ความปลอดภัยเมื่อทำการทดลองกับกระแสขนาดใหญ่


13

ฉันกำลังทดลองกระแสขนาดใหญ่จากการคายประจุตัวเก็บประจุพิเศษ

ตัวอย่างเช่นด้วย 500 A (ที่ 2.8 V) คุณจะได้รับการสาธิตที่น่าประทับใจอย่างมากเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของตัวนำตรงโดยใช้เข็มเข็มทิศหรือเศษเหล็ก (เปรียบเทียบ: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf )

อีกตัวอย่างหนึ่งคือการทดลองใช้แหวนของทอมสันhttp://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdfซึ่งคุณอาจได้รับสูงถึง 9000 A ในช่วงเวลาสั้น ๆ

สมมติว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ทั้งหมดต่ำกว่า 60 V. คุณต้องพิจารณาเรื่องความปลอดภัยในกรณีนี้อย่างไร

นี่คือสิ่งที่ฉันคิดว่า:

  • เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไปจึงไม่ควรมีอันตรายจากกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายมนุษย์
  • อาจมีอันตรายจากประกายไฟและการลดน้ำหนักเมื่อมีปัญหาในการติดต่อ
    • สิ่งนี้อาจเป็นอันตรายเนื่องจากแสง UV
    • และเนื่องจากประกายไฟกระทบดวงตาโดยตรง
  • นอกจากนี้ยังอาจมีปัญหาความร้อนซึ่งทำให้คิดว่าจะกลายเป็นไอที่คุณอาจสูดดม
  • การปลดปล่อยตัวเก็บประจุสร้าง EMP ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อเครื่องกระตุ้นหัวใจเช่น

ฉันไม่แน่ใจว่าฉันพูดถึงอันตรายที่เป็นไปได้ทั้งหมดเกี่ยวกับเรื่องนี้หรือไม่ คำถามของฉันคือ:

  • ภายใต้เงื่อนไขใด (กระแสน้อยที่สุด, เวลาคายประจุ ... ) ซึ่งอันตรายจะกลายเป็นสิ่งที่เกี่ยวข้อง
  • ต้องทำอย่างไรเพื่อให้ปลอดภัย

5
60V สูงพอที่จะเป็นอันตรายได้ แม้แต่แบตเตอรี่รถยนต์ที่มีขนาดไม่เกิน 12V จะต้องได้รับการดูแลอย่างดีเพราะสามารถส่งพลังงานจำนวนมากไปยังสิ่งที่เชื่อมต่อได้อย่างรวดเร็ว นี่คือสิ่งที่ถ้าคุณถามคุณไม่ควรทำ
Hearth

6
กระแสไฟฟ้าที่สูงสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงและพลังงานที่สำคัญด้วยการเหนี่ยวนำเพียงเล็กน้อยเมื่อเปลี่ยนดังนั้นคุณจะไม่สามารถเพิกเฉยได้ เผาไหม้อันตรายและตาบอดจากโลหะหลอมเหลวและตาหรือก่อให้เกิดความเสียหายต่อผิวรังสียูวี (คุณสามารถได้รับ 'ผิวไหม้' จากอาร์คแรงดันไฟฟ้าต่ำ) แม้แต่แบตเตอรี่รถยนต์ก็อาจทำให้นิ้วของคุณหายได้หากคุณบังเอิญเชื่อมผ่านวงแหวนนำไฟฟ้า พยายามหาแนวทางด้านสุขภาพและความปลอดภัยของมหาวิทยาลัยหรือแนวทางขององค์กร พวกเราบางคนเขียน
Spehro Pefhany

2
อย่าลืมเพิ่ม "เตรียมถังดับเพลิงไว้ในมือ" และ "ซื้อประกันบางอย่าง" ในรายการตรวจสอบความปลอดภัยของคุณ
Enric Blanco

5
ฉันคิดว่าประเด็นของ Spehro คือ V = L * di / dt หากคุณมี L บางส่วนและเปลี่ยนกระแสอย่างรวดเร็ว (สูง di / dt) คุณสามารถรับ V ที่มีขนาดใหญ่มากดังนั้นสูตรการเหนี่ยวนำขั้นพื้นฐานจะหาจำนวนจุดได้อย่างดี สายเคเบิลและสายไฟทั้งหมดมีแอล
จอห์นดี

5
สิ่งที่ฉันคิดว่าไม่ได้อยู่ในรายการของคุณส่วนใหญ่ที่รวบรวมจากวิดีโอ YouTube ของการวิเคราะห์ความเสี่ยงโดยคนที่ชอบระเบิด: เครื่องดับเพลิงที่เข้าถึงได้ พื้นปูพรมทนไฟหากคุณกำลังทำงานกับสิ่งต่าง ๆ ที่อาจพ่นโลหะหลอมเหลว (ฟังก์ชั่นตอบโต้ได้ง่าย แต่พรมป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนที่หลอมเหลวกระดอนลงในที่ที่ไม่มีใครสังเกตเห็น / ไม่สามารถเข้าถึงได้); ไม่เคยทำงานคนเดียวมีเพื่อนเสมอ ระวังสิ่งที่สร้างรังสีเอกซ์ มีสถานที่ห่างไกลที่คุณสามารถตัดการใช้พลังงานหากคุณต้องการหลบหนี ล้างห้องของอันตรายสะดุด; รักษาพื้นที่ให้สะอาดและเป็นระเบียบ
Jason C

คำตอบ:


5

หากเราพิจารณาวงจรสวิตชิ่งพลังงานสูงรุ่นนี้เราสามารถจำลองแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำบนตัวนำใกล้เคียง นี่เป็นการจำลองแบบง่าย ๆ ของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่จะถูกนำไปรวมกับตัวนำใกล้เคียงหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

แผนผัง

จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab

เมื่อใดก็ตามที่สวิตช์เปิดขึ้นหรือคุณเพียงแค่แตะสายเข้าด้วยกันเพื่อดำเนินการสั้น ๆ ที่ 1,000 แอมป์เมื่อคุณมี 1u (1 ไมครอน, 10,000 อังสตรอม, 10,000 หรือ 1/25 ในหนึ่งไมล์) การแยกสายไฟ

100pF สำหรับการแยกขนาด 1 ไมครอน (3 มม. โดย 4 มม. --- ลวดหนัก --- หน้าสัมผัส) จะดังก้องด้วยลวด 1uH (~~ 1 เมตร) ในเส้นทางที่กระแสสูงของคุณ Fring จะเป็น 15MHz dI / dT ของ 1,000 แอมป์คืออะไรที่ 15Mhz

100,000 MegaAmps / วินาที

วางลวด 4 "จากกระแสไฟฟ้าสูงที่ลวดนั้นก่อตัวเป็น 4" คูณ 4 "คาดว่า 2,000 โวลต์ที่ปลายทั้งสี่ของวงนั้น"


ดี แต่ฉันเดาว่า 200 V จะมีเวลาสั้นมาก (เท่าไหร่?) จากนั้นพลังงานที่สะสมจะเป็นพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้อง พลังงานจะเท่าไหร่ถ้าฉันสัมผัสที่หน้าสัมผัสของสายไฟ 200 V ของคุณ?
Julia

1
ฉันพิมพ์ผิด dI / dT คือ 100,000 แอมป์ / uSec หรือ 100 พันล้าน (10 ^ + 11) แอมป์ / วินาที ดังนั้น Vloop คือ 2,000 โวลต์; บันทึกสูตร Vinduce --- ถ้าถูกต้องทั้งหมดต้องมีการรวมและ / หรือ natural_logs อย่างไรก็ตามสำหรับอัตราส่วนตามที่ฉันใช้ด้วยระยะทางและขอบวนประมาณ เหมือนกันมีข้อผิดพลาดเล็กน้อย คาดว่า 2,000 โวลต์
analogsystemsrf

1
@ JRE: ดังที่ฉันพูดมันขึ้นอยู่กับช่วงเวลาและพลังงาน ฉันมักจะสัมผัสตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานสาธิต (พลังงานต่ำ!) หรือเครื่อง whimshurst (30 kV) ไม่มีอะไรเกิดขึ้น (แต่ฉันคำนวณปริมาณพลังงานก่อนใช้งาน)
Julia

3
OP ต้องการทราบวิธีการที่ปลอดภัย คำตอบนี้แสดงให้เห็นถึงความเสี่ยง
analogsystemsrf

1
หากความถี่เสียงเรียกเข้าคือ 15MHz ความลึกของผิว (ซึ่งการลดทอน 63%) คือ 17 ไมครอน แต่ที่ 2,000 โวลต์เมื่อเทียบกับ 20 มิลลิวิลต์ (ศักย์ประสาท) คุณต้องมีการลดทอน 100,000: 1; ที่ 8.6 dB ต่อ skindepth (neper) คุณต้องการ 100dB (100,00: 1) / 8.6 dB หรือ 12 ความลึกของผิวหนังหรือ 200 ไมครอน ดูเหมือนว่าเนื้อเยื่อหนังศีรษะจะป้องกันไม่ให้พลังงานออกมาจากเซลล์ประสาท แต่ระยะทางของคุณอาจแตกต่างกันไปตามจำนวนเหล่านี้
analogsystemsrf
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.