Список літератури

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). -М.: Энергоатомиздат, 1985. - 640 с.

2. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Злектробезопасность. Защит­ное заземление, зануление. Введ. 01.07.1982. Переиз­дан. 12.1985. -М.: Изд-во стандартов, 1985. - 9 с.

3. ГОСТ 12.2.007.0-75*. ССБТ. Изделия злектротехниче­ские. Общие требования електробезопасности. Введ. 01.01.1978. Переиздан 12.1985. -М.: Изд-во стандар­та, 1985. - 17 с.

Лабораторна робота №10 Дослідження та оцінка електромагнітного поля на ро­бочих місцях

Мета роботи: ознайомитись з нормативними вимогами до електро­магнітного поля та проведенню контролю рівнів напруженості на робочих місцях.

1. Зміст роботи та оформлення звіту

Вивчити теоретичний матеріал за темою роботи (засвоєння контролюється на початку заняття по відповідям на контрольні запитання).

Перед заняттям необхідно підготовити бланк звіту, який повинен включати: назву лабораторної роботи; мету лабораторної роботи; програму роботи, схеми та таблиці досліджень, відведені місця для виконання розра­хунків (без підготовленого звіту студент не допускається до виконання ро­боти).

Експериментальна частина.

Обробка результатів вимірювань у звіт лабораторної роботи.

У звіт включаються такі матеріали:

• назва лабораторної роботи;

• мета лабораторної роботи;

• перелік приладів та пристроїв, їх призначення;

• результати вимірювань напруженості електричного поля (табл.3);

• результати вибору нормованих параметрів (табл.3);

• розрахункові формули;

• графіки залежності величини напруженості та потужності електрич­ного поля від часу перебування;

• висновки.

2. Теоретичні відомості

2.1 Основні поняття

Джерелом електромагнітного випромінювання є різні установки, почи­наючи від потужних телевізійних та радіотрансляційних станцій, електрич­них ме­реж та обладнання надвисокої напруги до установок високочастот­ного нагріву і електро-радіотехнічних приладів різного призначення.

Електромагнітне поле ЕМП уявляє собою сукупність двох взаємопов’язаних полів – електричного (Е, В/м) та магнітного (Н, А/м), які утворюються електромагнітними хвилями, що змінюються в часі.

ЕМП у просторі характеризується: вектором електричної напруженості Е, вектором магнітної напруженості Н, вектором електричної індукції D та вектором магнітної індукції В, які пов’язані між собою рівняннями Максвела. Ці рівняння, виконуються у кожній точці, в якої фізичні властивості середо­вища безперервні, і мають вигляд:

div D = 0 та div B = 0.

Якщо середовище – однорідне і не має феромагнітних властивостей, то

D = ₀ E та B = ₀ H,

де  і  - діелектрична і магнітна проникливість середовища.

Вектори напруженості електричного Е та магнітного Н полів завжди пер­пендикулярні між собою, а також направленню розповсюдження електро­магнітної хвилі.

Електромагнітні хвилі здібні виконувати різну дію завдяки переносу певної енергії

W = РT,

де Т – час дії електромагнітного поля на людину, год.; Р - потужність елек­тромагнітної енергії, поглинутою площею поверхні S перпендикулярної розповсюдженню електромагнітної хвилі визначається за виразом

Р = ЕНS , Вт.

В залежності від частоти ЕМП параметрів та типу випромінюючої сис­теми, а також відстані від джерела випромінювання до робочого місця, ро­бочі місця обслуговуючого персоналу можуть опинитися у зоні різної дії електромагнітного поля .

В залежності від частоти  чи довжини хвилі  ( = с/, де с=3*10⁸ м/с – швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль у вакуумі) розрізнюють такі види електромагнітних хвиль:

• промислової частоти 50 Гц (=610⁶ м);

• радіохвилі з частотою від 300Гц до 310¹¹ Гц (=10⁶ 10^-3м);

• рентгенівські з частотою 310¹⁷ 310²⁰ Гц ( довжиною хвилі від 10^-9 до 10^-12 м ).

Чим вище частота електромагнітного поля тим більші проникаючі власти­вості електромагнітної хвилі у живий організм, відповідно і більша дія на ор­ганізм людини.

В залежності від відстані від джерела ЕМП до робочого місця розрізняють три зони: ближню-зону індукції, проміжну – зону інтерференції та дальню – хвильову зону. Параметри, що ха­рактеризують ЕМП в цих зонах різні. Так з віддаленням від джерела низькочастотного ЕМП магнітна скла­дова Н зменшується набагато більше ніж електрична Е, тому дію ЕМП у да­лечі від джерела оцінюють по напруженості електричного поля.

Напруженість електричного поля, створена електроустановками змінного струму, наводить заряд Q_h на тілі людини. Він, у свою чергу, викли­кає проходження через тіло людини струму I_h. Якщо людина не ізольована від землі (має контакт з нею через взуття, яке проводить струм, чи з’єднана з нею), то струм буде проходити через площу дотику людини з землею, а якщо ізольована (стоїть в діелектричному взутті), то струм протикає через ємність між людиною і землею.

Наведений заряд на тілі людини згідно [3] визначається виразом

,

де Е – напруженість електричного поля на рівні голови, кВ/м;

N_а – коефіцієнт деполяризації еліпсоїду обертання вдовж осі обер­тання (тобто осі а);

_r – відносна діелектрична проникливість пів еліпсоїда обертання;

в – довжина малої півосі еліпсоїду обертання.

Даний вираз отримано для випадку коли людина стоїть безпосередньо на землі в взутті, який проводить струм, при прийнятих припущеннях:

• тіло людини замінюється рівною йому по висоті і об’єму половиною ви­тягнутого еліпсоїду обертання з півосями а та в, стоячого на землі так, що більша його пів ось перпендикулярна поверхні землі (рис. 1);

Рис.1 Розміщення на землі людини і еквівалентного до неї по об’єму і висоті еліпсоїду обертання

• пів еліпсоїд виконаний з матеріалу, який не проводить струм і має відносну діелектричну проникливість  _r;

• вектор напруженості зовнішнього електричного поля Е, вважається на­правленим вертикально, т. т. вдовж більшої півосі еліпсоїду;

• електричне поле до внесення у нього пів еліпсоїду припускається од­норідним.

Для людини середнього зросту еквівалентні параметри еліпсоїду обер­тання дорівнюють: а = 1,7м, в = 0,14 м. Тіло людини відноситься до середовищ, які проводять струм і мають відносну діелектричну проникливість  _r  , тому в розрахунках ураховують тільки електричну постійну ₀ = 8,85  10^-12 Ф/м.

При прийнятих припущеннях

.

Струм індукції, який протекає по тілу людини, I_h в амперах дорівнює

.

Вираз для енергії поглинутої тілом людини можна записати у вигляді

W_h = j²V_h_hT,

Де j = I_h  S_осн – густина струму в пів еліпсоїді, еквівалентному тілу лю­дини, А/м²; V_h = 2 / 3 ав² – його об’єм, м³; _h – питомий опір тіла людини, Омм; Т – час знаходження людини в електричному полі, год.

Прийняв з деяким припущенням S_осн = в² вираз для енергії поглинутої тілом людини, яка знаходиться в електричному полі, прийме вигляд

,

де  = 2 - кутова частота, с^-1;  - частота струму, Гц.; ₀ = 8,85  10^-12 Ф/м; - коефіцієнт деполярізації еліпсоїду обертання, еквівалентний по об’єму тілу людини вдовж осі обертанняа, для середньої людини (а = 1,7м, в = 0,14 м) N_а = 323. Питомий опір тіла для середньої лю­дини _h = 2 Омм.

Даний вираз повністю відповідає умовам, при яких розроблялись гігієнічні нормативи у медико-біологічних експериментах: люди поміщались у вертикально направлене електричне поле з відомою напруженістю.

Аналогічно можливо записати вираз для потужності Р_h поглинутої тілом людини, враховуючи що .