И излучений, их нормирование

Источниками электромагнитных полей (ЭМП) явля­ются: атмосферное электричество, радиоизлучения, элек­трические и магнитные поля Земли, искусственные ис­точники (радиовещание и телевидение, радиолокация, радионавигация и др.). Источниками из­лучения электромагнитной энергииявляются мощные телевизионные и радиовещательные станции, промышлен­ные установки высокочастотногонагрева, а также мно­гие измерительные, лабораторные приборы. Источниками излучения также могут быть любые элементы, включенные в вы­сокочастотную цепь.

Токи высокой частоты применяют для плавления ме­таллов, термической обработки металлов, диэлектриков и полупроводников и для многих других целей. Для научных исследований в медицине применяют токи ультравысокой частоты, в радиотехнике — токи ультравысокой и сверхвысокой частоты.Возникающие при ис­пользовании токов высокой частоты электромагнитные поля представляют определеннуюпрофессиональную вредность, поэтому необходимо принимать меры защиты от их воздействияна организм.

Токи высокой частоты создают в воздухе излучения, имеющие ту же электромагнитную природу, что и инфра­красное, видимое, рентгеновское и гамма-излучение. Раз­личие между этими видамиэнергии — в длине волны и час­тоте колебаний, а значит, и в величине энергии кванта, составляющего электромагнитное поле. Электромагнит­ные волны, возникающие при колебании электрических зарядов (при прохождении переменных токов), называ­ются радиоволнами.

Электромагнитное поле характеризуется длиной вол­ныl, м, или частотой колебанияf, Гц:

l =сТ = с/f

где с = 3 × 10⁸ м/с - скоростьраспространения радиоволн равная скорости света;

f — частота колебаний, Гц;

Т = 1/f— период колебаний.

Интервал длин радиоволн — от миллиметров до де­сятков километров, что соответствует частотам колебаний в диапазоне от 3 • 10⁴ Гц до 3 • 10¹¹ Гц.

Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства зависит от мощности генератора и расстоянияот него. На характер распределения поля в помещении влияет наличие металлических предметов и конструкций, которые являютсяпроводниками, а также диэлектриков, находящихся вЭМП.

Основная опасность. Воздействие ЭМП не обнаруживается органами чувств. Под действием ЭМП происходит поглощение энергии тканями тела человека. В результате чего в теле образуются стоячие волны, в которых концентрируется тепловая энергия. При этом повышается температура тела человека, происходит локальный нагрев тканей и отдельных клеток.

Особенно опасен нагрев для органов со слабой термоизоляцией (мозг, глаза, хрусталик, органы кишечного тракта).

ЭМП меняет ориентацию клеток, ослабляет активность молекул, вызывает помутнение хрусталика, заболевание кожи "жемчужная нить".

ЭМП вызывает функционально - патологические изменения нервной и сердечно-сосудистой систем: увеличение утомляемости, нарушение сна, гипертония, нервно-психические расстройства.

Эффект воздействия электромагнитного поля на био­логический объект принято оценивать количеством элек­тромагнитной энергии, поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле. При малых частотах (в данном случае 50 Гц) электромагнитное поле можно рассматри­вать состоящим из двух полей (электрического и магнит­ного), практическине связанных между собой. Электри­ческое поле возникает при наличии напряжения на токо­ведущих частях электроустановок, а магнитное —припрохождении тока поэтим частям.

Установлено, что в любой точке поля в электроуста­новках сверхвысокого напряжения (50 Гц) поглощен­ная телом человека энергия магнитного поля примерно в 50 раз меньше поглощенной им энергии электрического поля (в рабочих зонах открытых распределительных устройств и проводов.

На основании этого был сделан вывод, что отрица­тельное действие электромагнитных полей электроуста­новок сверхвысокого напряжения (50 Гц) обусловлено электрическим полем, то есть нормируется напряжен­ностьЕ,кВ/м.

Эффект воздействия электромагнитного поля на биоло­гический объект принято оценивать количеством элек­тромагнитной энергии», поглощаемой этим объектом при нахождении его в поле,Вт:

где s — плотность потока мощности излучения электро­магнитной энергии; Вт/м²; S_эф — эффективная поглоща­ющая поверхность тела человека, м².

В таблице 3 приведены предельно допустимые плотности потока энергии электромагнитных полей (ЭМП) в диа­пазоне частот 300 МГц — 300 000 ГГц и время пребывания на рабочих местах и в местах возможного нахожде­ния персонала, профессионально связанного и воздей­ствием ЭМП.

Допустимое значение тока, длительно проходящего через человека и обусловленного воздействием электри­ческого поля электроустановок сверхвысокого напряже­ния, составляет примерно 50—60 мкА. Это соответствует напряженности электрического поля на высоте роста че­ловека примерно 5кВ/м. Если при электрических раз­рядах, возникающих в момент прикосновения человека к металлической конструкции, имеющей иной, чем чело­век, потенциал, установившийся ток не превышает 50— 60 мкА, то человек, как правило, не испытывает боле­вых ощущений. Поэтому это значение тока принято в качестве нормативного (допустимого).

Измерение интенсивности электромагнитных полей. Для определения интенсивности электромагнитных нолей, воздействующих на обслуживающий персонал, замеры проводят в зоне нахождения персонала по высоте от уровня пола (земли) до 2 м через 0,5 м. Для определе­ния характера распространения и интенсивности полей в цехе, на участке, в кабине, помещении (лаборатории и др.), должны быть проведены измерения в точках пере­сечения координатной сетки со стороной в 1 м. Измере­ния проводят (при максимальной мощности установки) периодически, не реже одного раза в год, а также при приеме в эксплуатацию новых установок, изменениях в конструкции и схеме установки, проведении ремонтов и т. д.

Измерение напряженности должно производиться во всей зоне, где может находиться человек в процессе вы­полнения работы. Наибольшее измеренное значение напряженности является определяющим.

Основные меры защиты от воздействия электромаг­нитных излучений:

· уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора);

· рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок (действующие установки мощностью более 10 Вт следует размещать в помещениях с капитальными стенами и перекрытиями, покрытыми радиопоглощающими материала­ми — кирпичом, шлакобетоном, а также материалами, обладающими отражающей способностью — масляными красками и др.);

· дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблю­дения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой);

· экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью — алюминия, меди, латуни, стали);

· организационные меры (проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений — не реже одного раза в 6 месяцев, медосмотр — не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз)',

· применение средств индивидуальной защиты (спец­одежда, защитные очки и др.).

Экранирование — наиболее эффективный способ за­щиты. Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления. Степень ослабления электромагнитного по­ля зависит от глубины проникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитная проницае­мость экрана и выше частота экранируемого поля, тем меньше глубина проникновения и необходимая толщина экрана. Экранируют либо источник излучений, либо ра­бочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие.

Для защиты работающих от электромагнитных излу­чений применяют заземленные экраны, кожухи, защит­ные козырьки, устанавливаемые на пути излучения. Средства защиты (экраны, кожухи) из радиопоглощающих материалов выполняют в виде тонких резиновых ковриков, гибких или жестких листов поролона, ферро­магнитных пластин.

Для защиты от электрических полей сверхвысокого напряжения (50 Гц) необходимо увеличивать высоту под­веса фазных проводов ЛЭП. Для открытых распредели­тельных устройств рекомендуются заземленные экраны (стационарные или временные) в виде козырьков, навесов и перегородок из металлической сетки возле коммута­ционных аппаратов, шкафов управления и контроля.

К средствам индивидуальной защиты от электромагнит­ных излучений относят переносные зонты, комбинезоны и халаты из металлизированной ткани, осуществляющие защиту организма человека по принципу заземленного сетчатого экрана.

Лекция № 11

Защита от поражения электрическим током

Воздействие электрического тока на организм человека. Количество электротравм в общем, числе невелико, до 1,5%. Для электроустановок напряжением до 1000 В количество электротравм достигает 80%.

Человек дистанционно не может определить находится ли установка под напряжением или нет. Ток, который протекает через тело человека, действует на организм не только в местах контакта и по пути протекания тока, но и на такие системы как кровеносная, дыхательная и сердечно-сосудистая.

Возможность получения электротравм имеет место не только при прикосновении, но и через напряжение шага и через электрическую дугу.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает термическое воздействие, которое приводит к отекам (от покраснения, до обугливания), электролитическое (химическое), механическое, которое может привести к разрыву тканей и мышц и биологическое (спазм, судороги, специфическое воздействие на сердечно-сосудистую систему - эффект фибрилляции);.поэтому все электротравмы делятся на:

Местные электротравмы:

·электроожоги (под действием электрического тока);

·электрические знаки (пятна бледно-желтого цвета);

·металлизация поверхности кожи (попадание расплавленных частиц металла электрической дуги на кожу);

·электроофтальмия (ожог слизистой оболочки глаз).

Общие элетротравмы (электроудары):

1 степень: судорожные сокращения мышц без потери сознания, дыхание и сердечная деятельность не нарушены;

2 степень: с потерей сознания, дыхание и сердце в норме;

3 степень: потеря сознания, задержка дыхания или сердечной деятельности;

4 степень: крайний случай - состояние клинической смерти (остановка работы сердца и нарушение снабжения кислородом клеток мозга.В состоянии клинической смерти находятся до 6-8 мин.)

Причины поражения электрическим током:

1. Прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

2. Прикосновение к отключенным частям, на которых напряжение может иметь место:

2.1 в случае остаточного заряда;

2.2 в случае ошибочного включения электрической установки или несогласованных действий обслуживающего персонала;

2.3 в случае разряда молнии в эл. установку или вблизи;

2.4. прикосновение к металлическим не токоведущим частям или связанного с ними эл. оборудования (корпуса, кожухи, ограждения) после перехода напряжения на них с токоведущих частей (возникновение аварийной ситуации — пробой на корпусе).

3. Поражение напряжением шага или пребывание человека в поле растекания эл. тока, в случае замыкания на землю.

4. Поражение через эл. дугу при напряжении эл. установки выше 1кВ, при приближении на недопустимо-малое расстояние.

5. Действие атмосферного электричества при газовых разрядах.

6. Освобождение человека, находящегося под напряжением.

Факторы, влияющие на исход поражения эл. током:

1. Род тока (постоянный или переменный, частота 50Гц наиболее опасна)

2. Величина силы тока и напряжения.

3. Время прохождения тока через организм человека.

4. Путь или петля прохождения тока через организм человека. Наиболее часто встречающиеся пути:

нога-нога - 0,4% энергии проходит через сердце.

рука-рука - 0,4 - 3,3% (наиболее опасный путь прохождения)

рука-нога - занимает промежуточное положение между 1 и 2

4. Состояние организма человека (прежде всего, нервной системы).

5. Условия внешней среды (температура, влажность) Повышенная температура, влажность повышают опасность поражения эл. током. Чем ниже атмосферное давление, тем выше опасность поражения.

Сопротивление тела человека.

Факторы, приводящие к уменьшению сопротивления тела человека:

- увлажнение поверхности кожи;

- увеличение площади контакта;

- время воздействия.

Классификация помещений по опасности поражения эл. током:

Помещения I класса. Особо опасные помещения.

1.100 % влажность;

2.наличие активной среды

Помещения II класса. Помещения повышенной опасности поражения эл. током.

1. повышенная температура воздуха (t = + 35 °С);

2. повышенная влажность (> 75 %);

3. наличие токопроводящей пыли;

4. наличие токопроводящих полов;

5.наличие эл. установок (заземленных) — возможности прикосновения одновременно и к эл. установке и к заземлению или к двум эл. установкам одновременно.

Помещения III класса.Мало опасные помещения. Отсутствуют признаки, характерные для двух предыдущих классов.

Напряжение прикосновения — это разность потенциалов точек эл. цепи, которых человек касается одновременно, обычно в точках расположения рук и ног.

Напряжение шага — это разность потенциалов j1 и j2 в поле растекания тока по поверхности земли между точками, расположенными на расстоянии шага (»0,8 м).

Методы и средства защиты.

Выбор средств защиты зависит от:

1. режима эл. сети;

2. вида эл. сети;

3. условий эксплуатации

Средства электробезопасности:

1. общетехнические;

2. специальные;

3. средства индивидуальной защиты

Общетехнические средства защиты.

1)Рабочая изоляция. Для оценки изоляции используют следующие критерии:

- сопротивление фаз эл. проводки без подключенной нагрузки R₁³0,05;

- сопротивление фаз эл. проводки с подключенной нагрузкой R₂³0,08 МОм.

2)Двойная изоляция

3)Недоступность токоведущих частей (используются осадительные средства — кожух, корпус, эл. шкаф, использование блочных схем и т.д.)

4)Блокировки безопасности (механические, электрические).

5)Малое напряжение. Для локальных светильников - 36 В, для особо опасныхпомещений и вне помещений - 12 В.

6) Меры ориентации (использование маркировок отдельных частей эл. оборудования, надписи, предупредительные знаки, разноцветовая изоляция, световая сигнализация).

Специальные средства защиты.

1. заземление;

2. зануление;

3. защитное отключение

Принцип действия заземления. Снижение напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением (в случае аварийной ситуации) и землей, до безопасной величины. Заземление используется в 3-х фазных 3-х проводных сетях с изолированной нейтралью. Эта система заземления работает в том случае, если

R_Н£ 4 Ом; V < 1000 В; R_Н£ 0,5 Ом; V > 1000 В (ПУЭ-85)

Принцип действия зануления.

Преднамеренное соединение корпусов эл. установок с многократно заземленной нейтралью трансформатора или генератора.

Превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание за счет срабатывания токовой защиты, которая отключает систему питания и тем самым отключается поврежденное устройство.

Принцип действия защитного отключения.

Это преднамеренное автоматическое отключение эл. установки от питающей сети в случае опасности поражения эл. током.

Условия, при которых выполняется заземление или зануление в соответствии с требованиями ПУЭ-85.

1.В малоопасных помещениях 380 В и выше переменного тока 440 В и выше постоянного тока

2.В особо опасных помещениях, помещениях с повышенной опасностью и вне помещений 42 В и выше переменного тока 110 В и выше постоянного тока

3.При всех напряжениях во взрывоопасных помещениях.

Заземляющие устройства бывают естественными (используются конструкции зданий) в этом случае нельзя использовать те элементы, которые при попадании искры приводят к аварии (взрывоопасные).

Искусственные — контурное и выносное защитное заземляющее устройство.

Лекция 12

Пожаробезопасность

Пожар – это неконтролируемое горение, вне специального очага, наносящее материальный ущерб.

Условия необходимые для горения.Горением называется химическая реакция, сопровождающаяся выделением тепла и света. Это общее определение горения показывает, что им может быть не только реакция соединения, но и разложения.

Горение может протекать не только в среде кислорода, но и других веществ (хлора, паров брома, серы и т.п.). Для горения необходимо соблюдение трех условий.

1.Наличие горючего вещества и окислителя. Горючее вещество может быть в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. В качестве окислителя в земных условиях чаще всего возникает кислород.

2.Наличие источника воспламенения. Для возникновения горения горючее и окислитель должны быть нагреты до определенной температуры. Эту роль и выполняет источник воспламенения, который может быть либо тепловым (пламя, искра, накаленное тело), либо тепловым проявлением какого-либо другого вида энергии: химической (экзотермическая реакция), механический (удар, сжатие, трение) и т.д.

3.Определенное количественное соотношение горючего и окислителя. В производственных условиях может идти образование смесей горючих пылей, газов или паров в любых количественных соотношениях (от 0 до100%). Однако взрывоопасными эти смеси могут быть далеко не во всех случаях, а только, когда концентрация горючего в окислителе находится между границами взрывных концентраций. Минимальная концентрация горючих паров и газов в окислителе, при которой возможно его воспламенение от некоторого теплового источника воспламенения, называется нижним концентрационном пределом воспламенением (НКПВ).

Виды горения.Большинство горючих веществ при нагревании переходит в газообразное состояние или парообразное состояние и образует с воздухом горючие смеси. Горючие смеси также могут образовываться в результате распыления в воздухе жидких или твердых горючих веществ (бензина, угольной пыли и т.д.).

Горючая смесь, состоящая из горючего вещества и окислителя, может быть химически однородной и неоднородной.

В химически неоднородных смесях горючее вещество и воздух не перемешаны и имеют поверхность раздела (например, твердые горючие вещества, жидкости, находящиеся в воздухе и т.д.). При горении таких смесей кислород воздуха непрерывно диффундирует сквозь продукты сгорания к горючему веществу и затем вступает с ним в химическую реакцию. Такое горение называется диффузионными. Скорость его невелика, она определяется скоростью процесса диффузии, которая в свою очередь, во многом зависит от интенсивности воздушных потоков вблизи очага горения.

Если же горючее вещество в газообразном, парообразном и пылеобразном состоянии перемешано с воздухом, то такая горючая система является однородной и скорость ее сгорания зависит только от скорости самой химической реакции.

В этом случае горение протекает быстро и называется кинетическим.

Большинство процессов горения, в том числе бытовые пожары, относятся к диффузионному виду горения.

По интенсивности горение разделяется на:

1) вспышку,

2) воспламенение,

3) самовоспламенение,

4) самовозгорание,

5) взрыв.

Лекция № 13

Взрыв – это чрезвычайно быстрое, определяемое долями секунды горение, сопровождающееся выделением большого количества тепла, раскаленных газообразных продуктов и образованием зоны высокого давления. По сути, взрыв представляет собой кинетическое горение в замкнутом объеме. Он сопровождается звуковым эффектом, возникающим в результате мгновенного образования газов и паров, которые, ударяясь об окружающую их упругую среду, вызывают ее сотрясение и деформацию.

В свою очередь, деформация воздушной среды вызывает колебания, распространяющиеся в виде звуковой волны. Скорость процесса при взрыве на несколько порядков выше скорости обычного горения и достигает 2000-3000м/с.

При анализе взрывных явлений рассматривают две разновидности взрыва: взрывное горение и детонация.

К первому относятся взрывы топливовоздушных смесей (смеси углеводородов, паров нефтепродуктов, а также сахарной, древесной, мучной и прочей пыли с воздухом). Характерной особенностью такого взрыва является скорость горения порядка нескольких сотен м/с.

Детонация - весьма быстрое разложение взрывчатого вещества (газо-воздушной смеси), распространяющееся по нему со скоростью в несколько км/с и характеризующееся особенностями, присущими любому взрыву, указанному выше. Детонация характерна для военных и промышленных взрывчатых веществ, а также для топливно-воздушных смесей, находящихся в замкнутом объеме.

Отличие взрывного горения от детонации состоит в скорости разложения, у последней она на порядок выше.

Сравнение трех видов разложения:

Процессы обычного горения протекают сравнительно медленно и с переменной скоростью - обычно от долей сантиметра до нескольких метров в секунду. Скорость горения существенно зависит, главным образом, от внешнего давления, заметно возрастая с повышением последнего. На открытом воздухе этот процесс протекает сравнительно вяло и не сопровождается значительным звуковым эффектом. В ограниченном же объеме процесс протекает значительно энергичнее, характеризуется быстрым нарастанием давления и способностью газообразных продуктов производить работу.

Взрывное горение. Отличительными чертами взрывного горения являются: резкий скачок давления в месте взрыва, переменная скорость распространения процесса, измеряемая сотнями метров в секунду и сравнительно мало зависящая от внешних условий. Характер действия взрыва - резкий удар газов по окружающей среде, вызывающей дробление и сильные деформации предметов на относительно небольших расстояниях от места взрыва.

Детонация представляет собой взрыв, распространяющийся с максимально возможной для данного вещества (смеси) и данных условий, (например, концентрацией смеси) скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе и измеряемой тысячами метров в секунду. Детонация не отличается по характеру и сущности явления от взрывного горения, но представляет собой его стационарную форму. Скорость детонации является величиной, постоянной для данного вещества (смеси определенной концентрации). В условиях детонации достигается максимальное разрушительное действие взрыва.

Лекция № 14