| Пороговый ток | Характер воздействия | Сила тока, мА | |
| переменного (f=50 Гц) | постоянного | ||
| Ощутимый | Раздражения | 0,5-1,5 | 5-7 |
| Неотпускающий | Судороги рук, предплечий | 6-10 | 50-80 |
| Фибриляционный | Фибриляция сердца, смерть | 90-100 | 300 |
Электромагнитное поле.
В сварочном производстве широко используют электромагнитные поля. Их применяют для индукционной и диэлектрической обработки разных материалов и других целей. Применение новых технологических процессов значительно улучшает условия труда. Так, при замене плавильных или нагревательных печей, работающих на разных топливах, установками индукционного нагрева значительно снижается загазованность воздуха на рабочих местах, уменьшается интенсивность теплового облучения. Однако, устройства, генерирующие электромагнитные поля, могут явиться причиной профессиональных заболеваний. Опасность воздействия электромагнитных полей усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств. Величина сварочного тока во вторичной цепи контактных машин достигает десятков тысяч ампер. Вследствие этого контактные машины создают электромагнитные поля мощностью от 70 до 1500 А/м. Электромагнитные волны рассеиваются на расстояние 1,5— 3,5 м от контактной сварочной машины. Электромагнитную природу имеют также инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые и ионизирующие излучения, отличающиеся по частоте (и длине) волны.
1. Источники и характеристики магнитных полей
Электромагнитные поля производственных установок оцениваются (и нормируются) в двух частотных диапазонах: токов промышленной частоты (f=3 – 300 Гц) и радиочастот (f=60 кГц – 300 ГГц).
Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач, распределительные устройства, устройства защиты и автоматики.
Источниками электромагнитных полей радиочастот являются установки зонной плавки, а также высокочастотные элементы установок: индукторы, трансформаторы, конденсаторы, фидерные линии, электронно-лучевые трубки. В установках индукционного нагрева источник излучения – индукционная катушка, диэлектрического нагрева – рабочий конденсатор.
Электромагнитное поле непрерывно распределено в пространстве, распространяется в воздухе со скоростью света, воздействует на заряженные частицы и токи, вследствие чего энергия поля преобразуется в другие виды энергии. Переменное электромагнитное поле – совокупность двух взаимосвязанных переменных полей – электрического и магнитного, которые характеризуются соответствующими векторами напряженности E, В/м и H, А/м. При распространении в воздухе |E|=337 |H|. Фазы колебания E и H находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях. Электромагнитное поле переносит энергию, определяемое плотностью потока энергии:
q=E·H (2)
Она показывает, какое количество энергии протекает за 1 с через площадку в 1 м2, перпендикулярную движению волны. Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства I, Вт/м2, зависящая от мощности генератора P, Вт, и расстояния до него r, м, при излучении сферических волн в воздухе:
I=P/(4πr2)=E2/377, (3)
откуда напряженность электрического поля E=(30P)1/2/r.
Длина волны λ, м, связана с частотой f, Гц, соотношением
λf=υ, (4)
где υ=c/(με)1/2 – скорость распространения электромагнитных волн,
c – скорость света,
μ и ε – магнитная и диэлектрическая проницаемости среды (для воздуха υ≈с).
В зависимости от длины волны диапазон электромагнитных полей радиочастот разбит на поддиапазоны: высокие частоты (ВЧ) – от 5 км до 10 м; ультравысокие частоты (УВЧ) – от 10 до 1 м; сверхвысокие частоты (СВЧ) – от 1 м до 1мм.
Область распространения электромагнитных полей разделяется на зоны: ближнюю (индукции) и дальнюю (излучения или волновую). В зоне индукции, расположенной на расстоянии R≤λ/(2π)≈λ/6, бегущая электромагнитная волна еще не сформировалась, электрическое и магнитное поля считаются не зависящими одно от другого, поэтому излучение в этой зоне характеризуется напряженностями обеих составляющих поля: электрической E и магнитной H. В этой зоне находятся рабочие места по обслуживанию Вч-, УВЧ установок и, безусловно, источников электромагнитных полей промышленной частоты. Волновая зона находится от источника на расстоянии R>6λ – в этом случае между зонами индукции и волновой располагается промежуточная зона интерференции, для которой справедливы те же выводы, что и для зоны индукции. В волновой электрическое и магнитное поля связаны, электромагнитное поле распространяется в виде бегущих сферических волн, а облучение в этой зоне оценивается плотностью потока энергии q. В этой зоне находятся рабочие места по обслуживанию СВЧ аппаратуры.
2. Воздействие электромагнитных полей на человека
Энергия электромагнитного поля поглощается тканями человека, превращаясь в теплоту. Тепловой эффект возникает за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.) и токов проводимости в жидких составляющих тканей, крови и т.п. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, то возможно повышение температуры тела. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный пузырь). Облучение глаз может вызвать помутнение хрусталика (катаракту).
Влияние электромагнитных полей заключается не только в их теплом воздействии. При действии поля происходит поляризация макромолекул тканей и ориентация их параллельно электрическим силовым линиям, что может привести к изменению их свойств: нарушению функций сердечно-сосудистой системы и обмена веществ.
Субъективные критерии отрицательного воздействия полей – головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, ухудшение зрения, снижение памяти.
Степень воздействия электромагнитных полей на организм человека зависит от диапазона частот излучения, интенсивности воздействия, продолжительности, характера и режима облучения, размера облучаемой поверхности и особенностей организма.
Длительное воздействие электромагнитного поля промышленной частоты может вызвать нарушение нервной и сердечно-сосудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, сильных боля в области сердца, изменении кровяного давления и пульса. Аналогично воздействия поля при высоких и ультравысоких частотах радиодиапазона, так как размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны. Облучение радиоволнами СВЧ может привести к перегреву отдельных органов, что обусловит нарушение, например, функционирования желудочно-кишечного тракта.
В зависимости от интенсивности облучения проявляются тепловые либо биологические эффекты воздействия на организм человека.
Облучение может быть постоянным или прерывистым. Суммарное воздействие прерывистого облучения несколько меньше постоянного.Функциональные нарушения, вызванные биологическим действием электромагнитных полей, обратимы, если вовремя исключить воздействие излучения и улучшить условия труда.
Ультрафиолетовое излучение.
Естественным источником ультрафиолетового излучения (УФИ) является Солнце. Невидимые ультрафиолетовые (УФ) лучи появляются в источниках излучения с температурой выше 1500 оС и достигают значительной интенсивности при температуре более 2000 оС. Горение сварочной дуги сопровождается излучением видимых ослепительно ярких световых лучей и невидимых глазом так называемых ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Интенсивность лучистой энергии в основном зависит от силы сварочного тока и величины напряжения.
В условиях производства УФ-облучению подвергаются:
- рабочие, занятые электрогазосваркой и резкой металла, плазменной обработкой металла, дефектоскопией, плавкой металлов и минералов с высокой температурой плавления в электрических, диабазовых, стекольных и других печах, занятые производством ртутных выпрямителей, испытатели изоляторов и др.;
- технический и медицинский персонал физиотерапевтических кабинетов, работающий с ртутно-кварцевыми лампами при светокопировании, стерилизации воды и продуктов;
- сельскохозяйственные, строительные, дорожные рабочие и другие профессиональные группы (особенно в летний период года).
1.Биологическое действие на человека.
Различают три участка спектра УФИ, имеющего различное биологическое воздействие: слабое биологическое воздействие имеет УФИ с длиной волны 0,39-0,315 мкм; противорахитичным действием обладает УФИ в диапазоне 0,315-0,28 мкм; УФИ с длиной волны 0,28-0,2 мкм обладает способностью убивать микроорганизмы.
Биологическое действие УФ лучей положительно влияет на организм человека: оказывает благоприятное стимулирующее действие и является стимулятором основных биологических процессов.
При УФ-облучении малыми дозами происходит повышение тонуса гормональных систем; нормализуется артериальное давление; снижается проницаемость капилляров; нормализуются все виды обмена; более интенсивно выводятся химические вещества (марганец, ртуть, свинец) из организма и уменьшается их токсическое действие; повышается сопротивляемость организма; снижается заболеваемость, в частности простудными заболеваниями; повышается устойчивость к охлаждению; снижается утомляемость; повышается работоспособность.