Защита от электромагнитных полей.
Источники электромагнитных полей в промышленности: печи индукционного и диэлектрического нагрева, радио и телевизионные установки, антенны, фидерные устройства.
ЭМП – совокупность электрического и магнитного поля, характеризуется двумя составляющими: напряженностью электрического поля Е, В/м и напряженностью магнитного поля Н, А/м.
Вблизи точечного источника электромагнитного поля можно выделить три зоны: зону индукции (зону Френеля), зону интерференции и зону излучения (зону Фраунгофера). Они находятся на расстояниях соответственно. Если источник электромагнитного поля направленного действия, например, параболическая антенна, то зоны индукции, интерференции и излучения находятся на расстояниях соответственно, где D – диаметр (раскрыв) антенны.
В зоне индукции электромагнитное поле определяется напряжённостями его составляющих Е, В/м и Н, А/м. В зонах интерференции и излучения основной величиной является плотность потока энергии ППЭ, Вт/м2.
При распространении ЭМП происходит перенос энергии, сопровождающийся плотностью потока энергии ППЭ
, Вт/м2 – векторно – энергетическая характеристика электромагнитных излучений
Международный регистр классифицирует электромагнитные поля по частоте:
f | наименование | λ, м | λ/6, м | Диапазон |
30-300кГц | километровые | 10000-1000 | 1666-166 | НЧ низкочастотный |
300-3000 кГц | гектаметровые | 1000-100 | 166-16,6 | СЧ среднечастотны |
3-30 МГц | декаметровые | 10-100 | 16,6-1,66 | (!) ВЧ высокочасто |
30-300 МГц | метровые | 10-1 | Очень высоко частотный | |
300-3000 МГц | дециметровые | 0,1-1 | Ультра ВЧ | |
3-30 ГГц | сантиметровые | 0,01-0,1 | Почти 0 | Сверх ВЧ |
30-300 ГГц | миллиметровое | 0,01 – 0.001 | Почти 0 | Крайне ВЧ |
Различают ближнюю (индукция) и дальнюю (излучение) зоны источника ЭМП
Ближние зоны - на расстоянии от источника меньше λ/6.
Дальняя зона на расстоянии больше лямбда/6. Здесь поле сформировалось, имеет место бегущая волна. Явно выражены обе составляющие. Эта зона более опасна.
Воздействие ЭМП на человека:
- Нагрев
- Разложение крови
- Трофические явления
- Нервные и психические расстройства у лиц генетически ослабленных
Нормирование ЭМП на производстве
Производится по СН 2.2.4.1191-03 которые в зависимости от диапазона частот ЭМП задают электромагнитную экспозицию (ЭЭ) отдельно для электрической, магнитной составляющих поля и отдельно для ППЭ:
Параметр | ЭЭ, МГц | ЭЭ, ГГц | |||
0,03-3 | 3-30 | 30-50 | 50-300 | ||
ЭЭЕ | … | … | |||
ЭЭН | … | 0.72 | … | ||
ЭЭППЭ | |||||
Емах | |||||
Нмах | |||||
ППЭмах мкВт/см2 |
Еt – допустимое значение при времени воздействия t
При воздействии на рабочее место нескольких источников одного нормируемого диапазона ведется суммирование с целью нормирования следующим образом:
,
Для СВЧ:
Если излучение разных нормируемых диапазонов, то должно выполняться условие:
В соответствии СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 для обслуживающего персонала (пользователя) земной станции:
− предельно допустимое значение плотности потока энергии (ППЭ) должно быть не более 2 Вт∙ч/м2;
− максимально допустимое значение поверхностной плотности потока энергии (ПППЭ) должно быть не более Пдоп.max = 10 Вт/м2.
Кроме того, СанПиН регламентируют интенсивность электромагнитного излучения радиочастот (ЭМИ РЧ) на территории жилой застройки, которая не должна превышать предельно допустимого значения 0,1 Вт/м2
Значение ПППЭ антенны земной станции может быть определено по формуле, Вт/м2:
где:
Р - мощность передатчика, Вт;
G(q) - значение коэффициента усиления антенны в направлении точки наблюдения, находящейся под углом от оси (направленность);
R - расстояние от антенны до точки наблюдения.
Минимально допустимое расстояние Rmin, м, нахождения персонала от антенны земной станции при ее работе в режиме передачи при максимально допустимом значении ПППЭ Пдоп.max= 10 Вт/м2:
В соответствии с нормой зависимость минимально допустимого расстояния расположения антенны земной станции от территорий жилой застройки Rж.з. рассчитывается по формуле, м:
Методы защиты от ЭМП
ГОСТ 12.1.006-84
- Использование источников по возможности меньшей мощности
- Экранирование
- Использование радиопоглощающих материалов
- Планировочные решения
- Использование СИЗ
Экранирование
Чаще всего используют экраны из электропроводных магнитопроницаемых материалов. Экраны обязательно заземляют.
Экраны могут быть как монолитными, так и сетчатыми, но размер ячейки должен быть меньше 4 мм, чтобы энергия не уходила по центру ячейки.
Возможно устройство экранов из других материалов, неэлектропроводных, рассеивающих энергию ЭМП, но их расчет весьма затруднителен.
В металлическом экране ослабление электромагнитного поля происходит по экспоненте:
, , , где k – коэффициент затухания электромагнитного поля в материале экрана, а δ – толщина экрана.
Эффективность экранирования электромагнитных полей можно определять
в разах ( )
и в децибелах ( ).
Е1, Н1 и ППЭ1 – напряжённости полей и плотность потока энергии перед экраном, а Е2, Н2 и ППЭ2 – напряжённости полей и плотность потока энергии после экрана.
Использование радиопоглощающих материалов (РПМ)
РПМ используется как в конструкции экранов, так и для снижения отраженности ЭМП в помещении.
· Коврики из материала “ВКФ”
· Магнито-диэлектрические пластины
· Радиобетон
· Облицовочная плитка
Задачи
1. На рабочем месте оператора СВЧ-установки необходимо снизить интенсивность электромагнитного поля в e10 раз. Какова должна быть толщина защитного металлического экрана, имеющего коэффициент затухания поля в материале, равный 104?
2. Источник ЭМИ РЧ с коэффициентом направленности G=100 имеет мощность 1 кВт при частоте 3·1010 Гц и находится на расстоянии 0,5 м от рабочего места. Установленный экран снижает интенсивность излучения до 10 Вт/м2. Рассчитать зоны индукции и волновую. Определить эффективность экранирования в дБ.
3. В соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 допустимая плотность потока мощности (ППМ) электромагнитного поля диапазона СВЧ определяется из выражения I=2/t≤10 Вт/м2, где t — время воздействия излучения СВЧ на человека в часах. Определить допустимые значения ППМ при воздействии поля в течение 20, 15, 10 минут.
4. В соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 допустимая плотность потока энергии (ППЭ) электромагнитного поля диапазона СВЧ определяется из выражения I=2/t≤10 Вт/м2, где t — время воздействия СВЧ излучения на человека в часах. Определить допустимые значения ППЭ при воздействии поля в течение 20, 15, 10 минут.
5. Источник ЭМИ РЧ с коэффициентом направленности G=500 имеет мощность 1 кВт при частоте 3·1011 Гц и находится на расстоянии 0,5 м от рабочего места. Установленный экран снижает интенсивность излучения до 10 Вт/м2. Рассчитать зоны индукции и волновую. Определить эффективность экранирования в дБ.
6. Источник ЭМИ РЧ с коэффициентом направленности G=100 имеет мощность 200 Вт на частоте 3·1011 Гц и находится на расстоянии 1 м от рабочего места. Установленный экран снижает плотность потока энергии (ППЭ) до 10 Вт/м2. Определить эффективность экранирования в дБ и радиусы зоны индукции и волновой зоны.
7. Два источника ЭМП с различными нормируемыми параметрами создают на рабочем месте ППЭ=3 Вт/м2 (I-й источник) и напряжённость электромагнитного поля Е=10 В/м (II-й источник). ПДУ нормируемых параметров составляет соответственно ППЭПДУ=10 Вт/м2 и ЕПДУ=20 В/м. Соответствуют ли нормам условия труда на рабочем месте при одновременной работе обоих источников? (Для сокращения расчётов пренебречь магнитной составляющей II-го источника)
8. Определить безопасное расстояние Rmin от источника сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения для работы без экрана, если: мощность излучения P = 25 Вт, время излучения T = 15 мин, направленность излучения в режиме сканирования G = 250.
9. Определить безопасное расстояние Rmin от источника сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения для работы без экрана, если: мощность излучения P = 30 Вт, время излучения T = 20 мин, направленность излучения в режиме сканирования G = 300.
10. Определить безопасное расстояние Rmin от источника сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения для работы без экрана, если: мощность излучения P = 35 Вт, время излучения T = 10 мин, направленность излучения в режиме сканирования G = 500.
11. Определить безопасное расстояние Rmin от источника сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения для работы без экрана, если: мощность излучения P = 40 Вт, время излучения T = 20 мин, направленность излучения в режиме сканирования G = 700.
12. Определить безопасное расстояние Rmin от источника сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения для работы без экрана, если: мощность излучения P = 50 Вт, время излучения T = 10 мин, направленность излучения в режиме сканирования G = 1000.
13. На каком расстоянии Rmin от антенны радиолокационной станции (РЛС) СВЧ диапазона можно разместить рабочее место для работы в течение 8 часов, если мощность излучения Р = 100 Вт, направленность излучения в режиме сканирования G = 250, время излучения T = 8 мин.
14. На каком расстоянии Rmin от антенны радиолокационной станции (РЛС) СВЧ диапазона можно разместить рабочее место для работы в течение 8 часов, если мощность излучения Р = 150 Вт, направленность излучения в режиме сканирования G = 300, время излучения T = 10 мин.
15. На каком расстоянии Rmin от антенны радиолокационной станции (РЛС) СВЧ диапазона можно разместить рабочее место для работы в течение 8 часов, если мощность излучения Р = 200 Вт, направленность излучения в режиме сканирования G = 500, время излучения T = 15 мин.
16. На каком расстоянии Rmin от антенны радиолокационной станции (РЛС) СВЧ диапазона можно разместить рабочее место для работы в течение 8 часов, если мощность излучения Р = 250 Вт, направленность излучения в режиме сканирования G = 700, время излучения T = 20 мин.
17. На каком расстоянии Rmin от антенны радиолокационной станции (РЛС) СВЧ диапазона можно разместить рабочее место для работы в течение 8 часов, если мощность излучения Р = 300 Вт, направленность излучения в режиме сканирования G = 1000, время излучения T = 25 мин.
18. Источник ЭМИ РЧ с коэффициентом направленности G=500 имеет мощность 500 Вт при частоте 3·1010 Гц и находится на расстоянии 1,5 м от рабочего места. Установленный экран снижает интенсивность излучения до 10 Вт/м2. Рассчитать зоны индукции и волновую. Определить эффективность экранирования в дБ.
19. Два источника ЭМП с различными нормируемыми параметрами создают на рабочем месте ППЭ=5 Вт/м2 (I-й источник) и напряжённость электромагнитного поля Е=4 В/м (II-й источник). ПДУ нормируемых параметров составляет соответственно ППЭПДУ=10 Вт/м2 и ЕПДУ=20 В/м. Соответствуют ли нормам условия труда на рабочем месте при одновременной работе обоих источников? (Для сокращения расчётов пренебречь магнитной составляющей II-го источника)
20. Два источника ЭМП с различными нормируемыми параметрами создают на рабочем месте ППЭ=10 Вт/м2 (I-й источник) и напряжённость электромагнитного поля Е=10 В/м (II-й источник). ПДУ нормируемых параметров составляет соответственно ППЭПДУ=10 Вт/м2 и ЕПДУ=20 В/м. Соответствуют ли нормам условия труда на рабочем месте при одновременной работе обоих источников? (Для сокращения расчётов пренебречь магнитной составляющей II-го источника)
21. Источник ЭМИ РЧ с коэффициентом направленности G=1000 имеет мощность 250 Вт при частоте 3·1010 Гц и находится на расстоянии 0,5 м от рабочего места. Установленный экран снижает интенсивность излучения до 20 Вт/м2. Рассчитать зоны индукции и волновую. Определить эффективность экранирования в дБ.