Замість припущень — вимірювання. Ми перевірили електричні, магнітні та високочастотні електромагнітні поля в BYD Song Plus за допомогою трьох професійних приладів. Вимірювання проводили під час заряджання, у салоні автомобіля та під час руху. Розповідаємо, що саме перевіряли, які прилади використовували та які результати отримали.
кандидат хімічних наук, експерт Simvolt.ua
Питання електромагнітних полів в електромобілях цілком закономірне. У звичайному автомобілі електрична система переважно обслуговує допоміжне обладнання. В електромобілі вона є основою силової установки. Під підлогою розташована тягова батарея з напругою в сотні вольт, від неї до силової електроніки та електродвигуна прокладені високовольтні кабелі. Інвертор керує роботою двигуна, DC/DC-перетворювач живить низьковольтну бортову мережу, окремо працює зарядне обладнання. Крім того, автомобіль оснащений звичайними для сучасної техніки системами бездротового зв'язку.
Під час роботи цього обладнання виникають електричні та магнітні поля різної частоти. Це нормальний фізичний процес, характерний для будь-якого електричного обладнання.
Сам факт наявності електромагнітного поля, однак, ще нічого не говорить про його рівень. Значення мають конкретні показники в місцях перебування людей і в реальних режимах роботи автомобіля. Тому замість теоретичних припущень ми провели інструментальні вимірювання.
Які електромагнітні поля можна вимірювати в електромобілі
Поняттям «електромагнітне випромінювання» у побуті часто називають різні фізичні явища. Під час перевірки електромобіля доцільно окремо оцінювати щонайменше три складові.
Низькочастотне електричне поле. Воно виникає навколо провідників та обладнання, що перебувають під напругою. Потенційними джерелами в автомобілі є силові кабелі, бортова проводка та елементи зарядної системи. Напруженість електричного поля вимірюють у вольтах на метр (В/м). Металевий кузов автомобіля значною мірою послаблює таке поле.
Низькочастотне магнітне поле. Воно пов'язане насамперед зі струмом, що проходить через провідники та електричне обладнання. У електромобілі його джерелами можуть бути силові кабелі, інвертор, електродвигун та зарядне коло. Магнітну індукцію вимірюють у мікротеслах (мкТл) або нанотеслах (нТл). На відміну від електричного поля, звичайний металевий кузов значно слабше впливає на низькочастотне магнітне поле, тому його доцільно контролювати окремо.
Високочастотне електромагнітне поле. До цього діапазону належать сигнали мобільного зв'язку, Wi-Fi, Bluetooth, телематичних систем та інших радіомодулів автомобіля. Аналогічні джерела є практично в будь-якому сучасному авто, незалежно від типу силової установки. Для повнішої оцінки електромагнітного середовища ми перевірили і цей частотний діапазон.
Для коректного вимірювання різних складових електромагнітного поля використовують прилади, призначені для відповідних частотних діапазонів і фізичних величин.
Як проводили експеримент
Об'єктом дослідження став електромобіль BYD Song Plus. Вимірювання проводив Олександр Бєда, кандидат хімічних наук, експерт Simvolt.ua.
Метою було оцінити рівні електромагнітних полів у реальних режимах експлуатації автомобіля. Тому вимірювання проводили в кількох умовах:
- під час заряджання електромобіля — біля зарядного порту та кабелю, а також у салоні;
- у салоні автомобіля на стоянці;
- у різних точках автомобіля, зокрема поблизу розташування батареї та силового обладнання;
- під час руху, коли батарея, інвертор та електродвигун працюють під навантаженням.
Різні складові електромагнітного поля контролювали відповідними приладами. Отримані результати оцінювали для кожного режиму окремо.
Які прилади використовували
Gigahertz Solutions ME3030B — аналізатор низькочастотних електричних і магнітних полів
ME3030B працює в діапазоні 16 Гц–2 кГц та дозволяє окремо вимірювати напруженість електричного поля і рівень магнітного поля. У нашому експерименті його використовували для контролю низькочастотної складової електромагнітного середовища в автомобілі — як під час заряджання, так і в інших режимах.
Прилад: Gigahertz Solutions ME3030B
TENMARS TM-192D — тривісний магнітометр
TM-192D використовували для незалежного контролю магнітного поля. Тривісний датчик одночасно враховує складові поля по осях X, Y та Z і відображає сумарне значення. Для вимірювань у салоні автомобіля це зручно, оскільки напрямок відносно джерела поля може постійно змінюватися.
Функція запису показників також дає можливість відстежувати їх зміну під час руху автомобіля.
Прилад: TENMARS TM-192D
TENMARS TM-195 — тривісний вимірювач високочастотного електромагнітного поля 50 МГц–3,5 ГГц
TM-195 застосовували для контролю високочастотної складової — сигналів систем мобільного зв'язку, Wi-Fi, Bluetooth та іншого радіообладнання автомобіля. Тривісний датчик дозволяє проводити вимірювання без необхідності точно орієнтувати прилад відносно джерела сигналу.
Прилад: TENMARS TM-195
Таким чином, використаний комплект дозволив окремо оцінити низькочастотні електричні й магнітні поля та високочастотну складову електромагнітного середовища.
Відео: вимірювання електромагнітних полів у BYD Song Plus
Таймкоди:
- 00:00 — Вступ
- 00:34 — Прилади, які використовуємо
- 01:32 — Вимірювання під час заряджання електромобіля
- 03:57 — Вимірювання електромагнітних полів під час руху
- 09:30 — Підсумки експерименту
Вимірювання під час заряджання
Заряджання — один із режимів, який нас цікавив найбільше. У цей час одночасно працюють зарядне обладнання автомобіля та силове коло, а через зарядний кабель протягом тривалого часу проходить струм.
Вимірювання проводили безпосередньо біля зарядного порту та кабелю, а також у салоні автомобіля під час заряджання. У перевірених точках перевищень контрольних рівнів не виявлено. Покази приладів у цьому режимі можна побачити у відео з позначки 01:32.
При цьому важливо враховувати відстань до джерела поля. Показники безпосередньо біля кабелю або елементів силової системи можуть відрізнятися від значень у місцях, де перебувають водій і пасажири. Саме тому під час таких досліджень важливі не лише максимальні покази біля обладнання, а й вимірювання у характерних точках салону.
Вимірювання під час руху
Вимірювання на стоянці не дають повної картини роботи електромобіля. Під час руху навантаження на силову систему постійно змінюється: під час розгону зростає струм, що віддає батарея, під час рівномірного руху режим стабілізується, а під час рекуперативного гальмування енергія повертається до батареї.
Тому частину вимірювань проводили безпосередньо під час руху, розміщуючи прилади в салоні. У цьому режимі особливо зручні тривісні датчики, які дозволяють контролювати сумарний рівень поля незалежно від орієнтації приладу.
У перевірених режимах руху перевищень контрольних рівнів також не зафіксовано. Зміну показів приладів під час їзди можна побачити у відео з позначки 03:57.
Результати експерименту
За результатами проведених вимірювань у дослідженому BYD Song Plus перевищень контрольних рівнів електромагнітних полів у перевірених режимах не виявлено.
Це стосується низькочастотного електричного та магнітного поля, а також високочастотної складової в тих точках і режимах, які були перевірені під час експерименту.
При цьому важливо правильно трактувати отриманий результат. У межах цього дослідження:
- перевіряли один конкретний автомобіль;
- вимірювання проводили в певних точках і режимах роботи;
- використовували конкретний набір приладів із визначеними робочими діапазонами;
- оцінювали фізичні параметри електромагнітних полів — це технічне вимірювання, а не медичне дослідження.
Тому коректний висновок звучить саме так: у дослідженому BYD Song Plus, у перевірених точках та режимах експлуатації, перевищень контрольних рівнів не виявлено.
Чи можна поширити цей результат на всі електромобілі
Ні. Конструкція силових систем у різних електромобілях може суттєво відрізнятися. На розподіл електричних і магнітних полів можуть впливати:
- конструкція та розташування тягової батареї;
- траса прокладання високовольтних кабелів;
- потужність електроприводу та кількість електродвигунів;
- конструкція та режими роботи інвертора;
- особливості зарядної системи;
- компонування кузова та розташування силового обладнання.
Тому результати, отримані для одного автомобіля, не варто автоматично переносити на іншу модель. Якщо потрібно оцінити конкретний електромобіль, найнадійніший спосіб — провести вимірювання безпосередньо в ньому та в тих режимах, які становлять інтерес.
Чим вимірюють електромагнітні поля
Вибір приладу залежить від того, яку саме складову електромагнітного поля потрібно оцінити.
Низькочастотне магнітне поле вимірюють магнітометрами. Для практичних вимірювань зручно використовувати тривісні моделі, які одночасно враховують поле по трьох просторових осях. Відповідні прилади представлені в розділі Магнітометри та вимірювачі магнітного поля.
Низькочастотне електричне та магнітне поле можна вимірювати спеціалізованими аналізаторами, такими як Gigahertz Solutions ME3030B.
Високочастотне електромагнітне поле від засобів мобільного зв'язку, Wi-Fi, Bluetooth та інших радіопередавачів контролюють приладами з відповідним частотним діапазоном. Вибір моделей представлений у розділі Вимірювачі електромагнітного випромінювання.
У цьому експерименті використовували Gigahertz Solutions ME3030B, TENMARS TM-192D та TENMARS TM-195.
Під час вибору приладу важливо звертати увагу не лише на сам факт наявності показів, а й на його частотний діапазон, одиниці вимірювання та призначення. Без цієї інформації коректно оцінити й порівняти отримані значення складно.
Коли може знадобитися захист від електромагнітних полів
За результатами цього експерименту підстав говорити про необхідність додаткового екранування дослідженого BYD Song Plus немає.
Однак підвищені рівні електромагнітних полів можуть зустрічатися в інших умовах — наприклад, поблизу потужного електрообладнання, силових кабелів, трансформаторного обладнання або джерел інтенсивного радіочастотного випромінювання.
Якщо вимірювання показують підвищений рівень поля, насамперед варто визначити його джерело, частотний діапазон та тип поля. У багатьох випадках ефективним рішенням може бути зміна розташування обладнання, збільшення відстані до джерела або усунення самого джерела.
Якщо цього недостатньо, можна розглядати спеціальні засоби екранування. При цьому важливо розуміти, що різні типи полів потребують різних технічних рішень. Матеріал, ефективний для високочастотного радіосигналу, не обов'язково буде ефективним для низькочастотного магнітного поля.
Тому екранування доцільно підбирати після вимірювання та визначення характеристик конкретного джерела.
Відповідні матеріали та рішення представлені в розділі Засоби захисту від електромагнітного випромінювання.
Висновок
Електромагнітні поля в електромобілі є природним наслідком роботи його електричного та електронного обладнання. Оцінювати їх варто не за самим фактом наявності, а за результатами вимірювань у конкретних точках і режимах роботи автомобіля.
У дослідженому BYD Song Plus під час заряджання, на стоянці та під час руху перевищень контрольних рівнів у перевірених точках не виявлено. Це результат конкретного експерименту з конкретним автомобілем і набором вимірювальних приладів, а не універсальна характеристика всіх електромобілів.
Якщо потрібно оцінити електромагнітне поле в автомобілі, приміщенні чи поблизу електрообладнання, логіка проста: спочатку провести коректні вимірювання, визначити джерело та характер поля, а вже після цього вирішувати, чи потрібні будь-які додаткові заходи.
