Тема Электромагнитные поля и излучения Классификация. Основные источники. Нормирование 1 23 мая 2013 г. Сергиенко Андрей Алексеевич заместитель генерального. - презентация

1 Тема Электромагнитные поля и излучения Классификация. Основные источники. Нормирование 1 23 мая 2013 г. Сергиенко Андрей Алексеевич заместитель генерального директора по инновационному и технологическому развитию ОАО НПП «Циклон-Тест» Тел: (495) , доб. 231 эл.почта: сайт:

2 Информационные материалы семинара 2 ciklon.ru/seminar/230513

3 Научно-производственное предприятие "Циклон-Тест" Сертификация на безопасность Разработка и пр-во средств измерений Разработка и пр-во средств защиты Аттестация рабочих мест Производственный контроль Разработка методических материалов Электроизмерения, электромонтаж Нормализация эл.магнитной обстановки Энергоаудит предприятий и организаций 3

4 «Циклон-Тест» специализация по измерению ЭМП Исследованиями по электромагнитным полям НПП «Циклон-Тест» занимается с момента своего основания – с 1954 года на уникальной испытательной базе: 4 Безэховая электромагнитная камера (9х9х6 м) Радиоэкранированный зал (24х24х6 м)

5 5 Разработка и производство средств измерений Особо стоит отметить новую разработку предприятия - универсальный измеритель электромагнитных полей П3-70/1, получивший Знак качества средств измерений в 2011 году В целом за разработку серии уникальных измерителей электромагнитных полей предприятие "Циклон-Тест" получило в 2009 году Золотую медаль выставки "Метрология-2009"

6 6 Разработка и производство приборов для оперативного контроля электромагнитной обстановки и средств защиты Конструкторско-технологическим отделом НПП "Циклон-Тест" созданы устройства, позволяющие при эксплуатации технических средств оперативно контролировать систему их электропитания по критериям минимизации электромагнитных полей Одно из таких устройств - специальный шнур сетевого питания "Сигнал" со встроенной в розетку шнура электронной схемой, которая звуковым сигналом извещает пользователя ПЭВМ об отсутствии (исчезновении) заземления и, следовательно, об ухудшении электромагнитной обстановки на рабочем месте

7 7 Разработка и производство приборов для оперативного контроля электромагнитной обстановки и средств защиты Другое устройство - индикатор состояния электророзеток "ИСЭР-01" со звуковой и световой индикацией для оперативного контроля качества монтажа систем питания электросетей 220 В Это устройство позволяет контролировать наличие напряжения в сети, индицировать пространственную ориентацию "фазы" и "нуля", проверять наличие или отсутствие заземления розеток без их демонтажа и вскрытия, выявлять недопустимую деформацию заземляющих лепестков розеток, приводящую к потере заземления электроприборов

8 8 Разработка и производство приборов для оперативного контроля электромагнитной обстановки и средств защиты Вилка «Сигнал» со звуковой индикацией для оперативного контроля качества монтажа систем питания электросетей 220 В Это устройство позволяет контролировать наличие напряжения в сети, проверять наличие или отсутствие заземления розеток без их демонтажа и вскрытия, выявлять недопустимую деформацию заземляющих лепестков розеток, приводящую к потере заземления электроприборов

9 9 Разработка и производство приборов для оперативного контроля электромагнитной обстановки и средств защиты Согласующее устройство "Циклон-650" предназначено для компенсации полей промчастоты 50 Гц в зоне расположения технологического и офисного оборудования, компьютерной техники При подключении оборудования к электросети через данное устройство электрическое поле во всем помещении снижается в раз

10 10 Научная, методическая и образовательная деятельность Разработка и издание методических материалов по обеспечению безопасных условий труда Оказание помощи предприятиям в анализе и устранения причин несоответствий по электро- и электромагнитной безопасности оборудования, рабочих мест и производственных объектов Участие в профессиональной подготовке, переподготовке и повышении квалификации специалистов по охране труда

11 Методические материалы Справочное руководство «Обеспечение электромагнитной безопасности, устойчивости работы и электромагнитной совместимости компьютерной и офисной техники в реальных условиях ее эксплуатации» ___________ ФГУП «НПП «Циклон-Тест», 2004 г. ______________ Электронная версия – на странице 11

12 12 Тематический сайт в интернете «Безопасность ПЭВМ и рабочих мест с ПЭВМ» (вопросы и ответы)

13 Функции Центра по контролю условий труда НПП "Циклон-Тест Экспертиза по эл.магнитной безопасности оборудования, рабочих мест, произв. объектов Разработка нормативных, руководящих и методических материалов в данной области Оказание помощи предприятиям в обеспечении эл.магнитной безопасности Участие в инспекционном контроле других лабораторий в части измерения эл.магнитных полей 13

14 Нормирование электромагнитных полей Рассматриваются электромагнитные поля и неионизирующие излучения в классическом их понимании, т.е. электромагнитные поля и излучения «не имеющие ни цвета, ни запаха» и не индицирующиеся непосредственно органами чувств человека Не рассматривается видимый диапазон длин волн, тепловое излучение (инфракрасное), ультрафиолетовое, которые, по сути, также являются электромагнитным и полями и излучениями 14 Граничные условия рассмотрения вопроса

15 Определимся с понятиями Магнитные поля; Электростатические поля; Переменные магнитные поля; Переменные электрические поля; Электромагнитные поля; Электромагнитные излучения; Электромагнитные волны. В чем разница этих понятий ? В чем разница их физической сущности ? 15

16 Поля (электромагнитные поля) Поля: Особая форма материи, осуществляющая взаимосвязь между частицами Примеры полей: электромагнитные поля, гравитационные поля, поля ядерных сил, волновые (квантовые поля), соответствующие различным элементарным частицам Электромагнитные поля – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами 16

17 Волны (электромагнитные волны) Волны: Изменения состояния среды (возмущения, колебания), распространяющиеся в этой среде и несущие с собой энергию Наиболее часто встречающиеся виды волн – упругие волны, волны на поверхности жидкости, электромагнитные волны Электромагнитные волны - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве Частные случаи электромагнитных волн – радиоволны, свет, рентгеновские лучи Понятия «электромагнитные волны» и «электромагнитные излучения» – синонимы 17

18 Характеристики электромагнитных полей Электромагнитное поле в воздушной среде (в вакууме) характеризуется вектором напряженности электрического поля (Е) и магнитной индукцией (В) Для переменных электромагнитных полей электрические и магнитные составляющие поля связаны друг с другом. Соответственно, зная одну из составляющих, можно определить другую составляющую и определить полную энергию ЭМП 18

19 Особенность формирования ЭМП Важная особенность электромагнитного поля (ЭМП) – деление его на, так называемую, «ближнюю зону» и «дальнюю зону» Дальняя зона – это зона излучения вдали от источника электромагнитных колебаний на расстоянии, существенно большем длины волны электромагнитных колебаний Ближняя зона – это зона непосредственно у источника электромагнитных колебаний на расстоянии, меньшем длины волны электромагнитных колебаний 19

20 Дальняя зона ЭМП Дальняя зона – это зона излучения, где существует сформированная электромагнитная волна с вполне определенным соотношением между компонентами электрического поля (Е) и магнитного поля (В) Так как между Е и В есть вполне определенное соотношение, в дальней зоне нет смысла измерять все компоненты электромагнитного поля. Достаточно измерить одну из компонент (например, Е) или плотность потока энергии в электромагнитном излучении, чтобы получить полную информацию об энергетических характеристиках ЭМП 20

21 Ближняя зона ЭМП Ближняя зона – это зона вблизи от источника, в которой электромагнитная волна еще не сформировалась В ближней зоне нет определенного соотношения между компонентами электрического и магнитного поля. Соотношение это напрямую зависит от физической природы источника электромагнитного поля, от типа излучателя, от его конструктивных особенностей Чтобы получить полную информацию об энергетических характеристиках ЭМП в ближней зоне в обязательном порядке нужно измерять и электрическую составляющую (Е) и магнитную составляющую (В) 21

22 Примеры источников ЭМП Дальняя зона – расстояние до источника больше длины волны 22 Источник ЭМПЧастотаДлина волны РЛС10 ГГц3 см Антенны сотовой связи 1 ГГц30 см ЛЭП50 Гц6000 км ПЭВМ5 Гц- 400 кГц60000 км – 750 м Ближняя зона – расстояние до источника меньше длины воны

23 Классификация электромагнитных полей 23 Высокочастотный диапазон Для ЭМП данного диапазона работник практически всегда находится в дальней зоне сформированной электромагнитной волны и поэтому ЭМП данного диапазона обычно называют электромагнитными излучениями Низкочастотный диапазон Для ЭМП данного диапазона работник практически всегда находится в ближней зоне, в которой измеряются отдельно магнитные и электрические составляющие. Поэтому ЭМП данного диапазона обычно называют электрическими полями и магнитными полями

24 Обобщенная классификация электромагнитных полей 24 Электрические поля, магнитные поля (переменные электрические поля, переменные магнитные поля) - электромагнитные поля (ЭМП) низкочастотного диапазона длин волн Электромагнитные излучения - электромагнитные поля (ЭМП) высокочастотного диапазона длин волн Электромагнитные волны – электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве. Фактически понятия «электромагнитные волны» и «электромагнитные излучения» – синонимы

25 Контролируемые параметры ЭМП 25 Низкочастотные ЭМП - для получения информации об энергетических характеристиках в обязательном порядке нужно измерять две компоненты: напряженность электрического поля (Е) и магнитную индукцию (В) Высокочастотные ЭМП - для получения информации об энергетических характеристиках достаточно измерить плотность потока энергии электромагнитного излучения, либо одну из компонент (обычно - напряженность электрического поля Е)

26 Типы электромагнитных полей геомагнитное поле (ГМП) – гипогеомагнитное поле (ослабление геомагнитного поля) электростатическое поле (ЭСП) постоянное магнитное поле (ПМП) электрическое и магнитное поле промышленной частоты 50 Гц (ЭП и МП ПЧ) электромагнитные поля в диапазоне частот от 10 кГц до 30 кГц электромагнитные поля (электромагнитные излучения) радиочастотных диапазонов от 30 кГц до 300 ГГц электромагнитные поля на рабочем месте пользователя ПЭВМ Подробная информация о типах ЭМП - в СанПиН (вводная часть разд. 3), в Руководстве Р (таблица 15) 26

27 Источники ЭМП 27 Электротранспорт Линии электропередачи Электропроводка Теле- радиостанции Сотовая связь Радиолокаторы Персональные компьютеры Технологическое оборудование Медицинское оборудование Бытовые электроприборы Естественные источники ………….………………………

28 Геомагнитные (гипогеомагнитные поля) 28 Геомагнитное поле: это магнитное поле Земли. За норму по ГМП принято естественное поле земли в районе, к которому привык человек. Величина геомагнитного поля – мкТл, в магнитных аномалиях – до 100 мкТл Гипогеомагнитное поле: Магнитное поле внутри экранированного объекта, являющееся суперпозицией магнитных полей, создаваемых: -геомагнитным полем, ослабленным экраном объекта; -полем остаточной намагниченности ферромагнитных частей конструкции объекта; -полем постоянного тока, протекающего по шинам и частям конструкции объекта (рабочего места).

29 Гипогеомагнитные поля (реальные механизмы возникновения) Почему стоит вопрос о контроле на рабочих местах гипогеомагнитных полей? Ответ – в пункте 5.1 СанПиН 2.1.8/ «Гипогеомагнитные поля в производственных, жилых и общественных зданиях и сооружениях» 5.1. Наиболее неблагоприятные гипогеомагнитные условия могут создаваться: - в помещениях (объектах) гражданского и военного назначения, расположенных под землей (в том числе в метрополитене, шахтах, туннелях и др.); - в помещениях (объектах), в конструкции которых используется большое количество металлических (железосодержащих) элементов (здания из железобетонных конструкций и др.). 29

30 Электростатические поля (основные источники и механизмы возникновения) Экраны видеодисплейных терминалов на электронно- лучевых трубках Ионизаторы с открытыми электродами (типа люстры Чижевского) Технологическое оборудование с движущимися (перемещающимися) диэлектрическими материалами и сырьем (сыпучие материалы, ткани, бумага) Технологическое оборудование с использованием электростатического поля в тех.процессе (покраска) Ковровые, диэлектрические покрытия (в особенности в зимний отопительный период с низкой влажностью) Пластмассовые корпуса офисной техники (редко !!!) 30

31 Постоянное магнитное поле (основные источники) Технологические процессы с использованием постоянного тока (процесс электролиза) Поля рассеяния постоянных магнитов в специальных технологических установках и в научном оборудовании 31

32 Электрические и магнитные поля промчастоты 50 Гц (источники и механизмы возникновения) 32 Особенности в монтаже электропроводки и в заземлении аппаратуры, не запрещенные действующими Правилами, могут быть причиной резкого (в сотни раз) увеличения уровня магнитных полей в помещениях и на рабочих местах

33 Электрические и магнитные поля от системы электропитания в помещении (механизмы возникновения) 33 Магнитные поля создает не ток, а пространственная рамка с током 1 J 2 J «Избыточное» заземление, выполненное в виде замкнутых контуров, заземление корпусов аппаратуры на элементы арматуры здания может быть причиной повышения магнитных полей в помещениях

34 Электрические и магнитные поля от системы электропитания в помещении (экспериментальные данные 1) 34 Два проводника скручены Ток в проводниках 0,2 А. Приемная антенна над проводниками на высоте 2 см и перемещалась перпендикулярно проводникам. 0 – место расположения проводников.

35 Электрические и магнитные поля от системы электропитания в помещении (экспериментальные данные 2) 35 Расстояние между проводниками – 3 см Ток в проводниках 0,2 А. приемная антенна над проводниками на высоте 2 см и перемещалась перпендикулярно проводникам. 0 – место расположения проводников.

36 Магнитные поля от элементов электропитания оборудования 36 Повышенный фон магнитного поля могут создавать двухпроводные цепи электропитания, в которых имеются сетевые фильтры, служащие для борьбы с сетевыми помехами П С 1 "Фаза" 220 В "Ноль" 220 В J п J п + (J С1 +J С3 ) С 2 С 3 С 4 L 1 L 2 J C1 J C3 J п J п

37 Электрические поля от элементов электропитания оборудования 37 Излучателем электрического поля в окружающем пространстве может быть проводник, подключенный к фазе сети и подходящий к сетевому выключателю на передней панели прибора "Нулевой" провод 1 2 К сетевой розетке "Фазный" провод Направление на оператора ПЭВМ

38 Влияние заземления на уровень электромагнитных полей 38 Наличие заземления (или его улучшение) всегда приводит к снижению электрических полей Наличие заземления (или его улучшение) никогда не приводит к снижению магнитных полей, а зачастую, приводит к обратному эффекту – к увеличению магнитных полей из- за возникновения дополнительных контуров с токами утечек

39 Электромагнитные поля (излучения) диапазонов частот 10 – 30 кГц, 30 кГц – 3 МГц, (основные источники) 39 Ноутбуки, мониторы с «плоскими» экранами, принтеры, современная офисная и осветительная аппаратура, современное технологическое оборудование могут иметь высокий уровень электрических и магнитных полей данного диапазона частот из-за наличия в них импульсных источников питания

40 Электрические и магнитные поля от импульсных источников питания 40 Практически все современные источники питания основаны на принципе «широтно- импульсного регулирования» и имеют по этой причине повышенный уровень излучаемых электрических и магнитных полей Из-за импульсного регулирования весомый «вклад» в фоновую электромагнитную обстановку вносят современные системы освещения

41 Новые нормативные документы по ЭМП от технических средств 41 С г. в России введен новый стандарт, гармонизированный с международным ГОСТ Р (ЕН 50355:2003) «Воздействие на человека электромагнитных полей от бытовых и аналогичных электрических приборов», допустимые нормы которого существенно превышают ранее действовавшие нормы для многих типов широко используемых технических средств

42 ГОСТ Р (ЕН 50355:2003) 42 Стандарт применяется при оценке воздействия на человека электромагнитных полей и устанавливает методы определения параметров электрических и магнитных полей, создаваемых бытовыми и аналогичными электрическими приборами в пространстве вокруг указанных приборов на частотах до 300 ГГц

43 ГОСТ Р (ЕН 50355:2003) бытовые и аналогичные электроприборы 43 Воздухоочистители Кондиционеры Зарядные устройства для аккумуляторов Конвекторы Вентиляторы Тепловентиляторы Ножные обогреватели Коврики с электроподогревом Массажные приспособления Вытяжки Холодильные агрегаты Ручной инструмент

44 ГОСТ Р (ЕН 50355:2003) нормы 44 Полоса частот Напряженност ь электрическог о поля, В/м Напряженност ь магнитного поля, А/м Магнитная индукция, мкТл Плотность потока энергии, Вт/м 0,8-3 кГц250/ f5 6, кГц87 5 6,25 -

45 Основные источники высокочастотных ЭМП диапазона частот до 10 ГГЦ 45 Теле-радиостанции Сотовая связь Радиолокаторы Бытовые СВЧ электроприборы Основные источники высокочастотных ЭМП диапазона частот до 60 ГГЦ Медицинская аппаратура Аппаратура ближней радиолокации

46 Электрические поля от экранов дисплеев на ЭЛТ 46 Модулированный по мощности сканирующий электронный луч по-разному заряжает отдельные участки экрана и это создает во внешнем пространстве дополнительное переменное электрическое поле в направлении пользователя Потенциал экрана Амплитуда переменной составляющей потенциала Средне значение (классический электростатический потенциал) Время

47 Электрические поля от экранов дисплеев на ЭЛТ (экспериментальные данные) 47 Уровень полей, возникающих из-за модуляции электронного пучка, зависит от характера изображения на экране дисплея Характер изображения на экране дисплея Напряженность поля, вм Диапазон 5Гц-2кГц Диапазон кГц 1. Панель Norton Commander 120,7 2. Хранитель экрана "Звездная ночь" 80,3 3. Текст в редакторе "Word-97" 431,1 4. Белый экран в редакторе "Word-97" 481,4 5. Режим просмотра в редакторе "Word-97" 531,7 6. Буква "М" черная по ГОСТ Р ,2 7. Буква "М" белая по ГОСТ Р ,4

48 Магнитные поля от ВДТ ПЭВМ на рабочих местах 48 Эффект «переизлучения» магнитных полей от дисплея, расположенного на столе с металлическим замкнутым каркасом J

49 Методические материалы Справочное руководство «Обеспечение электромагнитной безопасности, устойчивости работы и электромагнитной совместимости компьютерной и офисной техники в реальных условиях ее эксплуатации» ___________ ФГУП «НПП «Циклон-Тест», 2004 г. ______________ Электронная версия – на странице 49

50 Нормативные документы по электромагнитным полям и излучениям В настоящее время существует более 40 нормативных документов (СанПиН, ГОСТ, МУК и др.), в которых установлены нормы и указания по измерению электромагнитных полей и излучений Основным (комплексным) документом можно считать: СанПиН «Электромагнитные поля в производственных условиях» 50

51 Нормирование электромагнитных полей и излучений По всем типам электромагнитных полей и излучений нормы тем или иным способом напрямую связаны с временем работы (с временем нахождения персонала в зоне воздействия) По всем типам ЭМП, кроме электромагнитных полей ПЭВМ 51

52 Особенности нормирования ЭМП Согласно пункту 2.3 СанПиН обеспечение защиты персонала, профессионально не связанного с эксплуатацией и обслуживанием источников ЭМП, осуществляется в соответствии с требованиями гигиенических нормативов ЭМП, установленных для населения!!! 52

53 Номы по электромагнитной безопасности (ЭМБ) и нормы по электромагнитной совместимости (ЭМС) Для технических средств, которые по своему функциональному назначению не являются источниками внешних сигналов того или иного диапазона частот, в дополнение к нормам электромагнитной безопасности (ЭМБ) существуют нормы электромагнитной совместимости (ЭМС) Нормы ЭМС регламентируют отечественные стандарты ГОСТ Р (гармонизированные с международными) по электромагнитной совместимости 53

54 Соотношение норм ЭМБ и ЭМС Нормы ЭМС начинаются обычно с частот 30 МГц и выше и эти нормы в сотни раз более жесткие, чем нормы ЭМБ, используемые при гигиенической оценке условий труда Соответственно, для неизлучающих технических средств электромагнитные поля радиочастотного диапазона (более 30 МГц) можно не принимать во внимание при оценке условий труда, так как к этим полям предъявляются в сотни раз более жесткие требования по нормам электромагнитной совместимости (ЭМС) 54

55 Нормирование ЭМП на рабочих местах с ПЭВМ Основы нормирование электромагнитных полей на рабочих местах с ПЭВМ: "Шведский стандарт" MPR 1990: комплекса стандартов MPR II Справочное руководство пользователя для оценки качества дисплеев "Шведский стандарт" MPR 1990: комплекса стандартов MPR II Методика проведения испытаний дисплеев 55

56 Основополагающий момент "Шведского стандарта" Стандарт устанавливает нормы на допустимые уровни излучений мониторов исходя из технических возможностей, достижимых при производстве данного вида техники, а не исходя из проверенных и обоснованных гигиенистами безопасных уровней. 56 Записанные в стандарте уровни излучений от мониторов ПЭВМ - это то, что "может достигнуть техника", а не то, что "является безопасным"

57 Основной документ по гигиеническому нормированию на рабочих местах с ПЭВМ в России 57 СанПиН 2.2.2/ «Гигиенические требования к персональным электронно- вычислительным машинам и организации работы» ранее ( г.г) СанПиН

58 СанПиН 2.2.2/ Нужно иметь в виду, что по всей территории Российской Федерации службы охраны труда, испытательные лаборатории реально используют в своей деятельности два различных варианта СанПиН «Правильный» (полный) текст этого документа (с 16-ю Приложениями): – в информационной системе «Кодекс» – в информационной системе «NormaCS» 58

59 1-я проблема из-за несовершенства НД В России в качестве гигиенических критериев безопасности на рабочих местах (СанПиН 2.2.2/ ) взяты значения норм "Шведского стандарта". 59 Проблема: Без каких-либо гигиенических исследований в качестве гигиенически безопасных для человека взяты значения электромагнитных полей, которые являлись попросту технически реализуемыми для данного вида техники на период создания этого документа

60 2-я проблема из-за несовершенства НД В основном документе по нормированию параметров безопасности на рабочих местах с ПЭВМ (СанПиН 2.2.2/ ) отсутствуют нормы на суммарные электромагнитные поля на рабочем месте. Есть нормы только на поля, создаваемые ПЭВМ 60 Проблема: Реально при измерениях контролируются те поля (суммарные поля), которые невозможно оценить на соответствие нормам (вследствие отсутствия этих норм)

61 Требования СанПиН 2.2.2/ по электромагнитным полям на рабочих местах с ПЭВМ 61 Приложение 2 к СанПиН 2.2.2/ (обязательное) Таблица 1 Наименование параметровВДУ Напряженность электрического поля В диапазоне частот 5 Гц- 2 кГц25 В/м В диапазоне частот 2 кГц – 400 кГц 2,5 В/м Плотность магнитного потока В диапазоне частот 5 Гц- 2 кГц 250 нТл В диапазоне частот 2 кГц – 400 кГц 25 нТл Напряженность электростатического поля 15 кВ/м Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ на рабочих местах

62 3-я проблема из-за несовершенства НД Поля ПЭВМ (как реальные значения, так и нормы) в диапазоне 5Гц–2кГц в десятки раз меньше, чем реальные значения полей 50 Гц в том же частотном диапазоне 62 Проблема: Достоверное измерение полей ПЭВМ на рабочих местах в присутствии фона промчастоты 50 Гц – самый серьезный вопрос во всей методологии контроля на рабочих местах с ПЭВМ, который до сих пор не имеет своего грамотного технического решения