Merjenje elektrostatičnih lastnosti talnih površin in obuval
Opredelitev in preizkus elektrostatičnih lastnosti talne površine s sistemsko ozemljitveno upornostjo
1. kriterij: Sistemska ozemljitvena upornost (človek + obuvala + talna površina)
Elektrostatične lastnosti talne površine so ponekod zelo pomembne. S temi kriteriji in skupaj z obuvali opredelimo na novo položeno talno površino ali preizkusimo stare talne površine. Primaren test »antistatičnih« lastnosti talne površine vključuje obe stvari, ki z ločevanjem povzročata elektrostatiko – to so obuvala in talna površina. Na nobeni talni površini, niti »antistatično« odlični niti »antistatično« slabi, ne prihaja do elektrostatike, če se po njej ne hodi, zato moramo tudi s hojo preveriti elektrostatičnost tal!
Merilna metoda za 1. kriterij je najpomembnejša, ker z njo ugotavljamo učinkovitost zaporednih povezav električnih upornosti v sistemu človek–obuvalo–talna površina.
Izmerimo:
Merjenje upornosti naprej do skupnega ozemljitvenega mesta ni vključeno v to merjenje, ker se lahko za to meritev uporabi običajen instrument za merjenje električnih upornosti – ta upornost mora biti le nekaj ohmov. Za merjenja po 1. kriteriju je najbolje uporabiti za tovrstna merjenja pripravljen instrument. Merilna napetost ne sme biti večja kot 100 V. Izmeri se tudi relativno vlago in temperaturo zraka. Pomembno je tudi, da talna površina tri dni pred meritvijo ni mokro čiščena. Tanek ostanek vlage lahko zelo popravi upornost talne površine.
Bistvena elementa za nastajanje elektrostatike – gibanje in ločevanje dveh materialov – nista vključena v to meritev, ker velja naslednje: če je izmerjena sistemska električna upornost osebe na ozemljitveno točko celega sistema manjša kot 35 MΩ, se telo osebe, obute v že prej izmerjene in ustrezne čevlje, ne bo nikoli naelektrilo na več kot 100 V.
Ta opredelitev dodaja še en dopolnilni kriterij sistemske ozemljitvene upornosti, ki pravi, da je lahko ta upornost tudi manj kot 1 GΩ, vendar je treba hkrati s tem izvesti še dinamični test hoje, napetost naelektritve v dlani roke pa mora biti manj kot 100 V.
2. kriterij: Ozemljitvena upornost talne površine
Drugi kriterij se prvič uporabi za opredelitev nove talne površine in kasneje za redno preizkušanje elektrostatičnega stanja talne površine.
Ta kriterij preverjanja naelektritvenih lastnosti talne površine je mnogokrat nepravilno uporabljen kot prva oziroma edina potrebna meritev. Takšna odločitev o merjenju ni ustrezna, ker v to drugo preverjanje talne površine niso všteta obuvala. Slaba »antistatična« obuvala lahko v celoti razvrednotijo vsako, še tako odlično »antistatično« talno površino!
Za to merjenje uporabimo enak merilni instrument. Največja napetost merjenja je zopet 100 V. Z višjo napetostjo merjenja dobimo navidezno dobre podatke ozemljitvene upornosti, ki pa so popačeni in neprimerljivi z drugimi merjenji. Dobro je, če so ozemljitvene točke tal dobro vidne in dostopne, zelo priročne so oznake teh mest z EBP nalepko. Za primerjavo merjenj se seveda zabeleži temperaturo in relativno vlažnost zraka. Tla pred merjenjem ne smejo biti mokro čiščena.
Merilna elektroda
Nova komponenta v merilnem priboru je merilna elektroda, ki je standardizirana tako po velikosti in teži kot tudi nizki električni upornosti spodnje površine. Merilne elektrode postavljamo na talno površino dovolj na gosto – to pomeni, da za vsakih 100 m2 napravimo eno meritev.
Kadar je ozemljitvena upornost talne površine na ozemljitveno točko manjša kot 1 GΩ, ima talna površina sposobnost, da bo preko sebe zadovoljivo razelektrevala hodečo osebo, seveda obuto v primerno obutev! Če je ta upornost večja kot 1 GΩ, sistem razelektrevanja ne bo zanesljivo deloval!
Ker poznamo ozemljitveno upornost nove talne površine, lahko kasneje ob spremembah ozemljitvene upornosti razmislimo o vzroku, ki je »pokvaril antistatičnost« tal: umazanija na tleh, neprimerna čistila ali tehnologija čiščenja, propadanje ali uničenje ozemljitvenega sistema pod ali v talni površini, … Ob prevzemu nove talne površine, ko izvedemo merjenje za njeno opredelitev, lahko s premišljenim polaganjem merilne elektrode analiziramo homogenost ozemljitvene upornosti po talni površini. Velikokrat se izvede ozemljitev s prevodnimi trakovi, z mrežami ali lepili, ti prevodni elementi pa so pod pohodno površino včasih položeni preredko. Na enak način ugotavljamo tudi propadanje ozemljitvenih elementov pod starimi talnimi površinami.
V praksi se mnogokrat izvaja povsem napačno merjenje talne upornosti točka–točka! Električna upornost točka–točka ničesar ne pove o elektrostatičnih lastnostih tal, saj v merjenje niso vključena niti obuvala niti ozemljitvena upornost talne površine. Takšna upornost točka–točka pokaže le nepotreben podatek upornosti talne površine med obuvaloma v razdalji koraka!
Napačen način merjenja!
3. kriterij: Dinamični test hoje, elektrostatična napetost v dlani roke
Pogoj za nastajanje elektrostatike je gibanje. Z gibanjem prihaja do ločevanja podplata in talne površine. Ta kriterij s hojo vpeljuje dinamiko in pokaže »uglašenost« med obutvijo in talno površino in tudi potrdi vse prejšnje izmerjene upornosti. Dinamični test hoje izvedemo za opredelitev nove talne površine, kasneje pa ta meritev ni več potrebna.
Kadar je merilni instrument priključen še na monitor računalnika, se pokaže dinamika procesa naelektrevanja. Iz petih napetostnih konic, nastalih ob vsakem koraku običajne hoje, izračunamo povprečno napetost naelektritve človekovega telesa med hojo.
Dovoljena vrednost te naelektritve je odvisna od zahtev, določenih za posamezno položeno talno površino oziroma prostor. Primer: v elektronski industriji je 100 V največja dovoljena napetost v dlani roke, v eksplozijsko nevarnih področjih pa so zahteve lahko še nižje. Pozor: napetost naelektrevanja med hojo po sintetičnih tleh je lahko 3.000 V ali še več!
Med »antistatičnimi« talnimi površinami je nekaj anomalij, ki lahko presenetijo, medtem ko delamo dinamični test hoje. Čeprav sta bili prej izmerjeni sistemska in ozemljitvena upornost v zahtevanih mejah in čeprav nosimo disipativna obuvala, dinamični test hoje pokaže, da je s talno površino nekaj narobe. Pričakovana napetost v dlani roke ni 100 V, ampak je lahko tudi npr. 600 ali 700 V. Takšne površine so npr. epoksiji s karbonskimi dodatki in PVC-ji s karbonsko strukturo.
PVC talna površina s karbonskimi dodatki
Težava je v vlaknati, volumensko dobro prevodni strukturi materiala. Prevodna vlakna ustvarijo množico dinamičnih »stikal«, ki se nenehno vključujejo in izklapljajo s homogeno prevodnim podplatom čevlja. Tako postane sistem razelektrevanja nepopoln!
Zaradi takšnih presenečenj je pred polaganjem nove talne površine smiselno namestiti testne površine in na njih napraviti vse tri meritve z izbranimi obuvali: sistemsko ozemljitveno upornost, ozemljitveno upornost in dinamični test hoje.
V pogovorih z dobavitelji talnih površin ne omenjajmo, da želimo »antistatična« tla. Če bomo zahtevali elektrostatično disipativno talno površino z elektrostatično volumensko prevodno strukturo, bomo pustili bolj strokoven vtis, najbolje pa je ob naročilu navesti predpise in standarde, katerim mora ustrezati želena talna površina.
Danijel Knez, univ. dipl. inž. el.
Fotografije: arhiv avtorja
Opredelitev in preizkus elektrostatičnih lastnosti talne površine s sistemsko ozemljitveno upornostjo
1. kriterij: Sistemska ozemljitvena upornost (človek + obuvala + talna površina)
Elektrostatične lastnosti talne površine so ponekod zelo pomembne. S temi kriteriji in skupaj z obuvali opredelimo na novo položeno talno površino ali preizkusimo stare talne površine. Primaren test »antistatičnih« lastnosti talne površine vključuje obe stvari, ki z ločevanjem povzročata elektrostatiko – to so obuvala in talna površina. Na nobeni talni površini, niti »antistatično« odlični niti »antistatično« slabi, ne prihaja do elektrostatike, če se po njej ne hodi, zato moramo tudi s hojo preveriti elektrostatičnost tal!
Merilna metoda za 1. kriterij je najpomembnejša, ker z njo ugotavljamo učinkovitost zaporednih povezav električnih upornosti v sistemu človek–obuvalo–talna površina.
Izmerimo:
- električno upornost osebe;
- električno upornost obuvala, ki skrbi za ozemljitev telesa;
- električno upornost med obuvalom in talno površino, mestom nenehno ponavljajočega ločevanja dveh materialov in mestom nastajanja elektrostatike, hkrati se preko spreminjajočih upornosti razelektruje telo;
- električno upornost talne površine, preko katerih teče tok razelektrevanja telesa;
- električno upornost nečistoč na talni površini ter slabega in neprimernega čiščenja in vzdrževanja, ker ovira razelektrevanje;
- električno upornost posameznih materialov in konstrukcij za polaganje in pritrditev talne površine in ozemljitvenih povezav, ki lahko sčasoma propadejo in ogrozijo delovanje celega sistema razelektrevanja.
Merjenje upornosti naprej do skupnega ozemljitvenega mesta ni vključeno v to merjenje, ker se lahko za to meritev uporabi običajen instrument za merjenje električnih upornosti – ta upornost mora biti le nekaj ohmov. Za merjenja po 1. kriteriju je najbolje uporabiti za tovrstna merjenja pripravljen instrument. Merilna napetost ne sme biti večja kot 100 V. Izmeri se tudi relativno vlago in temperaturo zraka. Pomembno je tudi, da talna površina tri dni pred meritvijo ni mokro čiščena. Tanek ostanek vlage lahko zelo popravi upornost talne površine.
Bistvena elementa za nastajanje elektrostatike – gibanje in ločevanje dveh materialov – nista vključena v to meritev, ker velja naslednje: če je izmerjena sistemska električna upornost osebe na ozemljitveno točko celega sistema manjša kot 35 MΩ, se telo osebe, obute v že prej izmerjene in ustrezne čevlje, ne bo nikoli naelektrilo na več kot 100 V.
Ta opredelitev dodaja še en dopolnilni kriterij sistemske ozemljitvene upornosti, ki pravi, da je lahko ta upornost tudi manj kot 1 GΩ, vendar je treba hkrati s tem izvesti še dinamični test hoje, napetost naelektritve v dlani roke pa mora biti manj kot 100 V.
2. kriterij: Ozemljitvena upornost talne površine
Drugi kriterij se prvič uporabi za opredelitev nove talne površine in kasneje za redno preizkušanje elektrostatičnega stanja talne površine.
Ta kriterij preverjanja naelektritvenih lastnosti talne površine je mnogokrat nepravilno uporabljen kot prva oziroma edina potrebna meritev. Takšna odločitev o merjenju ni ustrezna, ker v to drugo preverjanje talne površine niso všteta obuvala. Slaba »antistatična« obuvala lahko v celoti razvrednotijo vsako, še tako odlično »antistatično« talno površino!
Za to merjenje uporabimo enak merilni instrument. Največja napetost merjenja je zopet 100 V. Z višjo napetostjo merjenja dobimo navidezno dobre podatke ozemljitvene upornosti, ki pa so popačeni in neprimerljivi z drugimi merjenji. Dobro je, če so ozemljitvene točke tal dobro vidne in dostopne, zelo priročne so oznake teh mest z EBP nalepko. Za primerjavo merjenj se seveda zabeleži temperaturo in relativno vlažnost zraka. Tla pred merjenjem ne smejo biti mokro čiščena.
Merilna elektroda
Nova komponenta v merilnem priboru je merilna elektroda, ki je standardizirana tako po velikosti in teži kot tudi nizki električni upornosti spodnje površine. Merilne elektrode postavljamo na talno površino dovolj na gosto – to pomeni, da za vsakih 100 m2 napravimo eno meritev.
Kadar je ozemljitvena upornost talne površine na ozemljitveno točko manjša kot 1 GΩ, ima talna površina sposobnost, da bo preko sebe zadovoljivo razelektrevala hodečo osebo, seveda obuto v primerno obutev! Če je ta upornost večja kot 1 GΩ, sistem razelektrevanja ne bo zanesljivo deloval!
Ker poznamo ozemljitveno upornost nove talne površine, lahko kasneje ob spremembah ozemljitvene upornosti razmislimo o vzroku, ki je »pokvaril antistatičnost« tal: umazanija na tleh, neprimerna čistila ali tehnologija čiščenja, propadanje ali uničenje ozemljitvenega sistema pod ali v talni površini, … Ob prevzemu nove talne površine, ko izvedemo merjenje za njeno opredelitev, lahko s premišljenim polaganjem merilne elektrode analiziramo homogenost ozemljitvene upornosti po talni površini. Velikokrat se izvede ozemljitev s prevodnimi trakovi, z mrežami ali lepili, ti prevodni elementi pa so pod pohodno površino včasih položeni preredko. Na enak način ugotavljamo tudi propadanje ozemljitvenih elementov pod starimi talnimi površinami.
V praksi se mnogokrat izvaja povsem napačno merjenje talne upornosti točka–točka! Električna upornost točka–točka ničesar ne pove o elektrostatičnih lastnostih tal, saj v merjenje niso vključena niti obuvala niti ozemljitvena upornost talne površine. Takšna upornost točka–točka pokaže le nepotreben podatek upornosti talne površine med obuvaloma v razdalji koraka!
Napačen način merjenja!
3. kriterij: Dinamični test hoje, elektrostatična napetost v dlani roke
Pogoj za nastajanje elektrostatike je gibanje. Z gibanjem prihaja do ločevanja podplata in talne površine. Ta kriterij s hojo vpeljuje dinamiko in pokaže »uglašenost« med obutvijo in talno površino in tudi potrdi vse prejšnje izmerjene upornosti. Dinamični test hoje izvedemo za opredelitev nove talne površine, kasneje pa ta meritev ni več potrebna.
Kadar je merilni instrument priključen še na monitor računalnika, se pokaže dinamika procesa naelektrevanja. Iz petih napetostnih konic, nastalih ob vsakem koraku običajne hoje, izračunamo povprečno napetost naelektritve človekovega telesa med hojo.
Dovoljena vrednost te naelektritve je odvisna od zahtev, določenih za posamezno položeno talno površino oziroma prostor. Primer: v elektronski industriji je 100 V največja dovoljena napetost v dlani roke, v eksplozijsko nevarnih področjih pa so zahteve lahko še nižje. Pozor: napetost naelektrevanja med hojo po sintetičnih tleh je lahko 3.000 V ali še več!
Med »antistatičnimi« talnimi površinami je nekaj anomalij, ki lahko presenetijo, medtem ko delamo dinamični test hoje. Čeprav sta bili prej izmerjeni sistemska in ozemljitvena upornost v zahtevanih mejah in čeprav nosimo disipativna obuvala, dinamični test hoje pokaže, da je s talno površino nekaj narobe. Pričakovana napetost v dlani roke ni 100 V, ampak je lahko tudi npr. 600 ali 700 V. Takšne površine so npr. epoksiji s karbonskimi dodatki in PVC-ji s karbonsko strukturo.
PVC talna površina s karbonskimi dodatki
Težava je v vlaknati, volumensko dobro prevodni strukturi materiala. Prevodna vlakna ustvarijo množico dinamičnih »stikal«, ki se nenehno vključujejo in izklapljajo s homogeno prevodnim podplatom čevlja. Tako postane sistem razelektrevanja nepopoln!
Zaradi takšnih presenečenj je pred polaganjem nove talne površine smiselno namestiti testne površine in na njih napraviti vse tri meritve z izbranimi obuvali: sistemsko ozemljitveno upornost, ozemljitveno upornost in dinamični test hoje.
V pogovorih z dobavitelji talnih površin ne omenjajmo, da želimo »antistatična« tla. Če bomo zahtevali elektrostatično disipativno talno površino z elektrostatično volumensko prevodno strukturo, bomo pustili bolj strokoven vtis, najbolje pa je ob naročilu navesti predpise in standarde, katerim mora ustrezati želena talna površina.
Danijel Knez, univ. dipl. inž. el.
Fotografije: arhiv avtorja
