ГОСТ Р 53734.2.2-2012
(МЭК 61340-2-2:2000)

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Электростатика

Часть 2.2

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ. СПОСОБНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ НАКАПЛИВАТЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ

Electrostatics. Part 2.2. Test methods. Measurement of chargeability

ОКС 29.020

Дата введения 2013-12-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом "Научно-производственная фирма "Диполь" (ЗАО "Научно-производственная фирма "Диполь") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 072 "Электростатика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1433-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61340-2-2:2000* "Электростатика. Часть 2-2. Методы испытаний. Способность материалов накапливать электростатические заряды" (IEC 61340-2-2:2000 "Electrostatics - Part 2-2: Measurement methods - Measurement of chargeability"). При этом дополнительные слова (фразы, показатели, ссылки), включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики Российской Федерации и особенностей российской национальной стандартизации, выделены в тексте курсивом**

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей;

** В бумажном оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов по тексту приводятся обычным шрифтом; к ссылочным документам, приведенным в бумажном оригинале курсивом, вставлены примечания по месту. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012* (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

_______________

* В бумажном оригинале наименование и обозначение стандарта выделено курсивом. - Примечание изготовителя базы данных.

Введение

Появление заряда является следствием контакта материалов различной электронной или ионной природы. Впоследствии заряд сохраняется после разрыва контакта и разделения поверхностей материалов, если хотя бы один из них является электрическим диэлектриком или изолированным проводником. Взаимное движение или трение материалов при контакте увеличивает площадь соприкосновения и повышает температуру в месте контакта. Повышение температуры может повлиять на накопление заряда и привести к переносу вещества между материалами. Полярность заряда определяется относительными электрическими свойствами контактирующих поверхностей. В большинстве практических случаев величина накопленного заряда ограничена возможным электрическим пробоем среды между разделяющимися поверхностями.

Несмотря на влияние загрязнения, температуры поверхности и локальных электрических полей, появляющийся на материале заряд при непрерывных и сравнительно постоянных условиях окружающей среды характеризуется постоянством с точки зрения и величины, и полярности. Наибольший практический интерес представляют измерения с помощью описанных в разделе 5 методов в условиях применения материалов и изделий. Приведенное оборудование для испытаний может быть рекомендовано также для лабораторных условий.

Настоящий стандарт рассматривает различные варианты образования заряда при взаимном трении материалов и при трении или течении одних материалов, порошков или жидкостей по другим. Обычно на практике встречаются следующие приводящие к генерации заряда ситуации:

- выскальзывание полупроводниковых устройств и печатных плат из транспортировочной упаковки (тубы, пакеты);

- скольжение материалов по поверхностям;

- пневматическое перемещение порошков;

- течение жидкостей по трубам и сквозь фильтры;

- трение материалов;

- перемещение тонколистовых и пленочных материалов на рольгангах и снятие пленки;

- ходьба по напольным поверхностям.

Для каждого случая используют подходящие средства испытаний:

- цилиндр Фарадея (см. 5.1) - для измерений в случаях "а", "б", "в" и "г";

- измеритель поля (см. 5.2) - в случаях "д" и "е";

- электростатический вольтметр (см. 5.3) - в случаях "ж";

- устройство с заряженной пластиной - для "д", "е" и "ж".

     1 Область применения

Настоящий стандарт описывает методы определения способности материалов накапливать электростатические заряды, создаваемые трением и контактами материалов.

Настоящий стандарт включает описания применяемого оборудования и процедур испытаний.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 53734.5.1-2009 (МЭК 61340-5-1-2007) Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Общие требования (МЭК 61340-5-1-2007, MOD)

ГОСТ Р 53734.4.1-2010 (МЭК 61340-4-1:2003) Электростатика. Часть 4.1. Методы испытаний для прикладных задач. Электрическое сопротивление напольных покрытий и установленных полов (МЭК 61340-4-1:2003, MOD)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями по ГОСТ Р 53734.5.1.

     4 Условия испытаний

При проведении испытаний регистрируются температура и относительная влажность, место проведения испытаний и предварительное выдерживание образцов, если оно выполнялось. Условия лабораторных испытаний должны соответствовать предельным условиям практического применения материалов. Примеры условий лабораторных испытаний приведены в таблице 1 ГОСТ Р 53734.4.1.

Примечание - Электрические свойства изолирующих материалов зависят от температуры и относительной влажности.

     5 Методы измерений

     5.1 Измерение с помощью цилиндра Фарадея

5.1.1 Общие положения

Заряженный образец материала помещают в изолированную проводящую камеру, известную как цилиндр Фарадея. На его внешней стороне индуцируется заряд того же знака и величины, что и заряд испытуемого образца. Измеряется величина этого заряда.

Примечание - Метод на основе цилиндра Фарадея эффективен и для изоляторов, и для проводников, так как нет необходимости, чтобы заряд действительно стекал на внутренние стенки цилиндра.

5.1.2 Оборудование

5.1.2.1 Цилиндр Фарадея

На рисунке 1 представлена схема для измерения заряда с помощью цилиндра Фарадея. Она состоит из двух концентрических контейнеров, причем внутренний цилиндр изолирован от заземленного внешнего цилиндра. Внешний цилиндр должен быть электрически экранирован от внешних полей и изолирован от системы измерения заряда.

1 - внутренний контейнер; 2 - экран; 3 - изолятор; 4 - детектор

Рисунок 1 - Цилиндр Фарадея

Изолятор, на котором установлен цилиндр, и подключения к внешним цепям измерительной системы должны обеспечивать отсутствие утечек заряда и наведение заряда. При выборе изолятора нужно учитывать механическую твердость, сопротивление утечки, поглощение влаги и пьезоэлектрические характеристики. Сопротивление должно быть не менее 10 Ом.

Примечание - Для удовлетворительного измерения заряда с утечкой менее 1% от заряженных предметов в простой цилиндрической емкости, наполненной менее чем на 30%, отношение глубины к диаметру должно быть не менее 1,3. Для утечки менее 5% - отношение должно быть не менее 0,8.

5.1.2.2 Схема измерений

Появившийся на внешней поверхности внутреннего контейнера заряд может быть измерен операционным усилителем в режиме "виртуальная земля". Другой способ основан на измерении увеличения напряжения цилиндра с помощью измерителя поля или электростатического измерителя напряжения. В этом случае заряд определяется через известную емкость цилиндра. Для ограничения изменения напряжения цилиндра могут быть добавлены дополнительные конденсаторы, подключенные параллельно цилиндру.

Указанные схемы измерений представлены на рисунке 2.

Токовый режим

А - амперметр


Режим напряжений

С - конденсатор; V - вольтметр

Рисунок 2 - Схемы измерений заряда

5.1.3 Процедура измерений

Соединяют внешний корпус с землей и заземляют внутренний контейнер. Проверяют чувствительность измерительной системы, отсоединив внутренний контейнер от земли.

Примечание 1 - Принимают меры предосторожности при заземлении заряженного цилиндра Фарадея во взрывоопасной окружающей среде. В системе может накопиться значительный заряд, который может разрядиться искрой между близко расположенными контактами. В таком случае следует использовать вакуум или заполненное инертным газом пространство.

Снимают заземление с внутренней емкости и помещают образцы в цилиндр ячейки Фарадея, не касаясь ими прочих поверхностей. Общий заряд измеряется напрямую. Если образцом является поток порошка или жидкости, заряд измеряется интегрированием тока к земле за время измерения. Для вычисления плотности заряда записывают массу порошка или объем собранной жидкости.

Примечание 2 - Важно обеспечить минимальный контакт при загрузке и избегать любого скольжения при обращении с образцами. Необходимо удостовериться, что способ перемещения образцов вносит незначительный заряд при измерении, когда можно считать, что переносимый заряд равняется нулю.

5.1.4 Обработка результатов измерений

Заряд (в кулонах, Кл) определяется непосредственно по показаниям измерителя заряда либо путем измерения потенциала цилиндра и вычисления по следующей формуле:

,

где - общая емкость, Ф;

- напряжение, В.

Примечание - , где - емкость цилиндра Фарадея, - емкость измерительного прибора, - емкость соединительных проводов.

Если измеряется ток к земле, заряд определяется интегрированием тока по времени измерения и вычисляется по следующей формуле:

,

где - сила тока, А;