Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines
To improve the efficiency of reducing the power frequency of the magnetic field generated by overhead power lines in residential buildings, experimental studies based on the results of 3D modeling when using a combined electromagnetic shield consisting of active and passive parts were conducted. The...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2025
|
| Online Zugang: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/324411 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Institution
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-324411 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-20T06:39:39Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Бовдуй, І. В. |
| spellingShingle |
Бовдуй, І. В. Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines |
| author_facet |
Бовдуй, І. В. |
| author_sort |
Бовдуй, І. В. |
| title |
Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines |
| title_short |
Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines |
| title_full |
Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines |
| title_fullStr |
Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines |
| title_full_unstemmed |
Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines |
| title_sort |
computational and experimental studies on the efficiency of combined electromagnetic shielding of the magnetic field of overhead power lines |
| title_alt |
Розрахунково-експериментальні дослідження ефективності комбінованого електромагнітного екранування магнітного поля повітряних ліній електропередачі Розрахунково-експериментальні дослідження ефективності комбінованого електромагнітного екранування магнітного поля повітряних ліній електропередачі |
| description |
To improve the efficiency of reducing the power frequency of the magnetic field generated by overhead power lines in residential buildings, experimental studies based on the results of 3D modeling when using a combined electromagnetic shield consisting of active and passive parts were conducted. The problem of designing a combined electromagnetic shield consisting of a robust active shielding system and an electromagnetic passive shield is solved on the basis of a multi-criteria antagonistic game between two players. The vector of game wins is calculated using the finite element calculation system COMSOL Multiphysics, and the game solution is calculated using particle multiswarm optimization algorithms. When designing combined electromagnetic shields, the coordinates of the spatial location of the shielding winding, currents and phases in the shielding windings of the robust active shielding system, as well as the geometric dimensions and thickness of the electromagnetic passive shield, were calculated. The results of experimental studies of the effectiveness of magnetic field shielding using 3D modeling for a residential building and a power line, when using combined electromagnetic shielding with active and passive parts, are given. For the first time, in order to increase the effectiveness of a combined electromagnetic shield, which consists of active and passive parts, and is designed to reduce the industrial frequency of the magnetic field created by overhead power lines in residential buildings, experimental studies using 3D modeling were conducted. According to the results of experimental studies, the effectiveness of shielding the output magnetic field was determined. It was found that the shielding coefficient of the electromagnetic passive shield is more than two units, and the effectiveness of the system with an active shield is more than four units, and for a system with a combined electromagnetic passive and active shield it is more than 10 units. The possibility of reducing the level of magnetic field induction in a residential building from power lines when using combined electromagnetic passive and active shielding to a level safe for the population is proven. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/324411 |
| work_keys_str_mv |
AT bovdujív computationalandexperimentalstudiesontheefficiencyofcombinedelectromagneticshieldingofthemagneticfieldofoverheadpowerlines AT bovdujív rozrahunkovoeksperimentalʹnídoslídžennâefektivnostíkombínovanogoelektromagnítnogoekranuvannâmagnítnogopolâpovítrânihlíníjelektroperedačí |
| first_indexed |
2025-10-17T01:06:07Z |
| last_indexed |
2025-10-21T01:23:44Z |
| _version_ |
1848097723197161472 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-3244112025-10-20T06:39:39Z Computational and Experimental Studies on the Efficiency of Combined Electromagnetic Shielding of the Magnetic Field of Overhead Power Lines Розрахунково-експериментальні дослідження ефективності комбінованого електромагнітного екранування магнітного поля повітряних ліній електропередачі Розрахунково-експериментальні дослідження ефективності комбінованого електромагнітного екранування магнітного поля повітряних ліній електропередачі Бовдуй, І. В. To improve the efficiency of reducing the power frequency of the magnetic field generated by overhead power lines in residential buildings, experimental studies based on the results of 3D modeling when using a combined electromagnetic shield consisting of active and passive parts were conducted. The problem of designing a combined electromagnetic shield consisting of a robust active shielding system and an electromagnetic passive shield is solved on the basis of a multi-criteria antagonistic game between two players. The vector of game wins is calculated using the finite element calculation system COMSOL Multiphysics, and the game solution is calculated using particle multiswarm optimization algorithms. When designing combined electromagnetic shields, the coordinates of the spatial location of the shielding winding, currents and phases in the shielding windings of the robust active shielding system, as well as the geometric dimensions and thickness of the electromagnetic passive shield, were calculated. The results of experimental studies of the effectiveness of magnetic field shielding using 3D modeling for a residential building and a power line, when using combined electromagnetic shielding with active and passive parts, are given. For the first time, in order to increase the effectiveness of a combined electromagnetic shield, which consists of active and passive parts, and is designed to reduce the industrial frequency of the magnetic field created by overhead power lines in residential buildings, experimental studies using 3D modeling were conducted. According to the results of experimental studies, the effectiveness of shielding the output magnetic field was determined. It was found that the shielding coefficient of the electromagnetic passive shield is more than two units, and the effectiveness of the system with an active shield is more than four units, and for a system with a combined electromagnetic passive and active shield it is more than 10 units. The possibility of reducing the level of magnetic field induction in a residential building from power lines when using combined electromagnetic passive and active shielding to a level safe for the population is proven. Для підвищення ефективності зниження магнітного поля промислової частоти, створюваного повітряними лініями електропередачі в житлових будинках, проведено експериментальні дослідження за результатами 3D моделювання при застосуванні комбінованого електромагнітного екрану, який складається з активної та пасивної частин. Задача проєктування комбінованого електромагнітного екрану, який складається з робастної системи активного екранування та електромагнітного пасивного екрану, вирішується на основі багатокритеріальної антагоністичної гри двох гравців. Вектор виграшів гри розраховується з використанням системи кінцево-елементних обчислень COMSOL Multiphysics, а розв’язання гри – з застосуванням алгоритмів оптимізації мультироїв частинок. При проєктуванні комбінованих електромагнітних екранів розраховуються координати просторового розташування екрануючої обмотки, струми і фази в екрануючих обмотках робастної системи активного екранування, а також геометричні розміри і товщина електромагнітного пасивного екрану. Наведено результати експериментальних досліджень ефективності екранування магнітного поля з використанням 3D моделювання для житлового будинку та лінії електропередачі, при застосуванні комбінованого електромагнітного екранування, з активною й пасивною частинами. Вперше, з метою підвищення ефективності комбінованого електромагнітного екрану, який складається з активної та пасивної частин, та призначений для зниження магнітного поля промислової частоти, створюваного повітряними лініями електропередачі в житлових будинках, проведено експериментальні дослідження з використанням 3D моделювання. За результатами експериментальних досліджень, визначено ефективність екранування вихідного магнітного поля, встановлено, що коефіцієнт екранування електромагнітного пасивного екрана дорівнює більше двох одиниць, а ефективність системи з активним екраном – більше чотирьох одиниць, а для системи з комбінованим електромагнітним пасивним і активним екраном становить понад 10 одиниць. Доведена можливість зниження рівня індукції магнітного поля в житловому будинку від ліній електропередачі при використанні комбінованого електромагнітного пасивного й активного екранування до безпечного для населення рівня. Для підвищення ефективності зниження магнітного поля промислової частоти, створюваного повітряними лініями електропередачі в житлових будинках, проведено експериментальні дослідження за результатами 3D моделювання при застосуванні комбінованого електромагнітного екрану, який складається з активної та пасивної частин. Задача проєктування комбінованого електромагнітного екрану, який складається з робастної системи активного екранування та електромагнітного пасивного екрану, вирішується на основі багатокритеріальної антагоністичної гри двох гравців. Вектор виграшів гри розраховується з використанням системи кінцево-елементних обчислень COMSOL Multiphysics, а розв’язання гри – з застосуванням алгоритмів оптимізації мультироїв частинок. При проєктуванні комбінованих електромагнітних екранів розраховуються координати просторового розташування екрануючої обмотки, струми і фази в екрануючих обмотках робастної системи активного екранування, а також геометричні розміри і товщина електромагнітного пасивного екрану. Наведено результати експериментальних досліджень ефективності екранування магнітного поля з використанням 3D моделювання для житлового будинку та лінії електропередачі, при застосуванні комбінованого електромагнітного екранування, з активною й пасивною частинами. Вперше, з метою підвищення ефективності комбінованого електромагнітного екрану, який складається з активної та пасивної частин, та призначений для зниження магнітного поля промислової частоти, створюваного повітряними лініями електропередачі в житлових будинках, проведено експериментальні дослідження з використанням 3D моделювання. За результатами експериментальних досліджень, визначено ефективність екранування вихідного магнітного поля, встановлено, що коефіцієнт екранування електромагнітного пасивного екрана дорівнює більше двох одиниць, а ефективність системи з активним екраном – більше чотирьох одиниць, а для системи з комбінованим електромагнітним пасивним і активним екраном становить понад 10 одиниць. Доведена можливість зниження рівня індукції магнітного поля в житловому будинку від ліній електропередачі при використанні комбінованого електромагнітного пасивного й активного екранування до безпечного для населення рівня. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2025-10-20 Article Article Рецензированная статья application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/324411 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 28 No. 3 (2025); 72-85 Проблемы машиностроения; Том 28 № 3 (2025); 72-85 Проблеми машинобудування; Том 28 № 3 (2025); 72-85 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/324411/329408 https://journals.uran.ua/jme/article/view/324411/329409 Copyright (c) 2025 І. В. Бовдуй http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |