Wie sicher ist 48V DC?

In vielen Power over Ethernet (POE) -Einrichtungen beträgt die Übertragungsspannung 48 V oder etwas mehr. Höhere Spannungen bieten zwar offensichtliche Effizienzvorteile, aber wie sicher sind sie? Besteht die Gefahr eines Stromschlags bei versehentlicher Exposition, insbesondere von Kindern? Solche Kabel haben nicht den Schutz, der für 120/230 V verwendet wird, und offen gesagt scheint der Unterschied zwischen 48 V und 120 V nicht so bedeutend zu sein.

ehrlich gesagt scheint der Unterschied zwischen 48V und 120V nicht so bedeutend zu sein.

120 V sind 2,4-mal höher als 48 V - kaum etwas, was ich als "nicht so bedeutend" bezeichnen würde. 120 V AC ist aus zwei Gründen noch schlimmer:

1. 120VAC hat eine Spitzenspannung von 170V, 3,5-mal höher als 48VDC.

2. Das Gefühl eines elektrischen Schlags tritt bei jeder Spitze der Wechselstromwellenform auf, wohingegen es bei Gleichstrom meistens beim ersten Kontakt auftritt.

Es werden nur etwa 30 mA Wechselstrom mit 60 Hz durch das Herz benötigt, um ein Flimmern zu verursachen, im Vergleich zu 300 bis 500 mA Gleichstrom. Der "Loslassen" -Strom (oberhalb dessen Sie einen ergriffenen Leiter nicht loslassen können) ist bei Gleichstrom viermal höher als bei Wechselstrom. Das bedeutet, dass Sie 4-17 Mal mehr Gleichspannung benötigen, um einen tödlichen Schock zu bekommen.

Kombinieren Sie eine 2,4-fach höhere Spannung mit einer 4-17-fach höheren Störanfälligkeit, und 120 V Wechselstrom sind ungefähr 10-40-fach tödlicher als 48 V Gleichstrom.

Aber ist 48 VDC in einem Ethernet-Kabel sicher? Sofern Sie die Isolierung nicht abisolieren und die blanken Drähte nicht in Ihr Fleisch stecken, ist die Wahrscheinlichkeit eines tödlichen Stromschlags vernachlässigbar. Ich weiß aus eigener Erfahrung, dass ich 15 Jahre lang Telefonvermittlungstechniker war und regelmäßig an Live-Geräten mit exponierten Kontakten arbeitete. Der größte Gleichstromschock, den ich jemals bekam, war ein leichtes Kribbeln beim Greifen einer 50-V-Sammelschiene (90-V-Wechselstrom-Klingeln war eine andere Geschichte ...).

48 V ist die praktische und GESETZLICHE Definition der maximalen Spannung, die als "Niederspannung" und als "eigensicher" zu betrachten ist. Sicherlich können 48 V, die UNTER Ihrer relativ isolierenden Hautoberfläche abgegeben werden, Sie töten, wenn sie an der "richtigen" Stelle abgegeben werden. Wir gehen jedoch davon aus, dass Menschen nicht mit subkutanen Elektroden herumlaufen, die einem versehentlichen Kontakt mit der "LV" -Verkabelung ausgesetzt sind. 48 V sind für die meisten Menschen unter normalen Bedingungen einigermaßen sicher.

Wie von @crowie beobachtet, wird das öffentliche Telefonsystem der ursprünglichen (und aktuellen) Technologie seit über 100 Jahren mit 48 V betrieben. Diese alte Telefontechnologie ist sehr wahrscheinlich der Präzedenzfall für die Festlegung von 48 V als gesetzliche Grenze.

Es wird kein Tod durch Stromschlag passieren

48 V gelten als "sicher", und das aus gutem Grund.

Erstens beträgt die Impedanz des menschlichen Körpers bei 50 V ungefähr 45 kΩ (obwohl sie bei Erwachsenen gemessen wurde). Während der Kinder insgesamt kleiner sind und somit etwas niedrigere Impedanz aufweisen sollte, ist es der Hautwiderstand ist , die 95% dieser Impedanz bildet (innere Körperflüssigkeiten sind ziemlich guter Leiter), so ist die Größe nicht alle Materie , die viel .

(Beachten Sie, wie lustig die Körperimpedanz ist, sie sinkt mit steigender Spannung rapide , bei 240 V ist sie 10-15 mal niedriger!)

Außerdem muss ein elektrischer Strom offensichtlich irgendwo hingehen. Kein geschlossener Stromkreis, kein Strom. Deshalb werden Vögel, die auf einer Überlandlinie sitzen, nicht gebraten.

Diese 48V sind 48V gegen Masse. Höchstwahrscheinlich ist "Parkett / Laminat" oder "Bodenfliesen" oder etwas Ähnliches, mit anderen Worten, der Widerstand gegen den unendlichen, aktuellen Nullpunkt, der dem "Boden" am nächsten kommt.
Selbst das Berühren des heißen Drahtes bei 240 V hat eine gute Chance, dass "nicht viel Schlimmes passiert", wenn Sie Schuhe tragen und nicht genau in einer Wasserpfütze stehen (obwohl ich aus offensichtlichen Gründen nicht raten würde, Ihr Glück zu versuchen!). .

Nehmen wir den absolut schlimmsten Fall an: Ein Kind legt einen Finger auf den Erdungsstift eines Wandsteckers und saugt am PoE-Kabel (sieht essbar aus, oder?). Trotz aller Widrigkeiten ist die PSE defekt oder stark nicht konform und liefert nicht standardmäßig 10,2 V / 4 mA, sondern die volle Betriebsspannung und unbegrenzten Strom. Oder es ist ein zufälliges Muster, das das Kind versehentlich für eine gültige Verhandlung gemacht hat, was auch immer.
Aus einem unerklärlichen Grund schließt der Strom auch nicht über die Datenleitungen kurz (wahrscheinlich passiert genau das, ein kleiner Funke auf der Zunge des Kindes und das Kind lässt das Kabel vor Schreck fallen).
Sagen wir einfach, es gibt tatsächlich 40 V am Kabel und der Strom "entscheidet" sich, durch den Körper des Kindes zu gehen.

Kabel im Mund eliminiert eine Hautbarriere und halbiert so ungefähr die Körperimpedanz. Das sind noch 22,5 kΩ. Runden wir auf 20 kΩ ab, um sicherzugehen. Nein, weißt du was ? Lass uns empörend sein und 10kΩ sagen. 48 V / 10 kΩ = 4,8 mA.
Welches ... ist harmlos, auch für Wechselstrom. Es dauert ungefähr 8-10 mal so viel Wechselstrom (mit einer Frequenz im kritischen Bereich von 50-60 Hz), um das Herz anzuhalten.

Außerdem hat PoE keinen Wechselstrom, sondern einen Gleichstrom. Das gruselige bisschen über Herzstillstand trifft also nicht einmal zu.

Natürlich kann Gleichstrom im Prinzip andere nachteilige Auswirkungen haben als das Stoppen des Herzens (man denke an ein chirurgisches Elektromesser oder den "elektrischen Stuhl"), aber bei Spannungen im zweistelligen Bereich und Strömen im einstelligen Milliampere-Bereich ist dies Es wird einfach nicht passieren (aber selbst wenn es so wäre, würde es sich in erster Linie um lokale Verbrennungen handeln, nicht um lebensbedrohliche).

Die verschiedenen Regionen der Welt unterscheiden sich geringfügig, aber der „sichere“ Pegel für Niederspannung liegt tendenziell im Bereich von 40 bis 60 V, unter dem die Wahrscheinlichkeit eines Stromschlags vernachlässigbar ist. "Hochspannungsautos" verwenden in Serie 42 V, 3 "12 V" -Batterien.

120 V sind so gefährlich, dass viele Menschen an 120 V-Stromschlägen sterben. Anscheinend sterben mehr Amerikaner an 120 V als Europäer an 240 V, möglicherweise aufgrund des Gefühls der Selbstzufriedenheit über die niedrigere Spannung.

Zunächst scheinen sich einige Leute auf POTS fixiert zu haben, was nichts mit PoE zu tun hat. Requisiten an alle Telekommunikationsingenieure, die an einem schweißtreibenden Tag mit Jumpern Strom am Arm hatten.

Zusätzlich zu den guten Antworten über die Sicherheit von 48 VDC an sich ist PoE ein ausgehandeltes Protokoll - die angeschlossenen Geräte gehen von der ausfallsicheren Annahme aus, dass das andere Gerät NICHT PoE-kompatibel ist und daher keine Freude daran hätte, die Schnittstelle mit Strom zu versorgen. Nur wenn zwei PoE-kompatible Geräte angeschlossen sind, sieht man die spezielle Signalisierung, die besagt, dass PoE angeboten werden soll. Von dort aus werden die beiden Geräte darüber verhandeln, was das eine benötigt / was das andere liefern kann und effektiv "aufarbeiten". in Richtung der erforderlichen Leistung. Es ist auch erwähnenswert, dass die Leistung, zu der sie kommen, viel geringer sein könnte als die volle unterstützte Menge - nur sehr wenige Geräte sind so leistungshungrig.

Ein getrenntes oder baumelndes Kabel (ein Ende an einen PoE-Port angeschlossen) weist KEINE nennenswerte Spannung auf - in der Tat nicht mehr als ein Standard-Ethernet-Kabel.

Kurz gesagt, es sei denn , Ihr Kind durch ein kauen schafft verbunden und arbeiten PoE - Kabel und den Leiter überbrückt , aber wie durch ein Wunder ohne die Geräte verursachen die Störung / lose Verbindung zu erkennen, ist es unwahrscheinlich , dass Sie auch auf die köstlichen Volt innen bekommen konnten , bevor es ist alles Abschalten .

WARNUNG: Dies setzt echte standardkonforme PoE-Geräte voraus und nicht die vielen proprietären Methoden, mit denen Unternehmen ein Ethernet-Kabel, das häufig aus einer mit den Ersatzkabeln eines Ethernet-Adapters verkabelten Steckdose besteht, mit Strom versorgen. In diesem Fall sind Sie der Stromversorgung ausgeliefert - es könnte sich um eine kleine anämische Niederspannungs-Wandwarze handeln, die überhaupt kein Problem darstellt, oder um eine relativ hochstromfähige Einheit mit 48 V oder mehr, die möglicherweise etwas stärker ist riskant, aber ehrlich gesagt, es sei denn, Sie haben ein lächerliches, nicht standardkonformes, nicht wirklich mit PoE-Ethernet verbundenes Flutlicht gekauft oder etwas, für das Sie ein geringes Risiko haben.

Ein Beispiel für relativ leistungsstarke PoE-fähige Geräte sind High-End-CCTV-Kameras mit Hochleistungs-LEDs und voller PTZ-Bewegung. Sie können 100 bis 200 W verbrauchen, aber zu Hause ist es sehr unwahrscheinlich, dass Sie würde jemals so etwas finden.

Na ja, vielleicht bei mir zu Hause, aber weißt du ...

Die meisten anderen nicht ganz PoE-Geräte, die ich gesehen habe, spritzen nur 12-24 V auf die Ersatzpaare von einem <50 W starken Ziegelstein oder einer Mauerwarze.

In Europa beträgt die maximale Spannung für Kinderspielzeug nur 24 V DC. Bei Anwendung direkt über dem Herzen an Brust und Rücken können auch kleinere Spannungen gefährlich sein.

IEC 62368-1: 2014 definiert "sicher" als 60 VDC oder 2 mA DC, je nachdem, welcher Wert geringer ist. Für Wechselstrom liegen die Grenzwerte bei 30 V Wechselstrom und 0,5 mA. Diese gelten als sicher für eine normale Person, Sie können jedoch keine freiliegenden Stecker / Kabel herumliegen lassen, da das gesamte Kapitel über "elektrische Brände" zu beachten ist.

Es gibt höhere Grenzwerte für "unterwiesene Personen", z. B. Servicetechniker. Dies sind 120 VDC und 50 VAC, mit einer besonderen Ausnahme für das Klingeln im 90 VAC-Telefonnetz. Diese werden als wahrnehmbar oder sogar unangenehm definiert, erzeugen jedoch normalerweise keine schädlichen elektrischen physiologischen Wirkungen. Die Stromgrenzwerte liegen bei 25 mA Gleichstrom und 5 mA Wechselstrom.

Alles darüber hinaus, was bei "normalen" Frequenzen als gefährlich eingestuft wird, kann die 100-kHz-Wechselstromgrenze überschreiten, was hier jedoch den Rahmen sprengt.

In einigen anderen Antworten wird erwähnt, dass 48 V Gleichspannung eine "sichere" Spannung ist. Ich würde jedoch argumentieren, dass die Umgebungsbedingungen (Erdung, Hautleitwert usw.) weitaus wichtiger sind als nur die Spannung.

Das Folgende ist zugegebenermaßen anekdotisch, aber ich habe einen sehr schlimmen Gleichstromschock an einem 48-V-Gleichstromkreisel auf einem Schiff erlebt, nachdem ich mit nassen, salzigen Händen hineingekommen bin.

Siehe auch die folgende Stack-Exchange-Antwort, die besagt, dass sogar 24 V unter bestimmten Umständen gefährlich sein können. Wie viel Spannung ist "gefährlich"?

Was für die elektrische Sicherheit wichtiger ist als die Spannung, ist der Strom. Die zum Starten oder Stoppen des Herzens erforderliche Strommenge beträgt 60 mA über die Brust. Unter den richtigen Umständen können sogar 12 Volt tödlich sein. In einer Meeresumgebung, dh einem gekenterten Boot in Salzwasser, könnte jede Person auf dem aktuellen Weg getötet werden. 48 Volt können einen gesunden Ruck verursachen, wenn Ihre Haut schweißfeucht ist. Unter normalen Umständen mit trockener Haut würden Sie 48 Volt wahrscheinlich wecken, aber nicht töten. Wenn der elektrische Strom stark genug ist, um die Haut- und Fettschicht abzubrennen und in Kontakt mit dem Gewebe direkt unter dieser Schicht zu kommen, ist er extrem leitend, und selbst relativ niedrige Spannungen können tödlich sein.

Wechselstrom ist weitaus tödlicher als Gleichstrom. Einer der Gründe, warum er in früheren Zeiten für die Ausführung einer Hinrichtung bevorzugt wurde.