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絶縁トランス二次側機器は接地する意味があるのでしょうか?

まず、接地の目的は大きく以下の二つだと考えています。
①漏電検知
②漏電時の関電防止

また、絶縁トランスを使用した際は以下のように考えています。
①→絶縁トランスは非接地系のため、漏電電流の電路が完成せず検知不可能。
②→漏電時に機器に触っても、漏電電流の電路が完成しないため感電しない。

しかし、調べていると②については絶縁トランス使用時も二次側を接地したほうがより安全。
と書かれているサイトがありました。

前置きが長くなりましたが、質問は次の2つです。
(1)絶縁トランス二次側機器で漏電した際、人が機器に触れたら感電するのでしょうか?
 もし感電する場合は具体的にどのような状態で、漏電電流はどのような電路をたどるのでしょうか。
(2)絶縁トランス二次側機器を接地すると、機器漏電時に何か効果があるのでしょうか。
 効果がある場合、漏電電流はどのような電路をたどるのでしょうか。

もし可能であれば、(1)(2)ついて電路のイメージ図を添付いただきたいです。
(手書きで構いませんので)

質問者からの補足コメント

  • どう思う?

    ご回答いただきありがとうございます。
    「大地に漏電電流が流れていわゆる感電した状態になる」と回答いただいたのですが、
    漏電時、機器筐体に触れた人は感電するのでしょうか?
    私の漏電時イメージは、
    【トランス接地時】
    トランス二次→機器→機器筐体→人(もしくは筐体接地線)→トランス接地線→トランス二次
    【絶縁トランス時】
    トランス二次→機器→機器筐体→人(ここで電路が無くなる)

    このようになるのでは?と思っています。
    ここで、“トランス接地時”は漏電電流のループが完成するため、人および接地線に電流が流れるので接地線は有効。
    一方、“絶縁トランス時”はループが完成しない(電路がなくなる)ので、人が機器に触れても電流は流れないのでは?と思うのですが、この考えが間違っているのでしょうか。
    (鳥が高圧ケーブルに止まっていても感電しないのと同様と思っています。)

    この考えは間違いなのでしょうか?

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/09/15 22:51

A 回答 (4件)

#2です。


あなたの言う「絶縁トランス」の意味は変圧器の二次側が「接地されていない配線方法」の意味ですね。
一般に「絶縁トランス」とは一次側と二次側が「絶縁された変圧器」を意味します(一般の変圧器はこのタイプ)。配線方式ではなく変圧器の構造を指します。ちなみに絶縁されていない変圧器は一般に「オートトランス」と言っています。
配線方法で接地しない方式は「非接地方式」とか「フローティング電源」と言いますね。
この違いから諸賢も苦慮したのではないでしょうか? (小生も困った)

変圧器の二次側を接地しなかった場合は地絡しても漏電しません。手で触れても感電しません。これはもう一方の線が接地されていないことで電流ループができないためです。高圧電線に止まっているカラスと同じ理屈です。
でも現実には大地との間にある絶縁抵抗や静電容量によって感電することがあります。
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絶縁トランスといえども、二次出力の対地電位はゼロになるわけではなく、周りからの様々な電磁誘導を受けて二次側には何らかの電圧(大地に対する電圧)が出ています。

その値は不定です。

なので、安全上は二次側を接地したほうがいいわけです。

> (1)絶縁トランス二次側機器で漏電した際、人が機器に触れたら感電するのでしょうか?

その漏電とはどこからどこに漏電するのかを明示しないとね。二次出力から(絶縁不良などで)機器の筐体(常識的には接地されている)に電流が漏洩するのがふつうのケースですけれど。そのときは接地されていないと筐体(など)を触った人が感電します。

> (2)絶縁トランス二次側機器を接地すると、機器漏電時に何か効果があるのでしょうか。

その機器(の筐体など)を誰かが触ると、その人の人体を通じて(その人はふつうは接地されているような状態にあるため)大地に漏洩電流が流れて、いわゆる感電した状態になります。
もし接地されていれば、漏洩電流は人体を流れるよりも接地線(アース)のほうに優先的に流れ、感電事故が避けられます。接地は安全上の措置です。
「絶縁トランス二次側機器の接地について」の回答画像3
この回答への補足あり
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柱上トランスの漏れ電流を逃がすために接地します。

すなわち6000Vから100Vへ下げるトランスの漏れ電流です。
一次巻線と二次巻線の間の絶縁抵抗は有限値です。もし無限大であったとしても静電容量が存在するので6000Vの一部は100V側に必ず漏れてしまいます。これを地面に流して二次側の対地電圧を100V程度にしておくのが接地の役目です。
さらに柱上トランスの絶縁が破壊された場合には6000Vが家庭に流れ込むので危険極まりないですね。100V側を接地しておけば対地電圧はあまり高くならないので最低限の安全は確保できます。さらに6000Vと100Vのショートとか雷からの保護にも役立ちます。

ところで、100V側を接地しない電源は医療用に使われています。フローティング電源と称しています。
一般に漏電すると漏電ブレーカーが働いて停電します。もし人工呼吸器のような装置を使っていると人命にかかわります。そこでフローティングにするのです。そうすると地絡してもそれが1ヶ所だけなら停電しません。地絡の警報を出すことは可能なので停電の前に対策が出来ます。
ところが微量とはいえ6000Vからの漏れ電流が流れ込んでいるため100V配線の対地電圧は高くなります。実際に病院の手術室で測ったことがあるのですが一般のテスターで測ってどちらの配線も300Vぐらいありました。
金属ケースの機器を使うとケースに触れただけでわずかですがビリビリ来ます。そのため医療用の機器は厳重に接地をとって使います。手術室ではコンセントよりアース端子の方が多いように思います。
https://www.kanto-neuro.org/old_website/safety/s …

> (1)絶縁トランス二次側機器で漏電した際、人が機器に触れたら感電するのでしょうか?
→ 二次側の地絡が1か所だけであれば理論上は漏電も感電もしません。しかし6000V側との絶縁抵抗や静電容量が存在するためあまり強くないビリビリや電子機器の誤作動はあり得ます。

> (2)絶縁トランス二次側機器を接地すると、機器漏電時に何か効果があるのでしょうか。
→ 非接地の100V配線では対地電圧は通常でも300V程度はあります。雷の影響でもあれば1000Vは軽く超えるでしょうね。機器の内部で放電したり電子機器は誤作動するでしょう。これを防ぐためにも二次側接地は大切です。
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絶縁トランスは、


一次側と二次側の接地系を分離したり、雷誘導を絶縁で阻止したり、
などの利用目的があります。
なので、利用目的に応じて、二次側接地は適正に行う必要があります。

なお、製粉工場など、漏電火花による滞留粉塵爆発を避けるために、
工場内機器は非接地系で運用されるのが普通です。
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