ELEKTROMAGNETNA KOMPATIBILNOST

UVOD Elektromagnetska kompatibilnost - masovno korišćenje električne energije - masovno korišćenje uređaja sa elektronskim komponentama Elektromagnetski uticaji 1. na živi organizam 2. na električne uređaje Elektromagnetski uticaji kod električnih uređaja 1. Radijacione smetnje (elektromagnetno zračenje) 2. Kondukcione smetnje (električno provođenje) Izvori elektromagnetskih smetnji 1. 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 uređaja 1. Smetnje u funkcionisanju uređaja 2. Kvarovi pojedinih komponenti ili uređaja Zadatak elektromagnetske kompatibilnosti je: 1. Određivanje maksimalnog nivoa smetnji koji sme da emituje uređaj 2. 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 Elektrostatičko pražnjenje sa čoveka Slika 4: Nastanak elektrostatičkog pražnjenja Slika 5: Zamenska šema po kojoj se vrši elektrostatičko naelektrisavanje i pražnjenje

(1) (2) (3) Slika 6: Vremenska promena struje pri rasterećenju kapaciteta čovekovog tela

Slika 7: Dejastva atmosferskih pražnjenja na objekte Elektromagnetne smetnje usled atmosferskih pražnjenja Slika 7: Dejastva atmosferskih pražnjenja na objekte DI – kanal groma glavnog pražnjenja PR – preskok na izolaciji voda PT – putujući talasi INM – indukovani prenaponi u mreži IO – indukovani prenaponi u objektu

Slika 8: Zloupotreba emitovanih signala radi pribavljanja podataka 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 NA 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 Slika 10: Električno polje cilindričnog opterećenja

- u slučaju simetričnog trofaznog sistema: Slika 11: Trofazni nadzemni vod sa označenim naelektrisanjima po fazama (3) (4) (5) - u slučaju simetričnog trofaznog sistema: - magnetna indukcija linijskog provodnika: - 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

Intenzitet električnog polja (V/m) Elektromagnetna polja po domaćinstvima Tabela 1: Električno polje na rastojanju 30 cm od kućnih aparata (Federalna kancelarija za sigurnost od radijacije, Nemačka 1999. godine) Uređaj Intenzitet električnog polja (V/m) Stereo prijemnik 180 Pegla 120 Frižider Mikser 100 Toster 80 Fen za kosu Kolor TV 60 Automat za kafu Usisivač 50 Električna rerna 8 Klasična sijalica 5 - Granična vrednost električnog polja za stanovništvo: 5000 V/m

Magnetna indukcija u blizini električnih aparata (μT) Tabela 2: Tipične vrednosti magnetne indukcije u domaćinstvu 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 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 Mašina za pranje suđa 3.5 – 20 0.6 – 3 0.07 – 0.3 Kompjuter 0.5 – 30 Frižider 0.5 – 1.7 0.01 – 0.25 Kolor TV 2.5 - 50 0.04 - 2 - 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) Tabela 3: Granične vrednosti elektromagnetnih zračenja Evropska industrijska učestanost Bazne stanice mobilne telefonije Mikrotalasne pećnice Frekvencija 50 Hz 900 MHz 1.8 GHz 2.45 GHz E (V/m) B (μT) Gustina snage (W/m2) Granična izloženost stanovništva 5000 100 4.5 9 10 Granična izloženost zaposlenih 10000 500 22.5 45 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