Розрахунок засобів та заходів захисту від електромагнітних випромінювань

Завдання 1. Розрахувати допустимий час робочої зміни для працівників, що виконують планові роботи в місці розташування апаратури з напругою U=500 кВ (f=50 Гц). На виробничих дільницях напруженість електричного поля Е_А= 10 кВ/м, Е_В = 8 кВ/м, Е_С= 6 кВ/м.

Розв’язання.

Допустимий час перебування (Т_Е, год.), персоналу в зонах з напруженістю електричного поля (Е,кВ/м), визначається за формулою [29, 40 ]:

. (2.16)

Т_Е(А)=50/10-2=3 год.,

Т_Е(В)=50/8-2=4,25 год.,

Т_Е(С)=50/6-2=6,33 год..

Завдання 2. Розрахувати розмір захисного екрану для пристрою діелектричного нагріву від електромагнітного випромінювання напруженість якого на відстані r=0,3 м дорівнює Е₁=45 В/м. Робоча частота пристрою f=3,5·10⁷ Гц, товщина конденсатору d = 5 см, розміри пластин – ширина b=15 см, довжина с=40 см. Визначити довжину, ширину, висоту екрану де значення напруженості не перевищують допустимих значень.

Розв’язання.

Згідно із [45] гранично допустимий рівень напруженості електричного поля для часто 30-300 МГц складає Е_доп= 3 В/м.

Ефективність екранування (Є) повинна складати [24, 25, 40]:

, (2.17)

де Е_доп – допустиме значення напруженості електромагнітного поля для заданої частоти, В/м.

Для екрану, що має форму прямокутної полої труби:

→ , (2.18)

де L – відстань від краю конденсатора до краю труби, м;

а – ширина труби, м.

Ширина труби (а) повинна бути не меншоютроєкратної ширини конденсатора, а довжина труби (L) не меншої троєкратної довжини конденсатора (h), тому: а_мін=3·15=45 см, h_мін=3·5=15 см.

L_мін=0,86 ·h_мін, (2.19)

L=0,86·45= 38,7 см;

Загальна довжина труби (D) буде складати:

D= 2·L_мін+с. (2.20)

D = 2·38,7 + 40=117,4 см.

Завдання 3. Визначити мінімальну товщину екрану для захисту працівників від електромагнітного випромінювання пристрою, що має потужність випромінювання Р=40 Вт, діапазон довжини хвиль λ=3 см (f ≈ 10¹⁰ Гц), коефіцієнт підсилення антени G=1000. Розташування робочих місць на відстані 2 м від місцезнаходження пристрою.

Розв’язання.

Знаходимо граничнодопустиму густину потоку енергії для діапазону частот 300 МГц – 300 ГГц [25, 41]: W_доп=0,25 Вт/м².

Максимальна густина потоку енергії на відстані 2 м від антени розраховуємо за формулою:

, (2.21)

де W_mах – густина потоку енергії, Вт/м²;

P – потужність випромінювання, Вт;

G – коефіцієнт підсилення антени, од.;

R – відстань від антени до працюючих, м.

Вт/м².

Товщина екрану, виготовленого із суцільного матеріалу визначається за формулою[25]:

, (2.22)

де Є - ефективність екранування: ,

μ – магнітна проникність матеріалу, Гн/м (для сталі μ =8,75·10^-4);

ρ - питома провідність матеріалу, См/м (для сталі ρ =7690000 См/м) .

м = 0,42 см

Таким чином для ефективного захисту працюючих від електромагнітного випромінювання встановленого пристрою необхідно використати стальний екран товщиною b=0,5 см.

Завдання 4. Визначити відстань безпечного знаходження працівників біля потужної антени, що має ефективну площу S_еф=0,8 м², потужність передавача Р = 1,5 кВт, робоча частота f = 2 ГГц, коефіцієнт направленої дії антени К=6.

Розв’язання.

Визначаємо довжину хвилі за формулою [24, 25, 40]:

, (2.23)

де с – швидкість світла у вакуумі (с = 3·10⁸ м/с);

f – частота роботи антени, Гц.

λ = 3·10⁸/2·10⁹ = 0,15 м.

Коефіцієнт підсилення антени (G) розраховуємо за формулою [25]:

, (2.24)

де К – коефіцієнт направленої дії антени, од.;

S_еф – ефективна площа антени, м².

Для знаходження безпечної відстані використаємо залежність (2.21):

,

де W – щільність потоку енергії – в безпечній зоні не перевищує допустимого значення для діапазону частот 300 МГц - 300 ГГц [45]: W_доп=0,25 Вт/м².

м.

Таким чином на відстані більш ніж 319 м від антени можна виконувати роботи протягом всієї робочої зміни.