APDahlen Applications Engineer
はじめに
電流は抵抗の最も少ない経路を通ると言われています。
間違いです！
実は、間違いというより、もっとひどいです！電気や電流の流れについて考える上で、非常に危険な考え方です。
私が教鞭を執っていた頃、学生たちはわざわざ「電流は抵抗値が最小の経路を通る」と口を揃えて言いました。彼らは私が必ずすぐに、小言を交えた補足説明を始めることを知っていたのです（ええ、これは私の気に障ることでした—そして彼らはそれを知っていたのです！）。この神話に対する私の嫌悪感は、これまで私が受けた痛ましい電気ショックのせいです。ある出来事がおこったのは、私が若い頃のことでした。ワックス除去剤の溜まりの中に立って、床のワックスを剥がす作業中に感じた、あの電気が走るような痛みを、私は決して忘れません。機械の内部で何かが壊れてしまったのです。間違いなく、電気によるものだと分かりました！
安全のためのグランド
その理由を理解するため、図1に示す電源接続を考えてみましょう。このB&K Precisionの1550電源装置は金属製シャーシを採用しています。画像では、筐体内部へ接続されるIEC規格の電源接続が示されています。規格に適合させるため、グランド線は金属製筐体（シャーシ）にしっかりと結合されています。この低抵抗の接続ははんだ付けで、内歯付きワッシャが採用されています。
図1： 堅固な接地を備えた金属シャーシの電源装置におけるIEC接続。電気安全上、規格に準拠した必須事項です。
技術的なヒント： 図1のIECコネクタには内蔵ヒューズが装備されています。利便性のため、ユーザーは機器を開けることなくヒューズを交換することが可能です。
最悪のシナリオ
極めて可能性は低いのですが、最悪のシナリオを想定してみましょう。
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悪意のあるグレムリン（小悪魔）が筐体の中に侵入し、ホットワイヤを直接シャーシに接続したと想像してください。
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また、グレムリンが電源装置のヒューズを銅の塊と取り替えたと仮定しましょう。
このシナリオでは、金属筐体が通電しており、電源装置をAC電源から切断することができません。
「抵抗が最小の経路」という神話に戻りますと、仮に湿った地下室に裸足でいる際に、電源装置の金属製シャーシに触れたとしましょう。
立ち止まって、このことを考えてください。
現在、私たちにとって極めて重要な2つの電流経路があります。
- シャーシから第3の安全接地ワイヤを経由してグランド接地までの経路。
- シャーシから濡れた足を通って、ビルディングのアース基準に至る経路。
もしこの神話が正しければ、最初の経路のみを心配すれば十分です。作業台と作業場の配線が正しく行われており、電源コードの接地端子を取り外していないことを前提としています。
もし私たちの神話が誤りであるならば——実際その通りですが——図2に示されているように、あなたの身体を通る電流を考慮する必要があります。
図2： 2つの経路を示す簡略化した回路。抵抗値は説明用の値。
警告： 図2は、電線と身体の抵抗の理想化された値を示しています。主電源配線が規格に適合しているかどうかは、必ず資格のある専門家にご相談ください。また、非絶縁シャーシが国際規格、連邦規格、および州規格に従って接地されているかどうかも専門家に確認してください。一部の地域では、資格のない人がこの種の配線作業を行うことは違法となります。
電流はすべての経路を通る
オームの法則を用いると、図2に重大な問題が確認できます。運が良ければ、関連するラインヒューズまたは回路ブレーカが作動します。しかし、もしこの不具合がヒューズボックス内でも発生していた場合、60Aの電流が持続的にホット線から接地へ流れます。これにより、身体に60mAの電流が流れます。これは深刻な事態で、60mAは離脱限界の閾値を超えているのです。
2Ωと1kΩでは大きな差があります。抵抗が最も小さい経路に電流が流れると言いたくなるかもしれません。しかし、これは明らかに不合理で非常に危険な仮定であったことがわかります。
電気機器の安全接地を無効にしないでください。また、湿気の多い場所では漏電遮断器を使用することや、作業台を電気的に絶縁するといった基本的な安全対策も講じてください。
ああ、それと電気機器を操作する際は、特に安全基準が確立される前の時代に設計されたフロアバッファのような古い機器を扱う際には、水溜まりの中に立たないようご注意ください。
どうぞお気をつけて！
Aaron
著者について
Aaron Dahlen氏、LCDR USCG（退役）は、DigiKeyでアプリケーションエンジニアを務めています。彼は、技術者およびエンジニアとしての27年間の軍役を通じて構築されたユニークなエレクトロニクスおよびオートメーションのベースを持っており、これは12年間教壇に立ったことによってさらに強化されました（経験と知識の融合）。ミネソタ州立大学Mankato校でMSEEの学位を取得したDahlen氏は、ABET認定EEプログラムで教鞭をとり、EETプログラムのプログラムコーディネーターを務め、軍の電子技術者にコンポーネントレベルの修理を教えてきました。彼はミネソタ州北部の自宅に戻り、このような記事のリサーチや執筆を楽しんでいます。