Effects of independent magnetic fields in the very low frequency range elf generated by selected elements of an electric traction unit on the ambient environment and electronic systems

• Autorzy: Paś Jacek , Białek Kamil , Wetoszka Patryk

Identyfikatory

DOI

10.24136/jaeee.2022.004

Warianty tytułu

PL

Oddziaływanie niezamierzonego pola magnetycznego z zakresu bardzo małych częstotliwości elf generowanego przez wybrane elementy elektrycznego zespołu trakcyjnego na otaczające środowisko i systemy elektroniczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents research results and issues related to of magnetic component of electromagnetic field on the environment and electronic systems used in the electric traction unit. The electronic systems used and built into an electricpower unit are operated in a wide variety of environmental conditions. Electrical and electronic systems with different purposes coexist on the vast railroad area, and an important operational problem, apart from environmental changes in which these technical objects are operated, is also the issue of external and internal electromagnetic compatibility. Depending on the extent of the railroad area, the intentional or unintentional emission of electromagnetic fields over a range of frequencies, the construction, technical configuration and method of ensuring electromagnetic compatibility for the electrical and electronic systems in use and electronic systems in use are different. It is necessary to skillfully and appropriately use all measures included in the electromagnetic compatibility pyramid to ensure the appropriate level of robustness, immunity and susceptibility of the above mentioned systems. Due to the impact and propagation of electromagnetic waves in the railroad environment, individual frequency bands of interfering signals should be considered separately for the whole spectrum of interfering signals. The article presents the results of research on the generated magnetic fields from the very low frequency (ELF) range by electric power units. Diagnosing the electromagnetic environment over the entire frequency range enables the realization and proper protection of the electrical and electronic systems used in an electric power train from the effects of unintended interference. Knowledge of the parameters of interfering signals - e.g. amplitude, frequency range, spectrum, etc. - will enable designers of electrical and electronic train systems to properly protect these facilities from adverse environmental conditions.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań i zagadnienia związane z oddziaływaniem składowej magnetycznej pola elektromagnetycznego na środowisko i systemy elektroniczne wykorzystywane w elektrycznym zespole trakcyjnym. Systemy elektroniczne użytkowane i zabudowane w elektrycznym zespole napędowym są eksploatowane w bardzo zróżnicowanych warunkach środowiskowych. Na rozległym terenie kolejowym współistnieją systemy elektryczne i elektroniczne o różnym przeznaczeniu, a istotnym problemem eksploatacyjnym oprócz zmian środowiskowych w którym eksploatowane są te obiekty techniczne jest także zagadnienie zewnętrznej i wewnętrznej kompatybilności elektromagnetycznej. W zależności od rozległości obszarowej terenu kolejowego, emisji zamierzonej lub niezamierzonej pola elektromagnetycznego w szerokim zakresie częstotliwości budowa, konfiguracja techniczna oraz sposób zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej dla użytkowanych systemów elektrycznych i elektronicznych są różne. Należy umiejętnie i we właściwy sposób wykorzystać wszystkie środki wchodzące w skład piramidy kompatybilności elektromagnetycznej dla zapewnienia odpowiedniego poziomu wytrzymałości, odporności i podatności w/w systemów. Ze względu na oddziaływanie i propagację fali elektromagnetycznej w środowisku kolejowym należy osobno rozpatrywać poszczególne pasma częstotliwości sygnałów zakłócających dla całego widma sygnałów zakłócających. W artykule przedstawiono wyniki badań generowanych pól magnetycznych z zakresu bardzo małych częstotliwości (ELF) przez elektryczne zespoły napędowe. Diagnozowanie środowiska elektromagnetycznego z całego zakresu częstotliwości umożliwia realizację i odpowiednie zabezpieczenie systemów elektrycznych i elektronicznych użytkowanych w elektrycznym zespole napędowym przed oddziaływaniem niezamierzonych zakłóceń. Znajomość parametrów sygnałów zakłócających - np. amplitudy, zakresu częstotliwości, widma, itd. umożliwi projektantom systemów kolejowych elektrycznych i elektronicznych właściwe zabezpieczenie tych obiektów przed niepożądanym wpływem warunków środowiskowych.

Słowa kluczowe

EN

electric traction unit; frequency spectrum

PL

pole magnetyczne; elektryczny zespół trakcyjny; widmo częstotliwości

• Wydawca: Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu
• Czasopismo: Journal of Automation, Electronics and Electrical Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 4, No. 1
• Strony: 29--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Paś Jacek

• Military University of Technology, Faculty of Electronics

autor

Białek Kamil

• Railway Research Institute, Signalling and Telecommunication Laboratory

autor

Wetoszka Patryk

• Railway Research Institute, Signalling and Telecommunication Laboratory

Bibliografia

• [1] Directive 2013/35/EU of the European Parliament and of the Council of 26 June 2013 on the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (electromagnetic fields) (20th specific Directive within the meaning of Article 16(1) of Directive 89/391/EEC) and repealing Directive 2004/40/EC of 29 June 2013.
• 2] Council Recommendation 1999/519/EC of 12 July 1999 on the limitation of exposure of the general public to electromagnetic fields (0 Hz to 300GHz), Official Journal L 199 of 30 July 1999.
• [3] Suproniuk, M.; Paś, J. Analysis of electrical energy consumption in a public utility buildings. Przegląd Elektrotechniczny 2019, 95, 97–100, doi: 10.15199/48.2019.11.26.
• [4] Krzykowski, M.; Pas, J.; Rosinski, A. Assessment of the level of reliability of power supplies of the objects of critical infrastructure, 2019, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, doi: 10.1088/1755-1315/214/1/012018
• [5] Pas, J.; Rosinski, A.; Chrzan, M.; Bialek, K. Reliability-operational analysis of the LED lighting module including electromagnetic interference. IEEE Trans. Electromagn. Compat. 2020, 62, 2747– 275, doi:10.1109/temc.2020.2987388
• [6] Paś, J. Operation of Electronic Transportation Systems; Publishing House University of Technology and Humanities: Radom, Poland, 2015
• [7] Robert Smolenski, Piotr Lezynski, Jacek Bojarski, Wojciech Drozdz, Lok Choon Long, "Electromagnetic compatibility assessment in multiconverter power systems – Conducted interference issues", Measurement, vol. 165, pp. 108119, 2020. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108119
• [8] Rudyk Y., Kuts V., Nazarovets O., Zdeb V. (2021) Complex Tools for Surge Process Analysis and Hardware Disturbance Protection. In: Ageyev D., Radivilova T., Kryvinska N. (eds) Data Centric Business and Applications. Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies, vol 69. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-71892-3_9
• [9] Prakash Pawar, Mudige TarunKumar, Panduranga Vittal K., An IoT based Intelligent Smart Energy Management System with accurate forecasting and load strategy for renewable JAEEE No. 4(2022) 35 generation. Measurement, vol. 152, pp. 107187, 2020, https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107187
• [10] Xiaojuan Hu, Shan Zhou, Tie Chen & Mohammad Ghiasi (2021) Optimal energy management of a DC power traction system in an urban electric railway network with dogleg method, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, DOI: 10.1080/15567036.2021.1877373
• [11] Paś J., Rosiński A., Białek K.: „A reliability-operational analysis of a track-side CCTV cabinet taking into account interference”. Bulletin of the Polish Academy of Sciences-Technical Sciences, vol. 69(2), 2021, Article number: e136747. pp. 1-11. https://doi.org/10.24425/bpasts.2021.136747
• [12] Paś J., Klimczak T., Rosiński A., Stawowy M.: „The Analysis of the Operational Process of a Complex Fire Alarm System Used in Transport Facilities”. Building Simulation, 2021. https://doi.org/10.1007/s12273-021-0790-y
• [13] Sasi Kumar G., Radhika G., Ravi Kumar D. (2021) Reduction of Over Current and Over Voltage Under Fault Condition Using an Active SFCL with DG Units. In: Baredar P.V., Tangellapalli S., Solanki C.S. (eds) Advances in Clean Energy Technologies. Springer Proceedings in Energy. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-16-0235-1_54
• [14] Aniserowicz K. „ Analysis of Electromagnetic Compatibility Problems in Extensive Objects under Lightning Threat”, Bialystok University of Technology, Białystok 2005.
• [15] Białek K., Wetoszka P.: „The impact of rail vehicles on the railway environment – electromagnetic disturbances”, MONOGRAPH Challenges for the market of production, operation and maintenance of rail vehicles,
• [16] ISBN 978-83-66531-88-8
• [17] Klimczak T., Paś J.: „Basics of exploitation of fire alarm systems in transport facilities”, Military University of Technology, ISBN 978- 83-7938-294-1
• [18] Jakubowski K., Paś J., Rosiński A.: “The Issue of Operating Security Systems in Terms of the Impact of Electromagnetic Interference Generated Unintentionally”. Energies 2021, 14, 8591. https://doi.org/10.3390/en14248591

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).