Elektrostatische ontladingen verstoringen & oplossingen
Een statische ontlading met hoog piekvermogen.
Zaken die aan de orde komen Elektrostatische lading opbouw Spanningsverhoging door transformatie Elektrostatische ontlading Elektronica is gevoelig voor statische lading Risico s/gevolgen van statische ontlading Menselijk lichaam model (ESD norm) Oplading in machines
Praktijk problemen Machine voor kartonnen dozen Frontplaat problemen bij apparaten Plotseling valt grote machine vaak in storing
Inleiding Elektrostatische lading opbouw (relatief langzame oplading) Extreme spanningen door oplading (tot wel 35kV) Ontlading in tientallen nanoseconden Ontlaad piekstroom van honderden Ampère Beschadiging of verstoring van elektronica
Elektrostatische lading opbouw Het tribo effect Aluminium ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± Teflon Geleidende vloer
Elektrostatische lading opbouw Het tribo effect : Aluminium ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± - Teflon Geleidende vloer
Elektrostatische lading opbouw Het tribo effect : : Aluminium ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± - - Teflon Geleidende vloer
Elektrostatische lading opbouw Het tribo effect : : : Aluminium ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± - - - Teflon Geleidende vloer
Elektrostatische lading opbouw Het tribo effect : : : : Aluminium ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± - - - - Teflon Geleidende vloer
Elektrostatische lading opbouw Het tribo effect : : : : : Aluminium ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± - - - - - Teflon Geleidende vloer
Tribo elektrische materialen reeks
Voorbeeld Afwikkelen Cello-tape geeft lading Celluloid (-) & lijm/rubber basis (+) - - - - + + + + + + -
Afstandsvergroting > transformatie U = Q / C capaciteit C (I) C = * A / d (II) diëlektrische constante & oppervlakte A Uit (I) & (II): De transformatie.. U = d * Q / ( * A) (III) veldsterkte E = U / d (IV) Uit (III) & (IV): Veldsterkte constant.. E = Q / ( * A) (V) kracht F = ½ * Q * E (VI) energie W = ½ * C * U² (VII) Uit (I), (II) & (VII): energie W = d * ½ * Q ²/ ( * A) (VIII)
Statische ontlading Corona (glimontladingen)
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes. aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid.
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown)
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal).
. aanwezig. ionisatie Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes zijn van 100kV/m of hoger. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche).
. aanwezig. ionisatie Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes zijn van 100kV/m of hoger. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche). - Ontlaadstroom komt binnen 1 nsec. op gang.
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de ionisatie energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche).. - Ontlaadstroom komt binnen 1 nsec. op gang. - Het ontladen in 10 tot 500 nsec. (ontlaadcircuit afhankelijk).
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de ionisatie energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche).. - Ontlaadstroom komt binnen 1 nsec. op gang. - Het ontladen in 10 tot 500 nsec. (ontlaadcircuit afhankelijk). - Piekstromen kunnen honderden ampères bedragen.
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de ionisatie energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche).. - Ontlaadstroom komt binnen 1 nsec. op gang. - Het ontladen in 10 tot 500 nsec. (ontlaadcircuit afhankelijk). - Piekstromen kunnen honderden ampères bedragen. - Bij bliksem duurt één ontlading ca. 100 sec. met piekstroom 25kA.
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de ionisatie energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche).. - Ontlaadstroom komt binnen 1 nsec. op gang. - Het ontladen in 10 tot 500 nsec. (ontlaadcircuit afhankelijk). - Piekstromen kunnen honderden ampères bedragen. - Bij bliksem duurt één ontlading ca. 100 sec. met piekstroom 25kA. Invangen tegengesteld geladen deeltjes
Statische ontlading Corona (glimontladingen) - Ontstaan op puntige voorwerpen wanneer bij de punt veldsterktes aanwezig zijn van 100kV/m of hoger.. - Corona geeft een blauw schijnsel met een sissend geluid. Harde ontlading (Breakdown) - Lucht: Van isolator naar een geleider (plaatselijk kanaal). - Elektronen worden versneld door de veldsterkte tot boven de ionisatie energie waardoor extra elektronen ontstaan (Avalanche).. - Ontlaadstroom komt binnen 1 nsec. op gang. - Het ontladen in 10 tot 500 nsec. (ontlaadcircuit afhankelijk). - Piekstromen kunnen honderden ampères bedragen. - Bij bliksem duurt één ontlading ca. 100 sec. met piekstroom 25kA. Invangen tegengesteld geladen deeltjes - Elektronen of ionen (tegengestelde lading wordt aangetrokken).
Elektronica gevoelig voor ESD Defect raken (catastrofale fout) Latent defect (gedeeltelijk beschadigd) Verstoren van elektronische functie
Andere risico s / gevolgen ESD Statische schok - menselijke oplading, tot ca. 30miliJoule bij 20kV - schrikdraad apparaat, 1 tot 10Joule bij 5 tot 12kV Menselijke schrikreacties - verwondingen of andere schade Brand of explosie risico - Gas- of stofexplosie - Ontsteken van licht vlambare vloeistoffen Vervuiling aantrekken - de elektrostatische spanning verzamelt stofdeeltjes. (door de veldsterkte ontstaat influentie op de stofdeeltjes).
Meelexplosie door ESD Meelexplosie in Groβ-Gerau Duitsland
Menselijk lichaam model ESD norm EN61000-4-2
Oplading in machines / installaties Door bewegingen wordt lading opgewekt Voorbeelden: - Papier, karton of kunststof glijdt of rolt - Schuifbeweging van metaal in kunststof - Buizenpost installaties gemaakt met PVC/PE buizen
Ontwerpen & Electro Statische lading Probeer opladen te voorkomen! - Materiaal keuze van rollen en geleidingen - Geïsoleerde schuivende metalen delen aarden - Kunststof geleidingen / lageringen antistatisch - Met lucht-ionisator materiaal of producten ontladen Ontladingen afvangen - Afvang guards rondom gevoelige componenten - Geleidende vegers om product neutraal te vegen Opgeladen delen isoleren - Geen ontlading als isolatie voldoende is
Machine in papierindustrie 1e Praktijk Papier / karton probleem Besturing elektronica Sensor Machine Papier / karton Besturing elektronica Besturing referentie Sensor Machine
Frontplaat van apparaten 2e Praktijk probleem LCD display Potentio meter Sleutel schakelaar LED Frontplaat
Grote machine met storing 3e Praktijk probleem 20meter 2m Machinestraat voor massa productie Looppad operators 1m Besturingskasten 15meter
Grote machine met storing 3e Praktijk probleem
Van der Graaf generator
Bedankt voor uw aandacht.