Jak bezpieczny jest 48 V DC?

W wielu konfiguracjach Power over Ethernet (POE) napięcie transmisji wynosi 48 V lub nieco więcej. Podczas gdy wyższe napięcie ma oczywiste zalety w zakresie wydajności, jak bezpieczne jest? Czy istnieje ryzyko porażenia prądem w razie przypadkowego narażenia, w szczególności dzieci? Takie okablowanie nie ma zabezpieczenia stosowanego dla napięcia 120 / 230V, a szczerze mówiąc różnica między 48V a 120V nie wydaje się być znacząca.

szczerze mówiąc różnica między 48 V a 120 V nie wydaje się być tak znacząca.

120 V jest 2,4 razy wyższe niż 48 V - prawie to, co nazwałbym „nie tak znaczącym”. 120 V AC jest jeszcze gorszy z dwóch powodów:

1. 120 VAC ma napięcie szczytowe 170 V , 3,5 razy wyższe niż 48 V DC.

2. Uczucie „porażenia prądem” występuje na każdym piku przebiegu prądu przemiennego, podczas gdy w przypadku prądu stałego występuje najczęściej przy pierwszym kontakcie.

W celu wywołania migotania, serce potrzebuje jedynie około 30 mA prądu przemiennego o częstotliwości 60 Hz, aby spowodować migotanie, w porównaniu do 300–500 mA prądu stałego. Prąd „puść” (powyżej którego nie można puścić chwytanego przewodnika) jest 4 razy wyższy dla prądu stałego niż prądu przemiennego. Oznacza to, że potrzebujesz 4-17 razy więcej napięcia prądu stałego, aby doznać śmiertelnego szoku.

Połącz 2,4 razy wyższe napięcie z 4-17 razy większą podatnością, a 120 VAC jest około 10-40 razy bardziej zabójcze niż 48 V DC.

Ale czy 48VDC jest bezpieczne w kablu Ethernet? Pod warunkiem, że nie zdejmiesz izolacji i nie wetkniesz gołych drutów w ciało, szanse na śmiertelny porażenie prądem są znikome. Wiem z własnego doświadczenia, ponieważ przez 15 lat byłem technikiem centrali telefonicznej i regularnie pracowałem nad sprzętem na żywo z odsłoniętymi kontaktami. Największym porażeniem prądem stałym, jakie kiedykolwiek miałem, było lekkie mrowienie podczas chwytania szyny zbiorczej 50 V.

48 V to praktyczna i PRAWNA definicja maksymalnego napięcia, które należy uznać za „niskie napięcie” i samoistnie „bezpieczne”. Z pewnością dostarczone 48 V PODCZAS względnie izolującej powierzchni skóry może cię zabić, jeśli zostanie dostarczone we „właściwym” miejscu. Zakładamy jednak, że ludzie nie chodzą z elektrodami podskórnymi narażonymi na przypadkowy kontakt z okablowaniem „LV”. 48 V jest dość bezpieczny dla większości ludzi w normalnych warunkach.

Jak zaobserwował @crowie, oryginalny (i obecny) przewodowy system telefonii publicznej działa na napięciu 48 V od ponad 100 lat. Ta stara technologia telefoniczna najprawdopodobniej stanowi precedens dla ustanowienia 48V jako limitu prawnego.

Nie dojdzie do śmierci w wyniku porażenia prądem

48 V jest uważane za „bezpieczne” i to nie bez powodu.

Po pierwsze, impedancja ludzkiego ciała przy 50 V wynosi około 45 kΩ (choć mierzona u dorosłych). Podczas gdy dzieci są ogólnie mniejsze i dlatego powinny mieć nieco niższą impedancję, to oporność skóry stanowi 95% tej impedancji (wewnętrzne płyny ustrojowe są całkiem dobrymi przewodnikami), więc rozmiar nie ma aż tak wielkiego znaczenia .

(Zauważ, że impedancja ciała jest zabawna, spada gwałtownie wraz ze wzrostem napięcia, przy 240 V jest 10-15 razy niższa!)

Ponadto, oczywiście prąd elektryczny musi gdzieś pójść. Bez obwodu zamkniętego, bez prądu. Dlatego ptaki siedzące na linii lądowej nie są smażone.

Te 48 V są 48 V względem ziemi. Najprawdopodobniej najbliższą rzeczą do „uziemienia”, z którą masz kontakt, jest „parkiet / laminat” lub „płytki podłogowe” lub coś podobnego, innymi słowy, opór wokół nieskończonego, obecnego zera.
Nawet dotknięcie gorącego drutu przy napięciu 240 V ma duże szanse, że „nie wydarzy się wiele złych rzeczy”, jeśli nosisz buty i nie stoisz dokładnie w kałuży wody (chociaż z oczywistych powodów nie radzę próbować szczęścia!) .

Załóżmy, że jest to najgorszy przypadek: dziecko przykłada palec do kołka uziemiającego wtyczki ściennej i ssie kabel PoE (wygląda jadalnie, prawda!). Wbrew wszystkiemu, PSE jest zepsuty lub ciężko niezgodny i zamiast dostarczać 10,2 V / 4 mA maks., Dostarcza pełne napięcie robocze i nieograniczony prąd. Lub, potrzeba jakiegoś przypadkowego wzorca, który dziecko przypadkowo stworzyło dla ważnej negocjacji, cokolwiek.
Ponadto, z niewyjaśnionego powodu, prąd nie zwiera przewodów danych (prawdopodobne jest, że tak się stanie, mała iskra na języku dziecka i dziecko upuszczające kabel ze strachu).
Powiedzmy, że na przewodzie jest 40 V, a prąd „postanawia” przejść przez ciało dziecka,

Kabel w jamie ustnej wyeliminuje jedną barierę skórną i tym samym w przybliżeniu zmniejszy o połowę impedancję ciała. Pozostało 22,5 kΩ. Dla pewności zaokrąglamy w dół do 20kΩ. Nie, wiesz co, bądźmy oburzający i powiedzmy 10kΩ. 48 V / 10 kΩ = 4,8 mA.
Który ... jest nieszkodliwy nawet dla prądu przemiennego. Zatrzymanie serca zajmuje około 8-10 razy więcej prądu przemiennego (częstotliwości w krytycznym zakresie 50–60 Hz).

Poza tym PoE nie ma prądu przemiennego, tylko prąd stały. Straszne zdanie na temat zatrzymania akcji serca nawet nie ma zastosowania.

Oczywiście prąd stały może w zasadzie wywoływać niepożądane skutki inne niż zatrzymanie serca (pomyśl o elektrycznym nożu chirurgicznym lub „krześle elektrycznym”), ale biorąc pod uwagę napięcia w zakresie dwucyfrowym i prądy w zakresie jednocyfrowym miliamperów, to po prostu się nie wydarzy (ale nawet gdyby tak było, byłyby to głównie lokalne oparzenia, nie zagrażające życiu).

Różne obszary świata różnią się nieznacznie, ale poziom „bezpieczny” dla niskiego napięcia jest zwykle zwiększany w zakresie od 40 do 60 V, poniżej którego uważa się, że prawdopodobieństwo porażenia prądem jest znikome. Samochody „wysokiego napięcia” wykorzystują szeregowo akumulatory 42 V, 3 „12 V”.

Napięcie 120 V jest na tyle niebezpieczne, że wiele osób umiera na skutek wstrząsów sieciowych o napięciu 120 V. Najwyraźniej więcej Amerykanów umiera na 120 V niż Europejczycy na 240 V, być może z powodu poczucia samozadowolenia z powodu niższego napięcia (ktoś sprawdza nachylenia i w razie potrzeby obala!)

Po pierwsze, wydaje się, że niektórzy ludzie skupili się na POTS, co w niczym nie przypomina PoE. Rekwizyty dla wszystkich inżynierów telekomunikacji, którzy w spocony dzień biegali skoczkami.

Oprócz powyższych dobrych odpowiedzi na temat bezpieczeństwa samego 48vDC, PoE jest protokołem wynegocjowanym - podłączone urządzenia zaczynają się od bezpiecznego założenia, że ​​drugie urządzenie NIE jest kompatybilne z PoE i dlatego nie cieszyłoby się, gdyby zasilano jego interfejs. Dopiero po podłączeniu dwóch urządzeń kompatybilnych z PoE można zobaczyć specjalny sygnał, który mówi, że może chcieć zaoferować PoE - stamtąd oba urządzenia będą negocjować, co jedno potrzebuje / co drugie może dostarczyć i skutecznie „zadziała” w kierunku wymaganego poziomu mocy. Warto również zauważyć, że moc, do której docierają, może być znacznie niższa niż pełna obsługiwana ilość - bardzo niewiele urządzeń jest tak energochłonnych.

Odłączony lub zwisający kabel (jeden koniec podłączony do portu PoE) NIE będzie miał na nim znacznego napięcia - w rzeczywistości nie więcej niż standardowy kabel Ethernet.

Krótko mówiąc, chyba że Twojemu dziecku uda się przeżuć podłączony i działający kabel PoE ORAZ zmostkować przewody, ale w cudowny sposób BEZ spowodowania wykrycia przez urządzenie błędu / utraty połączenia, jest mało prawdopodobne, abyś mógł dostać się do pysznych woltów wewnątrz, zanim wszystko się wyłączy. .

OSTRZEŻENIE: Zakłada to rzeczywiste, zgodne ze standardami urządzenia PoE, a nie wiele zastrzeżonych sposobów, w jakie firmy znajdują sposób na zasilenie kabla ethernetowego, który często składa się ze ściennego przewodu połączonego z zapasowymi przewodami w adapterze ethernetowym. W takim przypadku jesteś na łasce zasilacza - może to być mała niedokrwistość o niskim napięciu, która nie stanowi żadnego problemu lub może to być stosunkowo wysokoprądowa jednostka 48 V lub wyższa, która MOŻE być nieco większa ryzykowne, ale szczerze mówiąc, chyba że kupiłeś jakąś niedorzeczną, niezgodną ze standardami, niezbyt zgodną z PoE naświetlacz sieciowy lub coś, na co masz niskie ryzyko.

Jednym z przykładów, jakie widziałem w przypadku urządzeń PoE o stosunkowo dużej mocy, są wysokiej jakości kamery CCTV z diodami LED o dużej mocy i pełnym ruchu PTZ, mogą pobierać 100-200 W, ale w domu byłoby bardzo mało prawdopodobne kiedykolwiek znalazłem coś takiego.

Cóż, możesz w moim domu, ale wiesz ...

Większość innych urządzeń, które nie dość PoE, które widziałem, po prostu wypychają zapasowe pary 12-24 V z cegiełki mocy lub ściany o mocy <50 W.

W Europie maksymalne napięcie zabawek dla dzieci wynosi tylko 24 V DC. Przy zastosowaniu bezpośrednio na sercu na klatce piersiowej i plecach, nawet mniejsze napięcia mogą być niebezpieczne.

Norma IEC 62368-1: 2014 definiuje „bezpieczny” jako 60 V prądu stałego lub 2 mA prądu stałego, w zależności od tego, która wartość jest niższa. W przypadku prądu przemiennego limity wynoszą 30 V prądu przemiennego i 0,5 mA. Są one uważane za bezpieczne dla zwykłej osoby, ale nadal nie można pozostawić odsłoniętych złączy / przewodów leżących w pobliżu, ponieważ należy wziąć pod uwagę cały rozdział „pożarów elektrycznych”.

Istnieją wyższe limity dla „osoby poinstruowanej”, np. Serwisantów. Są to 120 VDC i 50 VAC, ze szczególnym wyjątkiem dotyczącym dzwonienia w sieci telefonicznej 90 V AC. Są one definiowane jako zauważalne lub nawet nieprzyjemne, ale zwykle nie powodują szkodliwych efektów fizjologicznych elektrycznych. Prąd wynosi 25 mA prądu stałego i 5 mA prądu przemiennego.

Wszystko powyżej, co jest uważane za niebezpieczne przy „normalnych” częstotliwościach, obwody SMPS mogą przekraczać limit 100 kHz prądu przemiennego, ale jest to poza tym zakresem.

Kilka innych odpowiedzi wspomina, że ​​48 V DC jest „bezpiecznym” napięciem, jednak twierdzę, że warunki środowiskowe (uziemienie, przewodnictwo skóry itp.) Są znacznie ważniejszymi czynnikami niż tylko napięcie.

Co prawda, jest to anegdota, ale doświadczyłem bardzo nieprzyjemnego szoku DC pracującego na żyroskopie 48 V DC na statku po wejściu do środka mokrymi, słonymi rękami.

Zobacz także następującą odpowiedź wymiany stosu, która twierdzi, że nawet 24 V może być niebezpieczne w pewnych warunkach. Ile napięcia jest „niebezpieczne”?

W bezpieczeństwie elektrycznym ważniejsze niż napięcie jest prąd. Ilość prądu wymagana do uruchomienia lub zatrzymania serca wynosi 60 mA w poprzek klatki piersiowej. W odpowiednich okolicznościach nawet 12 woltów może być śmiertelne. W środowisku morskim, tj. Przewrócona łódź w słonej wodzie, każda osoba na bieżącej ścieżce może zostać zabita. 48 woltów może dać ci zdrowy wstrząs, jeśli twoja skóra jest wilgotna od potu. W normalnych warunkach z suchą skórą 48 woltów prawdopodobnie cię obudzi, ale nie zabije. Gdy prąd elektryczny jest wystarczająco silny, aby wypalić warstwę skóry i tłuszczu i zetknie się z tkanką bezpośrednio pod tą warstwą, jest on wyjątkowo przewodzący, a nawet relatywnie niskie napięcia mogą być śmiertelne.

AC jest znacznie bardziej zabójczy niż DC. Jednym z powodów, dla których jest preferowany do wykonywania egzekucji w dawnych czasach.