Zračenje elektromagnetskih polja vrlo niskih frekvencija i njihov uticaj na okolinu

Zračenje elektromagnetskih polja vrlo niskih frekvencija i njihov uticaj na okolinu

Vladimir Šinik, Željko V.Despotović*

Tehnički fakultet “Mihajlo Pupin” Zrenjanin

*Institut ”Mihajlo Pupin”, Beograd

Zlatibor, 24-28.03.2015

IZVORI JEDNOSMERNIH ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH POLJA

• Polja jednosmjerne struje DC (Direct Current) su poznatija i kao statička polja, jer se ne menjaju tokom vremena.

• Njihova frekvencija je jednaka nuli pa je talasna dužina beskonačna.

• Elektromagnetsko polje koje proizvodi jednosmjerna struja može izazvati peckanje kada stojimo blizu visokovoltažnog izvora ili nam se kosa uspravi.

IZVORI JEDNOSMERNIH ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH POLJA-Magnetosfera

• Zemlja proizvodi elektromagnetsko polje, koje je skoro statičko. Ovo polje stvara Zemlja svojim magnetizmom, Sunčevim aktivnostima, te atmosferskim pražnjenjima u obliku munja i električnih oluja.

• Zemljino statičko električno polje zavisi od stanja u atmosferi. Za vreme mirnog i vedrog vremena polje ima jačinu oko 150-300 V/m, ali za vreme električne oluje može dostići vrednost i preko 10 000 V/m


• Intenzitet Zemljinog magnetskog polja kreće se od 30 µТ do 70 µТ u zavisnosti od geografske širine i sastava Zemljine kore (magnetski provodne rude ili lokalne planine).

• Jačina gustine Zemljinog magnetskog polja na geografskoj širini od 50° je 58 µТ, a na ekvatoru (0° geografske širine) je 31 µТ Prosečna jačina gustine Zemljinog magnetskog polja iznosi 45 µТ


• Interesantno je primetiti da čovek samim kretanjem u Zemljinom magnetskom polju izaziva indukovanje električnog polja unutar svog tela.

• Na primer, brzim trčanjem oko 8 m/s, stvara se unutrašnje električno polje od 400 µV/m.

• Takva jačina električnog polja može indukovati niskofrekventno magnetsko polje gustine magnetskog toka od 20 µТ.


• Zemljina magnetosfera je dinamički pojas plutajuće plazme vođene magnetskim poljem, koja ponekad dolazi u dodir sa sunčevim magnetskim poljem.

• U magnetosferi se nalazi hladna plazma koja potiče iz jonosfere, vruća plazma koja potiče iz spoljašnje strane sunčeve atmosfere, i još topliju plazmu ubrzanu do ogromnih brzina, koja se može i usijati na gornjim slojevima zemljine atmosfere stvarajući polarnu svetlost bilo na južnoj ili severnoj hemisferi.

http://serbian.cri.cn/1401/2014/08/04/181s148519.htm

http://bgkafana.forumsr.com/t121-polarna-svetlost-polar-light

http://www.nadlanu.com/pocetna/zabava/zanimljivosti/Tri-godine-do-jednog-snimka-magije-Aurore-borealis-VIDEO.a-143758.299.html


• Sila sunčanih vetrova potiskuje magnetosferu, stiskajući je sa strane prema Suncu i razvlačeći je na noćnoj strani u dugi rep. Ovaj efekt se zove magnetni rep, koji se proteže hiljadama kilometara u svemir.

.

http://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BA%D0%B0:Magnetosphere_rendition.jpg


• Jedna količina kosmičkih zraka dolazi tako brzo i pod takvim uglovima da prisutno magnetsko polje nije dovoljno jako da ih skrene tako da mimoiđu Zemlju.

• U polarnim oblastima, zraci koji dolaze duž ovih linija sile se ne podvrgavaju skretanju. Time se zeli reći da

magnetski štit ne omogućava totalnu zaštitu.

• Geomagnetski pojačavajući efekt utiče da su kancerogena oboljenja, nastala od sunčevog zračenja češća u industrijskim zemljama na većim geografskim širinama!!!


• Solarna aktivnost izaziva geomagnetski indukovane struje, koje mogu teći unutar i izvan električne mreže kroz razne tačke uzemljenja.

• Frekvencija ovih struja je veoma mala (ispod 1 Hz) , pa je možemo svrstati u skoro jednosmjernu struju.

• Ove struje izmerene u Sjevernoj Americi iznosile su 184 A dok je u Finskoj izmerena vrednost 200 A

http://www.spxtransformersolutions.com/news/FERC_GIC_2.2014.html

Magnetska Rezonansa • Magnetska rezonansa je postala značajno dijagnostičko sredstvo

kojim se dobija kvalitetan uvid u unutrašnjost ljudskog tela Stacionarno magnetsko polje stvara uređaj koji se zove magnetsko

rezonansni skener MRS (Magnetic Resonanc. Scanner).

• Blok šema ovog uređaja prikazana je na slici

Svaki sistem magnetske rezonanse je sastavljen iz tri glavne komponente bez koji nema dobijanja dijagnostičkih slika mekih delova ljudskog tela: -Magnet koji proizvodi statičko homogeno magnetsko polje(0.2-4 Tesle) -Radio frekventni predajnik i prijemnik -Gradijentni(magnetski) sistem u X;Y i Z osama

Magnetska rezonansa

• Veruje se da pregledi uređajima MRS nemaju štetne posledice za ljudsko zdravlje.

• Ipak treba imati u vidu da se zbog primene radiofrekventnog impulsa veoma velike snage 12-15 kW, pri svakom preseku-snimku, temperatura ljudskog tela povećava za 00.3 C

Magnetska rezonansa

• Statičko magnetsko polje pri kraćoj upotrebi ne izaziva neke vidljive efekte, pogotovo ne do jačine magnetske indukcije od 1.5 T. Magnetsko polje od 4 T može da prouzrokuje vrtoglavicu, svetlosne efekte pri pomeranju očiju i metalni ukus u ustima.

• Magnetskom rezonansom ne mogu se pregledati jedino pacijenti koji imaju ugrađene pejsmejkere ili ugrađena feromagnetna strana tela u organizmu.

IZVORI VREMENSKI PROMENLJIVIH ELEKTRIČNIH I MAGNETSKIH POLJA

• Polja ekstremno niskih frekvencija prostiru se do 3 kHz. Na ovim frekvencijama u slobodnom prostoru talasne dužine su veoma velike (6000 km na 50 Hz, odnosno 5000 km na 60 Hz), a električna i magnetska polja deluju odvojeno jedno od drugih, pa se mogu zasebno i meriti.

• Polja ekstremno niskih frekvencija se najviše koriste u elektroenergetskim primenama (prenos i distribucija električne energije), te za strateške komunikacije između podmornica.

• Polja ovih frekvencija nisu pogodna za telekomunikacije usled brojnih ograničenosti tog frekventnog pojasa kao i nepremostivih teškoća za konstrukciju odgovarajuće antene

ELEKTROMAGNETSKA POLJA VRLO NISKIH FREKVENCIJA U NAŠEM OKRUŽENJU

• Mi smo izloženi vrlo niskim frekvencijama (VNF) magnetskim i električnim poljima koja potiču iz mnogo izvora: prenosnih vodova koji povezuju elektrane i domaćinstva preko distributivnih vodova i kablova koji razvode energiju do naših kuća, škola, i radnih mesta, transformatorskih stanica, transformatora, instalacija u našim kućama i zgradama i različitih drugih električnih uređaja.

Osnovna struktura elektroenergetskog sistema

Nadzemni energetski vodovi

• Polje između provodnika je intenzivno, ali obično je zatvoreno između njih.

• Karakteristike magnetskog polja u prostoru oko provodnika dalekovoda zavise od: - položaja u odnosu na stubove dalekovoda, - visine provodnika, - jačine struja kroz provodnike, - geometrijske raspodele provodnika, - broja vodova, - da li je realizovano, kod dva voda, premeštanje faza Numerička simulacija

magnetskog polja oko provodnika dalekovoda. Stub nosi dva voda (šest provodnika).

Nadzemni energetski vodovi Prostor ispod vodova dalekovoda

Zbog temperature okoline, visina najnižeg provodnika (h2) leti je manja, a zimi veća, zbog toga su nivoi polja u tom prostoru leti veći, a zimi manji.

Kod dalekovoda istog napona, opterećenja i rasporeda provodnika, oni sa većom visinom najnižeg provodnika predstavljaju manju opasnost za stanare i prolaznike.


• Određivanje raspodela električnog, magnetskog i elektromagnetskog polja može se realizovati na više načina, i to: - metodom najgoreg slučaja ( sa stanovišta potencijalne žrtve), - statističkom metodom - fazi metodom


• Metoda najgoreg slučaja je postupak u kome se analitičkim ili numeričkim metodama izračunava raspodela polja za maksimalno moguće opterećenje dalekovoda.

• Ovde se ne vodi računa da se nivo opterećenja menja tokom 24 časa, da postoji značajna razlika između opterećenja u radnim i neradnim danima

• U proračun se ulazi sa najvećim mogućim strujnim opterećenjima.


• Statistička metoda omogućava prevazilaženje opisanog „slepila“ metode najgoreg slučaja. Ova metoda je složenija i teže izvodljiva, jer se zahteva definisanje statističkog modela za opterećenje voda.

• Statistička metoda zahteva veliki broj kvalitetnih merenja tokom dužeg perioda i u uslovima različitog opterećenja.


• Fazi metoda je kombinacija ekspertske metode i fazi logike

• Ona omogućava dobijanje upotrebljivih rezultata na osnovu bitno manjeg broja merenja u odnosu na statistički metod.

• Metoda zahteva posebno definisanje strategije i organizacije merenja.

• Zbog smanjenog broja merenja, ona je jeftinija i dostupnija zainteresovanim.

Transformatorske stanice

• Dešava se da su transformatorske stanice često locirane blizu škola i kuća, moraju se razmatrati kao bliski izvori električnih i magnetskih polja.

• Transformatori su izvori jakih magnetskih polja jer im se princip rada zasniva na vremenski promenljivim magnetskim poljima.


• Transformatore kao samostalne uređaje nalazimo u seoskim sredinama (stubni transformatori), te u gradskim sredinama, najčešće unutar stambenih zgrada.

• Transformatori u stambenim zgradama negativno utiču na ljude u stanovima iznad njih.

• Ti transformatori, stvaraju izuzetno jaka električna i magnetska polja, a u zgradi se inače ugrađuju radi uštede, iako tehničke preporuke to dozvoljavaju samo u izuzetnim slučajevima.


• Najpouzdanija zaštita u ovom slučaju je izoliranje prostora čeličnim pločama. Upotrebljava se čelik visoke magnetske permeabilosti i vodljivosti.

Prikaz smanjenja gustoće magnetskog toka postavljanjem čelične ploče

Prevozna sredstva na električni pogon

Kućni električni uređaji

BIOLOŠKI EFEKTI ELEKTROMAGNETSKIH POLJA VNF

• Biološkim efektom se naziva pojava koja se dešava kada izloženost EM poljima prouzrokuje primetnu fiziološku promenu u živom sistemu.

• Zdravstveni efekti su često posljedica bioloških efekata koji se akumulišu tokom vremena i zavise od nivoa izloženosti.

• Prema tome, potrebno je poznavati biološke efekte radi razumevanja mogućih zdravstenih problema.

• Godinama naučnici pokušavaju da dokažu uticaj elektromagnetskog polja vrlo niskih frekvencija (VNF) na žive organizme


• Električna polja mogu delovati silom na naelektrisane i

nenaelektrisane molekule ili ćelijske strukture unutar živih sistema.

• Ove sile mogu izazvati kretanje naelektrisanih čestica, orijentisati ili promeniti ćelijske strukture, orijentisati dipolne molekule, ili indukovati napone duž ćelijske membrane.

• Intenzitet tih efekata ovisi o jačini električnog polja, električnim osobinama tela koja variraju ovisno o vrsti tkiva, kao i o frekvenciji delujućeg polja.

• Kod ljudi u električnom polju 10-30 kV/m, može se javiti osećaj neprijatnosti ili "vibracije" kose, ili pak peckanje ispod odela


• Magnetska polja takođe, mogu djelovati silom na ćelijske

strukture, ali pošto su biološki materijali većinom nemagnetski, ove sile su obično vrlo male.

• Takođe, magnetska polja mogu indukovati električna polja u telu.

• Pri izlaganju magnetskom polju frekvencije 50Hz, do magnetske indukcije od 5mT ne registruju se značajniji efekti,

• u polju inenziteta 5-50mT javljaju se u očima svetlo žuti i svetlo plavi krugovi i svetlucanje, kao i efekti na nervnom sistemu

• pojava ekstrasistolije i ventrikularne fibrilacije javlja u poljima intenziteta preko 500mT.


• Iako se električna i magnetska polja često javljaju zajedno, naglasak je na negativnom djelovanju magnetskog polja.

• Uzrok tome je što je magnetska polja teško zaustaviti, i ona lako prodiru kroz zgrade i ljude, nasuprot električnim poljima koja imaju malu sposobnost prodiranja kroz zgrade ili čak ljudsku kožu.

BIOLOŠKI EFEKTI ELEKTROMAGNETSKIH POLJA VLF

• Iako ljudsko telo može kompenzovati velik broj efekata

koje uzrokuju elektromagnetska polja, još nije u potpunosti istraženo kakve efekte po čoveka i njegovo zdravlje mogu imati elektromagnetska polja, te su još potrebna brojna istraživanja na tom području.

• Ono što još uvek nije dovoljno proučeno jest međudelovanje elektromagnetskih polja i organske materije, pogotovo ljudskog organizma.

• Kao i svaki drugi medij, organizam se opisuje električnim konstantama, odnosno u električnom smislu, biološko tkivo je dielektrik s gubicima, kojeg se opisuje odgovarajućim provodnostima.


• Iako su osnovna saznanja o međudelovanju elektromagnetskih polja s materijalima postavljene u davno u vidu skupa Maksvelovih jednačina, primena tih fundamentalnih zakona elektromagnetizma na žive sisteme predstavlja posebno težak zadatak.


• Uzrok poteškoća leži u posebnoj kompleksnosti i

višestrukim nivoima organizovanosti bioloških sistema kao i u varijabilnosti električnih osobina bioloških tkiva.

• Još uvek su nedovoljno istraženi mehanizmi međudelovanja elektromagnetskog zračenja i organske materije, te nedostatak veze između eksperimentalnih podataka na ćelijskom nivou, te eksperimentalnih podataka na životinjama i ljudima višestruko komplikuje tumačenje rezultata u ovoj problematici


• Do danas su razmatrani brojni mehanizmi za

elektromagnetsko međudelovanje sa živim sistemima, ali nisu svi valjano elaborirani i naučno potvrđeni.

• Pri tome je bitno naglasiti da sprega između elektromagnetskih polja i živog organizma značajno ovisi o frekvenciji delujućeg elektromagnetskog polja kojem je tkivo izloženo.

ZAKLJUČAK

• Prisustvo elektromagnetskih polja u okolini i njihov potencijalni štetni uticaj na ljudsko zdravlje izaziva postojan naučni, tehnički, a vrlo često i javni interes.

• Istraživanja bioloških učinaka elektromagnetskih polja integriše različite aspekte elektromagnetskog zračenja kao što su biološki, medecinski, epidemiološki, pa i socijalno-pravni.

• Jasno je da zaista mali broj naučnika i istraživača može u potpunosti obuhvatiti sve ove aspekte teme.

• S obzirom na to da nije isključeno postojanje rizika po čovekovo zdravlje usled porasta elektromagnetskog smoga nužno je provesti detaljnu analizu bioučinaka elektromagnetskog polja te razviti odgovarajuće zaštite kako za radnu tako i za opštu populaciju.

Documents

Zračenje elektromagnetskih polja vrlo niskih frekvencija i njihov uticaj na okolinu