9. Защита от электромагнитных полей

9.1. Источники электромагнитных полей

В технологии ряда производств используют высокочастотные электромагнитные поля (ЭМП), как переменные, так и постоянные. Их применяют для индукционной и диэлектрической термообработки различных материалов, для получения плазменного состояния веще­ства, радиовещания и телевидения и др.

Искусственными источниками высокочастотных ЭМП служат обычно индукторы (для нагрева металлов), конденсаторы (для на­грева диэлектриков), фидерные линии, клистронные и магнитронные генераторы и др. Излучателями ЭМП служат также антенны радио­установок, радиолокационные установки различного назначения (ра­дионавигация, радиоастрономия и др.).

Линии электропередачи (ЛЭП) напряжением до 1150 кВ, откры­тые распределительные устройства (ОРУ), устройства защиты и авто­матики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины являются источниками электрических полей промышленной частоты.

Источниками постоянных магнитных полей являются: элек­тромагниты, соленоиды, литые и металлокерамические магниты и др.

Источниками электромагнитных полей также являются: атмо­сферное электричество, радиоизлучения солнца и галактик, квази­статические, электрические и магнитные поля земли.

В процессе эксплуатации промышленных термических высоко­частотных (ВЧ) установок не исключены частичные утечки электро­магнитной энергии в ближайшее окружающее пространство, а следо­вательно, есть опасность их воздействия на обслуживающий персонал.

Опасность воздействия электромагнитных, постоянных магнит­ных и электростатических полей усугубляется тем, что они не обна­руживаются органами чувств.

9.2. Характеристики электромагнитных полей

Электромагнитное поле как совокупность переменных электри­ческого и магнитного полей оценивается векторами напряженностей — электрической Е, В/м, и магнитной Н, А/м.

Фазы колебания векторов Е и Н происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Электромагнитное поле распространяется в воздухе со скоростью света с = 300000 км/с волнообразно, причем длина волны λ= с / f .

Энергия ЭМП определяется плотностью потока энергии ППЭ = ЕН, Вт/м², которая показывает, какое количество электромаг­нитной энергии передается за 1 с сквозь площадь в 1 м², перпендику­лярную к направлению движения волны.

Переменное магнитное поле частотой 50 Гц (СанПиН 2.2.4.11-— 25—2003) и постоянное магнитное поле (СН 9—85 РБ 98) характери­зуются следующими параметрами:

магнитной индукцией— В, Тл (тесла) и кратные значения: мТл (миллитесла), мкТл (микротесла);

потоком магнитной индукции — Ф, Вб (вебер) и кратные зна­чения: мВб (милливебер), мкВб (микровебер);

напряженностью — Н, А/м (ампер на метр) и кратные значе­ния: кА/м (килоампер на метр).

Магнитная индукция — физическая величина, характеризую­щая направление действия магнитной силы и'ее значение в данной точке поля. Магнитная индукция — векторная величина, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на проводник дли­ной в 1 м с протекающим по нему током в 1 А и определяется:

B = F / I·l ,

где F— сила, действующая на проводник с током, А; I — сила тока в проводнике, А; l — длина проводника, м.

Поток магнитной индукции — физическая величина, характе­ризующая количество магнитной индукции, воздействующее на едини­цу площади поверхности. Значение магнитного потока Ф определяется:

Ф = SB cos a,

где S — площадь поверхности тела, м²; а — угол между направлени­ем действия магнитной индукции и нормалью к поверхности.

Напряженность — физическая величина, характеризующая маг­нитное поле и определяемая:

H = В / μ_а,

где ц_а — абсолютная магнитная проницаемость.

Величина абсолютной магнитной проницаемости определяется:

μ_а = μ₀ μ

где μ₀ — магнитная постоянная, Гн/м; μ — магнитная проницаемость среды. Магнитная постоянная μ₀ = 4π-10^-7 Гн/м.

Соотношение между значением напряженности магнитного по­ля и магнитной индукцией:

1 мТл = 800 А/м; 1 А/м = 1,25 мкТл; 8кА/м = 10 мТл.

Электромагнитные излучения в зависимости от частоты коле­баний подразделяются на несколько диапазонов. К диапазону низких частот относятся ЭМП промышленной частоты (50 Гц), которые за­метно проявляются в электроустановках сверхвысоких напряжений, более 400 кВ — на линиях электропередачи, в распределительных устройствах электроподстанций. Их воздействие оценивается значением электрической составляющей, оказывающей влияние главным образом на нервную систему человека.

Электромагнитные поля высоких частот применяют в промыш­ленных термических установках, а поля сверхвысоких частот (СВЧ) — в медицинских лечебных аппаратах.

Область распространения ЭМП от источника его излучения ус­ловно разделяют на три зоны. Ближняя (зона индукции) имеет ради­ус от излучателя, равный 1/6 длины волны. Дальняя зона начинается с расстояния от излучателя, равного примерно шести длинам волны. Между ними находится промежуточная зона. В ближней и промежу­точной зонах электромагнитная волна еще не сформировалась, по­этому интенсивность поля оценивается раздельно по электрической составляющей напряженности поля Е, В/м, и магнитной составляю­щей Н, А/м. В дальней волновой зоне поле оценивается не по напря-женностям, а по плотности потока энергии.

При распространении ЭМП происходит перенос энергии, опре­деляемой плотностью потока энергии. Для точечного источника ППЭ на рабочем месте определяют по формуле

ППЭ = Р / 4πr²,

где Р — мощность источника энергии, Вт; r — расстояние от источни­ка ЭМП до рабочего места, м.

Основными параметрами электромагнитных колебаний являют­ся: длина волны, частота колебаний и скорость распространения электромагнитных волн.

Длина волны λ, м, связана с частотой f, Гц, соотношением волн λf = v и, где и, м/с — скорость распространения электромагнитных волн, равная (с — скорость света; μ и ε — магнитная и диэлек­трическая проницаемость среды).