Защита от электромагнитных полей. Расчет и проектирование защитных устройств от электромагнитных полей

ПРАКТИЧЕСКАЯ работа № 10

ЗАЩИТА ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Цель работы: выработать знания у студентов по расчету и проектированию защитных устройств от электромагнитных полей.

1. Основные теоретические сведения

1.  ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Выработать знания у студентов по расчету и проектированию защитных устройств от электромагнитных полей.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Электромагнитное поле (ЭМП) – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженной частицами. Переменное ЭМП представляет собой совокупность магнитного и электрического полей. Электрическое поле возникает при наличии напряжения на токоведущих частях, а магнитное – при прохождении тока по токоведущим частям.

Электромагнитное поле обладает энергией и распространяется в виде электромагнитных волн. Скорость распространения колебаний в воздухе v равна скорости света 3*10⁸ м/с.

Электромагнитные поля промышленной частоты (50 Гц) имеют длину волны 6*10³ км. Электромагнитные поля радиочастот делятся на три диапазона:

Область распространения  электромагнитных волн от источника излучения условно разделяют на три зоны: ближнюю (имеющую радиус менее 1/6 длины волны), промежуточную и дальнюю (расположенную на расстоянии более 1/6 длин волн от источника).

В ближней и промежуточной зонах электромагнитная волна еще не сформирована, поэтому интенсивность ЭМП в этих зонах оценивается раздельно напряженностью электрической Е (В/м) и магнитной Н (А/м) составляющих поля.

В дальней зоне воздействия ЭМП оценивается плотностью потока энергии:

где     П – плотность потока энергии, Вт/м²;

Е – напряженность электрической составляющей ЭМП, В/м;

Н – напряженность магнитной составляющей ЭМП, А/м.

При текущем санитарном контроле (не реже одного раза в год), а также в случае приемки источников ЭМП или изменения их конструкции и режимов работы, производится измерение параметров  электромагнитного поля на рабочих местах. Измеренные значения сравниваются с нормативными по ГОСТ 12.1.002-84 или ГОСТ 12.1.008-84  и если они не соответствуют, то применяются меры защиты.

В данной практической работе предлагается выполнить  расчет параметров электромагнитных полей и выбрать средства защиты.

Источниками ЭМП высокой частоты (ВЧ) и ультравысокой частоты (УВЧ) на машиностроительных предприятиях являются плавильно–закалочные и сушильные установки. Для индукционного нагрева металла применяются установки (рис. на стенде), состоящие из трансформатора, выпрямителя, генератора и индуктора. Для нагрева неметаллических материалов (например, древесины) вместо индукционной катушки используется конденсатор ..

Рабочие места по обслуживанию нагревательных установок обычно находятся в ближней зоне воздействия. ЭМП, где соотношение напряженности электрической Е и магнитной составляющей Н зависит от вида источника излучения (конденсатор или индуктор).

Напряженность магнитной составляющей поля (от индуктора) рассчитывается по формуле:

                                          (1)

где     Н - напряженность магнитной составляющей ЭМП на расстоянии г от установки, А/м;

w – число витков катушки (индуктора);

I - сила тока в катушке, А;

R_инд – радиус катушки индуктора, м;

R – расстояние от катушки до рабочего места, м;

b – коэффициент, зависящий от отношения r/R_инд и l_k/R_инд (определяется по кривой рис. 2.2, при отношении r/R_инд больше 10 b=1);

l_k – высота (длина) катушки индуктора, м.

Напряженность электрической составляющей ЭМЛ от конденсатора можно рассчитать по формуле:

                                           (2)

где     S – площадь пластин конденсатора,м²;

k – коэффициент, зависящий от материала, расположенного между пластинами;

d – расстояние между пластинами конденсатора,м;

r – расстояние от конденсатора до точки, где определяется напряженность, м.

3.  НОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

По ГОСТ 12.1.006-84 в диапазоне частот 60 кГц … 300 МГц нормируется напряженность