Постоянное и низкочастотное магнитное и электромагнитное поле

Магнитные поля могут быть постоянными от искусственных магнитных материалов и систем, импульсными, инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными.

Воздействие ЭМП промышленной частоты связано с высоковольтными линиями электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях.

Источниками постоянных магнитных полей являются постоянные магниты, электромагниты, электролизные ванны (электролизеры), линии передачи постоянного тока, шинопроводы и другие электротехнические устройства, в которых используется постоянный ток. Важным фактором производственной среды при изготовлении, контроле качества, сборке магнитных систем является постоянное магнитное поле.

Магнитоимпульсные и электрогидравлические установки являются источниками низкочастотного импульсного магнитного поля.

Постоянное и низкочастотное магнитное поле быстро убывает по мере удаления от источника.

Магнитное поле характеризуется двумя величинами — индукцией и напряженностью. Индукция В — это сила, действующая в данном поле на проводник единичной длины с единичным током, измеряемая в теслах (Тл). Напряженность Н — это величина, характеризующая магнитное поле независимо от свойств среды. Вектор напряженности совпадает с вектором индукции. Единица измерения напряженности — ампер на метр (А/м).

К электромагнитным полям (ЭМП) промышленной частоты относятся линии электропередач напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы.

Воздушные линии электропередачи (50 Гц). Воздействие ЭМП промышленной частоты связано с высоковольтными линиями (BЛ) электропередач, источниками постоянных магнитных полей, применяемыми на промышленных предприятиях.

Интенсивности ЭМП от воздушных линий электропередачи (50 Гц) во многом зависят от напряжения линии (110, 220, 330 кВ и выше). Средние значения на рабочих местах электромонтеров: Е = 5…15 кВ/м,? = 1…5 А/м; на маршрутах обхода обслуживающего персонала: Е = 5.30 кВ/м, Н = 2…10 А/м. В жилых зданиях, расположенных вблизи высоковольтных линий, напряженность электрического поля, как правило, не превышает 200…300 В/м, а магнитного поля 0,2…2 А/м (В = 0,25…2,5 мТ).

Магнитное поле вблизи линий электропередач (ЛЭП) напряжением 765 кВ составляет 5 мкТл непосредственно под ЛЭП и 1 мкТл — на расстоянии 50 м от ЛЭП. Картина распределения электромагнитного поля в зависимости от расстояния до ЛЭП представлена на рис. 5.6.

ЭМП промышленной частоты в основном поглощается почвой, поэтому на небольшом расстоянии (50… 100 м) от линий электропередач электрическая напряженность поля падает с десятков тысяч вольт на метр до нормативных значений. Значительную опасность представляют магнитные поля, возникающие в зонах около линий электропередач (ЛЭП) токов промышленной частоты, и в зонах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам. Магнитные поля высокой интенсивности обнаруживаются и в зданиях, расположенных в непосредственной близости от этих зон.

Рис. 5.6. Электрическое и магнитное поле под ЛЭП напряжением 765 кВ (60 Гц) при токе 426 А в зависимости от расстояния до ЛЭП (высота линии 15 м) Рельсовый электротранспорт. Самые сильные магнитные поля на больших площадях в плотно населенной городской среде и на рабочих местах порождаются общественным рельсовым электротранспортом. Теоретически рассчитанная картина магнитного поля, генерируемого типичными токами от железной дороги, изображена на рис. 5.7. Проведенные экспериментальные измерения на расстоянии 100 м от рельсового пути дали величину магнитного поля в 1 мкТл.

Уровень транспортных магнитных полей может превышать соответствующий уровень от ЛЭП в 10… 100 раз; он сравним, а часто превышает магнитное поле Земли (35…65 мкТл).

Электрические сети жилых домов и бытовые НЧ-приборы. В быту источниками ЭМП и излучений являются телевизоры, дисплеи, печи СВЧ и другие устройства. Электростатические поля в условиях пониженной влажности (менее 70%) создают одежда и бытовые принадлежности (ткани, паласы, накидки, занавески и т. д.). Микроволновые печи в промышленном исполнении не представляют опасности, однако неисправность их защитных экранов может существенно повысить утечки электромагнитного излучения. Экраны телевизоров и дисплеев как источники электромагнитного излучения в быту не представляют большой опасности даже при длительном воздействии на человека, если расстояния от экрана превышают 30 см.

Рис. 5.7. Конфигурация магнитного поля от электрифицированной железной дороги Довольно сильные магнитные поля можно обнаружить на частоте 50 Гц вблизи домашней бытовой техники. Так, холодильник создает поле 1 мкТл, кофеварка — 10 мкТл, микроволновая печь — 100 мкТл. Подобные магнитные поля гораздо большей протяженности (от 3…5 до 10 мкТл) можно наблюдать в рабочих зонах сталелитейного производства при использовании электропечей.

Напряженности электрических полей вблизи протяженных проводов, включенных в сеть 220 В, составляют 0,7…2 кВ/м, вблизи бытовых приборов с металлическими корпусами (пылесосы, холодильники) — 1…4 кВ/м.

В табл. 5.6 приведены значения магнитной индукции около некоторых бытовых приборов.

В подавляющем большинстве случаев в жилых домах используется сеть с одним нулевым (нулевым рабочим) проводником, сети с нулевыми рабочим и защитным проводниками встречаются достаточно редко. При такой ситуации возрастает риск поражения электрическим током при замыкании фазного провода на металлический корпус или шасси прибора; металлические кожухи, шасси и корпуса приборов не заземлены и являются источником электрических полей (при выключенном приборе с вилкой в розетке) или электрических и магнитных полей промышленной частоты (при включенном приборе).

Таблица 5.6. Значения магнитной индукции В вблизи бытовых приборов, мкТ.