IEC 62226-2-1:2004

Exposure to electric or magnetic fields in the low and intermediate frequency range - Methods for calculating the current density and internal electric field induced in the human body - Part 2-1: Exposure to magnetic fields - 2D models

This part of IEC 62226 introduces the coupling factor K, to enable exposure assessment for complex exposure situations, such as non-uniform magnetic field or perturbed electric field. The coupling factor K has different physical interpretations depending on whether it relates to electric or magnetic field exposure. The aim of this part is to define in more detail this coupling factor K, for the case of simple models of the human body, exposed to non-uniform magnetic fields. It is thus called "coupling factor for non-uniform magnetic field".

Exposition aux champs électriques ou magnétiques à basse et moyenne fréquence - Méthodes de calcul des densités de courant induit et des champs électriques induits dans le corps humain -Partie 2-1: Exposition à des champs magnétiques - Modèles 2D

La présente partie de la CEI 62226 introduit le facteur de couplage K, pour permettre l'évaluation de l'exposition dans des situations d'expositions complexes, telles que les champs magnétiques non uniformes ou les champs électriques perturbés. Le facteur de couplage K peut avoir différentes interprétations physiques selon qu'il se réfère à l'exposition à un champ électrique ou un champ magnétique. L'objet de cette partie est de définir plus en détail ce facteur de couplage K, pour les cas de modèles simples de corps humain, exposé à des champs magnétiques non uniformes. Dans le cas présent, il est appelé "facteur de couplage pour champ magnétique non uniforme".

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 22-Nov-2004
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 17.220.20 - Measurement of electrical and magnetic quantities
• Technical Committee: TC 106 - Methods for the assessment of electric, magnetic and electromagnetic fields associated with human exposure
• Drafting Committee: PT 62226 - TC 106/PT 62226
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 15-Mar-2005
• Completion Date: 23-Nov-2004

Standards Content (Sample)

NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
62226-2-1
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2004-11
Exposition aux champs électriques ou
magnétiques à basse et moyenne fréquence –
Méthodes de calcul des densités de courant
induit et des champs électriques induits
dans le corps humain –
Partie 2-1:
Exposition à des champs magnétiques –
Modèles 2D
Exposure to electric or magnetic fields
in the low and intermediate frequency range –
Methods for calculating the current density
and internal electric field induced
in the human body –
Part 2-1:
Exposure to magnetic fields – 2D models
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 62226-2-1:2004
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NORME CEI
INTERNATIONALE
IEC
62226-2-1
INTERNATIONAL
Première édition
First edition
STANDARD
2004-11
Exposition aux champs électriques ou
magnétiques à basse et moyenne fréquence –
Méthodes de calcul des densités de courant
induit et des champs électriques induits
dans le corps humain –
Partie 2-1:
Exposition à des champs magnétiques –
Modèles 2D
Exposure to electric or magnetic fields
in the low and intermediate frequency range –
Methods for calculating the current density
and internal electric field induced
in the human body –
Part 2-1:
Exposure to magnetic fields – 2D models
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– 2 – 62226-2-1 © CEI:2004
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS.8
INTRODUCTION.12

1 Domaine d’application .14
2 Modèles analytiques .14
2.1 Généralités.14
2.2 Modèles analytiques de base pour les champs uniformes .16
3 Modèles numériques.18
3.1 Informations générales sur les modèles numériques.18
3.2 Modèles 2D – Approche générale .20
3.3 Conductivité des tissus vivants .22
3.4 Modèles 2D – Conditions des calculs numériques .24
3.5 Facteur de couplage pour le champ magnétique non uniforme .24
3.6 Modèles 2D – Résultats des calculs numériques .26
4 Validation des modèles.30

Annexe A (normative) Disque dans un champ uniforme .32
Annexe B (normative) Disque dans un champ créé par un fil de longueur infinie.38
Annexe C (normative) Disque dans un champ créé par 2 fils parallèles parcourus par
des courants équilibrés .54
Annexe D (normative) Disque dans un champ magnétique créé par une spire circulaire .76
Annexe E (informative) Approche simplifiée des phénomènes électromagnétiques .100
Annexe F (informative) Calcul analytique du champ magnétique crée par des
systèmes simples d’induction: 1 fil, 2 fils parallèles parcourus par des courants
équilibrés et 1 spire circulaire .104
Annexe G (informative) Equations et modèles numériques pour les phénomènes
électromagnétiques dans une structure type: disque conducteur dans un champ
électromagnétique .108

Bibliographie .112

Figure 1 – Disque conducteur dans une densité de flux magnétique uniforme .16
Figure 2 – Maillage par éléments finis (triangles d’ordre 2) d’un disque, et détail.20
Figure 3 – Disque conducteur dans une densité de flux magnétique non uniforme.22
Figure 4 – Variation du facteur de couplage pour le champ magnétique non uniforme K
avec la distance à la source, pour les trois types de sources de champ magnétique
(rayon du disque R = 100 mm) .28
Figure A.1 – Lignes de densité de courant J et distribution de J dans le disque .32
Figure A.2 – J = f [r]: Distribution ponctuelle de la densité de courant induit calculée le
long d’un diamètre d’un disque homogène dans un champ magnétique uniforme.34
Figure A.3 – J = f [r]: Distribution de la densité intégrée de courant induit calculée le
i
long d’un diamètre d’un disque homogène dans un champ magnétique uniforme.36
Figure B.1 – Disque dans le champ magnétique créé par un fil rectiligne infini .38
Figure B.2 – Lignes de densité de courant J et distribution de J dans le disque (source:
1 fil, situé à d = 10 mm du bord du disque) .40

62226-2-1 © IEC:2004 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.9
INTRODUCTION.13

1 Scope .15
2 Analytical models .15
2.1 General .15
2.2 Basic analytical models for uniform fields .17
3 Numerical models.19
3.1 General information about numerical models .19
3.2 2D models – General approach.21
3.3 Conductivity of living tissues .23
3.4 2D Models – Computation conditions .25
3.5 Coupling factor for non-uniform magnetic field.25
3.6 2D Models – Computation results.27
4 Validation of models .31

Annex A (normative) Disk in a uniform field .33
Annex B (normative) Disk in a field created by an infinitely long wire.39
Annex C (normative) Disk in a field created by 2 parallel wires with balanced currents .55
Annex D (normative) Disk in a magnetic field created by a circular coil .77
Annex E (informative) Simplified approach of electromagnetic phenomena.101
Annex F (informative) Analytical calculation of magnetic field created by simple
induction systems: 1 wire, 2 parallel wires with balanced currents and 1 circular coil.105
Annex G (informative) Equation and numerical modelling of electromagnetic
phenomena for a typical structure: conductive disk in electromagnetic field.109

Bibliography .113

Figure 1 – Conducting disk in a uniform magnetic flux density.17
nd
Figure 2 – Finite elements meshing (2 order triangles) of a disk, and detail .21
Figure 3 – Conducting disk in a non-uniform magnetic flux density.23
Figure 4 – Variation with distance to the source of the coupling factor for non-uniform
magnetic field, K, for the three magnetic field sources (disk radius R = 100 mm) .29
Figure A.1 – Current density lines J and distribution of J in the disk .33
Figure A.2 – J = f [r]: Spot distribution of induced current density calculated along a
diameter of a homogeneous disk in a uniform magnetic field.35
Figure A.3 – J = f [r]: Distribution of integrated induced current density calculated
i
along a diameter of a homogeneous disk in a uniform magnetic field.37
Figure B.1 – Disk in the magnetic field created by an infinitely straight wire .39
Figure B.2 – Current density lines J and distribution of J in the disk (source: 1 wire,
located at d = 10 mm from the edge of the disk).41
...