cage de farday et courant alternatif à haute fréquence, risque et sécurité

[pierrepaul33]

Bonjour à tous,

j'ai construit une combinaison qui exploite le principe de la cage de farday en cotte de maille similaire à celle des techniciens haute tension (qui elle est fabriqué en fibre d'argent).
Cette combinaison est utilisé avec une bobine tesla pour des démonstrations en salon scientifique et dans les écoles.

Je voulais vous parler d'un incident qui s'est produit chez un de mes correspondant anglophone.
Il avait fabriqué une combinaison identique à la mienne. Sans surprise, la haute tension ne l'affecte pas même avec de fortes puissances, très assidue en matière de sécurité mais expérimentateur, il décide tout de même d'essayer son habit sur une clôture à vache et là il se prend une belle châtaigne !
Nous ne portons pas de vêtement isolants, la combinaison est en contact de la peau au niveau de la tête et des mains.

mais voilà plein de questions me traversent l'esprit surtout en matière de sécurité et je souhaitais en discuter avec un spécialiste.

Contrairement au monteur de ligne qui cherche à se mettre au même potentiel que le câble sur lequel il travaille, avec une bobine Tesla le courant va circuler dans la combinaison, il s'agit d'un courant de court circuit, une forte chute de tension est donc observé à l'oscilloscope lorsque l'éclair frappe la combinaison avec une augmentation brutal de l'intensité.

Si en électrostatique la théorie de la cage de faraday me parait évidente, en courant alternatif, cela me parait plus flou.

Comment pouvoir expliquer qu'une combinaison de ce genre nous protège avec des courants aussi dangereux, mais qu'une petite clôture à vache de rien du tout a fait sursauter mon collègue ?

Dans quel circonstance une électrocution serait possible avec ce genre d'équipement ?
Est ce que l'effet de peau peut avoir un rôle à jouer ?
le gradient de tension, l' Élévation du potentiel de la terre ? impédance de sol ?

De plus auriez vous une lecture à me conseiller (cours de physique, thèse article scientifique) sur la très haute tension à haute fréquence pour ma propre culture ?

Pour plus d'informations voici les caractéristiques des courants de mon tesla coil (attention c'est approximatifs !)

tension : supérieur à 1 million de volts (arc électrique de 1 m à 2m40 de long)
puissance d'entrée : 6 kw avec ballast et 10 kw sans ballast
Fréquence: 84,4 khz (cette valeur est la plus fiable) elle a été mesuré à l'oscilloscope
il s'agit d'un signal "ring up" "ring down" (je ne connais pas la prononciation en Français).
impédance du sol inconnu la nature du sol est variable, il peut être bétonné, sableux, argilo calcaire...
courant : inconnu : mais supérieur à 5-10 ma, (basé sur l'observation, le seuil de non lâché à été observé lors d'un accident survenu il y a 4ans chez un célèbre youtubeur Français)


Merci d'avance pour vos réponses.
-----

[Gwinver]

Bonjour.

Le courant alternatif circulant dans un conducteur pénètre dans celui-ci jusqu'à une certaine profondeur, c'est l'effet de peau.
La profondeur diminue lorsque la fréquence croît. Si l'épaisseur du conducteur est faible devant l'effet de peau, le courant circule dans la totalité de l'épaiseur.
C'est très vraisemblablement le cas de la combinaison.
Par ailleurs la résistivité de la matière de la combinaison entre le point de contact avec la clôture et la connection de terre de la combinaison peut être suffisante pour que la tension développée soit suffisante pour que la tension soit ressentie par la peau.

[JPL]

Bonjour à tous,

j'ai construit une combinaison qui exploite le principe de la cage de farday en cotte de maille similaire à celle des techniciens haute tension (qui elle est fabriqué en fibre d'argent).
Cette combinaison est utilisé avec une bobine tesla pour des démonstrations en salon scientifique et dans les écoles.

C’est totalement irresponsable !

[f6bes]

Bjr Pierrepaul33,
Pour commençer:+1 avec JPL (.....)

A cela :
"....Comment pouvoir expliquer qu'une combinaison de ce genre nous protège avec des courants aussi dangereux, mais qu'une petite clôture à vache de rien du tout a fait sursauter mon collègue ?
Dans quel circonstance une électrocution serait possible avec ce genre d'équipement ?
Est ce que l'effet de peau peut avoir un rôle à jouer ?
le gradient de tension, l' Élévation du potentiel de la terre ? impédance de sol ? ..." .....................on ne peut répondre !

Dans les deux cas c'est du courant ALTERNATIF ( 84 kHz et cloture à vache). Donc pas du continu.
Ce qu'on ne sait PAS: c'est comment était il équipé au point de vue...chaussure lors du contact (cloture à vache) ?
Avait il des gants de conduction (métal) lors du toucher de la cloture ?
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[pierrepaul33]

je cite une des phrases de son message :"Le costume est une combinaison de gants en cotte de mailles, la chemise, le pantalon et les chaussettes sont cousus en métal tricoté, et le casque est l'empiècement d'épaule en étain habituel avec une cage à oiseaux entourant la tête"

Cette combinaison a déjà été utilisé pour un spot télévisé sans aucun soucis.

Aucune information sur le voltage de la clôture

C’est totalement irresponsable !

Si je me suis mal exprimé je m'en excuse. Pour ne pas entrer dans la polémique, quand je parlais d'école, je parle d'université" avec des professeurs qualifiés et une autorisation de la direction.
le tout réalisé dans des conditions de sécurités presque exagérées, (extincteur C02, arrêt d'urgence MX-OF , système marche arrêt, gant Catu 25kv pour l'utilisateur (celui qui commande la machine) et distance de sécurités de 7 mètres avec balisage). et présence d'une personne habilité au premiers secours au cas ou...
j'ai même prévu d'investir dans un transformateur de sécurité mais pour des raisons de budget, et de poids, ce n'est pas possible pour l'instant.
Quand aux démonstrations de ce genre de machine dans les foires scientifiques, ce n'est pas nouveaux (je n'en ai pas fait pour l'instant).

Irresponsable peut être mais pas inconscient.

là ou je vous rejoint c'est que ce genre de machine devrait être utilisé dans un lieu Adapté et pas transporté au quatre coin du pays.

De plus je suis en train de me préparer pour ma première habilitation électrique j'aimerai un jour passer la HTB (quand j'aurai les sous)

[Bounoume]

plusieurs remarques d' un vieux devin-plombier, et électrificateur de clôtures (pour garder mes chevaux!)

Nous ne portons pas de vêtement isolants, la combinaison est en contact de la peau au niveau de la tête et des mains.

imprudence!
Si un courant (induit par un champ électro-magnétique, ou simplement par contact direct en 2 points (objets conducteurs soumis à une différence de potentiel BT, HT, THT.....)
la combinaison de protection n' a jamais une résistivité nulle... et, pire, selon les endroits, la tension des fils, les défauts, il y a des circuits qui vont avoir une résistivité plus forte que la moyenne mesurée lors des tests....

Donc nécessairement il y aura des différences de potentiel entre points de la combinaison.....
Si tu as de la chance, ça ne dépassera pas quelques volts, et alors c' est sans effet dur la peau du corps humain......
Mais dès que ça dépasse une vingtaine de volts, aïe aîe aïe..... et au-delà.....

Pour te protéger de ces tensions quand même électriquement modérées, il est nécessaire de rajouter sous la couche conductrice -imparfaite comme je viens de te montrer- une couche isolante minimale. Une rigidité diélectrique de 100 ou 200 volts est déjà très bien. N' importe quel tissu du commerce bien sec doit l' apporter....
Et plus c' est épais, mieux c' est, bien sûr...

deuxième point: les mains

Nous ne portons pas de vêtement isolants, la combinaison est en contact de la peau au niveau de la tête et des mains.

NON!
1) au points de contact, c' est par là que les courants induits vont atteindre la peau du bonhomme, avec sensation désagréable... ou MORT subite si le courant est suffisant et va traverser le thorax et le coeur.....
contact INTERDIT!
2) en tout cas, pour les électriciens travaillant en Haute tension, il faut aussi protéger les mains par des gantelets conducteurs intégrés à la combinaison (et isolés de la peau...)
A la grande rigueur, dans ton cas, tu pourrais les remplacer par des gants isolants spéciaux pour très haute tension (les gars EDF portent de tels gants lorsqu' ls travaillent sur le installations 220/380 volts sous tension en amont des disjoncteurs....) ça doit bien convenir jusqu' à plusieurs kilovolts.... mais pour 400 kilovolts ?

troisième point: la clôture électrique!
principe:
un thyristor qui décharge d' un condensateur HT (100 à 500 V, plusieurs microfarads) dans une bobine d' induction, dont le secondaire est relié d' un côté au fil de clôture, de l' autre à la Terre.....
Tension max à vide: réglementairement < 5 kilovolts, énergie plusieurs joules..... officiellement < 25 J.... quoique....

Si ton gars a touché le fil avec les mains nues, il a pris le jus..... c' est normal. Pas de protection contre la bêtise.....
Si c' est la combinaison qui a été mise en contact avec le fil.....
le gars étant en principe soumis à la pesanteur, et ainsi obligé de poser ses pieds sur le sol..... sauf à ce que ses semelles aient été parfaitement isolantes*, le courant a été transmis par là à la terre.... en passant par pieds et jambes.....
****Et même si elles sont parfaitement isolantes, entre pied et sol, elles constituent des capacités parasites non négligeables en HT et courants impulsionnels....


remarque : quand tu joues avec ta bobine de Tesla, que tu obtiens les étincelles entre combinaison et bobine...... dis-moi où est le circuit de retour du courant ?
QCM:
1= par conduction vers la Terre du sol
2= par l' air
3= par effet capacitif entre combinaison et Terre + environnement +- au même potentiel

[JPL]

Tu fais ce que tu veux de ta vie, mais manipuler de la HT en public, et pire encore en milieu scolaire, c’est de la démence. Même si je n’ai pas la réglementation sous la main je pense que c’est totalement interdit.

[pierrepaul33]

QCM:
1= par conduction vers la Terre du sol
2= par l' air
3= par effet capacitif entre combinaison et Terre + environnement +- au même potentiel

Par effet capacitif (du moins au début) le tore et la terre forment un condensateur résonnant avec la bobine secondaire puis claquage diélectrique de l’air quand il est trop ionisé l’arc électrique se forme, le circuit secondaire est court circuité, la résonance est perturbé , énorme chute de tension, et gros pic de courant sur mon ampèremètre (aujourd’hui grâce au semi conducteurs ce phénomène de cassure est anticipé grâce à une boucle de rétroaction )
le courant passe donc par conduction par la combinaison jusqu’à ce que toute l’énergie du circuit secondaire soit dissipé (oscillation amortie) pendant ce temps le condensateur du circuit primaire recommence à ce charger.
ATTENTION, ce procédé n’est possible que si le circuit primaire est OUVERT (éclateur éteint)



et là je vais me faire bannir parce que je suis en train d’expliquer comment fonctionne une bobine tesla !!!


Après ça c’est la théorie, en pratique c’est encore plus le bordel car la bobine secondaire possède sa propre capacité entre chaque spire (j’ai passé des heures à régler ma fréquence de résonance avant de trouver le bon réglage que les simulations et les calculs ne m’on pas permis de trouver car je suis nul en équation à plusieurs inconnu !!!!!

[pierrepaul33]

Tu fais ce que tu veux de ta vie, mais manipuler de la HT en public, et pire encore en milieu scolaire, c’est de la démence. Même si je n’ai pas la réglementation sous la main je pense que c’est totalement interdit.

Je comprend votre point de vu et je le respecte, même si je ne suis pas du tout d'accord avec vous, je vais me renseigner sur la législation si jamais j'apprend effectivement que c'est interdit, je ne pratiquerai plus ce genre de manipulation en public.

Organiser un feu d'artifice en public (14 juillet, nouvelle an ) ne ferra pas d'un gosse systématiquement un pyromane et pourtant c'est dangereux.

Même chez les pro il y a des accidents, et j'en ai vu de grand brulé à cause d'une négligence. voilà ...

[Bounoume]

mon indiscret QCM: il était bancal..... pas bon, le prof, ça arrive.... mais faut pas le dire.....
il lui manque une option:
4= directe, par un câble conducteur, avec le pôle 'terre' de la bobine de Tesla.....

par contre, quand ton correspondant a pris le jus avec la clôture électrique, c' est sûr, l' option 4 n' était pas valable........

et puis, collision avec ton message#06...... que je découvre maintenant......
ainsi ta combinaison comporte les gants conducteurs (et le heaume grillagé adéquat).....

pour ce qui est des risques.....
un résumé.... pour continu et alternatif 50/60 Hz (non valable pour les courants haute fréquence)
https://www.zonetronik.com/le-risque...nt-electrique/

En ce qui concerne les courants alternatifs haute fréquence (>> plusieurs kHz.... et probablement ton générateur Tesla en fait partie [à vérifier]
l' effet contracturant et arythmogène cardiaque devient très faible, puis NUL......
Pas de collage au conducteur.... ni d' arrêt cardiaque avec des intensités modérées qui, en 50 HZ, auraient pourtant été mortelles par fibrillation ventriculaire ou/et paralysie de la respiration.....

mais..... il persiste l' effet THERMIQUE W=RI
ça crâme les tissus par simple élévation de température..... et quand c' est brûlé, c' est mort.....


Avec des puissances bien dosées, c' est le principe .... du bistouri électrique, très utilisé par les chirurgiens au bloc opératoire..... pour couper les tissus (ou/et coaguler les petits vaisseaux qui saignent)


tu recherches une habilitation électrique: bonne idée.... mais.... ces habilitations sont destinées à l' Industrie, donc aux courants industriels...... pas au cas particulier de ceux produits par Tesla (le modèle historique produisait si je me souviens bien, des trains d' oscillations amorties déclenchés par un arc électrique intermittent.....)
le seul site qui reprenne mon vieux schéma est
https://qsl.net/f3wm/tesla/theory.html
mais pas de précision sur les formes d' onde.....

ps en pĥysique amusante et spectaculaire, essaie aussi
https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A..._Van_de_Graaff
bonne soirée.....

[Bounoume]

Je comprend votre point de vu et je le respecte, même si je ne suis pas du tout d'accord avec vous, je vais me renseigner sur la législation si jamais j'apprend effectivement que c'est interdit, je ne pratiquerai plus ce genre de manipulation en public.

juridiquement..... Tesla, ce n' est pas de la HT industrielle..... les 'risques' ne sont pas les mêmes, comme je viens de le montrer.
Après, est-ce que les juges comprennent la physique, l' électricité, et l' électro-physiologie ,..... ça c' est une autre histoire.....

[pierrepaul33]

le seul site qui reprenne mon vieux schéma est
https://qsl.net/f3wm/tesla/theory.html
mais pas de précision sur les formes d' onde.....

ps en pĥysique amusante et spectaculaire, essaie aussi
https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A..._Van_de_Graaff
bonne soirée.....

Je connais ce site pour les avoir tous consulter durant 1 an
Attention, les liens vers un site de construction sont interdit sur le forum futura

En tout cas c'est vraiment sympa d'avoir pris le temps de me répondre

Je te confirme aussi que mon générateur est construit sur la technologie la plus ancienne avec usage d'éclateur rotatif que l'on trouve aussi sur les émetteurs à étincelles de moyenne puissance.

Si je ne dis pas d'erreur la cage de faraday du palais de la découverte est alimenté par un générateur van der graaf,
J'ai honte de le dire mais j'ai peur de l'électricité statique (donc de la foudre aussi )

Bonne soirée à toi aussi.