Реферат: Защита от электромагнитных полей

ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Источникиэлектромагнитных полей радиочастот и их характеристика

Источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются:атмосферное электричество, радиоизлучения, электрические и магнитные поляЗемли, искусственные источники (установки ТВЧ, радиовещание и телевидение,радиолокация, радионавигация и др.). Источниками излучения электромагнитнойэнергии являются мощные телевизионные и радиовещательные станции, промышленныеустановки высокочастотного нагрева, а также многие измерительные, лабораторныеприборы. Источниками излучения могут быть любые элементы, включенные в высокочастотнуюцепь.

Токи высокой частоты применяют дляплавления металлов, термической обработки металлов, диэлектриков иполупроводников и для многих других целей. Для научных исследований в медицинеприменяют токи ультравысокой частоты, в радиотехнике — токи ультравысокой исверхвысокой частоты. Возникающие при использовании токов высокой частотыэлектромагнитные поля представляют определенную профессиональную вредность,поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействия на организм.

Токи высокой частоты создают в воздухеизлучения, имеющие ту же электромагнитную природу, что и инфракрасное,видимое, рентгеновское и гамма-излучение. Различие между этими видами энергии— в длине волны и частоте колебаний, а значит, и в величине энергии кванта,составляющего электромагнитное поле. Электромагнитные волны, возникающие приколебании

электрических

зарядов (при прохождении переменныхтоков), называются радиоволнами.

Электромагнитное поле характеризуетсядлиной волны

l,мили частотой колебания f,Гц:

l = сТ ==

elf, или с == lf, (45)

где с = 3 •

10s м/с — скорость распространения радиоволн,равная скорости света; f — частотаколебаний, Гц;

Т

= 1// — период колебаний.

Интервал длин радиоволн — от миллиметров до десятковкилометров, что соответствует частотам колебаний в диапазоне от 3 • 104Гц до 3 • 10" Гц (рис. 17).

Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точкепространства зависит от мощности генаратора и расстояния от него. На характерраспределения поля в помещении влияет наличие металлических предметов иконструкций, которые являются проводниками, а также диэлектриков, находящихся вЭМП.

Источники электромагнитных полей промышленнойчастоты в электроустановках сверхвысокого напряжения (СВН)

При эксплуатации электроэнергетических установок — открытыхраспределительных устройств (ОРУ) и воздушных ЛЭП напряжением выше 330 кВ — впространстве вокруг токоведущих частей действующих электроустановок возникаетсильное электромагнитное поле, влияющее на здоровье людей. В электроустановкахнапряжением ниже 330 кВ возникают менее интенсивные электромагнитные поля, неоказывающие отрицательного влияния на биологические объекты.

Эффектвоздействия электромагнитного поля на биологический объект принято оцениватьколичеством электромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахожденииего в поле. При малых частотах (в данном случае 50 Гц) электромагнитное полеможно рассматривать состоящим из двух полей (электрического и магнитного),практически не связанных между собой. Электрическое поле возникает при наличиинапряжения на токоведущих частях электроустановок, а магнитное — припрохождении тока по этим частям. Поэтому допустимо рассматривать отдельно другот друга влияние, оказываемое ими на биологические объекты.

Установлено, что влюбой точке поля в электроустановках сверхвысокого напряжения (50 Гц).поглощенная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньшепоглощенной им энергии электрического поля (в рабочих зонах открытыхраспределительных устройств и проводов ВЛ-750 кВ напряженность магнитного полясоставляет 20—25 А/м при опасности вредного влияния 150—200 А/м).

На основании этого был сделан вывод, что отрицательноедействие электромагнитных полей электроустановок сверхвысокого напряжения (50Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряженность Е, кВ/м.

В различных точках пространства вблизи электроустановокнапряженность электрического поля имеет разные значения и зависит от рядафакторов: номинального напряжения, расстояния (по высоте и горизонтали)рассматриваемой точки от токоведущих частей и др.

Воздействиеэлектромагнитных полей на организм человека

Промышленная электротермия, в которой применяются токирадиочастот для электротермической обработки материалов и изделий (сварка,плавка, ковка, закалка, пайка металлов; сушка, спекание и склеиваниенеметаллов), широкое внедрение радиоэлектроники в народное хозяйство позволяютзначительно улучшить условия труда, снизить трудоемкость работ, добитьсявысокой экономичности процессов производства. Однако электромагнитныеизлучениярадиочастотных установок, воздействуя на организм человека в дозах, превышающихдопустимые, могут явиться причиной профессиональных заболеваний. В результатевозможны изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной Я других системорганизма человека.

Действие электромагнитных полей наорганизм человека проявляется в функциональном расстройстве центральнойнервной системы; субъективные ощущения при этом — повышенная утомляемость,головные боли и т. п. Первичным проявлением действия электромагнитной энергииявляется нагрев, который может привести к изменениям и даже к повреждениямтканей и органов. Механизм поглощения энергии достаточно сложен. Возможнытакже перегрев организма, изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Полясверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновениюкатаракты (помутнению хрусталика). Многократные повторные облучения малойинтенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствамцентральной нервной системы. Степень биологического воздействияэлектромагнитных полей на организм человека зависит от частоты колебаний,напряженности и интенсивности поля, длительности его воздействия. Биологическоевоздействие полей разных диапазонов неодинаково. Изменения, возникающие ворганизме под воздействием электромагнитных полей, чаще всего обратимы.

Врезультате длительного пребывания в зоне действия электромагнитных полейнаступают преждевременная утомляемость, сонливость или нарушение сна, появляютсячастые головные боли, "«наступает расстройство нервной системы и др.При систематическом облучении наблюдаются стойкие нервно-психическиезаболевания, изменение кровяного давления, замедление пульса, трофическиеявления (выпадение волос, ломкость ногтей и т. п.).

Аналогичное воздействие на организм человека оказываетэлектромагнитное поле промышленной частоты в электроустановках сверхвысокогонапряжения. Интенсивные электромагнитные поля вызывают у работающих нарушениефункционального состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистойсистемы и периферической крови. При этом наблюдаются повышенная

утомляемость, вялость, снижениеточности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, возникновениеболей в сердце (обычно сопровождается аритмией), голов ные боли.

Предполагается, что нарушение регуляциифизиологических функций организма обусловлено воздействием поля на различныеотделы нервной системы. При этом повышение возбудимости центральной нервнойсистемы происходит за счет рефлекторного действия поля, а тормозной эффект —за счет прямого воздействия поля на структуры головного и спинного мозга.Считается, что кора головного мозга, а также промежуточный мозр особенно чуствительны к воздействиюполя.

Наряду с биологическим действием электрическое полеобусловливает возникновение разрядов между человеком и металлическим предметом,имеющим иной, чем человек, потенциал. Если человек стоит непосредственно наземле или на токопроводящем заземленном основании, то потенциал его телапрактически равен нулю, а если он изолирован от земли, то тело оказывается поднекоторым потенциалом, достигающим иногда нескольких киловольт.

Очевидно, что прикосновение человека,изолированного от земли, к заземленному металлическому предмету, равно как иприкосновение человека, имеющего контакт с землей, к металлическому предмету,изолированному от земли, сопровождается прохождением через человека в землюразрядного тока, который может вызывать болезненные ощущения, особенно впервый момент. Часто прикосновение сопровождается искровым разрядом. В случаеприкосновения к изолированному от земли металлическому предмету большойпротяженности (трубопровод, проволочная ограда на деревянных стойках и т. п.или большого размера металлическая крыша деревянного здания и пр.) сила тока,проходящего через человека, может достигать значений, опасных для жизни.

Нормированиеэлектромагнитных полей

Исследованиями установлено, чтобиологическое действие одного и того же по частоте электромагнитного по-лязависит от напряженности его составляющих (электрической и магнитной) илиплотности потока мощности для диапазона более 300 МГц. Это является критериемдля

определения биологической активностиэлектромагнитных излучений. Для этого электромагнитные излучения с частотой до300 МГц разбиты на диапазоны, для которых установлены предельно допустимыеуровни напряженности электрической, В/м, и магнитной, А/м, составляющих поля.Для населения еще учитывают их местонахождение в зоне застройки или жилыхпомещений.

Согласно ГОСТ 12.1.006—84, нормируемыми параметрами вдиапазоне частот 60 кГц — 300 МГц являются напряженности Е и Н электромагнитногополя. На рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала,профессионально связанного с воздействием электромагнитного поля, предельнодопустимая напряженность этого поля в течение всего рабочего дня не должнапревышать нормативных значений.

где

s — плотность потока мощности излученияэлектромагнитной энергии» Вт/м2; 5эф — эффективная поглощающаяповерхность тела человека, м2.

Втабл. 3 приведены предельно допустимые плотности потока энергииэлектромагнитных полей (ЭМП) в диа-назоне частот 300 МГц—300000 ГГц

и

Таблица 3.

Нормы облученияУВЧ и СВЧ

Плотность потока мощности энергии а, Вт/м'

Допустимое время пребывания в зоне воздействия ЭМП

Примечание

До 0,1

0,1-1

1-10

Рабочий день

Не более 2 ч

Не более 10 мин

В остальное рабочее время плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2 При условии пользования защитными очками. В остальное рабочее время плотность потока энергий не должна превышать 0,1 Вт/м2

время пребывания на рабочих местах и в местах возможногонахождения персонала, профессионально связанного с воздействиемЭМП.

В табл. 4 приведено допустимое время пребывания человека вэлектрическом поле промышленной частоты сверхвысокого напряжения (400 кВ ивыше).

Таблица 4.

Предельно допустимое время c напряжением400 кВ и выше

Электрическая напряженность Е, кВ/м

Допустимое время пребывания, мин

Примечание

<5

5—10 10—15

15—20 20—25

Вез ограничений (рабочий день) <180 <90 <10 <5

Остальное время рабочего дня человек находится в местах, где напряженность электрического поля меньше или равна 5 кВ/м

Ограничение времени пребывания человека в электромагнитномполе представляет собой так называемую «защиту временем».

Если напряженность поля на рабочем месте превышает 25 кВ/мили если требуется большая продолжительность пребывания человека в поле, чемуказано в табл. 4, работы должны производиться'^ применением защитных средств —экранирующих устройств или экранирующих костюмов.

Пространство, в котором напряженность электрического поляравна 5 кВ/м и больше, принято называть опаснойзоной или зоной влияния.Приближенно можно считать, что эта зона лежит в пределах круга с центром вточке расположения ближайшей токоведущей части, находящейся под напряжением, ирадиусом

R== 20 м для электроустановок 400—500 кВ и R= 30 м для электроустановок 750 кВ (рио. 18). На пересечениях линийэлектропередачи сверхвысокого (400—750 кВ) и ультравысокого (1150 кВ)напряжения с железными и автомобильными дорогами устанавливаются специальныезнаки безопасности, ограничивающие зоны влияния этих воздушных линий.

Рис.18. Радиусы опасных зон (зон влияния):

а—источник влияния—открытоераспределительное устройство или провода воздушной линии электропередачи; б —источник влияния — токове-дущие части аппаратов

Допустимое значение тока, длительнопроходящего через человека и обусловленного воздействием электрического поляэлектроустановок сверхвысокого напряжения, составляет примерно 50—60 мкА, чтосоответствует напряженности электрического поля на высоте роста человекапримерно 5 кВ/м. Если при электрических разрядах, возникающих в моментприкосновения человека к металлической конструкции, имеющей иной, чем человек,потенциал, установившийся ток не превышает 50— 60 мкА, то человек, как правило,не испытывает болевых ощущений. Поэтому это значение тока принято в качественормативного (допустимого).

Измерение интенсивности электромагнитных полей

Для определения интенсивности электромагнитных полей,воздействующих на обслуживающий персонал, замеры проводят в зоне нахожденияперсонала по высоте от уровня пола (земли) до 2 м через 0,5 м. Для определенияхарактера распространения и интенсивности полей в цехе, на участке, в кабине,помещении (лаборатории и др.) должны быть проведены измерения в точках пересечениякоординатной сетки со стороной в 1 м. Измерения проводят (при максимальноймощности установки) периодически, не реже одного раза в год, а также при приемев эксплуатацию новых установок, изменениях в конструкции и схеме установки,проведении ремонтов и т. д.

Исследования электромагнитных полей нарабочих ме-? стах должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ12.1.002—84, ГОСТ 12.1.006—84 по методике, утвержденной Минздравом СССР.

Для измерения интенсивности электромагнитных полейрадиочастот используется прибор ИЭМП-1. Этим прибором можно измеритьнапряженности электрического и магнитного полей вблизи излучающих установок вдиапазоне частот 100 кГц—300 МГц для электрического поля и в диапазоне частот100 кГц — 1,5 МГц — для магнитного поля. С помощью данного прибора можноустановить зону, в пределах которой напряженность поля выше допустимой.

Плотность потокамощности в диапазоне УВЧ—СВЧ измеряют прибором ПО-1, с помощью которого можноопределить среднее по времени значение о,Вт/м2.

Измерения напряженности электрическогополя в электроустановках сверхвысокого напряжения производят приборами типаПЗ-1, ПЗ-1 м и др.

Измеритель напряженности электрического поля-работаетследующим образом. В антенне прибора электрическое поле создает э. д. с>,которая усиливается с помощью транзисторного усилителя, выпрямляется полупроводниковымидиодами и измеряется стрелочным микро-амперметром.'Антенна представляет собойсимметричный диполь, выполненный в виде двух металлических пластин,размещенных одна над другой. Поскольку наведенная в симметричном диполе э. д.с. пропорциональна напряженности электрического поля, шкала м аллиамперметраотградуирована в киловольтах на метр (кВ/м).

Измерение напряженности должнопроизводиться во всей зоне, где может находиться человек в процессе выполненияработы. Наибольшее измеренное значение напряженности является определяющим. Приразмещении рабочего места на земле наибольшая напряженность обычно бывает навысоте роста человека. Поэтому замеры рекомендуется производить на высоте 1,8м от уровня земли.

Напряженностьэлектрического поля, кВ/м, для любой точки можно определить из выражения

где

t — линейная плотность заряда провода,Кл/м; e0 = 8,85 • 1012 — электрическая постоянная, Ф/м; т — кратчайшее расстояние от провода доточки, в которой определяется напряженность, м.

Это выражение предусматривает определение напряженностиэлектрического поля уединенного бесконечно длинного прямолинейного проводника,заряженного равномерно по длине. Вводя соответствующие поправки, можно сдостаточной точностью определить уровни напряженности электрического поля взаданных точках линии и подстанции сверхвысокого напряжения в реальныхусловиях.

Методы защитыот электромагнитных полей

Основные меры защиты от воздействияэлектромагнитных излучений:

уменьшение излучения непосредственно уисточника (достигается увеличением расстояния между источником направленногодействия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора);рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностьюболее 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями,покрытыми радиопоглощающими материалами — кирпичом, шлакобетоном, а такжематериалами, обладающими отражающей способностью —-масляными красками и др.);дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении(для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна,защищенные металлической сеткой); экранирование источников излучения и рабочихмест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки изметалла, обладающего высокой электропроводностью — алюминия, меди, латуни,стали); организационные меры (проведение дозиметрического контроляинтенсивности электромагнитных излучений — не реже одного раза в 6 месяцев; медосмотр— не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день,допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервнойсистемы, сердца, глаз);

применение средств индивидуальной защиты (спецодежда,защитные очки и др.).

У индукционных плавильных печей инагревательных индукторов (высокие частоты) допускается напряженность поля до20 В/м. Предел для магнитной составляющей напряженности поля должен быть 5А/м. Напряженность ультравысокочастотных электромагнитных полей (средние идлинные волны) на рабочих местах не должна превышать 5 В/м.

Каждая промышленная установкаснабжается техническим паспортом, в котором указаны электрическая схема,защитные приспособления, место применения, диапазон волн, допустимая мощностьи т. д. По каждой установке ведут эксплуатационный журнал, в котором фиксируютсостояние установки, режим работы, исправления, замену деталей, изменениянапряженности поля. Пребывание персонала в зоне воздействия электромагнитныхполей ограничивается минимально необходимым для проведения операций временем.

Новые установки вводят в эксплуатацию после приемки их, прикоторой устанавливают выполнение требований и норм охраны труда, норм поограничению полей и радиопомех, а также регистрации их в государственныхконтролирующих органах..

Генераторы токов высокой частоты устанавливают в отдельныхогнестойких помещениях, машинные генераторы — в звуконепроницаемых кабинах.Для установок мощностью до 30 кВт отводят площадь не менее 40 м2,большей мощности — не менее 70 м2. Расстояние между установкамидолжно быть не менее 2 м, помещения экранируют, в общих помещениях установкиразмещают в экранированных боксах. Обязательна общая вентиляция помещений, апри наличии вредных выделений — и местная. Помещения высокочастотных установокзапрещается загромождать металлическими предметами. Наиболее простым иэффективным методом защиты от электромагнитных полей является «защитарасстоянием». Зная характеристики металла, можно рассчитать толщину экрана

S, мм, обеспечивающую заданное ослаблениеэлектромагнитных полей на данном расстоянии:

где

w = 2nf — угловая частота переменного тока,рад/с;

m

— магнитная проницаемость металла защитного экрана, Г/м; g —электрическая проводимость металла экрана (Ом • м)'1; Эх—эффективность экранирования на рабочемместе, определяемая из выражения

Эх= Нх,/Нхэ (49)

где Нхи Нхэ — максимальные значениянапряженности магнитной составляющей поля на расстоянии х, м от источника соответственно без экрана и с экраном, А/м.

Напряженность Нц может быть определена из выражения

Нх = wIa2bm/ 4x2 (50)

где

w и а — числовитков и радиус катушки, м; I — сила тока в катушке, А; х — расстояние от источника (катушки)до рабочего места, м; bm — коэффициент, определяемыйсоотношением х/а (при х/а > 10 bm= 1).

Еслирегламентируется допустимая электрическая составляющая поля

Eд, магнитная составляющая может быть определена из выражения

H

д =1,27×105 (Eд /xf) (51)

где

f— частота поля, Гц.

Экранирование —

наиболее эффективный способ защиты. Электромагнитное полеослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположногонаправления. Степень ослабления электромагнитного поля зависит от глубиныпроникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитнаяпроницаемость экрана и выше частота экранируемого поля, тем меньше глубинапроникновения и необходимая толщина экрана. Экранируют либо источник излучений,либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие.

Длязащиты работающих от электромагнитных излучений применяют заземленные экраны,кожухи, защитные козырьки, устанавливаемые на пути излучения. Средства защиты(экраны, кожухи) из радиопоглоща-ющих материалов выполняют в виде тонкихрезиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона, ферромагнитныхпластин.

Длязащиты от электрических полей сверхвысокого напряжения (50 Гц) необходимоувеличивать высоту подвеса фазных проводов ЛЭП. Для открытых распределительныхустройств рекомендуются заземленные экраны

(стационарные или временные) в видекозырьков, навесов и перегородок из металлической сетки возле коммутационныхаппаратов, шкафов управления и контроля. К средствам индивидуальной защиты отэлектромагнитных излучений относят переносные зонты, комбинезоны и халаты изметаллизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципузаземленного сетчатого экрана.

Защита отлазерного излучения

Лазеры широко применяют в технике, медицине. Принципдействия лазеров основан на использовании вынужденного электромагнитногоизлучения, возникающего в результате возбуждения квантовой системы. Лазерное излучение является электромагнитнымизлучением, генерируемым в диапазоне длин волн 0,2—1000 мкм, который может бытьразбит в соответствии с биологическим действием на ряд областей спектра:

0,2—0,4 мкм—ультрафиолетовая область;0,4—0,7—видимая; 0,75—1,4 мкм — ближняя инфракрасная; свы-I ше 1,4 мкм—дальняяинфракрасная область. Основными энергетическими параметрами лазерного излученияI являются: энергия излучения, энергияимпульса, мощность излучения, плотность энергии (мощности) излучения, длинаволны.

При эксплуатации лазерных установокобслуживающий персонал может подвергаться воздействию ряда опасных и вредныхпроизводственных факторов. Основную опасность представляют прямое, рассеянноеи отраженное излучение.

Наиболее чувствительным органом к лазерному излучениюявляются глаза — повреждения сетчатки глаз могут быть при сравнительнонебольших интенсивностях.

Лазерная безопасность — этосовокупность технических, санитарно-гигиенических и организационных мероприятий,обеспечивающих безопасные условия труда персонала при использовании лазеров.Способы защиты от лазерного излучения подразделяют на коллективные и индивидуальные.

Коллективныесредства защиты

включают: применение телевизионных систем наблюдений за ходом процесса,защитные экраны (кожухи); системы блокировки и сигнализации; ограждениелазерно-опаснои зоны. Для контроля лазерного излучения и определения границлазерно-опаснои зоны применяют калориметрические, фотоэлектрические и другиеприборы.

В качестве средствиндивидуальной защиты используют специальные противолазерные очки, щитки,маски, технологические халаты и перчатки. Для уменьшения опасности поражения засчет уменьшения диаметра зрачка оператора в помещениях должна быть хорошаяосвещенность рабочих мест: коэффициент естественной освещенности должен бытьне менее 1 ,.5 %, а общее искусственное освещение должно создаватьосвещенность не мен

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Радиоприем, приемники и передатчики

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Громкоговорители динамики, рупоры и телефоны

25 Июня 2015

Реферат по радиоэлектронике

Измерение параметров АЦП

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Контроль динамических параметров ЦАП

29 Августа 2013