Induktionserwärmung: Alles, was Sie schon immer wissen wollten, aber nie zu fragen wagten (März 2017)

Frage des Monats: Wirsetzen ein Induktionsverfahren ein, bei dem wir physische Barrieren und/oder einen Sicherheitshinweis einrichten müssen, damit Personen mit medizinischen Geräten wie metallischen Implantaten und Herzschrittmachern einen bestimmten Abstand einhalten. Wie groß muss der erforderliche Abstand sein, den Personen mit solchen Geräten zu Induktionsheizspulen einhalten müssen? Vielen Dank für jede Hilfe, die Sie uns bezüglich der Sicherheitsabstände geben können.

Antwort:Es wurden zahlreicheStudien durchgeführt, um die direkten und indirekten Auswirkungen der Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern (EMF) auf die Gesundheit, passive und aktive medizinische Implantate sowie Überempfindlichkeit zu untersuchen. Mehrere nationale und internationale Organisationen, darunter das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), die International Radio Protection Association (IRPA), die Weltgesundheitsorganisation (WHO), die Arbeitsschutzbehörde (OSHA) und andere, Aufklärungsprogramme zum Thema nichtionisierende Strahlung sowie zur Bewertung der Gesundheitsrisiken entwickelt, die mit der Exposition gegenüber externen Feldern bei der Nutzung elektromagnetischer Geräte (wie Mobiltelefone, Haushaltsgeräte, Computermonitore, Sendeantennen, Mikrowellenherde, Induktionsspulen und andere) verbunden sind. Es liegt eine umfangreiche wissenschaftliche Forschungslage vor, und eine Reihe internationaler Normen, Richtlinien und Vorschriften wurde in Kraft gesetzt. In den USA gehören dazu beispielsweise die folgenden Normen:

• IEEE: C95.6 Sicherheitsgrenzwerte für die Exposition des Menschen gegenüber elektromagnetischen Feldern im Frequenzbereich von 0 bis 3 kHz.
• IEEE: C95.1 Sicherheitsgrenzwerte für die Exposition des Menschen gegenüber elektromagnetischen Feldern, 3 kHz bis 300 GHz.

Alle Hersteller elektromagnetischer Geräte (einschließlich Hersteller von Induktionsheizgeräten) müssen die internationalen und nationalen Normen und Vorschriften zur Begrenzung der externen Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern am Arbeitsplatz einhalten.

Es gibt keine allgemeingültigen Richtlinien für sogenannte „Sicherheitsabstände“ für Mitarbeiter mit medizinischen Geräten oder Personen ohne solche Geräte, da diese Abstände anwendungsspezifisch sind und in hohem Maße von den Details der Spulenkonstruktion, der eingesetzten Leistung und Frequenz, dem Vorhandensein anderer elektromagnetischer Geräte in der Umgebung der Spule sowie weiteren Faktoren abhängen. Die Stärke eines externen Magnetfelds kann entweder computergestützt modelliert oder gemessen werden. Bei Inductoheat setzen wir beispielsweise beide Verfahren ein.

In manchen Fällen ist die Induktionsspule nicht die Hauptquelle der EMF-Belastung, und andere elektromagnetische Quellen (z. B. Transformatoren, Sammelschienen, elektromagnetische Hebevorrichtungen) können in noch größerem Maße zur Stärke der EMF beitragen.

Es stehen verschiedene Geräte zur Messung der EMF-Belastung am Arbeitsplatz zur Verfügung, die sich hinsichtlich der verwendeten Frequenzen und ihrer Bauweise unterscheiden. Nach unserer Erfahrung bieten dreiachsige Messgeräte bei ordnungsgemäßer Verwendung und Kalibrierung eine akzeptable Genauigkeit. So setzt Inductoheat beispielsweise seit mehreren Jahren das folgende Gerät ein: das dreiachsige VLF-Magnetfeldmessgerät HI-3637 von Holaday (Abb. 1). Dieses Gerät ist in der Lage, isotrope Messungen der Stärke eines Magnetfelds durchzuführen. Das Gerät ist so ausgelegt, dass es den Anforderungen der IEEE-Protokolle und -Richtlinien für geeignete Frequenzen entspricht.

Im Folgenden finden Sie einige allgemeine Leitlinien zur Überwachung und Kontrolle der EMF-Exposition:

• Betriebsbedingungen des Induktionssystems:Die Maschine sollte mit den maximalen Betriebsparametern hinsichtlich der Leistung in kW oder dem maximal zulässigen Betriebsstrom bzw. der maximal zulässigen Betriebsspannung an der Spule betrieben werden.
• Messdetails:Es ist ein Umriss der Induktionsmaschine zu zeichnen, und die Messungen sollten am Bedienerplatz (oder an Orten, an denen sich andere Personen aufhalten könnten) sowie an mehreren Punkten rund um die Maschine in Abständen von 0,25, 0,5, 1, 1,5 Metern usw. (je nach Sachlage) und in unterschiedlichen Höhen über dem Boden durchgeführt werden. Die Daten sollten überprüft und ein Bericht erstellt werden, aus dem hervorgeht, ob die Messwerte den Sicherheitsanforderungen entsprechen. Alle Messwerte sollten erfasst und ordnungsgemäß dokumentiert werden, einschließlich der Einstellparameter für Kondensator und Ausgangstransformator. Falls erforderlich, sollten Messungen durchgeführt werden, um den Spulenbetriebsstrom für die angegebenen Messwerte zu berechnen.

Im Laufe der Jahre haben Hersteller von Induktionsmaschinen eine Reihe von Methoden entwickelt, um die Belastung durch externe Magnetfelder in Fällen zu minimieren, in denen diese die zulässigen Höchstwerte überschreiten. Dazu gehören eine Reihe patentierter Konstruktionen und firmeneigener Verfahren, darunter passive und aktive Magnetabschirmungen, magnetische Shunts und Faraday-Ringe, um nur einige zu nennen.

Dr. Valery Rudnev, FASM
Leiter Wissenschaft und Technologie
Inductoheat Inc
www.inductoheat.com