Dispositivo per testare la tensione statica. Misura della carica statica. Valutazione della carica statica di vari materiali
Strumenti per la misura dei parametri di statica
elettricità
Le misurazioni elettriche sono necessarie per studiare le cause e le condizioni dell'elettrificazione e il monitoraggio costante delle quantità elettrostatiche: differenza di potenziale U tra un corpo carico e la terra o gli oggetti messi a terra; densità superficiale delle cariche elettriche s e intensità del campo elettrico E .
Vari elettrometri meccanici (petalo, puntatore, corda, quadrante) ed elettronici servono come indicatori di potenziali elettrici. Negli elettrometri meccanici, la carica misurata viene applicata a uno di una coppia di elettrodi, la cui interazione di Coulomb viene fissata con vari metodi. Ad esempio, il principio di funzionamento degli elettrometri a quadrante è la base dei voltmetri elettrostatici. Una carica elettrostatica agisce su un elettrodo a settore mobile, che si muove sotto l'influenza delle forze di Coulomb. L'angolo di rotazione viene utilizzato per giudicare l'entità della tensione misurata
Secondo i termini di sicurezza contro gli incendi e le esplosioni, i dispositivi per misurazioni elettrostatiche in aree pericolose devono avere un livello e un tipo di protezione contro le esplosioni adeguati e i loro sensori (in particolare, per i dispositivi portatili) devono essere conformi ai requisiti di sicurezza intrinseca elettrostatica. Conteggio del sensore dello strumento intrinsecamente sicuro per una determinata miscela esplosiva, se una scarica di scintilla da un elettrodo metallico con un potenziale di 50 kV e una capacità di 60-100 pF provoca l'accensione di questa miscela con una probabilità non superiore a 10 -3 (o l'energia di queste cariche sono almeno 2,5 volte inferiori all'energia di accensione della miscela). Pertanto, il sensore del dispositivo ISPI-4 con la deviazione del flusso di elettroni nel vuoto è ricoperto da uno spesso strato di dielettrico (fluoroplastico), che garantisce sicurezza intrinseca elettrostatica. Nel dispositivo SM-2/S-59, la protezione contro le esplosioni si ottiene racchiudendo il voltmetro elettrostatico S-53 in un alloggiamento a prova di esplosione e uno speciale rivestimento del sensore (ad esempio fluoroplastico) ne garantisce la sicurezza elettrostatica. La sicurezza contro le esplosioni del processo di misurazione viene raggiunta quando un sensore a sicurezza intrinseca viene utilizzato in un'area esplosiva e lo strumento stesso (ad esempio, qualsiasi tipo di voltmetro statico) è installato in un'area non pericolosa.
Dispositivi per la messa a terra e il controllo
circuiti di messa a terra dei mezzi di trasporto e stoccaggio di liquidi infiammabili
e gas combustibili liquefatti
Processi tecnologici di carico o scarico di prodotti petroliferi e altre sostanze esplosive e infiammabili delle industrie chimiche, petrolchimiche e di raffinazione del petrolio, imprese di fornitura di petrolio, depositi di petrolio, magazzini di carburanti e lubrificanti, stazioni di servizio (stazioni di servizio), stazioni di servizio (stazioni di servizio) e automobili -le stazioni di rifornimento di gas (AGZS) sono accompagnate dalla formazione e dall'accumulo di cariche di elettricità statica. La capacità di accensione delle scariche di elettricità statica è spesso una probabile fonte di accensione di un ambiente pericoloso per incendi ed esplosioni, che porta a incendi ed esplosioni, accompagnati da perdite materiali e lesioni mortali.
Studi sperimentali e analitici mostrano che in estate, nell'area del rifornimento di benzina nelle stazioni di servizio per auto e camion, può formarsi una miscela esplosiva di vapori combustibili con aria in volumi rispettivamente fino a 2,5 e fino a 8 m 3. Durante lo scarico della benzina dalle cisterne (AT), una miscela esplosiva di vapore-aria che fuoriesce dai raccordi di respirazione può formarsi con un volume fino a 105 m 3.
Per confermare la realtà di questo tipo di rischio di incendio, va notato che in diverse regioni della Russia si verificano incendi durante la manipolazione di prodotti petroliferi e gas combustibili ridotti (LGH). Ad esempio, il 2 novembre 1997 a Mosca scoppiò un grave incendio di 5° grado di complessità.
1a strada della Yamskoye Polya quando il carburante viene scaricato in un serbatoio sotterraneo.
Pertanto, in queste strutture, i dispositivi di protezione contro le manifestazioni pericolose di elettricità statica dovrebbero essere utilizzati come una delle misure di riduzione del rischio di incendio. Le montanti di carico dei cavalcavia, le cisterne ferroviarie e le rotaie poste sotto il riempimento, nei limiti del fronte di carico e scarico, devono essere messe a terra e collegate elettricamente in modo affidabile tra loro. Prima e durante le operazioni di carico e scarico sono soggetti a messa a terra anche: autocisterne, autocisterne, aerei ed altri veicoli, nonché mezzi di trasporto e stoccaggio di prodotti petroliferi o GGS.
I collegamenti dei contatti elettrici e altri dispositivi per il collegamento dei conduttori di terra che non soddisfano i requisiti per le apparecchiature elettriche a prova di esplosione devono essere posizionati al di fuori delle aree pericolose (almeno 9 m dai punti di riempimento o scarico). In questo caso, i fili di terra vengono prima collegati al corpo dell'oggetto messo a terra e poi al dispositivo di messa a terra. La loro disconnessione, cosa ancora più importante per evitare scintille quando si apre il circuito di terra con una corrente di origine casuale (galvanica, vagante, dovuta a una tempesta elettromagnetica o all'esposizione a un campo elettromagnetico a radiofrequenza), deve essere eseguita nell'ordine inverso .
È importante notare che esistono differenze strutturali tra i dispositivi di messa a terra CA utilizzati nei depositi di petrolio, nei depositi di carburanti e lubrificanti e nelle stazioni di servizio, rispetto ai dispositivi di messa a terra nelle stazioni di servizio pubbliche e nei punti di rifornimento dipartimentali. Differenze simili esistono anche quando si equipaggia l'AC con conduttori di terra strutturalmente inadatti all'uso durante il rifornimento di carburante in un deposito di petrolio (o in una stazione di servizio) o durante lo scarico in una stazione di servizio. Pertanto, spesso i dispositivi di messa a terra non forniscono il livello richiesto di sicurezza contro incendi ed esplosioni per la tecnologia delle operazioni di carico e scarico di carburante, liquidi infiammabili e gas serra.
Al fine di garantire i requisiti di sicurezza antincendio, sono stati sviluppati e prodotti dispositivi di messa a terra per autocisterne (UZA) dei seguenti tipi: UZA-2MK02, UZA-2MK03, UZA-2MK04, UZA-2MK05, UZA-2MK06. Questi dispositivi UGA svolgono contemporaneamente le funzioni di monitoraggio dello stato di messa a terra degli oggetti protetti. L'alimentazione dei dispositivi di commutazione (su richiesta del cliente) è fornita da un circuito CA industriale con una tensione di 220 V (ad esempio UZA-2MK04) o da un circuito CC con una tensione di 12 V (UZA- 2MK05) o da una batteria di batterie con una tensione di 6, 3 V, che funge da fonte di alimentazione autonoma (UZA-2MK03 e UZA-2MK06).
UGA soddisfa i requisiti di: GOST 12.4.124-83, GOST R 5250.0-2005 (IEC 60079-0:2005), ecc.
Una vista generale dei dispositivi di messa a terra per autocisterne è mostrata in fig. 9.3 e le loro principali caratteristiche tecniche sono riportate nella Tabella. 9.3.
Riso. 9.3. Vista generale dell'UGA
Per lo sviluppo e l'utilizzo dell'UZA-2MK, licenze e permessi sono stati rilasciati da Gosgortekhnadzor e un certificato antideflagrante dal Centro di certificazione per apparecchiature elettriche antideflagranti (TsSVE). Tenendo conto dei requisiti dei documenti normativi, l'ambito di applicazione di UZA-2MK sono le zone esplosive 1, 2, 2n. L'uso dell'una o dell'altra modifica è determinato dall'attrezzatura tecnica delle scaffalature di carico e scarico dei serbatoi e dei punti di carico, delle stazioni di servizio, delle stazioni di rifornimento di gas e delle stazioni di rifornimento.
Tabella 9.3
Caratteristiche tecniche dei dispositivi UGA
La fine del tavolo. 9.3
UZA-2MK04 e UZA-2MK05 sono progettati per la messa a terra di autocisterne o altri veicoli, per il blocco e l'avvio di uno scarico, il che esclude (su richiesta del cliente) la possibilità tecnica di effettuare un'operazione di scarico senza prima collegarli ai dispositivi di messa a terra e garantire l'equipotenzialità dei nodi elettricamente conduttivi dell'oggetto protetto e delle apparecchiature di drenaggio. Questi dispositivi forniscono inoltre un monitoraggio continuo dell'integrità del circuito elettrico di terra e del suo valore di resistenza in ohm nella sezione "capacità messa a terra - dispositivo di messa a terra" ed effettuano segnalazioni luminose dello stato di questa sezione del circuito elettrico. I dispositivi sono dotati di filo di terra universale con morsetto speciale per il collegamento dell'UGA ad un'autocisterna. Questo filo appartiene all'UGA e il suo collegamento alla rete CA è consentito solo quando il circuito di commutazione dell'UGA è aperto con un pulsante speciale nella sua custodia (Fig. 9.3a e 9.3b).
Gli indicatori di campo elettrico possono essere utilizzati per la protezione individuale degli elettricisti, durante la ricerca di luoghi di danneggiamento delle reti elettriche. Con il loro aiuto viene determinata la presenza di cariche elettrostatiche nei semiconduttori, nell'industria tessile e nello stoccaggio di liquidi infiammabili. Quando si cercano fonti di campi magnetici, si determina la loro configurazione e si studiano i campi vaganti di trasformatori, induttanze e motori elettrici, non si può fare a meno degli indicatori di campi magnetici.
Lo schema dell'indicatore di radiazione ad alta frequenza è mostrato in fig. 20.1. Il segnale dall'antenna entra nel rilevatore, realizzato su un diodo al germanio. Inoltre, attraverso il filtro LC a forma di L, il segnale entra nella base del transistor, nel circuito del collettore a cui è collegato un microamperometro. Secondo esso, viene determinata la potenza della radiazione ad alta frequenza.
Per indicare i campi elettrici a bassa frequenza, vengono utilizzati indicatori con uno stadio di ingresso su un transistor ad effetto di campo (Fig. 20.2 - 20.7). Il primo di essi (Fig. 20.2) è realizzato sulla base di un multivibratore [VRYA 80-28, R 8 / 91-76]. Il canale del transistor ad effetto di campo è un elemento controllato, la cui resistenza dipende dall'entità del campo elettrico controllato. Un'antenna è collegata al gate del transistor. Quando l'indicatore viene posizionato in un campo elettrico, la resistenza source-drain del transistor ad effetto di campo aumenta e il multivibratore si accende.
Nella capsula telefonica si sente un segnale acustico, la cui frequenza dipende dall'intensità del campo elettrico.
I seguenti due progetti secondo gli schemi di D. Bolotnik e D. Priymak (Fig. 20.3 e 20.4) sono progettati per risolvere i problemi delle ghirlande elettriche di Capodanno [R 11 / 88-56]. L'indicatore (Fig. 20.3) nel suo insieme è un resistore con resistenza controllata. Il ruolo di tale resistenza è nuovamente svolto dal canale di drain, la sorgente del transistor ad effetto di campo, integrato da un amplificatore CC a due stadi. L'indicatore (Fig. 20.4) è realizzato secondo lo schema di un generatore controllato a bassa frequenza. Contiene un dispositivo a soglia, un amplificatore e un rilevatore di segnale indotto nell'antenna da un campo elettrico alternato. Tutte queste funzioni sono eseguite da un transistor: VT1. Sui transistor VT2 e VT3 è assemblato un generatore a bassa frequenza, che funziona in modalità standby. Non appena l'antenna del dispositivo viene avvicinata alla sorgente del campo elettrico, il transistor VT1 accende il generatore di suono.
L'indicatore del campo elettrico (Fig. 20.5) è progettato per cercare cavi nascosti, circuiti elettrici sotto tensione, per indicare l'avvicinamento alla zona dei cavi ad alta tensione, la presenza di campi elettrici alternati o costanti [Rae 8 / 00-15] .
Il dispositivo utilizza un generatore ritardato di impulsi luminosi e sonori, realizzato sull'analogo del transistor sinistro del campo di iniezione (VT2, VT3). In assenza di un campo elettrico ad alta tensione, la resistenza drain-source del transistor ad effetto di campo VT1 è piccola, il transistor VT3 è chiuso e non vi è generazione. La corrente consumata dal dispositivo è di unità, decine di microampere. In presenza di un campo elettrico costante o alternato ad alta intensità, la resistenza di drain - la sorgente del transistor ad effetto di campo VT1 aumenta e il dispositivo inizia a generare segnali luminosi e sonori. Pertanto, se l'uscita del gate del transistor VT1 viene utilizzata come antenna, l'indicatore reagisce all'avvicinamento del filo di rete ad una distanza di circa 25 mm.
Il potenziometro R3 regola la sensibilità, il resistore R1 imposta la durata del messaggio luminoso e sonoro, il condensatore C1 - la frequenza della loro ripetizione e C2 determina il timbro del segnale sonoro.
Per aumentare la sensibilità è possibile utilizzare come antenna un pezzo di filo isolato o un'antenna telescopica. Per proteggere il transistor VT1 dai guasti, vale la pena collegare un diodo zener o un resistore ad alta resistenza in parallelo alla giunzione gate-source.
L'indicatore dei campi elettrici e magnetici (Fig. 20.6) contiene un generatore di impulsi di rilassamento. È realizzato su un transistor a valanga bipolare (transistor a microcircuito K101KT1A, controllato da una chiave elettronica su un transistor ad effetto di campo KP103G), al cui gate è collegata un'antenna. Per impostare il punto di funzionamento del generatore (mancata generazione in assenza di campi elettrici indicati), vengono utilizzati i resistori R1 e R2. Il generatore di impulsi attraverso il condensatore C1 viene caricato su cuffie ad alta resistenza. In presenza di un campo elettrico alternato (o del movimento di oggetti portatori di cariche elettrostatiche), sull'antenna e, di conseguenza, sul gate del transistor ad effetto di campo appare un segnale di corrente alternata, che porta ad una variazione della resistenza elettrica della transizione drain-source con una frequenza di modulazione. In base a ciò, il generatore di rilassamento inizia a generare raffiche di impulsi modulati e nelle cuffie si sentirà un segnale audio.
La sensibilità del dispositivo (il raggio di rilevamento del filo portato da corrente della rete 220 V 50 Hz) è 15 ... 20 cm Come antenna viene utilizzato un perno d'acciaio 300x3 mm. Con una tensione di alimentazione di 9 V, la corrente consumata dall'indicatore in modalità silenziosa è di 100 μA, in modalità operativa - 20 μA.
L'indicatore del campo magnetico (Fig. 20.6) è realizzato sul secondo transistor del microcircuito. Il carico del secondo generatore è una cuffia ad alta resistenza. Il segnale AC, prelevato dal sensore di campo magnetico induttivo L1, viene alimentato attraverso il condensatore di transizione C1 alla base del transistor a valanga, che non è accoppiato DC con altri elementi del circuito (punto operativo "flottante"). Nella modalità di indicazione di un campo magnetico alternato, la tensione sull'elettrodo di controllo (base) del transistor a valanga cambia periodicamente, cambia anche la tensione della rottura a valanga della giunzione del collettore e, in relazione a ciò, la frequenza e la durata di generazione.
L'indicatore (Fig. 20.7) è realizzato sulla base di un partitore di tensione, uno dei cui elementi è un transistor ad effetto di campo VT1, la cui resistenza della transizione drain-source è determinata dal potenziale dell'elettrodo di controllo (cancello) con un'antenna collegata ad esso [Rk 6/00-19]. Un generatore di impulsi di rilassamento basato su un transistor da valanga VT2, funzionante in modalità standby, è collegato a un partitore di tensione resistivo. Il livello della tensione iniziale (soglia) fornita al generatore di impulsi di rilassamento è impostato dal potenziometro R1.
Per evitare l'interruzione della transizione di controllo del transistor ad effetto di campo, nel circuito viene introdotta una protezione (quando la fonte di alimentazione è spenta, il circuito gate-source viene cortocircuitato). L'aumento del livello del volume del segnale audio si ottiene introducendo un amplificatore su un transistor bipolare VT3. Come carico del transistor di uscita VT3, è possibile utilizzare una capsula telefonica a bassa resistenza.
Per semplificare il circuito, al posto del resistore R3 è possibile accendere una capsula telefonica ad alta resistenza, ad esempio TON-1, TON-2 (o "medio ohm" - TK-67, TM-2). In questo caso non è necessario utilizzare gli elementi VT3, R4, C2. Il connettore in cui è acceso il telefono può fungere anche da interruttore di alimentazione per ridurre le dimensioni del dispositivo.
In assenza di un segnale di ingresso, la resistenza della transizione drain-source del transistor ad effetto di campo è di diverse centinaia di ohm e la tensione rimossa dal motore del potenziometro per alimentare il generatore di impulsi di rilassamento è piccola. Quando appare un segnale sull'elettrodo di controllo di un transistor ad effetto di campo, la resistenza della transizione drain-source di quest'ultimo aumenta in proporzione al livello del segnale di ingresso fino a unità, centinaia di kOhm. Ciò porta ad un aumento della tensione applicata al generatore di impulsi di rilassamento ad un valore sufficiente per il verificarsi di oscillazioni, la cui frequenza è determinata dal prodotto R4C1. La corrente consumata dal dispositivo in assenza di segnale è 0,6 mA, nella modalità indicazione - 0,2 ... 0,3 mA. Il raggio di rilevamento del filo percorso da corrente della rete 220 V 50 Hz con un'antenna a stilo lunga 10 cm è 10 ... 100 cm.
L'indicatore di campo elettrico ad alta frequenza (Fig. 20.8) [MK 2/86-13] differisce dal suo analogo (Fig. 20.1) in quanto la sua parte di uscita è realizzata secondo un circuito a ponte con maggiore sensibilità. Il resistore R1 è progettato per bilanciare il circuito (impostare la freccia dello strumento su zero).
Il multivibratore di standby (Fig. 20.9) viene utilizzato per indicare la tensione di rete [MK 7 / 88-12]. L'indicatore funziona quando la sua antenna si avvicina al cavo di rete (220 V) ad una distanza di 2 ... 3 cm La frequenza di generazione per i valori indicati nel diagramma è vicina a 1 Hz.
Indicatori di campi magnetici secondo gli schemi presentati in fig. 20.10 - 20.13, hanno sensori induttivi, che possono essere utilizzati come una capsula telefonica senza membrana, o un induttore multigiro con nucleo di ferro.
L'indicatore (Fig. 20.10) è realizzato secondo lo schema del ricevitore radio 2-V-0. Contiene un sensore, un amplificatore a due stadi, un rilevatore di raddoppiamento della tensione e uno strumento indicatore.
Gli indicatori (Fig. 20.11, 20.12) hanno un'indicazione LED e sono progettati per l'indicazione di alta qualità dei campi magnetici [Р 8/91-83; R 3/85-49].
Un design più complesso ha un indicatore secondo lo schema I.P. Shelestov, mostrato in Fig. 20.13. Il sensore di campo magnetico è collegato alla transizione di controllo del transistor ad effetto di campo, nel circuito sorgente di cui è inclusa la resistenza di carico R1. Il segnale di questa resistenza viene amplificato da una cascata sul transistor VT2. Inoltre, nel circuito viene utilizzato un comparatore su un chip DA1 del tipo K554SAZ. Il comparatore confronta i livelli di due segnali: la tensione prelevata dal partitore resistivo regolabile R4, R5 (controllore di sensibilità) e la tensione prelevata dal collettore del transistor VT2. L'uscita del comparatore ha un indicatore LED.
Letteratura: Shustov M.A. Circuiti pratici (Libro 1), 2003
Offerte Yuman un'ampia gamma di strumenti per la misura dell'elettricità statica prodotto da ELTEX (Germania).
La capacità di misurare accuratamente le cariche elettrostatiche (comprese le alte tensioni, i campi elettrici e le alte resistenze associate ai materiali portatori di carica) fornisce la base informativa per distruggere l'energia elettrostatica indesiderata distruttiva. Anche la misurazione dell'elevata resistenza è uno strumento importante nei controlli protettivi. La misurazione accurata della resistenza alle perdite contribuisce al controllo e alla garanzia della qualità, mantenendo le proprietà standardizzate dei materiali.
Data l'instabilità del fenomeno elettrostatico, la misura dell'elettricità statica deve tenere conto anche delle diverse fonti di errore. Ciò significa che il processo di misurazione stesso deve soddisfare requisiti precisi. Gli strumenti di misura Eltex si distinguono per l'elevata precisione e l'ampia gamma di possibili applicazioni.
Offriamo dispositivi per la misurazione dell'elettricità statica ELTEX (Germania):
Misuratore di campo elettrico EMF58
Dispositivo portatile altamente sensibile. Con l'EMF58 è possibile misurare l'aumento, il livello e la polarità della carica e valutare l'efficacia di eventuali contromisure. Disponibile quattro campi di misura da ±0 kV/m a ±2 mV/m.
Misuratore di campo elettrico EM02
Dispositivo portatile per la misurazione sicura delle cariche statiche. Campo di misura da ± 0 a ± 2 mV/m.
Misuratore di campo elettrico EM03
Dispositivo portatile e maneggevole per la misurazione delle cariche statiche, distanza di misurazione selezionabile tra 2 e 20 cm Conversione automatica e visualizzazione dell'intensità del campo in Volt. Campo di misura da ± 0 a ± 200 kV.
Offerte Yuman un'ampia gamma di strumenti per la misura dell'elettricità statica prodotto da ELTEX (Germania).
La capacità di misurare accuratamente le cariche elettrostatiche (comprese le alte tensioni, i campi elettrici e le alte resistenze associate ai materiali portatori di carica) fornisce la base informativa per distruggere l'energia elettrostatica indesiderata distruttiva. Anche la misurazione dell'elevata resistenza è uno strumento importante nei controlli protettivi. La misurazione accurata della resistenza alle perdite contribuisce al controllo e alla garanzia della qualità, mantenendo le proprietà standardizzate dei materiali.
Data l'instabilità del fenomeno elettrostatico, la misura dell'elettricità statica deve tenere conto anche delle diverse fonti di errore. Ciò significa che il processo di misurazione stesso deve soddisfare requisiti precisi. Gli strumenti di misura Eltex si distinguono per l'elevata precisione e l'ampia gamma di possibili applicazioni.
Offriamo dispositivi per la misurazione dell'elettricità statica ELTEX (Germania):
Misuratore di campo elettrico EMF58
Dispositivo portatile altamente sensibile. Con l'EMF58 è possibile misurare l'aumento, il livello e la polarità della carica e valutare l'efficacia di eventuali contromisure. Disponibile quattro campi di misura da ±0 kV/m a ±2 mV/m.
Misuratore di campo elettrico EM02
Dispositivo portatile per la misurazione sicura delle cariche statiche. Campo di misura da ± 0 a ± 2 mV/m.
Misuratore di campo elettrico EM03
Dispositivo portatile e maneggevole per la misurazione delle cariche statiche, distanza di misurazione selezionabile tra 2 e 20 cm Conversione automatica e visualizzazione dell'intensità del campo in Volt. Campo di misura da ± 0 a ± 200 kV.
