2.4. Защита от воздействия электромагнитных полей

2.4. Защита от воздействия электромагнитных полей

В настоящее время широкое распространение получили процессы и устройства, в которых используются электростатические и электромагнитные поля.
Высокие и сверхвысокие частоты применяются при СВЧ- нагревах и сушке, радиоспектроскопии, при проверке, настройке, испытаниях радио- и телеаппаратуры и т. д.
Применение этих частот позволяет получить значительный экономический эффект, значительно улучшить условия труда, но образующиеся при этом электромагнитные поля оказывают вредное воздействие на человека, если не принимать мер по его защите.
Некоторые общие сведения
Известно, что вокруг проводника с током возникает одновременно электрическое и магнитное поле. При переменном токе эти поля связаны друг с другом, и поэтому их рассматривают как единое электромагнитное поле (ЭМП).
Электромагнитное поле самостоятельно распространяется в пространстве. Оно изменяется с той же частотой, что и ток, его образующий. Расстояние, на которое поле распространяется за один период, называется длиной волны (А). Скорость распространения электромагнитной волны в данной среде зависит от диэлектрической постоянной и магнитной проницаемости среды и для воздуха равна скорости света - 300 000 км/с.
Электромагнитные поля подразделяются:
на поля ВЧ (высокой частоты) с частотами от 6-10 до 3-10 Гц и длинами волн от 5000 до 10 м;
поля УВЧ (ультравысокой частоты) с частотами от 3-10 до 10 Гц и длинами волн от 10 до 1м;
поля СВЧ (сверхвысокочастотные) с частотами от 3-10 до 31011 Гц и длинами волн от 1 до 0,001 м.
Основными источниками создания ЭМП являются:
для полей ВЧ и УВЧ:
элементы колебательного контура;
высокочастотные трансформаторы;
линии передачи высокочастотной энергии;
рабочие органы (индуктор, конденсатор);
для полей СВЧ:
антенные устройства;
отдельные СВЧ-блоки (магнетроны, лампы бегущей волны и т. п.).
В гигиенической практике принято лучистую энергию любой части
спектра электромагнитных волн выражать интенсивностью облучения.
Интенсивность облучения - это величина потока энергии, падающей на единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно потоку энергии, в единицу времени. Интенсивность облучения (энергетическая нагрузка на организм) измеряется в Вт/м , точнее, в мкВт/см ; напряжённость электрического поля (Е) - в В/м; напряжённость магнитного поля (Н) - в А/м.
Действия ЭМП на организм человека
Тело человека представляет собой многослойную структуру, в которой электромагнитная волна многократно отражается, преломляется и поглощается различными тканями неодинаково. Поглощение зависит и от частоты излучения; так, при частотах до 106 Гц размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны и процессы взаимодействия излучения с тканями выражены слабо. При более высоких частотах размеры тела и даже толщины отдельных слоёв тканей соизмеримы с длинами волн. Диэлектрические потери в этом случае становятся существенными и различными для различных тканей.
Поглощённая тканями энергия электромагнитного излучения превращается в тепловую энергию. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять это избыточное тепло, возможно повышение температуры тела. Некоторые органы и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению (мозг, глаза, почки, кишечник).
Перегревание отдельных тканей и органов ведёт к их заболеваниям, а повышение температуры тела на 1 °С и выше вообще не допустимо.
Влияние электромагнитных излучений заключается не только в их тепловом воздействии. Микропроцессы, протекающие в организме под действием излучений, заключаются в поляризации макромолекул тканей и ориентации их параллельно электрическим силовым линиям, что может приводить к изменению свойств молекул; особенно для человеческого организма важна поляризация молекул воды.
Таким образом, степень воздействия ЭМП на организм человека зависит от интенсивности облучения, длительности воздействия и диапазона частот.
Длительное и систематическое воздействие на человека полей ВЧ и УВЧ вызывает:
повышенную утомляемость;
головную боль;
сонливость;
гипертонию;
боли в области сердца.
Длительное и систематическое воздействие на человека полей СВЧ вызывает, кроме того:
изменения в крови;
катаракту (помутнение хрусталика глаза);
нервно-психические заболевания.
Функциональные нарушения, вызванные биологическим действием ЭМП, могут накапливаться (кумулироваться) и до некоторой степени являются обратимыми, но эта обратимость не беспредельна и зависит как от интенсивности и длительности облучения, так и от индивидуальных особенностей организма.
Кроме того, на результат воздействия влияет также характер ЭМП на рабочем месте. Установлено, что на расстоянии до 1/6^ (точнее, А/2л) от источника преобладают поля индукции, в связи с чем зона с радиусом в 1/6^ от источника называется зоной индукции. В зоне индукции человек находится в периодически сменяющих одно другое электрических и магнитных полях и, следовательно, облучение в этой зоне характеризуется напряжённостями обеих составляющих поля: электрической и магнитной.
Гигиеническое нормирование электромагнитных полей.
Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона (РЧ-диапазона) осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.006-84. Для частотного диапазона 30 кГц...300 МГц предельно допустимые уровни излучения определяются по энергетической нагрузке, создаваемой электрическим и магнитным полями,
ЭН Е = Е 2Т;    ЭН Н = Н 2Т,
где Т - время воздействия излучения в часах.
Предельно допустимая энергетическая нагрузка зависит от частотного диапазона и представлена в табл. 10.
Таблица 10
Предельно допустимая нагрузка
Диапазоны частот*Предельно допустимая энергетическая нагрузка
ЭНЕдоп, (В/м)2ч    ЭНидоп, (А/м)2ч
30 кГц.. .3 МГц    20000    200
3...30 МГц    7000    Не разработаны
30.300 МГц    800    0,72
300 МГц.300 ГГц    800    Не разработаны
* Каждый диапазон исключает нижний и включает верхний пределы частот
Максимальное значение для ЭНЕ составляет 20 000 В • ч/м , для ЭНН - 200 А • ч/м . Используя указанные формулы, можно определить допустимые напряженности электрического и магнитного полей и допустимое время воздействия облучения:
Для частотного диапазона 300 МГц...300 ГГц при непрерывном облучении, допустимая ППЭ зависит от времени облучения и определяется по формуле
Для излучающих антенн, работающих в режиме кругового обзора, и локального облучения кистей рук при работе с микроволновыми
СВЧ-устройствами предельно допустимые уровни определяются по формуле
ПДУППЭ = кт, Вт/м2,    (24)
где к = 10 для антенн кругового обзора и 12,5 - для локального облучения кистей рук, при этом, независимо от продолжительности воздействия, ППЭ не должна превышать 10 Вт/м , а на кистях рук - 50 Вт/м2.
Несмотря на многолетние исследования, сегодня ученым еще далеко не все известно о влиянии ЭМП на здоровье человека. Поэтому лучше ограничивать облучение ЭМИ, даже если их уровни не превышают установленные нормативы.
При одновременном воздействии на человека ЭМИ различных РЧ-диапазонов должно выполняться условие
напряженность электрического и магнитного поля, плотность потока энергии ЭМИ;
ПДУе1, ПДУе1, ПДУппэ1 - предельно допустимые уровни для соответствующих диапазонов частот.
Нормирование ЭМИ промышленной частоты (50 Гц) в рабочей зоне осуществляется по ГОСТ 12.1.002-84. Расчеты показывают, что в любой точке ЭМП, возникающего в электроустановках промышленной частоты, напряженность магнитного поля существенно меньше напряженности электрического поля. Так, напряженность магнитного поля в рабочих зонах распределительных устройств и линий электропередач напряжением до 750 кВ не превышает 20.25 А/м. Вредное же действие магнитного поля на человека проявляется лишь при напряженности поля свыше 150 А/м. Поэтому сделан вывод, что вредное действие ЭМП промышленной частоты может быть обусловлено лишь действием электрического поля. Для ЭМП промышленной частоты установлены предельно допустимые уровни напряженности электрического поля.
Допустимое время пребывания персонала, обслуживающего установки промышленной частоты, определяется по формуле
T = 50 - 2,    (26)
E где Т - допустимое время нахождения в зоне с напряженностью электрического поля Е в часах;
Е - напряженность электрического поля в кВ/м.
Из формулы видно, что при напряженности 25 кВ/м пребывание в зоне недопустимо без применения индивидуальных средств защиты человека, при напряженности 5 кВ/м и менее допустимо нахождение человека в течение всей 8-часовой рабочей смены.
При нахождении персонала в течение рабочего дня в зонах с различной напряженностью допустимое время пребывания человека можно определить по формуле
T = 8(tE1 /TE1 + tE2/TE2 + ... + ^En ITEn ),    (27)
где tm, tE2, ..., Е> - время пребывания в контролируемых зонах соответственно напряженностью Е1, Е2,..., Еп; ТЕ1, ТЕ2, ..., ТЕп - допустимое время пребывания в зонах соответствующей напряженности, рассчитанное по формуле (26) (каждое значение не должно превышать 8 ч).
Предельно допустимое значение напряженности электростатических полей (ЭСП) устанавливается в ГОСТ 12.1.045-84 и не должно превышать 60 кВ/м при действии в течение 1 ч. При напряженности ЭСП менее 20 кВ/м время пребывания в поле не регламентируется.
Напряженность магнитного поля (МП) в соответствии с ПДУ 1742-77 на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м.
Контроль напряжённости поля и плотности потока энергии производится периодически, не реже 1 раза в год, а также в следующих случаях:
при вводе в эксплуатацию новых установок;
изменении в конструкции действующих установок;
изменении средств защиты;
изменении режима работы установки;
организации новых рабочих мест;
проведении ремонтных работ на установке.
Измерение необходимо выполнять при наибольшей используемой мощности источника. В случаях когда источник имеет несколько рабочих режимов, измерения производятся в каждом режиме.
Защита от воздействия ЭМП
Выбор средств защиты производится в зависимости от диапазона частот, типа источника излучения, его мощности и характера работ.
1. Снижение напряжённости поля в диапазонах ВЧ и УВЧ производится экранированием высокочастотного трансформатора, линий передачи энергии и рабочего органа. Экранирование производится листовым алюминием или железом толщиной не менее 0,5 мм (толщина нужна для механической прочности изделия).
2. Снижение плотности потока энергии в диапазоне СВЧ производится либо с применением поглотителей мощности (например, графита), либо экранированием источников (сплошные или сетчатые металлические экраны).
3. Экранирование рабочего места производится при невозможности экранирования источника (кабины с металлической обшивкой).
4. Снижение отражённой энергии производится при выполнении двух обязательных условий:
а) в помещении не должны находиться посторонние металлические предметы;
б) на каждую промышленную ВЧ-установку, расположенную в отдельном помещении, должно приходиться площади не менее 25 м2 при мощности установки до 30 кВт и не менее 40 м - при большей мощности.
5. Применение средств индивидуальной защиты:
а) халаты из отражающих излучения тканей (металлизированных);
б) очки с латунной сеткой вместо стекла;
в) очки со стеклом, покрытым слоем полупроводникового материала;
г) специальные каски или шлемы.

 
 

Основные рефераты

Основные рефераты