БЖД

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра безопасности производств.

Контрольная работа

Тема: Защита от электромагнитных полей.

Выполнил: студент гр. ПИПв-09 __________ /Большева Н.А./

(подпись) (Ф.И.О.)

Дата сдачи: 13.12.12 г.

ПРОВЕРИЛ:

Дата проверки:__________________

Руководитель: ассистент __________________ /Иконников Д.А./

(должность) (подпись) (Ф.И.О)

Санкт-Петербург

2012 г.

УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ

Для безопасной эксплуатации оборудования с электромагнитными полями следует: рассчитать границу зон индукции и излучения; определить безопасное расстояние до источника излучения; вычислить напряжённость электрического и электромагнитного полей или плотность потока энергии на заданном расстоянии от источника и сравнить результат с нормативными данными; рассчитать толщину защитного экрана; выбрать средства индивидуальной защиты. Исходные данные приведены в таблице 1:

Таблица 1.

Мощность источника ЭПМ (Р), Вт	610
Частота (f), Гц	10^6
Направленность ЭМП	100
Расстояние от рабочего места до источника, м	7

1. Решение сопроводить схемой с обозначением границ зон и указанием рабочего места.

2. В качестве материала использовать алюминий (γ = 3,54^.10⁵ Ом^-1 см; µ = 4^.10^-9 Гн/см).

3. При выборе средств индивидуальной защиты учитывать мощность установки и длину волны источника.

РЕШЕНИЕ

1. Рассчитаем границу зон индукции и излучения.

Радиус зоны индукции (ближней зоны) определяется по формуле (1):

, (1)

где  — длина волны электромагнитного излучения.

Длина волны электромагнитного излучения  определяется по уравнению (2):

, (2)

где с – скорость света в вакууме (воздухе), равная 3^.10⁸ м/с,

f – частота электромагнитного излучения, с^-1,

ε_r, µ_r – соответственно относительные диэлектрическая и магнитная постоянные, для воздуха равные 1 [2, c.514].

Рассчитаем радиус зоны индукции (ближней зоны):

м (3)

Проверим размерность полученной величины:

(4)

Следовательно, граница зоны индукции и излучения располагается на расстоянии 47,8 м от источника излучения. Ближняя зона расположена на расстоянии 0 < R < 47,8 м от источника излучения. Дальняя зона излучения располагается на расстоянии R>47,8 м от источника излучения. Тогда рабочее место (r = 7 м) расположено в ближней зоне.

2. Определим безопасное расстояние до источника излучения. В зоне индукции электромагнитная волна не сформирована, поэтому на человека действует независимо друг от друга напряженность электрического и магнитного полей.

ПДУ электрического и магнитного полей при воздействии в течение всей смены составляет 500 В/м и 50 А/м соответственно. ПДУ напряженности электрического и магнитного полей при продолжительности воздействия не более 2 ч. за смену составляет 1000 В/м и 100 А/м [4]. Рассчитаем расстояния от установки, соответствующие Е_ПДУ и Н_ПДУ. Так как электрическое поле оказывает на организм человека большее влияние, чем магнитное поле, то безопасное расстояние рассчитывается исходя из полученного значения Е_ПДУ [2, c.83].

Так как в условии задачи не указан тип источника ЭМП а также длина проводника, то дальнейшие расчеты проводим, приняв рабочее напряжение излучателя ЭМП равным промышленному напряжению 220 В. Напряженность магнитного поля (Н) данной установки определим по законы полного тока [2, c.518]:

(5),

где I = P/U – ток в проводнике, P – мощность источника ЭМП, U – напряжение в проводнике, G – коэффициент усиления (направленность) электромагнитного поля, R – расстояние от точки наблюдения.

Из (5) определим R_min для Н_ПДУ:

(6)

Проверим размерности полученной величины:

(7)

Напряженность электрического поля в соответствии с уравнением Пойнтинга равна:

(8)

Следовательно, уравнение (5) для R_min для Е_ПДУ принимает вид:

(9)

Проверим размерности полученной величины:

(10)

Так как R_min(Е_ПДУ) >> R_min(Н_ПДУ), то расстояние, на котором напряженность электрического и магнитного поля не превышает ПДУ составляет R_min(Е_ПДУ) = 33.3 м. Следовательно, рабочее место располагается в пределах действия электрического поля, напряженность которого превышает ПДУ (рис.1).

Рис.1. Схема границ зон воздействия ЭМП, где r – расстояния от источника излучения до рабочего места (r=7 м), R_min – расстояние, при котором R_min(Е_ПДУ) ПДУ (R_min = 33,3 м), R – граница ближней и дальней зон излучения

3. Вычислим напряжённость электрического и электромагнитного поля на заданном расстоянии от источника.

В соответствии с формулой (5) получим:

(11),

Проверим размерности полученной величины:

(12)

В соответствии с формулой (7) получим:

(13)

Сравним полученный результат с нормативными данными.

Н = 0,63 А/м не превышает Н_ПДУ, равное 50 А/м (5,2 < 50).

E = 237,51 В/м не превышает максимально допустимое значение Е_ПДУ, равное 500 А/м

4. Рассчитаем толщину защитного экрана.

Так как значения ПДУ превышаются только напряженностью электрического поля, а значение напряженности магнитного поля находится в пределах допустимых значений, то рабочее место необходимо экранировать от воздействия электрической составляющей ЭМП. Эффективность экранирования электромагнитного излучения для рассчитываемого экрана рассчитывается по формуле (14):

дБ (14)

Результирующее поле очень быстро убывает в экране, проникая в него на незначительную величину δ, определяемую по формуле (15) [2, c.515 - 516].

(15)

где - угловая частота поля, Гц;

µ – магнитная проницаемость, Гн/м (для алюминия µ = 4^.10^-9 Гн/м);

γ – электрическая проводимость, См/Ом (для алюминия 3,54^.10⁵ Ом^-1/м^-1).

Вычислим δ по формуле (15):

(16)

Следовательно, для снижения напряженности электрического поля на рабочем месте до уровня ПДУ, рабочее место необходимо экранировать листами алюминия толщиной 28 мм. Для исключения отражения электромагнитных волн, пол рабочего места следует застелить резиновыми ковриками, поглощающими излучение.

5. Выберем средства индивидуальной защиты.

Для защиты работников от электрического поля низкой и очень низкой частоты, создаваемого промышленными установками, применяется экранирующий костюм (комбинезон или куртка с брюками). Также в комплект костюма входят: металлическая или пластиковая металлизированная каска, рукавицы (перчатки), покрытые проводящей тканью и спецобувь [1, c.169].

Все составляющие костюма соединены между собой проводниками с целью обеспечения надежной электрической связи с целью предотвращения проникновения излучения сквозь ткань костюма (для защиты от ЭМИ необходимо заземление).

Для защиты глаз сотрудников используются защитные очки З5-80 (ГОСТ 12.4.013-75). Обращенная к глазу поверхность стекол покрыта бесцветной прозрачной пленкой диоксида олова, ослабляющей электромагнитную энергию по 30 дБ при светопропускании не ниже 75% [2, c.518].

Библиографический список

1. Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. Электронный вариант. - М.: «Дашков и К°», 2002 – 619 с.

2. Занько Н.Г., Малаян К.Р., Русак О.Н. Безопасность жизнедеятельности. Учебник. 13-е изд., испр. / Под ред. О. Н. Русака. - Спб.: Издательство «Лань», 2010. - 672 с.

3. Кукин П.П. Безопасность технологических процессов и производств. М: Высшая школа, 2002 г. - 319 с.

4. Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Госкомсанэпиднадзор России. - М.,1996.

5. Магомет Р.Д, Березкина Е.В. Безопасность жизнедеятельности: учебно-методический комплекс. – СПб.: Издательство СЗТУ, 2009. – 168 с.

6. В.И.Гуткин, В.А.Рогалев. Безопасность жизнедеятельности и чрезвычайные ситуации: учеб. и справ. пособие. - СПб.: МАНЭБ, 2005. - 720 с.

7