Категории: ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Защита от электромагнитных полей и ионизирующих излучений
3.7.1. Расчет защитного экрана от электромагнитного излучения Пример 41. Исходные данные: Рассчитать толщину медного экрана для защиты от электромагнитных полей на расстоянии 3 м от излучателя. Импульсная мощность 100 кВт, средняя по времени мощность 400 Вт, длина волны – 3 м. Решение: Определим частоту электромагнитного излучения, если известна длина волны: , где: – длина волны электромагнитного излучения; с – скорость распространения электромагнитных возмущений (для вакуума или воздуха – скорость света с = 3–10–8 м/с); f– частота электромагнитных колебаний, Гц. Гц = 100 МГц. Определим глубину проникновения δ электромагнитного поля в медный экран, (т.е. глубину, не которой излучение ослабляется в E paз = 2,72 раза). Согласно графику на рис. 4.1.[4] глубина проникновения поля в медь составляет 0,035 мм. Рис. 23. Глубина проникновения электромагнитных полей в толщу экрана в зависимости от частоты колебаний. Сначала определяем время, в течение которого действует импульсная мощность: t = мин, = 88400 мкВт/см2. Согласно ССБТ ГОСТ 12.1.006–76 "Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности ", так как рабочее место находится от излучателя на расстояния, равном длине волны, то есть в зоне излучения, то нормирование ведется по плотности потока мощности, по I . При воздействии электромагнитного излучения в течение всего рабочего дня допустимая плотность потока мощности составляет до 0,1 Вт/м2 (до 10 мкВт/см2); при воздействии не более 2 ч – от 0,1 до 1,0 Вт/м2 (от 10 до 100 мкВт/см2), а в остальное гремя плотность потока энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2; при воздействии не более 20 минут допускается от 1,0 до 10,0 Вт/м2 (от 100 до 1000 мкВт/см2) , но с обязательным использованием защитных очков. В остальное время работы плотность потоке энергии не должна превышать 0,1 Вт/м2. Таким образом, требуемая степень экранирования на рабочем месте при импульсном воздействии электромагнитного поля составит: раза. где Эст – степень экранирования в относительных единицах; Io и Iэ – плотности потока энергии до и после медного экране соответственно. Определим необходимую толщину медного экрана, создающего ослабления плотности потока энергии в 88,4 paзa. Э ≥ ed /δ; lgЭ = · lg Е; lg 88,4 = ; 1,948 = ; d = мм. По соображениям прочности принимаем толщину медного экрана: d = 0,5 мм.
3.7.2. Расчет защитного экрана индукционной катушки для нагрева стальной заготовки перед термообработкой Пример 42. В тех случаях, когда общее экранирование всей установки затрудняет выполнение технологического процесса, используют поблочное экранирование. В установках промышленного нагрева токами высокой и ультравысокой частоты в виде отдельных блоков экранируют рабочие элементы этих установок (конденсатора, индукционные печи, закалочные индукторы, подводящие энергию ВЧ к рабочим элементам фидера, согласующие трансформаторы). Исходные данные: Радиус катушки – индуктора α =0,105 м; длина l = 0,35 м; число витков, ω = 15; сила тока в катушке, I = 4350 А; рабочая частота f = 2400 Гц; радиус сердечника (нагреваемого металла, изделия), αc = 0,070; длина сердечника (заготовки) lc = 0,140 м; допустимые потери мощности,Wn= 215 Вт (обычно – 1 % от мощности установки). Определить ослабление поля внутри катушки в результате экранирования, ∆H. Решение: Потери энергии в экране рассчитывают в следующем порядке. Определяем глубину проникновения поля в экран по формуле: где σэ – удельная проводимость материала экрана, Ом-1·м-1; mэ – абсолютная магнитная проницаемость материала экрана, Гн/м: , где m0 = 4·10-7 Гн/м – относительная магнитная проницаемость. Для немагнитных материалов m0 = 1,0 Гн/м; - для алюминия:
- для стали: Гн/м; Ом–1м–1. Так как мы принимаем по конструктивным соображениям экран из листовой стали, то: Как правило, глубина проникновения поля в экран меньше 1,0 мм, а в нашем случае она составила 0,07 мм, но, исходя из соображения прочности экрана, толщину его стенок d следует принимать не менее 1,0 мм. При этом d > δ. Потери энергии в цилиндрическом экране W рассчитывают по следующим формулам. Для катушек без сердечника, удовлетворяющих условию l > 1,5 (A – a ) ; где А – радиус экран, м. Вначале ориентировочно можно принять А = 3а. Для катушек без сердечника, удовлетворяющих условиям l < 1,5 (A – a ): Для катушек с сердечником, удовлетворяющих условиям: l > 1,5 (A – a); lc ≤ l; Для катушек о сердечником, удовлетворяющих условию l < 1,5(А – а), следует произвести расчет дважды по двум последним формулам, и принять меньший из полученных результатов. Использование этих формул в данном случае ведет к некоторому завышению расчетных потерь по сравнению с действительными. В случае экрана квадратного сечения можно пользоваться теми же формулами, приняв величину А равной половине стороны квадрата. Это приводит к некоторому занижению расчетных потерь по сравнение с действительными. В нашем случае: l > 1,5·(A – a); 0,35 > 1,5 · (2 · 0,105); lc < l; 0,14 м < 0,35 м, поэтому: Найденную величину потерь W следует сравнить с допустимой величиной потерь Wn. Если W < Wn, то можно уменьшить радиус экрана А, если этому не мешает конструкция самой установки. Если W > Mn , следует увеличить радиус экрана А и вновь произвести расчет. Если для стального экрана приемлемых размеров потеря энергии оказываются недопустимыми, следует принять алюминиевый экран. Расчет по приведенным выше формулам является приближенным и поэтому необходимо, чтобы условие W< Wn выполнялось с некоторым запасом. Чтобы избежать дополнительных потерь энергии в торцовых ставках экрана (верхняя, нижняя – дно), расстояние от этих стенок до ближайших витков катушки нужно брать не меньше 1/γс, где γс – постоянная затухания симметричной волны, распространяющейся вдоль оси экрана; – для цилиндрического экрана радиусом А ; – для экрана квадратной формы со стороной 2А1. Если это условие выполнено, тo торцовые стенки практически не вызывают дополнительных потерь энергии в экране. То же условие должно выполняться в отношении расстояния от витка, до нижней стенки при открытом сверху экране. м. Ослабление экраном поля внутри катушки рассчитывают для цилиндрического экрана радиусом А . При расчете экрана квадратной формы его следует заменить цилиндрический, полагая, что , где 2А1 – сторона квадрата (при этом площадь квадрата равна площади круга). Ослабление магнитного поля ∆H (%), обусловленное экранированием, определяют по формулам: - для катушки без сердечника при условии: l > 2a, l > 2(A – a) ∆H= - то же, при условии: l < 2a ∆H = - то же, при условии: l < 2 · ( A – a ), l > 2a ∆H = - для катушек с сердечником при условии: l >2 ( a – ac ), l< 2 ( A – a ), lc = l ∆H = Рассчитанное ослабление обычно не должно превышать 5%. Если найденное ослабление превышает допустимое, нужно увеличить радиус экрана А. Проверку экрана катушки на эффективность экранирования проводят следующим образом. Требуемую эффективность экранирования Этр находят путем деления величины напряженности поля, создаваемого катушкой на рабочем месте при отсутствии экрана (Нр), на величину допустимой напряженности поля (Нн) по ССБТ ГОСТ 12.1.006–76. Примем Нн = 5 А/м: Значение Hp можно найти по формуле: где ρ – расстояние от катушки до рабочего места, равное 3 м. Требуемую величину эффективности экранирования нужно сравнить с фактической: Этр = 6,645 /5 = 1,329. Для сплошного цилиндрического экрана радиусом А или квадратного со стороной 2A1 эффективность экранирования при d > δ: . Эффективность экрана, имеющего форму трубы, при отсутствии где Z – расстояние от открытого конца экрана до ближайшего вятка катушки вдоль оси экрана, м; Z = 0,082 м. для цилиндрического экрана радиусом А; – для экрана квадратного сечения со стороной 2А1; Так как фактическая эффективность экрана Э'' = 1,614 больше требуемой Этр = 1,329, то условие безопасности соблюдено.
Пример 43 Исходные данные: Рассчитать эффективность алюминиевого экрана радиусом R = 0,35 м, если известно: f = 6×104 Гц; Решение. Определяем допустимую величину магнитной составляющей поля с учетом, что допустимая напряженность поля Еп.д = 5 В/м (по санитарным нормам): Напряженность на рабочем месте при отсутствии экрана
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23 lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда... |