Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Защита от действия электрического тока и электромагнитных полей. Критерии электробезопасности. Технические и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность эксплуатации электроустановок.





С электроэнергией в той или иной степени связаны все работающие.

При несоблюдении установленных требований или неумелом обращении электрический ток представляет серьезную специфичную опасность, поскольку ток не может быть обнаружен органами чувств человека: зрением, слухом, обонянием.

Анализ статистических данных показывает, что несчастные случаи на производстве от поражения электрическим током составляют до 3% от общего их количества, а со смертельным исходом 40% от общего количества смертельных несчастных случаев. При этом до 80% случаев со смертельным исходом — от поражения электрическим током напряжением 127 и 220 В. Тем не менее есть тысячи предприятий, на которых благодаря профилактике за многие годы не отмечено случаев электротравматизма.

Действие электрического тока на человека и виды поражений

Электрический ток при прохождении через организм человека производит термическое, электролитическое и биологическое воздействие.

Все виды действия электрического тока на организм человека можно объединить в два основных: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы — это местные поражения тела: ожоги, металлизация кожи, механические повреждения организма, электроофтальмия, электрические знаки.

Ожог может быть вызван прохождением электрического тока непосредственно через тело человека (токовый ожог) или воздействием электрической дуги (дуговой). Ожоги электрической дугой наиболее опасны и имеют тяжелые последствия, поскольку температура электрической дуги превышает 3500 °С. Ожоги подразделяют на 4 степени: 1-я степень — покраснение кожи; 2-я степень — образование волдырей; 3-я степень — обугливание кожи; 4-я степень — обугливание подкожной клетчатки, мышц, костей.

Металлизация кожи возникает вследствие проникновения в ее верхние слои мельчайших частиц металла, испарившегося или расплавившегося под действием электрической дуги. Такой вид поражения возможен в результате электролитического действия тока.

Механические повреждения являются следствием непроизвольных сокращений мышц организма под действием тока. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов и даже переломы костей.

Разновидностью электротравмы является электроофтальмия — поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, в спектре которой имеются вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электрические знаки — это четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи.

Электрический удар вызывает возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения жизнедеятельности организма и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Принята следующая классификация электротравм по степени их тяжести: 1-я степень— судорожное сокращение мышц без потери сознания; 2-я степень — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившейся легочной и сердечной или легочной деятельностью; 3-я степень — потеря сознания и нарушение сердечной или легочной деятельности; 4-я степень — клиническая смерть, характеризуемая отсутствием дыхания и кровообращения.

Клиническая смерть — это переходный период от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких. Человек, находящийся в состоянии клинической смерти, не имеет никаких признаков жизни — не дышит, сердце не работает, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет, болевые раздражения не вызывают никаких реакций. Между тем в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла. Человек может находиться в состоянии клинической смерти от 4-5 до 7-8 минут в зависимости от вида тяжести поражения и индивидуальных особенностей организма. Первыми погибают клетки коры головного мозга от кислородного голодания.

Характер и последствия поражения человека электрическим током зависят от ряда факторов: электрического сопротивления тела человека, напряжения и силы тока, длительности его воздействия, рода и частоты тока, пути прохождения тока в теле человека, индивидуальных свойств организма человека, факторов окружающей среды.

Электрическое сопротивление тела человека неоднородно. Кожа, кости, жировые ткани имеют большее сопротивление, чем кровь, спинной и головной мозг, мышечная ткань. Кожа обладает наибольшим удельным сопротивлением, определяющим сопротивление всего тела человека. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом. Сила электрического тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, определяющим исход поражения. В данном случае электрический ток можно подразделить на пороговый ощутимый, пороговый не отпускающий, пороговый фибрилляционный. Приводимые далее величины относятся к переменному току промышленной частоты (50 Гц).

Пороговый ощутимый ток малой силы (от 0,6 до 1,5 мА), вызывает первые ощутимые воздействия, но не травмирует.

Пороговым не отпускающим считается ток величиной 10 — 15 мА. Под его воздействием практически исключается возможность самостоятельного отрыва человека от токоведущих частей установок.

Смертельно опасным считается ток 100 мА и более, который вызывает паралич органов дыхания и фибрилляцию сердца и называется пороговым фибрилляционным.

Чем дольше человек находится под воздействием тока, тем серьезнее последствия поражения. В связи с этим необходимо как можно быстрее помочь пострадавшему освободиться от контакта с установкой, находящейся под опасным напряжением, поскольку при длительном прохождении тока 25—50 мА возможен смертельный исход. Объясняется это тем, что сопротивление тела человека при длительном прохождении тока уменьшается в результате прогрессирующего прогревания и пробивания рогового слоя кожи. Кроме того, длительное прохождение переменного тока нарушает ритм сердечной деятельности, вызывая трепетание желудочков сердца (фибрилляцию — хаотическое сокращение отдельных волокон сердечной мышцы). Для переменного тока частотой 50 Гц допустимым значением считается: при длительном воздействии (не ограниченном временем) 1 мА, при воздействии 0,1 с — 500 мА и 1 с — 50 мА.

I оп= 50 мА = 0,05 А;

U оп= I оп R ч= 0,05 × 1000 = 50 В,

где I оп — опасная сила тока, мА (А); U оп— опасное напряжение, В; R ч— сопротивление тела человека, Ом.

Наиболее опасен переменный ток частотой 20—100 Гц. При частоте меньше 20 Гц и больше 100 Гц опасность снижается. Постоянный ток, одинаковый по значению с переменным, вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения и считается в 4—5 раз безопаснее.

При постоянном токе пороговые значения повышаются: для ощутимого тока до 6—7 мА, не отпускающего тока до 50—70 мА и фибрилляционного до 300 мА. Его воздействие в основном тепловое, однако ожоги могут быть очень тяжелыми и даже смертельными. Меньшая опасность постоянного тока ограничивается значением напряжения 250—300 В. При большем значении напряжения постоянный ток также становится опасным. Действующие правила устройства и эксплуатации электроустановок одинаковы как для переменного, так и для постоянного тока.

Наибольшую опасность представляет прохождение тока через жизненно важные органы: сердце, спинной мозг, органы дыхания и т. д., когда электрический ток протекает по пути “рука — ноги” или “рука — рука”.

Анализ опасности поражения током в различных
электрических сетях

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Поражение человека электрическим током возникает при замыкании электрической цепи через тело человека. Это происходит в случае прикосновения человека не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми имеется некоторое напряжение. Включение человека в цепь может произойти по нескольким схемам: между проводом и землей, называемое однофазным включением; между двумя проводами — двухфазным включением. Эти схемы наиболее характерны для трехфазных сетей переменного тока. Возможно также включение между проводами и землей одновременно; между двумя точками земли, имеющими разные потенциалы, и т. п.

Однофазное включение представляет собой непосредственное соприкосновение человека с частями электроустановки или оборудования, нормально или случайно находящимися под напряжением. При этом степень опасности поражения будет различной в зависимости от того, имеет ли электрическая сеть заземленную или изолированную нейтраль, а также в зависимости от качества изоляции проводов сети, ее протяженности, режима работы и ряда других параметров.

При однофазном включении в сеть с изолированной и заземленной нейтралью человек попадает под фазное напряжение, которое в 1,73 раза меньше линейного, и подвергается воздействию тока, который зависит от фазного напряжения установки, сопротивления тела человека, обуви, пола, заземления нейтрали, изоляции.

При однофазном включении в трехфазную четырехпроводную сеть с заземленной нейтралью силу тока, проходящего через тело человека, можно выразить как:

I ч= U ф/ (R ч+ r п+ r о+ r н);

U пр= I ч R ч= U ф R ч/ (R ч+ r п+ r о+ r н),

где U ф – фазное напряжение, В; R ч– сопротивление тела человека, Ом; r п– сопротивление пола, на котором находится человек, Ом; r о — сопротивление обуви, Ом; r н — сопротивление заземления нейтрали, Ом; U пр– напряжение прикосновения, В.

В качестве примера рассмотрены два случая однофазного включения человека в трехфазную четырехпроводную электрическую цепь с заземленной нейтралью при линейном напряжении

U л= 380 В; U л= U ф= 1,73 U ф.

Случай с неблагоприятными условиями. Человек, прикоснувшийся к одной фазе, находится на сыром грунте или токопроводящем (металлическом) полу, его обувь сырая или имеет металлические гвозди. В соответствии с этим принимаются сопротивления: тела человека R ч= 1000 Ом; грунта или пола r п= 0; обуви r о= = 0. Сопротивление заземления нейтрали r н= 4 Ом (в расчете ввиду незначительного значения можно пренебречь).

Через тело человека пройдет смертельно опасный ток:

I ч= U ф/ R ч= U л/(1,73 R ч) = 220/1000 = 0,22 А = 220 мА;

U пр= U ф= 220 В.

Случай с благоприятными условиями. Человек находится на деревянном сухом полу сопротивлением r п= 100000 Ом, на его ногах сухая токонепроводящая (резиновая) обувь сопротивлением r о= 45000 Ом. Тогда через тело человека пройдет пороговый, длительно допустимый для человека ток:

I ч= 220 /(1000 + 100000 + 45000) = 220 / 146000 = 0,0015 А = 1,5 мА;

U пр= 220 × 1000 / 146000 = 1,5 В.

Данные примеры иллюстрируют значение изолирующих свойств пола и обуви для обеспечения безопасности лиц, работающих в условиях возможного контакта с электрическим током.

В случае однофазного включения в трехфазную трехпроводную сеть с изолированной нейтралью, обладающую незначительной емкостью между проводами и землей (воздушные линии небольшой протяженности):

I ч= U ф/ (R ч+ r о+ r п+ Z /3);

U пр= I ч R ч= U ф R ч/(R ч+ r о+ r п+ Z /3).

Если емкость велика (кабельные сети), то

 

где Х c — емкостное сопротивление, Ом; Z — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рассмотрены еще два случая включения человека в электрическую сеть.

Случай с неблагоприятными условиями. Пол, на котором находится человек, и его обувь — токопроводящие, следовательно, r п= 0 и r о= 0. Сопротивление изоляции Z = 90000 Ом. Расчеты показывают, что в сети с изоляционной нейтралью сила тока, протекающего через тело человека, в 31 раз меньше силы тока в сети с заземленной нейтралью:

I ч= 220 / (1000 + 30000) = 0,007 А = 7 мА;

U пр= I ч R ч= 7 В.

В случае с благоприятными условиями безопасность обеспечена в большей степени (I ч= 1,2 мА; U пр = 1,2 В). При этом чем большее значение сопротивления изоляции провода, тем меньшей величины ток пройдет через тело человека.

Двухфазное включение представляет собой одновременное прикосновение человека к двум различным фазам одной и той же сети, находящейся под напряжением. При этом человек оказывается включенным на полное линейное напряжение установки. Сила тока, действующего на человека, зависит от линейного напряжения U ли сопротивления тела человека R ч. При двухфазном включении сопротивление изоляции проводов не оказывает защитного действия:

I ч= 1,73 U ф/ R ч= U л/ R ч= 380 / 1000 = 0,38 А = 380 мА;

U пр= I ч R ч= 380 В.

Такое значение силы тока (напряжения) является смертельно опасным для жизни человека. При этом режим нейтрали для двухфазного включения практически не имеет значения. Случаи двухфазного включения сравнительно редки: они наиболее вероятны при работах под напряжением, когда токоведущие части различных фаз расположены на незначительном расстоянии друг от друга.

Схему сети, а следовательно, и режим нейтрали источника тока выбирают с учетом технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения — линейное и фазное. Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку — трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, то есть на фазное напряжение 220 В. При этом значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети и в аварийный период. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала. Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека. К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр. Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно. Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ — заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

Действующими правилами устройства электроустановок (ПУЭ) все помещения подразделены на три класса:

1. Помещения без повышенной опасности: сухие, с нормальной температурой воздуха, с токонепроводящими полами.

2. Помещения с повышенной опасностью: сырые с относительной влажностью воздуха (длительной) более 75%; жаркие с температурой воздуха, длительно превышающей +30 °С; с полами из токопроводящих материалов, с большим количеством выделяющейся токопроводящей технологической пыли, оседающей на проводах и проникающей внутрь электроустановок; с размещением электроустановок с металлическими корпусами, соединенными заземленными металлоконструкциями зданий и технологического оборудования, допускающих одновременное соприкосновение с ними.

3. Помещения особо опасные: особо сырые с относительной влажностью воздуха, близкой к 100%, химически активной средой, одновременным наличием двух и более условий, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

В качестве примеров подразделения помещений по степени опасности можно привести следующее: к 1-му классу отнесены конторские помещения и лаборатории с точными приборами, сборочные цехи приборных заводов, часовых заводов и т. п.; ко 2-му классу — складские неотапливаемые помещения, лестничные клетки с токопроводящими полами и др.; к 3-му классу — все цехи машиностроительных заводов: гальванические, аккумуляторных батарей и т. п. К ним же относятся участки работы вне помещений.

Мероприятия по защите от электротравматизма

Причины несчастных случаев от электрического тока разнообразны и многочисленны, но основными из них при работе с электроустановками напряжением до 1000 В принято считать:

1) случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2) прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, случайно оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции или другой неисправности;

3) попадание под напряжение во время проведения ремонтных работ на отключенном электрооборудовании из-за ошибочного его включения;

4) замыкание провода на землю и возникновение шагового напряжения на поверхности земли или основания, на котором находится человек.

Основными мерами защиты являются:

— обеспечение недоступности токоведущих частей (изоляция, размещение на недоступной высоте, ограждение и т. п.);

— электрическое разделение сети (с отдельными трансформаторами);

— применение малого напряжения (не выше 42 В или даже 12 В);

— применение двойной изоляции (рабочей и дополнительной).

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или эквивалентом металлических нетоковедущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением. Это простой, эффективный и широко распространенный способ защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим поверхностям, оказавшимся под напряжением.

Защитное заземление обеспечивает снижение напряжения между оборудованием, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасной величины. Применяется оно в трехфазной трехпроводной сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В — с любым режимом нейтрали.

При использовании защитного заземления происходит резкое снижение потенциала заземленной токоведущей части, но в то же время появляется потенциал на заземлителе и поверхности грунта вокруг него, что может также представлять опасность поражения электрическим током. В земле во все стороны от заземлителя распространяется ток. Это пространство, называемое “полем растекания тока”, практически ограничивается радиусом 20 м от заземлителя.

Заземлители могут быть естественные и искусственные.

В качестве естественных заземлителей могут применяться:

а) расположенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, а также горючих или взрывоопасных газов;

б) металлические конструкции зданий и сооружений, имеющие соединение с землей;

в) обсадные трубы, металлические шпунты гидротехнических сооружений;

г) свинцовые оболочки кабелей, проложенных под землей.

Естественные заземлители необходимо связывать с заземляющей сетью не менее чем двумя проводниками, присоединенными к заземлителю в разных местах. Если естественные заземлители обеспечивают требуемое сопротивление заземления, то устройство дополнительного искусственного заземления не требуется.

В качестве искусственных заземлителей могут применяться:

а) вертикально забитые стальные трубы длиной 2—3 м и диаметром 50 мм, стальные прутики диаметром 10—12 мм, стальные уголки 60´60 мм и др.;

б) горизонтально уложенные стальные полосы и круглые проводники и др.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю и представляет собой разность потенциалов двух точек на поверхности земли, расположенных на расстоянии шага — 0,8 м, на которых могут одновременно находиться ноги человека. Значение напряжения шага при одиночном заземлителе зависит от типа заземлителя и от расстояния до него. Наибольшим напряжение будет около заземлителя, а наименьшим — на расстоянии более 20 м, то есть за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

Зануление является одним из средств, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок. Оно выполняется присоединением к неоднократно заземленному нулевому проводу корпусов и других конструктивных металлических частей электрооборудования, которые не должны находиться под напряжением, но могут оказаться под ним при повреждении изоляции. Зануление, как и защитное заземление, предназначено для устранения опасности поражения людей электрическим током при пробое изоляции и переходе напряжения на корпус. Но выполняется эта задача другим способом — автоматическим отключением оборудования поврежденной установки от сети. Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях с напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью.

Задачей зануления является превращение замыкания на корпус в короткое замыкание между фазным и нулевым проводом. При этом в результате протекания через токовую защиту тока замыкания обеспечивается быстрое отключение поврежденного оборудования от сети.

Для обеспечения надежного отключения необходимо, чтобы ток короткого замыкания превышал номинальный ток плавкой вставки предохранителя на 5—7 A или вставку автомата на 1—2 А.

Для нулевых проводов допускается использование стальных полос, а также металлических оболочек кабелей, подкрановых путей, металлоконструкций зданий.

При занулении в течение некоторого времени с момента замыкания фазы на зануленный корпус и до момента срабатывания защиты на нулевом проводе сохраняется опасное напряжение. Под этим опасным напряжением будет находиться не только поврежденная установка, но и корпуса другого оборудования, присоединенные к нулевому проводу. Такая же опасность может возникнуть при обрыве нулевого провода, поэтому он соединен с землей в нескольких местах. Занулению подлежат те же металлические нетоковедущие части электрооборудования, что и заземлению.

Защитное отключение выполняется в дополнение заземлению или занулению. Такое отключение обеспечивает быстрое — не более 0,2 секунды — автоматическое отключение установки от питающей сети при возникновении в ней опасности поражения током.

Преимущество защитного отключения в том, что его можно применять в электрических установках любого напряжения и при любом режиме нейтрали, срабатывает оно при малых значениях напряжения на корпусе 20—40 В и отключается через 0,1—0,2 секунды. Защитное отключение осуществляется выключателями или контактами, снабженными специальным отключающим реле.

Защитные средства, обеспечивающие электробезопасность

Защитными средствами называют приборы, аппараты и переносные приспособления, предназначенные для защиты персонала, работающего у электроустановок, от поражения электрическим током, электрической дугой и т. п.

Защитные средства подразделяются на изолирующие (основные и дополнительные), ограждающие и предохранительные.

К основным изолирующим средствам относятся такие, которые надежно выдерживают рабочее напряжение электроустановки, и с их помощью человек может касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением.

К основным средствам, применяемым при обслуживании электроустановок напряжением выше 1000 В, относятся оперативные и измерительные штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ. При обслуживании установок напряжением до 1000 В основными средствами считаются оперативные штанги и клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными ручками.

Дополнительные изолирующие средства сами по себе не могут обеспечить безопасность и применяются только в дополнение к основным, а при обслуживании электроустановок напряжением свыше 1000 В — еще и диэлектрические перчатки, боты, коврики и изолирующие подставки. Для установок напряжением до 1000 В дополнительными средствами являются диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики и изолирующие подставки на фарфоровых изоляторах.

Ограждающие средства предназначены для временного ограждения и заземления отключающих токоведущих частей.

Предохранительные средства защиты от световых, тепловых и механических воздействий предназначены для индивидуальной защиты работающего.

 

Безопасность при работе с источниками электромагнитного излучения

В машиностроении широко используют электромагнитные поля (как переменные так и постоянные), которые находят применение в новых технологических процессах. Это значительно улучшает условия труда, поскольку отсутствие плавильных или нагревательных печей снижает загазованность воздуха на рабочих местах, уменьшает интенсивность теплового излучения. Однако устройства, генерирующие электромагнитные поля, обусловили появление ряда проблем по защите персонала от их воздействия. Опасность воздействия электромагнитных, постоянных магнитных и электростатических полей усугубляется тем, что их воздействие не ощущается.

Источники и характеристики электромагнитных полей

Естественными источниками электромагнитных полей (ЭМП) являются: атмосферное электричество, радиоизлучение солнца и галактик, квазистатические, электрические и магнитные поля земли.

Электромагнитная энергия высоких частот (ВЧ) и ультравысоких частот (УВЧ) широко применяется в радиосвязи, радиовещании, телевидении, медицине, для нагревания металлов и диэлектриков. Источниками ВЧ и УВЧ являются генераторы, трансформаторы, индукторы, конденсаторы, кабельные линии, соединяющие отдельные части генераторов, антенны, фланцевые соединения волноводных трактов, открытые концы волноводов.

Рабочим элементом при индукционном нагреве является плавильный или закалочный контур (индуктор), а при диэлектрическом нагреве пластины (конденсаторы). Энергия ЭМП индуктора применяется для получения плазменного состояния вещества. Мощности установок различны, диапазон частот от 60 кГц до 20 МГц.

Конденсаторы термических установок (мощность которых от 8 до 200 кВт) имеют напряженность магнитного поля 500 — 750 А/м.

Электромагнитная энергия низкой частоты (НЧ) 1—12 кГц широко используется для индукционного нагрева в целях закалки, плавления, нагревания металла. Энергия импульсного ЭМП низких частот применяется для штамповки, прессовки, соединения различных материалов, литья и др.

При диэлектрическом нагреве (сушка влажных материалов, склейка древесины, сварка термоактивных материалов, в том числе пластмасс) используются установки в диапазоне частот от 3 до 150 МГц, мощностью от 1 до 30 кВт.

Большим значением напряженности электрической составляющей ЭМП (до 150 В/м) характеризуются рабочие места операторов при точечной сварке.

Энергия сверхвысоких частот (СВЧ) широко применяется в радиолокации, радионавигации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, ядерной физике, для радиорелейной связи и др. Источником СВЧ является генератор, излучающие системы — антенна, открытый конец волновода, эквивалент антенны, неплотности фланцевых соединений СВЧ тракта, волноводно-коаксиальные переходы, места катодных выводов генерируемых приборов и др. Линии электропередач (ЛЭП) и открытые распределительные устройства (коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные, соединительные шины и вспомогательные устройства) являются источниками электрических полей промышленной частоты. Напряженность электрического поля и сила тока смещения колеблются от 2 до 45 В/м и от 6 до 570 мкА соответственно.

При работе с легкоэлектризующимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока образуются электростатические поля. Источниками постоянных магнитных полей являются: электромагниты, соленоиды, импульсные установки полупериодного или конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты. Переменное электромагнитное поле является совокупностью двух взаимосвязанных переменных полей — электрического и магнитного, которые характеризуются соответствующими векторами напряженности E (В/м) и H (А/м).

Электромагнитное поле несет энергию, определяемую плотностью потока мощности (Вт/м2) — это количество энергии, протекающей за 1 секунду сквозь площадку в 1 м2, расположенную перпендикулярно движению волны.

В зависимости от длины волны, генерируемой источниками, весь радиодиапазон электромагнитных полей разбит на поддиапазоны. Вокруг источника излучения можно выделить две основные зоны: индукции и волновую. В первой зоне ЭМП характеризуется напряженностью электрического и магнитного поля раздельно. Вторая зона характеризуется плотностью потока ЭМП.

Воздействие электромагнитного поля на человека зависит от напряженности электрического и магнитного полей, потока энергии, частоты колебаний, размера облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей организма.

В электрическом поле атомы и молекулы, из которых состоит тело человека, поляризуются, полярные молекулы (например, воды) ориентируются по направлению распространения электромагнитного поля; в электролитах, которыми являются жидкие составляющие тканей, крови и т. п., после воздействия внешнего поля появляются ионные токи. Основное воздействие, которое оказывает переменное электрическое поле — вызывает нагрев тканей человека. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии электромагнитного поля, и зависит от напряженности поля и времени воздействия. Избыточная теплота отводится до известного предела увеличением нагрузки на механизм терморегуляции. Однако, начиная с величины I = 10 мВт/см2, называемой тепловым порогом, организм не справляется с отводом образующейся теплоты и температура тела повышается, что вредит здоровью.

Наиболее интенсивно электромагнитные поля воздействуют на мозг, центральную нервную и сердечно-сосудистую системы, органы дыхания и пищеварения. Облучение глаз вызывает помутнение хрусталика (катаракту).

Электромагнитные поля оказывают специфическое воздействие на человека как биологический объект при интенсивности поля, значительно меньшей теплового порога. Они ослабляют биохимическую активность белковых молекул, нарушают функции сердечно-сосудистой системы и обмена веществ. Однако достаточно прекратить облучение, и болезненные явления исчезают. Основным параметром, характеризующим биологи­чес­кое действие электромагнитного поля промышленной часто­ты, является электрическая напряженность. Магнитная составляющая заметного влияния на организм не оказывает, так как в действующих установках напряженность магнитного поля промышленной частоты не превышает 25 А/м, а вредное биологическое действие проявляется при напряженности 150—200 А /м.

Воздействие электрического поля промышленной частоты на организм человека сводится к влиянию электрического поля непосредственно на мозг и центральную нервную систему.

Нормирование электромагнитных полей

Нормирование ЭМИ РЧ проводится по Санитарным правилам и нормам (СанПиН) 2.2.4/2.1.8.055—96 и ГОСТ 12.1.006—84 “Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона”. В них устанавлены предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия на людей ЭМИ в диапазоне 30 кГц—300 ГГц и основные санитарно-гигиенические требования к разработке, изготовлению, приобретению и использованию источников излучения. Воздействие ЭМИ на людей оценивается следующими критериями.

Во-первых, предельно допустимой энергетической экспозицией (ЭЭ), которая определяется интенсивностью излучения радиочастоты (РЧ) и временем нахождения человека в зоне воздействия (применяется для лиц, работа которых связана с необходимостью пребывания в зонах влияния источников ЭМИ РЧ, и при условии прохождения ими в установленном порядке предварительных и периодических медицинских осмотров).

Во-вторых, значением интенсивности ЭМИ РЧ (применяется для лиц, работа которых не связана со средствами, являющимися источниками радиоизлучений, но люди вынуждены находиться в зоне их действия).

Интенсивность ЭМИ оценивается в диапазоне частот 30 кГц — 300 МГц значениями напряженности электрического Е и магнитного Н полей, а в диапазоне 300 МГц — 300 ГГц — значениями плотности потока энергии (ППЭ).

Уровни ЭМИ для жилой территории, мест отдыха, помещений, рабочих мест лиц до 18 лет и беременных женщин не должны превышать следующих значений: 25 В/м в диапазоне частот 30 —300 кГц, 15 В/м для 0,3—3 МГц, 10 В/м для 3—30 МГц [кроме телевизионных и радиолокационных станций (РЛС), работающих в режиме кругового обзора (сканирования)] и 10 мкВт/см2для 0,3—300 ГГц (для случаев облучения от антенн, работающих в режиме кругового обзора или сканирования, эта цифра составляет 100 мкВт/см2). Предельно допустимая напряженность ЭМИ, создаваемая телевизионными станциями, составляет: 5,4 В/м при частоте 48,4; 4,0 при 88,4; 3,0 при 192 и 2,5 при 300 МГц.

Интенсивность ЭМИ РЛС специального назначения (контролирующие космическое пространство и работающие в диапазоне час-тот 150—300 МГц в режиме электронного сканирования луча) на территории населенных пунктов, расположенных в ближней зоне излучения станции, не должна превышать 10 мкВт/см2(6 В/м), а в дальней зоне — 100 мкВт/см2(18 В/м).

Методы защиты от электромагнитных полей

Ослабить мощность электромагнитного поля на рабочем месте можно уменьшением мощности излучения генератора, а также установкой отражающего или поглощающего экранов; применением индивидуальных средств защиты; организационными мерами.

Наиболее эффективным и часто применяемым из названных методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов.

Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Отражающие экраны делают из хорошо проводящих металлов — меди, латуни, алюминия, стали. Защитное действие обусловлено тем, что экранируемое поле создает в экране токи Фуко, наводящие в нем вторичное поле, по амплитуде почти равное, а по фазе противоположное экранируемому полю. Результирующее поле очень быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину. Уменьшение амплитуды падающей волны по мере ее проникновения в проводящую среду характеризует понятие глубины проникновения. Например, если электромагнитная волна имеет частоту f,равную 8 кГц, и прони







ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.