Нормирование ЭМП на производстве

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

Е_t – 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 ППЭ_ПДУ=10 Вт/м² и Е_ПДУ=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 R_min 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 R_min 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 R_min 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 R_min 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 R_min 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.