Насколько безопасен 48V DC?

Во многих установках Power over Ethernet (POE) напряжение передачи составляет 48 В или немного больше. Хотя более высокое напряжение имеет очевидные преимущества по эффективности, насколько оно безопасно? Есть ли риск поражения электрическим током при случайном воздействии, особенно на детей? У таких проводов отсутствует защита, которая используется для 120/230 В, и, честно говоря, разница между 48 В и 120 В, похоже, не столь существенна.

Честно говоря, разница между 48 В и 120 В, кажется, не столь значительна.

120 В в 2,4 раза выше, чем 48 В - вряд ли я бы назвал это «не столь значительным». 120 В переменного тока еще хуже по двум причинам:

1. 120 В переменного тока имеет пиковое напряжение 170 В, в 3,5 раза превышающее 48 В постоянного тока.

2. Чувство «поражения электрическим током» возникает на каждом пике формы волны переменного тока, тогда как при постоянном токе оно в основном возникает при начальном контакте.

Только около 30 мА переменного тока 60 Гц через сердце, чтобы вызвать фибрилляцию, по сравнению с 300-500 мА постоянного тока. Ток «отпускания» (выше которого нельзя освободить захваченный проводник) в 4 раза выше для постоянного тока, чем для переменного тока. Это означает, что вам нужно в 4-17 раз больше постоянного напряжения, чтобы получить смертельный шок.

Комбинация напряжения в 2,4 раза выше с восприимчивостью в 4-17 раз выше, а напряжение 120 В переменного тока примерно в 10-40 раз более опасно, чем 48 В постоянного тока.

Но безопасно ли 48 В постоянного тока в кабеле Ethernet? При условии, что вы не снимаете изоляцию и не засовываете оголенные провода в свою плоть, шансы получить смертельный удар электрическим током от нее незначительны. Я знаю из личного опыта, потому что я был техником телефонной станции в течение 15 лет, и регулярно работал на живом оборудовании с открытыми контактами. Самым большим шоком постоянного тока, который я когда-либо получал, было легкое покалывание при захвате шины 50 В (90-вольтовый звонок был другой историей ...).

48 В - это практическое и ПРАВОВОЕ определение максимального напряжения, которое следует считать «низким напряжением» и искробезопасным. Конечно, 48 В, поставленные ПОД ВАШЕЙ относительно изолирующей поверхностью кожи, могут убить вас, если доставить в «правильное» место. Но мы предполагаем, что люди не ходят с подкожными электродами, случайно контактирующими с проводкой низкого напряжения. 48V достаточно безопасен для большинства людей в нормальных условиях.

Как отмечает @crowie, оригинальная (и текущая) технология проводной общественной телефонной системы работает на 48 В более 100 лет. Эта старая телефонная технология, скорее всего, является прецедентом для установления 48 В в качестве законного предела.

Никакой смерти от удара током не случится

48V считается "безопасным", и это не зря.

Во-первых, полное сопротивление человеческого тела при 50 В составляет около 45 кОм (хотя измеряется для взрослых). Хотя дети в целом меньше и, следовательно, должны иметь немного меньшее сопротивление, именно сопротивление кожи составляет 95% этого сопротивления (внутренние жидкости организма являются довольно хорошими проводниками), поэтому размер не имеет большого значения .

(Обратите внимание, что импеданс тела - забавная вещь, он быстро снижается при повышении напряжения, при 240 В он в 10-15 раз ниже!)

Кроме того, электрический ток должен куда-то идти, очевидно. Нет замкнутой цепи, нет тока. Вот почему птицы, сидящие на сухопутной линии, не жарятся.

Эти 48 В являются 48 В относительно земли. По всей вероятности, следующая ближайшая к «грунту» вещь, с которой вы контактируете, это «паркет / ламинат» или «плитка для пола» или что-то подобное, другими словами, сопротивление вокруг бесконечного, нулевого тока.
Даже прикосновение к горячему проводу на 240 В имеет хорошие шансы на то, что «не так уж много плохого происходит», если вы носите обувь и точно не стоите в луже воды (хотя по понятным причинам я бы не советовал попытать счастья!) ,

Давайте предположим, что это наихудший случай: ребенок кладет один палец на контакт заземления на сетевой розетке и сосет кабель PoE (выглядит съедобно, не правда ли!). Несмотря ни на что, PSE неисправен или крайне несовместим, и вместо того, чтобы подавать напряжение 10,2 В / 4 мА по умолчанию, он обеспечивает полное рабочее напряжение и неограниченный ток. Или требуется случайный шаблон, который ребенок случайно сделал для правильных переговоров, что угодно.
Кроме того, по необъяснимой причине ток не закорачивается по проводам данных (вероятнее всего, это будет небольшая искра на языке ребенка и ребенок в испуге уронит кабель).
Давайте просто скажем, что на самом деле есть 40 В на проводе, и ток «решает» пройти через тело ребенка,

Кабель во рту устранит один кожный барьер и, таким образом, приблизительно вдвое уменьшит импеданс тела. Осталось 22,5 кОм. Давайте округлим до 20 кОм, чтобы быть уверенным. Нет, вы знаете, что, давайте возмутиться , и скажем, 10 кОм. 48 В / 10 кОм = 4,8 мА.
Который ... безвреден даже для переменного тока. Для остановки сердца требуется примерно в 8-10 раз больше переменного тока (частоты в критическом диапазоне 50-60 Гц).

Кроме того, PoE не имеет переменного тока, это постоянный ток. Так что страшная доля сердечной недостаточности даже не применима.

Конечно, постоянный ток может в принципе вызывать побочные эффекты, помимо остановки сердца (например, хирургического электро ножа или «электрического стула»), но учитывая напряжения в двузначном диапазоне и токи в однозначном диапазоне миллиампера, это просто не произойдет (но даже если бы это было так, это были бы в первую очередь местные ожоги, а не опасные для жизни).

Разные районы мира немного различаются, но «безопасный» уровень для низкого напряжения имеет тенденцию повышаться в диапазоне от 40 до 60 В, ниже которого считается, что вероятность поражения электрическим током незначительна. Автомобили «высокого напряжения» используют последовательно 42 В, 3 «12 В» батареи.

120В является достаточно опасным , что много людей умирает от сетевого напряжения 120V шоков. Очевидно, больше американцев умирает от 120 В, чем европейцы умирают от 240 В, возможно, из-за чувства самодовольства из-за более низкого напряжения (кто-то проверяет снопы и разбрасывает их при необходимости!)

Во-первых, некоторые люди, похоже, зациклены на POTS, что совсем не похоже на PoE. Рекомендую всем инженерам в области телекоммуникаций, которые звонили по току в потный день, бегая с парашютистами.

В дополнение к хорошим ответам выше о безопасности 48 В постоянного тока сам по себе PoE является согласованным протоколом - подключенные устройства начинают с отказоустойчивого предположения о том, что другое устройство НЕ совместимо с PoE и, следовательно, не получило бы удовольствия от включения питания своего интерфейса. Только когда два PoE-совместимых устройства подключены, одно видит специальную сигнализацию, которая сообщает, что оно может предложить PoE - оттуда два устройства будут согласовывать то, что нужно / что другое может доставить, и будут эффективно «работать». к необходимому уровню мощности. Стоит также отметить, что мощность, которую они получают, может быть намного ниже, чем полная поддерживаемая мощность - очень мало устройств потребляют энергию.

Отсоединенный или висящий кабель (один конец которого подключен к порту PoE) НЕ будет иметь заметного напряжения на нем - фактически не больше, чем стандартный кабель Ethernet.

Короче говоря, если вашему ребенку не удастся пережевать подключенный и работающий кабель PoE И соединить проводники, но чудесным образом БЕЗ причинения устройствам обнаружения неисправности / потери соединения, маловероятно, что вы даже сможете получить восхитительное напряжение внутри до того, как все отключится. ,

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Это предполагает наличие реальных PoE-устройств, соответствующих стандартам, а не многих запатентованных способов, с помощью которых компании могут подключить кабель Ethernet, который часто состоит из настенной розетки, подключенной к запасным проводам в адаптере Ethernet. В этом случае вы находитесь в зависимости от источника питания - это может быть небольшая анемичная низковольтная настенная антенна, которая не представляет никакой проблемы, или это может быть относительно сильноточный блок 48 В или выше, который МОЖЕТ быть немного больше рискованно, но, честно говоря, если вы не приобрели какой-то смешной нестандартный, не соответствующий PoE прожектор, не связанный с PoE, или что-то, с чем вы рискуете.

Один из примеров относительно мощных PoE-устройств, которые я видел, - это высококачественные камеры видеонаблюдения с мощными светодиодами и полным PTZ-движением, они могут потреблять 100–200 Вт, но дома вы вряд ли это сделаете ». когда-нибудь найду что-нибудь подобное.

Ну, вы могли бы в моем доме, но, вы знаете ...

Большинство других не совсем PoE-устройств, которые я видел, просто впрыскивают 12-24 В запасных пар из кирпича или настенной бородавки мощностью <50 Вт.

В Европе максимальное напряжение для детских игрушек составляет только 24 В постоянного тока. При прямом воздействии на сердце на грудь и спину, даже меньшее напряжение может быть опасным.

МЭК 62368-1: 2014 определяет «безопасный» как 60 В постоянного тока или 2 мА постоянного тока, в зависимости от того, что меньше. Для переменного тока пределы составляют 30 В переменного тока и 0,5 мА. Они считаются безопасными для обычного человека, но вы все равно не можете оставлять открытые коннекторы / провода, так как есть целая глава «электрических пожаров».

Существуют более высокие ограничения для «инструктируемого», например, технарей. Это 120 В постоянного тока и 50 В переменного тока, со специальным исключением для звонков телефонной сети 90 В переменного тока. Они определены как заметные или даже неприятные, но обычно не приводят к вредным электрическим физиологическим эффектам. Пределы тока составляют 25 мА постоянного тока и 5 мА переменного тока.

Все, что выше, считается опасным с «нормальными» частотами, цепи SMPS могут превышать предел переменного тока 100 кГц, но это выходит за рамки этого здесь.

В нескольких других ответах упоминается, что напряжение 48 В постоянного тока является «безопасным» напряжением, однако я бы сказал, что условия окружающей среды (заземление, проводимость кожи и т. Д.) Являются гораздо более важными факторами, чем просто напряжение.

Это, конечно, анекдотично, но я испытал очень неприятный удар током постоянного тока, работая на гироскопе 48 В постоянного тока на корабле после того, как вошел внутрь с мокрыми солеными руками.

См. Также следующий ответ stackexchange, в котором утверждается, что даже напряжение 24 В может быть опасным при определенных условиях. Сколько напряжения "опасно"?

Что более важно, чем напряжение в электробезопасности, это ток. Количество тока, необходимое для запуска или остановки сердца, составляет 60 мА через грудную клетку. При правильных обстоятельствах даже 12 вольт могут быть смертельными. В морской среде, то есть опрокинутой лодке в соленой воде, любой человек на текущем пути может быть убит. 48 вольт могут дать вам здоровый толчок, если ваша кожа влажная от пота. При нормальных обстоятельствах с сухой кожей 48 Вольт, вероятно, разбудят вас, но не убьют. Когда электрический ток достаточно силен, чтобы сжечь слой кожи и жира, и вступает в контакт с тканями непосредственно под этим слоем, он является чрезвычайно проводящим, тогда даже относительно низкие напряжения могут быть смертельными.

AC гораздо более смертоносен, чем DC. Одна из причин, по которой он предпочитает выполнять исполнение в старые времена.