Transcript D. Gonscz - SEP Gliwice
Slide 1
Politechnika Śląska
Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki
WYBRANE ZAGADNIENIA METROLOGII
PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH
Damian Gonscz
1) Wprowadzenie
2) Identyfikacja PEM i dobór narzędzi pomiarowych
3) Wzorcowanie mierników pól elektromagnetycznych
4) Procedury pomiarów pól elektromagnetycznych
5) Dopuszczalne poziomy i ocena wyników pomiarowych
6) Podsumowanie i wnioski
Slide 2
1. Wprowadzenie
Cel pomiarów poziomów PEM ?
m.in. 2004/108/WE
Kompatybilność wewnętrzna
np. badania konstruktorskie
2/20
Slide 3
• Pole elektromagnetyczne (PEM) jako oddziaływanie zamierzone
lub skutek uboczny !
• Strefa bliska i daleka oddziaływań.
• Dla punktowego źródła pola, strefa daleka zaczyna się od x > /2, gdzie to
długość fali ( = c/f; c = 3108 m/s; f – częstotliwość oddziaływań).
• „Co” mierzymy w strefie bliskiej i dalekiej ?, 50 Hz ?, impedancja falowa Z = E/H ?
• Proces pomiaru PEM jest trudny:
- tylko pomiary pośrednie,
- brak możliwości detekcji organoleptycznej,
- wielkość wektorowa o charakterze pulsującym lub wirującym,
- konieczność uwzględnienia współrzędnych przestrzennych (x, y, z)
oraz zmienności wektora w czasie t,
- konieczność przyjęcia założeń upraszczających: dla 50 Hz zakłada
się np. quasi-stacjonarność oddziaływań,
- mała dokładność pomiarów,
- Wymagana: wstępna identyfikacja medium, poprawny dobór
przyrządu pomiarowego oraz „mile widziane” doświadczenie.
3/20
Slide 4
2. Identyfikacja PEM i dobór narzędzi pomiarowych
• Identyfikacja analizowanego obiektu: optymalny wybór metody
i narzędzia pomiarowego.
• W ocenie ekspozycji zawodowej pracowników, zakłada się zwykle, że pola są
wirujące harmoniczne, stacjonarne i jednorodne.
• Pole harmoniczne, czy odkształcone ?
• Analiza dokumentacji obiektu badań (EUT).
• Proste metody wizualizacji, np. pomiary
oscyloskopowe.
Problem poznawczy:
na ile założenia są
słuszne ? !
• Brak problemu z analizą pól odkształconych dla zalecanych
mierników szerokopasmowych (True RMS).
• Poprawne wyznaczenie wartości skutecznej np. natężenia PE lub PM jest istotne
z racji odniesienia wyników do poziomów dopuszczalnych, wyrażanych zwykle
w wartościach skutecznych.
4/20
Slide 5
• Pomiary PEM – rola kierunkowych i bezkierunkowych sond indukcyjnych
oraz pojemnościowych w postaci kondensatorów powietrznych.
• PNT06580 zaleca stosowanie w pomiarach przyrządów bezkierunkowych,
ale dopuszcza stosowanie przyrządów kierunkowych.
• Problem ustawienia głowicy kierunkowej w polu harmonicznym pulsującym
i wirującym (błędy, które nie wynikają z toru przetwarzania) ?
• Różne przyrządy pomiarowe w polu bliskim i dalekim – przenoszenie narzędzi ?
Przykłady przyrządów pomiarowych:
Zaburzanie mierzonego medium !
5/20
Slide 6
• Badania na stanowiskach pracy dotyczą głównie strefy bliskiej.
• Podawane niepewności przyrządów dotyczą z reguły pomiarów pól jednorodnych
harmonicznego.
• Niepewności „dobrej klasy” mirników są rzędu kilkunastu procentów i w dużej
mierze zależą od konstrukcji samych detektorów.
6/20
Slide 7
3. Wzorcowanie mierników pól elektromagnetycznych
• Proces wzorcowania przyrządów do pomiarów PEM jest skomplikowany.
• Wzorcowanie mierników PE i PM przeprowadza się w wytworzonym wzorcowym
polu elektrycznym (np. kondensator płaski) i magnetycznym (np. cewki w układzie
Helmholtz’a ) o określonych parametrach.
HA + HB
A
B
H(t )
R śr
HB
HA
R śr
I( t ) z
1,25 3 / 2 R śr
p
0 , 5 R śr
R śr
Dla obszaru: 0,2Rśr 0,8 Rśr
max [ H(t) ] max [ B ( t )] 0 ,9 %
7/20
Slide 8
• Dla strefy dalekiej: gęstość mocy mikrofalowej S [W/m2] lub wartość
natężenia składowej elektrycznej pola E [V/m].
Ekran
Złącze współosiowe
TEM (ang. Transverse
Electromagnetic Cell)
Drzwi
Podpora z dielektryka
Przewodnik wewnętrzny
Obciążenie dla niskich
częstotliwości (rezystory)
Obciążenie dla wysokich
częstotliwości (absorbery)
Punkty kalibracji
PEM
GTEM (ang. Gigahertz
Transverse
Electromagnetic Cells)
Przestrzeń
robocza
H
H
h
H > 0,05 h
EUT
max. 0,33 h
H
L
max. 0,6 L
8/20
Slide 9
GTEM
9/20
Slide 10
4. Procedury pomiarów pól elektromagnetycznych
PE i PM – strefa oddziaływań bliskich
• Pomiary związane z oceną narażeń pracowników na oddziaływania PE i PM,
wykonuje się według wytycznych:
Dz. U. Nr 217, poz. 1833,
Dz. U. Nr 274, poz. 1621,
Dz. U. Nr 21, poz. 94.
• BHP – jeżeli stwierdza się, że pracownicy na stanowiskach pracy mogą znajdować
się w polu elektromagnetycznym, należy wykonywać okresowo pomiary natężeń
PE i PM na tych stanowiskach oraz w otoczeniu urządzeń elektrycznych, będących
źródłami powyższych oddziaływań.
• Pomiary natężeń pól należy wykonywać minimum raz w roku, jeżeli podczas
ostatniego pomiaru stwierdzono występowanie strefy zagrożenia albo dodatkowo
strefy niebezpiecznej; co najmniej raz na dwa lata, jeżeli podczas ostatniego
pomiaru stwierdzono występowanie tylko strefy pośredniej.
10/20
Slide 11
• Jeżeli podczas dwóch ostatnich pomiarów PEM, wykonanych w odstępie
dwóch lat, nie stwierdzono występowania stref ochronnych, można
odstąpić od wykonywania pomiarów (NDN to E1 i H1) !
• Stanowiska pracy oraz piony pomiarowe:
Pomiary na wysokości ok. 0,7 m i 1,4 m
Rozkłady PEM, obszary i piony SP
• Rzeczywisty poziom oddziaływań polowych na SP jest superpozycją oddziaływań,
pochodzących od wszystkich źródeł pola, znajdujących się w otoczeniu badanego
obszaru – (pomijany wpływ tła; różne źródła oddziaływań).
11/20
Slide 12
PEM – strefa oddziaływań dalekich
• Pomiary zwykle wykonuje się w paśmie 30 MHz ÷ 1 GHz.
• Stanowisko pomiarowe wg np. PN–EN 55011: 2012:
Zgodnie z wymaganiami 3 m lub 10 m
D = 3 m lub 10 m
36
1÷4m
0,8 m
Kierunek fali
elektromagnetycznej
Urządzenia z grupy 2 i klasy A
(m.in. grzejnictwo indukcyjne)
Ziemia odniesienia
Opcjonalna mata
pochłaniająca falę odbitą
1m
0°
EU T
W
d2 = d1 + 2 m
d1
W = d1 + 1 m
d2
Komputer PC
Miernik zaburzeń
elektromagnetycznych
12/20
Slide 13
5. Dopuszczalne poziomy i ocena
wyników pomiarowych
PE i PM – strefa oddziaływań bliskich
• Poziomy natężeń PE i PM (wartości skuteczne) dla środowiska pracy:
PE
Zakres
częstotliwości
E0(f),
V/m
S0(f),
W/m2
(0÷0,5) Hz; pole
elektrostatyczne
10000
-
Graf.
E1(f),
V/m
S1(f),
W/m2
Graf.
E2(f),
V/m
S2(f),
W/m2
Graf.
13/20
Slide 14
PM
Zakres
częstotliwości
H0(f),
A/m
B0(f),
µT
(0 ÷ 0,5) Hz
pole
magnetostatyczne
2666
3333
Graf.
H1(f),
A/m
B1(f),
µT
Graf.
H2(f),
A/m
B2(f),
µT
Graf.
• Funkcjonalność niektórych przyrządów pomiarowych – np. progi stref ochronnych.
• Strefa pozaprzemysłowa (Dz. U. Nr 192, poz. 1883) – dla częstotliwości 50 Hz,
wartości natężenia PM, w którym można bezpiecznie przebywać, wynosi 60 A/m,
zaś dla PE, odpowiednio 10 kV/m dla miejsc dostępnych dla ludzi oraz 1 kV/m
dla terenów przeznaczonych pod zabudowę mieszkaniową.
• PEM w. cz. w środowisku pozaprzemysłowym – strefy ochronne.
14/20
Slide 15
• Wielkością charakterystyczną w ocenie narażeń przemysłowych jest
doza rzeczywista DX(f) (indeks x odnosi się do parametru PE lub PM),
określająca ekspozycję pracownika w polu, podczas wykonywania
czynności w czasie zmiany roboczej (PNT06580: 2002).
• Doza jest istotna jeżeli na SP mogą występować różne poziomy
natężeń pola w różnych przedziałach czasu, zwłaszcza jeżeli łączny
czas pracy jest > 8 h.
Zakres częstotliwości
DdH(f)
DdB(f)
(0 ÷ 0,5) Hz
pole magnetostatyczne
512
(kA/m)2h
0,32
(kA/m)2h
800/f2
(A/m)2h
800
(A/m)2h
512/f2
(A/m)2h
0,022
(A/m)2h
800
(mT)2h
0,5
(mT)2h
1250/f2
(µT)2h
1250
(µT)2h
800/f2
(µT)2h
0,035
(µT)2h
(0,5 ÷ 50) Hz
Zakres częstotliwości
DdE(f)
(0÷0,5) Hz
pole elektrostatyczne
3200
(kV/m)2h
800
(kV/m)2h
0,08/f2
(kV/m)2h
0,08
(kV/m)2h
0,72/f2
(kV/m)2h
3200
(V/m)2h
(f/2 +55)2
(V/m)2h
(0,5÷300) Hz
(0,3÷1) kHz
1 kHz÷3 MHz
(3÷15) MHz
15 MHz÷3 GHz
(3÷300) GHz
2
DdS(f), (W/m )h
-
(0,05 ÷ 1) kHz
(1 ÷ 800) kHz
(0,8 ÷ 150) MHz
(0,15 ÷ 3) GHz
(0,02f +2,85)2
15/20
Slide 16
• Doza rzeczywista jest sumą doz chwilowych dxk,m(f), rozpatrywanych dla
k przedziałów czasowych ekspozycji i w m pionach SP, w których
w czasie zmiany przebywa pracownik:
D X ( f ) dx k, m ( f )
k m
• Doza chwilowa:
dx k,m ( f ) X k,m ( f ) t k,m
2
gdzie: Xk,m(f) – np. wartość natężenia pola elektrycznego lub magnetycznego,
w k-tym przedziale czasu ekspozycji dla m-tego pionu pomiarowego (m-tego
stanowiska SP), tk,m – k-ty przedział czasu oddziaływania pola na
pracownika dla m-tego pionu pomiarowego.
• Wskaźnik ekspozycji dla dozy rzeczywistej, dotyczący pola PE lub PM:
WX
f
DX ( f )
Dd X ( f )
?
16/20
Slide 17
• Ekspozycja dopuszczalna jeżeli WX 1 oraz ekspozycja nadmierna
dla WX > 1.
• Pełna analiza: W = WE + WH.
• Dopuszczalny czas ekspozycji dla stanowisk pracy – znajomości wartości natężeń
PE lub PM:
td X ( f )
Dd X ( f )
2
[h ]
X (f)
Dopuszczalne poziomy PEM w miejscach dostępnych dla ludzi
(środowisko pozaprzemysłowe):
Zakres częstotliwości PEM
Składowa elektryczna
Składowa magnetyczna
Gęstość mocy
0 Hz
10 kV/m
2500 A/m
-
od 0 Hz do 0,5 Hz
-
2500 A/m
-
od 0,5 Hz do 50 Hz
10 kV/m
60 A/m
-
od 0,05 kHz do 1 kHz
-
3/f A/m
-
od 0,001 MHz do 3 MHz
20 V/m
3 A/m
-
od 3 MHz do 300 MHz
7 V/m
-
-
od 300 MHz do 300 GHz
7 V/m
-
0,1 W/m2
17/20
Slide 18
6. Podsumowanie i wnioski
• Wstęp do pomiarów PEM – analiza szeregu aspektów natury prawnej oraz
technicznej.
• Aktualność tematyki – opracowywanie nowych narzędzi do pomiaru PEM:
zwiększenie precyzji pomiarów oraz poprawna identyfikacja mezurandu.
• Kontrowersje w badaniach środowiskowych – trudność w ustaleniu poziomów pól
aktywnych biologicznie oraz nie do końca znane skutki oddziaływań PEM
na organizmy żywe.
• Obiekty 50 Hz – rozdzielnie, stacje trafo. (PM do kilkunastu µT) oraz linie niskiego,
średniego i wysokiego napięcia (PE dla linii 110 kV ma wartość do 3 kV/m), nie są
z reguły przedmiotem obaw ze strony osób związanych zawodowo z obsługą tych
urządzeń.
• PEM w. cz. – narażenia można oceniać wyłącznie pomiarowo – modelowanie
komputerowe nie zawsze jest poprawnym odniesieniem do rzeczywistości.
• Ograniczanie ekspozycji – technika ekranowania; oznakowanie stref ochronnych;
archiwizacja dokumentacji z badań (protokoły).
18/20
Slide 19
Literatura
1. Aniołczyk H.: Pola elektromagnetyczne – źródła, oddziaływanie, ochrona. Instytut
Medycyny Pracy, Łódź, 2000, 296 str.
2. Baron B., Gonscz D., Kolańska-Płuska J., Bartuchowski T.: Two-dimensional magnetic
field nearby the low voltage power line. Rozdział monografii, Alwers, Poznań, 2006,
s. 62÷71.
3. Tumański S.: Czujniki pola magnetycznego – stan obecny i kierunki rozwoju. Przegląd
Elektrotechniczny, Sigma NOT, Warszawa, 2/2004, s. 74÷80.
4. Norma PNT06580: 2002: Ochrona pracy w polach i promieniowaniu elektromagnetycznym o częstotliwości od 0 Hz do 300 GHz (część 1: Terminologia, część 3: Metody
pomiaru i oceny pola na stanowisku pracy), zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy
i Polityki Społecznej (Dz. U. Nr 79, poz. 513, z dnia 17.06.1998 r. oraz DU Nr 4, poz. 36
z dnia 02.01.2001 r.).
5. Skubis T., Gonscz D.: The directionalless instrument for the periodical magnetic field
analysis. Mat. konf. IMTC, Como, Italy, 2004, s. 818÷821.
6. Gonscz D.: Analiza i pomiary pól magnetycznych w otoczeniu elektrycznych urządzeń
przemysłowych dużej mocy. Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 53, nr 12/2007,
s. 8587.
19/20
Slide 20
7. Gonscz D.: Ekspozycja pracowników w polu elektrycznym i magnetycznym w otoczeniu
urządzeń elektroenergetycznych. Mat. Konferencji Naukowo-Technicznej „Badania
eksploatacyjne, pomiary oraz diagnostyka w elektroenergetyce zawodowej i przemyśle”,
Ustroń 8 ÷ 9. 10. 2009 (str. 135 144).
8. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29.11.2002 r. w sprawie
najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy (Dz. U. Nr 217 z dnia 18.12.2002 r., poz. 1833).
9. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16. 12. 2011 r. zmieniające
rozporządzenie w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników
szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 274, poz. 1621).
10. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 2.02.2011r. w sprawie badań i pomiarów
czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 21, poz. 94).
11. Norma PN–EN 55011: 2012: Urządzenia przemysłowe, naukowe i medyczne.
Charakterystyki zaburzeń o częstotliwości radiowej. Poziomy dopuszczalne i metody
pomiaru, opublikowanej przez PKN dnia 23. 05. 2012r.
12. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30.10.2003 r. w sprawie dopuszczalnych
poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania
dotrzymania tych poziomów (Dz. U. Nr 192 z dnia 14.11.2003 r., poz. 1883).
13. Groszko M.: Polskie przepisy o najwyższych dopuszczalnych natężeniach pól
elektrycznych i magnetycznych częstotliwości 50 Hz oraz wytyczne Wspólnoty
Europejskiej w zastosowaniu do elektroenergetyki. Medycyna Pracy, vol. 54, nr 2/2003,
s. 175÷179.
20/20
Politechnika Śląska
Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki
WYBRANE ZAGADNIENIA METROLOGII
PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH
Damian Gonscz
1) Wprowadzenie
2) Identyfikacja PEM i dobór narzędzi pomiarowych
3) Wzorcowanie mierników pól elektromagnetycznych
4) Procedury pomiarów pól elektromagnetycznych
5) Dopuszczalne poziomy i ocena wyników pomiarowych
6) Podsumowanie i wnioski
Slide 2
1. Wprowadzenie
Cel pomiarów poziomów PEM ?
m.in. 2004/108/WE
Kompatybilność wewnętrzna
np. badania konstruktorskie
2/20
Slide 3
• Pole elektromagnetyczne (PEM) jako oddziaływanie zamierzone
lub skutek uboczny !
• Strefa bliska i daleka oddziaływań.
• Dla punktowego źródła pola, strefa daleka zaczyna się od x > /2, gdzie to
długość fali ( = c/f; c = 3108 m/s; f – częstotliwość oddziaływań).
• „Co” mierzymy w strefie bliskiej i dalekiej ?, 50 Hz ?, impedancja falowa Z = E/H ?
• Proces pomiaru PEM jest trudny:
- tylko pomiary pośrednie,
- brak możliwości detekcji organoleptycznej,
- wielkość wektorowa o charakterze pulsującym lub wirującym,
- konieczność uwzględnienia współrzędnych przestrzennych (x, y, z)
oraz zmienności wektora w czasie t,
- konieczność przyjęcia założeń upraszczających: dla 50 Hz zakłada
się np. quasi-stacjonarność oddziaływań,
- mała dokładność pomiarów,
- Wymagana: wstępna identyfikacja medium, poprawny dobór
przyrządu pomiarowego oraz „mile widziane” doświadczenie.
3/20
Slide 4
2. Identyfikacja PEM i dobór narzędzi pomiarowych
• Identyfikacja analizowanego obiektu: optymalny wybór metody
i narzędzia pomiarowego.
• W ocenie ekspozycji zawodowej pracowników, zakłada się zwykle, że pola są
wirujące harmoniczne, stacjonarne i jednorodne.
• Pole harmoniczne, czy odkształcone ?
• Analiza dokumentacji obiektu badań (EUT).
• Proste metody wizualizacji, np. pomiary
oscyloskopowe.
Problem poznawczy:
na ile założenia są
słuszne ? !
• Brak problemu z analizą pól odkształconych dla zalecanych
mierników szerokopasmowych (True RMS).
• Poprawne wyznaczenie wartości skutecznej np. natężenia PE lub PM jest istotne
z racji odniesienia wyników do poziomów dopuszczalnych, wyrażanych zwykle
w wartościach skutecznych.
4/20
Slide 5
• Pomiary PEM – rola kierunkowych i bezkierunkowych sond indukcyjnych
oraz pojemnościowych w postaci kondensatorów powietrznych.
• PNT06580 zaleca stosowanie w pomiarach przyrządów bezkierunkowych,
ale dopuszcza stosowanie przyrządów kierunkowych.
• Problem ustawienia głowicy kierunkowej w polu harmonicznym pulsującym
i wirującym (błędy, które nie wynikają z toru przetwarzania) ?
• Różne przyrządy pomiarowe w polu bliskim i dalekim – przenoszenie narzędzi ?
Przykłady przyrządów pomiarowych:
Zaburzanie mierzonego medium !
5/20
Slide 6
• Badania na stanowiskach pracy dotyczą głównie strefy bliskiej.
• Podawane niepewności przyrządów dotyczą z reguły pomiarów pól jednorodnych
harmonicznego.
• Niepewności „dobrej klasy” mirników są rzędu kilkunastu procentów i w dużej
mierze zależą od konstrukcji samych detektorów.
6/20
Slide 7
3. Wzorcowanie mierników pól elektromagnetycznych
• Proces wzorcowania przyrządów do pomiarów PEM jest skomplikowany.
• Wzorcowanie mierników PE i PM przeprowadza się w wytworzonym wzorcowym
polu elektrycznym (np. kondensator płaski) i magnetycznym (np. cewki w układzie
Helmholtz’a ) o określonych parametrach.
HA + HB
A
B
H(t )
R śr
HB
HA
R śr
I( t ) z
1,25 3 / 2 R śr
p
0 , 5 R śr
R śr
Dla obszaru: 0,2Rśr 0,8 Rśr
max [ H(t) ] max [ B ( t )] 0 ,9 %
7/20
Slide 8
• Dla strefy dalekiej: gęstość mocy mikrofalowej S [W/m2] lub wartość
natężenia składowej elektrycznej pola E [V/m].
Ekran
Złącze współosiowe
TEM (ang. Transverse
Electromagnetic Cell)
Drzwi
Podpora z dielektryka
Przewodnik wewnętrzny
Obciążenie dla niskich
częstotliwości (rezystory)
Obciążenie dla wysokich
częstotliwości (absorbery)
Punkty kalibracji
PEM
GTEM (ang. Gigahertz
Transverse
Electromagnetic Cells)
Przestrzeń
robocza
H
H
h
H > 0,05 h
EUT
max. 0,33 h
H
L
max. 0,6 L
8/20
Slide 9
GTEM
9/20
Slide 10
4. Procedury pomiarów pól elektromagnetycznych
PE i PM – strefa oddziaływań bliskich
• Pomiary związane z oceną narażeń pracowników na oddziaływania PE i PM,
wykonuje się według wytycznych:
Dz. U. Nr 217, poz. 1833,
Dz. U. Nr 274, poz. 1621,
Dz. U. Nr 21, poz. 94.
• BHP – jeżeli stwierdza się, że pracownicy na stanowiskach pracy mogą znajdować
się w polu elektromagnetycznym, należy wykonywać okresowo pomiary natężeń
PE i PM na tych stanowiskach oraz w otoczeniu urządzeń elektrycznych, będących
źródłami powyższych oddziaływań.
• Pomiary natężeń pól należy wykonywać minimum raz w roku, jeżeli podczas
ostatniego pomiaru stwierdzono występowanie strefy zagrożenia albo dodatkowo
strefy niebezpiecznej; co najmniej raz na dwa lata, jeżeli podczas ostatniego
pomiaru stwierdzono występowanie tylko strefy pośredniej.
10/20
Slide 11
• Jeżeli podczas dwóch ostatnich pomiarów PEM, wykonanych w odstępie
dwóch lat, nie stwierdzono występowania stref ochronnych, można
odstąpić od wykonywania pomiarów (NDN to E1 i H1) !
• Stanowiska pracy oraz piony pomiarowe:
Pomiary na wysokości ok. 0,7 m i 1,4 m
Rozkłady PEM, obszary i piony SP
• Rzeczywisty poziom oddziaływań polowych na SP jest superpozycją oddziaływań,
pochodzących od wszystkich źródeł pola, znajdujących się w otoczeniu badanego
obszaru – (pomijany wpływ tła; różne źródła oddziaływań).
11/20
Slide 12
PEM – strefa oddziaływań dalekich
• Pomiary zwykle wykonuje się w paśmie 30 MHz ÷ 1 GHz.
• Stanowisko pomiarowe wg np. PN–EN 55011: 2012:
Zgodnie z wymaganiami 3 m lub 10 m
D = 3 m lub 10 m
36
1÷4m
0,8 m
Kierunek fali
elektromagnetycznej
Urządzenia z grupy 2 i klasy A
(m.in. grzejnictwo indukcyjne)
Ziemia odniesienia
Opcjonalna mata
pochłaniająca falę odbitą
1m
0°
EU T
W
d2 = d1 + 2 m
d1
W = d1 + 1 m
d2
Komputer PC
Miernik zaburzeń
elektromagnetycznych
12/20
Slide 13
5. Dopuszczalne poziomy i ocena
wyników pomiarowych
PE i PM – strefa oddziaływań bliskich
• Poziomy natężeń PE i PM (wartości skuteczne) dla środowiska pracy:
PE
Zakres
częstotliwości
E0(f),
V/m
S0(f),
W/m2
(0÷0,5) Hz; pole
elektrostatyczne
10000
-
Graf.
E1(f),
V/m
S1(f),
W/m2
Graf.
E2(f),
V/m
S2(f),
W/m2
Graf.
13/20
Slide 14
PM
Zakres
częstotliwości
H0(f),
A/m
B0(f),
µT
(0 ÷ 0,5) Hz
pole
magnetostatyczne
2666
3333
Graf.
H1(f),
A/m
B1(f),
µT
Graf.
H2(f),
A/m
B2(f),
µT
Graf.
• Funkcjonalność niektórych przyrządów pomiarowych – np. progi stref ochronnych.
• Strefa pozaprzemysłowa (Dz. U. Nr 192, poz. 1883) – dla częstotliwości 50 Hz,
wartości natężenia PM, w którym można bezpiecznie przebywać, wynosi 60 A/m,
zaś dla PE, odpowiednio 10 kV/m dla miejsc dostępnych dla ludzi oraz 1 kV/m
dla terenów przeznaczonych pod zabudowę mieszkaniową.
• PEM w. cz. w środowisku pozaprzemysłowym – strefy ochronne.
14/20
Slide 15
• Wielkością charakterystyczną w ocenie narażeń przemysłowych jest
doza rzeczywista DX(f) (indeks x odnosi się do parametru PE lub PM),
określająca ekspozycję pracownika w polu, podczas wykonywania
czynności w czasie zmiany roboczej (PNT06580: 2002).
• Doza jest istotna jeżeli na SP mogą występować różne poziomy
natężeń pola w różnych przedziałach czasu, zwłaszcza jeżeli łączny
czas pracy jest > 8 h.
Zakres częstotliwości
DdH(f)
DdB(f)
(0 ÷ 0,5) Hz
pole magnetostatyczne
512
(kA/m)2h
0,32
(kA/m)2h
800/f2
(A/m)2h
800
(A/m)2h
512/f2
(A/m)2h
0,022
(A/m)2h
800
(mT)2h
0,5
(mT)2h
1250/f2
(µT)2h
1250
(µT)2h
800/f2
(µT)2h
0,035
(µT)2h
(0,5 ÷ 50) Hz
Zakres częstotliwości
DdE(f)
(0÷0,5) Hz
pole elektrostatyczne
3200
(kV/m)2h
800
(kV/m)2h
0,08/f2
(kV/m)2h
0,08
(kV/m)2h
0,72/f2
(kV/m)2h
3200
(V/m)2h
(f/2 +55)2
(V/m)2h
(0,5÷300) Hz
(0,3÷1) kHz
1 kHz÷3 MHz
(3÷15) MHz
15 MHz÷3 GHz
(3÷300) GHz
2
DdS(f), (W/m )h
-
(0,05 ÷ 1) kHz
(1 ÷ 800) kHz
(0,8 ÷ 150) MHz
(0,15 ÷ 3) GHz
(0,02f +2,85)2
15/20
Slide 16
• Doza rzeczywista jest sumą doz chwilowych dxk,m(f), rozpatrywanych dla
k przedziałów czasowych ekspozycji i w m pionach SP, w których
w czasie zmiany przebywa pracownik:
D X ( f ) dx k, m ( f )
k m
• Doza chwilowa:
dx k,m ( f ) X k,m ( f ) t k,m
2
gdzie: Xk,m(f) – np. wartość natężenia pola elektrycznego lub magnetycznego,
w k-tym przedziale czasu ekspozycji dla m-tego pionu pomiarowego (m-tego
stanowiska SP), tk,m – k-ty przedział czasu oddziaływania pola na
pracownika dla m-tego pionu pomiarowego.
• Wskaźnik ekspozycji dla dozy rzeczywistej, dotyczący pola PE lub PM:
WX
f
DX ( f )
Dd X ( f )
?
16/20
Slide 17
• Ekspozycja dopuszczalna jeżeli WX 1 oraz ekspozycja nadmierna
dla WX > 1.
• Pełna analiza: W = WE + WH.
• Dopuszczalny czas ekspozycji dla stanowisk pracy – znajomości wartości natężeń
PE lub PM:
td X ( f )
Dd X ( f )
2
[h ]
X (f)
Dopuszczalne poziomy PEM w miejscach dostępnych dla ludzi
(środowisko pozaprzemysłowe):
Zakres częstotliwości PEM
Składowa elektryczna
Składowa magnetyczna
Gęstość mocy
0 Hz
10 kV/m
2500 A/m
-
od 0 Hz do 0,5 Hz
-
2500 A/m
-
od 0,5 Hz do 50 Hz
10 kV/m
60 A/m
-
od 0,05 kHz do 1 kHz
-
3/f A/m
-
od 0,001 MHz do 3 MHz
20 V/m
3 A/m
-
od 3 MHz do 300 MHz
7 V/m
-
-
od 300 MHz do 300 GHz
7 V/m
-
0,1 W/m2
17/20
Slide 18
6. Podsumowanie i wnioski
• Wstęp do pomiarów PEM – analiza szeregu aspektów natury prawnej oraz
technicznej.
• Aktualność tematyki – opracowywanie nowych narzędzi do pomiaru PEM:
zwiększenie precyzji pomiarów oraz poprawna identyfikacja mezurandu.
• Kontrowersje w badaniach środowiskowych – trudność w ustaleniu poziomów pól
aktywnych biologicznie oraz nie do końca znane skutki oddziaływań PEM
na organizmy żywe.
• Obiekty 50 Hz – rozdzielnie, stacje trafo. (PM do kilkunastu µT) oraz linie niskiego,
średniego i wysokiego napięcia (PE dla linii 110 kV ma wartość do 3 kV/m), nie są
z reguły przedmiotem obaw ze strony osób związanych zawodowo z obsługą tych
urządzeń.
• PEM w. cz. – narażenia można oceniać wyłącznie pomiarowo – modelowanie
komputerowe nie zawsze jest poprawnym odniesieniem do rzeczywistości.
• Ograniczanie ekspozycji – technika ekranowania; oznakowanie stref ochronnych;
archiwizacja dokumentacji z badań (protokoły).
18/20
Slide 19
Literatura
1. Aniołczyk H.: Pola elektromagnetyczne – źródła, oddziaływanie, ochrona. Instytut
Medycyny Pracy, Łódź, 2000, 296 str.
2. Baron B., Gonscz D., Kolańska-Płuska J., Bartuchowski T.: Two-dimensional magnetic
field nearby the low voltage power line. Rozdział monografii, Alwers, Poznań, 2006,
s. 62÷71.
3. Tumański S.: Czujniki pola magnetycznego – stan obecny i kierunki rozwoju. Przegląd
Elektrotechniczny, Sigma NOT, Warszawa, 2/2004, s. 74÷80.
4. Norma PNT06580: 2002: Ochrona pracy w polach i promieniowaniu elektromagnetycznym o częstotliwości od 0 Hz do 300 GHz (część 1: Terminologia, część 3: Metody
pomiaru i oceny pola na stanowisku pracy), zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Pracy
i Polityki Społecznej (Dz. U. Nr 79, poz. 513, z dnia 17.06.1998 r. oraz DU Nr 4, poz. 36
z dnia 02.01.2001 r.).
5. Skubis T., Gonscz D.: The directionalless instrument for the periodical magnetic field
analysis. Mat. konf. IMTC, Como, Italy, 2004, s. 818÷821.
6. Gonscz D.: Analiza i pomiary pól magnetycznych w otoczeniu elektrycznych urządzeń
przemysłowych dużej mocy. Pomiary Automatyka Kontrola, vol. 53, nr 12/2007,
s. 8587.
19/20
Slide 20
7. Gonscz D.: Ekspozycja pracowników w polu elektrycznym i magnetycznym w otoczeniu
urządzeń elektroenergetycznych. Mat. Konferencji Naukowo-Technicznej „Badania
eksploatacyjne, pomiary oraz diagnostyka w elektroenergetyce zawodowej i przemyśle”,
Ustroń 8 ÷ 9. 10. 2009 (str. 135 144).
8. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29.11.2002 r. w sprawie
najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy (Dz. U. Nr 217 z dnia 18.12.2002 r., poz. 1833).
9. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16. 12. 2011 r. zmieniające
rozporządzenie w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników
szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 274, poz. 1621).
10. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 2.02.2011r. w sprawie badań i pomiarów
czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 21, poz. 94).
11. Norma PN–EN 55011: 2012: Urządzenia przemysłowe, naukowe i medyczne.
Charakterystyki zaburzeń o częstotliwości radiowej. Poziomy dopuszczalne i metody
pomiaru, opublikowanej przez PKN dnia 23. 05. 2012r.
12. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 30.10.2003 r. w sprawie dopuszczalnych
poziomów pól elektromagnetycznych w środowisku oraz sposobów sprawdzania
dotrzymania tych poziomów (Dz. U. Nr 192 z dnia 14.11.2003 r., poz. 1883).
13. Groszko M.: Polskie przepisy o najwyższych dopuszczalnych natężeniach pól
elektrycznych i magnetycznych częstotliwości 50 Hz oraz wytyczne Wspólnoty
Europejskiej w zastosowaniu do elektroenergetyki. Medycyna Pracy, vol. 54, nr 2/2003,
s. 175÷179.
20/20