Методи вимірювання основних параметрів, що характеризують статичну електризацію
Усі теоретичні міркування через безліч впливають невизначених чинників дають лише якісне уявлення. Для кількісної оцінки статичної небезпеки електризації необхідні експериментальні дослідження у даних умовах. Розроблено відповідні методики.
Вимірювання струмів електризації
а) Для рідких та сипких діелектриків вимірювання струмів здійснюють шляхом секціонування та ізолювання окремих секцій трубопроводів та обладнання (рис. 1). Мал. 1. Вимірювання струмів електризації для рідких та сипких матеріалів
Сумарний вхідний струм у резервуар є сумою струмів електризації: Iвх = I1 + I2 + I3 + Iф + I4 + Iс + I5.
б) Під час руху діелектричних ниток або стрічок вимірюється струм, що протікає в ланцюзі заземлення елементів пристроїв, при терті про які відбувається електризація матеріалів (рис.2). Рис.2. Електризація ниток та стрічок
У межі щільність заряду на ізольованій стрічкі може досягати величини σmax= 26,5 мкКл/м 2 які вдається нанести на ізольовану стрічку. Якщо щільність заряду перевищує це значення, то напруженість електричного поля виявляється достатньою виникнення електричних розрядів, які ці заряди нейтралізують. Практично вдається отримати заряд з σпракт = 12 мкКл/м 2 .
Вимірювання параметрів зарядів та напруженості поля
1) Використання зондів Рис.3. Вимірювання заряду за допомогою зонда
Як зонд зазвичай використовується металевий диск невеликого розміру, розташований паралельно поверхні зарядженого виробу (рис. 3). Зонд оточений заземленим екраном, щоб унеможливити спотворення поля на краях зонда. Тоді можна чітко визначити частину поверхні виробу, заряд якої за рахунокелектростатична індукція наводить заряд на зонді. Вона дорівнює площі поверхні зонда.
Якщо U — потенціал зонда, виміряний вольтметром, то наведений на зонді заряд дорівнюватиме qнав = СзU де Сз — ємність зонда. Відповідно, щільність заряду на виробі дорівнюватиме σ = qнав/Sз де Sз — площа поверхні зонда. За виміряною щільністю заряду можна визначити напруженість поля біля поверхні виробу. E = σ/ε0 За допомогою зондів можна вимірювати напруженість електричного поля U=Ea, де а — відстань від датчика до наелектризованої поверхні, а також густина заряду σ =ε0Е.
2) Використання «клітини Фарадея» Для вимірювання заряду наелектризованої рідини або сипучого матеріалу, особливо в тих випадках, коли трубопровід або резервуар не можна ізолювати від землі, певний об'єм цієї рідини або сипучого матеріалу поміщають в ізольовану банку або посудину та вимірюють потенціал цієї судини щодо заземленого екрану (рис. 4). Рис.4. Вимірювання заряду за допомогою «клітини Фарадея»
Заряд проби дорівнює q = CU, де С - ємність між судиною та заземлюючим екраном. Щільність об'ємного заряду дорівнюватиме ρ = q/Vпроб де Vпроб — об'єм рідини або сипучого матеріалу.
3) Використання флюксметрів Схема флюксметра наведена на рис.5. Прилад складається з нерухомого вимірювального електрода, на якому наводиться заряд, що індукується зовнішнім електричним полем, і електрода, що обертається. Електрод, що обертається, періодично перекриває вимірювальний електрод від дії зовнішнього поля. Коли вимірювальний електрод відкритий, на ньому наводиться заряд, коли він закритий, заряд стікає. Амплітуда струму пропорційна напрузі поля. Струм посилюється за допомогою підсилювача і подається нареєструючий прилад. Градуювання флюксметрів проводиться в однорідному постійному електричному полі: Е = U/H, де Н — відстань між флюксметром та електродом, що створює зовнішнє поле.
Флюксметри використовують для вимірювання напруженості поля в танкерах, ємностях сипучих матеріалів, поблизу поверхні плівки і т.д. Рис.5. Вимірювання напруженості електричного поля за допомогою флюксметрів