Методы защиты от электромагнитных полей

Электромагнитные поля невидимы и действие их не обнаруживается органами чувств, что нередко порождает пренебрежительное отношение работающих к опасности электромагнитного облучения, недооценку его вредного действия на организм.

Электромагнитное поле – область распространения электромагнитных волн.

Электромагнитное поле характеризуется:

– частотой излучения f, Гц;

– длиной волны λ, м;

– скоростью распространения, км/c.

Электромагнитная волна распространяется в воздухе со скоростью света с = 300 000 км/с. Связь между длиной и частотой электромагнитной волны определяется зависимостью

λ = с / f.

В настоящее время практически во всех отраслях промышленности и в быту широко используется электромагнитная энергия. По своему происхождению электромагнитное излучение (ЭМИ) и электромагнитный фон, создаваемый им, могут быть:

1) природными;

2) техногенными.

К природным электромагнитным полям относятся квазистатические электрические и магнитные поля Земли, радиоизлучения Солнца и галактик, атмосферные разряды.

Техногенное ЭМИможет быть:

– производственным;

– бытовым.

Известно, что мировые энергоресурсы удваиваются каждые 10 лет, а доля электромагнитных полей (ЭМП) в электроэнергетике за это время возрастает в три раза.

Производственными источниками ЭМП являются:

- изделия, специально созданные для излучения электромагнитной энергии: радио- и телевизионные вещательные станции, радиолокационные установки, физиотерапевтические аппараты, системы радиосвязи, технологические установки в промышленности;

- устройства, не предназначенные для излучения электромагнитной энергии в пространство, но в которых при работе протекает электрический ток: системы передачи и распределения электроэнергии (линии электропередачи, трансформаторные и распределительные подстанции) и приборы, потребляющие электроэнергию (электродвигатели, электроплиты, холодильники, телевизоры и т.п.).

Электростатические поля создаются в энергетических установках и при электротехнических процессах. В зависимости от источников образования они могут существовать в виде собственно электростатического поля (поле неподвижных зарядов) или стационарного электрического поля (электрическое поле постоянного тока).

В промышленности ЭСП широко используются для электрогазоочистки, электростатической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов.

Статическое электричество образуется при изготовлении, транспортировке и хранении диэлектрических материалов, в помещениях вычислительных центров, на участках множительной техники. Электростатические заряды и создаваемые ими электростатические поля могут возникать при движении диэлектрических жидкостей и некоторых сыпучих материалов по трубопроводам.

Магнитные поля создаются электромагнитами, соленоидами, установками конденсаторного типа, литыми и металлокерамическими магнитами и другими устройствами.

В ЭМП различаются три зоны, которые формируются на различных расстояниях от источника ЭМИ.

Первая зона – зона индукции (ближняя зона), охватывает промежуток от источника излучения до расстояния, равного примерно λ /2π ≈ 1/6 λ. В этой зоне электромагнитная волна еще не сформирована и поэтому электрическое и магнитное поля не взаимосвязаны и действуют независимо.

Вторая зона – зона интерференции (промежуточная зона), располагается на расстояниях примерно от λ /2π до 2π λ. В этой зоне происходит формирование электромагнитной волны и на человека действует электрическое и магнитное поля, а также оказывается энергетическое воздействие.

Третья зона – волновая зона (дальняя зона), располагается на расстояниях свыше 2π λ. В этой зоне электромагнитная волна сформирована, электрическое и магнитное поля взаимосвязаны. На человека в этой зоне воздействует энергия волны.

Биологически значимыми являются электрические поля частотой
50 Гц, создаваемые воздушными линиями электропередачи и подстанциями. Напряженность магнитных полей промышленной частоты в местах размещения ЛЭП и подстанций сверхвысокого напряжения на 1 – 3 порядка превышает естественные уровни магнитного поля Земли. Высокие уровни ЭМИ наблюдаются на территориях и за пределами территорий размещения передающих радиоцентров низкой, средней и высокой частоты.

Бытовой электромагнитный фон обусловлен работой бытовых электроприборов, радио- и телеприемников, микроволновых печей, радиотелефонов, компьютеров и т.д.

Оценка опасности воздействия ЭМИ на человека производится по величине электромагнитной энергии, поглощенной телом человека. Реакция организма человека на составляющие ЭМП не является одинаковой, поэтому при оценке условий работы необходимо учитывать электрическую и магнитную напряженность поля. Неблагоприятные воздействия токов промышленной частоты проявляются только при напряженности магнитного поля порядка 160 – 300 А/м. Практически при обслуживании даже мощных электроустановок высокого напряжения магнитная напряженность поля не превышает 20 – 25 А/м. Поэтому оценку потенциальной опасности воздействия ЭМП достаточно производить по величине электрической напряженности поля.

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.

На рис.4.2.1 представлен частотный спектр электромагнитных волн.

Энергия ЭМП определяется плотностью потока энергии, Вт/м2:   ППЭ = Е·Н,   которая показывает, какое количество электромагнитной энергии передается за 1 с через 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); – потоком магнитной индукции Ф, Bб (вебер); – напряженностью Н, А/м (ампер на метр). Магнитная индукция– величина, численно равная силе, с которой магнитное поле действует на проводник длиной в 1 м с протекающим но нему током в 1 А и определяется:   В = 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: Ф = S·B cos α, где S – площадь поверхности тела, м2; α – угол между направлением действия магнитной индукции и нормалью к поверхности.

Рис.4.2.1. Шкала электромагнитных волн

Напряженность – физическая величина, характеризующая магнитное поле:

Н = В /µ _а ,

где µ _а – абсолютная магнитная проницаемость.

Величина абсолютной магнитной проницаемости определяется:

µ _а = µ₀ ∙ µ,

где µ₀ – магнитная постоянная, Гн/м; µ – магнитная проницаемость среды (µ₀ = ·10^-7 Гн/м).

Спектр ЭМИ природного и техногенного происхождения, оказывающий влияние на организм человека, имеет диапазон волн от тысячи километров (переменный ток) до триллионной части миллиметра (космические энергетические лучи).

Электромагнитные поля классифицируются по частотным диапазонам или длине волны. Классификация волн, определяемая длиной (или частотой) волны, представлена в табл.4.2.1.

Таблица 4.2.1