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アースの接地について

fhd********さん

2012/9/1718:06:52

アースの接地について

アースの接地について以下のサイトで勉強していますが、

http://as76.net/asn/earth.php

わからない点があります。

漏電とは、例えば金属外箱表面に電圧が出てしまうことを言うのですよね。
だとしたら、このサイトの人間はアースと並列関係にあるので、アースがあろうとなかろうと
同じ電流が流れてしまうように思えます。(アースの意味がない?)


以下に絵を示しますので、ご参照ください。(左:接地なし、右:接地あり)
なお、線路抵抗については省略しています。

よくアースの説明で、
「金属棒の方が、抵抗が小さいのでそちらに多く流れる」と説明がありますが、
並列回路の電流の分配のされ方については、私も理解があります。


質問をまとめます。

質問

金属箱表面に電圧が出てしまってしまった場合、
接地がされていると、人間と比較して金属棒に大きな電流が流れますが、
結局人間に流れる電流は変わらないのではないか?
(全体の漏電電流が増えるだけで、人間の安全確保にはならないのではないか)


わかりづらい質問ですが、わかる方教えて下さい。
また、一連の私の説明・図・理解 等で誤りがあれば併せてご指摘のほどお願いします。

金属棒,アース,接地,電流,電圧,地中抵抗,電線路抵抗

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ベストアンサーに選ばれた回答

qjj********さん

2012/9/1800:32:18

なんとなく疑問に思っていることが分かりかした。
アースをつけても並列接続なら同じ電圧が加わるのだから、人間に流れる電流値は変わらないのでは?というのですね。

結論から言うと、アースを付けている場合は漏電した時に人間に加わる電圧は100Vよりもぐっと下がります。
その原因は、大きな電流が流れる事による各抵抗分の電圧降下です。

電気に関する知識はしっかり持たれていると思われますので、ざっと説明します。
まず、投稿された図は誤りではありませんが、漏電を分かりやすくするために回路中の抵抗分を一部省略されています。
そのため、この図だけを見ると抵抗の並列回路の性質、オームの法則から考えるとアースの意味が分からないとなったのでしょうね。

図の中で省略されているのは電源100Vから金属箱までの電線路の抵抗値、それから地絡した地点から電源100Vへ戻る間の大地の抵抗値です。
どんな電線も大地も抵抗値はゼロではありません。

人間と金属箱をまた抵抗として見て下さい。
図の中で言うと人間と金属箱は抵抗の並列接続です。
これに図中では省略されている抵抗を加えて見て下さい。
電源100Vから金属箱までの間にある電線路抵抗 Rlは並列回路の前に直列接続されている状態です。
また、地絡した地点から電源100Vへ戻る間の地中抵抗 Reは並列回路の後ろに直列接続されている状態です。
この電線路抵抗と地中抵抗は、人間に比べると遥かに小さい抵抗値です。

その上で漏電が起きるとどうなるかを考えて見て下さい。
アースがある場合は回路中を流れる電流値がぐっと上がります。
そして電流値が大きいと電線路抵抗と地中抵抗で起きる電圧降下も大きい値になります。

仮に電線路抵抗を 10Ω、地中抵抗も 10Ωとします。
人間と金属棒は並列なので、この合成抵抗値は金属棒の 10Ωに近い値になります。
こうすると漏電回路中には3つの抵抗が直列につながっているようにみなせます。
全抵抗値 = 電線路抵抗 10Ω + 人間と金属棒の合成抵抗 10Ω程度 + 地中抵抗 10Ωといった感じです。
同じ程度の抵抗値が3つ直列になっているので各抵抗の電圧降下も同じ程度、つまり電源電圧を三等分した値になります。
実際は電線路抵抗はもっと小さめ、地中抵抗はもっと大きめの値になりますが、10Ωと仮定した場合でも人間に加わる電圧は33V程度とぐっと下がるのが分かりますでしょうか。

アースが無い場合の合成抵抗は(電線路抵抗 + 人間の電気抵抗 + 地中抵抗)となりますが、この場合の漏電電流は少なく、また電線路抵抗と地中抵抗は値が人間よりも小さいのでたいした電圧降下は起きません。
結果は投稿された図と大差なく、漏電した電流はアースが無いと人間しか通る道がありませんので必ず感電します。

質問した人からのコメント

2012/9/18 16:59:33

笑う 質問の意図その通りで、疑問が解けました!ありがとうございました!

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hsp********さん

2012/9/1718:56:46

その前に保護装置が働きます。
それも接地の役目です。

kuw********さん

2012/9/1718:36:03

あなたの図でいいのですが、
人間の抵抗を、例えば 100 kΩ とします。
これに、 100 Ω の抵抗をもつアース回路を並列接続したら、
人間に流れる電流は 1/1000 になりますよ!
実際は、アースの抵抗は もっと低く、 10 Ωくらい
かもしれません。 その場合は 人間に流れる電流は
1/10000 になります。

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