Источники электромагнитных полей

Все источники ЭМП в зависимости от происхождения подразделя­ются на естественные и антропогенные.

В спектре естественных электромагнитных полей условно можно выделить три составляющие:

· геомагнитное поле (ГМП) Земли;

· электростатическое поле Земли;

· переменные ЭМП в диапазоне частот от 10 до 10 Гц.

Естественное электрическое поле Земли создается избыточным от­рицательным зарядом на поверхности, его напряженность на открытой местности обычно находится в диапазоне от 100 до 500 В/м. Грозо­вые облака могут увеличивать напряженность этого поля до десятков-сотен кВ/м.

Геомагнитное поле Земли состоит из основного постоянного поля (его вклад 99%) и переменного поля (1%). Существование постоянно­го магнитного поля объясняется процессами, протекающими в жидком металлическом ядре Земли. В средних широтах его напряженность со­ставляет примерно 40 А/м, у полюсов 55,7 А/м.

Переменное геомагнитное поле порождается токами в магнитосфе­ре и ионосфере. Например, сильные возмущения магнитосферы могут быть вызваны магнитными бурями, многократно увеличивающими ам­плитуду переменной составляющей геомагнитного поля. Магнитные бури являются результатом проникновения в атмосферу летящих от Солнца со скоростью 1000... 3000 км/с заряженных частиц, так называе­мого солнечного ветра, интенсивность которого обусловлена солнечной активностью (солнечными вспышками и др.).

Свой вклад в формирование естественного электромагнитного фо­на Земли вносит грозовая активность (0,1... 15 кГц). Электромагнитные колебания на частотах 4... 30 Гц существуют практически всегда. Мож­но предположить, что они могут служить синхронизаторами некоторых биологических процессов, поскольку являются резонансными частота­ми для ряда из них.

В спектр солнечного и галактического излучения, достигающего Земли, входят ЭМИ всего радиочастотного диапазона, инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, видимый свет, ионизирующие излучения.

Человеческий организм излучает ЭМП с частотой выше 300 ГГц с плотностью потока энергии 0,003 Вт/м². Если общая площадь поверх­ности среднего человеческого тела 1,8 м², то общая излучаемая энергия приблизительно 0,0054 Вт.

В настоящее время впервые в мире российскими учеными выпол­нена разработка гигиенических рекомендаций, регламентирующих воз­действие на человека ослабленных геомагнитных полей. Поводом для подобных исследований послужили жалобы на ухудшение самочув­ствия и состояния здоровья лиц, работающих в специализированных экранированных сооружениях, в силу своих конструктивных особенно­стей препятствующих проникновению внутрь них ЭМИ естественного происхождения.

Ослабленные естественные геомагнитные поля (ГМП) могут создаваться также в подзем­ных сооружениях метрополитена (уровни естественных ГМП снижены в 2...5 раз), в жилых зданиях, выполненных из железобетонных кон­струкций (в 1,5 раза), в салонах легковых автомобилей (в 1,5... 3 раза), а также в самолетах, банковских хранилищах и т.д.

При нахождении человека в условиях дефицита естественных ЭМП возникает ряд функциональных изменений в ведущих системах орга­низма: возникает дисбаланс основных нервных процессов в виде пре­обладания торможения, дистонии мозговых сосудов, развиваются изме­нения со стороны сердечно-сосудистой и иммунной систем и др.

Антропогенные источники ЭМП в соответствии с международной классификацией делятся на две группы:

· источники, генерирующие крайне низкие и сверхнизкие частоты от 0 до 3 кГц;

· источники, генерирующие излучение в радиочастотном диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц, включая СВЧ-излучение.

К первой группе относятся, в первую очередь, все системы про­изводства, передачи и распределения электроэнергии (линии электро­передач — трансформаторные подстанции, электростанции, системы электропроводки, различные кабельные системы); офисная электро- и электронная техника, транспорт на электроприводе: железнодорожный транспорт и его инфраструктура, городской — метро, троллейбусный, трамвайный.

Протяженность ЛЭП в нашей стране составляет более 4,5 млн км. Источником излучения энергии в окружающее пространство являются провода ЛЭП. Несмотря на то, что электромагнитная энергия поля про­мышленной частоты (50 Гц) в значительной мере поглощается почвой, напряженность поля под проводами и вблизи них может быть значитель­ной и зависит от класса напряжения ЛЭП, нагрузки, высоты подвески, расстояния между проводами, растительного покрова, рельефа под ли­нией.

Источниками ЭМП в диапазоне 3 кГц... 300 ГГц являются переда­ющие радиоцентры, радиостанции НЧ, СЧ, КВЧ диапазонов, радио­станции FM (87,5... 10 МГц), мобильные телефоны, радиолокацион­ные станции (метеорологические, аэропортов), установки СВЧ-нагрева, ВДТ и персональные компьютеры и др.

Воздействию высоких уровней ЭМИ, создаваемых, например, пе­редающими радиоцентрами (ПРЦ) во многих случаях подвергаются не только служащие ПРЦ, но и люди, находящиеся в прилегающих домах. ПРЦ включают в себя одно или несколько технических зданий, в кото­рых находятся радиопередатчики и антенные поля, на которых распола­гаются до нескольких десятков антенно-фидерных систем. Размещение ПРЦ может быть различным, например, в Москве характерно размеще­ние в непосредственной близости или среди жилой застройки (напри­мер, Октябрьский ПРЦ).

Радиолокационные станции имеют высокую мощность и оснаще­ны, как правило, остронаправленными антеннами кругового обзора, что приводит к значительному увеличению интенсивности ЭМИ СВЧ-диапазона и создает на местности зоны большой протяженности с вы­сокой плотностью потока энергии. Наиболее неблагоприятные условия отмечаются в жилых районах городов, в черте которых размещаются аэропорты — Иркутск, Сочи, Ростов-на-Дону и др.

В настоящее время в России несколько миллионов человек пользу­ются сотовой связью. Сотовая связь состоит из сети базовых станций и ручных персональных радиотелефонов. Базовые станции расположены на расстоянии от 1 до 15 км друг от друга, образуя между собой так на­зываемые «соты» посредством радиорелейной связи. Они обеспечива­ют связь с персональными радиотелефонами на частотах 450, 800, 900 и 1800 МГц. Мощность передатчиков находится в диапазоне от 2,5 до 320 Вт (как правило, 40 Вт).

Антенны базовых станций располагаются на высоте 15-50 м от по­верхности Земли, в основном, на крышах зданий. При их расположе­нии на крышах общественных, административных или жилых зданий осуществляется контроль электромагнитной обстановки, однако они не рассматриваются как потенциальные источники опасности, поскольку излучение боковых лепестков базовых антенн имеет небольшое значе­ние.

Ручные радиотелефоны сотовой связи имеют мощность 0,2... 7 Вт. Выходная мощность коррелируется с частотой: чем выше частота, тем меньше выходная мощность.

Для уменьшения последствий рекомендуется не прижимать телефон к уху, или прикладывать его во время разговора то к одному, то к друго­му уху и непрерывно говорить не более 2... 3 минут. Некоторые ученые предлагают изменить конструкцию радиотелефона так, чтобы антенна была направлена вниз относительно уха, а еще лучше в сторону от го­ворящего.

Источниками ЭМП в широком диапазоне частот являются ВДТ и персональные компьютеры. На рабочих местах пользователей компью­теров с мониторами на базе электронно-лучевых трубок фиксируются достаточно высокие уровни ЭМП, что говорит об опасности их биоло­гического действия, а распределение полей сложно и неодинаково на различных рабочих местах. Спектральная характеристика поля на ра­бочем месте пользователя компьютера и типичная карта электромагнит­ной обстановки приведены на рис. 7.2 - 7.4.

В промышленности высокочастотные ЭМИ используются для ин­дукционного и диэлектрического нагрева материалов (закалка, плавка, напыление металлов, нагрев пластмасс, склейка пластиков, термообра­ботка пищевых продуктов и др.).

Например, вблизи промышленных генераторов для высокочастот­ной закалки металлов, сушки древесины и т.п. напряженность электри­ческого поля на рабочих местах может достигать нескольких сот вплоть до тысячи В/м, а напряженность магнитного поля — десятков А/м.

Рис. 7.2. Спектральная характеристика переменно­го электрического поля на рабочем месте пользова­теля. Монитор СМ-102, Тайвань

Рис. 7.3. Пример распределения переменного электрического поля на рабочем месте пользователя

Рис. 7.4. Силовые линии магнитного поля вокруг дисплея

Источниками постоянных магнитных полей на рабочих местах являются: электромагниты и соленоиды постоянного тока, импульс­ные установки полупериодного и конденсаторного типа, магнитопроводы в электрических машинах и аппаратах, литые и металлокерамические магниты, используемые в радиотехнике. Постоянные магниты и электромагниты широко используются в приборостроении, в магнит­ных шайбах подъемных кранов и других фиксирующих устройствах, в устройствах для магнитной обработки воды, установках ядерного магнитного резонанса и др. Мощными источниками постоянного маг­нитного поля являются магнитогидродинамические генераторы, уров­ни магнитных полей которых в местах нахождения обслуживающего персонала достигают 50 мТл. Средние уровни постоянных магнитных полей в рабочей зоне операторов при электролитических процессах составляют 5...10мТл. Высокие уровни (10... 100мТл) создаются в салонах транспортных средств на магнитной подушке.

Электростатические поля возникают при работе с легко электризую­щимися материалами и изделиями, при эксплуатации высоковольтных установок постоянного тока. Статические электрические поля широко используются в промышленности для электрогазоочистки, электроста­тической сепарации руд и материалов, электростатического нанесения лакокрасочных и полимерных материалов и др.

*11111*В технологических процессах широко используют искусственные источники ЭМП, работающие в следующих частотных диапазонах: f = 3-300 Гц – токи промышленной частоты; f = 60 кГц-300 ГГц – токи радиочастот. На металлургических заводах применяют установки для индукционной обработки металлов, которые позволяют: плавить, закаливать, отжигать, сваривать металл. Кроме того, источниками ЭМП являются средства автоматики, трансформаторы, конденсаторы, электронно-лучевые трубки.

Эффективным средством защиты от ЭМП является экранирование. Выбор конструкции экрана зависит от диапазона волн, характера выполняемых работ, источника излучения.

Дата добавления: 2015-07-13