CALCULATION OF MAGNETIC AND ELECTRIC FIELDS OF A SINGLE RAIL TRACK AND INFLUENCE ON HUMANS
Download as PPTX, PDF0 likes344 views
Dokument razmatra utjecaj elektromagnetskih polja, posebno blizu elektrificiranih željezničkih pruga, na ljude te predstavlja proračune i usporedbe s normama i propisima. Rezultati ukazuju da su vrijednosti magnetskog polja u blizini tračnica iznad preporučenih, dok električna polja ostaju unutar sigurnih graničnih vrijednosti. Buduće mjere vjerojatno će uključivati smanjenje dopuštenih vrijednosti magnetskih i električnih polja, što će utjecati na projektiranje sustava električne vuče.
![Rezultati mjerenja jakosti električnog polja dostupni u
literaturi [7], izvedeni u točkama prikazanim na slici 8,
dati su u tablici 1.
Mjerna
točka
Napon
kontaktne
mreže kV
Jakost električnog
polja E, kV/m
A 25,74 1,28
B 25,87 1,55
C 26,38 1,70
D 26,15 0,80
E 25,95 1,02](https://image.slidesharecdn.com/594322cd-8f43-49ba-98eb-4d829b702516-151015204701-lva1-app6891/85/CALCULATION-OF-MAGNETIC-AND-ELECTRIC-FIELDS-OF-A-SINGLE-RAIL-TRACK-AND-INFLUENCE-ON-HUMANS-14-320.jpg)
![Država/institucija
Populacija-vrijeme izloženosti
[sati]
Dozvoljeno E
[kV/m]
Dozvoljeno B
[μT]
CENELEC (1995) SIST ENV 50166
opća populacija
radnici t≤80/E
10
30
640
1600
ICNIRP (1998)
opća populacija
radnici
5
10
100
500
THE COUNCIL OF THE
EUROPEN UNION (1999)
opća populacija 5 100
CIGRE & WHO izjava za javnost
(1983)
20 300
Njemačka (1996) opća populacija 5 100
Italija (1992)
opća populacija
profesionalno izloženi-nekoliko
sati dnevno
5
10
100
1000
Austrija (1988)
opća populacija
profesionalno izloženi
10
20
500
2000
Nizozemska (1998) cijelo tijelo 8 120
Slovenija (1996)
I. područje
II. područje
0,5
10
10
100
Švicarska (1999)
opća populacija dopuštena
emisija kod novih područja na
osjetljivim područjima
5
100
1
Velika Britanija NRPB (1993)
(60Hz)
opća populacija
profesionalno izloženi
10
10
1333
1333
SAD ACGIG (1998) (60Hz) profesionalno izloženi 25 1000
Australia NH&MRC (1989)
opća populacija
profesionalno izloženi
5
10
100
500
Hrvatska
profesionalno izloženi-8h
područja povećane osjetljivosti
5
2
100
40](https://image.slidesharecdn.com/594322cd-8f43-49ba-98eb-4d829b702516-151015204701-lva1-app6891/85/CALCULATION-OF-MAGNETIC-AND-ELECTRIC-FIELDS-OF-A-SINGLE-RAIL-TRACK-AND-INFLUENCE-ON-HUMANS-17-320.jpg)
![ZAKLJUČAK
Izvedeni proračuni pokazuju da su vrijednosti magnetskog polja u neposrednoj
blizini tračnica, iznad dopuštenih i preporučenih vrijednosti datih u
smjernicama [8] i preporuci [9]. Vrijednosti električnog polja u prostoru
dostupnom ljudima nisu iznad graničnih vrijednosti datih od strane država i
institucija. Rezultati dobiveni proračunom dobro korespondiraju sa izmjerenim
vrijednostima datim u literaturi [7].
Prema izvedenim proračunima nema opasnosti od magnetskih i električnih
polja za opću populaciju.
U Sloveniji, Italiji i Švicarskoj propisane su najniže vrijednosti dozvoljenih
magnetskih i električnih polja, te je tako usvojen preventivni pristup.
Za smanjenje jakosti magnetskog polja moguće su izvedbe sustava električne
vuče sa usisnim transformatorima ili izvedba povratnog voda sa užetom u tlu
ispod tračnica. Ova tehnička rješenja znatno poskupljuju i kompliciraju
izgradnju sustava električne vuče.
Budućnost vjerojatno donosi daljnje smanjenje dopuštenih vrijednosti
magnetskog i električnog polja i to će odrediti pravce u projektiranju dijelova
sustava električne vuče.](https://image.slidesharecdn.com/594322cd-8f43-49ba-98eb-4d829b702516-151015204701-lva1-app6891/85/CALCULATION-OF-MAGNETIC-AND-ELECTRIC-FIELDS-OF-A-SINGLE-RAIL-TRACK-AND-INFLUENCE-ON-HUMANS-18-320.jpg)
CALCULATION OF MAGNETIC AND ELECTRIC FIELDS OF A SINGLE RAIL TRACK AND INFLUENCE ON HUMANS
- 1. CALCULATION OF MAGNETIC AND ELECTRIC FIELDS OF A SINGLE RAIL TRACK AND INFLUENCE ON HUMANS
- 2. U posljednje vrijeme vlada povećani interes za utjecaje električkih i posebice magnetskih polja pogonskih frekvencija na okolinu. Sve veća zabrinutost uslijed izlaganja ljudi štetnom djelovanju elektromagnetskog polja frekvencije 50-60 Hz tokom dužeg razdoblja rezultirala je strogim propisima u nekim državama u tom području. Elektrificirane željezničke pruge su kompleksni elektromagnetski sustavi koji se sastoje od elektrovučnih podstanica (EVP), voznog voda, tračnica kao povratnog strujnog voda i vlakova kao tereta izrazito dinamičkog karaktera. Magnetsko polje potječe od električne struje voznog voda i električne struje povratnog voda. Električno polje potječe od naboja kontatne mreže.
- 3. Proračun jakosti magnetskog polja sustava električne vuče
- 4. Struja vuče koja protječe kroz vozni vod je data izrazom: 𝑰 = 𝑰 𝒌 + 𝑰 𝒏 gdje je: 𝑰 𝒌 - struja kroz kontaktni provodnik, 𝑰 𝒏 - struja kroz nosivo uže 𝑰 𝒌 = 𝟎, 𝟓𝟔 ∙ 𝑰 𝑰 𝒏 = 𝟎, 𝟒𝟒 ∙ 𝑰 Srednja vrijednost struje kroz tračnice 𝑰Š𝒔𝒓𝒆𝒅. = 𝟏 − 𝜺 ∙ 𝑰 ∙ 𝟏−𝒆−𝒌∙𝑳 𝒌∙𝑳 + 𝜺 ∙ 𝑰 gdje je: - 𝑳 - udaljenost između elektrovučne podstanice i lokomotive (mjesta kratkog spoja), - 𝑰 - struja vuče 𝑨 , - 𝒌 - koeficijent prostiranja 𝒌𝒎−𝟏 , - 𝜺 - omjer međusobne impedancije vozni vod- povratni strujni krug i impedancije povratnog strujnog kruga
- 5. Proračun vektora magnetskog polja u točki (x,y) Tračnice normalnog kolosijeka širine 𝒅 = 𝟏𝟓𝟎𝟎 𝒎𝒎 se nalaze u koordinatama (– 𝒂, 𝟎) i (𝒂, 𝟎), gdje je 𝒂 = 𝒅 𝟐 = 𝟕𝟓𝟎 𝒎𝒎
- 6. Izraz za vektor jakosti magnetskog polja u proizvoljnoj točki (𝒙, 𝒚) 𝑯 = 𝑯 𝒙 + 𝑯 𝒚 = 𝑯 𝒙 ∙ 𝒊 + 𝑯 𝒚 ∙ 𝒋 𝑯 𝒙 = 𝟏 𝟐𝝅 𝑰 𝒏 ∙ 𝜶 + 𝑰 𝒌 ∙ 𝜷 + 𝒚∙𝑰Š𝒔𝒓𝒆𝒅. 𝟐 ∙ 𝜸 𝒊 𝑨 𝒎 𝑯 𝒚 = 𝟏 𝟐𝝅 𝑰 𝒏∙𝜶 𝒉 𝒏−𝒚 + 𝑰 𝒌∙𝜷 𝒉 𝒌−𝒚 ∙ 𝒙 − 𝑰Š𝒔𝒓𝒆𝒅. 𝟐 ∙ 𝜹 𝒋 𝑨 𝒎 gdje je: 𝒉 𝒏-visina ekvivalentnog nosivog užeta 𝒎 , 𝒉 𝒌-visina kontaktnog provodnika 𝒎 𝜶 = 𝒉 𝒏 − 𝒚 𝒙 𝟐 + 𝒉 𝒏 − 𝒚 𝟐 𝜷 = 𝒉 𝒌 − 𝒚 𝒙 𝟐 + 𝒉 𝒌 − 𝒚 𝟐 𝜸 = 𝟏 𝒙 − 𝒂 𝟐 + 𝒚 𝟐 + 𝟏 𝒙 + 𝒂 𝟐 + 𝒚 𝟐 𝜹 = 𝒙 − 𝒂 𝒙 − 𝒂 𝟐 + 𝒚 𝟐 + 𝒙 + 𝒂 𝒙 + 𝒂 𝟐 + 𝒚 𝟐
- 7. Magnetska indukcija se računa prema sljedećim izrazima: 𝑩 𝒙 = 𝝁 𝟎 ∙ 𝑯 𝒙 𝑻 𝑩 𝒀 = 𝝁 𝟎 ∙ 𝑯 𝒚 𝑻 gdje je: 𝝁 𝟎 = 𝟒𝝅 ∙ 𝟏𝟎−𝟕 𝑯 𝒎 - magnetska permeabilnost zraka Kompleksna vrijednost magnetske indukcije u proizvoljnoj točki (𝒙, 𝒚) ispod kontaktne mreže se može izračunati prema izrazu: 𝑩 = 𝑩 𝒙 𝟐 + 𝑩 𝒚 𝟐
- 8. Proračun jakosti električnog polja Proračun jakosti električnog polja metodom ogledanja (odslikavanja) Proračun vektora električnog polja u točki (x,y)
- 9. 𝑽 = 𝑷 ∙ 𝑸 gdje su: 𝑽 - jednostupčana matrica potencijala vodiča, 𝑷 - kvadratna matrica potencijalnih koeficijenata, 𝑸 - jednostupčana matrica naboja vodiča. 𝑬 𝒙 = 𝒙 𝟐𝝅𝜺 𝟎 𝑸 𝒏 𝟏 𝑨 𝟐 − 𝟏 𝑩 𝟐 + 𝑸 𝒌 𝟏 𝑪 𝟐 − 𝟏 𝑫 𝟐 𝑽 𝒌𝒎 𝑬 𝒚 = 𝟏 𝟐𝝅𝜺 𝟎 𝑸 𝒏 𝒉 𝒏 − 𝒚 𝑨 𝟐 − 𝒉 𝒏 + 𝒚 𝑩 𝟐 + 𝑸 𝒌 𝒉 𝒌 − 𝒚 𝑪 𝟐 − 𝒉 𝒌 + 𝒚 𝑫 𝟐 𝑽 𝒌𝒎 gdje je: 𝑨 𝟐 = 𝒙 𝟐 + 𝒉 𝒏 − 𝒚 𝟐 ; 𝑩 𝟐 = 𝒙 𝟐 + 𝒉 𝒏 + 𝒚 𝟐 𝑪 𝟐 = 𝒙 𝟐 + 𝒉 𝒌 − 𝒚 𝟐 ; 𝑫 𝟐 = 𝒙 𝟐 + 𝒉 𝒌 + 𝒚 𝟐 𝑬 = 𝑬 𝒙 𝟐 + 𝑬 𝒚 𝟐
- 10. Rezultati proračuna Magnetska indukcija u osovini kolosijeka
- 11. Magnetska indukcija iznad desne tračnice
- 12. Magnetska indukcija za 𝐱 = 𝟏 𝐦
- 13. Rezultati proračuna jakosti električnog polja 𝑄 𝑛 = 133 𝜇𝐶 𝑘𝑚 ; 𝑄 𝑘 = 140 𝜇𝐶 𝑘𝑚
- 14. Rezultati mjerenja jakosti električnog polja dostupni u literaturi [7], izvedeni u točkama prikazanim na slici 8, dati su u tablici 1. Mjerna točka Napon kontaktne mreže kV Jakost električnog polja E, kV/m A 25,74 1,28 B 25,87 1,55 C 26,38 1,70 D 26,15 0,80 E 25,95 1,02
- 15. Pregled i usporedba normi i propisa na području elektromagnetskog zračenja Smjernice ICNIRP Međunarodna organizacija za zaštitu od neionizirajućih zračenja pod nazivom Internacionalna komisija za zaštitu od neionizirajučih zračenja (Internatiomal Commision for Non-Ionizing Radiation Protection-ICNIRP) izdala je 1998. smjernice u vezi dopuštenih graničnih vrijednosti polja Usvojeni su sljedeći kriteriji za dopuštene vrijednosti polja: 𝑬 = 𝟓 𝒌𝑽 𝒎 i 𝑩 = 𝟏𝟎𝟎 𝝁𝑻 za opću populaciju 𝑬 = 𝟏𝟎 𝒌𝑽 𝒎 i 𝑩 = 𝟓𝟎𝟎 𝝁𝑻 kod izlaganja profesionalnih radnika pri radu. Mogu biti dozvoljene i više vrijednosti od navedenih ukoliko se pokaže da se ne prelazi temeljno ograničenje strujne gutoće u tijeli čovjeka od 𝟐 𝒎𝑨 𝒎 𝟐 za opću populaciju odnosno 𝟏𝟎 𝒎𝑨 𝒎 𝟐 za profesionalce Preporuke Savjeta Europe Granične vrijednosti su: 𝑬 = 𝟓 𝒌𝑽 𝒎 i 𝑩 = 𝟏𝟎𝟎 𝝁𝑻 uz uvjet strujne gustoće 𝟐 𝒎𝑨 𝒎 𝟐 za f=50 Hz
- 16. Propisi nekih zemalja u Europi i svijetu ACGIH - American Conferenc Governmental Industrial Hygienists, CENELEC - Comité Européen de Normalisation Electrotechnique European Committee for Electrotechnical Standardization), ICNIRP - International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, NH&MRC - National Health & Medical Research Council, NRPB - National Radiological Protection Board.
- 17. Država/institucija Populacija-vrijeme izloženosti [sati] Dozvoljeno E [kV/m] Dozvoljeno B [μT] CENELEC (1995) SIST ENV 50166 opća populacija radnici t≤80/E 10 30 640 1600 ICNIRP (1998) opća populacija radnici 5 10 100 500 THE COUNCIL OF THE EUROPEN UNION (1999) opća populacija 5 100 CIGRE & WHO izjava za javnost (1983) 20 300 Njemačka (1996) opća populacija 5 100 Italija (1992) opća populacija profesionalno izloženi-nekoliko sati dnevno 5 10 100 1000 Austrija (1988) opća populacija profesionalno izloženi 10 20 500 2000 Nizozemska (1998) cijelo tijelo 8 120 Slovenija (1996) I. područje II. područje 0,5 10 10 100 Švicarska (1999) opća populacija dopuštena emisija kod novih područja na osjetljivim područjima 5 100 1 Velika Britanija NRPB (1993) (60Hz) opća populacija profesionalno izloženi 10 10 1333 1333 SAD ACGIG (1998) (60Hz) profesionalno izloženi 25 1000 Australia NH&MRC (1989) opća populacija profesionalno izloženi 5 10 100 500 Hrvatska profesionalno izloženi-8h područja povećane osjetljivosti 5 2 100 40
- 18. ZAKLJUČAK Izvedeni proračuni pokazuju da su vrijednosti magnetskog polja u neposrednoj blizini tračnica, iznad dopuštenih i preporučenih vrijednosti datih u smjernicama [8] i preporuci [9]. Vrijednosti električnog polja u prostoru dostupnom ljudima nisu iznad graničnih vrijednosti datih od strane država i institucija. Rezultati dobiveni proračunom dobro korespondiraju sa izmjerenim vrijednostima datim u literaturi [7]. Prema izvedenim proračunima nema opasnosti od magnetskih i električnih polja za opću populaciju. U Sloveniji, Italiji i Švicarskoj propisane su najniže vrijednosti dozvoljenih magnetskih i električnih polja, te je tako usvojen preventivni pristup. Za smanjenje jakosti magnetskog polja moguće su izvedbe sustava električne vuče sa usisnim transformatorima ili izvedba povratnog voda sa užetom u tlu ispod tračnica. Ova tehnička rješenja znatno poskupljuju i kompliciraju izgradnju sustava električne vuče. Budućnost vjerojatno donosi daljnje smanjenje dopuštenih vrijednosti magnetskog i električnog polja i to će odrediti pravce u projektiranju dijelova sustava električne vuče.