1.Электромагнитные поля промышленных частот. Характеристика ЭМП ПЧ, воздействие на человека, нормирование, защита от ЭМП ПЧ. Электромагнитные поля промышленных частот

ЭМП ПЧ – 3 Гц < f < 300Гц

Характеристики:

Е – В/м, Н – А/м

ЛЭП - линии электропередачи

ЛЭП 500 Н=8 А/м

Воздействие:

1. Биологическое воздействие: на центральную нервную систему, головной мозг. Степень воздействия зависит от величины магнитной составляющей, времени воздействия.

2. Электризация.

Нормирование ЭМП ПЧ (промышленных частот).

Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Допустимые значения напряженности электрических полей:

1. Внутри жилых помещений Е0,5кВ/м

2. На территории жилой застройки Е 1кВ/м

3. Вне жилой застройки в населённой местности (дача и т.п.) E<=5кВ/м

4. На участках пересечения с автодорогами Е10кВ/м

5. В населённых пунктах на незастроенной территориях доступных для людей и транспорта (скверы, парки, лесопосадки) Е15кВ/м

Защита:

1. Использование санитарно-защитной зоны (ЗЗ). Радиус ЗЗ устанавливает величину допустимых значений Е не более 1кВ/м:

ЛЭП 330 R  20м ЛЭП 500 R  30м

ЛЭП 750 R  40м ЛЭП 1150 R  55м

Сокращение времени пребывания (ГОСТ 12.1.002-84)

при U=5кВ/м - не более 8 часов

1. Экранирование помещения (экраны: сплошные, сетчатые, решётчатые)

2. Электромагнитные поля радиочастот. Основные параметры, характеризующие ЭМП. Расчет радиусов зон для ненаправленного источника.

Основные источники: радио-, телепередающие центры, радиолокаторы, промышленные электротермические оборудование, контролирующие устройства. В радиоустройствах: фидерные линии, усилители мощности.

Классификация:

- по мощности:

1. малой, Р < 5кВт

2. средней, 5 – 25кВт

3. мощные, 25 – 100 кВт

4. сверхмощные, > 100 кВт

- по диапазону частот: (таблицу см. в тетради)

Основные параметры, характеризующие ЭМП:

Е, В/м – напряженность электрического поля

Н, А/м – напряженность магнитного поля

f, Гц – частота

с – скорость распространения

, Вт/м² – плотность потока энергии

Расчет радиусов зон для ненаправленного источника:

Зоны:

1. ближняя зона (зона индукции)

R_бз ≤ λ /2π =1\6 λ

I – ток в антенне

l - длина антенны

 - диэлектрическая проницаемость среды

- круговая частота

1. промежуточная зона (зона интерференции)

R_пр.з. = R_ДЗ – R_бз

1. Волновая зона (зона излучения)

R_ДЗ > 6 λ

P – мощность генератора

G – коэффициент усиления антенны (у ненаправленной антенны G = 1)

3. Плотность потока энергии /ППЭ/.

ППЭ I_эмп [Вт/м²] относится к основным параметрам, характеризующем электромагнитное поле (ЭМП). Кроме ППЭ, сюда также входит напряженность электрического поля Е [В/м], напряженность магнитного поля Н [А/м]. I_эмп связана с Е формулой:

Расчёт параметров I_эмп, Е и Н зависит от зоны

1. Ближняя зона (зона индукции) : здесь Е и Н действуют отдельно.
   радиус ближней зоны
   
   где I – ток в антенне; l – длина антенны; ε – диэлектрическая проницаемость среды; ω – круговая частота поля
   
   
   
   
   

2. Промежуточная зона (зона интерференции)
   
   
   
   
   
   

3. Волновая зона (зона излучения)
   , где Р – мощность генератора;
   G – коэф. усиления передающей антенна;
   Для ненаправленной антенны G = 1.

4. Воздействие ЭМП на человека.

Степень воздействия на человека ЭМП зависит от:

1. интенсивности излучения

2. диапазона частот

3. продолжительности излучения

4. характера излучения (прерывистое и непрерывное, модулированное и нет)

5. размер облучаемой поверхности

6. индивидуальные особенности организма

ЭМП оказывает два вида воздействия:

1. Тепловое.
   Это явление обусловлено тем, что под воздействием ЭМП, в облучаемых тканях возникают ионные токи и токи проводимости. При ППЭ I_эмп=10 мВт/м² системы человека справляются с нагревом, но при превышении этого значения наступает перегрев (общий или локальный).
   
   

2. Биологическое.
   Вдоль линий силового поля изменяется ориентация клеток. Воздействие: на головной мозг, нервную систему, сердечно-сосудистую систему, на органы зрения.

5. Принципы нормирования ЭМП.

ЭМП регламентируется ГОСТом 12.1.006-89.
В зависимости от диапазона частот нормируются разные параметры:

• от 60кГц - 300Мгц нормируется напряженности магнитной и электрической составляющей ЭМП.

• от 300Мгц - 300ГГц – нормируется плотность потока энергии.

1. по электрической составляющей

f, МГц	0.006-3.0	3-30	30-50	50-300
E, В/м	50	20	10	5

f, МГц	0.06-1.5	30-50
Н, А/м	5	0.3

2. по магнитной составляющей

Для диапазона СВЧ допустимый I_эмп определяется по формуле

где W – допустимая энергетическая нагрузка, t – время облучения.

Для подвижной антенны W = 20 [Вт*час/м²] = 2000 [мкВт*час/см²].

Для неподвижной W = 2 Вт*час/м² = 200 [мкВт*час/см²]

6. Методы защиты от ЭМП. Расчёт ослабления экрана.

1.Снижение в источнике.

а) применение согласованных нагрузок.

б) применение поглотителя мощности (волновод, в котором находится радиопоглощающий или радио отражающий материал)

в) применение аттенюаторов (делители).

2. Экранирование.

Экраны могут быть двух типов: отражающие (Cu, Al, сталь) и поглощающие (резина, карболит и т.д.).

Толщина отражающего слоя: ,где

L – величина ослабления

f – частота ЭМП

µ_α – абсолют. магнит. проницаемость материала

σ – проводимость материала экрана

ΔL = 10lg (I₁/I₂) [дБ], где

I₁ – плотность потока энергии перед экраном.

I₂ – плотность потока энергии за экраном.

3. Уменьшение времени работы.

I_доп=W/t,
где W – допустимая энергетическая нагрузка, t – время облучения.

Защита временем:

1. частая смена персонала.

б) уменьшение времени работы.

4. Увеличение расстояния (защита расстоянием)

5. Рациональная планировка рабочих мест.

6. Применение средств индивидуальной защиты (СИЗ).

а) СИЗ органов зрения (спец. очки).

б) СИЗ всего тела (спец. халаты, плащи).

1. Виды воздействий электрического тока на человека.

Основные причины поражения электрическим током:

• потеря изоляционных свойств ( до 43%);

• непосредственное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токонесущим частям ( до 39%);

• несогласованность действий;

• поражение шаговым напряжением при замыкании токоведущей части на землю;

• поражение электрической дугой.

Виды воздействий электрического тока на человека:

1. термическое (нагрев и ожоги);

2. электролитическое (разложение жидких компонентов и веществ);

3. биологическое (возбуждение живых тканей, сопровождающиеся судорожным сокращением мышц; нарушение биоэлектрических процессов);

4. динамическое (разрывы и расслоение тканей).

Последствия (подробнее см. следующий вопрос (№2))

1. местные травмы

2. общие электрические травмы

2. Виды электропоражений.

Виды электропоражений (виды травм):

1. Местные электротравмы:

1. электрические ожоги;

2. электрические знаки (возникают в месте контакта);

3. металлизация кожи;

4. механические повреждения;

5. электроафтольмия (воспаление наружных оболочек глаза «сварка», облучение ультрафиолетом).

2. Общие электротравмы, тяжесть:

1. судорожное сокращение мышц без потери сознания;

2. судорожное сокращение мышц с потери сознания, но с сохранением дыхания и сердцебиения;

3. потеря сознания, нарушение сердечной деятельности и дыхания;

4. клиническая смерть.

3. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

Факторы:

1. Сила тока, I

2. Сопротивление тела человека, R_n

3. Род тока (постоянный/переменный)

4. Частота тока, f

5. Путь тока через тело

6. Индивидуальные особенности человека

7. Условия окружающей среды

8. Время прохождения, t

Пороговые значения

1. Порогово-ощутимый:
   для постоянного – 5-7 mA

для переменного на частоте 50 Гц – 0.6-1.5 mA

1. Неотпускающий:
   для пост. – 50-70 mA

для перем. на 50 Гц – 5-25 mA

1. Фибрилляционный:
   для пост. – 300 mA

для перем. на 50 Гц – 50-350 mA

4. Сопротивление тела человека, его величина и факторы, влияющие на величину сопротивления человека.

Сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожного покрова (КП) и сопротивления внутренних органов (ВН).

Rкп

Rкп

Rвн

С_кп

С_кп

Rп

Сопротивление сухого кожного покрова R = 2 кОм - 2 МОм,

При повреждении, загрязнении, увлажнении R уменьшается до 500 Ом.

Сопротивление внутренних органов R = 100 – 300 Ом.

Принято считать R = 1 кОм.

Замечания:

• С ростом времени прохождения тока сопротивление тела падает

• Переменных ток опаснее постоянного (хотя при U > 300 В их опасность уравнивается). Наиболее опасна частоты f = 20-100 Гц

• Путь тока определяет его «вредоносность»

• Индивидуальные особенности человека

• Условия окружающий среды: при увеличении температуры, снижается сопротивление

5. Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током.

1. Помещения без повышенной опасности поражения электрическим током: сухие, безпыльные помещения, нормальной температурой, с изолированными полами.

2. Помещения с повышенной опасностью поражения электрическим током: выполняется два признака из

• t > 35 C

•  >75 %

• наличие токопроводящих полов

• наличие пыли

• возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлическими элементами конструкции здания, технологического оборудования и корпусами электроустановок

3. Особо опасные

• наличие химически агрессивной среды

•  > 90 %

• 2 и более признаков из пункта 2

6. Классификация электрических сетей и схемы трехфазных сетей

Электрические установки подразделяются на установки с напряжением до 1000 В и свыше 1 кВ.

По роду тока сети делятся на сети

1. с постоянным током

2. с переменным током

   1. однофазные

   2. многофазные

Наибольшее распространение получили 3^х фазные сети. Они подразделяются:

1. 3^х фазная 3^х проводная сеть с изолированной нейтралью
   

2. 3

   A