Безпека під час експериментів з великими струмами


13

Я експериментую з великими струмами від ультраконденсаторного розряду.

Наприклад, за допомогою 500 А (при 2,8 В) ви отримуєте дуже вражаючу демонстрацію магнітного поля прямого провідника за допомогою голки компаса або залізної стружки (порівняйте: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf ).

Інший приклад - кільцевий експеримент Томсона http://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdf, де ви можете отримати до 9000 А за дуже короткий час.

Припустимо, що всі напруги, що використовуються, нижче 60 В. Що потрібно враховувати щодо безпеки в цьому випадку?

Ось що я думаю:

  • Оскільки напруга занадто низьке, небезпеки від струму через організм людини не повинно бути.
  • При виникненні проблем із контактом може виникнути небезпека виникнення іскор та освітлення.
    • Це може бути небезпечно через ультрафіолетове випромінювання
    • і через іскри, що потрапляють безпосередньо в око
  • Також можуть виникнути проблеми з теплом, які змушують випаровуватися, які ви можете вдихати
  • Розряд конденсатора генерує ЕМП, яка може впливати, наприклад, на кардіостимулятори

Я не впевнений, чи згадував я всі можливі небезпеки щодо цього. Моє запитання:

  • За яких умов (мінімальний струм, час розряду ...) яка небезпека стане актуальною
  • Що робити, щоб зробити це безпечним

5
60В досить високий, щоб становити потенційну небезпеку. Навіть до автомобільних акумуляторів, що не перевищують 12 В, слід ставитися обережно, оскільки вони можуть швидко виводити багато енергії у все, до чого вони підключені. Це така річ, що, якщо вам доведеться запитати, ви справді не повинні цього робити.
Hearth

6
Високий струм може генерувати дуже високу напругу та значну енергію з лише трохи індуктивності при перемиканні, тому ви не можете ігнорувати це. Небезпеки опіку та можлива сліпота від розплавленого металу та очей чи раку, що викликають УФ-ураження шкіри (ви можете отримати поганий сонячний опік від дуги низької напруги). Навіть автомобільний акумулятор може призвести до втрати пальця, якщо випадково приварити його через струмопровідне кільце. Спробуйте знайти інструкції з охорони праці та безпеки в університеті чи корпоративні. Деякі з нас їх написали.
Spehro Pefhany

2
Не забудьте додати "під рукою вогнегасники" та "купити страховку" до свого списку безпеки.
Енрік Бланко

5
Я думаю, що точка Спехро - V = L * di / dt. Якщо у вас є L і швидко перемикає струм (високий ді / дт), ви можете отримати дуже великий V. Отже, основна формула індуктивності кількісно визначає точку. І всі кабелі та дроти мають L.
Джон Д

5
Те, що я можу придумати, немає у вашому списку, в основному зібране з відеозаписів YouTube щодо аналізу ризиків людей, які люблять підірвати речі: доступний вогнегасник; вогнестійкий килимовий настил, якщо ви працюєте з речами, які можуть розпорошувати розплавлений метал (звучить протиінтуїтивно, але килим запобігає відскоку розплавлених шматочків у непомічені / недоступні місця); ніколи не працюй один, завжди є приятель; остерігайтеся речей, які створюють рентген; мати віддалене місце, де ви можете відключити живлення, якщо вам потрібно втекти; очистити приміщення від стикань небезпек; підтримуйте територію чистою та охайною.
Джейсон C

Відповіді:


5

Якщо ми розглянемо цю модель ланцюга комутації з високою енергією, ми можемо імітувати індуковану напругу на сусідньому провіднику. Це забезпечує просте моделювання типу електромагнітних перешкод, які з'єдналися б із сусідніми провідниками або електронними пристроями.

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Коли будь-який перемикач відкривається, або ви просто натискаєте дроти разом, щоб коротко провести ці 1000 ампер, коли у вас є 1u (1 мкм, 10000 ангстрем або 1/25 мілі), тривольтний потенціал викликає дугу.

Розділення 100pF на відстані 1 мкм (3 мм на 4 мм ---- важкий провід --- контакт) буде резонувати за допомогою дроту 1uH (~ ~ 1 метр) у шляху високого струму. Мережа буде 15 МГц. Який dI / dT 1000 ампер дзвонить у 15 МГц?

100 000 мегаамп / с.

Помістіть провід 4 "від сильного струму, цей дріт сформований у 4" на 4 "петлю; очікуйте 2 000 вольт по кінцях цієї петлі.


Приємно, але я здогадуюсь, що 200 В буде там лише дуже короткий проміжок часу (скільки?). Тоді відкладена енергія буде відповідним параметром. Скільки буде енергії, якщо я торкнуся контактів вашого 200 В проводів?
Юлія

1
У мене був друкарський помилок; dI / dT становить 100 000 ампер / uSec або 100 мільярдів (10 ^ + 11) ампер / секунду; таким чином Vloop - 2000 вольт; зверніть увагу на формулу Віндуса --- якщо абсолютно точна --- потребує певної інтеграції та / або natural_logs. Однак для співвідношень, як я використовував, з ребрами відстані та петлі прибл. те саме, помилок мало. Тож очікуйте 2000 вольт.
analogsystemsrf

1
@JRE: Як я вже говорив, це залежить від часової шкали, а потім і від енергії. Я часто торкався демонстраційного паралельного конденсатора пластини (низька енергія!) Або примхливої ​​машини (30 кВ), нічого не сталося (проте я обчислював вміст енергії перед її використанням).
Юлія

3
ОП хотіла знати, як бути в безпеці. Ця відповідь ілюструє ризик.
analogsystemsrf

1
Якщо частота дзвінка становить 15 МГц, глибина шкіри (де відбувається ослаблення 63%) становить 17 мкм. Але при 2000 вольтах проти 20 мілівольт (нейронних потенціалів) вам потрібно ослаблення 100 000: 1; при 8,6 дБ на кожну глибину шкіри (непер) вам потрібно 100 дБ (100,00: 1) / 8,6 дБ або 12 глибин шкіри або 200 мікрон. Схоже, тканини шкіри голови утримуватимуть енергію від нейронів. Але ваш пробіг може залежати від цих цифр.
analogsystemsrf
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.