Quão seguro é 48V DC?

Em muitas configurações de Power over Ethernet (POE), a tensão de transmissão é de 48V ou um pouco mais. Embora a tensão mais alta tenha vantagens óbvias de eficiência, quão segura é? Existe risco de eletrocussão quando exposto acidentalmente, em particular a crianças? Tais ligações não possuem a proteção usada para 120 / 230V e, francamente, a diferença entre 48V e 120V não parece ser tão significativa.

francamente, a diferença entre 48V e 120V não parece ser tão significativa.

120V é 2,4 vezes maior que 48V - dificilmente o que eu chamaria de 'não tão significativo'. 120V AC é ainda pior, por duas razões: -

1. 120VAC tem uma tensão de pico de 170V, 3,5 vezes maior que 48VDC.

2. A sensação de 'choque elétrico' ocorre em todos os picos da forma de onda CA, enquanto na CC ocorre principalmente no contato inicial.

Leva apenas cerca de 30mA de corrente CA de 60Hz através do coração para causar fibrilação, em comparação com 300-500mA de corrente CC. A corrente de liberação (acima da qual você não pode soltar um condutor agarrado) é 4 vezes maior para CC que para CA. Isso significa que você precisa de 4-17 vezes mais voltagem DC para obter um choque fatal.

Combine tensão 2,4 vezes maior com suscetibilidade 4-17 vezes maior e 120VAC é aproximadamente 10-40 vezes mais mortal que 48VDC.

Mas 48VDC é seguro em um cabo Ethernet? Desde que você não retire o isolamento e enfie os fios nus em sua carne, as chances de sofrer um choque elétrico fatal são insignificantes. Sei por experiência pessoal porque fui técnico de central telefônica por 15 anos e trabalhei regularmente em equipamentos ao vivo com contatos expostos. O maior choque DC que eu já tive foi um leve formigamento ao agarrar uma barra de 50V (o toque de 90VAC era uma história diferente ...).

48V é a definição prática e LEGAL da tensão máxima a ser considerada "baixa tensão" e intrinsecamente "segura". Certamente 48V entregues SOB sua superfície da pele relativamente isolante podem matá-lo se entregues no local "certo". Mas estamos assumindo que as pessoas não andam por aí com eletrodos subcutâneos expostos ao contato acidental com a fiação "LV". 48V é razoavelmente seguro para a maioria das pessoas em condições normais.

Conforme observado por @crowie, o sistema de telefone público com fio da tecnologia original (e atual) opera em 48V por mais de 100 anos. Essa tecnologia telefônica antiga é muito provavelmente o precedente para estabelecer 48V como o limite legal.

Nenhuma morte por eletrocussão vai acontecer

48V é considerado "seguro", e isso é por uma boa razão.

Primeiro, a impedância do corpo humano em 50V é de cerca de 45kΩ (embora medida em adultos). Enquanto as crianças são em geral menores e, portanto, devem ter uma impedância ligeiramente menor, é a resistência da pele que compõe 95% dessa impedância (os fluidos corporais internos são bons condutores), portanto, o tamanho não importa tanto .

(Observe como a impedância do corpo é uma coisa engraçada, ela diminui rapidamente à medida que a tensão aumenta, a 240V é 10-15 vezes menor!)

Além disso, uma corrente elétrica precisa de algum lugar para ir, obviamente. Sem circuito fechado, sem corrente. É por isso que os pássaros sentados em uma linha terrestre não são fritos.

Estes 48V são 48V contra o solo. Com toda a probabilidade, a próxima coisa mais próxima do "solo" com a qual você tem contato é "parquet / laminado" ou "piso" ou algo semelhante, em outras palavras, resistência ao infinito, zero atual.
Até tocar o fio quente em 240V tem uma boa chance de "não acontecer muita coisa ruim", se você usa sapatos e não está exatamente em pé em uma poça d'água (embora por razões óbvias eu não recomendaria tentar a sua sorte!) .

Vamos assumir o pior caso: uma criança coloca um dedo no pino de terra em uma tomada e chupa o cabo PoE (parece comestível, não é!). Contra todas as probabilidades, o PSE está quebrado ou não está em conformidade e, em vez de fornecer 10,2V / 4mA máximo como padrão, ele fornece tensão operacional total e corrente ilimitada. Ou, é preciso algum padrão aleatório que a criança fez acidentalmente para uma negociação válida, qualquer que seja.
Além disso, por uma razão inexplicável, a corrente não provoca um curto-circuito nos fios de dados (o que provavelmente aconteceria seria exatamente isso, uma pequena faísca na língua da criança e a criança soltando o cabo com medo).
Digamos que há 40V no fio, e a corrente "decide" percorrer o corpo da criança,

O cabo na boca eliminará uma barreira cutânea e, portanto, reduz pela metade aproximadamente a impedância do corpo. Restam 22,5kΩ. Vamos arredondar para 20kΩ para ter certeza. Não, você sabe o que, vamos ser ultrajantes , e diga 10kΩ. 48V / 10kΩ = 4,8mA.
O que ... é inofensivo mesmo para corrente alternada. São necessárias cerca de 8 a 10 vezes mais corrente alternada (de uma frequência na faixa crítica de 50-60Hz) para parar o coração.

Agora, além disso, o PoE não tem corrente alternada, é DC. Portanto, a parte assustadora da parada cardíaca nem se aplica.

Obviamente, as DCs podem, em princípio, causar efeitos adversos que não sejam a parada do coração (pense em uma faca elétrica cirúrgica ou na "cadeira elétrica"), mas dadas tensões na faixa de dois dígitos e correntes na faixa de um dígito de miliampere, isso simplesmente não vai acontecer (mas mesmo que fosse, seria principalmente queimaduras locais, não com risco de vida).

Diferentes áreas do mundo diferem um pouco, mas o nível "seguro" para baixa tensão tende a ser ajustado na faixa de 40 a 60v, abaixo do qual se considera que a probabilidade de eletrocussão é insignificante. Os carros de 'alta tensão' usam baterias de 42v, 3 '12v' em série.

120v é suficientemente perigoso que muitas pessoas morrem de choques na rede elétrica de 120v. Aparentemente, mais americanos morrem de 120v do que europeus morrem de 240v, talvez devido a uma sensação de complacência com a voltagem mais baixa (alguém verifica os snopes e desmascara, se necessário!)

Primeiro, algumas pessoas parecem ter se fixado no POTS, o que não é nada parecido com o PoE. Acessórios para todos os engenheiros de telecomunicações que estiveram tocando o braço em um dia suado, executando jumpers.

Além das boas respostas acima sobre a segurança do 48vDC em si, o PoE é um protocolo negociado - os dispositivos conectados partem da suposição de segurança de que o outro dispositivo NÃO é compatível com PoE e, portanto, não gostaria de ter a energia alterada em sua interface. Somente quando dois dispositivos compatíveis com PoE são conectados, é possível ver a sinalização especial que indica que ele pode oferecer PoE - a partir daí, os dois dispositivos negociam o que um precisa / o que o outro pode oferecer e efetivamente "funciona" em direção ao nível de potência necessário. Também vale a pena notar que a energia que eles alcançam pode ser muito menor do que a quantidade total suportada - muito poucos dispositivos têm essa energia.

Um cabo desconectado ou oscilante (uma extremidade conectada a uma porta PoE) NÃO terá uma tensão apreciável nele - na verdade, não mais do que um cabo Ethernet padrão.

Em resumo, a menos que seu filho consiga mastigar um cabo PoE conectado e funcionando E faça a ponte entre os condutores, mas milagrosamente SEM causar que os dispositivos detectem a falha / perda de conexão, é improvável que você possa até obter os deliciosos volts internos antes que tudo desligue .

AVISO: Isso pressupõe dispositivos PoE reais compatíveis com os padrões, e não as várias maneiras proprietárias que as empresas encontram de obter energia para um cabo Ethernet, que geralmente consiste em uma verruga conectada aos fios sobressalentes em um adaptador Ethernet. Nesse caso, você está à mercê da fonte de alimentação - pode ser uma pequena verruga anêmica de baixa tensão que não é problema ou pode ser uma unidade de 48V ou corrente relativamente alta, que PODE ser um pouco mais arriscado, mas francamente, a menos que você tenha comprado um holofote ridículo que não seja realmente compatível com PoE e não esteja realmente conectado a Ethernet PoE ou algo com baixo risco.

Um exemplo que eu já vi de dispositivos PoE-ish de alta potência são câmeras de CFTV de ponta com LEDs de alta potência e movimento total de PTZ, elas podem consumir 100-200W, mas em casa seria muito improvável que você ' já encontrei algo assim.

Bem, você pode estar na minha casa, mas, você sabe ...

A maioria dos outros dispositivos não muito PoE que eu já vi estão apenas esguichando 12-24v acima dos pares sobressalentes de um tijolo de potência <50w ou verruga de parede.

Na Europa, a voltagem máxima para brinquedos infantis é apenas de 24 V DC. Se aplicado diretamente sobre o coração no peito e nas costas, tensões ainda menores podem ser perigosas.

A IEC 62368-1: 2014 define "seguro" como 60VDC ou 2mA DC, o que for menor. Para CA, os limites são 30VAC e 0,5mA. Eles são considerados seguros para uma pessoa comum, mas você ainda não pode deixar os conectores / fios expostos espalhados, pois há todo o capítulo de "incêndios elétricos" a considerar.

Existem limites mais altos para uma "pessoa instruída", por exemplo, técnicos de serviço. Estes são 120VDC e 50VAC, com uma exceção especial dada ao toque na rede telefônica de 90VAC. Eles são definidos como perceptíveis ou mesmo desagradáveis, mas geralmente não produzem efeitos fisiológicos elétricos prejudiciais. Os limites de corrente são 25mA DC e 5mA AC.

Qualquer coisa acima que seja considerada perigosa com frequências "normais", os circuitos SMPS podem exceder o limite de 100kHz AC, mas isso está além do escopo aqui.

Algumas outras respostas mencionam que 48V DC é uma voltagem "segura", no entanto, eu argumentaria que as condições ambientais (aterramento, condutância da pele etc.) são fatores muito mais importantes do que apenas voltagem.

É certo que o seguinte é anedótico, mas experimentei um choque DC muito desagradável trabalhando em um giroscópio de 48V DC em um navio depois de entrar com as mãos salgadas e molhadas.

Veja também a seguinte resposta de stackexchange que afirma que até 24V pode ser perigoso sob certas condições. Quanta voltagem é "perigosa"?

O que é mais importante do que a voltagem na segurança elétrica é a corrente. A quantidade de corrente necessária para iniciar ou parar o coração é de 60 mA no peito. Sob as circunstâncias certas, até 12 volts podem ser letais. Em um ambiente marinho - ou seja, barco emborcado em água salgada, qualquer pessoa no caminho atual pode ser morta. 48 Volts podem dar um choque saudável se a pele estiver úmida de suor. Sob circunstâncias normais, com pele seca, 48 Volts provavelmente o acordariam, mas não o matariam. Quando a corrente elétrica é forte o suficiente para queimar a camada de pele e gordura e entra em contato com o tecido diretamente abaixo dessa camada, ela é extremamente condutora, mesmo as baixas tensões relativas podem ser letais.

A CA é muito mais mortal do que a DC - Uma das razões pelas quais é a preferida para executar uma execução nos velhos tempos.