Разработка прибора для измерения электромагнитного поля

Влияние электромагнитного поля воздушных линий на насекомых. Наиболее распространенными реакциями насекомых (таких как стрекоз, бабочек, майских жуков, шмелей) на напряженность электрического поля воздушных линий являются избегание подлета на близкое расстояние к низко расположенным проводам линии электропередачи, временная потеря ориентации и координации в пространстве вплоть до падения. При облучении напряженность электрического поля сверхвысокого напряжения (40 кВ/м; 50 Гц) гусениц китайского дубового шелкопряда было зарегистрировано замедление темпов роста и развития у гусениц младшего возраста, которое компенсировалось уже у гусениц третьего возраста. Увеличение в 2-6 раз численности особей некоторых насекомых (жука-кузьки, шпанской мушки, тли, имаго) под проводами воздушных линий было зарегистрировано В.В. Аникиным, Г.В. Шляхтиным, что может быть объяснено уменьшением под воздушными линиями численности естественных врагов и более богатым запасом пищевых ресурсов. Очень чувствительными к действию электромагнитному полю являются пчелы. В исследовании влияния электромагнитного поля от воздушных линий -765 (60 МГц, 7 кВ/м) на пчел были обнаружены следующие эффекты: увеличение двигательной активности, аномальное отложение прополиса у входа в улей, снижение пищедобывательной мотивации, повышенный уровень смертности маток улья.

Влияние электрического поля на животных. Исследования проводились по двум направлениям: изучение на уровне биосистемы и изучение порогов обнаруженных влияний. Среди цыплят, помещенных в поле с напряженностью 80 кВ/м, отмечалась прибавка массы, жизнеспособность, низкая смертность. Порог восприятия поля измерялся на домашних голубях. Было показано, что голуби обладают каким-то механизмом для обнаружения электрических полей малой напряженности. Генетических изменений не наблюдалось.

Лабораторные исследования А. Г. Карташева, Г. Ф. Плеханова по выяснению биотропности переменного электрического поля сверхвысокого напряжения (40 кВ/м; 50 Гц) показали, что у белых мышей (экспозиция 5, 10 и 20 сут) наблюдалось развитие анемии (30 %) на 10-е сут, которая компенсировалась развивающимся ретикулоцитозом к 20-м сут. Биотропность поля существенно зависела от стадии онтогенеза, уровня организации и экологических особенностей биообъектов, что необходимо учитывать при экологическом нормировании переменного электрического поля.Анализ результатов эксперимента по изучению влияния на животных (крысы-самцы) электрического поля (50 Гц) напряженностью от 100 до 5000 В/м при круглосуточном воздействии фактора позволил установить, что наблюдаются изменения общего состояния организма животных, нарушения метаболизма (белкового, углеродного и энергетического обменов и их регуляция) и процессов нейро-гуморальной регуляции, кроме того при длительном непрерывном воздействии электрического поля (напряженность 1-5 кВ/м) возникают изменения генеративной функции подопытных животных и их потомства (нарушения внутриутробного и постнатального его развития). При влиянии длительного прерывистого электрического поля также установлены нарушения генеративной функции (напряженности поля 10-15 кВ/м), выражавшиеся в снижении плодовитости подопытных самок и изменениях внутриутробного развития потомства. Эти данные подтверждаются результатами В.Д. Дышловой, С.М. Пилявской и др. (1982), которые обнаружили после 3-4 месячного облучения мышей линии Вистар электромагнитное поле промышленной частоты 15-25 кВ/м в семенниках животных морфологические и биохимические изменения интерстициальной ткани, характер которых зависел от напряженности электромагнитного поля промышленной частоты. Самцы, подвергавшиеся ежедневному 5-часовому воздействию электромагнитного поля промышленной частоты напряженностью 15 кВ/м, оказались бесплодными, несмотря на высокую сексуальную активность. При воздействии электромагнитного поля напряженностью 10 кВ/м самцы потомство дали, но оно развивалось хуже, чем в контроле (повышение частоты врожденных аномалий и постэмбриональной гибели, снижение интенсивности роста тела). В потомстве от самок, подвергавшихся воздействию электромагнитного поля промышленной частоты напряженностью 10 и 15 кВ/м, наряду с указанными выше нарушениями, отмечено ухудшение развития шерстяного покрова. На основании полученных данных о влиянии электромагнитного поля воздушных линий на репродуктивную систему животных, можно ожидать в природных экосистемах нарушение количественного соотношения особей некоторых видов, что нарушает устойчивость экосистемы.

Результаты нескольких исследований сельскохозяйственных животных (овцы, ягнята), постоянно подвергающихся облучению электромагнитного поля воздушных линий показали, что существенных отличий по сравнению с контролем не наблюдалось в следующих показателях: продуктивности, уровнях заболеваемости и смертности. Но были обнаружены статистически достоверное снижение иммунной активности (интерлейкин-1) при продолжительном облучении.

В лабораторных исследованиях Hjeresen et al (1982) обнаружено, что облучение (60 Гц, 30 кВ/м) свиней в период сна вызывало у них беспокойство и дискомфорт, в то время как в период активности таких реакций не возникало. В исследованиях Mercer (1985) по изучению влияния электромагнитного поля воздушных линий-345, 500, 760 (напряженность 2-15 кВ/м) на коров, было зарегистрировано увеличение случаев рождения телят с аномалиями и среднего процента смертности телят с 3,4% до 5,85%. В то же время у взрослых коров не было зарегистрировано изменений в продуктивности и биохимическом составе молока.

Проведенное Г.И. Евтушенко (1982) исследование влияния магнитного поля промышленной частоты на нервную, сердечно-сосудистую, гемато-иммунологическую, эндокринную системы животных показало, что прерывистые и непрерывные магнитные поля 7500 А/м являются биологически активными, поскольку вызвали достоверные изменения во всех показателях. Биоэффекты действия магнитного поля напряженностью 750 А/м и 75 А/м характеризовались меньшими изменениями и восстанавливались в период последействия. Результаты эксперимента Б.М. Савина с сотр. (1987) подтвердили высокую чувствительность иммунной системы к действию электрического поля 50 Гц напряженностью 1000-50 В/м при различных режимах облучения.

Влияние воздушных линий на экосистемы многосторонне: во-первых, строительство ВЛ нарушает места обитания одних видов животных и создает благоприятные условия для других; во-вторых, это механическое воздействие - например, столкновение летящих птиц с опорами и проводами воздушных линий; в-третьих, непосредственное токовое воздействие при контакте; в-четвертых, влияние электромагнитного поля на различные этапы онтогенеза животных. В работе О.Г. Нехорошева (1996) изучалось влияние воздушных линий -500 кВ на жизнедеятельность птиц. Средняя напряженность переменного электрического поля на уровне скворечников составляла 10-15кВ/м. В результате установлено, что смертность птиц на изучаемых участках воздушных линий от столкновения с проводами составляет в среднем 1,5 особи на 1 км воздушных линий в год. Отмечено, что совокупность условий под воздушными линиями 500 кВ влияет на пути метаболизма аминокислот в организме самок скворца, что затем отражается на потомстве - увеличивается продолжительность "бесперьевого" периода развития птенцов и повышается их смертность.

Влияние электромагнитного поля воздушных линий на водные экосистемы.Исследования воздействия электромагнитного поля на гидрофауну и флору очень малочисленны. Проведенные модельные эксперименты В.Г. Дувинг, Ю.А. Малининой (2000) о влиянии пременного электрического поля 50 Гц напряжением до 500 кВ на гидробионтов Daphnia magna и Scenedesmus quadricauda показали их высокую чувствительность и возможность их использования в качестве тест-систем.

Отмечено, что животные, пребывающие в электрическом поле большой напряженности, могут испытывать мини-шок из-за посторонних факторов, зависящих от условий эксперимента, которые могут привести к некоторому беспокойству и возбуждению испытуемых.

В ряде стран имеются нормативные документы, ограничивающие предельные значения напряженности поля в зоне трасс воздушных линий электропередачи. Некоторые нормы приведены в таблице 10.1.

Максимальная напряженность 20 кВ/м была рекомендована в Испании, и такое же значение рассматривается в настоящее время как предельное в ФРГ.

Таблица 10.1

Предельные значения напряженности электрического поля для разных стран

Общественная осведомленность о влиянии электромагнитного поля на живые организмы продолжает расти, и некоторый интерес и беспокойство в связи с этим влиянием будут приводить к продолжению соответствующих медицинских исследований, особенно на людях, проживающих вблизи воздушных линий электропередачи.

10.2 Способы защиты от вредного воздействия электромагнитного поля на окружающую среду

Использование человеком электромагнитной энергии в возрастающих масштабах привело к тому, что в окружающей среде активно проявляется один из видов энергетического загрязнения -- электромагнитный. В связи с этим возникает необходимость разработать полную систему методических указаний по расчету электромагнитных полей энергетических систем.

Для обеспечения защиты окружающей среды и человека от электромагнитного поля, рационального управления излучающими техническими средствами и их размещением, решения вопросов градостроительства с учетом развития отрасли энергетики и контроля экологической безопасности регионов необходимо разработать систему электромагнитного мониторинга энергетических систем. При этом возникает проблема разработки методологии и соответствующей нормативно-методической базы прогнозирования электромагнитной обстановки вблизи элементов энергетической системы. Это предполагает создание соответствующих электродинамических моделей, а также расчетные и экспериментальные исследования электромагнитное поле различных элементов энергосистем в условиях реальных размещений.

Рисунок 10.1 - Результаты расчета электрического поля высоковольтной ЛЭП-35 в виде линий равного уровня 200 В/м, нанесенные на карту местности

Отметим, что постепенная ориентация расчетных методов электромагнитного мониторинга на строгие решения соответствующих электродинамических задач и широкое использование численных методов позволили унифицировать методы расчетов. В настоящее время для анализа электромагнитных полей в практике используются метод конечных элементов и метод конечных разностей.

Последние 2-3 года в СНГ проводятся работы над проблемами электродинамического моделирования элементов энергетических систем. В течение этих лет разработаны методики моделирования и визуализации электромагнитных полей, создаваемых элементами энергетической инфраструктуры области. Приняты допущения для моделирования источников, относящихся к различным группам, и указаны границы их применимости. В частности, сформулированы критерии перехода от трехмерных задач к псевдодвумерным, а также приняты допущения, позволяющие отказаться от учета взаимного влияния индуктивностей моделируемых технических средств при решении электродинамической задачи. При этом собственно решению электродинамической задачи предшествует расчет распределения напряжений и токов по полюсам анализируемого устройства методами электрических и магнитных цепей. Для каждой группы источников разработаны методы электродинамического моделирования, учитывающие их специфические особенности. При помощи разработанных методик проведены расчеты электромагнитных полей некоторых объектов, расположенных в области, и эти результаты нанесены на электронную карту (рисунки 10.1 и 10.2).

Рисунок 10.2 - Результаты расчета магнитного поля встроенной трансформаторной подстанции в виде линий равного уровня (в миллитеслах) на высоте двух метров от основания

На основе методик расчета разработан и утвержден документ «Электромагнитные поля в окружающей среде. Расчет электромагнитных полей распределительных и оконечных устройств сетей энергоснабжения», имеющий статус регионального нормативно-методического документа.

В перспективе предполагается разработка полной системы методических указаний по расчету электромагнитного поля энергетических систем. В данном направлении в настоящее время ведутся активные работы.

Измерение электромагнитного поля целесообразно проводить для определения его интенсивности, ведь любой человек подвержен его интенсивному воздействию. Измерение электромагнитного излучения позволяет оценить степень возмущения электрических и магнитных полей, которые образуются около работающих систем радиосвязи, бытовой техники, производственного оборудования и т. д.

Измерение электромагнитного излучения - очень важный момент, так как это излучение не вполне изучено, но доказано учёными, что оно влияет на живые организмы и может являться причиной повышенной утомляемости, слабости, скачков артериального давления и многих других неприятностей со здоровьем. Узнать, является ли уровень электромагнитного излучения в Вашем доме нормальным, можно с помощью измерения электромагнитного поля вокруг бытовых и радио проборов с помощью специальных устройств, а именно, измерителей напряжённости электромагнитных полей.

Заключение

В настоящем дипломном проекте был разработан прибор для измерения параметров электромагнитного поля промышленной частоты. Приобретение данного прибора позволит снизить затраты организаций на измерение параметров электромагнитного поля.

В результате работы над дипломным проектом были разработаны структурная, электрическая принципиальная схемы прибора, блок-схемы алгоритма работы прибора. Был произведен расчет метрологических характеристик прибора, а также его технико-экономических показателей.

В дипломном проекте были рассмотрены вопросы промышленной экологии и охраны труда.

Список используемых источников

1. Трудовой кодекс РК. 15.05.2007г.

2. СТ РК 1150-2002. Электромагнитные поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряженности и требования к проведению контроля.

3. Контроль физических факторов окружающей среды, опасных для человека. М.; ИПК Издательство стандартов, 2003.

4. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. В 3-х вып. Вып. 3. Измерение электромагнитных помех и измерительная аппаратура: Сокр. пер. с англ./ Под ред. А. Д. Князева. - М.: Сов. радио, 1979.

5. Бараночников М. Л. Микромагнитоэлектроника. Т. 1. - М: ДМК Пресс, 2001.

6. Бараночников М. Л. Микромагнитоэлектроника. Т. 2. - М:2002. Том II. Справочные сведения о наиболее известных и распространенных изделиях микромагнитоэлектроники.

7. Расчет потребности в средствах защиты от опасных и вредных производственных факторов. Методические указания к разделу дипломного проекта "Безопасность и экологичность проекта". Сост. Горюшинская Е. В. - Самара:2002.

8. Тнимов Ж. Т. Методические указания по выполнению экономической части дипломного проекта (работы) для студентов специальности 050716 - «Приборостроение». - Караганда: КарГТУ, 2009, - 16 с.

9.Тимофеева Е.И. , Федорович Г.В. Экологический мониторинг параметров микроклимата - М: 2005.

10. Федорович Г.В. Экологический мониторинг электромагнитный полей - М: 2006.

11. http://www.emftest.ru.

12. http://www.ntm.ru.

13. http://www.eurolab.ru.

14. http://www.chipdip.ru.

15. http://www.energoform.ru.

Размещено на Allbest.ru