الکتریسیته ساکن

 روش‌های پیشگیری و تخلیه آن

الکتریسیته ساکن، روش‌های پیشگیری از تولید آن و همچنین روش‌های تخلیه آن تاثیر قابل توجهی در جلوگیری از آسیب دیدن و سوختن قطعات الکترونیکی دارد. ذخیره شدن الکتریسیته‌ساکن در لباس انسان یا ابزار می‌تواند باعث بروز جرقه به ولتاژ زیاد حین کار شود و بخصوص به قطعات الکترونیکی خسارات زیادی را وارد کند. زمانی که دو ماده عایق با هم تماس پیدا می کنند، ممکن است مقداری الکترون از یک ماده به ماده دیگر انتقال یابد و هنگامی که به طور ناگهانی از یکدیگر جدا می شوند، چون الکترون در عایق قابلیت حرکت زیادی ندارد، نمی تواند به ماده اولیه خود برگردد.
بنابراین یک ماده دارای بار مثبت و یک ماده دارای بار منفی می شود. باردار شدن یک ماده به این روش را الکتریسیته ساکن یا الکتریسیته مالشی می گویند. الکتریسیته ساکن روی سطح ماده می ماند و در همه جای آن وجود ندارد به همین دلیل در بخش‌هایی از یک ماده تجمع الکترونی ایجاد می‌شود و زمینه پرش الکترون‌ها از محل با پتانسیل بالا به سمت موقعیتی با پتانسیل پایین ایجاد می‌شود و در این صورت باعث بروز جرقه شده که منجر به تخریب قطعات برقی و بخصوص الکترونیکی می شود، از اینرو زمین کردن عایق به طور طبیعی الزاما موجب حذف الکتریسیته‌ساکن نمی شود.

تخلیه الکتریسیته ساکن (Electrostatic discharge)

تولید و تخلیه طی سه مرحله صورت می‌گیرد:

1- تولید الکتریسیته‌ساکن روی عایق

مطابق شکل 1 هنگامی که یک جسم عایق با جسم عایق دیگری در تعامل قرار گرفته و لغزشی بین این دو جسم ایجاد می‌شود، تجمع الکترون‌ها در دو جسم عایق صورت می‌گیرد. به طور مثال، هنگامی که انسان بوسیله برس یا شانه موهای خود را مرتب می‌کند مطابق شکل 1 در شانه الکتریسیته ساکن تولید می‌شود که نیروی این الکتریسیته‌ساکن قادر به جذب یا دفع کردن تکه‌های کوچک کاغذ را دارا است.

شکل 1- تولید الکتریسیته‌ساکن در شانه حین مرتب کردن موی انسان

دوره آموزش برق خودرو در دانشگاه صنعتی شریف

2- انتقال الکتریسیته ساکن از طریق اتصال یا القا به یک هادی

هنگامی که جسم عایق با یک جسم هادی در تماس قرار می‌گیرد الکترون‌های تجمیع شده در جسم عایق وارد جسم هادی می‌شود و انتقال الکتریسیته‌ساکن از جسم عایق به جسم هادی انجام می‌شود.

3- تخلیه هادی توسط تماس با یک ماده فلزی که اتصال بدنه شده است.

مطابق شکل 2 با ذخیره شدن الکتریسیته ساکن در بدن انسان(هادی)، آمادگی تخلیه الکتریسیته‌ساکن از بدن انسان به یکه ماده فلزی وجود دارد و از اینرو هر ماده فلزی به به زمین متصل شده باشد و یا آمادگی دریافت الکترون‌های تجمیع شده را داشته باشد و در مجاورت بدن انسان قرار گیرد زمینه تخلیه الکتریکی و ایجاد جرقه را فراهم کرده و جرقه ایجاد می‌شود.

شکل 2-تخلیه الکترون‌های تجمیع شده و ایجاد جرقه

به طور مثال، وقتی فردی با کفش روی فرش راه می رود، در هنگام تماس و جدا شدن کفش (عایق)، کفش باردار شده و الکتریسیته ساکن تولید می‌شود و این بار الکتریکی به بدن فرد (هادی) منتقل می شود. حال اگر یک قطعه فلزی که به زمین (بدنه) متصل شده توسط فرد لمس شود، تخلیه الکتریکی صورت می‌گیرد. اگر جسم فلزی به زمین متصل نشده باشد، جریان تخلیه از طریق ظرفیت خازنی بین جسم و زمین صورت می گیرد.
انسان یکی از اصلی ترین مواد هادی در تخلیه الکتریسیته‌ساکن می باشد. همانطور که در شکل 3 ملاحظه می گردد، مقاومت بدن انسان 500 اهم تا 10 کیلواهم است که مقدار این مقاومت به ناحیه تخلیه الکتریسیته از بدن بستگی دارد. همچنین ظرفیت خازنی انسان و فضای آزاد در حدود 50 تا 250 پیکوفاراد می باشد.

شکل 3-مقاومت و ظرفیت بدن انسان

شکل 4 مدل سازی الکتریکی بدن انسان و نحوه تخلیه الکتریسیته ساکن را نشان می دهد.

شکل 4-مدل سازی بدن انسان و نحوه تخلیه الکتریسیته‌ساکن

تخلیه الکتریسیته‌ساکن با ولتاژ کمتر از 3500 ولت توسط انسان احساس نمی‌شود. در حالی که ولتاژ ناشی از تخلیه الکتریسیته‌ساکن بدن انسان به 20 کیلو ولت هم می رسد.

روش‌های تخلیه الکتریسیته ساکن:

از آنجایی که ولتاژ جرقه ناشی از تخلیه الکتریسیته‌ساکن به 20 کیلوولت هم می‌رسد و از طرفی اغلب وسایل الکتریکی و الکترونیکی در برابر اعمال جریان برق چند ولتی نیز دچار آسیب جدی می‌شوند، لذا توصیه جدی می‌شود که قبل از لمس کردن قطعات الکتریکی و الکترونیکی حساس و بخصوص واحدهای کنترل یا ECUهای خودرو باید بدن انسان از الکتریسیته‌ساکن تخلیه شود.

برخی روش‌های پیشگیری از تجمیع الکترون‌ها یا تولید الکتریسیته ساکن به شرح زیر هستند:

1. افزایش میزان رطوبت هوای محیط می‌تواند تاثیر مناسبی در کاهش تجمع الکترون‌ها داشته باشد که این موضوع می‌تواند با نگهداری گل و گیاه یا استفاده از دستگاه‌های تولید بخار ایجاد شود. لازم به ذکر است که باید به نکات ایمنی محل کار به ویژه میزان رطوبت مجاز در آزمایشگاه محل کار توجه کرد تا از آسیب دیدن تجهیزات پیشگیری شود. معمولا رطوبت استاندارد اتاق تجهیزات الکترونیکی و سرورها بین 45 تا 55 درصد است.
2. استفاده از اسپری‌های ضد الکتریسیته‌ساکن هم می‌تواند کمک موثری در کاهش تجمع الکترون‌ها در سطح کف پوش اتاق داشته باشد.
3. استفاده از کرم‌های مرطوب کننده بدن نیز می‌تواند تاثیر مناسبی در پیشگیری از تجمع الکترون‌ها داشته باشد.
4. سعی کنید از لباس‌های از جنس کتان و نخ استفاده کنید. استفاده از لباس‌های از جنس پلی استر و نایلون میزان تجمع الکترونی را افزایش می‌دهد.
5. استفاده از رنگ اپوکسی آنتی استاتیک نیز روشی مفید برای پیشگیری از تجمع بار الکتریکی است. لازم به ذکر هست که همه رنگ‌های اپوکسی آنتی استاتیک نیستند و برای این منظور باید از رنگ‌های اپوکسی خاص استفاده شود.
6. معمولا مطابق استاندارد ساختمان‌سازی و شهرسازی، هر ساختمان باید به یک چاه ارت مجهز باشد که معمولا باید مقاومت آن کمتر از 2 اهم باشد، لذا در تعمیرگاه‌های تجهیزات الکتریکی یا الکترونیکی خودرو می‌توان عملیات تخلیه بار الکتریکی بدن را از طریق متصل کردن پایه میزها، رک‌ها، چارچوب دربها و غیره به سیم ارت ساختمان یا تعمیرگاه ایجاد کرد.

برخی روش‌های تخلیه ایمن و بدون خطر الکتریسیته ساکن به شرح زیر است:

1. دستمال خشکی را روی صندلی بمالید تا بارهای الکتریکی آن تخلیه شود.
2. برای خنثی کردن بدن انسان از الکتریسیته‎‌ساکن، توصیه می‌شود قبل از نزدیک شدن به قطعات الکترونیکی یا محیط‌های در معرض مواد قابل اشتعال و انفجار، بخش‌های غیر حساس بدن خود همانند دست یا آرنج را به دیوار بتونی بکشید یا به چارچوب فلزی درب متصل کنید تا الکترون‌های تجمیع شده وارد زمین شوند. لازم به ذکر است که تخلیه الکتریسیته‌ساکن با جرقه و شوک همراه است از اینرو استفاده از بخش‌های غیرحساس بدن برای تخلیه بار الکتریکی توصیه می‌شود تا از بروز شوک و درد پیشگیری شود.