Основные характеристики электромагнитных полей

Окружающее нас пространство полностью пронизано электромагнит­ными полями (ЭМП). Существуют естественные и техногенные источни­ки ЭМП. Естественными источниками ЭМП и излучений являются пре­жде всего: атмосферное электричество, радиоизлучение Солнца и галак­тик, электрическое и магнитное поля Земли. Все промышленные и бытовые электро- и радиоустановки являются источниками искусствен­ных полей и излучений, но разной интенсивности.

Любое электромагнитное явление характеризуется двумя составляю­щими –электрической и магнитной. Поэтому электромагнитное поле всегда имеет две взаимосвязанные компоненты: электрическое и магнит­ное поля. Вместе с тем можно создать условия, когда вне которой облас­ти пространства обнаруживаются только электрические или только маг­нитные явления. Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. Но элект­ромагнитное поле может существовать и в свободном, отдаленном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью, близкой к 3 10 м/с, фотонов или вообще в виде излученного движущегося с этой скоростью электромагнитного поля (электромагнитных волн).

Опасное воздействие на работающих могут оказывать электромагнит­ные поля радиочастот (60 кГц-300 ГГц), электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц), электростатические поля.

Как уже отмечалось, основными естественными источниками электро­магнитных полей и излучений являются: атмосферное электричество, ра­диоизлучения Солнца, электрическое и магнитное поля Земли. К электро­магнитному полю Земли человек адаптировался, и оно стало не только привычным, но и необходимым условием жизни. Поэтому как увеличе­ние, так и уменьшение интенсивности естественных полей способны ока­зывать влияние на биологические процессы. Так, усиление электрическо­го поля перед грозой и во время грозы сопровождается ухудшением само­чувствия человека, а магнитные бури, связанные с изменением солнечной активности, влияют не только на больных людей, но и являются одной из причин различных аварий. Вместе с тем данные исследований показыва­ют, что значительное уменьшение геомагнитного поля через определен­ный отрезок времени (чаще во втором поколении) может вызывать существенное изменение процессов жизнедеятельности: нарушается работа пе­чени, почек, половых желез, появляются опухоли. Установлено, что воздействие ЭМИ на человека и окружающую его среду является причи­ной глобальной акселерации в разных географических зонах. Это связано с ускорением физиологических процессов под влиянием ЭМП.

Источниками повышенной опасности в быту являются микроволно­вые печи, телевизоры, радиотелефоны, электроплиты, электрогрили, хо­лодильники и утюги.

Электростатические поля. Возникновение зарядов статического электричества происходит при деформации, дроблении веществ, относи­тельном перемещении (трении) двух находящихся в контакте тел, слоев жидких и сыпучих материалов, при интенсивном перемешивании, крис­таллизации, а также вследствие индукции. При этом на трущихся вещест­вах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают в землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они получили название статического электри­чества. Статическое электричество - это совокупность явлений, связан­ных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электри­ческого заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупро­водниковых веществ, материалов, изолированных проводниках.

Электростатическое поле(ЭСП) - это поле неподвижных зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними.

Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в вещест­вах называют электризацией. Явление статической электризации наблю­дается в потоке или разбрызгивании жидкостей; в струе газа или пара, при соприкосновении и последующем удалении двух твердых тел.

Электростатическое поле характеризуется напряженностью, опреде­ляемой отношением силы, действующей на точечный электрический за­ряд, к величине этого заряда и измеряется вольт на метр (В/м).

Разряд статического электричества возникает тогда, когда напряжен­ность ЭСП над поверхностью диэлектрика или проводника достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха пробивное напряжение составляет 30 кВ/см.

У людей, работающих в зоне воздействия ЭП, встречаются разнооб­разные расстройства: раздражимость, головная боль, нарушение сна, сни­жение аппетита и др. Характерны своеобразные «фобию», обусловленные страхом ожидаемого разряда.

Допустимые уровни напряженности ЭП установлены ГОСТ 12.1.045-84 «Электрические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требова­ния к проведению контроля» и Санитарно-гигиеническими нормами до­пустимой напряженности электростатического поля (N2 1757-77).

Допустимые уровни устанавливаются в зависимости от времени пре­бывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряжен­ности электростатических полей устанавливается равным 60 кВ/м в тече­ние 1 ч.

При напряженности ЭП менее 20 кВ/м время пребывания в электро­статических полях не регламентируется. В диапазоне от 20 до 60 кВ/М допустимое время пребывания персонала в ЭП без средств защиты зави­сит от конкретного уровня напряженности на рабочем месте.

При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химичес­кие свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др., что определяет дифференцированный подход при разработке защит­ных мероприятий.

Меры защиты от статического электричества направлены на преду­преждение возникновения и накопления зарядов статического электри­чества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия, которые достигаются:

• заземлением металлических и электропроводных элементов обору­дования;

• увеличением поверхности и объемной проводимости диэлектриков;

• установкой нейтрализаторов статического электричества;

• уменьшением электрического сопротивления перерабатываемых веществ;

•снижением интенсивности зарядов статического электричества. Заземление проводится независимо от использования других методов защиты. Эффективным средством защиты является увеличение влажнос­ти воздуха до 65-75 %, если позволяют условия технологического про­цесса.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться анти­статическая обувь, антистатический халат, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое за­земление тела человека.

Магнитные поля.Источниками постоянных магнитных полей явля­ются электромагниты, соленоиды, магнитопроводы в электрических ма­шинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты. Магнитные поля (МП) промышленной частоты возникают вокруг любых электроус­тановок и токопроводов промышленной частоты (причем, чем больше ток, тем выше интенсивность магнитного поля). Магнитные поля могут быть постоянными, импульсными, инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными. Действие магнитных полей может быть непре­рывным и прерывистым.

Степень воздействия МП зависит от максимальной напряженности его в рабочем пространстве магнитного устройства или в зоне влияния искус­ственного магнита. Доза, полученная человеком, зависит от расположения рабочего места по отношению к МП и режима труда. Каких-либо субъек­тивных воздействий постоянные МП не вызывают. При действии пере­менных МП наблюдаются характерные зрительные ощущения, так назы­ваемые фосфены, которые исчезают в момент прекращения воздействия.

При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищева­рительного тракта, изменения в крови. При преимущественно локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения, как правило, в областях тела, находящегося под непосредственным воз­действием МП. Они проявляются ощущением зуда, бледностью или синюшностью кожных покровов, отечностью и уплотнением кожи, в неко­торых случаях развивается гиперкератоз (ороговелость).

Согласно СН 1742-77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кA/м. Напряженность магнитных полей линии электропере­дачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20-25 AJM, что не представляет опасности для человека.

Электрические поля.Источниками электрических полей (ЭП) про­мышленной частоты (50 Гц) являются линии электропередач, открытые распределительные устройства, устройства защиты и автоматики, изме­рительные приборы, сборные и соединительные шины, высоковольтные установки. Длительное воздействие ЭП на организм человека может вы­звать нарушение функционального состояния нервной и сердечно-сосу­дистой систем. Оно выражается в повышенной утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, изменения кровяного давления и пульса.

Для ЭП промышленной частоты в соответствии с ГОСТ 12.1.002-84 предельно допустимый уровень напряженности электрического поля, пребывание в котором не допускается без применения специальных средств защиты, в течение всего рабочего дня равен 5 кВ/м. В интервале свыше 5 до 20 кВ/м включительно допустимое время пребывания т(ч) определяется по формула утомляемости, снижении качества выполнения рабочих операций, болях в области сердца, измене­ния кровяного давления и пульса.

Т=50/Е-2,

где Е - напряженность воздействующего поля в контролируемой зоне, кВ/м. При напряженности поля свыше 20 до 25 кВ/м время пребывания . персонала в поле не должна превышать 1 О мин. Предельно допустимое значение напряженности ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

Расчет допустимой напряженности в зависимости от времени­ пребы­вания в ЭП производится по формуле

Е=50/(Т+2),

гдеТ- время пребывания в ЭП, ч.

Основными средствами коллективной защиты от воздействия ЭП час­тотой 50 Гц являются;

•стационарные экранирующие устройства (козырьки, навесы, пере­городки);

•переносные (передвижные) экранирующие средства защиты (инвен­тарные навесы, палатки, перегородки, щиты, зонты, экраны и т. д.

Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покры­тие и заземление.

К индивидуальным средствам защиты относятся: защитный костюм­куртка и брюки, комбинезон, экранирующий головной убор (металличес­кая или пластмассовая каска для теплого времени года и шапка-ушанка с прокладкой из металлизированной ткани для холодного времени года); специальная обувь, имеющая электропроводящую резиновую подошву или выполненная целиком из электропроводящей резины.