Statik elektrik, günlük hayatta sıkça karşılaşılan ancak çoğu zaman önemsenmeyen bir elektriksel olaydır. Halı üzerinde yürüdükten sonra metal bir kapı koluna dokunurken hissedilen küçük elektrik çarpması, sentetik kıyafetlerin birbirine sürtünmesi veya plastik ambalajların açılması sırasında oluşan kıvılcımlar statik elektriğin en bilinen örnekleridir.
Günlük yaşamda genellikle zararsız kabul edilen bu elektrik yükü, elektronik üretim tesislerinde, pano imalatında, otomasyon sistemlerinde ve hassas elektronik cihazların bulunduğu ortamlarda ciddi sorunlara yol açabilir. Özellikle elektronik kartlar, PLC'ler, sürücüler, sensörler ve yarı iletken bileşenler çok düşük seviyedeki elektrostatik deşarjlardan (ESD) bile etkilenebilir.
Bu nedenle günümüzde birçok üretim tesisi ve teknik servis, statik elektriğin kontrol altına alınması için özel ESD koruma sistemleri kullanmaktadır.
Statik elektrik, iki farklı malzemenin birbirine temas edip ayrılması veya sürtünmesi sırasında elektron alışverişi sonucu oluşur. Elektron dengesinin bozulmasıyla yüzeylerden biri pozitif, diğeri ise negatif elektrik yükü kazanır.
Bu yükler uygun bir iletkenle temas edince aniden boşalır. Bu olaya Elektrostatik Deşarj (Electrostatic Discharge - ESD) adı verilir.
Statik elektrik oluşumuna neden olabilecek bazı durumlar şunlardır:
ESD, bir yüzeyde biriken statik elektrik yükünün ani şekilde boşalmasıdır.
İnsan vücudu farkında olmadan binlerce volt statik elektrik yüklenebilir. Bu gerilim çoğu zaman hissedilmese bile hassas elektronik bileşenlerde kalıcı hasarlar oluşturabilir.
Bazı elektronik bileşenler, insanın hissedemeyeceği kadar düşük seviyedeki ESD darbelerinden bile etkilenebilir.
Elektrostatik deşarj aşağıdaki sorunlara neden olabilir:
Bazı ESD hasarları cihazın hemen arızalanmasına neden olmaz. Elektronik bileşen çalışmaya devam eder ancak kullanım ömrü önemli ölçüde azalabilir.
ESD riskini azaltmak için çalışma ortamında uygun koruma yöntemleri uygulanmalıdır.
Başlıca koruma yöntemleri şunlardır:
ESD topraklama sistemi, insan vücudunda biriken statik elektrik yükünü kontrollü şekilde tesisin koruma topraklamasına aktarır.
Bu sistem sayesinde kullanıcı, iletken bakır levhaya temas ettiğinde üzerindeki statik yük güvenli bir şekilde boşaltılır ve hassas elektronik cihazlarla temas etmeden önce potansiyel farkı ortadan kaldırılmış olur.
Profesyonel bir ESD sistemi genellikle şu bileşenlerden oluşur:
Sistemin etkinliği yalnızca kullanılan malzemelere değil, doğru montaj ve güvenilir bir topraklama altyapısına da bağlıdır.
ESD koruma sistemleri birçok sektörde kullanılmaktadır.
Bunlardan bazıları:
Sahada zaman zaman gereğinden büyük bakır levhalar veya yüksek kesitli kablolar talep edildiği görülmektedir. Oysa bir ESD sisteminin başarısını belirleyen temel unsur, kullanılan malzemenin boyutu değil; doğru mühendislik yaklaşımı, güvenilir bağlantılar ve uygun bir koruma topraklamasıdır.
Levhanın yeterli temas alanına sahip olması, bağlantı noktalarının sağlam yapılması ve tesis topraklamasının düzenli olarak kontrol edilmesi, sistem performansı açısından çok daha önemlidir.
Statik elektrik (ESD) topraklama sisteminin etkinliği, yalnızca bakır levhanın büyüklüğüne veya kullanılan kablonun kesitine bağlı değildir. Güvenilir bir sistem; doğru topraklama altyapısı, sağlam mekanik bağlantılar ve uygun malzeme seçimi ile oluşturulur.
Aşağıdaki bilgiler, endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak tercih edilen mühendislik yaklaşımlarını özetlemektedir.
Bakır levhanın temel görevi yüksek akım taşımak değil, kullanıcı ile topraklama sistemi arasında yeterli temas yüzeyi oluşturmaktır.
Bu nedenle levha ölçüsü elektriksel hesaplardan çok ergonomiye göre belirlenir.
Önerilen özellikler:
| Özellik | Tavsiye |
| Malzeme | Elektrolitik bakır (Cu-ETP) |
| Kalınlık | En az 1 mm |
| Genişlik | Yaklaşık 200–250 mm |
| Yükseklik | Yaklaşık 200–300 mm |
| Yüzey | Boyasız ve temiz bakır |
Not: Elektriksel açıdan daha ince levhalar da iletkenlik sağlayabilir. Ancak 1 mm'nin altındaki levhalar kolay eğilebildiği için endüstriyel uygulamalarda rijit ve uzun ömürlü bir yapı sağlamak amacıyla en az 1 mm kalınlık tercih edilir.
ESD sistemlerinde taşınan enerji oldukça düşüktür. Bu nedenle çok büyük kesitli kablolar kullanılmasının ESD performansına belirgin bir katkısı yoktur.
Genel öneriler:
| Özellik | Tavsiye |
| Kablo tipi | H07V-K (NYAF) |
| İletken | Çok telli bakır |
| Renk | Yeşil/Sarı |
| Minimum kesit | 2,5 mm² |
| Tercih edilen kesit | 4 mm² |
Neden 4 mm²?
Eğer tesiste standartlara uygun olarak kurulmuş ve periyodik ölçümleri yapılmış bir koruma topraklama sistemi (PE) bulunuyorsa, ESD sistemi doğrudan bu sisteme bağlanmalıdır.
Bağımsız bir topraklama çubuğu genellikle aşağıdaki durumlarda tercih edilir:
Önemli: Bağımsız bir topraklama çubuğu kullanılması gerekiyorsa, elektrik tesisatı standartları doğrultusunda ana eş potansiyel topraklama sistemi ile bağlantısı değerlendirilmelidir. Birbirinden tamamen bağımsız topraklama sistemleri potansiyel farkı oluşturabileceğinden uygun değildir.
Topraklama çubuğunun çapı ve boyu; zeminin özgül direnci, hedeflenen topraklama direnci ve tesisin özelliklerine göre belirlenmelidir.
| Özellik | Yaygın Ölçüler |
| Malzeme | elektrolitik bakır |
| Çap | Ø12 mm, Ø14 mm, Ø16 mm, Ø20 mm |
| Boy | 0,70 m, 1,00 m, 1,50 m, 2,00 m |
| Bağlantı | Uygun topraklama klemensi veya onaylı bağlantı yöntemi |
Çubuk boyu ise zemin yapısına göre belirlenmelidir. Kuru ve taşlı zeminlerde istenen topraklama direncine ulaşmak için daha uzun veya birden fazla topraklama çubuğu kullanılabilir.
Unutulmamalıdır ki iyi bir topraklama, yalnızca daha kalın veya daha uzun bir çubuk kullanmakla sağlanmaz. Topraklama direnci; zeminin özgül direnci, elektrodun gömülme derinliği, elektrot sayısı, elektrotlar arası mesafe ve bağlantı kalitesi gibi birçok faktörün birlikte değerlendirilmesiyle belirlenir.
Başarılı bir ESD sistemi için aşağıdaki unsurlar, büyük boyutlu bakır levhalar veya gereğinden kalın kablolardan çok daha önemlidir:
Statik elektrik günlük yaşamın doğal bir parçasıdır. Ancak elektronik sistemlerin bulunduğu ortamlarda kontrol altına alınmadığında ciddi arızalara ve üretim kayıplarına neden olabilir.
Doğru tasarlanmış bir ESD topraklama sistemi; elektronik ekipmanların korunmasına, üretim sürekliliğinin sağlanmasına ve güvenli çalışma ortamının oluşturulmasına önemli katkı sağlar.
Statik elektrik konusunda doğru bilgiye sahip olmak ve uygun koruma yöntemlerini uygulamak, hem ekipman güvenliği hem de işletme verimliliği açısından büyük önem taşır.
