Segurança ao experimentar grandes correntes

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Estou experimentando grandes correntes de descarga ultra capacitiva.

Por exemplo, com 500 A (a 2,8 V), você obtém uma demonstração impressionante do campo magnético de um condutor reto usando agulhas de compasso ou lascas de ferro (compare: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf ).

Outro exemplo é o experimento do anel Thomson http://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdf, no qual você pode obter até 9.000 A por um período muito curto.

Suponha que todas as voltagens usadas sejam inferiores a 60 V. O que você precisa considerar em relação à segurança neste caso?

Aqui está o que eu penso:

  • Como a tensão é muito baixa, não deve haver perigo de corrente através do corpo humano.
  • Pode haver risco de faíscas e raios quando houver problemas de contato.
    • Isso pode ser perigoso por causa da luz UV
    • e por causa de faíscas atingindo diretamente o olho
  • Além disso, pode haver problemas de calor que fazem pensar em vaporizar, que você pode inalar
  • Uma descarga de capacitor gera um EMP que pode afetar marcapassos, por exemplo

Não sei se mencionei todos os perigos possíveis a esse respeito. Minha pergunta é:

  • Sob quais condições (corrente mínima, tempo de descarga ...) qual perigo se tornará relevante
  • O que fazer para torná-lo seguro
safety high-current Julia
fonte
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60V é alto o suficiente para ser um risco potencial. Até baterias de carro, com no máximo 12V, devem ser tratadas com cuidado, porque podem produzir muita energia muito rapidamente para o que estiver conectado. Esse é o tipo de coisa que, se você precisar perguntar, realmente não deveria estar fazendo isso.
Hearth
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A alta corrente pode gerar voltagem muito alta e energia substancial com um pouco de indutância quando trocada, para que você não possa ignorar isso. Riscos de queimaduras e possível cegueira por metais fundidos e olhos ou danos à pele causados ​​por raios UV na pele (você pode obter uma 'queimadura solar' ruim por um arco de baixa tensão). Mesmo uma bateria de carro pode causar perda de um dedo se você a soldar acidentalmente em um anel condutor. Tente encontrar diretrizes de saúde e segurança da Universidade ou corporativas. Alguns de nós os escrevemos.
Spehro Pefhany
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Não se esqueça de adicionar "tenha extintores de incêndio à mão" e "compre algum seguro" à sua lista de verificação de segurança.
Enric Blanco
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Penso que o ponto de Spehro é V = L * di / dt. Se você tiver um pouco de L e alternar a corrente muito rapidamente (alto di / dt), poderá obter V. muito grande. Portanto, a fórmula básica de indutância quantifica bem o ponto. E todos os cabos e fios têm algum L.
John D
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Coisas que consigo pensar que não estão na sua lista, principalmente coletadas em vídeos de análise de risco do YouTube por pessoas que gostam de explodir coisas: Extintor de incêndio acessível; piso alcatifado resistente ao fogo, se você estiver trabalhando com coisas que podem pulverizar metal fundido (soa contra-intuitivo, mas o carpete evita que pedaços fundidos saltem para lugares despercebidos / inacessíveis); nunca trabalhe sozinho sempre tenha um amigo; cuidado com as coisas que criam raios-x; tenha um local remoto onde você possa cortar energia se precisar escapar; limpar a sala de riscos de tropeçar; mantenha a área limpa e arrumada.
Jason C

Respostas:

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Se considerarmos este modelo de um circuito de comutação de alta energia, podemos simular a tensão induzida em um condutor próximo. Isso fornece uma simulação simples do tipo de interferência eletromagnética que seria acoplada a condutores ou dispositivos eletrônicos próximos.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

Quando qualquer chave é aberta, ou você simplesmente liga os fios para conduzir brevemente esses 1.000 amperes, quando você tem uma separação de 1u (1 mícron, 10.000 Angstroms ou 1/25 de mil) dos fios, o potencial de 3 volts causa um arco.

O 100pF através da separação de 1 mícron (3 mm por 4 mm ---- fio pesado --- contato) ressonará com o fio de 1uH (~~ 1 metro) em seu caminho de alta corrente. Fring será de 15 MHz. Qual é o dI / dT de 1.000 amperes tocando a 15Mhz?

100.000 MegaAmps / segundo.

Coloque um fio de 4 "da corrente alta, que é formado em um loop de 4" por 4 "; espere 2.000 volts nas extremidades desse loop de 4".

analogsystemsrf
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Bom, mas acho que os 200 V estarão lá por um período muito curto (quanto?). Então a energia depositada será o parâmetro relevante. Quanto será a energia se eu tocar nos contatos do seu fio de 200 V?
26417 Julia
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Eu tive um erro de digitação; o dI / dT é 100.000 amperes / uSec ou 100 bilhões (10 ^ + 11) amperes / segundo; assim Vloop é de 2.000 volts; observe a fórmula do Vinduce - se totalmente precisa - precisa de alguma integração e / ou natural_logs. No entanto, para proporções como eu usei, com as bordas Distância e Loop aprox. o mesmo, há pouco erro. Então, espere 2.000 volts.
Analogsystemsrf
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@JRE: Como eu disse, isso depende da escala de tempo e depois da energia. Muitas vezes toquei em um capacitor de placa paralela de demonstração (baixa energia!) Ou em uma máquina whimshurst (30 kV); nada aconteceu (no entanto, calculei o conteúdo de energia antes de usá-lo).
277 Julia
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O OP queria saber como estar seguro. Esta resposta ilustra o risco.
Analogsystemsrf
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Se a frequência de toque for de 15 MHz, a profundidade da pele (onde ocorre atenuação de 63%) é de 17 microns. Mas a 2.000 volts versus 20 miliVolts (potenciais neurais), você precisa de 100.000: 1 atenuação; a 8,6 dB por profundidade da pele (neper), você precisa de 100 dB (100,00: 1) / 8,6 dB ou 12 profundidades de pele ou 200 mícrons. Parece que o tecido do couro cabeludo manterá a energia fora dos neurônios. Mas sua milhagem pode variar com esses números.
Analogsystemsrf