靜電消除器的放電方式

選擇靜電消除器時,主要可以支援的裝設距離、範圍以及速度等作為考量基準。而與靜電消除的距離、範圍、速度、離子平衡等性能有極大關係的就是對電極針施加電壓的方式,稱為「電壓施加方式」。
此處將針對不同電壓施加方式的類型、特徵、性能進行說明。

放電方式與靜電消除性能

DC(直流電)方式

這是對電極針持續施加正極或負極直流電壓的方式。因此所產生的離子極性有限定正極或負極。

DC(直流電)方式

基本性能

  • 300 mm以上
  • 離子產生範圍較廣,靜電消除速度會較快。
  • 由於有限定離子的極性,因此離子平衡較差。

AC(交流電)方式

「AC方式」是直接將供應自插座的AC(交流電)電壓升壓並施加於電極針的方式。1支電極針即可直接利用插座供應的電源電壓,隨著電源電壓的週期(50或60 Hz)交替切換產生正離子和負離子。 因此離子平衡較佳。

AC(交流電)方式

基本性能

  • 50至300 mm
  • 由於離子產生量較少,因此靜電消除速度有偏慢的傾向。
  • 從電極針交替釋出正/負離子,因此離子平衡佳。但是裝設距離(與目標物之間的距離)越遠,正離子與負離子會如同磁鐵般相吸,造成離子相抵消,離子平衡也變差。
AC(交流電)方式

高頻AC方式

裝置結構與AC方式類似,但產生電壓的方式不同。AC方式是將來自插座的電源電壓升壓。但「高頻AC方式」則是利用「壓電元件」將施加於壓電體的力量轉換成電壓以進行升壓。

高頻AC方式

基本性能

  • 50至300 mm
  • 由於電壓較低,相較於AC方式,靜電消除速度較慢。
  • 能快速切換正離子與負離子,離子平衡佳。但是裝設距離(靜電消除目標物)越遠,正離子與負離子將會相吸而產生離子相互抵消的現象,導致離子平衡變差。也因為此方式的離子產生量比AC方式少,因此不適合用來對距離較遠的目標物進行靜電消除。

脈衝DC方式

不同於「AC方式」及「高頻AC方式」,此方式有限定對電極針施加的電壓極性(極性固定)。例如,橫向排列多支電極針的棒型靜電消除器,就是交互配置了離子極性已固定為正或負的電極針。另外,正離子與負離子也是交替產生,
產生正離子時,會停止產生負離子,而產生負離子時則停止產生正離子。

脈衝DC方式

基本性能

  • 300 mm以上
  • 靜電消除速度比AC方式快速。由於是施加DC(直流電)電壓,因此施加電壓的時間(週期)比AC方式長,離子產生量也較多。
  • 由正、負極性的電極針分別交替產生正離子與負離子,因此離子平衡較佳。但是若使用的距離較近則務必注意。各電極針所產生離子極性固定,因此距離單一電極針越近,離子平衡就越差。尤其是使用脈衝DC方式的棒型靜電消除器時,務必注意長邊方向的離子平衡會變差。
脈衝DC方式

SSDC方式

與「脈衝DC(直流電)方式」相同,採用正、負極性固定的電極針交互排列的結構。但是「SSDC方式」會控制施加電壓的時間。此外,相對於前者採用交替產生正、負離子的機制,後者則是持續對所有的電極針施加電壓。

SSDC方式

基本性能

  • 300至1500 mm
  • 靜電消除速度比「脈衝DC(直流電)方式」稍微慢些。
  • 由於是常時對所有的電極針施加電壓,因此所產生的正離子與負離子會相互吸引,導致離子平衡變差。

脈衝AC方式

與「脈衝DC(直流電)方式」相同,施加正極電壓時會停止負極,施加負極電壓時會停止正極。相對於「脈衝DC(直流電)方式」採極性固定的電極針交互配置,「脈衝AC方式」則是「所有電極針皆可交替產生正離子與負離子」。
換言之,此方式克服了其他方式因距離太近或太遠,導致離子平衡惡化或靜電消除速度下降等缺點。

脈衝AC方式

基本性能

  • 50 mm以上
  • 所有電極針可同時切換極性並產生大量離子,因此能高速進行靜電消除。
  • 由於所有電極針可同時切換極性,因此離子平衡也很優異。

各種放電方式的基本性能一覽表

以上介紹的各種方式與基本性能的比較如下表所示。
根據此表就能明白「脈衝AC方式」的性能與因應能力高低。

放電方式 DC AC 高頻AC 脈衝DC SSDC 脈衝AC
放電的頻率 固定連續 50/60 Hz 至70 kHz 脈衝
0.1至60 Hz
固定連續 脈衝
0.1至60 Hz
靜電消除速度 近距離 × ×
長距離 × ×
離子平衡 近距離 × × ×
長距離 ×

KEYENCE的靜電消除器採用「脈衝AC方式」,因此能實現絕佳基本性能。

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