Способы и средства защиты от электромагнитных полей

При выборе защиты персонала от электромагнитных излучений не­обходимо учитывать особенности производства, условия эксплуата­ции оборудования, рабочий диапазон частот, характер выполняемых работ, интенсивность поля, продолжительность облучения и др.

Для снижения интенсивности поля в рабочей зоне рекомендуется применять различные инженерно-технические способы и средства, а также организационные и лечебно-профилактические мероприятия.

В качестве инженерно-технических методов и средств применяют­ся: экранирование излучателей, помещений и рабочих мест; уменьше­ние напряженности и плотности потока энергии в рабочей зоне за счет уменьшения мощности источника (если позволяют технические усло­вия) и использование ослабителей (аттенюаторов) мощности и согла­сованных нагрузок (например, эквивалентов антенн); средства инди­видуальной защиты.

При экранировании используются такие явления, как поглощение электромагнитной энергии материалом экрана и ее отражение от по­верхности экрана. Поглощение ЭМП обусловливается тепловыми по­терями в толще материала экрана за счет индукционных токов и зави­сит от электромагнитных свойств материала экрана (электрической проводимости, магнитной проницаемости и др.). Отражение обуслов­ливается несоответствием электромагнитных свойств воздуха (или другой среды, в которой распространяется электромагнитная энергия) и материала экрана (главным образом волновых сопротивлений).

Толщина экрана d из металлического листа выбирается исходя из соображений механической прочности, но не менее 0,5 мм, и должна быть больше глубины проникновения ЭМ волны в толщу экрана, ч:

d>r =

где то — круговая частота, рад/с (ш =2я/, где/— частота, Гц); ц — маг­нитная проницаемость материала, Г/м; ст — электрическая проводи­мость среды, См/м. Глубина проникновения ЭМП высоких и сверхвы­соких частот очень мала (например, для меди она составляет десятые и сотые доли миллиметра), поэтому толщину экрана выбирают по кон­структивным соображениям.

Большая отражательная способность металлов, обусловленная зна­чительным несоответствием волновых сопротивлений воздуха и ме­талла, в ряде случаев может оказаться нежелательной, так как в ре­зультате образования стоячих волн может увеличивать интенсивность поля в рабочей зоне и влиять на режим работы генератора (излучате­ля). По этой причине в подобных ситуациях следует применять экра­ны преимущественно с малым коэффициентом отражения (1-3%), т. е. поглощающие. С этой целыо используются радиопоглощающие материалы в виде тонких резиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона, пропитанного соответствующим составом, ферро­магнитные пластины и др.

Металлические сетки, применяемые для экранирования, обладают худшими экранирующими свойствами по сравнению со сплошными. Их обычно применяют в тех случаях, когда необходимо производить осмотр и наблюдение экранированных установок, вентиляцию и осве­щение экранированного пространства. Экранирующая эффективность сеток не превышает 20-30 дБ.

Требуемое ослабление поля 1_тр и эффективность экранирования

, определяются по формулам:

Яр я

пд

. Э_экр=101_§^, дБ

п,

или

:201₈§²-,дБ,

где £р, Е , Я_р, Я_пд — соответственно напряженность электрического и магнитного поля на рабочем месте (или жилой зоне) и предельно до­пустимые их значения; E_v Е_у Н_{,Н₂~ соответственно напряженность электрического и магнитного полей до и после экранирования; П,, П₂ — плотность потока энергии до и после применения экрана.

На расстоянии, равном длине волны X, ЭМП в проводящей среде поч­ти полностью затухает, поэтому для эффективного экранирования тол­щина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле.

Металлические экраны за счет отражения и поглощения практичес­ки непроницаемы для ЭМ энергии радиочастотного диапазона (при d > X, где А, — длина волны).

Применение поглощающих нагрузок и аттенюаторов позволяет ослабить интенсивность излучения электромагнитной энергии в окру­жающее пространство на 60 дБ и более.

Для защиты от ЭМП при работе в антенном поле, проведении испы­тательных и регулировочных работ на объектах, устранении аварий­ных ситуаций и ремонте рекомендуется использование индивидуаль­ных средств защиты. Для защиты всего тела применяются комбинезо­ны, халаты и капюшоны. Их изготавливают из трех слоев ткани. Внутренний и наружный слои делают из хлопчатобумажной ткани (диагональ, ситец), а средний, защитный слой — из радиотехнической ткани, имеющей проводящую сетку. Для защиты глаз используют спе­циальные радиозащитные очки из стекла, покрытого полупроводни­ковым оловом. Эффективность таких очков составляет 20-22 дБ.

Организационные мероприятия включают в себя требования к пер­соналу (возраст, медицинское освидетельствование, обучение, инст­руктаж и др.), выбор рационального взаимного размещения в рабочем помещении оборудования, излучающего ЭМ энергию, и рабочих мест, установление рационального режима работы оборудования и обслу­живающего персонала, ограничение работы оборудования во времени (например, за счет сокращения времени на проведение наладочных и ремонтных работ), защиту расстоянием (удаление рабочего места от источника ЭМП, когда имеется возможность использовать дистанци­онное управление оборудованием), применение средств предупрежда­ющей сигнализации (световой, звуковой и т. п.) и др.

Защита расстоянием применяется в тех случаях, если невозможно ослабить облучение другими методами, в том числе и сокращением вре­мени пребывания людей в опасной зоне. В этом случае увеличение рас­стояния между источниками излучения и персоналом позволяет снизить уровень излучения, что видно из следующих выражений для расчета на­пряженности электрической и магнитной составляющих в ближней зоне, т. е. на расстоянии R < Х/2п, где А, — длина волны излучения, равная:

3-Ю⁸

В дальней зоне R » Л/2я при увеличении рассматриваемого рассто­яния уменьшается плотность потока энергии, как видно из формулы

2 nR^l

где Р — мощность излучения, Вт; G — коэффициент усиления антенны.

Лечебно-профилактические мероприятия направлены на предуп­реждение заболевания, которое может быть вызвано воздействием ЭМП, а также на своевременное лечение работающих при обнаруже­нии заболеваний.

Для предупреждения профессиональных заболеваний у лиц, ра­ботающих в условиях ЭМП, применяются такие меры, как предва­рительный (для поступающих на работу) и периодический (не реже одного раза в год) медицинский контроль за состоянием здоровья, а также ряд мер, способствующих повышению устойчивости организ­ма человека к действию ЭМП (регулярные физические упражне­ния, рационализация труда, отдыха, а также использование некото­рых лекарственных препаратов и общеукрепляющих витаминных комплексов).

Электрогерметичные помещения и замкнутые экраны. Для лока­лизации ЭМП внутренних источников применяются электрогерме­тичные помещения, аппаратные и кабины, представляющие собой замк­нутые электромагнитные экраны. В таких помещениях экранируются стены, потолок, пол, оконные и дверные проемы и вентиляционные системы. Эти помещения и кабины могут использоваться и для защи­ты от внешних полей.

Монтаж экранов в больших помещениях производится путем при­крепления металлических листов (стальных, дюралюминиевых и др.) непосредственно к поверхности помещения. Размеры листов обшивки и их толщина определяются сортаментом проката. Для достижения электромагнитной герметичности рекомендуется листы соединять внахлест, встык или в фальц.

Для достижения высокой эффективности экранирования при длине волны Х<5м рекомендуется элементы конструкции экрана сваривать непрерывным швом или применять другие сплошные со­единения.

На более низких частотах непрерывная сварка может быть заменена точечной или креплением листов винтами. При этом среднее число контактных точек п на 1 м длины контакта для обеспечения требуемой эффективности экранирования Э определяется формулой

/ г , у." .

17 = 10,6- - ,

l^xJ

где X, м — длина волны ЭМП. "

В ряде случаев во избежание отражения энергии, образования сто­ячих волн, зон, где плотность ЭМ излучения может оказаться больше первоначальной плотности потока энергии, создаваемой источником, стены и другие отражающие конструкции таких помещений должны быть покрыты поглощающими материалами. В случае направленного излучения допускается применение поглощающего покрытия только тех стен, на которые направлено излучение.

При защите помещений от внешних излучений применяются окле­ивание стен специальными металлизированными обоями, засетчива- ние окон, использование специальных металлизированных драпиро­вок, штор и др. Для изготовления экранных штор, драпировок, чехлов и других защитных изделий, так же как и для изготовления защитной одежды (комбинезонов, халатов, капюшонов и др.), применяются ра­диотехнические ткани.

В качестве экранизирующего материала для световых приемов, при­борных панелей, смотровых окон, как и для защитных очков, применя­ется оптически прозрачное стекло, покрытое полупроводниковой дву­окисью олова. Световые проемы или смотровые окна на более низких частотах могут также экранироваться металлической сеткой.

При конструировании замкнутых экранов в диапазоне СВЧ иногда возникает необходимость предусматривать в них различные отверстия (вентиляционные окна, отверстия для проводов питания, ручек управ­ления и др.), которые не должны нарушать электромагнитную герме­тичность экрана и снижать его эффективность.

По условиям проникновения электромагнитной энергии СВЧ-диа- пазона за пределы экрана подобные отверстия в экранах могут быть разделены на три основных типа излучателей:

1) малые отверстия разной формы без металлических выводов через них (например, смотровые и вентиляционные окна) представляют со­бой открытые концы волноводов;

2) малые отверстия, через которые проходят провода электропита­ния или металлические ручки управления, можно рассматривать как открытые концы коаксиальных линий;

3) щели, продольные размеры которых больше длины волны (пери­метр дверей, вентиляционные жалюзи и др.), являются щелевыми из­лучателями.

Для ослабления излучаемой энергии через отверстия разной формы без металлических выводов через них применяются трубки предель­ных волноводов (по форме отверстия в экране), длина которых опре­деляется в зависимости от необходимой величины ослабления энер­гии и ослабляющей способности трубки.

Для трубок круглого сечения ослабление на один сантиметр длины рассчитывается по формуле

Э_кр - 32/Д дБ/см,

где D — диаметр трубки, см.

Для трубок прямоугольной формы ослабление на один сантиметр длины рассчитывается по формуле

Э_н = 32/d, дБ/см,

где d — размер стороны квадрата или большой стороны прямоугольни­ка, см.

Коаксиальные отверстия практически беспрепятственно излучают высокочастотную энергию в любом диапазоне. Одним из способов ослабления излучения в коаксиальных выводах является заполнение пространства между центральным и наружным проводниками погло­щающим материалом (карбонильным железом, графитом и т. п.). Из­лучение высокочастотной энергии через коаксиальные отверстия мож­но уменьшить также путем применения специальных фильтров, про­стейшим из которых является фильтр, основанный на соединении встык двух коаксиальных линий с резко отличающимися волновыми сопротивлениями. Одна такая стыковка отрезков кабелей обеспечива­ет затухание по мощности более 10 дБ.

Ослабления излучения щелевыми излучателями добиваются конст­руированием специальных четвертьволновых фильтров, представля­ющих собой канавки глубиной Такие фильтры обеспечивают уменьшение проникновения СВЧ-энергии более 10 дБ (недостаток — узкополосность по диапазону).

Более эффективным способом экранирования щелей в широком ди­апазоне частот является применение поглощающих прокладок по всей ширине щели либо обеспечение плотного электрического контакта по всему периметру щели.

Защита при промышленной электротермии. В высокочастотных установках диэлектрического и индукционного нагрева применяется либо общее экранирование установок, либо экранирование отдельных блоков.

При поблочном экранировании отдельные высокочастотные эле­менты (конденсаторы, трансформаторы, индукторы и др.) экраниру­ются отдельно.

Экран конденсатора выполняется в виде замкнутой камеры из ме­таллических листов или сетки.

Экран трансформатора представляет собой металлический кожух, который во избежание перегрева устанавливается от наружной поверх­ности трансформатора на расстоянии не менее одного его радиуса.

Экран плавильного или закалочного индуктора выполняется либо в виде подвижной металлической камеры, опускающейся на время на­грева и поднимающейся после его окончания, либо в виде неподвиж­ной камеры с открывающейся дверью.

В установках диэлектрического нагрева экранированию подлежат пластины рабочего конденсатора и фидеры, подводящие к ним высо­кочастотную энергию. Экран может выполняться в виде металличес­кой камеры, шкафа, короба и др.

Смотровые окна в экранирующих камерах и генераторных устрой­ствах экранируются с помощью мелкоячеистой металлической сетки с плотным контактом по периметру окон.

Линии питания технологических элементов высокочастотной энер­гии должны быть выполнены коаксиальными кабелями или заключе­ны в металлические экраны. Экраны комплектуются электроблоки­ровкой, исключающей подачу высокочастотной энергии при открытии или снятии экрана.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: