Sécurité lors de l'expérimentation de grands courants

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J'expérimente avec de grands courants de décharge ultra-condensateur.

Par exemple, avec 500 A (à 2,8 V), vous obtenez une démonstration très impressionnante du champ magnétique d'un conducteur droit à l'aide d'aiguilles de boussole ou de copeaux de fer (comparer: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf ).

Un autre exemple est l'expérience de l'anneau Thomson http://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdf où vous pouvez obtenir jusqu'à 9000 A pendant très peu de temps.

Supposons que toutes les tensions utilisées soient inférieures à 60 V. Que devez-vous prendre en compte en matière de sécurité dans ce cas?

Voici ce que je pense:

  • Étant donné que la tension est trop faible, il ne devrait pas y avoir de danger de courant à travers le corps humain.
  • Il peut y avoir un danger d'étincelles et d'éclairs en cas de problèmes de contact.
    • Cela peut être dangereux à cause de la lumière UV
    • et à cause des étincelles frappant directement l'œil
  • De plus, il peut y avoir des problèmes de chaleur qui font penser à se vaporiser que vous pouvez inhaler
  • Une décharge de condensateur génère un EMP qui peut affecter les stimulateurs cardiaques par exemple

Je ne sais pas si j'ai mentionné tous les dangers possibles à ce sujet. Ma question est:

  • Dans quelles conditions (courant minimal, temps de décharge ...) quel danger deviendra pertinent
  • Que faire pour le rendre sûr
safety high-current Julia
la source
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60 V est suffisamment élevé pour être un danger potentiel. Même les batteries de voiture, ne dépassant pas 12 V, doivent être traitées avec soin, car elles peuvent produire beaucoup d'énergie très rapidement dans tout ce à quoi elles sont connectées. C'est le genre de chose que, si vous devez demander, vous ne devriez vraiment pas le faire.
Foyer le
6
Un courant élevé peut générer une tension très élevée et une énergie substantielle avec juste un peu d'inductance lors de la commutation, vous ne pouvez donc pas l'ignorer. Risques de brûlure et cécité possible due au métal fondu et aux yeux ou aux lésions cutanées provoquant le cancer par les UV (vous pouvez obtenir un mauvais «coup de soleil» à partir d'un arc à basse tension). Même une batterie de voiture peut provoquer la perte d'un doigt si vous la soudez accidentellement sur un anneau conducteur. Essayez de trouver les lignes directrices de l'Université en matière de santé et de sécurité ou celles de l'entreprise. Certains d'entre nous les ont écrits.
Spehro Pefhany
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N'oubliez pas d'ajouter «avoir des extincteurs à portée de main» et «acheter une assurance» à votre liste de contrôle de sécurité.
Enric Blanco
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Je pense que le point de Spehro est V = L * di / dt. Si vous avez du L et que vous commutez le courant très rapidement (di / dt élevé), vous pouvez obtenir un très grand V. La formule de base de l'inductance quantifie donc bien le point. Et tous les câbles et fils ont du L.
John D
5
Les choses auxquelles je peux penser qui ne figurent pas dans votre liste, principalement collectées à partir de vidéos YouTube d'analyse des risques par des gens qui aiment faire exploser les choses: Extincteur accessible; un revêtement de sol en moquette résistant au feu si vous travaillez avec des objets susceptibles de projeter du métal en fusion (cela semble contre-intuitif mais le tapis empêche les morceaux en fusion de rebondir dans des endroits inaperçus / inaccessibles); ne travaillez jamais seul, ayez toujours un copain; méfiez-vous des choses qui créent des rayons X; avoir un endroit éloigné où vous pouvez couper l'alimentation si vous avez besoin de vous échapper; débarrasser la pièce des risques de trébuchement; garder la zone propre et bien rangée.
Jason C

Réponses:

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Si nous considérons ce modèle de circuit de commutation à haute énergie, nous pouvons simuler la tension induite sur un conducteur proche. Cela fournit une simulation simple du type d'interférence électromagnétique qui serait couplé aux conducteurs ou aux appareils électroniques à proximité.

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Lorsque n'importe quel interrupteur s'ouvre ou que vous appuyez simplement sur les fils ensemble pour conduire brièvement ces 1000 ampères, lorsque vous avez une séparation des fils de 1u (1 micron, 10000 angstroms ou 1 / 25e de mil), le potentiel de 3 volts provoque un arc.

La séparation de 100pF sur 1 micron (3 mm par 4 mm ---- fil lourd --- contact) résonnera avec le fil 1 uH (~ ~ 1 mètre) dans votre chemin à courant élevé. Fring sera de 15 MHz. Quel est le dI / dT de 1000 ampères qui sonne à 15 MHz?

100 000 mégaampères / seconde.

Placez un fil à 4 "du courant élevé, ce fil formé en boucle de 4" par 4 "; attendez 2 000 volts aux extrémités de cette boucle de 4".

analogsystemsrf
la source
Bien, mais je suppose que le 200 V ne sera là que très peu de temps (combien?). L'énergie déposée sera alors le paramètre pertinent. Quelle sera l'énergie si je touche les contacts de votre fil 200 V?
Julia
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J'avais une faute de frappe; le dI / dT est de 100 000 ampères / uSec ou 100 milliards (10 ^ + 11) ampères / seconde; ainsi Vloop est de 2 000 volts; notez la formule Vinduce --- si totalement exacte --- a besoin d'une intégration et / ou de natural_logs. Cependant, pour les rapports que j'ai utilisés, avec les bords Distance et Boucle env. de même, il y a peu d'erreur. Attendez-vous donc à 2000 volts.
analogsystemsrf
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@JRE: Comme je l'ai dit, cela dépend de l'échelle de temps puis de l'énergie. J'ai souvent touché un condensateur à plaques parallèles de démonstration (basse énergie!) Ou une machine whimshurst (30 kV), rien ne s'est passé (cependant j'ai calculé le contenu énergétique avant de l'utiliser).
Julia
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Le PO voulait savoir comment être en sécurité. Cette réponse illustre le risque.
analogsystemsrf
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Si la fréquence de sonnerie est de 15 MHz, la profondeur de la peau (où se produit une atténuation de 63%) est de 17 microns. Mais à 2 000 volts contre 20 milliVolts (potentiels neuronaux), vous avez besoin d'une atténuation de 100 000: 1; à 8,6 dB par profondeur de fenêtre (neper), vous avez besoin de 100 dB (100,00: 1) / 8,6 dB ou 12 profondeurs de peau ou 200 microns. On dirait que le tissu du cuir chevelu gardera l'énergie hors des neurones. Mais votre kilométrage peut varier sur ces chiffres.
analogsystemsrf