Электромагнитная совместимость

1.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ
СОВМЕСТИМОСТЬ
(практика)
ЗАЩИТА ОТ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
УСТАНОВОК ДЛЯ НАГРЕВА
МАТЕРИАЛОВ

2.

Практика
Самостоятельное практическое задание
Защита от электромагнитных полей высокочастотных
установок для нагрева материалов
Цель работы: освоить методику расчета
напряженности магнитного поля от нагревательных
печей и размеров защитных экранов.
Задачи работы: изучить методику расчета
напряженности магнитного поля, рассчитать Н от
нагревательной печи, рассчитать размеры экрана.
1

3.

Практика
Задание на работу
Рассчитать экран высокочастотной плавильной печи.
Параметры индуктора и расстояние до рабочего места
даны в таблице.
В задаче приняты следующие обозначения:
Rинд - радиус катушки индуктора печи, м;
lк - длина катушки индуктора, м;
P - мощность плавильной печи, кВт;
ω - число витков катушки индуктора;
I - сила тока в катушке, А;
f - частота тока, кГц;
r - расстояние от оси катушки до рабочего места, м.
2

4.

Практика
Таблица 1
Исходные данные для задачи
Варианты
Параметры индуктора плавильной печи
Rинд, м
lк , м
ω
I, А
f, кГц
Р, кВТ
Расстояние до
рабочего места
r, м.
1
0,2
0,2
30
150
100
70
0,7
2
0,1
0,3
40
200
150
60
1,3
3
0,3
0,4
60
300
60
100
2,0
4
0,2
0,4
50
300
150
70
1,5
5
0,1
0,3
25
250
70
60
0,8
6
0,1
0,2
20
150
200
40
0,8
7
0,2
0,2
25
100
400
60
0,6
8
0,2
0,4
30
250
300
70
1,5
9
0,3
0,3
50
350
350
100
2,0
10
0,2
0,3
45
200
50
60
1,3
3

5.

Практика
Таблица 1 (Продолжение)
Варианты
Параметры индуктора плавильной печи
Rинд, м
lк , м
ω
I, А
f, кГц
Р, кВТ
Расстояние до
рабочего места
r, м.
11
0,1
0,2
20
150
60
40
0,8
12
0,1
0,3
40
200
150
60
1,3
13
0,3
0,4
60
300
60
100
2,0
14
0,2
0,4
50
300
150
70
1,5
15
0,2
0,3
45
200
100
60
1,3
16
0,2
0,2
30
150
100
70
0,6
17
0,2
0,2
25
100
40
60
0,6
18
0,2
0,4
30
250
60
70
1,5
19
0,3
0,3
50
350
70
100
2,0
20
0,1
0,3
25
250
70
60
0,8
3

6.

Практика
Порядок выполнения работы
1 Ознакомиться с методикой расчета
напряженности магнитного поля Н от
катушки индуктора, нормированием Н
по ГОСТ 12.1.006-84.
2 Рассчитать экран высокочастотной
плавильной печи.
4

7.

Практика 1
Решение:
По формуле (2) вычисляем значение магнитной
оставляющей напряженности поля на рабочем
месте, когда индуктор без экрана
где β выбрано по графику (рис. 2) по значениям
r/Rинд = 0,6/0,1 = 6,0;
Iк/Rинд = 0,15/0,1 = 1,5;
β=1;
7

8.

Практика 1
Рис. 2 – Графики
для определения
коэффициента β
6

9.

Практика 1
По ГОСТ 12.1.006-84 в диапазоне частот 60 кГц...3 МГц
предельно допустимая энергетическая нагрузка в
течение рабочего дня ЭНпд составляет 200 (А/м)2·ч, т.е.
допустимая напряженность магнитного поля
7

10.

Практика 1
Для снижения напряженности ЭМП необходимо
применять экран. Требуемая эффективность
экранирования
7

11.

Практика 1
Проектирование экрана проводится с учетом
минимальной потери энергии в экране.
Радиус цилиндрического замкнутого экрана Rэкр
нагревательной установки для закалки металлов при
условии, что потери в нем не превышают 1 % мощности
генератора, определяются по формуле:
(10)
где Rинд - радиус катушки индуктора, м;
ω - число витков катушки:
I - сила тока в катушке, А;
ρ - удельное сопротивление материала экрана (табл.2), Ом·м;
δ- глубина проникновения (расстояние, на котором
напряженность поля уменьшается в e = 2,73 раза), м;
P- мощность генератора, Вт;
lк - длина катушки, м.
7

12.

Практика 1
Проверим возможность применения стального
цилиндрического экрана (см. рис. 3 а).
Диаметр экрана выбираем из условия, что ослабление
магнитного поля в печи (в индукторе с сердечником)
не будет больше 1 %, то есть по формуле (10):
где δ вычисляется по формуле (11, см. след. слайд)
7

13.

Практика 1
Рис. 3 - Экранирование индуктора (а) и конденсатора (б)
1 - цилиндрический экран; 2 - патрубок; 3 - кожух-экран
установки; 4 - коробчатый экран; 5 - экран установки
7

14.

Практика 1
Таблица 2
Характеристики материалов экранов
Материал
Удельное
сопротивление
ρ, Ом·м
Относительная
магнитная
проницаемость μ
Алюминий
0,28 . 10-7
1
Медь
0,17 . 10-7
1
Сталь
1,5 . 10-7
150
7

15.

Практика 1
Если полученный радиус экрана из стали очень
большой, тогда используем место стальной экран
экран из алюминия или меда (см. табл. 2).
7

16.

Практика 1
Проверяется значение Rэкр по условию, что
расстояние между витками индуктора и стенками
цилиндра должна быть не менее радиуса
индуктора, то есть
Rэкр ≥ 2Rинд, (12)
где Rинд - радиус витков индуктора (см. рис. 3), м.
7

17.

Практика 1
Рис. 3 - Экранирование индуктора (а) и конденсатора (б)
1 - цилиндрический экран; 2 - патрубок; 3 - кожух-экран
установки; 4 - коробчатый экран; 5 - экран установки
7

18.

Практика 1
Высоту экрана lэкр вычисляем из формулы (14), где
Ээкр принимаем равной Этр:
Общая длина экрана определим
Округляем полученные размеры (например: Dэкр= 0,52
м ≈ 0,50 м, l = 1 м, тогда lэкр = 0,325 м.
Проверяем эффективность экрана по формуле (13)
Ээкр ≥ Этр.
(15)
7

19.

Практика 1
В результате расчета размеров экрана
его эффективность должна быть
больше требуемого значения, т.е.
Ээкр ≥ Этр.
(15)
7

20.

Практика
Оформление отчета
Отчет должен содержать:
название,
цель работы,
расчет экрана высокочастотной плавильной
печи (формулы должны быть написаны с
наименованием всех параметров и единиц
измерения);
рисунок экрана с полученными размерами,
выводы.
5

21.

Практика
Контрольные вопросы
1. Какое вредное воздействие оказывает на организм человека
электромагнитное поле от индукционных катушек и рабочих
конденсаторов, применяемых для нагрева материалов? Какие
применяются меры защиты от воздействия ЭМП?
2. Как определяются ближняя и дальняя зоны распространения
электромагнитного поля? Как рассчитать длину волны
электромагнитного излучения при известной частоте колебаний?
Как оценивается воздействие в ближней и дальней зоне ЭМП?
3. В чем заключается методика расчета экранирующих
устройств? Какой порядок расчета?
4. Объясните формулу расчета требуемой эффективности
экранирования ЭМП высоких частот?
5. От каких факторов зависит глубина проникновения ЭМП в
экран, на которой напряженность поля уменьшается в 2,7 раза?
6

22.

Практика
Список рекомендуемой литературы
1. ГОСТ 12.1.006-84. ССБТ. Электромагнитные поля
радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и
требования к проведению контроля.
2. Долин П.А. Основы техники безопасности в
электроустановках. Учеб. пособие для вузов.- М.:
Энергия, 1979.- 408 с.
3. Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от
электромагнитных излучений. М.: Сов. радио, 1972.- 216 с.
4. Охрана труда в машиностроении: Учебник для
машиностроительных вузов. Под ред. Е.Я. Юдина, С.В.
Белова -2-е изд.- М.: Машиностроение, 1983.- 432 с.
5. Полонский Н.Б. Конструирование электромагнитных
экранов для РЭА.- М.: Сов. радио, 1979.- 216 с.
7