产生粘附,接地不能改善库仑力引起的吸附相反电荷的现象。只有去除灰尘的静电,这种现象才能得到改善。
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静电基础知识
什么叫静电
怎样产生
物体互相摩擦时
接触的物体被剥离时(薄膜等)
气体或液体流过管道、软管时
生产中常见,接触起电
起电原理
表面电子转移
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容易起静电的组合,越远电量越大
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静电引起的问题
异物附着 / 异物混合
薄膜粘着
造成人体不舒适和电击
3,000 V 时人类才能感觉到
静电引发的零件故障
防静电基本对策--变为0V
带电物体的材料不同,应采取的防静电对策也不同。错误的对策不仅不会有效果,相反,物体还可能带上电荷
导体
通过接地可以很容易地解决静电问题
优点:成本低且易于实施
如人体戴防静电腕带
绝缘体
改变绝缘体材料
无法接地来解决,塑料、橡胶
将产品或材料本身与其他导电材料(碳,金属粉末等)混合
将防静电溶液涂在绝缘体表面
湿度控制,提高湿度
相对湿度
空气中的水蒸气含量占发生
冷凝前可包含的总量 (100%) 的百分比。
绝对湿度
单位体积的空气 (1 m3) 中包含的水蒸气质量 (g),与温度无关
静电消除器”(离子发生器)
无需考虑材料类型、更准确的消除静电
在称为电极探针的尖端生成离子(电晕放电),并用离子中和带电目标
电晕放电
局部施加高电压(±3 kV 或更高)而产生放电的现象(淡紫色光),空气中的分子变成离子
两种类型
自我放电式
将静电消除刷或带子直接与大地连接,使目标产生离子
优点:容易安装且无需电源,价格低。复印机
缺点:当目标带电量过低时(±3 kV 或以下时)无法消除静电
电压施加式
有内置电源,解决电量过低无法产生离子的情况
接地装置(连接大地)、高压电源及电极探针:正电压--得正离子
优点:可实施精度更高的防静电对策、无需选择目标材料、可在设备部署完毕后安装
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如何确定消除器的性能
静电消除速度
是指让带电物体变为电中和 (0 V) 状态所需的时间长度
离子平衡性
是消除器能够消除多少静电,及其能够在最低值保持多长时间;太多太少都不行
DC 方式
DC高压,由于连续的生成正或负离子,因此离子数量众多
优点:生成的离子多,因此静电消除速度较快
缺点:只能产生正离子或负离子,离子平衡性较差,还可能让目标带上相反极性的电
AC方式
AC 高电压(50/60 Hz 频率),这样同一个电极探针上就会交替生成正离子与负离子;切换正负电压时,不生成离子
优点:由于同时生成正负离子,因此离子平衡性较好
缺点:由于存在不生成离子的时间段,因此生成的离子较少,从而造成静电消除速度慢
高频AC方式
AC 方式的改进,高达 60 到 70 kHz 的频率来生成正负离子
优点:同时生成正负离子,因此离子平衡性较好,频率高,正负离子可以很好混合
缺点:由于正负离子会在较短的时间内切换,所以极性不同的离子会吸附到一起并返回到空气中,造成静电消除速度缓慢。
脉冲DC方式
DC能够定期切换正负电压
在专用于生成正离子或负离子的电极探针上施加 DC 电压,然后在正负电压之间定期切换
优点:与AC不同的,在正负电压之间切换时会持续的生成离子,因此离子数量较多,静电消除速度较快
缺点:专用的电极探针只能生成正离子或负离子,因此棒型消除器沿线上的离子平衡性较差
脉冲AC方式
脉冲DC的探针施加正负电压,都能生成正负离子
在每个电极探针上交替施加正负电压而克服了脉冲 DC 方式的缺点,每个电极探针上都能生成正负离子
优点:在正负电压之间交替切换时会持续的生成离子,离子数量多,并且即使使用长棒,沿线的离子平衡性也均匀
电容与电压
电荷Q【C】
Q=C(电容).V
电压与电容成反比
增大电容:增大表面积、减小间距
电容下降,电压升高,引起元件损坏、着火/爆炸
粘附原理
原因在于静电,灰尘在各处摩擦碰撞,导致带正电或者负电
库仑力
物体本身带静电,库仑力就大,甚至可以吸附几十cm范围内的灰尘
物体本身不带电,若为导体,因为静电感应吸附灰尘,这种情况时,物体接地无法避免灰尘之间产生粘附,接地不能改善库仑力引起的吸附相反电荷的现象。只有去除灰尘的静电,这种现象才能得到改善
物体为绝缘体且不带电,仅灰尘带电的情况。绝缘体不导电。因此,不会发生静电感应。库仑力为0,不会吸附灰尘
对策
消除物体表面及距表面几毫米之内空间的静电,即可避免灰尘粘附,使用静电消除器
静电的测量方法
箔验电器
金属电极与物体接触--电极上带有与物体相反的电荷--金属箔与物体的电荷相同,并且金属箔间的电荷极性相同--互斥,金属箔张开,物体带电越强,张开越大
优点:无需电源,使用方便。
缺点:单个验电器无法知晓带电极性 ;或带电强度无法数值化等,生产现场不常使用。
电量计(电流积分法)
探针接触带电物,可以测量到极微小电流
需确保带电物为导体类物体,可使电荷在其上移动,
否则将无法测量。
带电物会因为测量而流失电荷,所以一个样本只能测量一次
很少使用。表面电位计用于测量那些难以测量的、小型设备的带电量
法拉第笼法
同电量计,对带电的电荷量进行测量,测量时不会流失电荷
存在完全绝缘的内侧电极和接地的外侧电极--带电物放入内侧电极内部--电荷诱导到内置电极上--外极接地--内外电极的电位差V,计算出带电物的电荷量
可正确测量带电电荷,但所测对象仅局限于进入笼中的物体
表面电位(电场)测量仪
带电物和检测电极之间存在一个安装有振荡器的金属板(音叉振动板)--金属板接地,在检测电极前面振动,使穿过带电物至检测电极间的电场线数量发生变化--电场线的数量发生变化后,将使被诱导至电极的电荷也发生相应变化--根据电荷的变化,测量电阻 R 两端出现的电压--通过该电压计算带电物的电压。
无需在接触状态下,测量带电物电压,对带电物的材质没有要求
较为常用,但是存在距离依赖性
注意事项
最大带电量
引起静电放电的临界电荷量是带电量的上限