【文章內(nèi)容簡介】 防護技術(shù) —使用電離空氣方法消除靜電 。 基本原理 ：利用空氣電離發(fā)生器使空氣電離產(chǎn)生正、負離子對，中和帶電體上的電荷。 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 35 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 靜電消除器 ：能使空氣發(fā)生電離、產(chǎn)生消除靜電所必要的離子的裝置稱為靜電消除器，也稱為靜電中和器，簡稱消電器。 消電器的種類很多 ,見下圖： 消電器無 源 自 感 應 式外 接 高 壓 電 源 式放 射 源 式通 用 型離 子 風 型防 爆 型直 流 高 壓 電 源 式工 頻 交 流 電 源 式高 頻 交 流 電 源 式空氣電離方式分類構(gòu)造和使用場所分類36 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 本節(jié)主要介紹 五種 有代表性的 消電器 ：無源自感應式，一般高壓電源式，離子風高壓電源式，防爆型高壓電源式，放射源式。 一、無源自感應式消電器 它的工作原理如右圖所示 (帶電體為負電荷 )。 －－－－－－－－－ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － 接地針電極 靜電感應 針尖強電場 空氣電離 正電荷向帶電體 負電荷向針尖 37 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 由于針尖附近的電場倚賴于帶電體本身的靜電電位。所以，帶電體電位越高，針尖電極上感應出的電荷密度越大，針尖附近的電場越強，電離出的帶電離子數(shù)目越多，消電效果越好。而當帶電體電位降低到一定值后，針尖附近的電場將減弱到不足以使空氣電離，這時候就沒有消電作用了。 可見，無源自感應式消電器對帶電位比較低的帶電體不能起消電作用，而且即使是高電位帶電體，也不能把帶電體上的電荷全部中和掉，總會有 殘存電荷（電位） 。 38 實際的無源自感應式消電器根據(jù)生產(chǎn)工藝的特點和需要，其放電針可沿 直線 布置成排，也可沿 徑向 布置成圈，或按其它方式排布。 放電針的材料是多種多樣的，可將導電布或?qū)щ娎w維夾在支撐體上作成消電器；也可將切割成鋸齒狀或波浪狀的導電橡膠夾在支撐體上；或?qū)⒔饘倮w維、石墨纖維、其它有機導電纖維切成刷狀，安裝在支撐物上；還有用浸過醫(yī)用甘油的棉紗芯代替針電極消電器。 常見的結(jié)構(gòu)如下圖 : 39 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 1—放電針； 2—支架； 3—保護罩； 4—放電刷， 5—放電線； 6—放電鋸齒； 7—帶電體 幾種無源自感應式消電器的結(jié)構(gòu) 細針 導電纖維 導電橡膠 細線 40 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 無源自感應式消電器的性能一般用兩個指標來衡量，即 臨界電壓 和 電暈電流 。 臨界電壓 是能夠使放電針產(chǎn)生電暈放電的最低電壓。由于放電針上的電荷是由帶電體上感應獲得的，所以，臨界電壓越低，留在帶電體上的殘留電荷越少，消除靜電越徹底。 電暈電流 越大，表明帶電體上單位時間內(nèi)被消除的電荷越多，消電效率越高。 41 ① 放電針 ：放電針可由不銹鋼絲、銅絲、鎢絲、導電纖維、導電橡膠等制成。放電針尖越細，消電效果越好。其直徑一般不超過 ～ 1 mm，針尖錐度小于 60度，長度不小于10～ 15mm。 ② 放電針與帶電體之間的距離 ：一般放電針與帶電體之間的距離可在 10～ 50 mm，最好不超過 20mm；放電針至帶電體之間的距離與放電針之間的距離之比一般應取 1～ 2。 ③ 相鄰放電針之間的距離 ：分兩種情況，如果帶電體電位較低時，消電器的針間距離越大，即針數(shù)少時效果越好；但是如果帶電體電位較高時，則針間距離越小，即針數(shù)多時消電效果好。 ④ 保護罩、保護杠及支架 ：保護罩、保護杠及支架都會改變裝置的電容和周圍電場分布，應盡量選用塑料、有機玻璃保護罩（杠），盡量減少支架數(shù)量，或盡量選用小的支架。 42 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 10～ 50 mm，最好不超過 20mm 43 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 ① 優(yōu)缺點 其 優(yōu)點是 結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護方便和節(jié)約能源；缺點是 不能消除臨界電壓（一般為 2～ 3KV）以下的靜電，作用范圍較小，作用半徑僅 10～ 20mm。另外在靜電危險場所使用時，消電器針尖上的火花放電，有可能造成意外事故。所以，使用前應作安全性分析，確認安全可靠性后方可使用。 ② 安全性分析 設靜電危險場所的爆炸性混合物的最小點火能為 Wmin，消電器與帶電體間的電容為 C，臨界電壓為 Uk, 帶電體的電壓為 U，則在消電過程中靜電源釋放出的能量為： 44 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 2k2 CU21U21W －C?m i n2k2 WCU21U21W ??? －C2km i n UCW2U ＋??此能量不至引燃爆炸混合物的條件應為： 式中 α 是恒小于 1 的安全系數(shù)。 解上式可得消電器安全使用時，帶電體的電壓應滿足： 也就是說，當帶電體的靜電位不超過上式所確定的數(shù)值時，消電器針尖上的放電火花不會點燃爆炸性混合物。 有關研究指出，當帶電體的靜電電位低于周圍物質(zhì)的靜電敏感電位的 70％時，用無源式自感應消電器消除靜電也是安全的。 45 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 二、一般高壓電源式消電器 一般高壓電源式消電器與無源自感應式消電器的主要區(qū)別在于有高壓電源直接或間接的向放電針供電，在針尖附近安裝有接地電極，其原理如下圖所示。 46 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 工作原理 ：外接的高電壓在放電針尖端附近產(chǎn)生強電場使空氣局部高度電離，與帶電體符號相反的離子在電場驅(qū)動下移向帶電體，并與其上的電荷發(fā)生中和作用而消電。顯然，這種 消電器針尖的電離強度不取決于帶電體的電位高低 ，因而從根本上消除了無源自感應式消電器的缺點。 －－－－－－－－－ ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － 高壓電源 47 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 種類 ：一般高壓電源式消電器按所接高壓電源種類的不同，分為 直流 高壓和 交流 高壓兩種。交流高壓消電器又分為 工頻 交流和 高頻 交流兩種。其中，以 直流最好，工頻交流次之，高頻交流最差 。 其原因為，直流高壓消電器是在放電針尖端產(chǎn)生與帶電體電荷極性相反的離子，直接中和帶電體上的電荷。而交流高壓消電器是在放電針尖端附近產(chǎn)生正、負離子對，它們隨時都在復合；而且，頻率越高，復合作用越顯著，這就導致有效電離能力的降低。 下面是三種高壓消電器的工作特性曲線。 48 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 49 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 直流高壓與交流高壓消電器的消電機理差異： 直流高壓消電器 是在放電針尖附近形成與帶電體的電荷極性相反的電暈，從而使相反符號的帶電離子直接去 中和帶電體上 的靜電。 交流高壓消電器 的放電針尖附近的電暈極性卻是周期性變化的，所以在帶電體周圍產(chǎn)生同時具有相等數(shù)量的正負離子，從而形成一個氣體導電層 ， 帶電體上的電荷就是通過這層導電氣體被傳遞出去 ，達到消電的目的。 50 一般高壓電源式消電器的安全性問題： （ 1）一般高壓電源是消電器是 非防爆 的，所以不能用于有爆炸危險的場所。 （ 2）還應考慮上述提到的由于高壓電源，必須防止人員觸電的危險。 （ 3）高壓消電器工作時，由于電暈放電比較強烈，會在空氣中產(chǎn)生臭氧和二氧化碳。因此，為限制高壓消電器的輸出電壓，使空氣中的臭氧濃度不超過 *104~*104mg/L，以保證工作人員的身體健康。 第一，這類消電器的放電針附近是與環(huán)境中可能存在的爆炸性混合物直接接觸的，當有源放電的能量較大時，就有可能引爆或引燃。第二，在消電器中，高壓電源與電暈放電極的耦合方式有可能引起放電針與帶電體或接地體之間發(fā)生足以致害的火花放電。第三，消電器的高壓電源或引線本身有可能發(fā)生火花放電。 51 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 三、離子風高壓電源式消電器 離子風高壓電源式消電器是一種將電離了的空氣離子用氣流輸送到遠處去消除帶電體上的靜電的有源電暈裝置。空間離子隨著氣流運動構(gòu)成所謂離子風，這種消電器又稱為離子流消電器，或送風型消電器。 該消電器的突出 特點 是作用距離大，在正常風壓下，距消電器 300～ 1000mm處有良好的消電效果，其作用范圍也較大，作用的直徑大致等于作用距離。 52 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 工作原理 ：當高電壓加到放電針上時，附近空氣發(fā)生高度電離，所產(chǎn)生的帶電離子被放電針旁的壓縮空氣以極快的氣流速度吹送到較遠處的帶電體上，進行電中和作用而消電。離子風型消電器的電源采用直流高壓電源，由 6V 直流電源高頻逆變，最后整流獲得 8kV 左右的直流高壓。 其中電暈放電器是由放電針、電極環(huán)和電極電阻組成；送風系統(tǒng)由風源、風道等組成。 N—放電針； A —電極環(huán)； R－電極電阻； GY—高壓電源 。 結(jié)構(gòu) ：離子風型消電器主要由高壓直流電源、電暈放電器和送風系統(tǒng)所組成。如下圖所示。 53 第六章 靜電防護原理與技術(shù)4 離子風消電器的性能可用離子引出總量或離子引出效率表示。如右圖所示。 當壓縮空氣 F 經(jīng)過導引環(huán)時總有一部分離子會經(jīng)導引電阻 R 入地，這一電流即為 導引電流