Wykaz Projektów
Streszczenie

Badanie rozległości wyładowań elektrostatycznych z powierzchni naelektryzowanych dielektryków dla potrzeb ochrony przeciwwybuchowej

Kierownik projektu: dr inż. Zygmunt Grabarczyk

Streszczenie projektu:

 

Projekt I.B.05: Badanie rozległości wyładowań elektrostatycznych z powierzchni naelektryzowanych dielektryków dla potrzeb ochrony przeciwwybuchowej

Okres realizacji:

1.01.2011 – 31.12.2013

Zadanie/etap 3.:

Wyznaczenie pola powierzchni dielektryka, rozładowywanej przez pojedyncze wyładowania ES i wykonanie prototypu miernika ładunku transferowanego w czasie pojedynczego wyładowania. Publikacja. Materiał szkoleniowy zweryfikowany na szkoleniu pilotażowym

Główny wykonawca:

dr inż. Zygmunt Grabarczyk – Centralny Instytut Ochrony Pracy –Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Bioelektromagnetyzmu

 

Celem projektu było opracowanie metody i urządzenia do oceny możliwości wystąpienia wyładowania elektrostatycznego (ESD) z naelektryzowanej powierzchni dielektrycznej, zdolnego do spowodowania zapłonu gazowych atmosfer wybuchowych. Opracowana metoda i urządzenie jest rozwinięciem miernika ładunku przenoszonego przez wyładowania snopiaste wymuszone elektrodą probierczą, wprowadzanego obecnie na świecie w ochronie antyelektrostatycznej miernika. Zaprojektowany miernik wymusza, zamiast niebezpiecznego wyładowania snopiastego, wyładowanie ulotowe niezapalające atmosfer wybuchowych o minimalnej energii zapłonu większej od 0,1 mJ. W ramach projektu wykonano model miernika ładunku przenoszonego przez wyładowania snopiaste i stanowisko do badania zasięgu wyładowań. Na podstawie wykonanych badań określono takie właściwości wymuszanego wyładowania ulotowego, które są ekwiwalentne wyładowaniu snopiastemu wymuszanemu przez mierniki  z najczęściej stosowaną elektrodą kulistą o średnicy 30 mm.   

W ramach zrealizowanych prac wyprowadzono zależność na zastępczy promień rozładowania powierzchni dielektryka przez wyładowania snopiaste i ulotowe, umożliwiający wyznaczenie i porównanie rozległości wyładowań w zależności od średnicy krzywizny zastosowanych elektrod probierczych. Wykonano pomiary rozległości wyładowań prowokowanych za pomocą 8 rodzajów uziemionych elektrod (zakończonej ostrzem albo kulami o średnicy 0,5; 1,3; 5; 10; 15; 30 i 50 mm). Zbadano wyładowania na powierzchni trzech różnych dielektryków [polipropylenu, polimetakrylanu metylu (pleksiglasu) i poliwęglanu]. Przeprowadzone badania wykazały, że promienie zastępcze wyładowań ulotowych są większe od promieni wyładowań snopiastych, przy elektrodach o średnicy mniejszej od 1 mm. Ustalono, że przy elektrodzie ulotowej o średnicy 0,5 mm rozrzut wartości stosunku zastępczego promienia rozładowania ulotowego do promienia rozładowania snopiastego wymuszonego za pomocą elektrody o średnicy 30 mm jest najmniejszy. Dla tego przypadku elektrod wartość tego stosunku wynosi 2,51 ± 8,6%.

                                 

 

Projekt I.B.05. Zależność zastępczego promienia rozładowania powierzchni polimetakrylanu od średnicy kulistego zakończenia elektrody probierczej i wartości napięcia elektrod ulotowych zastosowanych do naelektryzowania próbki

 

Wynik ten stanowił podstawę do konstrukcji miernika, w którym zastosowano elektrodę ulotową o średnicy jej kulistego zakończenia równej 0,5 mm. Zaprojektowano i zbudowano prototyp cyfrowego miernika ładunku, który umożliwia wyznaczenie maksymalnej wartości ładunku elektrycznego, jaki może przepłynąć w czasie wyładowania snopiastego, oraz bezpośrednie zmierzenie ładunku zgromadzonego na odizolowanym obiekcie przewodzącym o pojemności elektrycznej mniejszej od 1 nC. W celu ograniczenia możliwości elektryzacji obudowy miernika, wykonanej
w technologii druku 3D, zastosowano poliamid domieszkowany proszkiem aluminiowym.

 

Projekt I.B.05. Prototypowy cyfrowy miernik ładunku elektrostatycznego przenoszonego w czasie wyładowania ulotowego. Zakres pomiarowy: 0 – 10 000 nC, rozdzielczość 1 nC, zasilanie akumulatorowe

 

Opracowano materiał szkoleniowy nt. zagrożeń elektrostatycznych w zasięgu stref zagrożonych wybuchem, dotyczący wykorzystania opracowanej metody i miernika do wspomagania oceny ryzyka gazowych atmosfer wybuchowych przez wyładowania elektrostatyczne z naelektryzowanych materiałów nieprzewodzących. Opracowaną metodę i realizujące ją rozwiązanie techniczne zgłoszono do opatentowania. Opracowano informację internetową o właściwościach i możliwościach zastosowania miernika do wspomagania oceny ryzyka zapłonu atmosfer wybuchowych przez wyładowania elektrostatyczne.

Wyniki projektu przedstawiono w 3 publikacjach oraz na 3 krajowych konferencjach naukowo-technicznych.



Jednostka: Pracownia Zagrożeń Elektrostatycznych

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013