Puesta a tierra de una jaula de Faraday en el séptimo piso

Estoy trabajando en un proyecto para mi clase de física para probar la resistencia de varias llamas.

Esto implicará el uso de un espacio de chispas con alto voltaje y estoy en el proceso de construir una pequeña jaula de Faraday para proteger a las personas afuera de cualquier chispa que tenga un voltaje más alto de lo esperado, también para evitar que tengan la necesidad de tocarlo. . (La lógica es que las personas son mucho más respetuosas con las fuentes radiactivas cuando hay un contador Geiger haciendo clic en el fondo).

El problema es este: necesito conectar a tierra la jaula para que la jaula en sí no se cargue, pero estoy en el séptimo piso y no estoy usando una fuente de alimentación principal y no estoy seguro de qué podría usar como tierra. .

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Pensé en conectarlo a tierra a una tubería del radiador, ya que están conectados a tierra de todos modos, pero me preocuparía tal vez acumular carga allí que pasa a través de alguien en un piso más alto o algo así y la mayoría de las otras ideas que tenía, tenían problemas similares .

También había pensado en conectarlo a la tierra del conjunto del generador de chispas, que no está conectado a tierra, pero tengo un instinto extraño que me dice que dañaría algo o impediría que la jaula funcionara según lo previsto.

Es muy importante que las precauciones de seguridad que tome sean las mejores posibles porque mi profesor es responsable de mi seguridad y no quiero cometer ningún error que pueda lastimar a alguien debido a mi ignorancia.

Investigué un poco sobre la conexión a tierra y las jaulas de Faraday, pero parece que no puedo encontrar nada más que "la tierra tibia y húmeda es mejor que la tierra fría y seca" y no creo que llevar un balde de tierra tibia y húmeda a clase Sería apreciado, agradable de hacer, o incluso funcionaría tan bien como tierra porque no puedo encontrar nada sobre exactamente la cantidad de tierra que se necesita para calificarla como una buena tierra.

NOTAS: Hay salidas con conexión a tierra. Soy de Gran Bretaña si eso es importante. No estaba seguro de si podía simplemente quitar los cables vivo y de tierra del enchufe y usarlos únicamente para su pin de tierra, ya que estoy más familiarizado con la electrónica que con el cableado de construcción.

La jaula será de aprox. 42x30x23cm

La jaula es totalmente de alambre de acero desnudo, no pintado.

La frecuencia de la chispa de CA es de aproximadamente 70 Hz con un tiempo de subida de aprox. 50us

Este montaje y el experimento se realizarán sobre una base aislada levantada de la mesa mediante ladrillos.

La longitud del arco será de aproximadamente 3 cm, pero pasará principalmente a través de la llama, no del aire.

El voltaje será del orden de 3 kV y no puedo decirle cuál será el límite de corriente de la fuente hasta que pueda ver las especificaciones de la fuente, que está a aproximadamente 30 millas de distancia en este momento.

Gracias por leer.

¿No hay ningún tomacorriente con conexión a tierra cerca? ¿Cuánta energía se libera, cuál es la longitud del arco, el tiempo de subida y el tamaño de la jaula? Los soldadores de arco trabajan al aire libre todo el tiempo. ¿Es HVDC o HVAC? ¿Está pintada la jaula? Puede haber una solución simple con estas respuestas.
Editando la pregunta ahora.
Eso debería ser todo.
¿Qué longitud de arco en el aire? Voltaje ? ¿CORRIENTE CONTINUA? ? ¿límite actual? inductancia? ¿Resistencia? L/R?
¿Cómo verifica el impulso con una carga de CA de 50 ohmios al sentido actual?
¿Agregó la información de su segundo comentario, pero no entiendo su tercero?
¿Cuál es su fuente de energía, un pequeño transformador o uno grande? ¿AC o DC rectificada? Las mediciones de impulsos de arcos tienden a tener tiempos de subida de nanosegundos, no 50us, que pueden ser anchos de pulso al 50% o PW50
Voy a añadir un diagrama de circuito.
Hace una gran diferencia conducir un arco pequeño en una llama o un arco grande y si es CC o CA. El blindaje es trivial, pero me temo que la configuración de la prueba y las mediciones fallarán, ya que tendrá resonancia de onda estacionaria y diafonía y un control deficiente de la impedancia para capturar la forma de onda.
Dado que esto es para la escuela, aún puedo aprobar si el experimento falla, siempre y cuando averigüe por qué.
He agregado información sobre el tamaño de la brecha y cómo es su CA.
¿Qué instrumentación? DSO? sentido actual? ¿Cámara de encendido de llama de alta velocidad? o simplemente inspección visual en el encendido o no
Estaremos midiendo el voltaje a través de una resistencia de derivación en serie con el espacio de chispa.#
De acuerdo, entonces use un coaxial de alta calidad terminado en 50 ohmios en DSO para obtener los mejores resultados usando, digamos, una derivación de <= 0.1 ohmios. De lo contrario, timbre falso de la sonda
¿Qué es un DSO? Todo lo demás que tengo.
Alcance digital.... la inductancia del relé afecta la velocidad de conmutación. puede que no y simplemente suene en.wikipedia.org/wiki/Digital_storage_oscilloscope y, de nuevo, los contactos del relé pueden quemarse y la tapa puede explotar (dependiendo de si es de plástico o e-cap)
Estoy bastante seguro de que no entiendes el circuito, ya que no tengo todas las variables para la inductancia, la corriente de retención/liberación del relé, la relación xfmr, la brecha de chispa de la inductancia, etc., es más complejo de lo que piensas... tinyurl . com/ycoa6prr
Demasiadas variables que afectarán la forma de onda HV... mal definidas hasta ahora

Respuestas (2)

Su toma de corriente tiene un contacto a tierra que puede usar para su propósito (incluso si no usa la toma de corriente como su fuente de alimentación).

Es uno de esos contactos que están expuestos y se pueden tocar. Por ejemplo, en esta imagen, los dos contactos en la parte superior e inferior de cada una de las dos salidas Schuko.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si estoy usando un paquete de laboratorio como fuente de alimentación, ¿sería seguro conectar la caja a su pin de tierra? (Con lo que me refiero al zócalo que alimenta el paquete de laboratorio, no al pin común de su salida).
¿O debería aislarse el suelo de la jaula de la fuente de alimentación?
Además, en Gran Bretaña, las conexiones a tierra no están expuestas. Busque un enchufe del Reino Unido en las imágenes de Google.
No conozco la fuente de alimentación de su paquete de laboratorio, pero puede ser que su GND esté conectado a tierra a través de la toma de corriente. Deberías poder probarlo con un multímetro.
@Douglas puede obtener bloques enchufables específicamente para conexión a tierra, por ejemplo .
@Douglas: Ok, en el caso de un enchufe británico, sugiero preparar un enchufe que le proporcione solo la conexión a tierra
Gracias a todos, también Curd, excelente nombre de usuario. @Tom Carpenter, ¿hay algún beneficio en comprar un enchufe en lugar de volver a cablear un enchufe estándar?
@Douglas simplemente más fácil. También son útiles para enchufar muñequeras ESD. Pero si tiene un enchufe a mano, también puede usarlo.

Teniendo en cuenta su baja energía almacenada y su baja tasa de repeticiones, un recinto de seguridad de plástico probablemente sería adecuado.

Dado que está manejando su bobina de encendido con un límite de 10uF a una carga de 12V a 70Hz, su disipación de energía promedio es:

1 2 ( 10 m F ) ( 12 V ) 2 ( 70 H z ) = 50 metro W

Con un tiempo de subida de 50 us (parece un poco lento para un espacio de chispa), el ruido de RF debería ser de alrededor de 5 kHz. Su potencia máxima es alta, pero teniendo en cuenta la baja energía almacenada, sus pulsos serán muy cortos y no deberían generar muchos campos electromagnéticos.

Si usa una jaula de Faraday, la tierra eléctrica es la mejor opción (como mencionó Curd), pero usar una tierra de construcción como una tubería de radiador funcionará igual de bien en lo que respecta a la seguridad.

La razón para usar una jaula en lugar de plástico es que las llamas tengan un suministro de oxígeno fácilmente disponible. Pero su respuesta fue todavía muy informativa, gracias.
Puesta a tierra de una jaula de Faraday en el séptimo piso
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