ความปลอดภัยของน้ำตก Villard

ลูกชายวัยรุ่นของฉันกำลังสร้างตัวคูณ Cockcroft - Walton ในเวลาว่างของเขาเมื่อเร็ว ๆ นี้และฉันอาจกังวลเล็กน้อยในกรณีที่เขาไฟฟ้าด้วยตัวเอง วงจรของเขาใช้พลังงานจาก 4 เซลล์ AA ในซีรีส์ (6V) และตัดสินโดยช่องว่างประกายที่เขาจัดการเพื่อให้ได้ประมาณ 6kV โดยใช้ออสซิลเลเตอร์และหม้อแปลงตามด้วย Cockcroft-Walton cascade เนื่องจากเขาสร้างสิ่งนี้บนเขียงหั่นขนมที่เรียบง่ายจึงไม่มีฉนวนระหว่างเขากับชิ้นส่วนของวงจรและเขาก็บอกกับฉันว่าเขามีแรงกระแทกเล็กน้อย

ฉันเป็นนักฟิสิกส์ที่ทำงานในมหาวิทยาลัยดังนั้นฉันจึงค้นหากฎระเบียบเกี่ยวกับเครื่องใช้ในบ้านในยุโรปและฉันคิดว่ามันก็โอเค (เราใช้กฎระเบียบเดียวกันเพื่อประเมินการสาธิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van der Graaf) ความจุทั้งหมดของวงจรเรียงซ้อนสิ้นสุดลงที่ประมาณ 1nF ดังนั้นที่ 6000V ค่าใช้จ่ายรวมควรเป็น 6uC ซึ่งฉันเชื่อว่าควรจะปลอดภัย (EN-60335-1) แต่เนื่องจากฉันไม่ใช่วิศวกรฉันไม่สามารถพูดได้อย่างแน่นอน .

คำถามของฉันคือ: ฉันควรห้ามไม่ให้ลูกชายสร้างสิ่งเหล่านี้หรือไม่? ฉันสนับสนุนความคิดสร้างสรรค์เสมอและความรักในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเขา แต่ฉันไม่ต้องการให้เขาบาดเจ็บหรือแย่ลง

เริ่มตกใจเป็นสิ่งที่ดี วางประสานบนเสื้อผ้าและผิวหนังเป็นสิ่งที่ดี การจับนิ้วบนขอบโลหะที่คมชัดนั้นดี มนุษย์อยู่รอดโดยการสำรวจ มนุษย์เรียนรู้จากความเจ็บปวด ไม่งั้นเราจะวนเวียนอยู่ในหนองน้ำ

ตอนเป็นเด็กฉันรู้สึกได้ถึง 117 VAC ที่สั่นคลอนผ่านนิ้วเท้าจากหม้อแปลงไฟฟ้ารุ่นเก่า ฉันเรียนรู้ที่จะนั่งบนเก้าอี้ไม้และไม่สัมผัสนิ้วเท้ากับพื้นคอนกรีต

ต่อมาในขณะที่ "ปรับเทียบ" ออสซิลโลสโคปฉันดันด้านหลังของขอบกับบัลลังก์ห้องปฏิบัติการโลหะสัมผัสซ็อกเก็ตหลอดขอบเขต EICO ไปที่ม้านั่งจากนั้นเอนกายไปข้างหน้าด้วยท้องกับส่วนด้านหน้าของม้านั่งผ่านเสื้อของฉัน แตะหน้าอกของฉันอีกครั้งผ่านเสื้อไปยังแชสซีขอบเขตเมื่อฉันเอื้อมมือไปรอบ ๆ เพื่อปรับโพเทนชิออมิเตอร์ "โฟกัส" 3,000 โวลต์ทั่วหน้าอก ฉันนั่งตะลึงสองสามนาที

แต่ฉันมีบทเรียนเพิ่มอีกเล็กน้อยเกี่ยวกับไฟฟ้าแรงสูงที่ยังต้องเรียนรู้

ปล่อยให้ลูกชายของคุณดูวิดีโอที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง

สอนเขาเรื่อง "จับมือเดียวในกระเป๋า" รอบ ๆ แรงดันสูง

แก้ไข: จากนั้นมีกระแสสูง ศาสตราจารย์วิทยาลัยเล่าเรื่องเพื่อนที่สูญเสียนิ้วนางด้านซ้ายเพราะแหวนแต่งงานสิ้นสุดลงในเส้นทางปัจจุบันที่สูงทำให้แหวนเรืองแสงสีแดงฆ่าผิวหนังกล้ามเนื้อเส้นเอ็นและกระดูก

ฉันยังเคยมีไอซีไดรเวอร์ตัวขับเกต MOSFET ระเบิดออกมาด้านบนของแพคเกจในช่วง "bipolar snapback" เมื่อตัวเก็บประจุ 1,000 μFในตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ของ HP แล็บต้องใช้พลังงานใน 2 มม. x 4 มม. ซิลิคอนของตัวขับเกต พวกเราไม่มีใครสามคนโฉบเข้ามาใกล้มากถูกตี แต่หลังจากนั้นฉันก็วางแผ่นกระดาษไว้บนวงจรเสมอเพื่อสกัดไอซีพลังงานทิ้ง พลังงาน? 1/2 * C * V ^ 2 = 0.5 * 1,000 ยูเอฟเอสันนิษฐานว่า (ไม่ได้เปิดแหล่งจ่าย HP) * 20v * 20v = 200 มิลลิจูลต่อชั่วโมงซึ่งอธิบายว่าเหตุใดพลาสติกด้านบนของ DIP จึงถูกเป่าออก และคิดถึงดวงตาทั้ง 6 ของเรา (ฉันสวมแว่นตา)

แก้ไข: คนขับเกตออกจากประตูเป็นคนบังเอิญเพราะฉันเอาบทเรียนมาหาหัวใจและตระหนักถึงอันตรายของพลังงานที่เก็บไว้ในแคป 1,000 μF ฉันเรียนรู้วิธีหยอกล้อกับมังกรในการประเมิน bipolar-snapback ซึ่งอนุญาตเพียง 1,000 pF ข้ามไดร์เวอร์เกตโดยมีตัวต้านทาน 220 to ให้กับ (ตัวแปรทดลอง) Vdd การใช้ 1,000 pF ที่มีสารตะกั่วยาว (3″ lead, 6″ ทั้งหมดหรือ 100 nanohenry) พร้อมกับ 1,000 pF ภายนอกและบนพื้นผิวที่ดีบนชิปที่ ~ 1,000 pF ในระหว่างการสลับเหตุการณ์ซิลิคอน VDD_GND จะยุบตัวแล้วจึงตอบกลับ 5 หรือ 10 หรือ 15 โวลต์สูงกว่า 18 โวลต์ ในบางระดับความลื่นไหลของเสียงเรียกเข้า (100 nH และ 500 pF วงแหวนที่ 22 MHz) เหนี่ยวนำประจุไฟฟ้าชั่วคราวเพียงพอในซิลิคอนที่เกิดขั้ว bipolar-snapback และ VDD (จ่ายโดย 1, 000 pF) จะถูกดูดลงไปที่ 16 หรือ 17 โวลต์หลังจากนั้น snapback จะดับเอง ฉันวิ่งอุปกรณ์เหล่านี้เข้า / ออกจาก snapback ที่ 100 kHz โดยไม่มีความเสียหายเนื่องจากฉันวินิจฉัยเส้นทางการชาร์จชั่วคราวและตระหนักถึงกฎการจัดวางที่ต้องการการเปลี่ยนแปลง Serendipity พลังงาน? 0.5 * C * V ^ 2 = 0.5 * {จำนวนรวม protoboard + ซิลิคอน cap = 2,000pF} * 31.6 volts ^ 2 = 1,000pF * 1,000 (volts ^ 2) = 1microJoule

ทศวรรษที่ผ่านมากลับจากอาหารกลางวันได้รับคำสั่งให้ไปที่ห้องปฏิบัติการและตรวจสอบ "เศษ" บนม้านั่งของ XXXX มีบอร์ด wirewrap 6 แผง (30 * 6 = 180 ไอซี) และไอซีจำนวนมากที่มียอดหลุดออกมา ปรากฎว่าสายไฟแบบปลายด้านหนึ่งที่แขวนอยู่ขดตัวไปมารอบ ๆ และใต้ขอบที่นั่งด้านหน้าและ ** เข้าสู่ * หน้าสัมผัสร้อนแรง 117VAC ดังนั้นฝ่ายบริหารจึงต้องการให้วิศวกรและเทคโนโลยีทุกคนและชาวบ้านทำงานซ้ำเพื่อเข้าใจถึงอันตรายของสายลวดพันสายแบบสปริงที่ทิ้งไว้

Ahhhh มอบหมายให้เปลี่ยน Tritek 400 วัตต์เป็นเวลาสองสัปดาห์ด้วยเหตุผลบางอย่าง เพียงเพื่อให้ฉันมีประสบการณ์ใน switchers; ฉันไม่ใช่นักออกแบบ ซ้ำแล้วซ้ำอีกตัวต้านทานตัวต้านทาน wirewound 5 วัตต์ 5 โอห์มเสียสละ --- ถูกระเบิดแกนเซรามิกของมันระเบิดออกมาจากเคสที่ทนความร้อนและข้ามทางเดินระหว่างม้านั่งลวดต้านทานที่อยู่ด้านหลังเหมือนลวดนำทางสำหรับ TOW ขีปนาวุธ เราเรียนรู้ที่จะไม่ยืนขวางทาง

เพื่อความปลอดภัยและไม่มีเสียงฮัมในแอมพลิฟายเออร์ highgain (100dB และ 120dB) ฉันเรียนรู้การใช้ 9volt "B" 3 "โดย 3" โดย 3 "โดย 4" แบตต์เส้นทางสูงทำให้เกิดการสั่นเกือบตลอดเวลาจนกระทั่งฉันเรียนรู้ที่จะใช้ "แบตเตอรีในพื้นที่" ที่มี RC LPF ในช่วง VDD ถึง LNA ค่อนข้างจะมีคอลเล็กชั่น 5,000 แคปที่ฉันมี

ดูปลอดภัยจากสิ่งที่คุณอธิบายตราบใดที่เขาใช้แบตเตอรี่และทำให้ตัวเก็บประจุมีขนาดเล็ก ตัวคูณ CW เพิ่มแรงดัน แต่ลดกระแสไฟฟ้าดังนั้นจะมีเพียงไม่กี่ร้อยไมโครแอมป์ที่ปลายเอาท์พุท

EN60335-1 แนะนำว่าภายใต้ 15kV ตราบใดที่ประจุช็อตรวมน้อยกว่า 45 ไมโครโคลัมบัสก็ไม่น่าจะมีอันตราย วงจรลูกชายของคุณดูเหมือนว่าจะเป็นด้านล่างว่าเป็น Q = CV เห็นได้ชัดว่าถ้าเขาเริ่มแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นและสูงขึ้นเขาจะต้องลดขนาดของแคปเพื่อให้ปลอดภัย ด้วยแรงดัน 6000V และ 1nF "แรงกระแทก" ใด ๆ จะรู้สึกได้ถึงความสั่นสะเทือนจากมือจับประตู นอกจากนี้ยังเป็นผลผลิตที่คล้ายคลึงกันที่โคกระบือพาณิชย์มี

คุณสมบัติอีกประการของ CW ลดหลั่นคือแรงดันเอาต์พุตและกระแสขึ้นอยู่กับโหลด: ยิ่งความต้านทานของโหลดลดลงกระแสก็จะยิ่งลดลงซึ่งทำให้มันไม่มีประสิทธิภาพจริงๆ แต่สามารถประหยัดเบคอนของคุณได้หากคุณติดอยู่

ฉันยังเห็นด้วยว่าเขาควรได้รับการดูแลฉันคิดว่าเกือบจะไปโดยไม่บอก

ฉันคิดว่าวิธีเดียวสำหรับแบตเตอรี่ 4 AA (หรือ D ฯลฯ ) ที่จะเป็นอันตรายในวงจรจะเป็นถ้าวงจรเช่นด้านบนถูกใช้เพื่อชาร์จตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ ฉันอาจจะผิดที่แม้ว่า

ตู้เซฟเป็นคำที่สัมพันธ์กันสิ่งที่ปลอดภัยสำหรับคนคนหนึ่งอาจไม่ใช่สำหรับคนอื่นและในฐานะมืออาชีพฉันไม่สามารถบอกคุณได้เลยว่าเขาปลอดภัย 100% มันฟังดูเหมือนพลังงานที่เกี่ยวข้องนั้นไม่สำคัญ แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเขาจะไม่ติดกับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังหนึ่งชั่วโมงนับจากนี้เพื่อให้ได้ประกายที่ใหญ่กว่า ยิ่งไปกว่านั้นด้วยค่าเหล่านี้เขาสามารถเก็บประจุได้มากกว่าโวลต์และทำให้มันล้มเหลวอย่างรุนแรง แว่นตานิรภัยจะเป็นแนวคิดที่ดีสำหรับสิ่งนี้และโครงการอื่น ๆ

การทำงานกับไฟฟ้ามักมีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง พวกเขาอาจมาจากไฟฟ้าระเบิดการระเบิดการเริ่มต้นไฟการสัมผัสสารเคมีและอื่น ๆ ที่มาพร้อมกับลักษณะของงาน

คุณควรหยุดเขา คุณอาจลอง แต่คุณอาจจะดีกว่าที่จะให้เขาได้รับการศึกษาอย่างถูกต้องเกี่ยวกับความเสี่ยงและมาตรการด้านความปลอดภัยที่เขาควรทำเพื่อ จำกัด ช่องโหว่ของเขากับสิ่งที่ผิดปกติ มาตรการเหล่านั้นควรมีข้อ จำกัด อย่างเข้มงวดว่า"เราไม่เล่นด้วยไฟฟ้าเมื่อไม่มีใครอยู่ใกล้!" .

มีแนวทางง่ายๆและซับซ้อนจำนวนมากที่ออนไลน์

อาจใช้เวลากับเขาในขณะที่เขากำลังทดลอง คุณอาจสนุกกับมันและฉันมั่นใจว่าลูกชายของคุณจะขอบคุณมัน

เพิ่มเติม:ในฐานะพ่อแม่ฉันจะใช้มาตรการเพื่อให้แน่ใจว่าที่ทำงานของเด็กหนุ่มได้รับการติดตั้งอย่างเหมาะสม เครื่องมือที่เหมาะสมอุปกรณ์ข้อบกพร่องที่พื้นถูกขัดจังหวะไฟจ่ายไฟการระบายอากาศล้วนมีความสำคัญ

อันตราย! หัวใจของการปลดประจำการถูกกำหนดโดยพลังงานไม่ใช่ด้วยคูลอมบ์

ดู pdf: IEEE 2009: ระบบจำแนกความเป็นอันตรายทางไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้วการปล่อยให้ตัวเก็บประจุของคุณเข้าสู่ช่วง 10 จูลขึ้นไปนั้นไม่ดี แน่นอนว่าสำหรับการปล่อยหน้าอกของคุณแน่นอน อันตรายหัวใจสำคัญเริ่มต้นที่ 20 จูลปล่อย ต่ำกว่า 10 จูลปัญหาหลักคือการหดตัวของกล้ามเนื้อการหั่นบาง ๆ โดยการกระแทกวัตถุมีคมเป็นต้น

0.001 ยูเอฟและ 6KV ให้ 36 มิลลิจูล ค่อนข้างปลอดภัยถ้าเจ็บเล็กน้อย

ถึงกระนั้นผลของการเต้นของหัวใจขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพลังงาน หากคุณแทงตัวเก็บประจุเทอร์มินัลชาร์ปลงในริบบอนของคุณพลังงานที่ส่งไปยังระบบการเต้นของหัวใจจะเป็นคำสั่งที่มีขนาดสูงกว่าถ้าขั้วตัวเก็บประจุตัวเดียวกันถูกจับด้วยมือทั้งสอง

เมื่อทำงานกับระบบปล่อยหมวกใช้มือเดียว วิธีการปล่อยโดยไม่ตั้งใจจะไม่ไปผ่านหน้าอกของคุณ หรือดีกว่ายังคงกลัวอยู่เสมอและหวาดระแวงว่าคุณจะทำผิดพลาดและรับกำลังใจที่ไม่ดี การเคารพอย่างจริงจังบางอย่าง (ถ้าไม่ใช่ความหวาดกลัวอย่างแท้จริง) ไปไกลในการส่งเสริมการวิจัยที่เหมาะสมล่วงหน้าและเพื่อหลีกเลี่ยงการพัฒนาพฤติกรรมเสี่ยงที่ไม่รู้ตัวเมื่อต้องรับมือกับตัวเก็บประจุกิโลโวลต์

มีคำแนะนำเล็กน้อยเกี่ยวกับ "ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ระยะเวลา" มีเหตุผลที่ดีที่จะไม่ทำเช่นนั้นกับการทดลองที่มีการสร้างกี่กิโลโวลต์แม้ว่าจะใช้แหล่งจ่ายไฟที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟหลักที่ปลอดภัยและยังไม่ได้รับการกล่าวถึงที่นี่

แรงดันไฟฟ้าสูงในจำนวน (กระแสสูงสุดอย่างต่อเนื่อง, พลังงานที่เก็บไว้) ซึ่งปกติไม่สามารถทำความเสียหายถาวรให้กับคุณได้ แต่อย่างน้อยก็ยังนำอันตรายเหล่านี้มาด้วย:

• มันสามารถทำลายลงฉนวนกันความร้อนหลักต่อรองในแม้แต่แหล่งจ่ายไฟที่มีความทนทาน - ในกรณีที่เลวร้ายที่สุดอย่างถาวรดังนั้นสิ่งที่ไม่ควรจะเป็นไฟที่เชื่อมต่อโดยตรงในขณะนี้ แม้แต่แหล่งจ่ายไฟที่สร้างขึ้นอย่างสมบูรณ์ตามมาตรฐานความปลอดภัยก็มีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวของฉนวนถ้าคุณสามารถใส่มากกว่า 3-4kV ต่อดินลงสู่ขั้วใด ๆ โดยไม่ได้ตั้งใจ

• การนัดหยุดงานไฟฟ้าแรงสูงนั้นง่ายมาก หากคุณจัดการกับส่วนโค้งของสิ่งใดก็ตามที่มีสายไฟหลักอยู่ (อาจเป็นตัวเชื่อมต่อฉนวนที่ไม่สมบูรณ์ใกล้กับการตั้งค่าของคุณเช่นฝาปิดสายไฟที่ไม่ได้เสียบเข้ากับซ็อกเก็ตตลอดทางหรือบางสิ่งบางอย่าง Supply case ... ), อาร์คตอนนี้เป็นตัวนำได้อย่างสมบูรณ์แบบที่สามารถทำอะไรก็ได้ที่เชื่อมต่อกับมัน (ถ้าคุณโชคดี, อาร์คจะคงอยู่จนกว่าจะมีการข้ามศูนย์โดยไฟ AC)