Seguridad al experimentar con grandes corrientes

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Estoy experimentando con grandes corrientes de descarga de ultra condensadores.

Por ejemplo, con 500 A (a 2.8 V) se obtiene una demostración muy impresionante del campo magnético de un conductor directo utilizando agujas de brújula o chips de hierro (compárese: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf ).

Otro ejemplo es el experimento del anillo de Thomson http://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdf donde puede obtener hasta 9000 A por un tiempo muy corto.

Suponga que todos los voltajes utilizados están por debajo de 60 V. ¿Qué necesita considerar sobre la seguridad en este caso?

Esto es lo que pienso:

  • Dado que el voltaje es demasiado bajo, no debe haber peligro por la corriente a través del cuerpo humano.
  • Puede haber peligro de chispas y rayos cuando hay problemas de contacto.
    • Esto puede ser peligroso debido a la luz UV.
    • y debido a las chispas que golpean directamente el ojo
  • Además, puede haber problemas de calor que hacen que se piense vaporizarse, lo que puede inhalar
  • Una descarga de condensador genera un EMP que puede afectar a los marcapasos, por ejemplo.

No estoy seguro si mencioné todos los peligros posibles relacionados con esto. Mi pregunta es:

  • Bajo qué condiciones (corriente mínima, tiempo de descarga ...) qué peligro será relevante
  • Qué hacer para que sea seguro
safety high-current Julia
fuente
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60V es lo suficientemente alto como para ser un peligro potencial. Incluso las baterías de automóviles, de no más de 12 V, deben tratarse con cuidado, ya que pueden generar mucha energía muy rápidamente en cualquier cosa a la que estén conectadas. Este es el tipo de cosas que, si tiene que preguntar, realmente no debería hacerlo.
Hogar
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La alta corriente puede generar un voltaje muy alto y una energía sustancial con solo un poco de inductancia cuando se conmuta, por lo que no puede ignorar eso. Peligros de quemaduras y posible ceguera por metal fundido y ojos o daño por la piel por rayos UV que causa cáncer (puede sufrir una 'quemadura solar' grave por un arco de bajo voltaje). Incluso la batería de un automóvil puede causar la pérdida de un dedo si lo suelda accidentalmente a través de un anillo conductor. Trate de encontrar las pautas de salud y seguridad de la universidad o las corporativas. Algunos de nosotros los hemos escrito.
Spehro Pefhany
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No olvide agregar "tenga a mano extintores" y "compre un seguro" a su lista de verificación de seguridad.
Enric Blanco
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Creo que el punto de Spehro es V = L * di / dt. Si tiene algo de L y cambia la corriente muy rápidamente (alta di / dt) puede obtener una V muy grande. Por lo tanto, la fórmula básica de inductancia cuantifica muy bien el punto. Y todos los cables tienen algo de L.
John D
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Las cosas que se me ocurren no están en su lista, principalmente recopiladas de videos de YouTube de análisis de riesgos por personas a las que les gusta hacer estallar las cosas: extintor de incendios accesible; pisos alfombrados resistentes al fuego si está trabajando con cosas que pueden rociar metal fundido (suena contra-intuitivo pero la alfombra evita que las partes fundidas reboten en lugares inadvertidos / inaccesibles); nunca trabajes solo siempre tienes un amigo; cuidado con las cosas que crean rayos X; tener una ubicación remota desde donde pueda cortar la energía si necesita escapar; limpiar la sala de peligros de tropiezos; Mantenga el área limpia y ordenada.
Jason C

Respuestas:

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Si consideramos este modelo de circuito de conmutación de alta energía, podemos simular el voltaje inducido en un conductor cercano. Esto proporciona una simulación simple del tipo de interferencia electromagnética que se acoplaría a conductores o dispositivos electrónicos cercanos.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

A medida que se abre cualquier interruptor, o simplemente conecta los cables juntos para conducir brevemente esos 1,000 amperios, cuando tiene una separación de 1u (1 micrón, 10,000 Angstroms o 1/25 de milésima de pulgada), el potencial de 3 voltios causa un arco.

La separación de 100pF a través de 1 micrón (3 mm por 4 mm ---- cable pesado --- contacto) resonará con el cable 1uH (~~ 1 metro) en su ruta de alta corriente. Fring será de 15MHz. ¿Cuál es el dI / dT de 1,000 amperios sonando a 15Mhz?

100,000 megaamperios / segundo.

Coloque un cable a 4 "de la corriente alta, ese cable formado en un bucle de 4" por 4 "; espere 2,000 voltios en los extremos de ese bucle de 4".

analogsystemsrf
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Bien, pero supongo que los 200 V estarán allí solo por un período de tiempo muy corto (¿cuánto?). Entonces la energía depositada será el parámetro relevante. ¿Cuánto será la energía si toco los contactos de su cable de 200 V?
Julia
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Tuve un error tipográfico; el dI / dT es de 100,000 amps / uSec o 100Billion (10 ^ + 11) amps / second; así Vloop es de 2,000 voltios; tenga en cuenta que la fórmula de Vinduce, si es totalmente precisa, necesita cierta integración y / o registros_naturales. Sin embargo, para las proporciones que usé, con los bordes Distancia y Bucle aprox. Lo mismo, hay poco error. Entonces, espere 2,000 voltios.
analogsystemsrf
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@JRE: Como dije, depende de la escala de tiempo y luego de la energía. A menudo toqué un condensador de placa paralela de demostración (¡baja energía!) O una máquina de whimshurst (30 kV), no pasó nada (sin embargo, calculé el contenido de energía antes de usarlo).
Julia
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El OP quería saber cómo estar a salvo. Esta respuesta ilustra el riesgo.
analogsystemsrf
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Si la frecuencia de llamada es de 15MHz, la profundidad de la piel (donde se produce una atenuación del 63%) es de 17 micras. Pero a 2.000 voltios frente a 20 milivoltios (potenciales neuronales), necesita una atenuación de 100.000: 1; a 8.6 dB por profundidad de piel (neper) necesita 100dB (100,00: 1) / 8.6 dB o 12 profundidades de piel o 200 micras. Parece que el tejido del cuero cabelludo mantendrá la energía fuera de las neuronas. Pero su millaje puede variar en estos números.
analogsystemsrf