Практикум по производственной и энергетической безопасности (технологическое направление)

Москва  2020

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА 

 

Центр профессиональной навигации и приема

Проект «Инженерный класс в московской школе»

№ 4300

А.Г. Кутепов
А.М. Меркулова

ПРАКТИКУМ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ 
И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 
(технологическое направление)

Методические указания

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

УДК [614.8+331.45] 
 
К95

Р е ц е н з е н т 

канд. техн. наук, доц. В.В. Зотов

Кутепов А.Г.

К95  
Практикум по производственной и энергетической безопасности (
технологическое направление) : метод. указания / 
А.Г. Кутепов, А.М. Меркулова. – М. : Изд. Дом НИТУ 
«МИСиС», 2020. – 44 с.

Пособие содержит методические рекомендации по выполнению 

практических задач в области охраны труда и энергетической без-
опасности. В практикуме представлено описание восьми работ, для 
каждой из которых приведены основные теоретические положения, 
описание установки, меры безопасности и порядок выполнения. Ра-
боты направлены на формирование у школьников представлений об 
опасностях на производстве и применяемых современных мерах за-
щиты. 

Методические указания предназначены для учеников московских 

школ, которые проходят обучение на элективных курсах в рамках 
городского образовательного проекта «Инженерный класс в москов-
ской школе», а также рекомендованы выпускникам инженерных 
классов для подготовки к предпрофессиональному экзамену по на-
правлению «Технологическое».

УДК [614.8+331.45]

 А.Г. Кутепов,  

А.М. Меркулова, 2020

 НИТУ «МИСиС», 2020

Содержание

Предисловие ................................................................. 5

1 Исследование защиты от сверхвысокочастотного  
излучения ..................................................................... 7

1.1 Теоретические сведения ........................................... 7
1.2 Описание установки ................................................10
1.3 Требования безопасности при выполнении работы ......12
1.4 Порядок выполнения работы ...................................12

2 Ввод в работу комплектной трансформаторной  
подстанции КТП-РН-6/0,4(0,69) .................................... 14

2.1 Теоретические сведения ..........................................14
2.2 Требования безопасности при выполнении работы ......15
2.3 Порядок выполнения работы ...................................16

3 Исследование защиты от тепловых излучений ............... 17

3.1 Теоретические сведения ..........................................17
3.2 Описание установки ................................................19
3.3 Требования безопасности при выполнении работы ......21
3.4 Порядок выполнения работы ...................................21

4 Испытание промышленных автоматических  
выключателей типа ВР ................................................. 23

4.1 Теоретические сведения ..........................................23
4.2 Требования безопасности при выполнении работы ......24
4.3 Порядок выполнения работы ...................................24

5 Исследование искусственного освещения в 
производственных помещениях ..................................... 26

5.1 Теоретические сведения ..........................................26
5.2 Описание установки ................................................27
5.3 Требования безопасности при выполнении работы ......29
5.4 Порядок выполнения работы ...................................29

6 Испытание промышленных пускателей типа ПР ............ 32

6.1 Теоретические сведения ..........................................32
6.2 Требования безопасности при выполнении работы ......33
6.3 Порядок выполнения работы ...................................33

7 Исследование метеорологических условий 
в производственных помещениях ................................... 36

7.1 Теоретические сведения ..........................................36
7.2 Описание установки ................................................38
7.3 Требования безопасности при выполнении  
лабораторной работы ....................................................39
7.4 Порядок выполнения работы ...................................40

8 Функциональные возможности осветительного  
аппарата АОШ ............................................................. 41

8.1 Теоретические сведения ..........................................41
8.2 Требования безопасности при выполнении работы ......42
8.3 Порядок выполнения работы ...................................42

Библиографический список  .......................................... 43

Предисловие

Цель и задачи программы «Производственная и энергетическая 
безопасность» – получить первичные навыки по измерению 
факторов производственной среды и оценке эффективности 
технических мер защиты от них, навыки в области электрической 
безопасности промышленных предприятий горной промышленности, 
а также она направлена на развитие у школь-
ников личностных качеств, формирование универсальных 
общепрофессиональных компетенций в области обеспечения 
производственной и энергетической безопасности.

Практические занятия проводятся с использованием 

мультимедийных средств, платформы LMS Canvas, лаборатор-
ных установок кафедры техносферной безопасности Института 
экотехнологий и инжиниринга НИТУ «МИСиС» и кафедра энер-
гетики и энергоэффективности горной промышленности Горного 
института НИТУ «МИСиС» и методических рекомендаций к вы-
полнению практических работ.

Основным методическим обеспечением по изучаемому 

курсу являются презентации по теоретическому материалу, ме-
тодические указания по выполнению практических работ, тесты 
для самостоятельной работы, видеоуроки. Весь методический 
материал размещен на платформе LMS Canvas.

LMS Canvas (англ. Learning Management System, LMS) – 

образовательная платформа, виртуальная площадка для взаи-
модействия преподавателей и обучающихся с целью получения 
знаний, умений и навыков. 

Система LMS Canvas используется для разработки, управ-

ления и распространения учебных онлайн-материалов с обеспе-
чением совместного доступа. Создаются данные материалы в 
визуальной учебной среде с заданием последовательности изуче-
ния. В состав системы могут входить различного рода индивиду-
альные задания, проекты для работы в малых группах и учебные 
элементы для всех слушателей, основанные как на содержатель-
ном компоненте, так и на коммуникативном.

В LMS Canvas содержание учебного курса разбивается на 

модули. Модули помогают связать различные аспекты курса в 
иерархию: распределить лекции, задания, тесты и обсуждения 
по соответствующим вопросам.

Курс «Производственная и энергетическая безопасность» 

состоит из четырех модулей, каждый из которых включает пре-
зентационный материал, обучающие видеоролики, тестовые за-
дания для контроля освоения материала модуля.

При прохождении курса проводится обсуждение с препо-

давателями и другими слушателями материалов курса, получе-
ние ответов на возникшие вопросы в формате чата. Также для 
взаимодействия с участниками курса могут быть организованы 
вебинары.

1 Исследование защиты 
от сверхвысокочастотного излучения

Цель работы – ознакомление с характеристиками электромагнитного 
излучения (ЭМИ) и нормативными требованиями 
к электромагнитному излучению радиочастотного диапазона; 
проведение измерений электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (
СВЧ) диапазона, создаваемого микроволновой 
печью и средствами сотовой связи; оценка эффективности защиты 
от СВЧ-излучения микроволновой печи с помощью экранов.

1.1 Теоретические сведения

Полный спектр электромагнитных колебаний включает низкочастотные 
волны, радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. 
Радиочастотами принято называть частоты, лежащие 
в интервале от 3 Гц до 3000 ГГц. Дециметровые, сантиметровые и 
миллиметровые диапазоны традиционно объединяют общим названием – 
сверхвысокие частоты (СВЧ) или микроволны.

Микроволны используются в радиолокации, радиоастрономии, 
радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии, 
сотовой связи, а также в микроволновых печах. В промышленности 
электромагнитные поля (ЭМП) радиоволнового 
диапазона используются для индукционного и диэлектрического 
нагрева материалов (закалка, плавка, напайка, сварка, напыление 
металлов, сушка древесины, нагрев пластмасс, склейка 
пластикатов и др.). СВЧ-аппараты используются также для 
микроволновой терапии.

Основными источниками излучения СВЧ-энергии являются 
антенные системы, линии передачи энергии, генераторы и 
отдельные СВЧ-блоки. Среди источников СВЧ-излучения целесообразно 
особо отметить повсеместно распространившиеся системы 
сотовой подвижной радиосвязи. Рабочие частоты систем 
сотовой связи лежат в диапазоне 400…1800 МГц.

ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических 
и магнитных составляющих. Различные диапазоны 
объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются 
по заключенной в них энергии, характеру распространения, 
поглощения, отражения, а вследствие этого по действию 
на среду, в том числе и на человека.

ЭМП сверхвысокочастотного диапазона характеризуется 

плотностью потока энергии (ППЭ), которая показывает, какое 
количество энергии проходит в единицу времени через единичную 
площадку, расположенную перпендикулярно к направлению 
распространения волны. ППЭ выражается в Вт/м2 или производных 
единицах: мВт/см2, мкВт/см2.

Воздействуя на тело человека, ЭМП вызывает тепловой 

эффект, который возникает за счет переменной поляризации 
диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.) и токов проводимости в 
жидких составляющих тканей, крови и т.п. Если механизм тер-
морегуляции тела не способен рассеивать избыточное тепло, то 
возможно повышение температуры тела.

Кроме теплового эффекта ЭМП вызывает поляризацию ма-

кромолекул ткани и их ориентацию параллельно электрическим 
силовым линиям, что может привести к изменению их свойств: 
нарушению функций сердечно-сосудистой системы и обмена ве-
ществ.

Субъективные критерии отрицательного воздействия по-

лей – головные боли, повышенная утомляемость, раздражитель-
ность, снижение остроты зрения, ухудшение памяти. Иногда 
проявляются мутагенное воздействие и временная стерилизация 
при облучении интенсивностями выше теплового порога.

СВЧ-излучения мобильных телефонов воздействуют на 

головной мозг, зоны вестибулярного слухового анализатора, сет-
чатку глаза, увеличивают температуру кожи головы в зоне рас-
положения антенны и температуру барабанной перепонки.

Степень воздействия ЭМП на организм человека зависит 

от диапазона частот излучения, интенсивности воздействия, 
продолжительности, характера и режима облучения, размера 
облучаемой поверхности и особенностей организма.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) ЭМП устанавливают 

в зависимости от диапазона частот, разновидности поля диффе-
ренцированно для лиц, непосредственно работающих с источни-
ками ЭМП, и для населения. Дополнительно регламентируются 
уровни ЭМП, генерируемые отдельными источниками: индук-
ционными печами, СВЧ-печами, персональными электронно-
вычислительными машинами (ПЭВМ), средствами сухопутной 
подвижной радиосвязи и др.

Для защиты человека от неблагоприятного воздействия 

ЭМИ применяют технические и организационные меры защиты, 
а также средства индивидуальной защиты.

Технические меры защиты от действия ЭМП – уменьше-

ние параметров излучения непосредственно в самом источнике 
излучения, автоматизация и дистанционное управление (защита 
расстоянием), защитное экранирование, блокировка, сигнализа-
ция, ограждение, обозначение специальными знаками и надпи-
сями.

Наиболее часто применяемый метод – защитное экрани-

рование. Конструктивно экранирующие устройства оформляют 
в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических 
канатов, прутков, сеток или пластин из резины. Экранирующие 
устройства должны иметь антикоррозионное покрытие и быть 
заземлены.

Защитные экраны делятся:
1) на отражающие излучение (из материалов с хорошей 

электрической проводимостью: сталь, медь, алюминий, латунь):

 - сплошные металлические экраны, толщиной не менее 

0,5 мм;

 - экраны из металлической сетки с ячейками не более 

4×4 мм;

 - экраны из металлизированной ткани;
2) поглощающие излучение (экраны из радиопоглоща-

ющих материалов, например прессованные листы резины, на-
полнитель из графита или карбонильного железа на различных 
основах (керамика, пластмасса и пр.), а также материалы, со-
держащие ферромагнитные порошки, полимерные композици-
онные материалы).

Выбор конструкции экрана зависит от характера техноло-

гического процесса, мощности источника и диапазона волн.

Отражающие экраны ослабляют ЭМП вследствие создания 

в его толще поля противоположного направления. Если поток 
ЭМВ, отраженных от металлического экрана, может нарушить 
режим работы установки, экран покрывают поглощающим материалом 
либо используют поглощающий экран.

В инженерной практике эффективность экранирования 

Э, %, часто определяют как

 
э
Э
100
I
I
I
−
=
⋅
, 
(1.1)

где Iэ, I – интенсивность поля в данной точке соответственно 
при наличии экрана или при его отсутствии, мкВт/см2.

Организационные меры защиты включают рациональное 

размещение оборудования и рабочих мест, выбор маршрутов 
перемещения обслуживающего персонала на безопасных расстояниях 
от источников ЭМП, обеспечивающих соблюдение ПДУ, 
выделение зон с уровнями ЭМП, превышающих ПДУ, где по условиям 
эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание 
персонала; регламентированный режим труда и отдыха 
персонала (защита временем), график ремонта оборудования, 
являющегося источником ЭМП, контроль соблюдения правил 
безопасной эксплуатации источников ЭМП, обучение и стажировка 
для работы с источниками ЭМП и предварительные и периодические 
медосмотры.

К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) относится 

спецодежда, выполненная из металлизированной ткани. Приме-
няют защитные халаты, фартуки, накидки с капюшонами, пер-
чатки, щитки, а также защитные очки, стекла которых покры-
ты слоем диоксида олова, или сетчатые очки в виде полумасок 
из медной или латунной сетки.

Способ защиты в каждом конкретном случае должен опре-

деляться с учетом рабочего диапазона частот, характера выпол-
няемых работ, необходимой эффективности защиты.

1.2 Описание установки

Внешний вид установки для исследования СВЧ-излучения 

представлен на рисунке 1.1.

В работе используется измеритель электромагнитного 

поля ТМ-195 (рисунок 1.2), предназначенный для измерения 
интенсивности электромагнитного излучения радио- и сотовых 
телефонов, базовых станций, беспроводных сетей (Wi-Fi), излу-
чения микроволновых приборов.

В лаборатории в качестве справочного материала пред-

ставлены актуальные документы, устанавливающие порядок 
нормирования воздействия ЭМП на человека, также эти доку-
менты представлены в LMS Canvas.

4
3
5
6
2
1

Рисунок 1.1 – Установка для исследования СВЧ: 

1 – стол; 2 – СВЧ-печь (в качестве нагрузки исполь-
зуется огнеупорный шамотный кирпич); 3 – измери-
тель электромагнитного поля ТМ-195; 4 – сменные 
экраны (сетка из оцинкованной стали с ячейками 
50 мм, сетка из оцинкованной стали с ячейками 

10 мм, лист алюминиевый и полистирол); 5 – коор-
динатное устройство (для регистрации перемещения 

измерителя ТМ-195 по осям X и Y); 6 – гнезда для 

установки сменных экранов

кнопка записи в память

3-D преобразователь

кнопка остановки измерений
кнопка «MAX AVG»

дисплей

кнопка выбора осей X, Y, Z

вкл. / выкл.
подсветка

кнопка «UNIT ENTER»

Рисунок 1.2 – Измеритель электромагнитного поля 

ТМ-195

1.3 Требования безопасности 
при выполнении работы

К работе допускаются школьники, ознакомленные с 

устройством установки, принципом действия приборов и мерами 
безопасности при проведении работы. 

Запрещается работать с открытой дверцей СВЧ-печи. 
Запрещается самостоятельно регулировать или ремонти-

ровать дверь, панель управления, выключатели системы блоки-
ровки или какие-либо другие части печи. 

СВЧ-печь должна быть заземлена. Не допускается вклю-

чение и работа печи без нагрузки.

1.4 Порядок выполнения работы

1 Подключить СВЧ-печь к сети переменного тока. Прове-

рить наличие кирпича в СВЧ-печи.

2 Достать из защитного чехла и включить измеритель  

ТМ-195, нажав зеленую кнопку.

Кнопкой выбора параметров и единиц измерения «UNIT 

ENTER» установить «μ W/cm2», что будет соответствовать режиму 
измерения ППЭ в мкВт/см2.

Кнопкой выбора режима измерений «MAX AVG» перевести 
прибор в режим измерения мгновенных значений (в верхней 
строке дисплея высветится AVG).

3 Установить режим работы СВЧ-печи: выбрать максимальную 
мощность и задать время эксперимента – 10 мин. 
Включить СВЧ-печь.

4 Поставить прибор вертикально на координатное устройство, 
отступив по оси X 15 см от начала координат. Медленно 
перемещая измеритель ТМ-195 по оси Y координатной системы, 
определить зону наиболее интенсивного излучения.

5 Перемещая измеритель ТМ-195 по координате Х (удаляя 

его от СВЧ-печи) в зоне наиболее интенсивного излучения по оси 
Y, снимать показания прибора на расстояниях 10 см, 20, 30, 40 и 
50 см.

6 Поместить измеритель ТМ-195 на отметке 15 см по оси 

X в зоне наиболее интенсивного излучения по оси Y. Зафиксировать 
показания прибора.

7 Поочередно устанавливать защитные экраны и фиксировать 
показания прибора.