ELEKTROSZTATIKA: MÚLT JELEN JÖVŐ 1 Berta István ÖSSZEFOGLALÓ A szerző bemutatja 40 éves kutató-oktatóinnovációs munkáját a Budapesti Elektrosztatikai Iskolában. Legfontosabb eredményeit 17 könyvben és könyvrészletben, több mint 300 publikációban, 11 szabadalomban ismertette 4 nyelven. Oktatott és az iparban bevezetett eredményei az ipari elektrosztatikában: a kisülési energiának modellezése; az elektrosztatikus leválasztókban, por-, festékszórókban és permetezőkben a tértöltések döntő szerepének bizonyítása; az elektrosztatikai sterilitás fogalmának és gyakorlati megoldásainak bevezetése; a tűzés robbanásbiztonság-technikában új szakértői rendszer kidolgozása. A légköri elektrosztatikában a szekunder villámvédelem elveinek kutatója és a hazai alkalmazás szervezője. Bevezette a preventív villámvédelem fogalmát, kutatja és oktatja a preventív védelem elvét és gyakorlatát. Az elektromágneses környezetvédelem definiálása és alkalmazása a SHOCK Kftben végzett tervezői és vezető szakértői munkájához fűződik. SUMMARY The 40 years research, education and innovation of the author at the Budapest School of Electrostatics are presented. His results have been published on 4 languages in 17 books and chapters, more than 300 papers and 11 patents. His results having been educated and used in industrial electrostatics: the models of electrostatic discharges; the determining role of the space charges in electrostatic precipitators, powder coating, painting and pesticide spraying devices; definition and practical solution of electrostatic sterility; and working out a new expert system in fire and explosion safety. In atmospheric electrostatics the theoretical research of secondary lightning protection and its introducing into Hungarian practice have been in the middle of the author s activity. He created the definition of preventive lightning protection and he is active in its research, use and education. 1 Az előadás elhangzott az MTA-n, a 2010. október 15.-i Simonyi Károly Tudományos Emlékülésen. As designer and leading expert of SHOCK Ltd. the author defined and brought in electromagnetic environmental protection. KULCSSZAVAK elektromágneses környezetvédelem, ipari elektrosztatika, elektrosztatikus kisülések, elektrosztatikus porleválasztó, elektrosztatikai sterilitás, primer villámvédelem, szekunder villámvédelem, preventív villámvédelem. KEYWORDS electromagnetic environmental protection, industrial electrostatics, electrostatic discharges, electrostatic precipitator, electrostatic sterility, primary lightning protection, secondary lightning protection, preventive lightning protection. 1. A MÚLT Az elektrosztatika az emberiség legrégebbi tudományterületeinek egyike. Mint minden valamirevaló tudomány úgy indítja történetét, hogy már a régi görögök is Valóban megállapítható, hogy már a régi görögök is rendelkeztek szinte valamennyi olyan ismerettel, amelyeket ma már tudunk, bizonyítottunk és fel is használunk az ipar legkülönbözőbb területein. Nem véletlen, hogy a görög mitológiában maga Zeusz, a főisten felelős a villámokért. Az ókori tudósok (a milétoszi Thalész, Kr.e. 600 körül, Plinius Kr.u. 78 körül, Plutarchos Kr.u. 90 körül, és sokan mások) már eljutottak azokhoz a gondolatokhoz, amelyek ma is felelősek gondjaink nagy részéért, illetve technológiáink nagy részének alapját jelentik (az elektrosztatikus feltöltődés, a kétféle töltés okozta erőhatások, vonzás, taszítás, vezetők és szigetelők létezése, a kisülések kialakulása). Meg kell jegyeznünk azonban, hogy az európai kultúrán kívül a világ más területein (Közel- és Távol-Keleten, Afrikában és Dél-Amerikában) egyre több nyomát találjuk hasonló elektrosztatikai gondolatoknak, kísérleteknek és tudásnak. Különösen izgalmas, amikor bizonyíthatóan kapcsolatok nélkül, szinte évre, vagy évtizedre azonos időből származó nyomokat találunk 52 Vol. XIV. No. 1.
egyazon elektrosztatikai gondolatra vagy kísérletre (1. ábra). A napjainkban rohamosan szélesedő, szinte az egész világra kiterjedő tudományos kapcsolatok, konferenciák és együttműködések lehetőséget adnak az elektrosztatikára vonatkozó történeti kutatások megindítására és fejlesztésére. A középkorban hasonlóan sok más tudományterülethez az elektrosztatikában is sok századon át jelentős visszaesés figyelhető meg. Néhány, de jelentős előrelépés (W. Gilbert, Otto von Guericke [57] munkái) mellett főúri és királyi udvarokban bemutatott játékos kísérletek jelentették az elektrosztatikát (2. ábra). A XVII. és XVIII. században egyúttal megindult az elektrosztatika elméleti alapjainak lerakása. Így alakulhatott ki az a helyzet, hogy a XIX. század második felére, amikor nem kis mértékben Zipernowsky, Bláthy és Déri munkájának és a GANZ gyár eredményeinek alapján az elektrodinamika rohamos fejlődésnek indult az elektrosztatika megmaradt a villamossággal foglalkozó könyvek bevezető fejezetének, és a fizikaórák első játékos kísérleteinek [39,54]. Az elektrodinamika (villamos energia termelés, szállítás, elosztás és felhasználás, forgógépek, vasúti vontatás, fűtés, világítás stb.) szárnyalása mellett az elektrosztatika egyrészt a villámcsapások okozta sorozatos veszélyek és károk miatt nem felejtődött el teljesen, másrészt a korszerű nagyipar és a tömegtermelés elterjedésével újra előtérbe került. 1. ábra Párhuzamok a Távol-Keleten és Európában [57]. a) b) c) 2. ábra Elektrosztatikai hírességek a középkori Európában: a) William Gilbert, b) és Otto von Guericke. c) Játékos kísérletek királyi és főúri udvarokban [57]. Vol. XIV. No. 1. 53
1.1 Passzív elektrosztatika A XX. század első éveitől az egyre jobb villamos szigetelőanyagoknak egyre nagyobb tömegben való előállítása, egyre nagyobb sebességgel való mozgatása és szállítása, egyre nagyobb mennyiségben való tárolása olyan veszélyeket idézett elő, amelyek addig nem tapasztalt méretű és hatású katasztrófák bekövetkezését okozták. A műanyagok megjelenése és elterjedése újabb mérföldkövet jelentett az ipari elektrosztatikában. Ezeknek a mesterséges úton előállított anyagoknak ugyanis általában igen nagy térfogati és felületi villamos ellenállásuk van, amely nem csökken akkor sem, ha az ellenállás mérésekor a mérőfeszültséget növeljük. Ez azt eredményezi, hogy a műanyagok szemben a természetes anyagokkal (pl. fa, bőr, gyapjú) elektrosztatikus szempontból könnyen feltöltődnek, és töltésüket nehezen veszítik el. Az iparban a nagy ellenállású anyagok gyártása, mozgatása és tárolása miatt sorozatos elektrosztatikai eredetű technológiai problémák is jelentkeztek. Az összetapadás, a szakadás és törés, az eldugulás és eltömődés, valamint az elektrosztatikus szikrák közvetlen hatása (a termékek károsodása, a dolgozók akaratlan mozgása) gyártási hibákat és baleseteket okoztak. Amennyiben az anyagok, a gépek vagy a dolgozók elektrosztatikus feltöltődése gyúlékony légtérben keletkezik, a fellépő elektrosztatikus kisülés a környező közeget begyújthatja (ha oxigén jelenlétében a gyúlékony anyag koncentrációja az alsó és felső határkoncentráció között van), és elektrosztatikus eredetű tüzek és robbanások alakulhatnak ki. Az egyre gyakoribb és fokozott problémát jelentő elektrosztatikus veszélyek és katasztrófák mellett rendre jelentkeztek és fejlődtek azok az elektrosztatikai technológiák, amelyek anyag- és energiatakarékosságuk és környezetvédelmi jelentőségük miatt terjedtek el szerte az iparban. Az elektronika rohamos elterjedésével az 1980- as évek elejétől újfajta károsodás, az elektronikus eszközök elektrosztatikai eredetű roncsolódása jelentkezett. Az esetenként 20 kv feszültségre feltöltődött emberi test (mintegy 150 pf kapacitás) jó néhány mj energiát süt rá az érzékeny elektronikai eszközökre. A rendkívül kis felületen, illetve térfogatban elhelyezett sok tíz-, vagy százezer alkatrész 10 mikrométer nagyságrendű szigetelő réteggel van elválasztva egymástól. A feltöltött emberről (esetleg mozgó gépalkatrészről) kiinduló nanoszekundumos felfutású, esetenként 50 60 A áramcsúcsot is elérő kisülés energiája könnyen át-, illetve szétégeti az érzékeny áramkört vagy alkatrészt, mert egyszerűen nincs hová elvezetni az elektrosztatikus szikrában keletkezett hőt. Emellett az áramkör sérülését okozhatja a nagy villamos vagy mágneses térerősség (közvetlen érintkezés nélkül) is. A jelenség az elektrosztatikus eredetű roncsolódás (ESD = ElectroStatic Damage) az utolsó néhány évtizedben az elektronikai ipar (gyártás, csomagolás, szerelés, javítás) egyik legnagyobb problémáját jelenti. A legkorszerűbb eszközök (VMOS, CMOS alkatrészek) már 10-7 J (0,1 mikrojoule) energiára, és 20-30 V feszültségre is érzékenyek lehetnek [16]. Legnagyobb gond nem az alkatrész azonnali, teljes tönkremenetele, hanem az a rejtett hiba, amely pl. élettartam csökkenést, vagy hibás működést okoz. 1.2 Aktív elektrosztatika A legelső elektrosztatikus technológiák a levegő tisztításához, vagy poroknak a levegőből való visszanyeréséhez kapcsolódtak. Így nemesfémeknek és egyéb meglehetősen drága fémeknek a megmunkálás során keletkező porát, apró szemcséit választották le a műhely elszívott levegőjéből. A későbbiekben már a kéményeken távozó levegő tisztítása, a porszemcsék, és a pernye eltávolítása, illetve a folyadékcseppek összegyűjtése volt a cél. Ez a feladat egyaránt jelentkezett az erőművekben és a különféle vegyi, olajipari vállalatoknál. Ezekben az esetekben a gyár és a kémény közé elektrosztatikus porleválasztó berendezéseket helyeztek el, amelyek feladata a káros anyagok kiszűrése volt a kéményen át távozó levegőből. Széles körben alkalmaztak a por alakú gyártmányok távozásának megakadályozására elektrosztatikus leválasztókat. Jellemző példa erre a cementgyárakban a legfinomabb cementpor leválasztása a kéményen távozó levegőből, így akadályozva meg egyúttal a környezet súlyos szennyezését is. Ezek a leválasztó berendezések jelentették a leghatékonyabb nagyipari leválasztási technológiát, különösen a mikron közeli és a mikron alatti átmérőjű porszennyezés szétszóródásának megakadályozására. Számos előnyük miatt sok területen ma is ezeket részesítik előnyben, bár manapság esetenként versenyben állnak más elven működő berendezésekkel (pl. zsákos szűrőkkel). Az elektrosztatikus berendezések jóval 99% feletti leválasztási hatásfokkal dolgoznak, nem jelentenek fojtást a technológiában, folyamatosan üzemelnek még a tisztításuk alatt is, és rendkívül széles hőmérsékleti tartományban működnek. Más eljárásokkal szemben kevésbé sérülékenyek, és kombinált megoldásokkal al- 54 Vol. XIV. No. 1.
kalmasak gáznemű szennyezések eltávolítására is, továbbá felhasználhatók rendkívül kis menynyiségű, de igen agresszív anyagok, pl. higany vagy az úgynevezett radikáliák (szabad kémiai gyökök) kiszűrésére is. Az elektrosztatikus porleválasztók az 1920-as évektől rohamosan terjedtek az ipar legkülönbözőbb területein. Az 1970-es évekre Nyugat Európában kialakult az a helyzet, hogy a hibájuk esetén (a leválasztás hatásfokának csökkenésekor) le kellett állítani akár az előtte üzemelő erőművet vagy vegyi gyárat is. A levegő tisztításában egyre nagyobb figyelmet kapott a szenynyező gázok (CO X, SO X, NO X ) leválasztása, majd a fejlett országokban előtérbe került a kibocsátandó gázokban rendkívül csekély menynyiségben megtalálható, de a légtérbe jutva igen nagy problémákat okozó anyagok (pl. higany és a mérgezést okozó radikáliák) elkülönítése. Az elektrosztatikus porleválasztók működése (valamennyi, a szakmával foglalkozó könyvben, cikkben megtalálható) a villamos kisüléseken és a villamos erőtéren alapul. A poros levegőt átvezetik egy úgynevezett töltő- vagy szóróelektródból és felfogó- vagy gyűjtőelektródokból felépített utcán (3. ábra). A töltőelektródra nagy egyenfeszültséget kapcsolnak, a felfogóelektródot pedig földelik. A töltőelektródok csúcsain, élein a nagy feszültség hatására koronakisülés lép fel, amely töltéshordozókat (elektronokat, majd ionokat) termel. Az ionok rátelepednek a lebegő mikrométer körüli átmérőjű apró porszemcsékre, és azokat villamosan feltöltik. A feltöltött por (esetenként pernye, vagy folyadékcsepp) a nagyfeszültségre kapcsolt töltőelektród és a földelt felfogó elektród között kialakult villamos erőtérben (a levegőáramra merőleges irányban) a felfogóelektród (ellen- vagy gyűjtőelektród) felé repül, majd azt elérve rátapad. Egyben az apró porszemcsék egymással is összetapadnak, és néhányszáz mikronos porcsomagok alakulnak ki. Ezeket a porcsomagokat a felfogóelektródról eltávolítják (lerázzák, vagy lemossák) és az összegyűjtött port a porleválasztó aljából elszállítják. Eközben a megtisztított gáz a kéménybe, majd onnan a szabadba távozik. Ezzel az eljárással ha jól működik a porszennyezésnek jóval több, mint 99 %-át nem engedik ki a szabad légtérbe. A fenti elképzelés szerint nagyfeszültséget kell a töltőelektródra kapcsolni, hogy koronakisülést hozzon létre. Minél nagyobb folyamatos áramot kell a töltőelektródon keresztül a leválasztóba betáplálni, azért, hogy minél jobban feltöltse a port. Az elektródok közé minél nagyobb folyamatos egyenfeszültséget kell kapcsolni, azért hogy az elektródok között kialakuló nagy villamos erőtér minél nagyobb folyamatos erővel hasson a porszemcsékre és hatékony leválasztást eredményezzen. E szerint nagy áram és nagy feszültség (nagy teljesítmény) az ára a hatékony leválasztásnak. Így a leválasztó elég sokat fogyaszt, de erre szükség van. 3. ábra Az elektrosztatikus porleválasztó elve és egyik megvalósítása [14,48]. Az 1980-as évektől furcsa, megmagyarázhatatlan jelenségeket tapasztaltak. Esetenként két azonos (ugyanaz tervezte, ugyanaz ugyanúgy üzemeltette) porleválasztó leválasztási hatásfoka között többször 10%-nyi különbség jelentkezett. Tekintettel arra, hogy a két leválasztó minden szempontból azonos volt, az egyetlen tudományos magyarázat az volt, hogy a rosszul működő leválasztóban egy gonosz manó lakik [55]. Ez a Porleválasztó Világkonferencián be- Vol. XIV. No. 1. 55
mutatott gonosz manó elmélet miközben nagy derültséget keltett természetesen azt jelentette, hogy az elmélet nem vett figyelembe minden fontos tényezőt. Valójában nem tudtuk, hogy az elektrosztatikus porleválasztó hogyan működik. Eközben az elmélet ellenére jó néhány gyakorlati próbálkozás, sikeres újdonság is született: - Megjelent az impulzusüzemű táplálás. A töltőelektródra egyenfeszültség helyett feszültség-impulzusokat kapcsolva növekedett a leválasztási hatásfok. - Az elektródokra váltakozó feszültséget kapcsolva találtak olyan frekvenciát, amellyel egy adott leválasztónál megnövekedett a leválasztási hatásfok. - A töltő- és a felfogó elektródokat egymástól nagyobb távolságra helyezve (az utcaszélességet megnövelve) növekedett a leválasztási hatásfok. Jobb a leválasztási hatásfok, ha nem állandó nagy áram tölti a porszemcséket (impulzusüzemű táplálás)? Jobb a leválasztási hatásfok, ha a töltő- és a felfogóelektród között nagyobb a távolság (noha az elektródok között csökkent a térerősség a rájuk kapcsolt változatlan feszültség miatt)? A gonosz manót a Tokyo Egyetem professzora Senichi Masuda találta meg az ellenkorona kisülés (back corona) felfedezésével [50]. A magyarázatot a Budapesti Elektrosztatikai Iskola kutatói adták meg, és a bizonyítást is elvégezték a tértöltéses erőterek hatásainak számításával, mérésével és modellezésével (2.2 fejezet) [14,48,61,44]. 1.3 Villám A villámokhoz kapcsolódó kíváncsi érdeklődés és az indokolt rettegés egyidős az emberiséggel. Valamennyi mitológia, vallás és a művészetek minden területe foglalkozik ezzel az emberek által gyakran megfigyelt természeti csapással. A legnagyobb művészek (írók, képzőművészek, zenészek) alkotásaikban fizikailag helyesen ábrázolják a zivatarokat és a villámcsapásokat. Nem véletlen tehát a BME-n is tapasztalt, kiemelkedő hallgatói érdeklődés. A villámkutatás, a villámvédelem területén Magyarország évtizedek óta nagyhatalom. A villámvédelmi kutatások [38] és a villámok oktatása [40] területén végzett sok évtizedes munkája, eredményei alapján tüntették ki Dr. Horváth Tibort, a BME professor emeritusát a legnagyobb nemzetközi elismeréssel, a R. H. Golde díjjal. A hazai (MSz 274) és a nemzetközi (IEC) szabványosításban, a hazai civil fórumokon (Magyar Elektrotechnikai Egyesület) és a nemzetközi tudományos egyesületekben (ICLP) végzett sok évtizedes munkáját elismerik szerte a világon. A villámok kutatásával és a villámvédelemmel foglalkozók valamennyien tanítómesterünknek tekintjük [22]. 1. táblázat A Budapesti Elektrosztatikai Iskola BUDAPESTI ELEKTROSZTATIKAI ISKOLA Dr. HORVÁTH Tibor professor emeritus, Dr. BERTA István egyetemi tanár 70 éves a BUDAPESTI VILLÁMVÉDELMI (LÉGKÖRI ELEKTROSZTATIKAI) ISKOLA Több mint 2500 hallgató Több mint 300 diplomaterv Több mint 20 doktori értekezés 20 szakkönyv 4 nyelven szemeszterenként 50-100 új hallgató évente 2-3 új doktorandusz az oktatók és kutatók 4 generációja 50 éves a BUDAPESTI IPARI ELEKTROSZTATIKAI ISKOLA Több mint 1800 hallgató Több mint 200 diplomaterv Több mint 15 doktori értekezés 4 szakkönyv 3 nyelven 56 Vol. XIV. No. 1.
2. A JELEN Ma az elektrosztatikát nem tekintjük egyszerűen a mozdulatlan töltésekkel foglalkozó tudománynak, illetve ipari területnek. A korszerű definíció a következő: Az elektrosztatika a mozdulatlan vagy mozgásban lévő töltésekkel, azok hatásaival és kölcsönhatásaival foglalkozik olyan esetekben, amikor a jelenségeket a villamos töltések nagysága és térbeli elhelyezkedése határozza meg, nem pedig a mozgásuk idézi elő. (Moore, A. D. [51]) 2.1 Elektrosztatikus kisülések Az elektrosztatikus feltöltődések káros hatásai közül több területen is az elektrosztatikus eredetű kisülések okozzák a legnagyobb gondot. A technológiai problémák közül, pl. a fellépő kisülések már a gyártás közben tönkretehetik a fényérzékeny anyagokat (filmeket), az ESD (Electrostatic Damage) az elektronikai iparban és esetenként a felhasználóknál (a gyártás során, összeszereléskor és a javításnál, kedvezőtlen üzemeltetésnél) okoznak közvetlen tönkremenetelt vagy rejtett hibákat. A leggyakoribb káresemények mégis az elektrosztatikus eredetű, gyújtóképes kisüléseknek, gyúlékony környezetben való kialakulásához kötődnek. Tekintettel arra, hogy ezek a kisülések villamos jelenségek, a 2. táblázatban összefoglaltuk a villamos kisülések fajtáit és legfontosabb jellemzőit. Az elektrosztatikában ezen villamos kisülések speciális formái lépnek fel (3. táblázat). Az elektrosztatikus kisülések káros hatásait általában a kisülésben jelentkező energia térbeli és időbeli sűrűsége hozza létre. A több évtizede megkezdett elemző, modellező vizsgálataink középpontjában egyrészt a különféle gyúlékony anyagokat begyújtani képes kisülési energia, illetve a kisülés okozta biológiai hatások álltak (4. ábra). 2. táblázat A villamos kisülések Villamos kisülések Jellemző hőmérséklet Töltéshordozókat termelő fizikai folyamatok Elektronlavina 20-30 C Elektronütközési ionozás Pamatos kisülés 100 C Elektronütközési ionozás + fotoionozás Csatorna kisülés 1000 C Fotoionozás + hőionozás Villamos ív 10000 C Hőionozás + hőemisszió 3. táblázat Az elektrosztatikus kisülések Elektrosztatikus kisülések A kisülés és az elektród kapcsolata Az elektrosztatikus kisülésekben előforduló villamos kisülések Koronakisülés Szigetelő felület kisülése (fojtott szikrakisülés) Elektronlavina Terjedő kisülés Feltöltött réteg kisülése (porhalom felületén) Részletörés Pamatos kisülés Csatorna kisülés Villámszerű kisülés Szikra kisülés Átütés vagy átívelés Csatorna kisülés vagy villamos ív Vol. XIV. No. 1. 57
4. ábra Az elektrosztatikus kisülések veszélyessége 5. ábra Elektrosztatikus kisülések: koronakisülés, fojtott szikrakisülés, terjedő kisülés 6. ábra Fojtott szikrakisülés modellezésének eredményei, a mérőrendszer és a mérési eredmények bemutatása [5,6,7,8,9,32] 58 Vol. XIV. No. 1.
A legkisebb veszélyt a koronakisülések jelentik. Ezek a térben és időben elosztott energiájú, meglehetősen kis energiaszintet képviselő kisülések alig érzékelhetők és meggyújtani csak a legérzékenyebb gázokat, gőzöket, illetve pirotechnikai anyagokat képesek. Ilyen rendkívül érzékeny anyagok jelenlétében ezért meg kell akadályoznunk az elektrosztatikus feltöltődés kialakulását. A villámokat és villámszerű kisüléseket a természeti folyamatok hozzák létre. Ipari körülmények között a korlátozott méretek és a töltő folyamatok miatt megadott térfogat határig (gömb alakú tartály esetén 60 m 3 alatt, csővezeték estén 3 m alatti csőátmérőig) nem fordultak még elő. A rendkívül veszélyes szikrakisüléseket feltöltött kondenzátorokban tárolt energia kisülése okozza. Veszélyességüket az egyetlen szikrában kisülő kapacitás nagysága határozza meg. A Budapesti Elektrosztatika Iskolában kutató munkánkat a feltöltött szigetelő felületről levehető szikrakisülés kialakulásának és energiájának vizsgálatával indítottuk. A szakirodalomban leírták azt a megfigyelést, amely szerint a feltöltött szigetelő-felületeken egymás mellett pozitív és negatív töltésgócok alakulhatnak ki, és az egymás melletti ellentétes töltésű felületrészek tartósan létezhetnek [20,21,35,36,37]. Kutató munkánk eredményei bemutatták, hogy egy feltöltött szigetelő felülethez közeledő földelt tárgy hogyan hozza létre az úgynevezett fojtott szikrakisülést (brush discharge). A modell alapján (6. ábra) követhető a szigetelő felületen kialakuló töltésmozgás a kisülést megelőzően. A kisülést megelőző állapotot egyrészt a szigetelő felület vezetőképessége, másrészt a földelt tárgy közeledési sebessége befolyásolja. A fojtott szikrakisülés, a földelt tárgyról induló csatornakisülés és a korlátozott (mintegy dm 2 -nyi) felületet érintő kúszó kisülések folyamata alatt a kisült felület körül a töltések gyakorlatilag mozdulatlanok. Azaz a kisüléssel sorba kapcsolódik az érintetlen szigetelő felület rendkívül nagy ellenállása. Ez egyrészt fojtja a kisülést (korlátozza a kisülési energiát, hiszen egy kisülésben a feltöltött felületnek csupán mintegy kéttenyérnyi része vesz részt), másrészt a modell magyarázza az ellentétesen feltöltött felületrészek kialakulását. A kisülés nem csupán kisüti, de ellentétesen fel is tölti a szigetelőt (a felületi kisülést nem a zérus felületi töltés, hanem a térerősség felület menti összetevőjének nulla értéke állítja le). Ez jelentősen megnöveli a kisülési energiát (az úgynevezett átvitt töltést). A fojtott szikrakisülésnek egy másik geometriai elrendezésben való vizsgálatára hoztuk létre a földelt fémhengeren lefutó szigetelő fólia modelljét. A fólia felületén fellépő, az eredetivel ellentétes töltésgócok elméleti magyarázatán túl legfontosabb eredményünk a 7. ábrán látható. Adott fajlagos felületi ellenállású fólia esetére meghatároztuk azt a maximális mozgási sebességet, amely a fólián még nem hoz létre veszélyt okozó elektrosztatikus feltöltődést. Eredményünkben meglepő, hogy ez a határérték a méretektől, illetve más jellemzőktől nem függ. Eredményünket (Horváth-Berta görbe) szerte a világon hasznosítják optimális (tűz- és robbanásveszélyt még nem okozó) gépsebességek beállítására [6, 32,33,34,35,42]. 7. ábra Hengeren lefutó szigetelő fólia erőterének modellezése és az eredményeknek a Horváth Berta görbének az ipari alkalmazása [6,32,42] Vol. XIV. No. 1. 59
Jelenleg kutatásaink a lerakódott portömeg felületén kialakuló, valamint az úgynevezett terjedő kisülések vizsgálatára irányulnak. A lerakódó portömeg felületén (pl. silók belsejében) kialakuló kisüléseknél egyrészt a feltöltött porszemcsék lerakódásakor növekszik az összefüggő tértöltés nagysága, másrész azáltal, hogy a feltöltött porszemcsék közelebb kerülnek egymáshoz, növekszik a portömeg fajlagos térfogati töltéssűrűsége. Mindkét hatás segíti a lerakódó portömeg felületén fellépő esetenként több méter hosszúságú kisülések kialakulását. Ezekben az esetekben a kisülés a már lerakódott port felkavarja, és az újra lebegő állapotba kerülő port gyújtja be. Ezt úgy is fogalmazhatjuk, hogy e porokra az úgynevezett felső robbanási határkoncentráció nem értelmezhető. A terjedő kisülések az elmúlt évek talán legnagyobb kihívását jelentik. Kialakulásukhoz két feltétel szükséges. Az egyik a földelt felületeken (döntően korrózióvédelmi célból) kialakított rendkívül vékony (általában néhányszor tíz mikrométer vastagságú), igen jó szigetelő (pl. műanyag festékből készült) kiváló minőségű (tökéletesen fedő) nagy összefüggő felületű bevonat. Ilyen például a földelt fémsilók belső felületén létesített korrózióvédő réteg. A másik feltétel a rendkívül nagy feltöltődést generáló folyamatos hatás. A fémsilókba pl. pneumatikusan betárolt, betöltött hatalmas kavargó és ülepedő portömeg ezt is teljesíti. Ilyen esetekben az egy négyzetméteren tárolt energia meghaladhatja a kj értéket. Ekkor, ha a szigetelő festékréteg felületén mégis megindul kisülés (pl. azért, mert az óriási villamos térerősség miatt a réteg átüt, vagy valamilyen műszaki hiba miatt egy földelt tárgy szemből a feltöltött felülethez ér) sok 10 vagy 100 kj energiájú kisülés alakulhat ki. Ez a kisülés a továbbiakban a felületen fellépő nagy térerősség miatt önállóan haladhat tovább, akár sok méteres hosszon. A gyújtó hatás rendkívül nagy, ez a jelenség lehetett oka néhány óriási siló katasztrófának. A lebegő por rendkívül nagy fajlagos felülete miatt felszabaduló energia okozhatta, hogy az óriássilók telepének helyén csupán egy nagy fekete folt maradt, és csak onnan lehetett tudni, hogy ki halt meg, hogy a robbanás után kit nem találtak meg. Az elektrosztatikus eredetű veszélyek kezelésére a Budapesti Elektrosztatikai Iskola kutatói és oktatói a védekezés új elméleti és gyakorlati megoldását, elektrosztatikai szakértői rendszert dolgoztak ki (Static COntrol Up-to-date Technology = SCOUT) [19,24,25,31]. A szakértői rendszer adatbázisa és tudásbázisa a döntések előkészítését, a döntéshozók támogatását célozta meg az alábbi lépések szerint. Döntéselőkészítés Döntés Audit kockázatelemzés a jelenlegi helyzetre Megelőző és védelmi rendszer változatainak megtervezése Kockázatelemzés a változatok által elérhető állapotokra Műszaki és gazdasági szempontból egyaránt optimalizált megelőző és védelmi rendszer kiválasztása és megvalósítása Alkalmazás A technológiák működtetése Audit kockázatelemzés A Budapesti Elektrosztatikai Iskolában jelenleg folyó kutatások célja olyan szakértői rendszerek kidolgozása, amelyek komplex kockázatmenedzselést tesznek lehetővé. Az alkalmazott módszerek a soft-computing [1,2,3,4,25,43,47] eszközrendszerét használják [19,24,46,49,62]. 2.2 Tértöltések Senichi Masuda, a Tokyo Egyetem professzora új, mind az elektrosztatikai leválasztási, mind pedig a szórási technológiákban fellépő jelenséget fedezett fel [50]. A folyamat, amelyet Masuda ellenkorona kisülésnek nevezett (8. ábra), akkor lépett fel, amikor a földelt elektródon már lerakódott nagy fajlagos villamos térfogati ellenállású porrétegen át nagy ionáram folyt át. Ekkor a nagy porellenálláson átfolyó nagy áram hatására olyan villamos térerősség alakult ki, amely a porréteg átütéséhez vezetett. A mérések azt bizonyították, hogy a koronázó elektródok által az erőtérbe juttatott ionoknak csak kevesebb, mint egy százaléka töltötte fel a port, a többi ion a két elektród közötti térrészen áthaladva átfolyt a már lerakódott porrétegen. Hiába növelték a koronakisülés áramát, a por feltöltődésének fizikai korlátai [14,20] miatt az áram csak a földelt elektródon már lerakódott porrétegen eső feszültséget növelte meg. Különösen a nagy ellenállású porok (ρ térfogati > 10 9 Ωm) esetén a technológiát, így az ellenkorona kisülés sújtja [14]. 60 Vol. XIV. No. 1.
8. ábra Az ellenkorona kisülés modellezése egy lemezes porleválasztó fél utcájában [6,14,43,45,48,50], és a lerakódott porfelület sérülése (lyukak és kráterek) Az ellenkorona kisülés miatt az alábbi, a leválasztási hatásfokot döntően csökkentő hatások lépnek fel. A már lerakódott porréteg átütése jelentős portömeget robbant ki a porrétegből a gázáramba, és rontja a lerakódott porréteg felületi minőségét. A gázáramba visszarobbanó portömeg jelentősen rontja a leválasztás hatásfokát. Az ellenkorona kisülés semlegesíti, illetve az eredetivel ellenkező előjellel tölti fel a porszemcséket, és ezzel is akadályozza célba jutásukat. Lecsökken a nagyfeszültségű és a földelt elektródok közötti átütő feszültség, így sorozatos szikrakisülések lépnek fel. Az elektródok közötti rövidzár idejére sem a por villamos töltése, sem a külső leválasztó erőtér nem áll fenn. A szóróelektródokon létrehozott nagy áram és a felfogóelektródokon kialakuló ellenkorona kisülés feleslegesen növeli meg az elektrosztatikus leválasztó fogyasztását. Megtaláltuk tehát a gonosz manót, de továbbra is kérdés, hogy hogyan működnek az elektrosztatikus porleválasztók és az elektrosztatikus szóróeszközök. E kérdésekre a Budapesti Ipari Elektrosztatikai Iskola kutatói a tértöltéses erőterek mérésével, számításával, modellezésével találták meg a válasz [15,28,59,60,63]. Megállapítottuk, hogy a porok feltöltése a porleválasztó legelején, néhány másodperc alatt, néhányszor tíz centiméteres út befutása után bekövetkezik. Ugyanakkor a szóróelektródok felületén fellépő nagy villamos térerősség az elektród felületétől néhány millimétert távolodva 4-5 nagyságrendet csökken. Így a leválasztó utcájának legnagyobb részén az elektródokra kapcsolt feszültség alig néhány 100 V/m térerősséget hoz létre. A valóságos porleválasztók belsejében a felfogóelektródok közvetlen közelében a villamos térerősség mintegy 2-3 nagyságrendet újra megnövekszik. Ez azonban már nem az elektródokra kapcsolt feszültségnek, hanem az utcában áramló feltöltött por tértöltésének köszönhető. Hogyan működik tehát valójában az elektrosztatikus porleválasztó berendezés? A belépő poros levegőben a port a leválasztó kamra legelején az elméletek és a gyakorlat [11,12,13,15] által meghatározott maximális töltéssel látjuk el. Ezt követően az elektródok között (nem kis mértékben a szóróelektródokon fellépő villamos szél hatására) turbulensen áramló tértöltés alakul ki. A turbulens áramlás során a felfogóelektród közelébe kerülő részecskék (döntően a tértöltés okozta erőhatás miatt) felkenődnek és feltapadnak a felfogó elektródokra [56,59,60]. Így magyarázható a hatásfok növekedése nagy utcaszélesség (nagyobb tértöltés nagyobb erőhatás) miatt. Hasonló módon érthetővé válik, hogy növekszik a leválasztás foka, amennyiben csökkentjük a már lerakódott porrétegben az ellenkorona kisülés lehetőségét (pl. 10-3 10-9 s időtartamú [14], impulzusüzemű táplálással kisebb lesz a porrétegen átfolyó átlagos áram). Nem utolsó sorban a hatásfok növekedését energia megtakarítása mellett érjük el (a porleválasztó az impulzusokkal való táplálás miatt működési idejének közel felében ki van kapcsol- Vol. XIV. No. 1. 61
va, (9. ábra). Hasonló módon levezethető, hogy a leválasztó kamra legelső szakaszát a por feltöltésére, a többi zónát pedig a leválasztásra kell optimalizálni [50]. Vezessünk végig egy hasonló gondolatot a szórási technológiákra. A por, vagy folyadékcsepp felöltését a szóróeszköz kimeneténél elhelyezett nagyfeszültségű, koronázó csúcs végzi. A számítások és mérések itt is jól mutatják, hogy a nagyfeszültségű csúcs és a földelt céltárgy közötti térrész legnagyobb hányadában a villamos térérősség elhanyagolhatóan kicsi. Belátható, hogy a feltöltött részecskéket nem a villamos erőtér, hanem a levegőáram, esetenként nagynyomású rendszer juttatja el a célba. Különösen szembetűnő ez a helyzet az elektrosztatikus permetezésnél, ahol a nagyfeszültségű töltőelektród néhány méter, illetve néhányszor tíz méter távolságban van a céltárgytól. A permetező traktor vagy repülőgép akkor, amikor a permetcsepp megközelíti a permetezendő fát, vagy szőlőtőkét, már a hetedik határban jár. 9. ábra A porleválasztóból kibocsátott pormennyiség az impulzusüzemű táplálásra jellemző kitöltési tényező függvényében [14] 10. ábra Az elektrosztatikus szóróeszköz és a céltárgy közötti erőtér az elektródok közötti feszültség (1), és a tértöltés (2) hatására [14] 11. ábra Elektrosztatikus porszórás 12. ábra Elektrosztatikus permetezés, Bertholon abbé, 1785 [57] 62 Vol. XIV. No. 1.
Hogyan működik tehát valójában az elektrosztatikus porszóró (festékszóró, szálszóró vagy permetező) berendezés? A szóróeszközből kilépő port az ott elhelyezett nagyfeszültségű koronázó csúcs (koronázó elektród) feltölti. A nagyfeszültségű csúcs és a földelt céltárgy közötti térrész legnagyobb részében (a csúcs néhány milliméteres környezetét kivéve) a villamos térerősség elhanyagolható. A feltöltött porszemcséket nem a villamos erőtér, hanem levegőáram, esetenként nagynyomású rendszer juttatja el a céltárgy közelébe. A felszórást és a feltapadást valójában a céltárgyat körülölelő tértöltés és a földelt céltárgy között kialakuló villamos térerősség hozza létre. Az előbbi gondolatmenet szerint belátható, hogy a nagy ionáram, amely a külső koronázó csúcsról kiindulva a céltárgy felületére jutva az ott már lerakódott porban ellenkorona kisülést hoz létre, jelentősen rontja a bevonat felületi minőségét ( narancshéj effektus, (8. jobboldali ábra). A szóróeszköz végén, szabadon elhelyezett nagyfeszültségű csúcs az előbbiek mellett tűz- és robbanásveszélyt (oldószeres festék alkalmazása esetén), valamint kézi szóróeszköznél érintésvédelmi problémákat is okoz. Belátható, hogy a tértöltés hatásának modellezési eredményei messzire vezetnek. Sokkal előnyösebb megoldás a szóróeszköz belsejében kialakított, csak a részecskék feltöltésére optimalizált töltőrendszer, hiszen a külső koronázó csúcs nem csak felesleges, de szükségtelen károkat és veszélyeket is okoz. 2.3 Túlfeszültség- és zavarvédelem A információ technológia (IT) gyors előretörése, valamint a hétköznapi élet és az ipar legkülönbözőbb területein jelentkező kiszolgáltatottságunk ezeknek a rendkívül érzékeny, sérülékeny rendszereknek, környezetünk kiemelt kérdésévé tette a szoftver és hardver biztonságot [23,27,49]. Rendkívül fontossá vált ezáltal a Budapesti Elektrosztatikai Iskola kutatási és oktatási tevékenysége. Mi foglalkozunk az úgynevezett elektromágneses környezetvédelem kérdéseivel: az erőterek élettani biológiai hatásaival, az elektromágneses összeférhetőséggel (az EMC-vel), valamint a túlfeszültség- és zavarvédelemmel. Kutató és oktató munkánk tárgya tehát szinte valamennyi természetes és mesterséges erőtérnek azon zavaró, károsodást okozó hatása, amelyek miatt kollégáink és partnereink berendezései nem, vagy csak hibásan működnek. Kiemelt kutatási és oktatási területünk [22,38,40] a túlfeszültség- és zavarvédelem, és ezen belül a villámok másodlagos hatásai ellen létrehozandó úgynevezett másodlagos villámvédelem. Az elmúlt évtizedekben folyó kutató munkánk eredményeit közvetlenül alkalmaztuk nagyméretű oktatási épületek, kormányzati épületek és bankok, lakóparkok és lakóépületek érzékeny rendszereinek védelmére (tervek készítése és a kivitelezésben való közreműködés). Nemzetközi kapcsolatainkat (pl. az International Conference on Lightning Protection ICLP 30 konferenciáját ebből már 3 alkalommal Magyarországon szerveztük ezt a világon a villámvédelemben legrangosabb eseményt) is kihasználva a BME különböző karain elsőként vezettük be a védelem elvi és gyakorlati megoldásainak oktatását. A nappali alap, mester és doktori képzések mellett a felnőttképzésben és a mérnöktovábbképzésben is a fejlett országokkal egyidejűleg indítottuk meg az oktatást. Külön ki kell emelni a Magyar Elektrotechnikai Egyesület szervezésében már az 1990-es évek legelején megindított évenkénti Villámvédelmi Konferenciát, amely a tervezők, kivitelezők és üzemeltetők tájékoztatását szolgálja. Jelenleg a 20. MEE Villámvédelmi Konferencia szervezése folyik. Az energiaiparban ma a preventív villámvédelem alkalmazásának bevezetésén dolgozunk. A preventív villámvédelem (PLP [30,31, 52,53]) a védekezés új elméleti és gyakorlati megoldása. Célja az elsődleges és másodlagos hatások bekövetkezési valószínűségének csökkentése, vagy azok kiküszöbölése. Az előre megtervezett preventív eszközöket, módszereket és technológiákat csak villámveszély esetén, szigorúan a veszély időtartama alatt alkalmazzuk. A preventív védelmi elv más, pl. ipari elektrosztatikai veszélyek esetén is költséghatékonyan használható. 3. A JÖVŐ Az elmúlt évtizedekben a bekövetkező katasztrófák egyre gyakrabban és egyre kevésbé korlátozott körben jelentkeztek. Ezek a katasztrófák annak ellenére, hogy a különösen veszélyes technológiák a fejlett világból folyamatosan a fejletlen világba kerülnek át főként a fejlett világban szoktak fellépni. A tüzek és robbanások kezdetben egy-egy üzemen belül okoztak károkat az emberi életekben és a berendezésekben. A védekezés fejlődése következtében egyrészt csökkent az üzemeken belül az emberi élet veszélyeztetése, és csökkent az épületekben és berendezésekben bekövetkezett kár is. Más- Vol. XIV. No. 1. 63
részt a tűz, vagy robbanás okozta kárnak azon része, amely a termékek megsemmisülése miatt lépett fel, növekedett. Új elemként lépett be a termelés kiesése, az a kár, amely a kényszerű leállás miatt következett be. Szintén újdonság, hogy a katasztrófák méretének növekedése miatt esetenként szolgáltatás kiesésével, illetve a környezet jelentős károsodásával is számolnunk kell. Az óriási termelő egységek és a rendkívül nagy anyagmennyiségek miatt mind a természeti, mind pedig a technológiai eredetű katasztrófáknál egyre kevésbé tudjuk korlátozni a kár mértékét, térbeli és időbeli kiterjedését. Az elmondottakra nem csupán a média híradásai hívják fel a figyelmet, hanem az egyes szakterületek szakembereinek egyelőre még egymástól többé-kevésbé elszigetelt erőfeszítései is ezt mutatják. Az új európai és világszabványok egyre gyakrabban foglalkoznak mind a környezeti hatásokkal, mind a szolgáltatások kiesésével és az összefüggő körzeteket és területeket sújtó hatásokkal (pl. az IEC és MSZ EN 62305 új villámvédelmi szabványok). Az elektrosztatikus leválasztásban az ellenpárhuzamosan kapcsolt tirisztorokkal viszonylag egyszerűen megvalósított milliszekundomos impulzusüzemű táplálás kiépítése a legolcsóbb, de az elérhető eredmények is mérsékeltek. A mikroszekundumos impulzusüzemű táplálás egyrészt nem igényel nagyfeszültségű transzformátort és nagyfeszültségű kábeleket, de a leválasztó kamra tetején is elhelyezhető, kisméretű, de üzembiztos nagyfeszültségű kapcsolóüzemű tápegység rendkívül drága. Az ipari kivitelű nanoszekundumos táplálás még jelenleg is fejlesztés alatt áll. A nehézségek egy részét a leválasztó kamrában fellépő állóhullámok miatti rendszeres átütések jelentik. Várható, hogy a nanoszekundumos felfutású és hosszabb platóval rendelkező impulzusokat a kedvezőtlen hatású gázok felaprításában, átalakításában majd leválasztásában találhatjuk meg. A legújabb lépések az úgynevezett hideg plazma (egyelőre laboratóriumi) alkalmazásával, a gázok kémiai átalakításával hozhatnak új ipari eredményeket. Az ipari elektrosztatikában új anyagokat (pl. a térerősség függvényében a villamos ellenállásukat változtató anyagokat, anizotrop szerkezetű és tulajdonságú, illetve emlékező anyagokat) és új technológiákat (pl. e-tintát, e-papírt, elektrorheológiai folyamatokat használó módszereket) fejlesztünk. Alapvető ipari változások várhatók a mikromotorok (13. ábra) árának több nagyságrenddel való csökkentésétől, a nanotechnológiában pl. a génmanipulációban felhasználható csak az elektrosztatikai erőket használó eszközöktől (14. ábra) és új, környezetkímélő, anyag- és energiatakarékos elektrotechnológiák kifejlesztésétől. A légköri elektrosztatikában, a primer villámvédelemben újra és újra megjelenő nem konvencionális eszközök tudományos kezelése folyik. A szekunder villámvédelemben elengedhetetlen a statisztikai adatokra támaszkodó, valószínűségi alapon felépített gazdaságos védelmi rendszerek elterjesztése, és az egekbe szökő áraknak a preventív elvek szerinti mérséklése (esetenként soft computing módszerek felhasználásával) [30,31]. Mind a légköri elektrosztatika, mind pedig az ipari elektrosztatika területén a Budapesti Elektrosztatikai Iskola az új, valószínűségi szemléleten alapuló kockázat menedzsment [25,62] elterjesztését és az egyre érzékenyebb rendszerek szoftver és hardver védelmének összehangolt gazdaságos kezelését tűzi ki céljául. Új alapokra kell helyezni a potenciális veszélyek megítélését. A méréseket, számításokat, adatgyűjtést, modellvizsgálatokat valószínűségi alapú szakértői rendszerekkel (adat- és tudásbázissal, egységesített diagnosztikai és összehangolt terápiás rendszerekkel) kell továbbfejleszteni. Erősíteni kell a nemzetközi információáramlást, és fokozni kell a nemzetközi szervezetek együttműködését. IRODALOM [1] Balog E., Berta I., Kóczy T. L.: Fuzzy Logic in Lightning Protection, 23 rd ICLP Florence, Italy, 1996. [2] Balog E., Pula L., Kiss I., Kóczi L. T., Berta I., Evaluation of Electrostatic Hazards and Determination of Effective Protection Methods Based on Fuzzy Logic, 10th International Symposium on High Voltage Engineering, Montreal, Canada, 1997. [3] Balog E., Berta I.: Fuzzy Logic in Electrostatics Hazard Assessment, Electrostatics 1999., Inst.Phys.Conf.Ser.163. Section D, pp. 215-221. [4] Balog E, Berta I: Fuzzy solutions in electrostatics, Journal of Electrostatics Vol. 51 2001.pp. 409-415 [5] Berta I.: Szigetelõanyagok elektrosztatikus feltöltõdésekor keletkezõ villamos szikra energiájának vizsgálata. Diplomaterv, BME 1972. 91. [6] Berta I.: Elektrosztatikus feltöltődés változása szigetelőanyagokon, egyetemi doktori értekezés, Budapest, 1976. p. 231. 64 Vol. XIV. No. 1.
13. ábra Mikromotorok: a szilíciumalapú technológiával készített chipek megmozdultak [41]. 14. ábra Elektrosztatikus erőhatások felhasználása a nanotechnológiákban [64]. 4. táblázat ELEKTROSZTATIKA LÉGKÖRI ELEKTROSZTATIKA IPARI ELEKTROSZTATIKA Villámok fizikája Villámvédelem Passzív elektrosztatika (elektrosztatikai veszélyek) Aktív elektrosztatika (elektrosztatikai technológiák) Zivatarfelhő keletkezése Töltésszétválás kialakulása Kisülések előkisülés ellenkisülés főkisülés Primer (külső) villámvédelem Valószínűséggel súlyozott vonzási tér elmélet (PMAS) [38] Gördülő gömb szerkesztési eljárás (RS) [26,38,40] Szekunder (belső) villámvédelem [17,40,65] Preventív védelem (PLP) [30,31] Nem konvencionális eszközök és módszerek kritikája [26] Az emberi élet védelme Technológiai problémák Tüzek, robbanások [36] Elektrosztatikai szakértői rendszer (SCOUT) [19,24,25,62] Elektrosztatikus eredetű elektronikai sérülések (ESD) [23,27,35,36,49] Elektrosztatikai sterilitás [18,29] Porleválasztás szeparálás porszórás Festékszórás szálszórás Permetezés másolás (xerox) nyomtatás új kétfázisú, mikro-, nanotechnológiák [41,64] Vol. XIV. No. 1. 65
[7] Berta, I., Gastanek, N.: The Energy of Electrostatic Discharges, Electrostatics 1979; Institute of Physics, 1979, Ser. 48. pp. 67-72; [8] Berta I.. Fodor I., Kloknicer I.: Nagyenergiájú elektrosztatikus kisülések modellezése. Kandó Kálmán Villamosipari Fõiskola VI. Tudományos Ülésszak, Budapest, 1981. p. 104. [9] Berta I, Fodor I, Clement G.: Electrostatic Sparks on Charged Insulating Surfaces, Journal of Electrostatics Vol. 10 pp. 145-152. 1981. [10] Berta I., Czeiler A., Koltai M., Fodor I.: Simulation of Particle Movements in Powder Coating Processes, Electrostatics 1983., Oxford, Inst.Phys. Conf. Ser. 66. pp. 249-254 [11] Berta I., Pruzsinszky J.: Elektrostatik in der Landwirtschaft, IX. Vortrags, Informationsund Arbeitstagung, Elektrostatisches Beschichten, 1984. Dresden, pp. 8. [12] Berta I.: Simulation of Some Physical Processes in Electrostatic Precipitators, 2nd International Conference on Electrostatic Precipitation, Kyoto, 1984. pp. 405-411. [13] Berta I., Fodor I., Koltai M., Woynárovich G.: Particle Movements in Industrial Electrostatic Fields, ELECTROSTATICS 1985. 5th Int. Conf. Uppsala, pp. 9. [14] Berta I.: Ipari elektrosztatikai technológiák hatékony működése és fejlesztése, kandidátusi értekezés, Budapest, 1987. 118. [15] Berta I., Horváth T.: Einfluss der Raumladung bei der Abscheidung von Pulvern und Stauben, Berichte der X. Vortrags-, Informations und Arbeitstagung Elektrostatisches Beschichten, Dresden, 1988. pp. 51-54. [16] Berta I.: Static Elimination and Control, European EMC-ESD Conference and Shielding Exhibition, London, 1989. pp. 116-133. [17] Berta I., Horváth T., Havas Á.: Igniting Effects of Discharges Induced by Lightning, 21st ICLP VDE Verlag, Berlin, 1992. pp. 459-462. [18] Berta I., Czvikovszky G., Grabner P.: Electrostatic Charging of Plastic Bioimplants, Periodica Politechnica, Budapest, Ser. El. Eng. Vol. 38, No.3, pp 299-310 (1994) [19] Berta I: Static Control Modeling and Application, Journal of Electrostatics Vol. 30 pp. 365-379. 1993. [20] Berta I.: Elektrosztatika és környezetvédelem, akadémiai doktori értekezés, Bp., 1994. [21] Berta I., Static Electricity Hazards: Solid Surfaces and Gases, Chapter 31. in Handbook of Electrostatic Processes, J. S. Chang, A. J. Kelly, and J. M. Crowley, Eds. New York: Marcel Dekker, Inc., New York, 1995, pp. 703-722. [22] Berta I., Horváth T., Szedenik N.: Multimedia Education in Atmospheric Electrostatics, ESA-IEJ Joint Symposium on Electrostatics, Stanford University, US, 23 June 1998. [23] Berta I., Berta I. Zs.: EMC and Information security in power engineering, Scientific Bulletin of the Politechnica University of Timisoara, Romania, Transaction on Power Engineering, Proc. Of the 5 th Int. Power Systems Conf., 6-7. 11. 2003. pp. 69-76. [24] Berta I.: Static control, Journal of Electrostatics, Vol. 63, Issues 6-10, 2005, pp. 679-685. [25] Berta I.: Use of Soft Computing Methods in Risk Assessment of Electrostatic Fire and Explosion Hazards in Industries, Journal of Electrostatics, Invited Paper, Volume 67, Issues 2-3, May 2009, Pages 235-242. [26] Berta I.: Lightning Protection: Challenges, Solutions and Questionable Steps in the 21st Century, Journal of Physics, Volume 301 2011, 012063, p. 6. [27] Berta I. Zs., Berta I.: Hardver- és szoftverbiztonság, Elektrotechnika, 96. évf. 10. és 11. szám, 2003. pp. 266-269. [28] Grabner P., Berta I., Szedenik N., Pula L.: The Effect of Size and Shape on Electrostatic Particle Charging Processes, 6th International Conference on Electrostatic Precipitators, Budapest, 1996. [29] Grabner P., Berta I., Iványi A.: Electrostatic sterility, Journal of Electrostatics, Vol. 40 pp. 591-596 1997. [30] Gulyás A., Németh B., Szonda S., Berta I.: Application of Preventive Measures in Lightning Protection. 28 th ICLP, Kanazawa, Paper 8p5, 2006 [31] Gulyás A., Németh B., Kiss I., Berta I.: Theoretical Framework of Preventive Lightning Protection, 29th International Conference on Lightning Protection, 2008. Uppsala [32] Horvath T., Berta I.: Mathematical Simulation of Electrostatic Hazards, Static Electrification, Inst. Phys. Conf. Ser., No. 27, pp. 256-263, (1975). [33] Horváth T. - Berta I.: The Effective Location of Eliminators in the Electric Field of Moving Sheet Materials and Conducting Rollers, 1977. Europ. Fed. Chem Engng. 3rd Int. Congr. Static Electricity, Grenoble 32. a. 66 Vol. XIV. No. 1.
[34] Horváth T., Berta I., Hughes, J. F., Blythe, A. R.: Az elektrosztatikus feltöltõdés változása fémhengerektõl elváló szigetelõ felületeken, Elektrotechnika, 1980. 73.évf. 11.sz. 415-421. [35] Horváth T., Berta I.: Static Elimination, 1982. Research Studies Press a Division of John Wiley and Sons Ltd. Chichester, 1982. p. 118. [36] Horváth T., Berta I., Pohl J.: Az elektrosztatikus feltöltődések, Műszaki Könyvkiadó, Bp,1984.p 334. [37] Horváth T., Berta I.: Neitralisacia staticheskogo elektrichestvo, (Static Elimination) Moscow, 1987 p 104 (Russian) [38] Horváth T.: Computation of Lightning Protection, 1991, Research Studies Press, Taunton, p 204 [39] Horváth T., Jeszenszky S.: A magyar elektrotechnika története, MEE, Bp. 2000. p. 344. [40] Horváth T.: Understanding Lightning and Lightning Protection. 2006, Research Studies Press (Wiley & Sons) http://www.wiley.com/go/horvath [41] Houzego, P. J.: Electrostatic Micromotors, Inst. Phys. Conf. Ser No. 118. Sec. 3. 1991. Oxford, pp. 119-128. [42] Hughes, J. F., Au, A. M. K., Blythe A. R.: Electrical Charging and Discharging Between Films and Metal Rollers, Electrostatics 79. Inst. Phys. Conf. Ser. 48. 37-44. [43] Iváncsy T., Kiss I., Suda J., Berta I.: Efficiency of the Precipitation of Fine Particles Influenced by the ESP Supply Mode. Proceedings of the IX. Int. Conf. on Electrostatic Precipitation, Kruger Gate, South Africa, 2004, A01 [44] Iváncsy T.: Elektrosztatikus porleválasztó berendezések impulzus üzemű táplálásának modellezése, BME Budapest, 2012. (PhD dolgozat kézirata) [45] Kiss I., Pula L., Balog E., Koczy L. T., Berta I.: Fuzzy logic in industrial electrostatics, Journal of Electrostatics, Vol. 40 pp. 561-566, 1997. [46] Kiss I., Suda J., Kristóf G., Berta I.: The Turbulent Transport Process of Charged Dust Particles in Electrostatic Precipitator, 7th international Conference on Electrostatic Precipitation, Kyongju, Korea, 20-25 September 1998. [47] Kiss I., Ivancsy T., Berta I.: New Results in Fuzzy Logic Based ESP Modelling, 8th International Conference on Electrostatic Precipitation (2001) Birmingham, Alabama USA, Proceedings A3-1, p 6. [48] Kiss I.: Elektrosztatikus porleválasztó berendezések újszerű modellezése, BME Budapest, 2004. PhD dolgozat [49] Kiss I., Németh B., Szedenik N., Gulyás A., Berta I.: Advanced Risk Analysis of Systems Endangered by ESD, IOP (Institute of Physics), Electrostatics 2007, 2007. Oxford, UK [50] Masuda, S.: Laternal Propagation of Backdischarge in Tri-electrode System, Inst. Phys. Conf. Ser. No. 48.1979. pp. 9-16. [51] Moore, A. D.: Electrostatics and its Applications, John Wiley & Sons, Inc. New York 1973. [52] Németh B., Gulyás A., Kiss I., Berta I.: Practical Use of Preventive Lightning Protection, 15 th ISH, Ljubljana, Slovenia 2007 [53] Németh B., Kiss I., Berta I.: Preventive Lightning Protection for Live Line Workers, 2008 IEEE ISEI 2008, Int. Symposium on Electrical Insulation, 2008.Vancouver, Canada [54] Németh J.: From the BME to World Renown, BME Univ. Publishers, Bp. 2005. p. 230. [55] Oglesby, S.: Keynote Address, 1 st Internatioanal Conference on ESP, Monterey, California, 1981. pp 3-15 [56] Palotai T., Berta I., Czeiler A., Szedenik N., Koltai M.: Space Charge Effects in Electrostatic Precipitators, 3rd Int. Conf. on ESP, Abano/Venice, 1987. pp. 527-533. [57] Prinz, H.: Feuer, Blitz und Funke, Verlag F. Bruckmann, München, 1965. [58] Robbanásbiztonsági villamos szabályzat, Szabványgyűjtemények 27., I-II kötet, Berta I.: 1. Általános rendelkezések, 4. Elektrosztatikus feltöltõdések, Szabványkiadó, Bp., 1978. [59] [59] Suda J., Kiss I., Lajos T., Berta I.: Study of Particle Dispersion and Turbulance Modification Phenomena in Electrostatic Precipitators, 8th International Conference on Electrostatic Precipitation (2001) Birmingham, Alabama, USA, Proceedings A1-3, p 8. [60] Suda, J. M., Ivancsy, T., Kiss, I., Berta, I., Complex Analysis of Ionic Wind in ESP Modeling, The 10th Int. Conf. on Electrostatic Precipitation, Australia. 2006. [61] Suda J. M.: Kétfázisú áramlás modellezése elektrosztatikus leválasztókban, BME Budapest, 2007. PhD dolgozat [62] Szabó S, V,. Kiss I., Berta I.: Explosion Safety in Industrial Electrostatics, Journal of Phisics, Conf. Ser. Volume 268, 2011. 012029 p 6 Vol. XIV. No. 1. 67
[63] Szedenik N., Palotai T., Berta I.: Simulation of Behaviour of Charged Particle Clouds, Electrostatics 1987. Oxford, Inst. Phys. Conf. 85. pp.109-113. [64] Washizu, M.: Bio-nanotechnology of DNA Based on Electrostatic Manipulation, Inst. Phys. Conf. Ser. No. Sec. 3 2003. pp. 89-94. [65] Woynárovich G., Schneemaier Á., Tatár D., Berta I.: Risk Evaluation of Buildings Equipped with Primary and Secondary Lightning Protection, 23 rd ICLP Florence, Italy, 1996. pp.718-723. 68 Vol. XIV. No. 1.