Technische Magnetfelder und Grenzwerte

Aus Sekels Magnetic Shielding
Wechseln zu: Navigation, Suche

Unsere Umwelt ist einer Vielzahl von elektromagnetischen Feldern ausgesetzt, die außer der gewollten Wirkung weder Geräte, Umwelt noch Menschen stören oder gefährden sollen.

Vorschriften und Empfehlungen

Für Betriebsmittel ist dies im Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit geregelt, sowie in einer Vielzahl von anwendungs- oder gerätespezifischen Normen. Der Schutz von Menschen vor gesundheitsgefährdender Strahlung ist im Bundesimmissionsschutzgesetz für den Betrieb von Hochfrequenz-, Niederfrequenz- und Gleichstromanlagen (Verordnung über elektromagnetische Felder – 26. BlmSchV) geregelt. Darüber hinaus gilt in Betrieben die Unfallverhütungsvorschrift BGV B11 Elektromagnetische Felder zur Verhütung von Gefahren für Leben und Gesundheit bei der Arbeit.

In beiden Regelwerken sind frequenzabhängige Grenzwerte festgeschrieben, denen Menschen permanent oder zeitweise ausgesetzt sein dürfen, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung der Gesundheit kommen sollte. Die Festlegung dieser Grenzwerte folgt z. B. den Empfehlungen von nationalen (in Deutschland die deutsche Strahlenschutzkommission (SSK)) und internationalen Einrichtungen (Internationale Kommission zum Schutz von nichtionisierenden Strahlen (ICNIRP) und den wissenschaftlichen Gremien der Weltgesundheitsorganisation (WHO), hier insbesondere die International Agency for Research on Cancer (IARC)).

Gleichfelder

Ferromagnetische Gegenstände werden in Richtung größerer Magnetfeldstärken beschleunigt. Die Kraft beträgt:

V ist das Volumen des Köpers, ist das Magnetfeld, JB ist die Jakobi-Matrix des Magnetfeldes.

Magnetische Gleichfelder werden im Allgemeinen als verhältnismäßig unkritisch angesehen. Unbestritten ist der „wohltuende“ Einfluss des (statischen) Erdmagnetfeldes, welches uns wirksam vor schädigenden „Partikeln“ aus dem Weltraum schützt. Die Stärke des Erdmagnetfeldes in Mitteleuropa beträgt ca. 50 μT (Betrag), bzw. ca. 40 A/m.

Die ICNIRP Guidelines (2009) lassen für Kopf und Rumpf von „Beschäftigten“ eine maximalen Flussdichte von 2 T zu, unter kontrollierten Bedingungen bis zu 8 T. Zum Vergleich: die Flussdichte in Kernspin-Tomographen liegt bei ca. 1 – 2 T (bis zu 10 T bei wissenschaftlichen Geräten). Direkt auf der Polfläche eines starken Industrie-Dauermagneten werden ca. 0,7 T erreicht (stark abnehmend mit dem Abstand). Für implantierte medizinische Geräte gilt eine Empfehlung von 0,5 mT (also dem ca. 10-fachen des Erdmagnetfeldes). Der gleiche Grenzwert wird in den ICNIRP Guidelines zum Schutz vor „fliegenden“ metallischen Gegenständen empfohlen. Ansonsten geht die ICNIRP davon aus, dass statische Magnetfelder bis zu 400 mT für die Allgemeinbevölkerung unkritisch sind.

Die 26. BlmSchV legt für Gleichfelder 0,5 mT fest und richtet sich somit generell nach der Empfehlung für Implantat-Träger, bzw. Sicherheit vor fliegenden Gegenständen.

Die BGV B11 lässt je nach Expositionsbereich und Aufenthaltsdauer zwischen 21,22 mT und 127,3 mT zu, vorausgesetzt die Mitarbeiter sind vor fliegenden Gegenständen geschützt.

16 2/3 Hz, 50 Hz

Magnetfeld um einen stromdurchflossenen Leiter:

Abb. 12: Magnetische Induktion um einen stromdurchflossenen Leiter mit I = 125 A im Abstand r

16 2/3 Hz werden im Bahnbereich eingesetzt. Der internationale und deutsche Grenzwert für einen dauerhaften Aufenthalt der Allgemeinbevölkerung beträgt 300 μT (0,3 mT), die BGV B11 lässt in für alle Beschäftigten zugänglichen Bereichen 1,27 mT zu. Bei einer Leitungsspannung von 15 kV und einer E-Lok mit einer Leistung von 9 MW (das ist der obere Bereich) wird eine Magnetfeldstärke von 0,3 mT im Abstand von 0,4 m zum stromführenden Leiter unterschritten.

Für 50 Hz – Anlagen empfiehlt die ICNIRP einen Grenzwert von 200 μT. Die 26. BlmSchV lässt dagegen nur die Hälfte dieses Wertes zu, also 100 μT. Bei einem 230 V-Gerät von ca. 2,5 kW Leistung wird dieser Wert im Abstand von ca. 2 cm zu einem einzelnen stromführenden Kabel erreicht. Bei gleicher Leistung beträgt die Feldstärke im Abstand von 10 cm ca. 22 μT, im Abstand von 50 cm ca. 4,3 μT. Unter Hochspannungsleitungen findet man in Bodennähe Werte zwischen ca. 2 und 20 μT. Beschäftigte dürfen nach BGV BV 11 in allen zugänglichen Bereichen bei 50 Hz 0,424 mT ausgesetzt sein. Durch die starke Abstandsabhängigkeit reicht meist eine Absperrung in unmittelbarer Nähe felderzeugender Einheiten. Wenn dies nicht möglich ist, sind geeignete Abschirmmaßnahmen zu ergreifen.

Höhere Frequenzen

Abb. 13: (Empfohlene) Grenzwerte der magnetischen Induktion

Hier sind ICNIRP und die 26. BlmSchV wieder konform. Der zulässige Grenzwert ist frequenzabhängig und reduziert sich für die Allgemeinbevölkerung (Beschäftigte) bei 1 kHz auf 80 (300) μT, und ab 3 kHz bis 10 MHz auf 27(100) μT (effektiv). Für gepulste elektromagnetische Felder gibt es zusätzliche Grenzen für die Spitzenwerte.

Die Vorgaben/Empfehlungen sind durchaus unterschiedlich und spiegeln die Unsicherheiten bei der Langzeitbewertung wieder. Bei einer reinen Betrachtung des magnetischen Feldes sind die Feldstärken durch Haushaltsgeräte wegen der Abstandsabhängigkeit oft größer als unter einer Hochspannungsleitung. Bei Motoren und Transformatoren erhöht sich die Feldstärke durch die Windungszahlen. Das gilt z. B. auch für die Heizwicklung in Föns. Große Spitzenwerte entstehen z. B. beim Anfahren von elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen und im Industrie- oder Forschungsbereich bei Anwendungen mit sehr hohen Strömen (siehe auch MFA-110 Mess- und Analysesystem für Magnetfelder).

Messung von Magnetfeldern

Der Betrag des Magnetfeldes an einer bestimmten Stelle kann schon mit einfachen Messgeräten ermittelt werden, die meist mit Hall-Elementen als Magnetfeldsensoren aufgebaut sind. Komplizierter ist die normen- oder regelkonforme Ermittlung in einem Frequenzbereich mit gewichteten Frequenzanteilen. Hierfür gibt es spezielle Messgeräte, die diese Vorgaben auf der Hard- oder Softwareseite umsetzen.

Sekels-logo-110px-b-72px-h.svg

Die Website Sekels Magnetic Shielding wird durch die Sekels GmbH betreut. Sekels GmbH – Ihr Spezialist für magnetische Felder, magnetische Werkstoffe, Magnetsysteme und magnetische Abschirmungen – von der Beratung bis zur Lieferung von fertigen Bauteilen und Systemen