מערכת הגבלה אקטיבית של שדות מגנטיים

בעקבות המודעות הגוברת בארץ להשפעות אפשריות של שדות מגנטיים על בריאות האדם, שמצאה ביטוי גם בחוק הקרינה 2006 שנחקק ביוזמת המשרד להגנת הסביבה, ננקטים אמצעים להגבלת חשיפת הציבור לשדות מגנטיים. עיקרי שיטות הגבלת רמת השדות המגנטיים הם התרחקות מהמקור, שיכול פאזות, צמצום שטחי לולאות מגנטיים של כבלים ומיגון מתכתי. במקרים שאף אחת משיטות אלו אינה ישימה או יעילה, כמו אל מול קווי מתח עליון עיליים, קיימת טכניקה של ביטול אקטיבי של השדה המגנטי.

בטכניקה זו מוזרם בלולאות גדולות המעוצבות על פי המבנה שעליו יש להגן, שדה זה המייצר שדה הפו- בעוצמתו וכיוונו לשדה שמקורו בקווי המתח העליון. חיבור השדות מקווי המתח והמערכת האקטיבית מסתכם בשדה מגנטי נמו-בתו- המבנה והשטח המוגן. פתרון זה יושם לראשונה בהצלחה בישראל כבר משנת 2007 במבנה חינו- ציבורי בתל אביב.ובמבני משרדים גדולים המאמר המוצג כאן יתאר את עיקרי השיטה, את הדרישות מביצועי המערכת, את שיקולי התכנון ושלבי מימוש הפרויקט, כולל תצלומים מהאתרים וכן תוצאות המדידות המאשרות את יעילות השיטה.

עקרון ההיזהרות המונעת (the Precautionary Principle)

עקרון מדיניות המצדיק פעולה מקדימה למניעת איומים חמורים או בלתי הפיכים לבריאות האדם או לסביבה, גם במצב של אי ודאות מדעית ( scientific uncertainty) באשר לאופיים של איומים אלו או באשר להיתכנות שלהם (לדוגמא בשל העדר ידע על הקשר בין מזהם סביבתי לעלייה בתחלואה). לעקרון אין הגדרה אחידה המקובלת על הכל והוא פתוח לפרשנויות שונות. כ- לדוגמא, הפרשנות הגרמנית של העקרון מתמקדת בצמצום סיכונים תו- הסתמכות על הטכנולוגיה הטובה ביותר הזמינה, הפרשנות הרשמית של הקהילה האירופאית רואה בעקרון כלי לניהול סיכונים המשמש כל עוד אין למדענים תשובות מספקות, ואילו פרשנות רדיקלית מכירה בבורות (ignorance) שלנו לנוכח מורכבותם של סיכונים בריאותיים סביבתיים ומקדמת שינויים בייצור ובצריכה בכדי למנוע את יצירתן.

השדה המגנטי

ניתן להגביל את השדה המגנטי במבנה החשו6 לו בכמה אפשרויות

  • שינוי ייעוד המבנה למבנה ללא אכלוס קבע
  • הרחקת קו המתח העליון
  • הגבלת הזרo בקו
  • העברת הקו בכבל תת קרקעי
  • סיכוך / מיגון המבנה במתכת

כאשר אף אחת משיטות אלו אינה ישימה, קיימת עוד אפשרות אחת הגבלת שדה אקטיבית.

הגבלה אקטיבית של שדה מגנטי ב –ELF

הטכניקה של הגבלת שדה מגנטי בצורה אקטיבית קיימת מעל למאה שנה והמצאתה נזקפת לזכותו של הרופא והפיזיקאי הגרמני הרמן לודוויג הלמהול189401861) 1), אשר גילה את חוק שימור האנרגיה. השיטה מיושמת בעיקר להגבלת שדה מגנטי בנפחים קטנים, למשל סביב מיקרוסקופים אלקטרוניים סורקים שרגישותם היא עד Mg 0.2. היישום להגנת מבנים כנגד שדות מגנטיים מקווי מתח מוכר בעולם ומיושם מסחרית, אולם עד לשנת 2007 לא יושמה השיטה בישראל על מבנה שלם. עיקרון השיטה להגנת מבנים, חיישני השדה המגנטי המיוחדים מודדים את השדה BP במקום בו הם מותקנים ומעבירים את המידע הזה לבקר אחד או יותר, הבקר מפקד כל האות למגברים המזרימים זרם בלולאות (בזוויות שונות כלפי האנ- כדי לקזז את רכבי השדה המגנטי האנכיים והאופקיים יחד) המפיקים שדה BC הפוך בכיוון ושווה בער- לשדה מקו המתח העליון, כך שערך השדה בחיישנים בויהיה מינימלי. בצורה זו קיימת הפחתה בפקטור הקבוע של השדה המגנטי, תוך מעקב אחר שינויי השדה מקו מתח העליון. יכולת ההפחתה נעה מפי 3 עד פי 8 בקירוב מער- השדה שלפני הביטול האקטיבי. מערכת הביטול מפחיתה אומנם את השדה במקום הרצוי, אך מגבירה אותו מחוץ למבנה.

יישום השיטה במוסד חינוכי

השיטה במוסד חינוכי בצפון תל אביב. השדה המגנטי שנמדד בין השאר על ידי המשרד להגנת הסביבה במהל- שנת 2005 ועל ידי מודדים מטעם הורי הילדים בגן, עמד על 8 מיליגאוס בחזית הפונה לרחוב ו כ 4 ימיל גאוס בתוך שטח המוסד

יעד השדה המגנטי שנדרש בכל שטח הגןומגרש המשחקים שלו היה 3 ±1 באמצעות מיליגאוס בממוצע ל 24 שעות באמצעות הפתרון היה לייצר שדה מגנטי מבטל. שתי לולאות על ידי שימוש במודלים מגנטיים על בסיס תוכנת MATLAB,BFAST

תוצרי התכנון מתוארים באיורים הבאים

חברת דולב בחנה את שיקולי התכן בתנאי אי זהות קיצוניים בזרמי המעגלים של קו המתח העליון כללו את חישוב הזרם בכל אחת מהלולאות, שהכילה כבל רב גידי שחוברו בטור מכפלת NI כדי לייצר ואור- הלולאות שהשפיעו על התנגדות והשראות הלולאה. מתוך נגזרו המגברים הדרושים לספק את הזרם בכל אחת מהלולאות ליצירת השדה המבטל. התכנון הביא לביצועי מערכת ביטול המתוארים באיור. היישום בפועל כלל חפירת תעלות לכבלים תת קרקעיים תוך התחשבות בנותי שירותים אחרים כמו בזק,צנרות דלוחין כבלי מתח נמוך ועוד והתקנת שדרות עמודים לכבלים העיליים של שתי הלולאות לצורך אימות ביצועי המערכת הוצבה בשטח המוסד מערכת ניטור חדשנית לבדיקות רציפות של השדה המגנטי . חיווי החיישן המגנטי של מערכת זו, תוך הפעלת מערכת הביטול האקטיבי.

ערך השדה המגנטי הוא כ 1 מיליגאוס, ערך נמוך אפילו מערך היעד בעת המדידה. השדה מהגנטי נוטר במוסד נוטר למש- שלושה חודשים מהפעלת מערכת הביטול באוגוסט 2007. התוצאות שנמסרו עם סגירת הגיליון ( בכנס מהנדסי החשמל באילת) בו הוצגו המערכות לראשונה עי מהנדס אורן הרטל והרשקוביץ יוסי מחברת דולב הן שביצועי המערכת טובים מהנדרש.

יישום במבני משרדים גדולים

ההגבלה האקטיבית יושמה גם במספר מבני תעשייה ומשרדים בראש העין. כולל מספר מבנים ברוחב של יותר מ 60מטר כל אחד, בגובה שלוש קומות וקומת מחסנים במפלס הקרקע המופרדים זה מזה על ידי מרווח לצורך כניסת רכב. קו המתח העליון מול המבנים משמש פרוזדור מעבר חשמל ממערב למזרח ולדרום עם מבנה מורכב של ניתוב מעגלים. רמות השדה המגנטי ליד קיר החזית הפונה לקווי המתח העליון נעו מ 6 מיליגאוס במרכז המבנה בקומה האמצעית ועד כ 12 מיליגאוס בקצות המבנה. הפתרון כלל התקנת שתי לולאות לכל אחד משני המבנים, האחת במרחק של כמטר מגג הבניין לכיוון קווי המתח והשנייה בגובה של חמישה מטרים ממפלס החניון החיצון ובמרחק 1.5 מטר מקיר המבנה. הלולאות החוזרות עברו דר- מפלס החניון התחתון. לאחר הפעלת המערכות נמדד השדה על ידי בודק מוסמך והתוצאות היו טובות מהנדרש

לסיכום

חברת דולב אלקטרומכניקה מקבוצת דולב נציגה בלעדית בישראל של חברת EMF מארה"ב מתכננת מקימה ומתחזקת מערכות ביטול אקטיבית כנגד שדה מגנטי שכבר הופעלו בישראל לראשונה באוגוסט 2007 ב שלשה אתרים ו - מוסד חינוכי בתל אביב בארבעת המקרים הצליחה המערכת להפחית השדה המגנטי באופן ניכר במקום שהיית בני אדם לערכים שמתחת לערכי היעד שנקבעו 204 מילגאווס, בכך הוכחה יעילות השיטה.

דולב נציגים בלעדיים של חברות המובילות בעולם בשטח פתרונות הגבלת הקרינה. חברת דולב מבצעת מדידות קרינה לפרויקטים המיגון עם ציוד מכויל ובעל תו תקן.

הגבלת שדות מגנטיים- יישום ראשון בישראל  

בביקור שנערךבפרויקט המיגון האקטיבי הראשון בישראל ,הגיע להתרשמות ראש עיריית ת"א מר רון חולדאי ופמלייתו.
ראש העיר התרשם מהמערכת החדשנית ומהיכולת לבטל קרינה מקווי מתח עליון של חברת חשמל, העוברים בישובים וחושפים את התושבים לרמות קרינה מסוכנות.