Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Защита от электромагнитных полей. Оценка безопасности излучения бытовой микроволновой печи

Методические указания к выполнению лабораторной работы
Покупка
Новинка
Артикул: 837387.01.99
Доступ онлайн
600 ₽
В корзину
В лабораторной работе описаны основные характеристики электромагнитного поля, особенности воздействия на человека, нормирование его в широком диапазоне радиочастот и основные методы защиты от ЭМП. В процессе выполнения лабораторной работы студенты познакомятся с различными материалами, которые используются при экранировании от электромагнитных полей. Для студентов всех специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».
Кирикова, О. В. Защита от электромагнитных полей. Оценка безопасности излучения бытовой микроволновой печи : методические указания к выполнению лабораторной работы / О. В. Кирикова, С. Г. Смирнов. - Москва : Издательство МГТУ им. Баумана, 2016. - 18 с. - ISBN 978-5-7038-4447-2. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/2160930 (дата обращения: 15.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 

О.В. Кирикова, С.Г. Смирнов 

Защита от электромагнитных полей. 
Оценка безопасности излучения 
бытовой микроволновой печи 

Методические указания  
к выполнению лабораторной работы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

УДК 629.039.58 
ББК 51.26 
 
К43 

Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ru 
по адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/81/book1453.html 
Факультет «Энергомашиностроение» 
Кафедра «Экология и промышленная безопасность» 

Рекомендовано Редакционно-издательским советом  
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве методических указаний  

Рецензент 
канд. техн. наук, доцент В.С. Спиридонов 
 
 
Кирикова, О. В. 
К43   
Защита от электромагнитных полей. Оценка безопасности 
излучения бытовой микроволновой печи : методические указания к выполнению лабораторной работы / О. В. Кирикова, 
С. Г. Смирнов. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. — 13, [7] с.  
ISBN 978-5-7038-4447-2 
В лабораторной работе описаны основные характеристики электромагнитного поля, особенности воздействия на человека, нормирование его в 
широком диапазоне радиочастот и основные методы защиты от ЭМП.  
В процессе выполнения лабораторной работы студенты познакомятся с различными материалами, которые используются при экранировании от электромагнитных полей. 
Для студентов всех специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности». 

 
  УДК 629.039.58 
 
  ББК 51.26 

 
 
 

 
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 
 
© Оформление. Издательство  
ISBN 978-5-7038-4447-2 
 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016 

Предисловие 

В последние десятилетия отмечается рост загрязнения атмосферы 
электромагнитным излучением. Жизнь современного человека невозможно представить без сотовых телефонов, микроволновых печей. Радиолокаторы используют для передачи энергии на большие расстояния 
и устанавливают на перекрестках оживленных магистралей. Мощность 
выбрасываемой в атмосферу электромагнитной энергии растет год от 
года. Вопрос об ограничении вредного воздействия электромагнитных 
полей (ЭМП) является темой для обсуждения на весьма престижных 
международных форумах. 
В медицине появилась такая наука, как радиогигиена, решающая 
задачи по учету и уменьшению вредного воздействия ЭМП во всем 
диапазоне длин волн. Специфические свойства электромагнитного излучения СВЧ-диапазона, особенно на участках сантиметровых и дециметровых волн, ставят этот диапазон в особое положение по воздействию на человека. Именно в этом диапазоне и работают сотовые телефоны, бытовые микроволновые печи, с которыми столкнутся при 
выполнении лабораторной работы студенты. 
В лабораторной работе описаны особенности воздействия электромагнитного излучения различных частотных диапазонов на организм человека, представлено нормирование уровней электромагнитного облучения и изложены методы защиты от него. Цель лабораторной работы — закрепление знаний, полученных во время лекций и 
семинаров. 
При выполнении лабораторной работы студенты узнают о различных зонах, возникающих вокруг источников ЭМП, ознакомятся с 
нормированием ЭМП, получат представление о материалах, применяемых в технике экранирования. 
После выполнения лабораторной работы студенты овладеют: 
• навыками замеров ЭМП; 
• основными методами защиты от ЭМП. 
По результатам работы заполняется бланк отчета, приведенный в 
приложении. 

Требования безопасности 

1. Включать установку только с разрешения преподавателя. 
2. Приборы лабораторной установки держать под напряжением 
только в ходе эксперимента. 
3. При проведении работы пользоваться только оборудованием, относящимся к данной лабораторной установке. 

Основные положения 

Источники излучения. Человек в условиях современной техногенной цивилизации постоянно испытывает на себе воздействие 
электромагнитных полей. ЭМП возникают при работе всех электрических машин, установок, приборов, устройств, везде, где протекает переменный электрический ток. Особенно интенсивное 
ЭМП может возникнуть при работе специально созданных источников ЭМП двух классов. К первому относятся источники, предназначенные для передачи информации на большие расстояния: 
мощные радиолокационные системы (РЛС), передающие системы 
телевидения и радиовещания, сотовые системы телефонии, бытовые радиотелефоны. Ко второму классу источников ЭМП можно 
отнести технологические установки, например, используемые для 
электромагнитной сепарации руд; печи для нагрева металлов перед ковкой или штамповкой, древесины при сушке, для термической обработки полимеров, строительных материалов. Широко 
используются в бытовых и промышленных целях микроволновые 
печи. При их работе в результате многократного отражения электромагнитного луча от стен помещения могут создаваться опасные 
зоны со значениями энергии, превышающими установленные для 
человека санитарные нормы.  
Характеристики поля. Электромагнитное поле — это совокупность двух неразрывно связанных между собой полей, элек
трического и магнитного, характеризующихся напряженностями Е, В/м, и Н, А/м, соответственно. Расстояние, на которое распространяется ЭМП за один период, называется длиной волны  

 
/ ,
c f
 
 м, 

где с — скорость ЭМП в воздухе или вакууме, м/с.  
Пространство вокруг источника электромагнитного поля можно разделить на три зоны. Ближняя (зона Френеля) находится на 
расстоянии R < λ/(2π), в ней происходит перекачка энергии от источника к одному из полей (электрическому либо магнитному, в 
зависимости от источника). Вторым полем вследствие его малости 
можно пренебречь. К ближней зоне прилегает зона интерференции, находящаяся на расстоянии λ/(2π) < R < 2πλ. В ней происходит формирование волны, существующей в дальней зоне (зона 
Фраунгофера), располагающейся на расстоянии R > 2πλ от источника. В ближней зоне и зоне интерференции величину поля определяют либо напряженность электрического поля Е, либо напряженность магнитного поля Н. В дальней зоне величина поля определяется интенсивностью I, Вт/м2. В дальнейшем эту величину 
будем называть плотностью потока энергии (ППЭ). При распространении ЭМП в средах происходит перенос энергии. Величина 
энергии, поглощаемой человеком, называется энергетической экспозицией (ЭЭЕ) и определяется в зоне Френеля и зоне интерференции выражениями  

  
2
 ЭЭ
,

Е
Е t  (В/м)2·ч; 
(1) 

  
2
 ЭЭ
,

H
H t  (А/м)2·ч,  
(2) 

где Е, Н — напряженности электрического и магнитного полей в 
рабочей зоне; t — время, ч. 
В дальней зоне (зоне Фраунгофера) энергетическая экспозиция 
описывается выражением  

  
ППЭ
ЭЭ
ППЭ
,

t  (Вт/м2)·ч, 
 (3) 

где ППЭ — плотность потока энергии в рабочей зоне, Вт/м2. 
В табл. 1 приведена классификация ЭМП в зависимости от 
диапазона радиочастот (РЧ). 

Таблица 1 

Диапазон радиочастот 
Частота, МГц 
Длина волны, м 
Нормируемая  
величина 

Высокие (ВЧ) 
0,03–3 
10 000–100 
Е, Н, ЭЭЕ, ЭЭН 
Ультравысокие (УВЧ) 
3–300 
100–1 

Сверхвысокие (СВЧ) 
300–300 000 
1–0,001 
ППЭ, ЭППЭ 

 

Воздействие ЭМП на человека 

Процессы, происходящие в живых организмах под воздействием ЭМП, зависят от частоты ЭМП и энергетической экспозиции. 
В диапазоне ВЧ длина волны на низких частотах значительно 
больше размеров тела человека. Тело человека можно считать однородным проводящим эллипсоидом. Максимальные токи возникают в теле, когда его большая ось расположена параллельно силовым линиям ЭМП. В результате протекания токов по телу происходит поглощение им энергии ЭМП, хотя температура при 
воздействии ЭМП ВЧ не поднимается. При поглощении длинноволнового ЭМП прежде всего страдает нервная и иммунная системы организма, повышается утомляемость, следовательно, снижается производительность труда. Наблюдается ломкость ногтей, 
волос, сухость кожи, но все нарушения являются обратимыми и 
после отдыха организм восстанавливается.  
На УВЧ- и особенно СВЧ-диапазонах длина волны становится 
соизмеримой с размерами тела человека и размерами отдельных 
органов. В тканях тела человека начинают преобладать диэлектрические потери, изменяются составы лимфы и крови, так как их частицы выстраиваются параллельно силовым линиям ЭМП. Энергия ЭМП поглощается организмом, переводится в тепловую и на 
очень высоких уровнях ЭМП и при длительном воздействии может подняться температура тела. Особенно сильно страдают органы со слабо выраженным механизмом терморегуляции: мозг, глаза, желчный, мочевой пузыри и нервная система. Облучение глаз 
может привести к помутнению хрусталика глаза (катаракте), при 
очень высоком уровне интенсивности воздействия возможны ожоги роговицы глаза, длительное действие ЭМП СВЧ-диапазона может приводить к нарушению половой функции мужского организ
ма (бесплодию). В целом длительное влияние поля приводит к 
преждевременному старению организма. В зависимости от диапазона частот, интенсивности и времени воздействия изменения в 
организме могут быть функциональными или морфологическими, 
а 
заболевание 
— 
хроническим 
или 
острым.  
К счастью, острые заболевания достаточно редки и происходят 
лишь при авариях или грубом нарушении техники безопасности. 
Заболевание называют острым или хроническим СВЧ-синдромом. 
Вышеуказанное подтверждает, что наибольшую биологическую 
опасность для организма представляет ЭМП СВЧ- и УВЧдиапазонов. Если не принять мер защиты, то излучаемая энергия 
ЭМП может оказать вредное влияние на организм человека. 

Нормирование ЭМП промышленной частоты 

Поскольку длина волны электромагнитного поля диапазона 
50 Гц составляет 6·106 м, то ближняя зона будет располагаться на 
расстоянии 1,6·105 м от источника излучения, и нормирование в 
ней ведется по напряженности электрической составляющей поля 
(магнитная составляющая пренебрежительно мала). Допустимая 
напряженность электрического поля при работе в течение всего 
рабочего дня (8 ч) не должна превышать 5 кВ/м 
д
(
 5 кВ/м).
Е 
 Допустимое время нахождения в опасной зоне в часах в интервале 
напряженностей 5…20 кВ/м определяется по формуле  

изм
50/
2,
T
Е


  

где 
изм
Е
 — измеренная величина напряженности электрического 
поля.  
Предельно допустимый уровень напряженности для производства — 25 кВ/м. Для жилого сектора напряженность от линии 
электропередач не должна превышать: на территории жилой застройки 1 кВ/м; внутри жилых зданий 0,5 кВ/м. 

Нормирование ЭМП радиочастотного диапазона 

Для лиц, профессионально связанных с источниками ЭМП, 
оценка безопасности ведется по энергетической экспозиции (ЭЭЕ, 
ЭЭН, ЭЭППЭ), напряженностям электрического Е, магнитного Н по
лей и плотности потока энергии ППЭ. Величина последних зависит от времени пребывания в условиях излучения. Величина максимально допустимой плотности потока энергии, при которой 
можно работать без средств индивидуальной защиты (СИЗ), не 
должна превышать 10 Вт/м2. Для лиц, находящихся на территории 
жилой застройки, в местах отдыха, оценка ведется только по 
напряженностям электрического, магнитного полей и плотности 
потока энергии. В табл. 2 указаны максимальные значения нормируемых параметров для различных диапазонов ЭМП, при которых 
разрешается работать без СИЗ.  
Таблица 2  

Параметр 
Максимальное значение облучения, МГц 

0,03–3 
3–30 
30–50 
50–300 
300–3 000 000 

ЭЭЕ, (В/м)2·ч 
2000 
 7000 
 800 
 800 
 —  

ЭЭН, (А/м)2·ч 
200 
 —  
 0,72 
 —  
 —  

ЭЭППЭ, (Вт/м2)·ч 
       (мкВт/cм2)·ч 
 —  
 —  
 —  
 —  
 2  
 200  

Н, А/м 
500 
300 
80 
80 
 —  

Е, В/м 
50 
 —  
3,0 
 —  
 —  

ППЭ, мкВт/см2 
— 
— 
— 
— 
1000*, 5000** 

————— 
 
* Для всего тела. 
 
** Для случая локального облучения кистей рук. 

Нормируемые параметры связаны между собой зависимостями (1)–(3). Зная предельно допустимую энергетическую экспозицию и необходимое время пребывания в зоне излучения, всегда 
можно определить допустимые характеристики ЭМП по формулам:  

пд
ЭЭ
,
E
Е
t

   
пд
ЭЭ
,
H
Н
t

   

ППЭ
ЭЭ
ППЭ
,
K
t

 

где ЭЭЕ, ЭЭН, ЭЭППЭ — предельно допустимые значения энергетической нагрузки; t — необходимое время пребывания; K — коэффициент ослабления биологического воздействия. 
Для случая сканирующих и вращающихся антенн K = 10, при 
локальном облучении узкими полосками кистей рук K = 12,5, для 

источников постоянного действия K = 1. Для бытовых источников 
ЭМП массового пользования, таких как сотовые телефоны и микроволновые печи, существуют специальные нормы.  

Нормирование ЭМП от бытовых приборов 

Гигиенические нормативы ГН 2.1.8/2.2.4.019–94 — это «Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой радиосвязи». 
Системы сотовой радиосвязи работают в интервале частот 
400 МГц…1,2 ГГц, т. е. в диапазоне СВЧ. Максимальная мощность передатчиков базовой станции не превышает 10…16 Вт. 
Мощность передатчиков автомобильных станций 8…20 Вт, радиотелефонов 0,8…5 Вт. Лица, профессионально связанные с источниками ЭМП, подвергаются его воздействию в течение рабочего 
дня, население, проживающее в непосредственной близости от базовых станций, — до 24 ч в сутки, пользователи — только во время телефонных разговоров. Временные допустимые уровни облучения приведены в табл. 3. Излучение микроволновых печей 
ограничивается санитарными нормами СН № 2666–83. Временные предельно допустимые уровни ППЭ составляют при эксплуатации микроволновых печей в условиях быта до 0,01 Вт/м2 
(10 мкВт/см2) на расстоянии 50  5 см от любой точки микроволновой печи. 

Таблица 3  

Категория облучения 
Величина ВДУ 

Профессиональное воздействие 
ППЭпд = 2/t Вт/м2,  
ППЭпд max  10 Вт/м2 

Непрофессиональное воздействие, 
облучение населения, проживающего вблизи антенн базовых станций 

ППЭпд  0,01 Вт/м2 (10 мкВт/см2) 

Облучение пользователей радиотелефонов 
ППЭпд  1 Вт/м2 (100 мкВт/см2)* 

————— 
* Продолжительность разговора в течение суток не должна превышать 
30 мин, единовременный разговор — 10 мин, после которых должен следовать 
перерыв. 

Методы защиты от ЭМП  

Для защиты от ЭМП РЧ используются следующие методы.  
1. Уменьшение в источнике.  
2. Изменение направленности излучения.  
3. Уменьшение времени воздействия.  
4. Увеличение расстояния до источника излучения.  
5. Защитное экранирование.  
6. Применение средств индивидуальной защиты. 
Экранирование — один из основных и наиболее часто применяемых методов защиты от ЭМП. Высокими экранирующими 
свойствами обладают материалы с высокой электропроводностью. 
Высокой электропроводностью обладают прежде всего металлы. 
Конструктивно экраны могут быть сплошными, сетчатыми, ячеистыми, выполненными из специального стекла с проводящим покрытием из оксидов металлов, чаще всего — цинка. Если экран 
сетчатый или ячеистый, то размер ячейки должен быть значительно меньше критической длины волны ЭМП. Критической длиной 
волны называется наибольшая длина волны ЭМП, которая без затухания может проникнуть сквозь сетчатый или ячеистый экран. 
Для сеток с квадратной ячейкой критической длиной волны будет  

 
λкр = A/2,  

где A — наибольшая сторона ячейки сетки. 
Для сеток с круглыми ячейками критической длиной волны 
будет  
 
λкр = 1,7D = 3,4R,  

где D и R — диаметр и радиус ячейки соответственно.  
ЭМП с длинами волн, значительно больше критических, хорошо экранируются сетчатыми экранами. 
Физическую сущность электромагнитного экранирования высокочастотного поля с точки зрения электрической теории ЭМП 
можно объяснить тем, что под действием его в материале экрана 
(в ячейке сетки) наводятся токи, поля которых по величине близки, а по направлению противоположны экранируемому. В результате сложения экранируемого и наведенного полей происходит 
быстрое убывание ЭМП в материале экрана. Суть электрического 
экранирования заключается в замыкании электрического поля на 

Доступ онлайн
600 ₽
В корзину