elektromagnetna kompatibilnost
DESCRIPTION
ELEKTROMAGNETNA KOMPATIBILNOST. UVOD. Elektromagnetna kompatibilnost Elektromagnetni uticaji 1. na živi organizam 2. na električne uređaje Elektromagnetne smetnje kod elektri čnih uređaja 1. Radijacione smetnje (elektromagnetno zračenje) 2. Kondukcione smetnje (električno provođenje) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ELEKTROMAGNETNA KOMPATIBILNOSTELEKTROMAGNETNA KOMPATIBILNOST
UVODUVOD
Elektromagnetska kompatibilnost- masovno korišćenje električne energije- masovno korišćenje uređaja sa elektronskim komponentama
Elektromagnetski uticaji1. na živi organizam2. na električne uređaje
Elektromagnetski uticaji kod električnih uređaja1. Radijacione smetnje (elektromagnetno zračenje)2. Kondukcione smetnje (električno provođenje)
Izvori elektromagnetskih smetnji1. Elektroenergetska postrojenja i vodovi (50 Hz)2. Transformatorske stanice u zgradama (50 Hz)3. Električni uređaji koji imaju električne motore (50 Hz – 5 kHz)4. Električni uređaji sa ispravljačima i kontaktorima (1 kHz – 50 kHz)5. Telekomunikacioni uređaji (MHz – GHz)6. Atmosferska pražnjenja u objekte (MHz)7. Izvori smetnji koji se koriste u vojne svrhe
Elektromagnetske smetnje kod elektronskih uređaja1. Smetnje u funkcionisanju uređaja2. Kvarovi pojedinih komponenti ili uređaja
Zadatak elektromagnetske kompatibilnosti je:1. Određivanje maksimalnog nivoa smetnji koji sme da emituje uređaj2. Određivanje sposobnosti uređaja da podnesu elektromagnetne smetnje
Oblast elektromagnetske kompatibilnosti se bavi generisanjem, prenosom i prijemom elektromagnetskih smetnji (za ove smetnje se često koristi i termin - elektromagnetska interferencija)
Slika 1: Sistem generisanja, prenosa i prijema elektromagnetnih smetnji
Smetnje su posledica struje ili naelektrisanja (promenljivih u vremenu) a prenose se u vidu elektromagnetskog zračenja ili kablovima preko kojih se uređaji priključuju
Elektromagnetska kompatibilnost (EMK): sposobnost uređaja da funkcioniše u svom elektromagnetskom okruženju i da ne stvara nedopustive elektromagnetske smetnje drugim uređajima u okruženju
Intersistemska (spoljašnja) EMK: kompatibilnost između različitih uređaja
Intrasistemska (unutrašnja) EMK: kompatibilnost delova istog uređaja
Nivo emisije: nivo posmatrane smetnje koja se emituje iz posmatranog uređaja
Granica emisije: najviši nivo emisije koji je dozvoljen standardom Imunost na smetnje: sposobnost uređaja da radi u prisustvu smetnji
bez degradacije performansi Standardi: Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC),
Specijalnog međunarodnog komiteta za radio smetnje (CISPR) Ispunjenje uslova u pogledu EMK na evropskom tržištu: direktiva
za EMK evropskog parlamenta (2004/108/EC) U Srbiji je na snazi Pravilnik o elektromagnetskoj kompatibilnosti
koji je praktično uveo odredbe Evropske direktive za EMK
Slika 3: Znak da je ispunjenja Evropska direktiva za EMK
Slika 2: Podela komponenti u odnosu na radijacione smetnje
Slika 3: Podela komponenti u odnosu na kondukcione smetnje
Elektrostatičke smetnje
Elektrostatičke smetnje su posledica nagomilanog statičkog naelektrisanja na čoveku ili u njegovom okruženju
Čovek se može naelektrisati hodanjem po izolacionoj podlozi pri čemu potencijal čoveka može da dostigne nekoliko kV
Velika statička naelektrisanja mogu nastati u industrijskim pogonima (u štamparijama, tekstilnoj industriji i proizvodnji plastičnih folija), kod fotokopir mašina i laserskih štampača, prilikom upotrebe aerosoli i pri jakim vazdušnim strujanjima)
Tokom leta avion se može naelektrisati tako da pri sletanju može nastati varnica
Pražnjenje atmosferskog elektriciteta može biti opasno po živi svet, kao i za električne i elektronske uređaje
Statičko naelektrisanje nastaje usled trenja (triboelektrični efekat) – pri dodiru dva tela javlja se hemijska veza (athezija), naelektrisanja prelaze sa jednog na drugo telo u cilju izjednačavanja elektrohemijskih potencijala
Znak i količina naelektrisanja na telima zavise od vrste materijala, materijali se ponašaju prema triboelektričnom nizu
Tabela 1: Triboelektrični niz materijala
Slika 4: Nastanak elektrostatičkog pražnjenja
Slika 5: Zamenska šema po kojoj se vrši elektrostatičko naelektrisavanje i pražnjenje
Elektrostatičko pražnjenje sa čoveka
1500čR
100pFC
( ) č
t
R Cmi t I e
3 Amč
EI
R
0.15 μsčT R C
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
x 10-7
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
vreme (s)
stru
ja p
razn
jena
(A
)
Slika 6: Vremenska promena struje pri rasterećenju kapaciteta čovekovog tela
0
20 A/μst
di
dt
(1)
(2)
100 μHmL 0
1000 Vmt
diL
dt
(3)
Slika 7: Dejastva atmosferskih pražnjenja na objekte
Elektromagnetne smetnje usled atmosferskih pražnjenja
DI – kanal groma glavnog pražnjenja
PR – preskok na izolaciji voda
PT – putujući talasi
INM – indukovani prenaponi u mreži
IO – indukovani prenaponi u objektu
Zaštita podataka od neovlašćenog preuzimanja (kompromitujuće elektromagnetsko zračenje, KEMZ ,TEMPEST)
Slika 8: Zloupotreba emitovanih signala radi pribavljanja podataka
Kompatibilnost sa napojnom mrežom
- imunost na propade, kratke prekide i varijacije napona
- ispitivanje generisanja flikera i harmonijskih izobličenja
- ispitivanje imunosti na elektromagnetsko polje
Slika 9: (a) Idealna sinusoida koja predstavlja napon gradske mreže i ostupanja: (b) harmonijska izobličenja napona (v) propad g) prekid d) fluktuacija
napona
1. ŠTETNI UTICAJI ELEKTROMAGNETNIH POLJA 1. ŠTETNI UTICAJI ELEKTROMAGNETNIH POLJA NA LJUDSKI ORGANIZAMNA LJUDSKI ORGANIZAM
Izloženost čoveka elektromagnetnim poljima i mogući štetni uticaji na ljudski organizam
Ne postoji dokazi o povezanosti bolesti i elektromagnetnog polja Projekat svetske zdaravstvene organizacije (World Health
Organisation – WHO) Prirodni izvori elektromagnetnih polja
- statičko električno polje E=120 V/m- magnetno polje Zemlje B=30 μT
Veštački izvori elektromagnetskih polja Podela elektromagnetnih polja prema dejstvu na živi svet
- jonizujuća elektromagnetna zračenja- nejonizujuća elektromagnetna zračenja
Jonizujuća zračenja: kosmički zraci, gama zraci i x zraci Nejonizujuća elektromagnetna zračenja
- elektromagnetna polja jako niskih frekvencija (ELF), 0 – 300Hz- elektromagnetna polja srednjeg opsega frekvencija (IF), 300Hz - 10MHz- elektromagnetna polja radio frekvencija (RF), 10MHz-300GHz
Opadanje električnog polja i magnetne indukcije sa rastojanjem
Slika 9: Električno polje tačkastog naelektrisanja
204
QE
r
Slika 10: Električno polje cilindričnog opterećenja
02E
r
Slika 11: Trofazni nadzemni vod sa označenim naelektrisanjima po fazama
A F AQ C u
B F BQ C u
C F CQ C u
A cos( )mu U t
B
2cos( )
3mu U t
C
2cos( )
3mu U t
(3)
(4)
(5)
- u slučaju simetričnog trofaznog sistema: A B C 0u u u
- magnetna indukcija linijskog provodnika: 0
2
IB
r
- E je posledica napona a B je posledica struje
Slika 12: Raspodela električnog polja u funkciji rastojanja kod horizontalnog rasporeda provodnika nadzemnog voda 400 kV
Slika 13: Raspodela magnetne indukcije u funkciji rastojanja kod horizontalnog rasporeda provodnika nadzemnog opterećenog sa 1000 A
Slika 14: Raspodela električnog polja u funkciji rastojanja kod kontaktnog voda 25 kV
Slika 15: Raspodela magnetne indukcije u funkciji rastojanja kod kontaktnog voda 25 kV koji napaja lokomotivu 3400 kW, 136 A
Fizički efekti električnog i magnetnog polja niskih frekvencija
- dejstvo električnog polja na živi organizam
- dejstvo magnetnog polja na živi organizam
- dejstvo jakih električnih ili magnetnih polja Opasnost po zdravlje usled delovanja nejonizujućih
elektromagnetnih polja
- zabrinutost zbog eventualnih zdravstvenih problema
- zaključci Svetske zdravstvene organizacije (WHO)
- generalni efekti na zdravlje
- efekti na trudnice
- katarakta
- elektromagnetna polja i kancer
- hipersenzitivnost i depresija
- fokus današnjih i budućih istraživanja
- laboratorijska ispitivanja na ćelijama
- ispitivanja na životinjama
- epidemiološka istraživanja
- statistička veza između uzroka i posledice
Elektromagnetna polja po domaćinstvima
Uređaj Intenzitet električnog polja (V/m)
Stereo prijemnik 180
Pegla 120
Frižider 120
Mikser 100
Toster 80
Fen za kosu 80
Kolor TV 60
Automat za kafu 60
Usisivač 50
Električna rerna 8
Klasična sijalica 5
Tabela 1: Električno polje na rastojanju 30 cm od kućnih aparata (Federalna kancelarija za sigurnost od radijacije, Nemačka 1999. godine)
- Granična vrednost električnog polja za stanovništvo: 5000 V/m
Magnetna indukcija u blizini električnih aparata (μT)
Uređaj Udaljenost 3 cm Udaljenost 30 cm Udaljenost 1 m
Fen za kosu 6 – 2000 0.01 – 7 0.01 – 0.03
Električni brijač 15 – 1500 0.08 – 9 0.01 – 0.03
Usisivač 200 – 800 2 – 20 0.13 – 2
Fluorescentna svetiljka 40 – 400 0.5 – 2 0.02 – 0.25
Mikrotalasna rerna 73 – 200 4 – 8 0.25 – 0.6
Portabl radio 16 – 56 1 < 0.01
Električna rerna 1 – 50 0.15 – 0.5 0.01 – 0.04
Mašina za pranje veša 0.8 – 50 0.15 – 3 0.01 – 0.15
Pegla 8 – 30 0.12 – 0.3 0.01 – 0.03
Mašina za pranje suđa 3.5 – 20 0.6 – 3 0.07 – 0.3
Kompjuter 0.5 – 30 < 0.01
Frižider 0.5 – 1.7 0.01 – 0.25 < 0.01
Kolor TV 2.5 - 50 0.04 - 2 0.01 – 0.15
Tabela 2: Tipične vrednosti magnetne indukcije u domaćinstvu
- Dozvoljena vrednost magnetne indukcije za stanovništvo: 100 μT
Uticaj mobilnih telefona
- zračenje baznih stanica
- zračenje mobilnih telefona Važeći standardi
- smernice Međunarodne komisije za zaštitu od nejonizujućih zračenja (International Comission on Non-Ionizing Radiation Protection ICNIRP)
Evropska industrijska učestanost
Bazne stanice mobilne telefonije
Mikrotalasne pećnice
Frekvencija 50 Hz 50 Hz 900 MHz 1.8 GHz 2.45 GHz
E (V/m) B (μT) Gustina snage (W/m2)
Gustina snage (W/m2)
Gustina snage (W/m2)
Granična izloženost stanovništva
5000 100 4.5 9 10
Granična izloženost zaposlenih
10000 500 22.5 45
Tabela 3: Granične vrednosti elektromagnetnih zračenja
Smernice nisu precizno razgraničenje, važno je da nivo indukovanih struja u organizmu bude značajno niži od struja bio-hemijskih procesa i da se spreči zagrevanje organizma usled radiofrekventih polja