Sicherheit beim Experimentieren mit großen Strömen

Ich experimentiere mit großen Strömen durch Ultra-Kondensatorentladung.

Zum Beispiel erhalten Sie mit 500 A (bei 2,8 V) eine sehr eindrucksvolle Demonstration des Magnetfelds eines geraden Leiters mit Kompassnadeln oder Eisenspänen (vergleiche: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf ).

Ein weiteres Beispiel ist das Thomson-Ring-Experiment http://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdf, bei dem Sie möglicherweise für sehr kurze Zeit bis zu 9000 A erreichen.

Angenommen, alle verwendeten Spannungen liegen unter 60 V. Was müssen Sie in diesem Fall in Bezug auf die Sicherheit beachten?

Folgendes denke ich:

Da die Spannung zu niedrig ist, sollte keine Gefahr durch Strom durch den menschlichen Körper bestehen.
Bei Kontaktproblemen besteht möglicherweise die Gefahr von Funken und Blitzschlag.
- Dies kann aufgrund von UV-Licht gefährlich sein
- und weil Funken direkt auf das Auge treffen
Es kann auch zu Hitzeproblemen kommen, die zu Verdampfungsstörungen führen, die Sie einatmen können
Eine Kondensatorentladung erzeugt eine EMP, die beispielsweise Herzschrittmacher beeinflussen kann

Ich bin mir nicht sicher, ob ich alle möglichen Gefahren erwähnt habe. Meine Frage ist:

Unter welchen Bedingungen (Minimalstrom, Entladezeit ...) wird welche Gefahr relevant
Was tun, um es sicher zu machen?

safety high-current Julia
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60 V sind hoch genug, um eine potenzielle Gefahr darzustellen. Selbst Autobatterien mit nicht mehr als 12 V sollten mit Sorgfalt behandelt werden, da sie sehr schnell viel Energie in das abgeben können, woran sie angeschlossen sind. So etwas sollte man eigentlich nicht tun, wenn man fragen muss.

Herd

Ein hoher Strom kann beim Schalten mit nur ein wenig Induktivität eine sehr hohe Spannung und erhebliche Energie erzeugen, sodass Sie dies nicht ignorieren können. Verbrennungsgefahren und mögliche Erblindung durch geschmolzenes Metall und Augen oder krebserregende UV-Hautschäden (durch einen Niederspannungslichtbogen kann ein schlimmer Sonnenbrand verursacht werden). Selbst eine Autobatterie kann einen Finger verlieren, wenn Sie sie versehentlich über einen leitenden Ring schweißen. Versuchen Sie, Richtlinien für Gesundheit und Sicherheit an Universitäten oder für Unternehmen zu finden. Einige von uns haben sie geschrieben.

Spehro Pefhany

Vergessen Sie nicht, "Feuerlöscher zur Hand haben" und "eine Versicherung abschließen" zu Ihrer Sicherheitscheckliste hinzuzufügen.

Enric Blanco

Ich denke, Spehros Punkt ist V = L * di / dt. Wenn Sie etwas L haben und den Strom sehr schnell umschalten (hohes di / dt), können Sie sehr großes V erhalten. Die grundlegende Induktivitätsformel quantifiziert den Punkt also gut. Und alle Kabel und Leitungen haben einige L.

John D

Dinge, an die ich denken kann, sind nicht in deiner Liste, die hauptsächlich von YouTube-Videos zur Risikoanalyse von Leuten gesammelt wurden, die gerne Dinge in die Luft jagen: Zugänglicher Feuerlöscher; feuerbeständiger Teppichboden, wenn Sie mit Dingen arbeiten, die geschmolzenes Metall versprühen können (klingt nicht intuitiv, aber der Teppich verhindert, dass geschmolzene Teile an unbemerkte / unzugängliche Stellen gelangen); Niemals alleine arbeiten, immer einen Kumpel haben. Vorsicht vor Dingen, die Röntgenstrahlen erzeugen; einen abgelegenen Ort haben, an dem Sie die Stromversorgung unterbrechen können, wenn Sie fliehen müssen; Räumen Sie den Raum von Stolperfallen frei; Halten Sie den Bereich sauber und ordentlich.

Jason C

Antworten:

Wenn wir dieses Modell eines Hochenergie-Schaltkreises betrachten, können wir die induzierte Spannung an einem nahe gelegenen Leiter simulieren. Dies bietet eine einfache Simulation der Art der elektromagnetischen Interferenz, die in benachbarte Leiter oder elektronische Geräte eingekoppelt werden würde.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Wenn sich ein Schalter öffnet oder Sie einfach auf Drähte tippen, um diese 1.000 Ampere kurzzeitig zu leiten, wird durch das 3-Volt-Potential ein Lichtbogen erzeugt, wenn Sie einen Abstand von 1u (1 Mikron, 10.000 Angström oder 1/25 Mil) zwischen den Drähten haben.

Der Abstand von 100 pF über 1 Mikron (3 mm mal 4 mm - - schwerer Draht - - Kontakt) schwingt mit dem 1 uH (~ ~ 1 m) Draht in Ihrem Hochstrompfad mit. Fring wird 15MHz sein. Was ist der dI / dT von 1.000 Ampere, der bei 15 MHz klingelt?

100.000 Megaampere / Sekunde.

Platzieren Sie einen Draht 4 "vom Hochstrom entfernt, der zu einer 4" x 4 "großen Schleife geformt wurde. Erwarten Sie 2.000 Volt an den Enden dieser 4" -Schleife.

analogsystemsrf
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Schön, aber ich denke, dass die 200 V nur eine sehr kurze Zeit da sein werden (wie viel?). Dann ist die abgelagerte Energie der relevante Parameter. Wie hoch ist die Energie, wenn ich die Kontakte Ihres 200-V-Kabels berühre?

Julia

Ich hatte einen Tippfehler; der dI / dT beträgt 100.000 Ampere / usec oder 100 Milliarden (10 ^ + 11) Ampere / Sekunde; somit ist Vloop 2.000 Volt; Beachten Sie die Vinduce-Formel - wenn sie absolut genau ist - erfordert sie einige Integrations- und / oder Natural-Logs. Für Verhältnisse wie ich sie verwendet habe, mit Abstand und Loop Kanten ca. das gleiche gibt es wenig fehler. Erwarten Sie also 2.000 Volt.

analogsystemsrf

@JRE: Wie gesagt, es kommt auf die Zeitskala und dann auf die Energie an. Ich habe oft einen Demonstrations-Parallelplattenkondensator (niedrige Energie!) Oder eine Whimshurst-Maschine (30 kV) berührt, es ist nichts passiert (ich habe jedoch den Energiegehalt berechnet, bevor ich ihn verwendet habe).

Julia

Das OP wollte wissen, wie man sicher ist. Diese Antwort verdeutlicht das Risiko.

analogsystemsrf

Wenn die Klingelfrequenz 15 MHz beträgt, beträgt die Hauttiefe (bei der eine Dämpfung von 63% auftritt) 17 Mikrometer. Bei 2.000 Volt gegenüber 20 Millivolt (neuronale Potentiale) benötigen Sie jedoch eine Dämpfung von 100.000: 1; bei 8,6 dB pro Skindepth (Neper) benötigen Sie 100 dB (100,00: 1) / 8,6 dB oder 12 Hauttiefen oder 200 Mikron. Scheint, als würde das Kopfhautgewebe die Energie von den Neuronen fernhalten. Ihr Kilometerstand kann jedoch von diesen Zahlen abweichen.

analogsystemsrf