Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Felipe Augusto Gomes
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/107929
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
id RCAP_3f9201daeb0ce56cea163967053449fe
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/107929
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UCLevantamento de campos eletromagnéticos para Compatibilidade Eletromagnética no DEEC-UCAmbiente eletromagnéticoCompatibilidade EletromagnéticaIEC 61000-2-5Distúrbio conduzido para CEMCâmara blindadaElectromagnetic environmentElectromagnetic compatibilityIEC 61000-2-5EMC conducted noiseRF shielded ChamberDissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAo longo do desenvolvimento da eletrónica e popularização de equipamentos de telecomunicação por rádio-frequência, níveis cada vez mais complexos de radiação não-ionizante multifrequência são encontrados, seja em ambientes residenciais ou laborais. Esforços têm sido empreendidos nas últimas décadas para identificar possíveis efeitos biológicos devido a exposição a campos eletromagnéticos, estabelecendo legislação para a definição de níveis máximos de exposição. Ademais, os efeitos de Interferência Eletromagnética (EMI) em equipamentos elétricos é um dos principais temas investigados atualmente, estudando em que condições, duração e intensidade de exposição há degradação no desempenho deste. Desta forma, o trabalho conduzido nesta dissertação foi orientado para caracterizar ambientalmente as instalações do Departamento de Engenharia Electrotécnica da Universidade de Coimbra em termos de Compatibilidade Eletromagnética (CEM). Quer em termos de variação espacial ou temporal, seja para a gama de baixa ou alta frequência. Para tal objetivo, foi empregue uma série de métodos de pesquisa através de detetores de campos de banda larga e análise espectral. Os resultados foram comparados com os máximos Compatibility Levels para ambientes comerciais e públicos da norma IEC 61000-2-5, para fins de CEM. Ademais, os níveis dosimétricos de exposição do DEEC foram verificados em conformidade com os níveis máximos de referência do ICNIRP para padrões de exposição do público geral, realizando referências pontuais a legislação nacional de membros da UE para a respectiva temática. Os resultados obtidos indicam total conformidade com os máximos Compatibility Levels e dosimetria humana, para todos os ambientes e em todos os momentos investigados. De um modo geral, os níveis de indução magnética à frequência da rede são maiores quão mais a Este esteja uma localidade, a confirmar a preponderância da linha de transmissão sobre a Torre B, com um valor máximo medido de 1.97 uT na torre deste. Ademais, todos os campos elétricos à frequência da rede registados dentro do DEEC possuem magnitude abaixo dos 3.5 V/m, com a exceção do ponto medido 3 m em frente à entrada principal do DEEC, cujo valor medido foi de 36,2 V/m. Foi registado um Dynamic range, fator de variação temporal, de 3 dB para campos magnéticos à frequência da rede, e um fator de 10 dB para os campos eletromagnéticos entre 150 MHz e 6 GHz.Um novo método de interpolação gráfica para a representação de campos magnéticos a 50 Hz foi proposto. Os resultados foram credíveis, sendo tal método uma alternativa robusta e rápida a métodos tradicionais como representação em grelha. Um factor de correlação de 0.94 também foi obtido entre os pares definidos pelos pontos centrais e cada um dos cantos de cada ambiente, sugerindo que o ponto central pode ser tido como um bom indicativo da intensidade do campo magnético em todo ambiente.A ocupação espectral às altas frequências acontece majoritariamente nas faixas de telecomunicação. Os maiores níveis de campos elétricos medidos nesta faixa foram registado na parte externa do departamento, com um máximo de 1.73 V/m no ponto em frente à entrada principal do Departamento de Engenharia Informática. No entanto, há um sinal triangular, com um pico de 97 dBuV/m centrado em 4 GHz, cuja origem é incerta.Para a avaliação dos distúrbios conduzidos na gama de frequências de CEM, 150 kHz-30 MHz, há inexistência de literatura técnica sobre o ruído presente globalmente na rede eléctrica. Desta forma, um equipamento inovador batizado LISN+I foi concebido e testado. Através de medições em fichas em diferentes pontos do DEEC, os resultados obtidos foram credíveis e facilmente visualizáveis através de um analisador de espectro, tornando-se portanto uma interessante adição pedagógica e passíveis de publicação futura. Os resultados indicaram valores de Average e Peak acima dos limites de emissão da Classe B da norma CISPR 32 para Average e Quasi-peak, respectivamente.Por fim, a Shielding Effectiveness (SE) da câmara blindada, presente no estacionamento subterrâneo do DEEC, foi medida com adaptações da norma IEEE 299-2006. A análise das curvas de SE indicam que a câmara não possui blindagem adequada para campos eletromagnéticos de baixa frequência. Valores de SE acima de 40 dB somente ocorrem para campos incidentes acima de 450 MHz. Entretanto, embora o comportamento das curvas da quina e parede sejam similares, a porta notoriamente possui os menores valores de SE para as frequências testadas, indicando que os seus gaskets possam precisar de manutenção ou substituição.With the advent of the industrial society and popularization of electric equipment and RF telecommunication devices to foster the comfort of everyday life, complex multifrequency scenarios of non-ionizing radiation have become common in any working or household environment. Efforts have been developed throughout the last decades to identify possible health hazards in both short and long electromagnetic fields (EMF) exposure, establishing legislation for the definition of maximum exposure reference levels. Furthermore, the effects of Electromagnetic Interference (EMI) in electronic devices is one of the major topics investigated nowadays, studying in which EMF exposure conditions there is degradation in the performance of this.The work presented in this dissertation was primarily oriented to environmentally characterize the DEEC facilities in terms of Electromagnetic Compatibility (EMC). Either in terms of spatial variation, temporal variation and spectrum occupation; or in terms of LF or HF electric and magnetic fields. For this objective, a series of non-overlapping broadband and frequency screening methods were employed, and the results were compared with the corresponding compatibility level for a given disturbance degree phenomena for public environments, prescribed in IEC 61000-2-5 standard. Moreover, the dosimetric levels of the DEEC population were assessed in conformity with ICNIRP reference levels for general-public exposure, also comparing to the most recent publications and national EMF legislation.An overview of all results indicates compliance at both the EMC and human exposure levels, for all spaces investigated, for all the moments researched. The power frequency B-fields are higher the closer a room is to Tower B, confirming the prevalence of the power line over the DEEC, with a measured maximum of 1.97 uT in Tower B roof. However, there are several rooms within the 0.4 uT limit, which would indicate the inability a real state development in the departament's land in accordance with the legislation of other European countries. Moreover, all indoor E-fields measured were below 3.5 V/m, and the electric field measured below the power line, 3 m in front at the main DEEC's Main Entrance, is 36.2 V/m. A temporal-variation Dynamic range factor of 3 dB was measured for 50 Hz magnetic fields, as well as a variation of 10 dB for HF EMF.A new method of interpolation graphic representation of ULF Magnetic Fields spatial-variation was also proposed, from measurements made at the central point and the middle of each halved diagonals. The representations were reliable, with good representation of the influence of the power line and electrical distribution boards, and one can consider a fast and robust alternative to traditional Mapping grid methods. There was also a correlation factor of 0.94 in the pairs defined between the central points and each corner of each environment. This suggests that the geometric center measurement can be defined as a good snapshot of the magnetic fields of a given location at that moment. The HF spectrum occupation occurs mainly in the telecommunications frequency bands. The maximum values of HF E-fields occurred in locations outside the department, with a maximum of 1.73 V/m at the DEI promenade. However, there is a triangular signal, peaking at 97 dBuV/m and centered at 4 GHz, whose source is unknown.Regarding the EMC conducted noise in the department, it was not found adequate literature to measure disturbances injected by the mains network in the 0.15-30 MHz frequency range. To this end, an innovative equipment called LISN+I was designed, built and tested. Through measurements at power outlets at various points of the DEEC, the results obtained were credible and easily visualized in a spectrum analyzer, becoming an interesting pedagogical asset and subject to a future paper publication. The measurements indicated Average and Peak values above the emissions limits of Average and Quasi-peak of Class B CISPR 32.Finally, the Shielding Effectiveness (SE) of DEEC's RF Shielded Chamber, located in the underground parking lot, was measured according to the IEEE 299-2006 standard adapted. The SE curves at points near the wall, corner and door show that the Chamber does not have good shielding for power frequency and low frequency EMF, having values above 40 dB only for incident EMF above 450 MHz. Moreover, the SE behavior at the corner and wall are similar, but the door's SE is noticeably lower for all tested frequencies, which may be an indication that door gaskets need maintenance or replacement.2023-02-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/107929http://hdl.handle.net/10316/107929TID:203337719engFerreira, Felipe Augusto Gomesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-08-02T22:03:51Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/107929Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:24:12.855164Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
Levantamento de campos eletromagnéticos para Compatibilidade Eletromagnética no DEEC-UC
title Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
spellingShingle Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
Ferreira, Felipe Augusto Gomes
Ambiente eletromagnético
Compatibilidade Eletromagnética
IEC 61000-2-5
Distúrbio conduzido para CEM
Câmara blindada
Electromagnetic environment
Electromagnetic compatibility
IEC 61000-2-5
EMC conducted noise
RF shielded Chamber
title_short Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
title_full Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
title_fullStr Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
title_full_unstemmed Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
title_sort Electromagnetic field survey for Electromagnetic Compatibility in DEEC-UC
author Ferreira, Felipe Augusto Gomes
author_facet Ferreira, Felipe Augusto Gomes
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Ferreira, Felipe Augusto Gomes
dc.subject.por.fl_str_mv Ambiente eletromagnético
Compatibilidade Eletromagnética
IEC 61000-2-5
Distúrbio conduzido para CEM
Câmara blindada
Electromagnetic environment
Electromagnetic compatibility
IEC 61000-2-5
EMC conducted noise
RF shielded Chamber
topic Ambiente eletromagnético
Compatibilidade Eletromagnética
IEC 61000-2-5
Distúrbio conduzido para CEM
Câmara blindada
Electromagnetic environment
Electromagnetic compatibility
IEC 61000-2-5
EMC conducted noise
RF shielded Chamber
description Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-02-27
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10316/107929
http://hdl.handle.net/10316/107929
TID:203337719
url http://hdl.handle.net/10316/107929
identifier_str_mv TID:203337719
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134127695331328

Registros relacionados