接地の意味は何かあった時に接地線から電柱等の接地へ電流を逃がす事も理由のひとつのようですが、常時接

Question

接地の意味は何かあった時に接地線から電柱等の接地へ電流を逃がす事も理由のひとつのようですが、
常時接地から電流が漏れないのは接地してある変圧器、回路～接地～元電源の接地へ通常時回路が成立していないから電流が流れないようです
しかし通常時なぜ図のように流れないのでしょうか？
接地点=電位0なので電流は接地点より、回路が成立していれば電柱等の接地へ向かいますよね。
なぜ回路が成立しないのでしょうか。大地、対地静電容量を介して回路が成立していると思うのですが…

rnakamra · Accepted Answer

#9です。
>考え方としては混触すると電気的に一次二次が繋がるのでループ形成
通常時は絶縁されているからループ非成立
ということでしょうか

もし、大地との容量も含めて考えると、両方ともループを形成する、が正しい。

1次側の線は当然ながら複数あるわけで、その線全てが大地との間に容量を持ちます。
そのため、必ずその分のリーク電流が常に流れているのです。

トランスで混触した場合、そのループにさらにB種接地の線を通るループが追加され電流が増えます。
この電流の増加を検出するためにはB種接地の接地抵抗が1次側の線の容量のインピーダンスよりも十分に小さくないと検出できません。
1次側の線の容量のインピーダンスは上流にある電力会社の変電所の給電範囲の広さで変わります。B種接地の接地抵抗の上限はこのインピーダンスから決められた値が電力会社から指示されます。
私が管理している自家用電気設備は上流の変電所の給電範囲がかなり狭い(インピーダンスが大きい)ため、B種接地の上限値がかなり大きくなっています。

rnakamra · Answer

#8です。

>B種についてのみの補足に書いた画像はどうでしょうか

#8でも書いてある通り、これはループができていません。
トランスの2次側からEBを通じて大地-電柱まではつながっています。
電柱からトランスの1次側にはどのようにつながっているのですか?

トランスの1次側と電柱が電気的につながっているのであれば、毎日のように電柱に触れて感電死する人が出るでしょう。

電線と電柱は電気的には絶縁されています。
何のために電線は碍子でつられていると思いますか。

rnakamra · Answer

#6のものです。

>B種接地についてトランスに混触発生→回路成立
しません。
なぜなら、トランスの2次側と大地を結ぶ線は1本(混触部→2次側の線→EBの線)しかありません。これではループは形成されません。
EAは1次の高圧線とはつながっていないのです。

EAとEBは目的が全く違う接地です。
EAは高圧部分に人が触れないように、高圧機器の外箱を設置するために存在します。EAは外箱としかつながっていません。

EBは混触が発生した時、2次側の線の対地電圧の上昇を抑えるために存在します。

EA,EBの存在理由は異なります。

高圧→低圧のトランスにおいて低圧側は必ず接地されますが、高圧側は必ず大地から絶縁します。

m-jiro · Answer

#4です。

>　通常時、なぜわずかな(無視できるレベルに)電流だけで済んでいるのでしょうか
「済んでいる」のではなく「済むようにしている」のです。
すなわち変圧器の一次巻線と二次巻線の間には絶縁紙が入っています。
漏れ電流はゼロが理想的ですがそれは不可能なので絶縁紙の強力なものを使ってできるだけ減らしています。
絶縁紙と書きましたが、現在では紙ではなくシート状のプラスチックが多いようです。さらに湿気を吸うと絶縁性が低下するため特に高電圧の変圧器では油を入れて水分が入らないようにしています（油を使うのは熱を逃がす意味もあります）。
漏れ電流の許容値についてはＪＩＳ等に規定があるはずです（私は強電は専門ではないので既定の詳細は知りません）。

もうひとつ。いくら絶縁を強力にしても静電容量による漏れ電流は防げません。つまり一次側と二次側の間に存在する静電容量を通じて漏れ電流が生じます。
例えば一次側と二次側の間の静電容量が1000PFあったとします。50Hzに対するインピーダンスは
　　1／( 6.28×50Hz×1000PF ) ＝ 3.18MΩ　　です。
一次側の対地電圧が6000Vならば、　　6000V ÷ 3.18MΩ ＝ 1.89mA　　の漏れ電流が流れます。

当然ですが、巻線と巻線間だけでなく、巻線と鉄心間、巻線と筐体間にも絶縁抵抗と静電容量が存在しますからここにも漏れ電流があります。
http://www.sogadenki.com/home/moredenryu/moredenryuu.htm　にあるEAはこの漏れ電流を流すためのもの。

>　通常時ループ成立しないのはトランスの一次二次が絶縁されているからということでしょうか？
そのとおりです。
「絶縁されている」と言っても、前述のように絶縁抵抗や静電容量は存在しますから、ごくわずかな（通常は無視できる）電流が流れるループは存在します。

余談ですが、変圧器に「オートトランス」という種類のものがあります。一次側と二次側は巻線の一部を共用するため絶縁されていません。
通常の変圧器に比べてやや小型でその分安価になるのですが、使用する際は注意してください。

rnakamra · Answer

>例えが悪いかもしれませんが、この画像のEbからEAに大地を介して回路が成立していると思うのですがなぜ電流が流れないのでしょうか

回路が成立していないから流れないのです。
EBは低圧の線とつながっていますが、EAはトランスの外箱としかつながっていません。
トランスの外箱はトランスの線からは必ず電気的に絶縁されています。
質問者の②の絵で電柱から電流が流れているような線が描いてありますが、そのような線は存在しません。
電柱とトランスは接地線以外は絶縁されていて電気は流れないのです。

それと、①の図でも注意が必要で、トランス側の高圧側の線と低圧側の線は必ず絶縁されています。
(トランスの1次側と2次側の結合は磁気的なもので電気的にはつながっていません)
ですから①の図では2箇所で線が断絶していて閉じた回路にはなりません。

GooUserラック · Answer

通常時も（漏電）としている所が無限大の抵抗値を持っている訳ではありませんし、静電容量などで微妙な電気が流れています。ここの部分は通常は無視するのでループが切れているとしています。ただし安全面などを考えたときに無視してはならない場合も有ると言うことです。
求められていることと違うかもしれませんが、もしも全て接地していなければ、通常の理論だけで言えば、たとえ漏電していてもループが生じないので返って安全なはずです。ではなぜ「柱上変圧器の2次側の接地極」を設けるかと言うと、ここで先ほどの漏れ電流や静電容量が顔を出してきます。接地していれば最大でも対地電圧は100Ｖ(正確にはルート２倍の141Vほど)で収まりますが、接地していないと静電容量などは安定していないので、対地電圧がとんでもなく上がり静電破壊など起こす可能性が生じます、とても危険な状態になる可能性があるイメージが出来るのではないでしょうか？

m-jiro · Answer

鋭いですね。
変圧器の二次側(100V)の一端を接地するのは一次側(高圧)からの漏れ電流を逃がす意味があります。
変圧器の一次・二次の間の絶縁抵抗は無限大ではありません。また静電容量もあります。これらを通じて高圧の一部が流れるのです。通常はごくわずかな値です。すなわち図１の緑色の電流がわずかですが流れるのです。（一般的には二次側の接地は変圧器の絶縁が破壊された場合の安全策、と説明されているようです）。

ところで医療用の100Vは二次側を接地しません。このため一次側からの漏れ電流が末端の機器にまで流れており、機器のボディーにふれると僅かですがビリビリくることがあります。患者さんは感電しますから医療機器は厳重に接地を取って使用します。

>　通常時回路が成立していないから電流が流れないようです
絶縁抵抗や静電容量を考えれば電流回路(ループ)が存在します。つまり電流が流れています。(わずかですが)

>　この画像のEbからEAに大地を介して回路が成立していると
この間に流れる電流もゼロではありません。理由は前述のように絶縁抵抗が無限大ではないこと、もし無限大であったとしても静電容量を通じた電流が流れます。

GooUserラック · Answer

①電柱の柱上変圧器→単相三線→接地→電柱の接地とつながりませんか？
電柱の接地の次はどこに行きますか？電柱と電線などとは接続されていません。
②漏電した場合どこへ電流が流れるのでしょうか？
電線のホット側→（漏電）→器具の外箱→（ここに人体があれば感電します）→地面→柱上変圧器の2次側の接地極（電線のアース側）→柱上変圧器→電線のホット側という感じにループします。

tknakamuri · Answer

＞対地静電容量を介して回路が成立していると思うのですが…
インピーダンスがどのくらいか見積もりましたか？

10pF～100pF として 50Hz ではどうなるか計算してみましょう。

GooUserラック · Answer

電気はループになっていないと流れないって事は習いませんでしたか？
①はループになってませんよね
②は電柱から矢印の線が延びているように書かれてますがこの線はありません。つまりループになっていません。

接地の意味は何かあった時に接地線から電柱等の接地へ電流を逃がす事も理由のひとつのようですが、 常時接

#9です。

#8です。

#6のものです。

#4です。

>例えが悪いかもしれませんが、この画像のEbからEAに大地を介して回路が成立していると思うのですがなぜ電流が流れないのでしょうか

通常時も（漏電）としている所が無限大の抵抗値を持っている訳ではありませんし、静電容量などで微妙な電気が流れています。

鋭いですね。

①電柱の柱上変圧器→単相三線→接地→電柱の接地とつながりませんか？

＞対地静電容量を介して回路が成立していると思うのですが…

電気はループになっていないと流れないって事は習いませんでしたか？

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