Насколько безопасен 48V DC?

44

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.

Петр Пудлак
источник
5
Что такое POE, и почему оно подвергает себя воздействию детей?
Брюс Эбботт
11
@BruceAbbott Питание через Ethernet . Я обеспокоен случайным воздействием. не нарочно. Кабели Ethernet не воспринимаются людьми как опасные, и им не хватает защиты кабелей и систем 120 В / 230 В.
Петр Пудлак
16
Первоначально POTS (обычный старый телефон) представлял собой систему на 48 В, которая просуществовала почти 100 лет.
Crowie
16
@crowie. Напряжение звонков в горшках было выше и могло бы вас приятно удивить.
Decapod
19
Сколько ватт вы ожидаете, что ваши дети будут вести переговоры по IEEE 802.3?
Дмитрий Григорьев

Ответы:

70

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 ...).

Брюс Эбботт
источник
14
Тогда есть эта старая история. Неясно, является ли это вымышленным, но это может быть правдой: freedomisknowledge.com/otw/stuff/pissingandmoaning.html
Ричард Кроули
17
Я могу вспомнить, когда я был немного моложе, занимался обработкой разорванной телефонной проводки, готовясь к подключению их к зажимным клеммам. Подсоединение 48 В постоянного тока я не чувствовал ни в малейшей степени. Однако, когда телефон зазвонил, 90-вольтовое переменное напряжение вызывало у меня сильный шок.
DoxyLover
1
@RichardCrowley сердечное спасибо за это. Я плакал. :-) (а потом зазвонил телефон)
Средний Ваштар
2
Помимо разборки, зачистки и проталкивания провода голой плотью, ребенок может просто положить конец кабеля Ethernet прямо в рот. Разница между POE и POTS и обычными электрическими кабелями заключается в том, что POTS и обычные электрические кабели имеют разъемы, которые покрывают большинство проводящих металлов. POE с RJ45 не так уж и много.
NL-X
1
@ nl-x самый популярный телефонный штекер - RJ11, в том же стиле, что и RJ45. Простое решение в обоих случаях - отсоединить язычок от вилки, чтобы дети не могли отсоединить шнур.
Брюс Эбботт
27

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.

Ричард Кроули
источник
19
Просто чтобы быть педантичным, по крайней мере, здесь, в Великобритании, Low Voltage - это что-то ниже 1000 В. Следовательно, например, комплекты батарей на 960 В, называемые Low Voltage, ой. Под напряжением 50 В понимается «сверхнизкое напряжение», а если оно не заземлено и не имеет двойной изоляции, а также имеет ряд других характеристик, это «безопасное сверхнизкое напряжение», именно потому, что вы не можете получить удар, прикоснувшись к одному из проводов.
Ян Блэнд
3
@IanBland: неверно - в передаче / распределении электроэнергии используются очень разные определения, в отличие от кодов электробезопасности. Вы не будете передавать мощность при 1000 В в жилой дом.
smci
5
@smci Нет передачи 1 кВ, точка. Он идет от 230/415 до 3,3 кВ, затем 11 кВ в распределительной системе Великобритании. Но с точки зрения терминологии, местный аккумулятор или генератор, работающий ниже 1000 В, будет обозначаться как низкое напряжение. Кроме того, любой, кто работает над этим, должен иметь квалификацию HV. Это довольно хорошая точка останова, потому что она выше такого напряжения, что вам нужен специальный набор навыков работы и безопасности.
Ян Блэнд
17
@IanBland В микроэлектронике мы называем все, что выше шины питания, «высокое напряжение». Даже 5 В может быть высоким напряжением. Просто вопрос контекста ...
Богл
6
IanBland использует определение, данное Международной электротехнической комиссией, что мне кажется справедливым. en.wikipedia.org/wiki/Extra-low_voltage
некоматический
21

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).

Damon
источник
6
48В постоянного тока тает во рту, вероятно, у ребенка, у вас или у большинства людей будет достаточно непроизвольной и насильственной реакции, чтобы облегчить вторичную аварию (например, падение с лестницы) ....
rackandboneman
19
Обратите внимание, что PoE требует согласования до подачи 48V. Ваш ноутбук не поджарится, если вы подключите его к порту PoE, и ваш средний ребенок также вряд ли сможет успешно завершить согласование мощности POE.
MSalters
2
@MSalters: Некоторые поставщики используют нестандартный «пассивный PoE» 24 В, который не требует согласования - но на основании этих постов я догадываюсь, что это довольно безопасно?
Гравитация
3
Хм ... Помните тот блок 9В на вашем языке? Вы пробовали 12V? Это довольно укус. Это раз четыре ... ой . Это может быть не совсем смертельно, но я полагаю, что это может привести к серьезным травмам, возможно, к смерти от удушья от спазмов вашей трахеи. 48В во рту, вероятно, просто не безопасно.
JimmyB
9
Тип аргумента, представленный в ответе, на мой взгляд, где-то между бесполезным и вредным. Да, это правда, что в большинстве случаев ничего не произойдет. Да, это правда, что непосредственное прикосновение к 240В не может иметь никакого эффекта. Но это не относится к делу. Вопрос с электричеством (и газом, и водой под давлением, и реакциями, производящими СО, и ...) состоит не в том, все ли может идти хорошо, а в том, что что-то может пойти не так. В конце концов, если ваш ребенок мертв, изуродован или имеет проблемы с мозгом, вас не волнует, что вероятность такого случая составляет всего 1%.
AnoE
8

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!)

Neil_UK
источник
8
Соединенное Королевство имеет чрезвычайно прочные и хорошо спроектированные сетевые разъемы, а вилка и розетка с предохранителем 13A BS1363, с которой чаще всего сталкиваются местные пользователи, является дизайнерским шедевром.
Ян Блэнд
6
@IanBland Я рад, что ты получил это от своей груди, Йен, это было очевидно чувство крайней необходимости выражения, относящееся к Q / A или нет.
Neil_UK
15
@IanBland: Большая часть Европы не использует сверхнадежные вилки в Великобритании. Тем не менее, лично увидев американские вилки питания, висящие на полпути из розетки, с почти открытой на ширину пальцем живого металла, я могу с уверенностью сказать, что даже самая грубая евро вилка, которую я когда-либо видел, была лучше, чем эта .
Илмари Каронен
4
Другое дело, что RJ45 не предназначены для обеспечения какой-либо безопасности изоляции. Первоначальный вопрос относится к детям, которые, как правило, имеют довольно низкий импеданс. Я действительно знаю, что когда мне было 7 лет или около того, я мог получить «покалывание» от моих железнодорожных путей модели 12 В постоянного тока, что не было опасно (по-видимому), но я действительно находил огорчение. Я бы лично не подключил ребенка к 48В.
Ян Блэнд
5
@IanBland: конец RJ-45 полностью безопасен. Если он открыт, то с другого конца не подается напряжение 48 В. POE требует согласования, прежде чем будет предоставлена ​​полная мощность. Я не уверен, получите ли вы 5 В или 12 В для управления переговорами.
MSalters
5

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.

Джон У
источник
Переговорная часть интересна, я об этом не знал. Не могли бы вы рассказать, как проходят переговоры? Спасибо.
Петр Пудлак
Я не могу уточнить, так как я не читал документ по стандартам (и, как всегда, на рынке есть другие конкурирующие стандарты), но принцип в основном тот же самый - вы добавляете питание к разъему, который, по умолчанию, используется только для данных, которые вы не можете просто предположить, что с другим концом все будет в порядке, вы должны обнаружить и договориться.
Джон У
3

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.

Uwe
источник
2

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.

Barleyman
источник
1

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"?

Ральф
источник
0

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.

Old_Fossil
источник
2
«Количество тока, необходимое для запуска или остановки сердца, составляет 60 мА через грудную клетку». Нет, при 60 мА остановка сердца почти гарантирована. Более низкие значения, например, 20 мА, все еще могут быть достаточными для того, чтобы нарушить сердцебиение и вызвать его падение.
Мачта
2
Причиной предпочтения AC для казней в старые времена была плохая кампания Эдисона против переменного тока Теслы и Вестингауза. Эдисон хотел изменить общественное мнение, переменный ток должен казаться более опасным, чем постоянный ток Эдисона. В те дни генерация высокого напряжения была намного проще с переменным, чем с постоянным током.
Уве
@uwe: Это было одной из причин. Однако это не меняет того факта, что AC гораздо более смертоносен из-за жарки нейронных синапсов, которые предназначены для проведения в одном направлении за раз, а не 60 раз в секунду в обоих направлениях.
Old_Fossil
1
Говоря как кто-то, кто много сталкивался с риском поражения электрическим током, DC всегда страшен. AC имеет тенденцию вызывать спазм, который отбрасывает вас от проводника, DC может зажать вас на нем. Это закрепит мышцы жестко, в то время как у них все еще есть некоторая свобода действий, чтобы двигаться с AC. И если тока достаточно для того, чтобы что-нибудь пожарить, то, честно говоря, вы, вероятно, мертвы. Выживаемый шок просто прерывает работу нервной системы. Это разница между схемой, требующей перезагрузки / загрузки, и волшебным дымом, выходящим из компонентов. Кроме того, Уве прав насчет Эдисона. Это ужасная история.
Ян Блэнд