Вместо предположений — измерения. Мы проверили электрические, магнитные и высокочастотные электромагнитные поля в BYD Song Plus с помощью трёх профессиональных приборов. Измерения проводили во время зарядки, в салоне автомобиля и во время движения. Рассказываем, что именно проверяли, какие приборы использовали и какие результаты получили.
кандидат химических наук, эксперт Simvolt.ua
Вопрос об электромагнитных полях в электромобилях вполне закономерен. В обычном автомобиле электрическая система в основном обслуживает вспомогательное оборудование. В электромобиле она является основой силовой установки. Под полом расположена тяговая батарея с напряжением в сотни вольт, от неё к силовой электронике и электродвигателю проложены высоковольтные кабели. Инвертор управляет работой двигателя, DC/DC-преобразователь питает низковольтную бортовую сеть, отдельно работает зарядное оборудование. Кроме того, автомобиль оснащён обычными для современной техники системами беспроводной связи.
При работе этого оборудования возникают электрические и магнитные поля различной частоты. Это нормальный физический процесс, характерный для любого электрического оборудования.
Однако сам факт наличия электромагнитного поля ещё ничего не говорит о его уровне. Значение имеют конкретные показатели в местах нахождения людей и в реальных режимах работы автомобиля. Поэтому вместо теоретических предположений мы провели инструментальные измерения.
Какие электромагнитные поля можно измерять в электромобиле
Понятием «электромагнитное излучение» в быту часто называют разные физические явления. При проверке электромобиля целесообразно отдельно оценивать как минимум три составляющие.
Низкочастотное электрическое поле. Оно возникает вокруг проводников и оборудования, находящихся под напряжением. Потенциальные источники в автомобиле — силовые кабели, бортовая проводка и элементы зарядной системы. Напряжённость электрического поля измеряют в вольтах на метр (В/м). Металлический кузов автомобиля в значительной степени ослабляет такое поле.
Низкочастотное магнитное поле. Оно связано прежде всего с током, протекающим через проводники и электрическое оборудование. В электромобиле его источниками могут быть силовые кабели, инвертор, электродвигатель и зарядная цепь. Магнитную индукцию измеряют в микротеслах (мкТл) или нанотеслах (нТл). В отличие от электрического поля, обычный металлический кузов значительно слабее влияет на низкочастотное магнитное поле, поэтому его целесообразно контролировать отдельно.
Высокочастотное электромагнитное поле. К этому диапазону относятся сигналы мобильной связи, Wi-Fi, Bluetooth, телематических систем и других радиомодулей автомобиля. Аналогичные источники есть практически в любом современном авто, независимо от типа силовой установки. Для более полной оценки электромагнитной обстановки мы проверили и этот частотный диапазон.
Для корректного измерения разных составляющих электромагнитного поля используют приборы, предназначенные для соответствующих частотных диапазонов и физических величин.
Как проводили эксперимент
Объектом исследования стал электромобиль BYD Song Plus. Измерения проводил Александр Беда, кандидат химических наук, эксперт Simvolt.ua.
Целью было оценить уровни электромагнитных полей в реальных режимах эксплуатации автомобиля. Поэтому измерения проводили в нескольких условиях:
- во время зарядки электромобиля — возле зарядного порта и кабеля, а также в салоне;
- в салоне автомобиля на стоянке;
- в разных точках автомобиля, в том числе вблизи расположения батареи и силового оборудования;
- во время движения, когда батарея, инвертор и электродвигатель работают под нагрузкой.
Разные составляющие электромагнитного поля контролировали соответствующими приборами. Полученные результаты оценивали для каждого режима отдельно.
Какие приборы использовали
Gigahertz Solutions ME3030B — анализатор низкочастотных электрических и магнитных полей
ME3030B работает в диапазоне 16 Гц–2 кГц и позволяет отдельно измерять напряжённость электрического поля и уровень магнитного поля. В нашем эксперименте его использовали для контроля низкочастотной составляющей электромагнитной обстановки в автомобиле — как во время зарядки, так и в других режимах.
Прибор: Gigahertz Solutions ME3030B
TENMARS TM-192D — трёхосевой магнитометр
TM-192D использовали для независимого контроля магнитного поля. Трёхосевой датчик одновременно учитывает составляющие поля по осям X, Y и Z и отображает суммарное значение. Для измерений в салоне автомобиля это удобно, поскольку направление относительно источника поля может постоянно меняться.
Функция записи показаний также позволяет отслеживать их изменение во время движения автомобиля.
Прибор: TENMARS TM-192D
TENMARS TM-195 — трёхосевой измеритель высокочастотного электромагнитного поля 50 МГц–3,5 ГГц
TM-195 применяли для контроля высокочастотной составляющей — сигналов систем мобильной связи, Wi-Fi, Bluetooth и другого радиооборудования автомобиля. Трёхосевой датчик позволяет проводить измерения без необходимости точно ориентировать прибор относительно источника сигнала.
Прибор: TENMARS TM-195
Таким образом, использованный комплект позволил отдельно оценить низкочастотные электрические и магнитные поля, а также высокочастотную составляющую электромагнитной обстановки.
Видео: измерение электромагнитных полей в BYD Song Plus
Таймкоды:
- 00:00 — Вступление
- 00:34 — Приборы, которые используем
- 01:32 — Измерения во время зарядки электромобиля
- 03:57 — Измерение электромагнитных полей во время движения
- 09:30 — Итоги эксперимента
Измерения во время зарядки
Зарядка — один из режимов, который интересовал нас больше всего. В это время одновременно работают зарядное оборудование автомобиля и силовая цепь, а через зарядный кабель в течение длительного времени проходит ток.
Измерения проводили непосредственно возле зарядного порта и кабеля, а также в салоне автомобиля во время зарядки. В проверенных точках превышений контрольных уровней не выявлено. Показания приборов в этом режиме можно увидеть в видео с отметки 01:32.
При этом важно учитывать расстояние до источника поля. Показатели непосредственно у кабеля или элементов силовой системы могут отличаться от значений в местах, где находятся водитель и пассажиры. Именно поэтому при таких исследованиях важны не только максимальные показания возле оборудования, но и измерения в характерных точках салона.
Измерения во время движения
Измерения на стоянке не дают полной картины работы электромобиля. Во время движения нагрузка на силовую систему постоянно меняется: при разгоне растёт ток, который отдаёт батарея, при равномерном движении режим стабилизируется, а при рекуперативном торможении энергия возвращается в батарею.
Поэтому часть измерений проводили непосредственно во время движения, размещая приборы в салоне. В этом режиме особенно удобны трёхосевые датчики, которые позволяют контролировать суммарный уровень поля независимо от ориентации прибора.
В проверенных режимах движения превышений контрольных уровней также не зафиксировано. Изменение показаний приборов во время езды можно увидеть в видео с отметки 03:57.
Результаты эксперимента
По результатам проведённых измерений в исследованном BYD Song Plus превышений контрольных уровней электромагнитных полей в проверенных режимах не выявлено.
Это касается низкочастотного электрического и магнитного поля, а также высокочастотной составляющей в тех точках и режимах, которые были проверены в ходе эксперимента.
При этом важно правильно трактовать полученный результат. В рамках этого исследования:
- проверяли один конкретный автомобиль;
- измерения проводили в определённых точках и режимах работы;
- использовали конкретный набор приборов с определёнными рабочими диапазонами;
- оценивали физические параметры электромагнитных полей — это техническое измерение, а не медицинское исследование.
Поэтому корректный вывод звучит именно так: в исследованном BYD Song Plus, в проверенных точках и режимах эксплуатации, превышений контрольных уровней не выявлено.
Можно ли распространить этот результат на все электромобили
Нет. Конструкция силовых систем в разных электромобилях может существенно отличаться. На распределение электрических и магнитных полей могут влиять:
- конструкция и расположение тяговой батареи;
- трасса прокладки высоковольтных кабелей;
- мощность электропривода и количество электродвигателей;
- конструкция и режимы работы инвертора;
- особенности зарядной системы;
- компоновка кузова и расположение силового оборудования.
Поэтому результаты, полученные для одного автомобиля, не стоит автоматически переносить на другую модель. Если нужно оценить конкретный электромобиль, самый надёжный способ — провести измерения непосредственно в нём и в тех режимах, которые представляют интерес.
Чем измеряют электромагнитные поля
Выбор прибора зависит от того, какую именно составляющую электромагнитного поля нужно оценить.
Низкочастотное магнитное поле измеряют магнитометрами. Для практических измерений удобно использовать трёхосевые модели, которые одновременно учитывают поле по трём пространственным осям. Соответствующие приборы представлены в разделе Магнитометры и измерители магнитного поля.
Низкочастотное электрическое и магнитное поле можно измерять специализированными анализаторами, такими как Gigahertz Solutions ME3030B.
Высокочастотное электромагнитное поле от средств мобильной связи, Wi-Fi, Bluetooth и других радиопередатчиков контролируют приборами с соответствующим частотным диапазоном. Выбор моделей представлен в разделе Измерители электромагнитного излучения.
В этом эксперименте использовали Gigahertz Solutions ME3030B, TENMARS TM-192D и TENMARS TM-195.
При выборе прибора важно обращать внимание не только на сам факт наличия показаний, но и на его частотный диапазон, единицы измерения и назначение. Без этой информации корректно оценить и сравнить полученные значения сложно.
Когда может понадобиться защита от электромагнитных полей
По результатам этого эксперимента оснований говорить о необходимости дополнительного экранирования исследованного BYD Song Plus нет.
Однако повышенные уровни электромагнитных полей могут встречаться в других условиях — например, вблизи мощного электрооборудования, силовых кабелей, трансформаторного оборудования или источников интенсивного радиочастотного излучения.
Если измерения показывают повышенный уровень поля, прежде всего стоит определить его источник, частотный диапазон и тип поля. Во многих случаях эффективным решением может быть изменение расположения оборудования, увеличение расстояния до источника или устранение самого источника.
Если этого недостаточно, можно рассматривать специальные средства экранирования. При этом важно понимать, что разные типы полей требуют разных технических решений. Материал, эффективный для высокочастотного радиосигнала, не обязательно будет эффективным для низкочастотного магнитного поля.
Поэтому экранирование целесообразно подбирать после измерения и определения характеристик конкретного источника.
Соответствующие материалы и решения представлены в разделе Средства защиты от электромагнитного излучения.
Вывод
Электромагнитные поля в электромобиле — естественное следствие работы его электрического и электронного оборудования. Оценивать их стоит не по самому факту наличия, а по результатам измерений в конкретных точках и режимах работы автомобиля.
В исследованном BYD Song Plus во время зарядки, на стоянке и во время движения превышений контрольных уровней в проверенных точках не выявлено. Это результат конкретного эксперимента с конкретным автомобилем и набором измерительных приборов, а не универсальная характеристика всех электромобилей.
Если нужно оценить электромагнитное поле в автомобиле, помещении или вблизи электрооборудования, логика простая: сначала провести корректные измерения, определить источник и характер поля, а уже после этого решать, нужны ли какие-либо дополнительные меры.
