Quanto è sicuro 48 V CC?

In molte configurazioni Power over Ethernet (POE) la tensione di trasmissione è di 48 V o leggermente superiore. Mentre una tensione più elevata presenta evidenti vantaggi in termini di efficienza, quanto è sicura? Esiste il rischio di folgorazione in caso di esposizione accidentale, in particolare ai bambini? Tali cablaggi mancano della protezione utilizzata per 120/230 V e, francamente, la differenza tra 48 V e 120 V non sembra essere così significativa.

francamente la differenza tra 48 V e 120 V non sembra essere così significativa.

120 V è 2,4 volte superiore a 48 V, quasi ciò che definirei "non così significativo". 120 V CA è ancora peggio, per due motivi: -

1. 120 V CA ha una tensione di picco di 170 V , 3,5 volte superiore a 48 V CC.

2. La sensazione di "scossa elettrica" ​​si verifica su ogni picco della forma d'onda in corrente alternata, mentre con la corrente continua si verifica principalmente al contatto iniziale.

Ci vogliono solo circa 30 mA di corrente CA a 60 Hz attraverso il cuore per causare fibrillazione, rispetto a 300-500 mA di corrente continua. La corrente "lascia andare" (al di sopra della quale non puoi lasciar andare un conduttore afferrato) è 4 volte più alta per CC che CA. Ciò significa che è necessaria una tensione CC 4-17 volte maggiore per ottenere uno shock fatale.

Combina una tensione 2,4 volte superiore con una suscettibilità 4-17 volte maggiore e 120 V CA è circa 10-40 volte più mortale di 48 V CC.

Ma i 48 V CC sono sicuri in un cavo Ethernet? A condizione che non si rimuova l'isolamento e si infilino i fili nudi nella carne, le possibilità di ottenere una scossa elettrica fatale da esso sono trascurabili. Conosco per esperienza personale perché sono stato un tecnico di centralino telefonico per 15 anni e ho lavorato regolarmente su apparecchiature live con contatti esposti. La più grande scossa DC che abbia mai avuto è stata un leggero formicolio quando ho afferrato una barra del bus da 50 V (il suono a 90 V CA era una storia diversa ...).

48 V è la definizione pratica e LEGALE della tensione massima da considerare "bassa tensione" e intrinsecamente "sicura". Certamente 48 V erogati SOTTO la superficie della pelle relativamente isolante potrebbe ucciderti se consegnato nel posto "giusto". Ma supponiamo che le persone non stiano camminando con elettrodi sottocutanei esposti a contatto accidentale con il cablaggio "LV". 48 V è ragionevolmente sicuro per la maggior parte delle persone in condizioni normali.

Come osservato da @crowie, il sistema telefonico pubblico originale (e attuale) cablato con tecnologia funziona a 48V per oltre 100 anni. Quella vecchia tecnologia telefonica è molto probabilmente il precedente per stabilire 48V come limite legale.

Nessuna morte per elettrocuzione avverrà

48V è considerato "sicuro", e questo è per una buona ragione.

Innanzitutto, l'impedenza del corpo umano a 50 V è di circa 45 kΩ (sebbene misurata sugli adulti). Mentre i bambini sono complessivamente più piccoli e quindi dovrebbero avere un'impedenza leggermente inferiore, è la resistenza della pelle che costituisce il 95% di tale impedenza (i fluidi corporei interni sono conduttori abbastanza buoni), quindi le dimensioni non contano molto .

(Nota come l'impedenza del corpo è una cosa divertente, diminuisce rapidamente quando la tensione sale, a 240 V è 10-15 volte inferiore!)

Inoltre, una corrente elettrica ha bisogno di un posto dove andare, ovviamente. Nessun circuito chiuso, nessuna corrente. Ecco perché gli uccelli seduti su una linea terrestre non sono fritti.

Questi 48 V sono 48 V a terra. Con ogni probabilità, la prossima cosa più vicina al "terreno" con cui si entra in contatto è "parquet / laminato" o "piastrelle" o qualcosa di simile, in altre parole, resistenza attorno allo zero infinito, corrente.
Anche toccare il filo caldo su 240 V ha buone probabilità di "non succedere molte cose cattive", se indossi le scarpe e non stai esattamente in una pozza d'acqua (anche se per ovvie ragioni non consiglierei di tentare la fortuna!) .

Supponiamo il caso assolutamente peggiore: un bambino mette un dito sul perno di terra su una presa a muro e succhia il cavo PoE (sembra commestibile, vero!). Contro ogni previsione, il PSE è rotto o pesantemente non conforme e invece di fornire 10,2 V / 4 mA max come impostazione predefinita, fornisce piena tensione operativa e corrente illimitata. Oppure, prende qualche modello casuale che il bambino ha fatto accidentalmente per una negoziazione valida, qualunque cosa.
Inoltre, per un motivo inspiegabile, la corrente non cortocircuita sui fili dei dati (la cosa probabile che accada sarebbe esattamente questo, una piccola scintilla sulla lingua del bambino e il bambino che fa cadere il cavo in preda allo spavento).
Diciamo solo che in realtà ci sono 40 V sul filo e che l'attuale "decide" di attraversare il corpo del bambino,

Il cavo in bocca eliminerà una barriera cutanea e quindi dimezzerà approssimativamente l'impedenza del corpo. Restano 22,5 kΩ. Arrotondiamo a 20kΩ per essere sicuri. No, sai cosa, siamo scandalosi e diciamo 10kΩ. 48 V / 10 kΩ = 4,8 mA.
Quale ... è innocuo anche per la corrente alternata. Ci vogliono circa 8-10 volte la corrente alternata (di una frequenza nella gamma critica di 50-60Hz) per fermare il cuore.

Inoltre, PoE non ha corrente alternata, è DC. Quindi la parte spaventosa dell'arresto cardiaco non si applica nemmeno.

Naturalmente, in linea di principio la DC può causare effetti negativi diversi dall'arresto del cuore (si pensi a un elettro coltello chirurgico o alla "sedia elettrica"), ma date le tensioni nell'intervallo di due cifre e le correnti nell'intervallo di milliampere a una cifra, questo semplicemente non accadrà (ma anche se lo fosse, sarebbe principalmente ustioni locali, non pericolose per la vita).

Diverse aree del mondo differiscono leggermente, ma il livello "sicuro" per la bassa tensione tende a essere regolato tra 40 e 60 V, al di sotto del quale si ritiene che la probabilità di folgorazione sia trascurabile. Le auto "ad alta tensione" utilizzano batterie da 42 V, 3 "12 V" in serie.

120 V è sufficientemente pericoloso che molte persone muoiono per scosse elettriche a 120 V. Apparentemente più americani muoiono di 120 V di quelli europei che muoiono di 240 V, forse a causa di un senso di compiacimento per la bassa tensione (qualcuno controlla gli snopes e se necessario il debunk!)

Prima di tutto, alcune persone sembrano essersi fissate su POTS che non assomiglia alla PoE. Puntelli a tutti gli ingegneri delle telecomunicazioni che hanno suonato a squarciagola in una giornata sudata con i jumper.

Oltre alle buone risposte di cui sopra sulla sicurezza del 48vDC in sé, PoE è un protocollo negoziato : i dispositivi collegati partono dal presupposto fail-safe che l'altro dispositivo NON è compatibile PoE e quindi non gradirebbe avere il potere assorbito dalla sua interfaccia. Solo quando sono collegati due dispositivi compatibili PoE si può vedere la segnalazione speciale che dice che potrebbe voler offrire PoE - da lì, i due dispositivi negozieranno ciò di cui uno ha bisogno / ciò che l'altro può fornire e "funzionerà" efficacemente verso il livello di potenza richiesto. Vale anche la pena notare che la potenza a cui arrivano potrebbe essere molto inferiore alla quantità totale supportata: pochissimi dispositivi sono così affamati di energia.

Un cavo scollegato o pendente (un'estremità inserita in una porta PoE) NON avrà una tensione apprezzabile su di esso - in realtà non più di un cavo Ethernet standard.

In breve, a meno che il tuo bambino non riesca a masticare attraverso un cavo PoE collegato e funzionante E collegare i conduttori ma miracolosamente SENZA causare i dispositivi per individuare l'errore / perdere la connessione, è improbabile che potresti persino arrivare ai deliziosi volt all'interno prima che si spenga .

AVVERTENZA: ciò presuppone dispositivi PoE conformi agli standard reali anziché i molti modi proprietari che le aziende trovano per accendere un cavo Ethernet, che spesso consiste in una verruca murale collegata ai fili di riserva in un adattatore Ethernet. In tal caso, sei in balia dell'alimentatore: potrebbe trattarsi di una piccola verruca anemica a bassa tensione che non è affatto un problema o potrebbe essere un'unità a 48 V o superiore a corrente relativamente elevata che POTREBBE essere un po 'più rischioso, ma francamente, a meno che tu non abbia acquistato alcuni ridicoli proiettori non conformi alla rete PoE non conformi agli standard o qualcosa che sei a basso rischio.

Un esempio che ho visto di dispositivi PoE ish ad alta potenza sono le telecamere CCTV di fascia alta con LED ad alta potenza e movimento PTZ completo, possono assorbire 100-200 W, ma in casa sarebbe molto improbabile che tu " avrei mai trovato qualcosa del genere.

Beh, potresti a casa mia , ma, sai ...

La maggior parte degli altri dispositivi non abbastanza PoE che ho visto stanno solo spruzzando 12-24 v sulle coppie di riserva da un mattone di potenza <50 w o una verruca da parete.

In Europa, la tensione massima per i giocattoli per bambini è solo 24 V DC. Se applicato direttamente sul cuore al torace e alla schiena, anche tensioni più piccole possono essere pericolose.

IEC 62368-1: 2014 definisce "sicuro" come 60 V CC o 2 mA CC, a seconda di quale dei due è inferiore. Per AC i limiti sono 30VAC e 0,5mA. Questi sono considerati sicuri per una persona normale, ma non è ancora possibile lasciare in giro connettori / fili scoperti poiché c'è da considerare l'intero capitolo dei "fuochi elettrici".

Esistono limiti più elevati per una "persona istruita", ad esempio i tecnici dell'assistenza. Questi sono 120 V CC e 50 V CA, con un'eccezione speciale data per lo squillo della rete telefonica a 90 V CA. Questi sono definiti evidenti o addirittura spiacevoli, ma di solito non producono effetti fisiologici elettrici dannosi. I limiti di corrente sono 25 mA CC e 5 mA CA.

Qualunque cosa sopra considerata pericolosa con frequenze "normali", i circuiti SMPS potrebbero superare il limite di CA a 100 kHz, ma qui va oltre lo scopo.

Un paio di altre risposte menzionano che 48 V CC sono una tensione "sicura", tuttavia direi che le condizioni ambientali (messa a terra, conduttanza della pelle, ecc.) Sono fattori molto più importanti della semplice tensione.

Quello che segue è certamente aneddotico, ma ho sperimentato una brutta scarica a corrente continua che funzionava su un giroscopio a 48 V CC su una nave dopo essere entrato con le mani bagnate e salate.

Vedi anche la seguente risposta di stackexchange che afferma che anche 24 V possono essere pericolosi in determinate condizioni. Quanta tensione è "pericolosa"?

Ciò che è più importante della tensione nella sicurezza elettrica è la corrente. La quantità di corrente richiesta per avviare o arrestare il cuore è di 60 mA sul petto. Nelle giuste circostanze, anche 12 volt possono essere letali. In un ambiente marino, vale a dire una barca rovesciata in acqua salata, qualsiasi persona nel percorso attuale potrebbe essere uccisa. 48 Volt potrebbero darti una scossa salutare se la pelle è umida di sudore. In circostanze normali con pelle secca 48 Volt probabilmente ti svegliano ma non ti uccidono. Quando la corrente elettrica è abbastanza forte da bruciare lo strato di pelle e grasso e viene a contatto con il tessuto direttamente sotto questo strato, è estremamente conduttiva, quindi anche le basse tensioni relative possono essere letali.

L'AC è molto più mortale di DC. Uno dei motivi per cui è preferibile eseguire un'esecuzione ai vecchi tempi.