Современная методика оценки опасности магнитного поля Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 537.8 : 681.3

Е. В. Титов, Л. Н. Нурбатырова, Ю. А. Овечкина

Современная методика оценки опасности магнитного поля

Ключевые слова: электромагнитные излучения, магнитное поле, контроль параметров электромагнитных полей, электромагнитная обстановка.

Keywords: electromagnetic radiation, magnetic field, the control of parameters of electromagnetic fields, electromagnetic environment.

Рассмотрена новая методика оценки состояния электромагнитной обстановки в помещениях с источниками магнитного поля и обоснована необходимость модернизации методов определения допустимого времени пребывания людей в зоне влияния электромагнитного поля, в том числе и магнитного поля.

Введение

Сегодня очевиден факт, что к основному геомагнитному полю планеты добавилось очень мощное магнитное поле (МП) искусственного происхождения. Интенсивность использования электромагнитной энергии в современном обществе постоянно повышается [1].

Традиционные способы контроля магнитных полей не всегда позволяют рассчитать допустимое время пребывания человека в помещениях с несколькими источниками электромагнитных излучений (ЭМИ). Для решения этой проблемы необходимо модернизировать методику определения допустимого времени пребывания людей в различных зонах помещений с несколькими источниками ЭМИ — расширить диапазон исследуемых частот и определить наиболее опасные составляющие электромагнитных излучений.

Основная часть

К наиболее опасным источникам магнитного поля среди бытовых электроприемников можно отнести:

• источники бесперебойного питания;

• СВЧ-печи;

• беспроводные оптические мыши с питанием за счет индукционной связи с ковриком;

• телевизоры с электронно-лучевой трубкой;

• системные блоки персональных электронно-вычислительных машин (ПЭВМ);

• мониторы ПЭВМ;

• ноутбуки;

• электродинамические громкоговорители;

• сетевые фильтры;

• ксерокс, МФУ, принтеры.

В таблице представлены экспериментальные данные измерения напряженности магнитного поля от некоторых устройств, входящих в состав ПЭВМ.

Для исключения опасного влияния магнитных полей на организм человека необходимо контролировать уровень ЭМИ от источников. В настоящее время рядом нормативных документов установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) магнитных полей.

Однако более информативным и удобным для восприятия параметром является допустимое время пребывания человека в различных зонах помещения независимо от уровней и частотных спектров отдельных составляющих ЭМИ. Для определения этого времени должны быть установлены наиболее опасные составляющие поля в помещении.

В Алтайском государственном техническом университете им. И. И. Ползунова разработана методика интегрированного контроля электромагнитной обстановки. Методика заключается в том, что по результатам измерения значений напряженностей электростатического, переменных электрического, магнитного и электромагнитного полей, создаваемых источниками ЭМИ на частотах 50 Гц, 30 кГц, 3 МГц, 30 МГц, 50 МГц, 300 МГц и при необходимости на более высоких частотах — до 300 ГГц, определяется наиболее опасное поле, соответствующее минимально допустимому времени пребывания человека в точке измерения. Далее выполняется компьютерное моделирование выбранного поля в исследуемом помещении [2—6].

Допустимое время пребывания людей в точках измерения находят по следующей методике.

Известны расчетные выражения для определения допустимого времени пребывания в зоне действия электростатического, переменных электрического, магнитного и электромагнитного полей

Таблица it Результаты измерения напряженности магнитного поля, А/м

Объект Область измерения Приборы

ПЗ-50 ПЗ-41

Частота

50 Гц 0,03 МГц

Аудиоколонка Swen SPS820 Спереди 0,99 0,12

Сзади 3,05 0,13

Слева 2,86 0,07

Справа 3,17 0,08

Сверху 1,04 0,16

Снизу 3,07 0,15

Системный блок ПЭВМ MAKS line Спереди 0,39 0,12

Сзади 0,49 0,19

Слева 0,3 0,15

Справа 0,1 0,08

Сверху 0,69 0,06

Снизу 0,31 0,08

Жидкокристаллический монитор ViewSonic Спереди 0,34 0,1

Сзади 0,25 0,12

Слева 0,09 0,11

Справа 0,14 0,17

Сверху 0,56 0,12

Снизу 0,55 0,12

Источник бесперебойного питания APC 1000 ВА Спереди 0,2 0,21

Сзади 6,8 0,23

Слева 1,72 0,11

Справа 6,3 0,16

Сверху 1,59 0,04

Снизу 0,8 0,4

МФУ сканер-принтер-копир Xerox Phaser 7700 Спереди 0,04 0,08

Сзади 0,3 0,06

Слева 0,33 0,08

Справа 0,19 0,13

Сверху 0,44 0,21

Снизу 0,37 0,23

Принтер HP LaserJet 1320 Спереди 0,24 0,07

Сзади 0,56 0,08

Слева 0,27 0,21

Справа 0,46 0,23

Сверху 0,35 0,11

Снизу 0,71 0,12

ПДУ 0,2 0,02

П р и м е ч а н и е. Полужирным выделены значения, превышающие ПДУ.

№ Б(42)/2015 |

биотехносфера

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

в целях обеспечения электромагнитной безопасности людей [2, 7]. Это время устанавливается в зависимости от предельно допустимых уровней контролируемого поля.

Допустимое время пребывания людей в магнитном поле, создаваемом источниками ЭМИ, кроме ПЭВМ, на частоте 50 Гц можно определить по формуле

т _ 16°°

т доп(МП 50) _ Н ' Н1 факт

где Н1факт — напряженность магнитного поля, создаваемого источниками ЭМИ, кроме ПЭВМ, на частоте 50 Гц, А/м.

Аналогично можно определить допустимое время пребывания людей в зонах действия магнитного поля частотой 50 Гц от ПЭВМ по формуле

4

где Кт — поправочный временной коэффициент [7].

Для магнитного поля частоты до 50 МГц поправочный временной коэффициент

Кт _

ЭН ПДУ1 ЭН ПДУ2

(4)

Здесь:

ЭН1 — энергетическая экспозиция по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30 кГц— 3 МГц (А/м)2 • ч,

Эй, _ ЩТ,

(5)

Т

доп(МП 50) ПЭВМ - Т7 Н

(2)

2факт

где Н1 — напряженность магнитного поля в диапазоне частот 30 кГц—3 МГц в контролируемой зоне, А/м;

ЭН2 — энергетическая экспозиция по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30— 50 МГц, (А/м)2 • ч,

где Н2факт — напряженность магнитного поля, создаваемого ПЭВМ, на частоте 50 Гц, А/м.

При облучении в течение 8 ч от нескольких источников, работающих в радиочастотных диапазонах, для которых установлены разные предельно допустимые уровни, допустимое время пребывания человека в магнитном поле в соответствии с [7] определяется по формуле

8

Эн _ H2T,

(6)

Т

доп (ЭМП РЧ) - Т7",

1\.гр

(3)

где Н2 — напряженность магнитного поля в диапазоне частот 30—50 МГц в контролируемой зоне, А/м;

Эн ПДУ 1 — предельно допустимый уровень энергетической экспозиции по напряженности магнитного поля в диапазоне частот 30 кГц—3 МГц, (А/м)2 • ч;

ЭН ПДУ 2 — предельно допустимый уровень энергетической экспозиции по напряженности магнит-

Рис. 1 I Трехмерная картина распределения напряженности магнитного поля

ного поля в диапазоне частот 30-50 МГц, (А/м)2 • ч [5, 6].

Измеренные значения напряженностей магнитных полей, соответствующие наименьшему допустимому значению времени пребывания людей, используются в качестве входных параметров для компьютерного моделирования электромагнитных излучений.

В результате компьютерного расчета формируется пространственная картина распределения напряженности магнитного поля в контролируемом помещении. На рис. 1 показан пример трехмерной картины распределения напряженности магнитного поля: по осям отложены координаты источников ЭМИ, м. С помощью цветовой шкалы могут быть определены уровни напряженности магнитного поля в различных областях помещения.

По формулам (1)-(6) картина распределения напряженности магнитного поля преобразуется в карту допустимого времени пребывания людей. На рис. 2 представлена картина электромагнитной опасности в 3Б-виде.

Заключение

Предложенная методика позволяет определять уровни не только переменного магнитного, но и электростатического, переменного электрического и электромагнитного полей во всех точках пространства помещения от любых источников неио-низирующего излучения, повысить достоверность результатов контроля, снизить трудоемкость опре-

3 мин

4 мин

5 мин

6 мин

10 мин

15 мин

30 мин

10 ч

24 ч

Рис 2

Картина электромагнитной опасности в 3D-виде

деления допустимого времени пребывания, разработать на этой основе организационно-технические мероприятия по нормализации электромагнитной обстановки.

Проект осуществлен при поддержке Некоммерческого партнерства «Глобальная энергия».

Литература

1. Зотов К. Н. Моделирование процессов в реальном канале радиосвязи для управления трафиком // Технологии и средства связи. 2011. № 1. С. 28-29.

2. Пат. 2476894. Российская Федерация МПК7 О 01 И 29/08. Способ контроля электромагнитной безопасности / Н. П. Воробьев, О. К. Никольский, А. А. Сошников, Е. В. Титов. Патентообладатель: ОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Пол-зунова». № 2011113569/28; заявл. 07.04.2011; опубл. 27.02.2013.

3. Титов Е. В. Повышение безопасности электротехнологий АПК на основе интегрированного контроля электромагнитных излучений: дис. ... канд. тех. наук / Е. В. Титов. Барнаул, 2013. 125 с.

4. Сошников А. А., Титов Е. В. Обеспечение электромагнитной безопасности технологических процессов АПК // Вестн. АГАУ. 2014. № 2 (112). С. 124-128.

5. Титов Е. В. Определение допустимого времени пребывания в зоне влияния электромагнитных излучений // Вестн. АГАУ. 2014. № 3 (113). С. 49-54.

6. Сошников А. А., Титов Е. В. Оценка эффективности и перспективы интегрированного контроля электромагнитных излучений // Ползуновский вестн. 2014. № 4. С. 168-172.

7. СанПиН 2.1.8/2.2.4.2490-09. Электромагнитные поля в производственных условиях. Введ. 2009-05-15. М.: Изд-во стандартов, 2009. 15 с.

№ 6(42)/2015 |

биотехносфера