よっちゃんの電工2種講座

第11回 接地と絶縁

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●まえがき

どーーーーも!!!よっちゃんです。
本日の講義は『接地と絶縁』です。

接地と絶縁は電気工事士はもちろんのこと
私たちのようなメンテナンスマンにとっては非常に重要なものです。

なぜかと言うと
接地と絶縁はどちらも電気機器を安全に使うためには欠かせないものだからです。

私たちのようなメンテナンスマンは常に電気機器が正しく接地されているか
または絶縁されているかを見ています。

何か問題があったら
真っ先に行うことが接地抵抗の測定と絶縁抵抗の測定です。

それだけ、私たちにとっては身近なものです。
これからあなたも電気の世界で生きていくなら
是非、接地と絶縁くらいは理解してください。

それでは本日は次の順番で説明していきます。

  • 1 接地について
  • 2 絶縁について
  • 3 接地の省略と漏電遮断器の省略

1 接地について

@接地の目的

接地の主な目的は2つ!!あります。
1つが人体保護(感電防止)
そして、もう1つが機器保護(火災防止)
です。

その他、保護装置の確実な動作、
ノイズ対策などの目的もありますが、

第二種電気工事士試験では人体保護のみ
知っていれば良いと思います。

では、
人体保護(漏電防止)について軽く説明します。

と、その前に
まず、大前提として理解してほしいのは
『電気は水みたいなものなので、流れやすい方に流れる』
ということです。

つまり、同じ池に太い水路と細い水路を設けて排水した場合
多くの水は太い水路を通って流れていくということです。

これを頭に入れて下の絵を見てください。
接地の感電防止説明図

絵は洗濯機で漏電が起きたときに
接地がない場合と接地がある場合の電気の流れをイメージしたものです。

まず、接地がない場合です

接地がない場合
金属製外箱に電気が漏れる(漏電する)と
金属製外箱の外は空気(空気は絶縁体)なので、電気が流れるルートがありません。
このとき、人がもしも触れていると、空気よりも人体の方が断然、電気を流しやすいので
一気に電気が流れてしまいます。(これを感電と言う)
そして天国に行ってしまいます。

では、次に接地がある場合です。

接地がある場合
先ほどと同じように洗濯機の金属製外箱まで電気が漏れます。
今度は接地の方が人体よりも断然、電気を流しやすいので
電気は接地に流れていきます。(空気は論外なので無視します。)
このため、人体にはほとんど電気が流れません。
これによって天国に行かずに済むわけです。

ここで重要なことですが
人体保護を目的とした接地は電気機器の金属製外箱につけます。

そして、電路と金属製外箱は通常、絶縁されいます。
つまり、接地はあくまでも漏電したときに電気を逃がすためのものです。


A接地の種類

接地の目的と接地の仕組み、接地する場所がわかりました。
次に接地の種類について説明します。

接地の種類は全部で4種類あります。
しかし、第二種電気工事士試験で出題される接地はC種とD種だけです。
なので、C種とD種についてだけ覚えてください。
どちらも先ほど説明した電気機器の金属製外箱に設ける接地です。

種類 抵抗値 電線の太さ 施設場所
A種 10Ω以下 直径2.6 mm以上 特別高圧・高圧の機器の金属製外箱
B種 150Ω/1線地絡電流(通常)
300Ω/1線地絡電流(1秒超〜2秒以内遮断の場合)
600Ω/1線地絡電流(1秒以内遮断の場合)
直径4.0 mm以上 高圧・特別高圧と低圧とを結合する変圧器の低圧側の中性点
(中性点がない場合は低圧側の1端子)
C種 10Ω以下
(動作時間0.5秒以内の漏電遮断器施設時は500Ω以下)
直径1.6 mm以上 使用電圧 300V超の機器の鉄台・金属製外箱
D種 100Ω以下
(動作時間0.5秒以内の漏電遮断器施設時は500Ω以下)
直径1.6 mm以上 使用電圧 300V以下の機器の鉄台・金属製外箱

D種接地説明図

2 絶縁について

@絶縁の目的

絶縁と接地は全く、相反するもののように思われるが、
目的はどちらも 人体保護(感電防止)です。

接地のところでも少し説明しましたが、
通常は電路と金属製外箱は絶縁されています
そして、万が一電気が漏れたときに逃がすのが接地です。

なので、絶縁は電気を漏らさないようにすることで感電を防止し、
接地は電気を逃がすことで感電を防止しています。

絶縁説明図

A絶縁抵抗値

電気が漏れたときに逃がすのが接地ですが、
電気を漏らさないに越したことはありません。
なので、絶縁はしっかしている方がよいです。

その絶縁の度合いを表すものが絶縁抵抗値です。
抵抗は高ければ高いほど電気を流し難いので、
絶縁抵抗値は高ければ高いほどよいです。

しかし、
現実問題、絶縁抵抗を無限大に大きくするわけにはいきません。
そこで、必要最小限の絶縁抵抗値が決められています。

下記はその絶縁抵抗値を表にまとめたものです。
絶縁抵抗値は使用電圧によって決められています。
電気設備に携わる人なら知ってて当たり前のことなので、
この表は見ないでも描けるようにしておきましょう。

使用電圧 絶縁抵抗値
300V以下 対地電圧150V以下 0.1MΩ以上
その他の場合 0.2MΩ以上
300Vを超えるもの 0.4MΩ以上
絶縁抵抗値が計れない場合は漏れ電流1mA以下


ちなみに、余談ですが
実際の電気設備はこれよりもずっと高い絶縁抵抗値が保たれています。
覚えなくてもよいが
内線規定と呼ばれる業務で使う規定では1MΩ以上が望ましいことになっています。


3 接地の省略と漏電遮断器の省略

基本的にいざというときのために電気機器の金属製外箱には必ず接地をします。
しかし、接地の省略ができる場合があります。

薄々気付いているかもしれないが
実は接地は漏電遮断器と密接に関わっています。

と言うのも
漏電遮断器は電気が漏れていること(漏電していること)を感知して
電路を遮断する機器です。

なので、漏電遮断器が
人体に電気が流れる前に遮断してくれれば
極端な話、感電することはありません。
(電気は光と同じスピードなので現実的には全く感電しないのは無理ですが・・・)

なので、漏電遮断器の性能によって接地の条件が緩和されたり、
接地を省略できたりします。


そして、漏電遮断器は逆に接地の条件によって省略できたりします。

下記に@接地の省略条件A漏電遮断器の省略条件を示します。
見てもらえば分かると思うが、Bまで殆ど同じ条件になっています。
なので、それぞれCだけしっかり覚えれば簡単に頭に入ると思います。

@接地の省略条件

  • @ 乾燥した木製床などの絶縁性の高いものの上に機器を施設したとき
  • A 対地電圧150V以下の機器を乾燥した場所に施設したとき
  • B 二重絶縁構造の機器を施設するとき
  • C 乾燥した場所かつ電源を供給する電路に漏電遮断器(感度電流 15mA以下、動作時間
  •   0.1秒以下)を施設したとき

A漏電遮断器の省略条件

  • @ 乾燥した場所に機器を施設したとき
  • A 対地電圧150V以下の機器を乾燥した場所に施設したとき
  • B 二重絶縁構造の機器を施設するとき
  • C 機器の金属製外箱に接地抵抗3Ω以下で接地をしたとき


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●本日の動画講義

それでは本日の【動画】プレゼン講義はこちらです。
復習のつもりで見てください。




接地と絶縁について理解していただけたでしょうか。
電気の流れがわかれば、そんなに難しい話ではないと思います。
あとは実際に自分で計器を使って測定してみると、更に納得できると思います。

それでは、次回は『計器の使い方』です。
接地抵抗と絶縁抵抗を計る計器(接地抵抗計と絶縁抵抗計)についても説明しますので
使い方を勉強して自分で測定できるようにしましょう。


最後に
本日のプレゼン講義の資料はこちらです。

⇒『第11回 接地と絶縁 プレゼン資料』



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