Peligro de alto voltaje en electroadhesion

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Actualmente estoy haciendo mi maestría en prácticas para obtener un título en mecatrónica. Para un experimento que me gustaría realizar, estoy interesado en usar electroadhesion. Para aquellos que no lo saben, el principio es fácil. Obtenga dos electrodos (de lado a lado o entrelazados), colóquelos sobre una superficie plana y aplique un alto voltaje de CC a través de los electrodos. Las fuerzas se desarrollan a nivel molecular, por lo que no entraré en detalles. Los electrodos suelen estar bien separados (por un espacio) y embebidos en un material dieléctrico (silicona o superpuestos en cinta para las versiones más baratas). Cuando digo alto voltaje, es alrededor de 2-6kV DC, más podría causar la ionización del aire entre los electrodos.

Sé que este proceso se usó en trazadores de HP antiguos para sujetar la hoja de papel mientras el lápiz de rastreo se mueve sobre el papel, y recordé haber tocado la superficie de uno y sentir un zumbido en mis dedos. En mi experimento, podría haber contacto entre humanos y la superficie electro-adhesiva, y me preocupa la seguridad. Los convertidores de CC / CC de alta tensión que se utilizan generalmente proporcionan varios kV a menos de 1 mA de la corriente de salida máxima (Emco produce el C50 que proporciona 5 kV a 0,2 mA). Sé que una corriente continua de alrededor de 1 mA puede dar una ligera sensación.

La pregunta es: siempre que los electrodos estén cubiertos por un dieléctrico, ¿habrá una sensación de zumbido al tocar la superficie? Si es así, ¿hay algún peligro? Siempre que haya agujeros o imperfecciones (debido al daño del tiempo) en el dieléctrico, ¿existe algún peligro si la persona toca ambos electrodos al mismo tiempo (con un dedo cruzando ambos electrodos, por ejemplo)? Si es así, ¿de qué tipo? ¿Simplemente una descarga similar a cuando frotas un globo y te sorprendes, o algo más desagradable?

Muchas gracias por tus respuestas! Sebastien

    
pregunta Seb.D

1 respuesta

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Esta es una respuesta de 'la mejor conjetura' basada en mucha experiencia general pero no específicamente con impactantes plotters de HP. (Los he usado hace mucho tiempo pero no me sorprendieron).

Lo que importa es la energía suministrada y la capacidad actual. En un sistema de adhesión estática con buen aislamiento, puede utilizar una resistencia en serie que limite la corriente de alimentación a cualquier nivel adecuado.

La energía suministrada a corto plazo depende de la capacitancia de la estructura del electrodo en el lado de carga de la resistencia de la serie de protección. Obviamente, esto depende de las áreas del electrodo, la separación entre electrodos, la constante dieléctrica de la capa aislante y Murphy. En un off the cuff no se calculan cifras de capacitancia en el rango de 10-1000 pF.
A 1 nF y 5000 V, la energía (0.5 x C x V ^ 2) sería de aproximadamente 10 miliJoule = aproximadamente 10 gramos por centímetro de energía potencial. Espero que sea suficiente para que se sienta bastante bien, ya que se entrega rápidamente, por lo que el poder es alto durante un período muy breve. Dado que el período es muy pequeño, incluso una corriente de período corto no será "peligrosa para el corazón" y 10 mJ no deberían ser una amenaza.

Punto de datos: la carga estática acumulada en un cuerpo humano en una alfombra adecuadamente entusiasta puede transmitir un impacto desagradable, pero por lo demás no es importante para ambas partes si se establece contacto con otra persona.

    
respondido por el Russell McMahon

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