5.7. Визначення необхідності і способів екранування джерел електромагнітних випромінювань

Джерелами випромінювання електромагнітної енергії радіочастотного діапазону є різноманітні установки. Це - потужні телевізійні та радіостанції, радіолокаційні пристрої та промислові установки високочастотного нагріву і, нарешті, вимірювальні, контрольні й лабораторні прилади різного призначення та монітори. Джерелами випромінювання можуть бути також будь-які елементи високочастотного ланцюга.

Електромагнітні поля (ЕМП) можуть негативно впливати на організм людини. Первинним проявом дії електромагнітної енергії є нагрів, який може призвести до змін і навіть пошкодження тканин і органів. Нагрів особливо небезпечний для органів зі слабкою терморегуляцією й у складі яких багато води (мозок, очі, нирки, сім'яні залози). Коливання надвисоких частот викликають також помутніння кришталика ока.

За електричною складовою напруженість ЕМП не повинна перевищувати 50 В/м - для частот 60 кГц…3 МГц; 20 В/м - для частот 3…30 МГц; 10 В/м - для частот 30…50 МГц; 5 В/м - для частот 50…300 МГц; за магнітною складовою: 5 А/м - для частот 60 кГц…1,5 МГц, 0,3 А/м - для частот 30…300 МГц.

Для захисту персоналу від шкідливої дії ЕМП використовують: зменшення потужності випромінювання, екранування (джерела ЕМП чи робочого місця), віддалення робочого місця на безпечну відстань, зменшення часу перебування у небезпечній зоні, застосування засобів індивідуального захисту та інші заходи.

Відомо, що амплітуда електричної складової поля у ближній зоні зменшуються обернено пропорційно кубу відстані від джерела випромінювання, а магнітної складової - обернено пропорційно квадрату цієї відстані. У дальній зоні амплітуди обох складових спадають обернено пропорційно першому степеню відстані.

У розрахунках необхідно визначити товщину суцільного екрана для високочастотної установки ізотропного випромінювання з частотою 60 кГц. При цьому данні щодо матеріалу екрану приймається згідно варіанту:

- 1, 2, 3, 4, 5 варіант - матеріал екрана мідь;

- 6, 7, 8, 9, 10 варіант - матеріал екрана алюміній;

- 11, 12, 13, 14, 15 варіант - матеріал екрана сталь;

- 16, 17, 18, 19, 20 варіант - матеріал екрана мідь;

- 21, 22, 23, 24, 25 варіант - матеріал екрана алюміній;

- 26, 27, 28, 29, 30 варіант - матеріал екрана сталь;

Сила струму приймається за умови: 120 +№ варіанта (табл. 7.8)

Таблиця 7.8

Визначення довжини провідника відповідно до варіанту

№ Варианту	1, 12, 22	2, 11, 21	4,14, 24	3, 13, 23	6, 16, 26	5, 15, 25	8, 18, 28	7, 17, 27	10, 20, 30	9, 19, 29
Довжина провідника, м	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0	6,5

При ізотропному випромінюванні напруженість електричного, В/м, і магнітного, А/м, полів на робочому місці у ближній зоні для провідника визначають за формулами:

де - сила струму у провіднику (антені), А;

- довжина провідника (антени), м;

- діелектрична проникність середовища, Ф/м (для повітря );

- кругова частота поля, рад/с (с^-1);

- частота поля, Гц;

- відстань від джерела випромінювання, м (приймається 1 м).

Згідно завдання (варіант № 1) довжина провідника дорівнює 2 м, а сила струму дорівнює 121 А.

_,

_{отримане значення значно менше гранично допустимого рівня (ГДР).}

отримане значення перевищує ГДР.

Основною характеристикою кожного екрана є рівень послаблення ЕМП (ефективність екранування), що являє собою відношення параметра ЕМП у даній точці за відсутності екрана (Е, Н, ГПЕ) до того ж показника у тій же точці за наявності екрана (Е_е, Н_е, ГПЕ_е):

Потрібне ослаблення магнітної напруженості поля (ефективність екранування) становитиме:

Конструкції і розміри екранів можуть бути різними відповідно до умов застосування. Конструкції можуть бути замкненими або незамкненим, відбивними або поглинаючими.

Для поглинаючих екранів використовують основу з каучуку, поролону, полістиролу тощо з електропровідними добавками (активоване вугілля, сажа, порошок карбонільного заліза), а також керамічно-металеві композиції.

Для відбивних екранів найкращими матеріалами с мідь, латунь, алюміній, а також сталь. Ефективність екранів залежить від частоти ЕМП. матеріалу екрана, його розмірів і якості конструкції. Екрани можуть бути суцільними і сітчастими.

Товщина екрана , мм, виготовленого із суцільного матеріалу, яке забезпечить задане ослаблення негативної дії, визначається за формулою:

де - задане ослаблення інтенсивності поля;

- частота поля, Гц;

- абсолютна магнітна проникність матеріалу екрана, Гн/м (міді 0,99999∙10^-6, алюмінію - 1,000023∙10^-6, сталі - 72π∙10^-6);

- питома електрична провідність матеріалу, См/м (міді - 0,59∙10⁸, алюмінію - 0,40∙10⁸, сталі - 0,10∙10⁸).

Таким чином для розглянутого випадку (варіант № 1) товщина екрану становитиме:

мм.

Отже для забезпечення необхідного рівня випромінювання електромагнітної енергії згідно встановлених санітарних норм на відстані 1 м від провідника довжиною 2 м, по якому тече струм 121 А, слід мати мідний екран товщиною не менше 0,61 мм.