大电流试验时的安全性


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我正在试验超级电容器放电产生的大电流。

例如,在使用500 A(2.8 V电压)的情况下,使用指南针或铁屑可以很好地演示直导体的磁场(比较:http : //iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807 / 31/1 / L03 / pdf)。

另一个例子是汤姆森环实验http://www.rose-hulman.edu/~moloney/Ph425/0143-0807_33_6_1625JumpingRing.pdf,在很短的时间内可能会达到9000A。

假设所有使用的电压均低于60V。在这种情况下,您需要考虑哪些安全事项?

这是我的想法:

  • 由于电压太低,因此不会有电流通过人体的危险。
  • 如果存在接触问题,可能会有火花和闪电的危险。
    • 由于紫外线,这可能很危险
    • 由于火花直接击中眼睛
  • 此外,可能会有热量问题使您想吸入的气化气化
  • 电容器放电会产生EMP,例如可能会影响起搏器

我不确定是否提到了与此有关的所有危险。我的问题是:

  • 在何种情况下(最小电流,放电时间...)哪种危险会变得相关
  • 如何使其安全

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60V足够高,有潜在危险。即使是不超过12V的汽车电池,也必须小心处理,因为它们可以非常快速地将大量能量输出到所连接的任何物体上。如果需要询问,您确实不应该这样做。
炉边

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切换时,大电流可以产生非常高的电压和相当大的能量,而电感只有一点点,因此您不能忽略这一点。灼伤危险以及熔融金属和眼睛可能引起的失明或引起癌症的紫外线皮肤损害(低压电弧可能会导致严重的“晒伤”)。如果您不小心将其焊接在导电环上,即使是汽车电池也可能会导致手指丢失。尝试查找大学的健康和安全指南或公司指南。我们中有些人写了它们。
Spehro Pefhany

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不要忘记在您的安全检查表中添加“手头有灭火器”和“购买一些保险”。
恩里克·布兰科

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我认为Spehro的观点是V = L * di / dt。如果您有一些L,并且非常快速地切换电流(高di / dt),则可以获得非常大的V。因此,基本电感公式很好地量化了该点。和所有的电缆和电线有一些L.
约翰d

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我能想到的事情不在您的清单中,大部分是从YouTube风险分析视频中收集的,这些视频是由喜欢炸东西的人提供的:易接近的灭火器;如果您正在使用可能喷洒熔融金属的物品,则应铺上防火地毯地板(听起来与直觉相反,但是地毯可以防止熔融碎片弹跳到不引人注意/难以接近的地方);从不单独工作总是有一个伙伴;提防产生X射线的事物;有一个偏僻的地方,如果您需要逃脱,可以切断电源;清除绊倒危险的房间;保持区域整洁。
杰森·C

Answers:


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如果我们考虑这种高能开关电路模型,我们可以模拟附近导体上的感应电压。这提供了将耦合到附近导体或电子设备中的电磁干扰类型的简单模拟。

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

当任何一个开关打开时,或者您只是将导线分接在一起以短暂地传导1,000安培的电流,当您将导线分开1u(1微米,10,000埃或1/25密耳)时,3伏电位会产生电弧。

跨越1微米间隔的100pF(3mm x 4mm ----粗线---接触)将与大电流路径中的1uH(~~ 1米)线谐振。边缘将为15MHz。以15Mhz振铃的1,000安培的dI / dT是多少?

100,000 MegaAmps /秒

将高电流的电线置于4英寸,该电线形成4英寸乘4英寸的环路;在该4英寸环路的两端跨接2,000伏。


很好,但是我想200 V只会在很短的时间内出现(多少?)。然后,沉积的能量将成为相关参数。如果我触摸您的200 V电线的触点,能量将是多少?
朱莉娅

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我有错字 dI / dT为100,000安培/微秒或1000亿(10 ^ + 11)安培/秒; 因此Vloop为2,000伏;注意Vinduce公式-如果完全准确-需要一些积分和/或natural_logs。但是,对于我使用的比率,距离和循环边大约为。同样,几乎没有错误。因此,请期待2,000伏。
Analogsystemsrf

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@JRE:正如我所说,这取决于时间范围,然后取决于能量。我经常触摸演示的平行板电容器(低能量!)或whimshurst机器(30 kV),什么也没发生(但是我在使用它之前就计算了能量含量)。
朱莉娅

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OP希望知道如何安全。这个答案说明了风险。
Analogsystemsrf

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如果振铃频率为15MHz,则趋肤深度(发生63%衰减)为17微米。但是在2,000伏特与20毫伏(神经电势)的情况下,您需要100,000:1衰减;如果每个趋肤深度(净)为8.6 dB,则需要100dB(100,00:1)/ 8.6 dB或12个趋肤深度或200微米。似乎头皮组织会将能量阻挡在神经元之外。但是您的里程可能因这些数字而异。
Analogsystemsrf
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