Допустимые уровни напряжённости магнитного и электрического полей

 

Частота	Напряжённость магнитного поля, А/м	Частота	Напряжённость электрического поля, В/м
50 Гц 1-12 кГц 0,06-3 МГц 30-50 МГц	0,3	50 Гц 0.06-3 МГц 3-30 МГц 30-50 МГц

Если обслуживающий персонал подвергается воздействию поля не полный рабочий день (Т < 8 ч), то допустимые уровни возрастают в раз, а зона опасных уровней сокращается.

Определенный интерес может представлять сравнение предельно-допустимых (нормируемых) уровней электромагнитных полей в России и за границей, например, с Германией. Для этой цели на рис.2.3 приведены кривые, нормируемых в России по ГОСТ 12.1.006-84 электрических полей [6] и нормируемые в Германии по VDE 0848-2-92: электрических (Е) и магнитных (Н) полей [8].

 

Р и с. 2.3. Допустимые среднеквадратические уровни напряженности
электрического и магнитного полей

Одновременно следует отметить, что в последние годы международные организации ужесточают нормы для западноевропейских стран.

2.3. Допустимые уровни и степени радиопомех

Для нормального функционирования радиосвязи излучения источников помех не должны превосходить определенных, зави­сящих от частоты допустимых уровней радиопомех [2, 6]. Эти допу­стимые уровни определены в национальных стандартах, например, в России (ГОСТ 12.1.006-84 и др.) в Германии (VDE 0848, VDE 0875 и др.), которые, со своей стороны основываются на международном сотрудничестве с МЭК (Международной электротехнической комиссией) или CISPR (Международным комитетом по радиопомехам).

Уровни радиопомех ориентируются на не­избежный фоновый уровень естественных источников (косми­ческий шум, импульсные помехи отдаленных гроз и т.д.). Дру­гими словами, они устанавливаются так, чтобы излучения на определенном, зависящем от цели применения расстоянии (на­пример, 3 м или 30 м), затухали до фонового уровня.

Различают допустимые уровни напряжений, мощности и напряженностей поля радиопомех.

Первые образуют верхнюю границу напряжений радиопомех между отдельными жилами и землей подключенных к электри­ческому прибору проводов (несимметричное напряжение радио­помех). При обычно встречающихся длинах проводов приборов в офисах, жилых помещениях приблизительно с 30 МГц начинает­ся заметное излучение, так что напряжение радиопомех с расту­щей частотой теряет информативность. Наконец, на определен­ных расстояниях от источников помех установленные уровни на­пряженности для электрических и магнитных полей не должны превосходить имеющиеся там напряженности полей помех.

Кроме того различают приборы классов: А, С, В. Для приборов класса А из-за более высокого допустимого уровня помех, со­ответственно, меньшего интервала помех, требуется отдельное разрешение, которое может быть выдано на основе испытаний (например, управляющих ЭВМ, промышленных высокочастот­ных генераторов), а у приборов класса С лишь после отдельных испытаний на месте установки (например, больших ЭВМ, высо­кочастотных линейных ускорителей). Приборы класса В не нуж­даются в отдельном разрешении, а только в общем разрешении, так как они вследствие меньшего уровня помех, как правило, обеспечивают достаточно высокий интервал помех (например, музыкальные приборы, телевизоры и радиоприборы, компьютеры, предметы хозяйственного обихода и т.д.).

Поэтому к классам А и С относятся приборы, которые ис­пользуются профессионально и применяются преимущественно в промышленных зонах (за исключением микроволновых печей, электромедицинских высокочастотных приборов). Им при изме­рении радиопомех соответствует сравнительно большое защит­ное расстояние, например 30 м. К классу В относятся приборы, которые предназначены для домашнего использования. Им соот­ветствует меньшее защитное расстояние, например 10 м. Приборы класса В могут использоваться и в промышленных областях.

Частотная зависимость уровня напря­жений радиопомех приведена на рис. 2.4.

 

Р и с. 2.4. Допустимые уровни помех U_дБ(мкВ) высокочастотных приборов, применяемых в промышлен­ности, при научных медицинских
и прочих исследованиях

 

На рис. 2.5 и 2.6 приведены предельные значения напряженностей электрических и магнитных полей, а на рис. 2.7 – плотности потока мощности электромагнитного поля в диапазоне частот от 10 кГц до 300 ГГц при длительности воздействия более 6 минут.

Р и с. 2.5. Предельные эффективные значения допустимой
напряженности Е, В/м, высокочастотных электрических полей

 

Р и с. 2.6. Предельные эффективные значения допустимой
напряженности Н, А/м, высокочастотных магнитных полей

 

Р и с. 2.7. Предельные значения допустимой плотности
потока мощности электромагнитных полей S, Вт/м²

Для времени воздействия, меньшем 6 минут, допустимы и более высокие предельные значения, которые могут быть рассчитаны при условии постоянства максимального воспринимаемого уровня энергии электромагнитного поля.

Наряду с частотно-зависимой верхней границей допусти­мых радиопомех указывается степеней радиопо­мех, которая несет информацию о цели применения или об относительной помехоопасности приборов:

– степень радиопомех G: приборы, в отношении которых при­няты ограниченные меры по ослаблению их мешающего влия­ния, со сравнительно сильным мешающим излучением, которые применяются только на промышленных предприятиях или в зданиях, не предназначенных для жилья (банки, офисы);

– степень радиопомех N: приборы, в отношении которых при­няты достаточные меры по ослаблению их мешающего влияния, например, для использования в жилых районах;

– степень радиопомех К: приборы, в отношении которых при­няты усиленные меры по ослаблению их мешающего влияния, с малым уровнем помех, например для применения в местах радиоприема;

– степень радиопомех О: приборы, которые по своей природе не производят радиопомех, например, электронагреватели, по­гружаемые в жидкость.

Так как при радиопомехах существенную роль играют пре­имущественно их акустические или визуальные последствия, из­меряемые электрические величины подвергаются соответствую­щей оценке. Ряд значений помех очень надежны в пределах помехозащиты радиосвязи, однако совсем непригод­ны, если речь идет об обращении с электронными системами, не служащими для целей связи (уп­равление технологическими процессами, автомобильная электроника, устройства обработки данных и т.д.). Например, человеческое ухо при случайных редких звуках выдерживает существенно большие уровни, чем при длительных помехах, в то время как электронные приборы уже при однократном воздействии, превышающем пороговое значение, дают сбои в работе. Поэтому в этих случаях можно говорить только об определенном значении помехи (например, во временной области – об амплитуде импульсов, в частотной области – о спектральной плотности).

2.4. Классификация электромагнитной обстановки окружающей среды электротехнических
и энергетических установок

Электромагнитная обстановка (ЭМО) окружающей среды, или совокупность электромагнитных явлений, происходящих в окружающем пространстве вблизи места установки устройства автоматизации, обусловленных источниками и значениями помех, другим установленным оборудованием и наличием механизмов связей, представляет собой многовариантную систему с широким разбросом параметров, количества, вида и интенсивности проявляющихся в данном месте электромагнитных воз­действий. Так как экономически нецелесообразно выполнять электромагнитное устройство абсолютно стойким к самым жестким электромагнитным воздействиям, то требуется классификация электромагнитных условий окружающей сре­ды по видам воздействия, в соответствии с которой и можно сформулировать требования, предъявляемые к различным уст­ройствам в отношении электромагнитной совместимости [1,2,9]. Такая классификация должна быть согласована с практической точки зрения с общей классификацией условий окружающей среды, в том числе и неэлектрических. Эта классификация для упроще­ния не должна исходить из одной концепции, учитывающей, какое обратное воздействие оказывает примененное промышленное устройство. С учетом этого разработана класси­фикация электромагнитной обстановки окружающей среды как для электромагнитных помех, связанных с проводами, так и для помех, вызванных электромагнитным излучением, в основу которой положены определяемые особенностями устройства уровень воздействий и уровень опасности воздействий, определяемые соответствующим классом ЭМО.

Классификация окружающей среды по электромагнитным помехам, связанным с электрическими проводами (классы 1-4):

Класс 1 (хорошо защищенная обстановка, очень низкий уровень помех):

– осуществлены оптимизированные и скоординированные мероприятия по подавлению помех, защите от перенапряжений во всех токовых цепях;

– резервировано электроснабжение отдельных элементов устройства, силовые и сигнальные цепи выполнены раздельно;

– выполнение заземлений, прокладка кабелей, экранирование произведено в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости;

– климатические условия контролируются и приняты специальные меры по предотвращению разрядов статического элек­тричества;

– применение передающих устройств любого вида запрещено.

Класс 2 (защищенная обстановка, низкий уровень помех):

– цепи питания и управления частично оборудованы помехозащитными устройствами и устройствами для защиты от перенапряжений;

– отсутствуют силовые выключатели устройства для отключения конденсаторов;

–питание устройств электроники осуществляется от сетевых стабилизаторов;

– имеются тщательно выполненное заземляющее устройство, многократные присоединения к контуру заземления;

– токовые контуры разделены, что частично облегчает электромагнитную обстановку;

– предусмотрено регулирование влажности воздуха, материалы, способные электризоваться трением, отсутствуют;

– применение радиопереговорных устройств, передатчиков запрещено.

Эта обстановка типична для диспетчерских помещений индустриальных предприятий, электростанций и подстанций.

Класс 3 (типичная индустриальная обстановка, уровень промышленных помех):

– защита от перенапряжений в силовых цепях и цепях управ­ления не предусмотрена;

– повторного зажигания дуги в коммутационных аппаратах не происходит;

– имеется контур заземления;

– недостаточно разделены провода электроснабжения, управления, коммутаций;

– кабели линий передачи данных, сигнализации, управления разделены;

– относительная влажность воздуха поддерживается в опре­деленных пределах, нет материалов, электризуемых трением;

– использование переносных радиопереговорных устройств ограничено (установлены ограничения приближения к приборам на определенное расстояние).

Характерными для этого класса являются индустриальные цехи, электростанции, релейные помещения подстанций.

Класс 4 (индустриальная обстановка с повышенным электро­магнитным воздействием, высокий уровень промышленных помех):

– защита в цепях управления и силовых контурах от перена­пряжений отсутствует;

– имеются коммутационные устройства, в аппаратах которых возможно повторное зажигание дуги;

– существует неопределенность параметров заземления;

– нет пространственного разделения проводов электроснаб­жения, управления и коммутационных цепей;

– управление и сигнализация осуществляются по жилам общих кабелей;

– допустимы любая влажность воздуха и наличие электризуемых трением материалов;

– возможно неограниченное использование переносных радиопереговорных устройств;

– в непосредственной близости могут находиться мощные передатчики;

– вблизи могут находиться дуговые технологические устрой­ства (электропечи, сварочные машины).

Типичными для этого класса являются территории вблизи промышленных предприятий, электростанций, открытых рас­пределительных устройств среднего и высокого напряжений, где не предусматриваются специальные меры по обеспечению электромагнитной совместимости.

Класс 1 характеризует в определенной мере благоприятные, а класс 4 – неблагоприятные электромагнитные условия.

Кроме классификации ЭМО окружающей среды по электромагнитным помехам, связанных с электрическими проводами, используется классификация электромагнитной обстановки (классы 11-14) окружающей среды по степени тяжести воз­действий импульсных помех с учетом признаков окружающей обстановки и видов объектов воздействия импульсных помех, отмеченных, в частности, в табл. 2.11 [1].

Таблица 2.11