автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.10, диссертация на тему:Исследование и расчет параметров электромагнитных излучений высокочастотных установок для нагрева диэлектриков

рть оа

\ 0 М№

На правах рукописи

Рудаков Марат Леонидович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ НАГРЕВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Специальности : 05.09.10 - Электротермические процессы и установки, 05.26.01 - Охрана труда и пожарная безопасность

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург - 1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете имени В.И.Ульянова (Ленина)

Научный руководитель -

доктор технических наук профессор Немков B.C. Официальные оппоненты :

доктор технических наук профессор Васильев A.C.

кандидат технических наук старший научнь1й сотрудник Оробей В.В.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт токов высокой частоты имени В.П. Вологдина

^ у__^ с

Защита состоится "_£б_" 1995 г. в ^час, на-

заседании дисертационного совета К 063.36.08 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И.Ульянова ( Ленина ) по адресу : 197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова ,5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан гч - Л_1995 г.

Ученый секретарь диссертационногр совета

Балабух А. И.

ОБЩАЯ "ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

высокочастотный нагрев диэлектрических материалов находит широкое применение в различных областях промышленности ( строительство, электротехника, сельское хозяйство, автомобилестроение , медицина , пищевые отрасли и др.). Увеличение числа и мощности высокочастотных установок для нагрева диэлектриков приводит к необходимости исследования электромагнитных полей не только в геометрической области нагреваемого материала , но и полей , излучаемых установками во "внешнее " пространство . Последние являются причиной как достаточно мощных индустриальных радиопомех ( ИРП ), так и гигиенически значимых доз облучения персонала в производственных помещениях. В настоящее время излучения высокочастотных установок рассматриваются либо как ИРП , либо как вредный производственный фактор ; практически отсутствуют работы, в которых проводился бы совместный анализ подобных излучений . Причина такого положения очевидна - неодинаковый характер восприимчивости радиоэлектронных систем и живых организмов к электромагнитным воздействиям обуславливает существенные различия практически на всех этапах исследования электромагнитных полей с "технической " и "биологической " точек зрения. Вместе с тем нельзя не отметить , что "технический" и "биологический" подходы развиваются почти полностью изолированно и независимо друг от друга. В различного рода учебниках и монографиях по электромагнитной совместимости ( ЭМС ) практически отсутствуют разделы, посвященные био-ЭМС , т.е. защите живых организмов от воздействия неионизирующих излучений , хотя интерес к этой проблеме постоянно возрастает, как в России , так и за рубежом.

Диссертационная работа посвящена исследованию и анализу внешних, электрических полей , создаваемых высокочастотными установками для нагрева диэлектрических материалов, выработке рекомендаций по обеспечению ЭМС и био-ЭМС. Акцент в работе делается на установках высокочастотной сварки термопластичных материалов - одних из наиболее мощных источников излучения в классе установок диэлектрического нагрева. Актуальность проблемы обусловлена необходимостью согласования и гармонизации российских и зарубежных стандартов на параметры ЭМС и био-ЭМС , и также совершенствования конструкций и режимов работы высокочастотных установок с целью

защиты, работающих и обеспечения ЭМС по индустриальным радиопомехам.

высокочастотных. установок для нагрева диэлектриков на соответствие требованиям ЭМС и био-ЭМС ; подготовка рекомендаций по обеспечению допустимых уровней полей на рабочих местах в процессе проектирования и эксплуатации установок , а таюке по- ограничению создаваемых индустриальных радиопомех.

Методы исследования : Исследование параметров электрических полей, создаваемых высокочастотными сварочными установками, производится методами математического моделирования, основанными на теории диэлектрического нагрева, вычислительных методах математической физики , теории распространения радиоволн, а также натурными измерениями напряженности электрического поля.

- выполнен сравнительный анализ российских и зарубежных стандартов на параметры ЭМС и био-ЭМС применительно к высокочастотным установкам промышленного применения ;

- разработаны математические модели и алгоритмы расчета действующих значений. напряженности электрического поля на рабочих местах и доз облучения персонала для различных конструкций рабочих конденсаторов ;

- разработаны математические модели для расчета уровней индустриальных радиопомех , порождаемых рабочими конденсаторами высокочастотных сварочных установок.

Практическая ценность работы.:

- разработаны алгоритмы и программы ' расчета напряженности электрического поля на рабочих местах, ориентированные на использование в практике проектирования и эксплуатации высокочастотных сварочных установок;

- для ряда используемых конструкций установок получены зависимости напряженности электрического поля на рабочих местах от вида свариваемого термопластичного материала и от конструктивно-технологических параметров рабочих конденсаторов ;

- предложены к использованию конструкции рабочих конденсаторов, обеспечивающие допустимые уровни полей на рабочих местах ;

- получены количественные значения уровней индустриальных радиопомех, создаваемых рабочими конденсаторами установок ; выработаны

исследование параметров внешних электромагнитных полей

проведенных исследований состоит в следующем :

рекомендации , направленные на снижение уровней электрических полей на рабочих местах установок и на ограничение уровней радиопомех . - подготовлены рекомендации по осуществлению контроля гигиенических условий труда на рабочих местах высокочастотных сварочных установок, учитывающие особенности данного вида работ.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технических конференциях СПГЭТУ в 1990, 1991, 1994, 1995 гг., на международном семинаре "Научные проблемы электротехнологических процессов, связанных с вопросами сбережения энергоресурсов и экологии " ( СПГЭТУ, 1994 г.). Части первой главы вошли в отчет ВНИИТВЧ им. В.П.Вологдина "Исследование внешних электромагнитных полей, возбуждаемых системой рабочих конденсаторов при ВЧ сварке изделий из полимерных материалов и подвода электромагнитной энергии к свариваемому материалу " ( СПб, 1993 г.). Материалы второй главы докладывались и обсуждались на заседании научного совета РАН по электрофизике и электроэнергетике (СПб, 1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, из них 3 статьи, 3 доклада на конференциях.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключенйя и списка литературы, включающего 113 наименований. Основная часть работы изложена на' 157 страницах машинописного текста. Работа содержит - 57 рисунков и 12 таблиц .

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержится обоснование актуальности темы , формулировка целей , подчеркиваются научная новизна и практическая ценность работы. В первой главе рассматриваются области применения высокочастотного нагрева диэлектриков в промышленности , выделяется класс установок для сваривания термопластичных материалов больших линейных размеров, рассматриваются существующие способы высокочастотной сварки , проводится анализ методов и результатов исследований внешних электромагнитных полей , создаваемых высокочастотными сварочными установками. г

При высокочастотной прессовой сварке материалов большйх поперечных размеров такой очевидный способ защиты от внешних

электромагнитных полей как экранирование рабочих конденсаторов просто неосуществим в силу значительных размеров электродов, что вызывает необходимость предварительного математического моделирования параметров электромагнитных полей и разработки на этой основе дополнительных организационно-технических мероприятий по защите работающих от их воздействия. /

Проведенный анализ современного состояния высокочастотного ' оборудования для прессовой сварки термопластичных материалов значительных продольно-поперечных размеров позволил выделить 4 основных конструкции рабочих конденсаторов установок подобного типа: конструкция с "расщепленным" питанием прессового электрода; с подводом питания плоской металлической шиной, со вспомогательным электродом в виде валика, со вспомогательным электродом в виде рамки , охватывающей прессовой электрод .

Проведенный обзор результатов исследований внешних электромагнитных полей, создаваемых высокочастотными сварочными установками , позволяет заключить следующее :

1. ВЧ сварочные установки являются источником индустриальных помех радиосистемам ( проблема ЭМС ) , а таюке причиной гигиенически значимых уровней электрических полей на рабочих местах операторов ( проблема" био-ЭМС ). Обе эти проблемы анализируются и решаются практически изолировано друг от друга ( различная нормативная база , различные методы анализа и контроля и др.).

2. Как в облаети теоретических исследований и моделирования, так и в области натурных измерений параметров радиоизлучений ВЧ установок для сваривания термопластов приходится ориентироваться, в основном., на зарубежные источники ( Канада , США , Италия , Швеция).

3. Существующие различия между российскими и зарубежными нормативными документами на параметры внешних электромагнитных полей , создаваемых ВЧ установками, весьма затрудняют Интерпретацию результатов, полученных западными исследователями .

4. Отсутствуют критерии сравнения относительной "жесткости" технических ( стандарты на параметры ЭМС ) и гигиенических (стандарт*.! на параметры био-ЭМС ) норм .

5. Существующие математические модели для оценки гигиенических условий труда операторов , с одной стороны, достаточно сложны , с другой стороны - не охватывают всех конструкций рабочих конденсаторов и токоподводов ( во всех рассмотренных моделях учитывался лишь один

тип рабочего конденсатора • - неэкранированный прессовой электрод с подводом тока металлической шиной ). Использование данных моделей в практике проектирования и эксплуатации различных типов оборудования достаточно затруднительно.

6. Рассматривая методы защиты от радиоизлучений указанных установок, приходится руководствоваться самими общими рекомендациями для всего класса ВЧ установок ; в качестве основного мероприятия по снижению уровней внешних электромагнитных полей предлагается поблочное экранирование излучающих элементов конструкций. Для случаев , когда экранирование рабочих конденсаторов невозможно , рекомендации по защите весьма немногочисленны.

Во второй главе проведено исследование современных российских и зарубежных стандартов на параметры радиоизлучений высокочастотного промышленного оборудования и предлагается методика сравнения требований стандартов ЭМС и био-ЭМС на напряженность внешнего электрического поля.

ГОСТ 23450 - 79 ( Радиопомехи индустриальные от промышленных, научных и медицинских высокочастотных установок. Нормы и методы измерений.), соответствующий рекомендациям Международного специального комитета по радиопомехам ( СИСПР, Публикация - 11) в области методов и средств измерений, имеет отличия в количественных значениях норм . Основные зарубежные нормы в этой области базируются на Публикации - 11 СИСПР. В качестве примера рассмотрен стандарт EN- 55011 ( Нормы и методы измерений характеристик радиопомех от промышленного, научного, медицинского (ISM) радиочастотного оборудования.), разработанный Европейским Советом по нормированию в области электротехники ( CENELEC ) . Приведен сравнительный ' график российских и европейских норм, выделены отличия в нормируемых параметрах.

Произведено сравнение российского гигиенического стандарта и проекта стандарта, разработанного подкомиссией 111-В CENELEC , который предполагается ввести в действие на территориях европейских стран ( название стандарта - " Облучение людей электромагнитными полями диапазона 10 кГц - 300 ГГц " ). Выделены существенные различия в принципах нормирования , в списке нормируемых параметров , количественных значений предельно допустимых уровней напряженностей электрического и магнитного полей. Также отмечены различия ' в

принцирах гигиенического нормирования и нормирования параметров ИРП " •

Методика сравнения требований "технических" и "гигиенических" . стандартов предполагает замену реальной высокочастотной установки для ' нагрева диэлектриков электрическим диполем. В качестве критерия ^относительной "жесткоет«" норм- выступает- отношение мощностей Р01, РОН(гН), излучаемых электрическим диполем для достижения значений напряженности поля Е1 , ЕН , нормированных согласно стандартам ЭМС и био-ЭМС, соответственно.

кр(гь) = ю1е{1 Р01 *

РОЬ(гЬ)]

• дБ,.

где X - длина волны излучения, м , п - нормированное расстояние от источника ИРП до приемника, м, гЬ - расстояние от источника поля до рабочего места, м.

Отношение мощностей КР является функцией расстояния гЬ ог источника поля до рабочего места, которое, в отличие от расстояния до приемной антенны радиоприемного устройстве , не подлежит нормирова--никпгоилумножества- конструкций высокочастных установок и разнообразия выполняемых на них операций.

гЬ, М'

Рис.1

Проведен расчет по сравнению требований российских и европейских "технических" и гигиенических стандартов на напряженность электрического поля , создаваемого установками с рабочими частотами 27,12 МГц и 40,68 МГц , для российских стандартов ( соответственно , кривые 1 и 2 на рис.1 ) и для рабочей частоты 40,68 МГц для стандартов CENEI.EC ( кривая 3 на рис.1 ). Для стандартов России нормы на уровень ИРП являются более жесткими , начиная с расстояний гЬ=0,2 метра , а для стандартов CENEl.EC - начиная с расстояний 0,05 м. Можно заключить, что в общем гигиенические нормы являются более "мягкими" по сравнению с "техническими" ( поскольку допускают большую излучаемую мощность).

Третья глава посвящена разработке математических моделей для расчета действующих значений напряженности электрического поля на раФочих местах сваррчных установок с различными конструкциями конденсаторов .

'Вначале производится выбор методов расчета поля. Предлагается воспользоваться известными аналитическими соотношениями для расчета потенциала в открытой трехмерной области по распределенным источникам . Расчет поля рабочих конденсаторов и токоподводов , представляющих собой объемные проводники достаточно сложной формы проводился следующим образом :

1. Составляется условие. баланса мощностей , учитывающее теплофизи-ческие параметры свариваемого материала и площадь сварного шва. На основе уравнения баланса определяются напряженность электрического поля , необходимая-для осуществления сварки , а также потенциалы ио электродов.

2. Используя выбранный численный метод, находится распределение источников поля для исходных конструкций.

3. По известному распределению источников определяется потенциал и напряженность электрического поля на рабочем месте сварочных установок для различных конструкций рабочего конденсатора и характеристик свариваемого материала.

4. Оценивается устойчивость решения.

5. Для частных случаев, допускающих простое решение, производится сравнение полученного результатам результатами расчетов по методам Грина и конформных отображений.

В качестве численного метода был выбран Г'етод эквивалентных зарядов ( МЭЗ ), состоящий в том , что условие эквипотенциальносги поверхности проводника записывается в виде :

- в -

¿Ру • Q, = Uj j = 1 ,2 , ...n (i)

- Выражение (1) эквивалентно тому ,что внутри поверхности проводника имеются п электрических зарядов Qi , создающих в п расчетных точках поверхности проводника потенциал U. Матрица потенциальных коэффициентов Р в уравнении (1) является квадратной и заполнена целиком. Основным преимуществом МЭЗ является относительная простота и малое время подготовки исходных данных при удовлетворительной точности.

Для моделирования конструкций рабочих конденсаторов были использованы следующие наборы эквивалентных зарядов :

- для конструкции конденсатора с "расщепленным питанием" - три эквивалентных заряда ( два точечных и один линейный );

- для конструкции конденсатора с подводом питания плоской металлической шиной - четыре эквивалентных заряда ( два точечных и два" линейных); '

- для конструкции со вспомогательным электродом в виде валика - пять эквивалентных зарядов ( дваточечных и три линейных );'

- для конструкции со вспомогательным электродом в виде рамки - пять эквивалентных зарядов ( два точечных , два линейных и кольцевой ).

Потенциальные коэффициенты р для точечных , линейных и кольцевых зарядов находились из интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода, которые имеют вид :

где cp(Q) = Uo = const ,; если Q е S , г - расстояние между Q и переменной точкой интегрирования М, S - эквипотенциальная поверхность (область интегрирования ), e( М ) - плотность заряда.

Для нахождения потенциальных коэффициентов пло;гность заряда полагалась постоянной, и формула принимала следующий общий вид :

p = 4ra|r'dSM = Uo ' ®

Значения потенциальных коэффициентов с учетом отражения от плиты пресса, принятой идеально проводящей, находились из (2) при сведении поверхности к точке ( для точечных зарядов ), к линии ( для линейных зарядов ) , к кольцу ( для кольцевых зарядов ). Например, в

. случае линейного заряда длиной I , расположенного над идеально "проводящей плоскостью:

.1 ((А/4 уо2-8ууо + Ь2 + 4Ь:х + 4А-Ь-2х)-

4тао [(ч/4-уо2-8у-уо + и! + 4Ь-х + 4В-Ь-2х)-

(>/4 - уо2 - 8у • уо н-1.2 - 4Ь х + 4В + Л.— 2х) 1 (^4 • уо2 - 8у • уо +1? - 4Ь • х + 4А + Ь - 2х) |

А = (г + жо)2 + у2 + х2,В = (г-го)2 + у2 + г2 , хо , уо , го -декартовы координаты линейного заряда, х , у , г - координаты точки наблюдения.

Для ситуаций, допускающих альтернативное решение, было произведено сравнение результатов расчетов по МЭЗ с результатами расчетов по методу конформных отображений ( достаточно протяженный прессрвый электрод прямоугольного сучения ) и методу Грина ( прессовый электрод в виде пластины). При использовании метода Грина потенциал и напряженность электрического поля в точке с координатами X , У, Т вычислялись следующим образом:

, (Х + Ь/2) (Х-Ь/2) . •

л/(Х+ь/2)2+г2 т/(х-ь/2)*+г2

Е(Х,У,2) = ^га<Ш(Х,У,2) ,

где Ь , ж - длина и ширина пластины, заряженной до потенциала 11о.

На рис.2 представлено отношение напряженностей электрического поля , расчитанных методами Грина и эквивалентных зарядов Е1( У,I) для прессового электрода в форме пластины. По оси абсцисс отложено расстояние в единицах ширины w прессового электрода.

На рис.3 представлен сравнительный график расчетов поля, выполненных Методами конформных отображений Е1(у) и эквивалентных зарядов Е2(у). Под ЕО обозначено, значение, напряженности в точке у=0, расчитанное по методу конформных отбражений.

Делается вывод , что на расстояниях более 4-х единиц ширины прессовых электродов значения напряженности различаются достаточно мало.' Поскольку минимальные расстояния от конденсаторов до рабочих

мест . всегда значительно превышают поперечные размеры прессовый электродов , то разработанные модели дают удовлетворительные по точности результаты для оценки гигиенических условий труда операторов Л

" 0,5

У/»л/

Рис.2

Е1(У) Е2(у)

ЕО Е0

"V -

\

\ . \

\ \ \

\ \

\ ч \ ЕХ (у)

\

— - _ _______ \

Е2(у) *'

У/И/

Рис.3

Четвертая глава посвящена исследованию напряженности электрических полей на рабочих местах установок. Все расчеты по разработанным моделям были реализованы на ПЭВМ 386 ОХ /387 с использованием пакета МАТНСАО 2.52 , который позволяет достаточно просто

осуществлять вычислительные процедуры при одновременной наглядной визуализации результатов в виде графиков и таблиц. Все вычисления проводились при формате данных с 10-тью значащими цифрами после запятой. На основе данного пакета была разработана библиотека из 4-х программ , предназначенных для расчета напряженностей электрических полей на рабочих местах операторов ВЧ сварочных установок с различными конструкциями конденсаторов. Программы позволяют также расчитывать энергетическую нагрузку на операторов в течении рабочего дня.и производить, наглядное сравнение результатов моделирования при модификации исходных данных.

Поскольку потенциальные коэффициенты находятся из интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода, то вначале проводится оценка устойчивости получаемых решений. Устойчивость оценивалась по числу обусловленности матрицы потенциальных коэффициентов, вычисляемому в системе МАТ1_АВ. Показано, что для выбранных систем эквивалентных зарядов решение будет относительно устойчиво при удовлетворительной точности моделирования эквипотенциальных, поверхностей электродов и напряженности электрического поля на рабочих местах. Показана нецелесообразность введения дополнительных эквивалентных зарядов для коррекции эквипотенциальных поверхностей в , районах торцов прессовых электродов , поскольку существенно ухудшается устойчивость при отсутствии кардинального улучшения точности. . При проведении расчетов была рассмотрена наихудшая ситуация размещения рабочих мест на оси , перпендикулярной протяженным прессовым электродам. Показано , что именно по этой оси напряженность электрического поля достигает максимума. Проведенные расчеты позволилй построить зависимости действующего значения напряженности электрического поля от расстояния "конденсатор - рабочее место" И от высоты подъема точки наблюдения над плоскостью плиты пресса. На рис.4,а, рис.4,б представлены зависимости напряженности электрического поля от горизонтальной У и вертикальной Ъ координат для разных конструкций рабочих конденсаторов ( длина прессовых электродов во всех случаях равнялась 0,5 м .частота установок - 27,12 МГц , моделировался процесс сварки внахлест поликарбонатного-материала толщиной 1,5 мм ). Кривые 1 соответствуют кбнструкции с подводом питания металлической шиной , кривые 2 - конструкции с "расщепленным питанием" , кривые 3 -конструкции со вспомогательным рамочным электродом , кривые 4 -конструкции со вспомогательным электродом в виде валика.

Е,В/н ' Е.Ь/м

а б

Рис.4

Дэлается вывод о целесообразности использования конструкций со вспомогательными электродами , создающими меньшие уровни полей на рабочих. местах и существенно снижающие общую ■. площадь . тела оператора, облучаемую высокочастными электромагнитными полями. Одновременно отмечается наибольший уровень электрического поля порожденный конструкцией с подводом питания металлической шиной.

Для верификации полученных результатов расчета были проведены натурные измерения напряженности поля на производственных предприятиях С.-Петербурга с последующей статистической обработкой результатов. Измерения проводились для установок с "расщепленным" питанием и .для установок с токоподводом металлической шиной. Сравнение с экспериментами позволили подтвердить удовлетворительную точность результатов моделирования.

Результаты расчетов и натурных измерений позволили сформулировать методы обеспечения био-ЭМС применительно к высокочастотным установкам для сварки термопластичных материалов. Кроме этого были выработаны предварительные рекомендации по проведения контроля гигиенических условий труда операторов данных установок.

Основные организационные методы

1. -Выбор конструкции рабочего конденсатора , порождающего минимальные по интенсивности электрические поля ( конструкции со вспомогательными электродами в виде валика и рамки ) .

2. Территориальный разнос рабочего места и источника поля ( рабочего конденсатора установки ) по расстоянию ( по координате У ) и по углу , отсчитываемому от нормали к прессовому электроду в горизонтальной плоскости.

3. При размещении оборудования в производственных помещениях необходимо следить за тем , чтобы рабочее места сварочных установок не подвергались облучению со стороны соседних установок. Особое внимание следует обращать на линии перпендикуляров к протяженным прессовым электродам , наихудшим случаем будет размещение рабочего места в точке пересечения нормалей к прессовым электродам соседних установок.

1. Ограничение длины прессовых электродов установок .

2. Ограничение вертикальных рамеров ( высот ) прессовых электродов. Напряженность внешнего электрического поля на рабочем месте достаточно сильно зависит от изменения высоты прессового электрода, особенно это проявляется при рассмотрении зависимости напряженности отвертикальной координаты 7. .

3. Увеличение вертикальных размеров ( высот ) вспомогательных электродов.

В_пятой хлаве_ разрабатываются модели для расчета напряженности поля индустриальных радиопомех , порожденных неэкранированнымй рабочими конденсаторами установок. Первая модель построена на основе метода эквивалентных ( электрических и магнитных ) поверхностных источников, распределенных по поверхностям электродов и зазора. Векторные потенциалы для электрических и магнитных источников имеют вид :

где т,Е , - плотности эквивалентных электрического и магнитного токов, г • расстояние до точки наблюдения.

Компоненты электрического поля вычисляются следующим образом :

Е£ию)= - + • АО«)))

Емисо) = -^го1Амаш).

где к- волновое число.

Напряженность искомого электрического поля будет равна :

ЕО'ю) = (ёгшШуАОш) + к2 ■ А(]ш)) - Л го1Ам(]«) -

Наряду с "электродинамической" моделью предлагается модель эквивалентной "щелевой антенны", где обкладки рабочего конденсатора играют роль экрана антенны. Разработка подобной модели возможна тю следующим причинам :

- близость схемных решений ВЧ генераторов установок^ испЬльзуеадым в радиопередающих устройствах;

- ширина зазора между прессовым электродом и плоскостью пресса во много раз меньше длины электрода ;

- длина прессового электрода значительно меньше длины волны ;

- напряженность электрического поля вдоль зазора существенно не изменяется ни по амплитуде, ни по фазе ( требование равномерности нагрева материала).

Расчет амплитудного значения напряженности поля . радиопомех производится по следующему алгоритму ; ■

- из условия баланса г мощностей определяется амплитудное значение разйости потенциалов между электродами ;

- по известным соотношениям определяется мощность И, излучаемая щелевой антенной ;

- по известной излучаемой мощности определяется напряженность поля Е1 радиопомех на расстоянии н от установок .

где ? - множитель ослабления на трассе "источник помех - приемник". Проведены расчеты по разработанным моделям, показана целесообразность использования модели "эквивалентной антенны" ; данная модель при достаточной простоте обеспечивает удовлетворительную точность. Производится сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными , полученными Ленинградской станцией технического радиоконтроля. Удовлетворительная точность полученных результатов позволяет рекомендовать разработанные модель для прогнозирования и

оценки электромагнитной обстановки . Приводятся методы ограничения излучамых радиопомех конкретно от оборудования данного типа , в частности : уменьшение длины прессовых электродов , поскольку при этом падает излучаемая мощность, а также уменьшение высоты размещения установок относительно земной поверхности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований были выполнены следующие задачи :

Проведен сравнительный анализ российской и зарубежной нормативной базы по параметрам ЭМС и био-ЭМС применительно к промышленным высокочастотным установкам , отмечен ряд различий в принципах нормирования , в списках нормируемых параметров , в количественных значениях норм.

2. Предложена методика сравнения относительной жесткости норм ЭМС и био-ЭМС на напряженность Ьнешнего электрического поля, создаваемого промышленными высокочастотными установками.

3. „Разработаны и реализованы на ПЭВМ модели и алгоритмы расчета действующих значений напряжённости электрического поля на рабочих местах , ориентированные на использование в практике проектирования и эксплуатации высокочастотных сварочных установок.

4. Получены количественные зависимости напряженности электрического поля от вида свариваемого термопластичного материала и от конструктивно-технологических параметров рабочих кон&енсаторов; предложены к использованию конструкции рабочих конденсаторов , создающие допустимые уровни полей на рабочих местах операторов установок.

5. Предложены организационные и технические мероприятия по обеспечению био-ЭМС применительно к ВЧ сварочным установкам ; подготовлены рекомендации по осуществлению контроля гигиенических условий труда на рабочих местах.

6. Разработаны и реализованы на.ПЭВМ математическая модели и получены количественные значения уровней индустриальных радиопомех „ создаваемых рабочими конденсаторами установок , выработаны рекомен-мендации направленные на снижение уровней радиопомех от данного вида Ъберудования.

Основные материалы диссертации опубликованы в следукэщи* работах:

1. Рудаков М-Л. Внешние электромагнитные поля,создаваемые высокочастотными установками для сварки полимерных материалов ( обзор ) / С. Петербургск. гос. электротехн. ун-т.- СПб, 1994.- Деп. в ВИНИТИ 11.10 94 , № 2327 - В 94.

2. Погодин A.A., Рудаков М.Л. Имитатор объекта сложной формы // Изв. ЛЭТИ .-1989,- Вып. 412. - С., 33 - 38.

3. Рудаков М.Л. Расчет уровней электрических полей на рабочих местах операторов установок высокочастотной сварки термопластичных материалов / С.Петербургск. гос. алектротехй. ун-т.- СПб, 1994.- Деп . в ИНФОРМЭЛЕКТРО 15.12.94, № 4В-эт 94 .

4. M.L Roudakov . EMC estimation,of Millimeter-Wave Radar Systems Operating with Wideband Signals // papers of Int. Symp. on EMC , Beijing, China , 1992,-P. 578 - 580.

5. Виноградов БМ., Рудаков М.Л. Математическая модель для оценки электромагнитной совместимости РЛС миллиметрового диапазона волн. Тез. 3 Респ. конф. "Методы и средства в области ЭМС ", Винница,' Украина, 1991 .-С. 201 - 203 .

6. Рудаков М.Л. Электромагнитное излучение установок диэлектрического нагрева в окружающую среду и его нормирование . Сб. науч. докл. на междунар. семинаре "Научные проблемы электротехнологических процессов , связанных с вопросами сбережения энергоресурсов и экологии" , Санкт-Петербург, 1994 г.- СПбГЭТУ ,1994.- *С. 164 - 172 .

Подписано в печать 10.03.95 . Формат 60x84 1/16. Офсетная печать. Печ.л. 1,0 ; уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак№з1

Ротапринт МГП "Поликом " 197376, Санкт- Петербург, ул. Проф. Попова, 5