mast1.jpg

קרינה בלתי מייננת בתדרים נמוכים ביותר (ELF) של רשתות החשמל

קרינה אלקטרומגנטית מרשתות חשמל מקיפה אותנו בכל מקום שמתקיימים בו חיים מודרניים – בעיר ובכפר, בבית וברחוב, בעבודה או בחופשה. לפיכך חשוב שנכיר טוב יותר את מקורותיה של קרינה זו, את תחום התדרים שלה, את ההשפעות הבריאותיות העלולות לנבוע מחשיפה אליה ואת הנחיות הגופים הבינלאומיים לצמצום החשיפה.

זרמים חשמליים הם מקור לקרינה אלקטרומגנטית. זרמים חשמליים כגון אלה העוברים בכבלי החשמל יוצרים שדות חשמליים ומגנטיים שגודלם תלוי בעוצמת הזרמים ובכיוונם.  גם באוויר החופשי נוצרים לעתים – באופן לא מתוכנן – זרמים חשמליים היוצרים שדות חזקים, כמו במקרה של ברקים באטמוספרה.

 

תחום התדרים המוגדרים כתדר נמוך ביותר (ELF - Extremely Low Frequency)

קרינת רשת החשמל מוגדרת כקרינה בתדר נמוך ביותר (Extremely Low Frequency - ELF). על-פי החלוקה של ITU, האיגוד הבינלאומי לטלקומוניקציה, התדרים של קרינה זו בספקטרום האלקטרומגנטי הם בתחום שבין קצת מעל אפס הרץ ועד 300 הרץ. התחום שבו מצויים התדרים המוגדרים כתדר נמוך ביותר (ELF) כולל ארבע רצועות: הראשונה שבהן היא רצועה בתחום התדרים 0.03-0.3Hz הקרובה מאוד לאפס הרץ, ואילו הרצועה הרביעית והאחרונה כוללת את תחום התדרים 30-300Hz (אורכי הגל 1-10 ק"מ, בהתאמה) – כמתואר בטבלת התדרים ITU - TABLE2  (קובץ PDF להורדה). הגדרת התדרים שלעיל כ-ELF אומצה גם בידי המוסד לבטיחות ולגהות תעסוקתית (and Health Administration, OSHA (Occupational Safety של משרד העבודה האמריקאי (United States Department of Labor).

 

תחום התדרים של קרינת רשת החשמל

העניין הציבורי בקרינה בתדר נמוך ביותר הוא ברצועה הרביעית של תחום זה מאחר וזה תחום הקרינה של שדות חשמליים ומגנטיים הנוצרים על-ידי רשתות חשמל. רשתות אלה פועלות בדרך כלל בתדרים 50 הרץ או  60 הרץ.

 

רשת החשמל מספקת לצרכנים אנרגיה חשמלית באמצעות זרמי החילופין (alternating currents, AC) בתדר 50 או 60 הרץ שיוצרים סביבם קרינה של שדות חשמליים ומגנטיים. זרמי חילופין אלה מופקים בדרך כלל באמצעות מחוללי זרם (גנרטורים), כפי שנעשה בתחנות כוח.

 

כשבודקים קרינה אלקטרומגנטית בתדרים נמוכים ביותר (ELF) כמו אלה של רשת החשמל, בוחנים בעיקר את התכונות הפיזיקליות של השדות החשמליים והמגנטיים, ואילו בתכונה הגלית של הקרינה עוסקים פחות. זאת, משום שאורכי הגל בתדרים של רשתות החשמל הם עצומים: בתדר רשת של 50 הרץ אורך הגל הוא 6,000 ק"מ ובתדר רשת של 60 הרץ אורך הגל הוא 5,000 ק"מ.

 

 

קווי חשמל במתח גבוה

קווי חשמל במתח גבוה 

 

 

 

 

המונח קרינה בתדרים של רשת החשמל מתייחס בעיקר למאפיינים של השדות החשמליים והמגנטיים של הזרמים החשמליים ברשתות, כגון עוצמת השדות ופאזות מתח וזרם.

 

שדה חשמלי נמדד ביחידות של וולט/מטר (V/m);
שדה מגנטי נמדד ביחידות של אמפר/מטר (A/m), או ביחידות של מיליגאוס (mG)  או טסלה (T).

 

 

 

 

קרינה מרשת החשמל בתדרים 50 הרץ או 60 הרץ

תקצר היריעה מלתאר את המגוון האינסופי של השימושים שאנו הצרכנים עושים בחשמל המגיע אלינו מרשת החשמל. כיום כבר לא נוכל לדמיין חיים ללא שימוש באנרגיית החשמל. ייצור החשמל והשימוש בו החלו בסוף המאה התשע עשרה, מ-1882. בתחילה נעשו הייצור והאספקה בזרם ישר (DC) – דבר שגרם לאובדן אנרגיה ועקב זאת לאפשרויות שימוש מצומצמות ולטווח אספקה מוגבל, והצריך פריסת מחוללים (גנרטורים) ברשת צפופה לשֵם אספקת חשמל לרשתות קטנות. המצאת זרם החילופין מרובה הפאזות בידי ניקולה טסלה (Niclola Tesla) בשנת 1888 חוללה שינוי כלל-עולמי, כשאפשרה אספקת החשמל למרחקים ארוכים באובדן אנרגיה קטן, ולמעשה את "חִשמוּל" העולם כולו בסטנדרטים אחידים עד ימינו אנו.

 

הצריכה האנרגטית של חשמל היא מכפלת ההספק שצורך מכשיר חשמלי במשך זמן פעולתו, והיא נמדדת ביחידות של ואט-שעה או קילוואט-שעה (קו"ש).

 

 

כללית, ניתן לחלק את מקורות קרינת החשמל לשלוש קבוצות ראשיות:

 

ייצור

ייצור חשמל נעשה בעיקר בתחנות כוח גדולות, כדלהלן: תחנות כוח אלקטרו-מכניות המפיקות אנרגיה חשמלית מנפט, מגז או מפחם, וממירות אנרגיה תרמית (חום) לאנרגיה חשמלית באמצעות טורבינות כוח. ייצור החשמל נעשה ברובו בתחנות כוח אלה; תחנות כוח הידרואלקטריות, הממירות אנרגיה הידרו-גרביטציונית לחשמל (תחנות כוח ההופכות אנרגיה שמקורה במפלי מים לאנרגיה חשמלית); תחנות כוח גרעיניות הממירות אנרגיה גרעינית מכורים אטומיים לחשמל.

מקורות אנרגיה נוספים ליצירת חשמל הם תחנות רוח, אנרגיה סולרית (שמש) ואנרגיה כימית – המצומצמים יותר בהיקף התפוקה העולמית. חשמל מיוצר בקנה מידה קטן יותר גם באמצעות גנרטורים קטנים, לפי צורך, לדוגמה: ביישובים מרוחקים או במקומות נידחים, כמו גם במערכות גיבוי לתקופות קצרות במקרים של בעיות במערכות ייצור מרכזיות (כמו בבתי חולים ובמפעלים גדולים).

 

         
תחנת כוח לייצור חשמלתחנת כוח לייצור חשמל  

תחנת משנה של ייצור חשמל

תחנת משנה של ייצור חשמל

 

מרכיב הדינמו בגנרטור חשמל

מרכיב הדינמו בגנרטור חשמל

 

חלוקה

החשמל המיוצר בתחנות כוח מרכזיות מובל בקווים ראשיים של מתח גבוה (400 קילו-וולט) לתחנות מיתוג וחלוקה ראשיות, שמהן הוא מובל בקווי מתח בינוני (161 קילו-וולט) לתחנות ביניים של השנאה (המרה ממתח גבוה למתח נמוך יותר). אחר כך מובל החשמל לקווי חלוקה ברמת היישוב והרחוב. שנאים מקומיים ממירים את החשמל במתח הגבוה (כגון 22 קילו-וולט ו-33 קילו-וולט) לחשמל של הרשת המקומית במתח הנמוך יותר (כגון  110 וולט או 220 וולט) של תדרי החשמל הנפוצים 60 הרץ או 50 הרץ, בהתאם לרשת המקומית של המדינות.

 

         

סבך קווי מתח חשמליים בעיר

סבך קווי מתח חשמליים בעיר

 

 

חדר בקרה מרכזי לחלוקת  מתח חשמל

חדר בקרה מרכזי לחלוקת
 מתח חשמל
 

 

לוח מיתוג חשמל ביתי אוטומטי

לוח מיתוג חשמל ביתי אוטומטי
 

 

שימושים

מגוון השימושים הוא עצום. החלוקה העיקרית שלהם היא לתחומים הראשיים הבאים: שימושים תעשייתיים, שימושים מסחריים, שימושים משרדיים ושימושים ביתיים. 

 

         

 

שימוש בחשמל בתעשיית הרכב

שימוש בחשמל בתעשיית הרכב

 

 

 

 

שימוש בחשמל בתעשיית הטקסטיל

שימוש בחשמל בתעשיית הטקסטיל

 

 

 

מכשירי חשמל ביתיים

מכשירי חשמל ביתיים

 

 

 

 

שימושים בתחבורה

 

         

תחבורה ציבורית חשמליות בווינה

תחבורה ציבורית חשמליות בווינה

 

 

רכבת חשמלית מהירה

רכבת חשמלית מהירה

 

 

מרכיב הדינמו בגנרטור חשמל

מרכיב הדינמו בגנרטור חשמל

 

רשימת מקורות

  • International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) Guidelines for limiting exposure to time‐varying electric, magnetic and electromagnetic fields (1Hz 100kHz). Health Physics. 2010; 99:818‐836.
  • International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP)  Guidelines on limits of exposure to static magnetic fields.  Health Physics. 2009; 96:504‐514.
  • International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP)  Guidelines for limiting exposure to time‐varying electric, magnetic and electromagnetic fields (Up To 300 GHz). Health Physics. 1998; 74:494‐522.
  • United States. Bureau of Naval Personnel. Basic Electricity (Dover Books on Electrical Engineering). 2nd edition, 1970. Dover Publications. 
 
תאריך עדכון: 8.6.15