静电引起的生产故障

1.静电力学现象引起的生产故障

（1）静电的力学现象 物体带电后，在其周围空间有电场。在静电力作用下，轻小物体被吸引或被排斥，如图 1所示。在静电场中，这种吸引力或排斥力按库仑法则，此时带电体单位面积的作用力 F 为F =12×σ2ε

式中 σ———带电体的表面电荷密度，C/m2；ε———介电常数，ε = ε0εr。

图 1 带电体的力学现象

按上式进行计算，静电场的作用力可达到每平方厘米数百毫克，只有磁铁的万分之一大小，因而只能对毛发、纸片、尘埃、粉体等非常轻的物体呈现静电的力学现象。例如，在气候干燥季节，脱毛线衣时毛发倒下或体毛被吸引，或者内衣贴附身体等。

（2）力学现象引起的生产故障 静电的作用力 （以下简称静电力） 尽管实际上不过每平方厘米数百毫克，但是由于这种力的作用，在实际生产过程中发生了各种生产故障。在粉体加工行业，生产过程中产生的静电会降低生产效率、影响生产质量。例如粉体筛分时，由于静电力的作用而吸附细微的粉末，使筛目变小或堵塞；气力输送时在管道上和管子弯道处贴附粉末造成输送不良；在球磨过程中，由于钢球吸附一层粉末，不但会降低生产效率，而且这一层粉末脱落下来混进产品之中，还会降低产品质量；计量时，由于计量器具吸附粉体还会造成测量误差；粉体装袋时，由于静电斥力的作用，粉体四散飞扬。一般粒子半径约为 100μm 以下时，容易发生生产故障。

在纺织行业及纤维加工的行业，特别是随着涤纶、腈纶、锦纶等合成纤维材料的应用，静电问题十分突出。例如，在抽丝过程中，每根丝都要从直径百分之几毫米的小孔挤出，产生静电较多，由于静电力的作用，会使丝漂动，黏合纠结等，从而降低生产效率和产品质量；在纺纱织布过程中，由于橡胶辊轴与丝、纱摩擦及其他原因产生的静电，可能导致乱纱、挂条、缠花、断头等妨碍正常生产；在织布、印染等过程中，静电力可能吸附灰尘等。一般线的半径约为 100μm 以下时，容易发生生产故障。

2.静电放电现象引起的生产故障

（1）静电放电现象 物体带电后，尽管所带的静电量不多，但电位却有数千伏，甚至数万伏之多，有时竟达数十万伏，这样高的电位，一旦超过介质的击穿电场强度（场强，见表 1），便会出现放电现象。静电放电即是带电体上的电荷所产生的电场强度超过其周围介质的绝缘击穿电场强度时，使带电体表面附近空间介质产生电离，因而使带电体上的电荷趋向减少或消失的现象，如图2所示。静电放电和一般的高压放电原理没有什么差异，多为单次或间歇性放电。放电时，在带电体和接地体之间有离子电流流动，并伴随有破裂声响，发出蓝白色光，辐射出电磁波，发出臭氧等。

图 2 带电体的放电

表 1 各种气体、固体、液体的击穿场强 单位：kV /cm

注：因为是在脉冲电压下的击穿场强，所以数值较高。在任何击穿场强下都必须注意由于介质厚度引起的差异。

由表 1可知，一般气体的击穿场强较固体或液体为小，所以在气体中容易产生放电。有时看起来尽管不存在气体，但是在液体或固体之间仍会有微量的气体，因此这时也容易产生放电。靠近空气的介质表面上积聚静电荷时，在表面上便产生电场，它的强度为

E =σ2ε0

式中 E———表面电场，V /m；

σ———表面电荷密度，C/m2；ε0———真空的介电常数 （8.85 ×10-12F/m）。

在一个标准大气压下，空气中的电场约在 35500V /cm 时就击穿而放电，由上式计算得到表面电荷密度为 6 ×10-5C/m2以上时，就开始静电放电。一般空气中介质表面电荷不易移动，而且表面电荷密度的数量级在 10-5C/m2左右，很少超过 10-5C/m2，因此，放电电流较小。如果带电体是导体，电荷在金属体内就容易移动，一旦发生放电，带电体上的电荷会瞬间放光，放电电流大。

（2）静电放电引起的生产故障 静电放电引起的生产故障是由于静电放电产生的声光等物理现象和电磁波的电气现象所造成的。在电子技术行业，当带电体发生间歇性放电，一次放电的电荷量为 10-11～ 10-9C，放电能量为 10-5～ 10-3J时，能量很小，但也能使半导体元件 MOS-IC 等损坏。而当带电体表面电荷密度为 10-5～ 10-4C/m2时，将发生火花放电或表面放电。放电时，在带电体和接地体之间有离子电流流动并辐射出电磁波，会引起计算机、继电器、开关等设备中电子元件的误动作。另外静电放电产生的电磁波进入无线电通讯设备、磁带录音机等会产生杂音，从而降低信息质量或引起信息差错。