Oare campul electric in casa noastra este o fictiune? Februarie 2014
Si daca este, atunci ce masoara "Analizatorul de camp electric"? Raspuns la intrebarile de mai sus se trateaza in prezentul articol. Pentru a raspunde la intrebarile de mai sus si pentru a capata o explicatie actualizata a fenomenului am realizat cateva experiente speciale cu masuratori. Experientele sunt descrise in continuare cu urmatoarele titluri: "Fir subtire de bumbac si campul electric","Adaptorul de curent", "Proportionalitate", "1/X sau 1/X2", " Curenti de scurgere in exteriorul casei". Fir subtire de bumbac si campul electric. Un fir subtire de bumbac este conectat intre o sursa de camp electric si o cutie de plastic umpluta cu apa. Firul este taiat la mijloc si legat in serie cu un adaptor de curent care masoara nanoA. Da. nanoA (10-9 A) Figurile. 1, 2 si 3 ilustreaza schema de conexiuni cand sursa de camp electric este un condensator de 20 micro farad conectat la tensiunea de 230 V 50 Hz. Al doilea pol al condensatorului este izolat.
Fig. 1. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F= decuplat
Fig. 2. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac uscat.
Fig. 3. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac umed.
Figurile 4, 5 si 6 ilustreaza schema de conexiuni cand sursa de camp electric este un conductor de cupru cu izolatie PVC (10m; 0.5mm2) conectat la tensiunea de 230 V 50 Hz. Al doilea pol al conductorului este izolat.
Fig. 4. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F= decuplat
Fig. 5. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac uscat.
Fig. 6. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac umed.
Figurile 7 pana la 11 exemplifica masuratorile de campuri electrice si curenti de scurgere cand sursa de camp electric este o capacitate de 20 micro farad. Figurile 12 pana la 16 exemplifica masuratorile de campuri electrice si curenti de scurgere cand sursa de camp electric este un conductor de cupru cu izolatie PVC (10m; 0.5mm2). Masuratorile se executa in 5 moduri de conexiune:
F=Decuplat
F=Cuplat; L=230V; Fir bumbac uscat.
F=Cuplat; L=230V; Fir bumbac umed.
F=Cuplat; L=230V; Fir bumbac umed; Cutia de plastic umpluta cu apa conectata la pamant.
Dupa 30 de minute. F=Cuplat; L=230V; Fir bumbac uscat.
Fig. 7. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F= decuplat
Fig. 8. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac uscat.
Fig. 9 Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac umed.
Fig.10. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac umed. Cutia cu apa conectata la pamant
Fig.11. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. Dupa 30 minute. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac uscat.
Fig.12 Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F= decuplat
Fig.13. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac uscat.
Fig.14. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac umed.
Fig.15. Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac umed. Cutia cu apa conectata la pamant
Fig.16. . Masuratori: Camp electric si curent de scurgere. Dupa 30 minute. F=cuplat; L=230V; Fir de bumbac uscat.
Masuratorile campurilor electrice si curentilor de scurgere care apar in figurile 7-16 sunt concentrate in tabeleleI si II.
Sursa Capacitate de 20 Micro F
Camp electric E1
Curent de scurgere I
Camp electric E2
V/m
Nano (10-9) A
V/m
F=Decuplat
16
0.000
8
F=Cuplat; Fir uscat
13685
19
420
F=Cuplat; Fir umed
13473
1365
11595
F=Cuplat; Fir umed; Cutia cu apa conectata la pamant
13533
11580
13
F=Cuplat; Dupa 30 minute
13724
19
426
Tabela I Masuratori de campuri electrice si curenti de scurgere Sursa de camp electric o capacitate de 20 Micro F
Sursa Conductor cupru Izolatie PVC 10m; 0.5 mm2
Camp electric E1
Curent de scurgere I
Camp electric E2
V/m
Nano (10-9) A
V/m
F=Decuplat
16
0.000
8
F=Cuplat; Fir uscat
12635
15
367
F=Cuplat; Fir umed
11783
1143
9965
F=Cuplat; Fir umed; Cutia cu apa conectata la pamant
10526
7550
5
F=Cuplat; Dupa 30 minute
12143
15
366
Tabela II Masuratori de campuri electrice si curenti de scurgere Sursa de camp electric conductor cupru izolat. 10m ; 0.5mm2
Valorile din tabelele I si II scot in evidenta cateva realitati foarte importante:
Dela sursa de camp electric a unei capacitati de 20 micro farad este suficient un curent de 1365 nanoA (1,365 micro A) prin firul de bumbac umed si cutia de plastic umpluta cu apa devine ea insasi sursa de curenti de scurgere.
Dela sursa de camp electric a unui conductor de cupru cu izolatie PVC (10m; 0,5mm2) este suficient un curent de 1143 nanoA (1,143 micro A) prin firul de bumbac umed si cutia de plastic umpluta cu apa devine ea insasi sursa de curenti de scurgere.
Cand cutia de plastic umpluta cu apa est conectata la pamant curentii de scurgere cresc ( 11580 nanoA pentru capcitate 20 micro farad si respectiv 7660 pentru conductor de cupru) iar campul electric in exteriorul cutiei de plastic descreste la minimum.
Fenomen similar are loc la toate aparatele electrice din casa noastra cuplate la retea prin cablu cu trei conductoare(L; N; PE)-masini de spalat ,frigidere, climatizoare, calculatoare etc. Conductorul de protectie (PE) descarca curentul de scurgere la pamant si campul electric in exteriorul aparatelor electrice descreste la minimum. In casele unde legatura conductorului de protectie este intrerupta toate aparatele electrice enumerate mai sus devin ele insile surse de curenti de scurgere.
In lumea vegetala (copaci. arbusti, straturi de flori etc) milioane de cellule microscopice (Cambiul siAlburnul) descarca curentii de scurgere la pamant. Cambiul - tesut generator format dintr-un singur rand de cellule situate intre coaja si lemn. Alburnul- totalitatea straturilor tinere situate tntre coaja si inima unui copac, prin care trec apa si sarurile minerale. Aceasta explica dece copacii si arbustii micsoreaza campul electric in exteriorul casei.
Adaptorul de curent Este simplu, este ieftin si permite masurare curentilor de scurgere in casa si in exterior. Specificatia tehnica este data in tabela III
Adaptor de curent pentru masuratori de curenti cu precizie de nanoA
Specificatie tehnica:
Format
Rotund
Conductor
Cupru emailat
Diametru
0,3-:- 0,4 mm
Nr. de spire
1000
Diametru interior
60-:- 80 mm
Tabela III Adaptor de curent
Prin folosirea conductorelor de cupru cu diametrul 0,2—0,08mm se pot executa adaptoare cu 10000 sau chiar 100000 de spire. Vom putea masura 0, 1 nanoA sau chiar 0,01 nanoA . Ramane problema preciziei datorita cresterii rezistentei ohmice a adaptorului Proportionalitate Oare exista proportionalitate intre valorile masurate ale campului electric si valorile masurate ale curentului de scurgere? In alte cuvinte, este suficient sa masuram campul electric ca sa apreciem curentul de scurgere? Raspuns la aceasta intrebare se demonstreaza in calculele din tabelul IV bazate pe masuratorile din figurile 19, 20 si 21.
Fig. 17. Masuratori de campuri electrice pentru surse diferite
Fig. 18. Masuratori de curenti de scurgere pentru surse diferite
Fig. 19. Masuratori de tensiuni de scurgere pentru surse diferite
Sursa de curent de scurgere
Camp electric
Curent de scurgere
Tensiune de scurgere
E
I1
I2
Precizie
V
V/m
n A
Micro A
%
Volt
Capacitate 20 Micro F
13283
72600
72
+0.83
219.1
Capacitate 5 Micro F
13199
16850
17
-0.88
134.9
Conductor cupru izolat 10m; 0.5 mm2
13072
14430
15
-3.8
116.1
Proportionalitate
13283-13072=211 211/13072x100= 1.61%
72-15=57 57/15x100= 380%
219.1-116.1=103 103/116.1x100= 88.7%
Tabela IV Masuratori: campuri electrice, curenti si tensiuni de scurgere. Surse: C-20 Micro F; C-5 Micro F; Conductor cupru izolat 10m; 0.5mm2.
Neechivoc , nu exista proportionalitate intre valorile masurate ale campurilor electrice si valorile masurate ale curentilor de scurgere in domeniul 13072 –13283 V/m. 1/X or 1/X2 Care este dependenta functionala dintree valorile campului electric, valorile curentului de scurgere si valorile tensiunii de scurgere in functie de distanta fata ce sursa?. Pentru a obtine un raspuns corect am folosit doua standuri experimentale pentru masuratori .Standurile sunt descrise in continuare si titlurile sunt: "Stand 1" si "Stand 2". Stand 1 Figurile 20 si 21 ilustreaza schema de masuratori cand sursa de current de scurgere este o folie de aluminiu conectata la 230V 50 Hz. Figurile 22--24 ilustreaza masuratorile de campuri electrice intre 2 folii de aluminiu cand distanta dintre ele variaza intre 0.5m to 0.025m. Figs 25--27 ilustreaza masuratorile de curenti de scurgere intre 2 folii de aluminiu cand distanta dintre ele variaza intre 0.5m to 0.025m. Figs 28--30 ilustreaza masuratorile de tensiuni de scurgere intre 2 folii de aluminiu cand distanta dintre ele variaza intre 0.5m to 0.025m.
Fig. 20. Stand 1 Doua folii de aluminiu. Schema de masuratori
Fig. 21. Stand 1 Doua folii de aluminiu.
Fig. 22. Stand 1 Masuratori campuri electrice d=0,5 pana la 0,25m X=1 pana la 0,5
Fig. 23. Stand 1 Masuratori campuri electrice d=0,225 pana la 0,1m X=0,45 pana la 0.2
Fig. 24. Stand 1 Masuratori campuri electrice d=0,075 pana la 0,05m X=0,15 pana la 0,05
Fig. 25. Stand 1 Masuratori curenti de scurgere d=0,5 pana la 0,25m X=1 pana la 0,5
Fig. 26. Stand 1 Masuratori curenti de scurgere d=0,225 pana la 0,1m X=0,45 pana la 0,2
Fig. 27. Stand 1 Masuratori curenti de scurgere d=0,075 pana la 0,05m X=0,15 pana la 0,05
Fig. 28. Stand 1 Masuratori tensiuni de scurgere d=0,5 pana la 0,25m X=1 pana la 0,5
Fig. 29. Stand 1 Masuratori tensiuni de scurgere d=0,225 pana la 0,1m X=0,45 pana la 0,2
Fig.30. Stand 1 Masuratori tensiuni de scurgere d=0,075 pana la 0,05m X=0,15 pana la 0,05
Masuratorile din figurile 22 pana la 30 sunt concentrate in tabelul V.
d
X=d/0.5
1/X
Campuri electrice
Curent de scurgere
Tensiune de scurgere
m
V/m
Nano (10-9)Amps
Volt
0.5
1
1
2223
530
5.16
0.45
0.9
1.11
2577
603
5.93
0.4
0.8
1.25
2904
725
6.90
0.35
0.7
1.428
3279
826
8.10
0.3
0.6
1.66
3837
967
9.65
0/25
0.5
2.00
4437
1196
11.82
0.225
0.45
2.22
4810
1308
13.27
0.2
0.4
2.25
5200
1534
14.94
0.175
0.35
2.85
5760
1700
16.81
0.15
0.3
3.33
6376
2040
19.24
0.125
0.25
4.00
7109
2360
23.14
0.1
0.2
5/00
8025
3130
28.69
0.075
0.15
6.66
8982
4070
38.40
0.05
0.1
10.00
10473
5470
56.50
0.025
0.05
20.00
12251
10920
108.60
Tabela V. Stand 1 Masuratori: Campuri electrice, curenti si tensiuni de scurgere d= 0.5 pana la 0,025m X=1 pana la 0,05
Stand 2 Figurile 31--32 ilustreaza schema de masuratori cand sursa de currenti de scurgere este un conductor de cupru cu izolatie PVC (5m; 0.5mm2) conectat la tensiunea de 230 V 50 Hz. Al doilea pol al conductorului este izolat. Masuratorile sunt similare ca standului 1 si sunt concentrate in tabelul VI
Fig. 31. Stand 2. Conductor de cupru cu izolatie PVC (5m; 0.5mm2) Schema de masuratori
Fig.32. Stand 2, Conductor de cupru cu izolatie PVC (5m; 0.5mm2)
d
X=d/0.5
1/X
Campuri electrice
Curenti de scurgere
Tensiuni de scurgere
m
V/m
Nano (10-9)Amps
Volt
0.5
1
1
1502
386
3.96
0.45
0.9
1.11
1683
442
4.49
0.4
0.8
1.25
1920
501
5.13
0.35
0.7
1.428
2154
583
5.85
0.3
0.6
1.66
2480
664
6.73
0/25
0.5
2.00
2846
800
8.06
0.225
0.45
2.22
3075
866
8.65
0.2
0.4
2.25
3310
958
9.57
0.175
0.35
2.85
3643
1074
10.68
0.15
0.3
3.33
3990
1232
12.14
0.125
0.25
4.00
4380
1416
13.86
0.1
0.2
5/00
4884
1640
16.06
0.075
0.15
6.66
5546
2030
19.66
0.05
0.1
10.00
6422
2740
26.09
0.025
0.05
20.00
8290
4380
40.10
Tabela VI. Stand 2 Masuratori: Campuri electrice, curenti si tensiuni de scurgere d= 0.5 pana la 0,025m X=1 pana la 0,05
In figura 33 sunt exemplificate graficile valorilor masurate ale campurilor electrice, curentilor de scurgere si tensiunilor de scurgere ce apar in tabelele V si VI. In fiecare grafic este trasata cu linie rosie curba valorilor teoretice . Comparand valorile masurate cu valorile teoretice constatam caracteristici similare pentru valorile curentilor de scurgere si valorile tensiunilor de scurgere. In schimb intre valorile masurate si valorile teoretice ale campurilor electrice apar diferente mari pentru d= 0,4 pana la 0,025m. Diferentele pot fi explicate prin amplasarea traductorului la 1/3 fata de partea superioara a analizatorului de camp electric. (figura 34) Trebue mentionat ca pentru standul 1 graficele valorilor masurate si valorilor teoretice ale curentilor si tensunilor de scurgere releva o coincidenta aproape identica
Curenti de scurgere in exteriorul casei Figura 35 exemplifica masurarea curentilor de scugere pe strada sub linia de distributie de inalta tensiune 22 kV. Masuratorile scot in evidenta fenomenul de compensare a curentilor de scurgere.
Fig. 35. Linie de distributie 22 kV. Masuratori curenti de scurgere
Concluzii Din experientele cu masuratori expuse mai sus se pot trage urmatoarele concluzii:
Numai măsurătorile curenților de scurgere sau tensiunilor de scurgere ne pot da o apreciere corectă și reală a curenților care sunt absorbite de corpul nostru în fiecare colț al casei,
Cresterea sau descresterea curenților de scurgere în casa noastră respecta ecuatia Y= 1 / X, in care X=d iar d reprezinta distanta fata de sursa. Cu cat ne apropiem de sursa curentii de scurgere cresc,cu cat ne departam de sursa curentii de scurgere scad.
Corpul nostru care contine 70% apa se comporta in spatiul casei ca o mica gaura neagra, absoarbe curenții de scurgere și devine el insusi sursă de curenți de scurgere .
Care este valoarea maxima permisa a curentului de scurgere in casa noastra ? Inca nu este stabilita . În casa mea , am reusit sa reduc curentul de scurgere , după cum urmează : la calculator și masa de lucru 20 - 25 de nanoA în dormitor 8 - 10 de nanoA
Recomandari Este utila masurarea curentilor sau tensiunilor de scurgere a corpului nostru in raport cu pamantul? Categoric. Da. Sa masuram acasa(dormitor.calculator, masa de lucru), la scoala, in companiile hi-tech si in toate institutiile in care se folosesc aparate electrice conectate la retea prin cabluri cu doua conductoare L;N. Poate a venit timpul pentru a legifera utilizarea de conductoare ecranate în grădinițe , școli , camere de dormit. Tineti minte , corpul uman are capacitatea de a se autovindeca în timpul somnului, insa curenti de scurgere de valoare ridicata datorita surselor externe , ( conductoare sub tensiune amplasate în tavane , pereti si pardoseli , aparate electrice de pe noptiera ) sunt de mii de ori puternice decat impulsurile sistemului electric a corpului uman . Expunerea pe termen indelungat la curenti de scurgere de valoare ridicata poate afecta capacitatea organismului de a comunica cu el insusi și influentiaza asupra sanatatii.
