コンセントのコールド側は静電気対策用アースに使えるか

質問

お世話になります。趣味で電子工作をしています。

74HCシリーズの標準ロジックICなど手でべたべた触っても壊れたことがない（保護回路が入っているから？）ので、静電気についてはそれほど気にしていなかったのですが、おそらく静電気によるICの破壊も何度か経験し、大事なICは静電気対策を十分にして扱わなければ、と思うようになりました。

そこでリストバンドなどで人体アースを取ることなど考えているのですが、困るのは家庭のコンセントにアース端子がないことです。そこで、電灯線のコールド側（つまりB種接地につながっている）を静電気対策用アースに代用することを考えているのですが、これは問題があるでしょうか？1MΩとかの抵抗をかませて静電気を逃がす分にはかまわないような気がするのですが。

また、もっと簡単な静電気対策の方法がありましたら教えていただけると幸いです。

回答No.2

noname#2748 · ベストアンサー

静電気程度なら水道管が塩ビ管でも中の水が純水ではないので、十分な電導性を持っていますよ。また、ＣＭＯＳなどを扱う場合に重要なのは、扱う物と同じ電位であることなので、工作する台などに導電性のある物を使い、その台に触れた状態で作業すれば問題ないでしょう。私は高価なＣＭＯＳを扱うときは秋葉原で買ってきた導電性スポンジ（ＩＣなどが挿してある黒いスポンジ）、その上で作業します。３００ミリ×３００ミリ程度の物を一枚用意しておくと何かと便利です。作業する際に滑り止めにもなりますし、ＩＣを挿したスポンジや包んだアルミ箔ごと導電性スポンジの上に置き（基盤や他の部品も同様）、そこに手を触れて電位を同じにしてから作業すれば静電気での破壊は防げるでしょう。またソケットを利用する場合は別にして、ＩＣなどを直接半田付けする場合は半田ごての漏れ電流も要注意です。私は高価な（手に入りにくいも含め）ＣＭＯＳなどを扱う場合は電気こては使用せず、コテライザー＆リストバンド（導電スポンジに接続）で作業しています。

お礼

大変参考になるご回答ありがとうございます。

実はtaka113さんへの補足の後、水道管の接地抵抗は簡単に測れるかもしれないことに気づき、早速測ってみたところ水を止めた状態で約1MΩ、水を流した状態で約0.7MΩでした。静電気を逃がすには充分でしたね。

導電性スポンジのアイディアはとてもよかったです。この方法を使いたいと思います。そこでできるだけ大きい導電性スポンジを買いたいと思うのですが、秋葉原ではどこで手に入るでしょうか？秋月電子に大き目の導電性スポンジが売っていたのは知っているのですが、30cm×30cmもなかったような気がします。

コテライザーはガス式の半田ごてですか？やはりかなり静電気（＆漏れ電流）には注意されているんですね。

関連して静電気、漏れ電流で半導体を壊したことはどの程度あるか、また壊れやすいICなど教えていただければ幸いです。

回答No.9

noname#21649

＞誤接続された第3種接地線と基準に取った第3種接地線は異なるもの
普通のビル工事では．３種接地線に機械（金属配管等）がつながっていて．多くの確率で．金属配管は鉄骨につながっていますから．独立した接地とみなせないと考えていました。
おそらく．おっしゃる通り．独立した３種接地があるとした施工をされているのでしょう。接地抵抗は実測値ですね。

ただ．配電インピーダンスは通常片側１オーム前後ですから５％近くあります．０とはできないでしょう。私が関係したところでは．２種接地が０．１－０．３オーム．電力系３種接地が２－５オーム．弱電用３種接地（何本も埋めて適当に選んで使う）が８－５０オームでした。
話を簡単にする為に５０００Hz（私の使ったオシロスコープで電源周波数を見ている時の検出限界でこれ以上の周波数成分は同じ幅にしか表示されない）で説明しましたが．実際にはMHzの帯域も存在します（電源ノイズを測定するオシロスコープの性能次第＝電路上のどの周波数までがノイズと判断するかの測定者の気分次第）です。

又．電力線系統の接地線は．動力関係の誘導はが入っていて．１０００V近いノイズが測定されました。これば．電源の接地側配線と電力系接地線との間で測定したものです。その為に測定に使う専用の接地線を用意したのですが．結果は同じでした。犯人はちょっけんモーターであり．位相制御モーターであり．サーモスタットでした。

いずれにしても．電力線の中性線は結構高圧のノイズが乗っています。

お礼

ありがとうございます。これですっきりしました。電力系の機器があるところでは接地側線を静電気対策用アースに使うべきではないということがよくわかりました。

回答No.8

noname#21649

＞事例のことでいいですよね？
おっしゃる通りです。

＞「片線の配電インピーダンスと接地抵抗がほぼ同じ」なのは、なぜでしょうか

>接地側の対地電圧が50Vにもなっていたので調べてもらったところ、活線側を誤接続でばっちり接地線につないであって、地絡電流が6Aぐらい流れていたことが原因だったことがありました
を図に直すと

２種接地－柱上トランス２次側－（かっせん側配）電線－接地線－３種接地－→（地面を通って２種接地につながる）

という回路になりますから．接地電流が６a程度の時に（配電）インピーダンスでの電圧降下が５０Ｖとなります。
「接地側の対接地電圧」を柱上トランスの２種接地点の電圧と近似する（一版に配電損失を最大２本で１０Vに設計するため．５０Vよりも少ないので接地線側の電圧降下を０とした）と設計上１０５V（１００ｖで近似）の柱状トランスの端子間電圧が．電線と「接地線－３種接地－２種接地」とで５０ｖつづつに別れます。
ここで「電線」と「接地線－３種接地－（地面）－２種接地」のインピーダンスが等しいと近似できます。
３種接地（約１００オーム）は２種接地（たしか約１０オーム）にくらべて．接地抵抗が高いので．２種接地を０と近似します。又．「接地」の定義から．「地面」のインピーダンスを０とします。
柱状変圧器の接地は２種接地と書きましたが．１種接地の可能性があります（しばらく関係してないので．記憶があやふや）。

＞これでよろしいですか？
良いと思いますが．私の趣味の問題で
＞機器を流れる電流
というと．負荷電流をイメージします。私のイメージでは「機器から漏れ出る電流」（地絡電流）でしょう。

お礼

何度もすみません。

＞２種接地－柱上トランス２次側－（かっせん側配）電線－接地線－３種接地－→（地面を通って２種接地につながる）

この回路は私の考えと同じです。おそらく基準電位のとり方が違うものと思います。私は地面のインピーダンスをゼロとして、これを基準に対地電位上昇を考えました。つまり誤接続された第3種接地線と基準に取った第3種接地線は異なるものとして考えました（確認はしていません）。念のため再度書くと、地絡電流の流れる経路は、

トランス（非接地側）─接地抵抗（第3種）─地面（基準電位）─接地抵抗（第2種）─トランス（接地側）となります。

この回路より地絡電流は　100V÷（第2種接地抵抗＋第3種接地抵抗）＝6A　となり、トランス接地側の対地電位は　6A×第2種接地抵抗＝50V　となります。つまり100Vが第3種接地抵抗と第2種接地抵抗で分圧された形になります。電線などのインピーダンスは接地抵抗に比べ十分低いとして無視しています。第2種接地抵抗が約8.3Ωとすれば、電線のインピーダンスを考えなくても、これでクランプメータで測った地絡電流とテスターで測った対地電圧の説明がつくと思いますが、いかがでしょうか。

これに対して、正常な状態では負荷電流のほとんどは地面ではなく、接地側電線を流れますから、電線のインピーダンスが重要になってくると思います。「末端の機器からトランスまでの接地側電線のインピーダンス」に、「機器を流れる電流」を掛けたものが末端の機器での接地側の対地電位上昇分　という文章は、正常な状態でのことです。文章が稚拙で混乱を招いたことをお詫びします。

回答No.7

noname#21649

私の事例は配線被覆の経年劣化による地絡です。

＞大きな電線のインダクタンスが必要で
片線の配電インピーダンス（通常．配電線の距離が十分長いので誘導性インピーダンスと考えます）と接地抵抗がほぼ同じ（５０ｖ）ですから．両線のインピーダンスが同じと近似しました。
したがって．トランスのところで接地されていて．トランス部での接地抵抗を配電インピーダンスに比べてきわめてすくないと仮定し．接地抵抗を０と近似します。

５０Hzの配電インピーダンスで５０ｖ．５KHzの配電インピーダンスは１００倍．よって．電圧は１００倍という計算です。
実際には．変圧器や負荷のインピーダンスを考慮しなければなりませんので．このような極端な近似は．無理があるかもしれません。

お礼

ありがとうございます。
混乱させてすみません。「もしかして誤解されているかもしれませんが」というのは「５０Hzショートで５０Vならば」という文章に対してです。「私の事例は配線被覆の経年劣化による地絡です」というのは「ビル１００個所あると…」という事例のことでいいですよね？No.3の回答の対地電位は正常な状態におけるものと理解しています。

ちょっとよくわからないのですが、「片線の配電インピーダンスと接地抵抗がほぼ同じ」なのは、なぜでしょうか。また、「末端の機器からトランスまでの接地側電線のインピーダンス」に、「機器を流れる電流」を掛けたものが末端の機器での接地側の対地電位上昇分になると思うのですが、これでよろしいですか？

回答No.6

noname#21649

>このような事例はよくあることでしょうか？
「よく」の程度をどう解釈するかが．ありますけど．ビル１００個所あるとビルの寿命（電気配線の寿命は２５年から５０年）内では１個所から２個所話に聞きます。

＞なにか他の原因はあるのでしょうか
周波数の関係でしょう。５０Hzショートで５０Vならば．５KHzでは５０００ｖになりますから。５KHz程度の周波数ならば．ちょっけんモーターをまわすだけで簡単に作れます。

お礼

ありがとうございます。
もしかして誤解されているかもしれませんが、私の事例は地絡によって、地絡電流×接地抵抗の対地電位が生じたものです。正常の場合、50Hzで50Vの電圧を生じさせるにはかなり大きな電線のインダクタンスが必要でしょうから、1000Vのノイズは別の原因が考えられるかもしれませんね。

■回答者の皆様へ
数日間開けておいてから締め切りを行いたいと思います。ありがとうございました。

回答No.5

sawa001

sailorさんのご回答でバッチリだと思います。

ハンダゴテはセラミックヒーター式のものであれば
漏れ電流はそんなに気にしなくていいと思います。
小手先をたたきつけたり、後片付けの時に水につけて
急冷すると壊れることがありますが。

会社で試作したり、個人的に工作するときは、導電性
マットを敷いた机の上で作業する限り、素子を壊した
経験はありません。

ただ、量産ラインではかなり厳重な静電気対策をして
いるんですが、やはり故障は出ているようです。
故障率は低いですけどね。
自製の基板はあまり壊れていないようですが、購入品
の表示デバイスの故障が目立ちます。液晶のドライバ
ICの静電気破壊が原因です。
表面保護用のフィルムを剥がすときに帯電したり、
コネクタを挿入するときに放電したりするのだとは
思うのですが、現行犯逮捕が不可能な現象なので
やっかいです。
即死せずに高温エージング中に故障したり、市場に
出てから故障するものもありますよ。

お礼

興味深い経験談大変参考になりました。

コテ先をコテ台に叩きつけて半田汚れを落とす人がいるんですが、まずいですよね。

やはり量産ラインでは対策は厳重なんですね。でも試作のときは壊れたことがない、ということはそれほど神経質になることもないのかもしれません。

液晶ドライバICが壊れやすいということは参考になりました。即死せず…というのは困りますよね。

回答No.4

noname#2748

導電性スポンジの入手ですが、はっきりとは覚えていないのですが、確か秋葉原のラジオモール内の店で買ったような気がします。

はっきりした情報でなくてすみません。

お礼

ありがとうございます。探してみます。

回答No.3

noname#21649

かっせんの設置側を人体に接続するのはきわめて危険です。
というのは．
一応接地側は法令でたしか５V（数値疑問）を超えないように管理されているはずです。が．負荷の変動があると簡単に変化します。特に．位相制御機器のように半分を接続するなんてやられると．簡単に５０ｖを超えた状態が１波だけあらわれるとかになります。
最後に．誘導器が接続されていると．１０００ｖどうそうノイズが乗っていたりして．瞬間的に高圧がかかります。運が悪いと．人間は生きていられるかもしれませんが．CMOS－IC（最近のいｃは知りません。昔のHCはちょっけんモーターのどうそうノイズで飛びました。）なんて簡単に耐圧限界を超えて壊れてしまいます。

ICの静電気保護用接地は電力系接地とは別にしなければなりません。
なお．鉄筋コンクリート建築物の場合には．鉄骨に避雷針が接続されている場合があり．接地抵抗が不十分の場合などで鉄骨（水道管等）に手を振れていて感電する可能性があります。落雷の可能性がないのであれば．台所の水道管からとることを薦めます。

補足

ありがとうございます。いつもお世話になっています。

以前、某大学の構内で接地側の対地電圧が50Vにもなっていたので調べてもらったところ、活線側を誤接続でばっちり接地線につないであって、地絡電流が6Aぐらい流れていたことが原因だったことがありました（漏電遮断器はなく、電気室の低圧盤に警報ランプがつくだけで、主任技術者は漏電警報を知りながらそのままにしていた）。このような事例はよくあることでしょうか？

また接地側の対地電圧は、サージ電流と、B種（第2種）接地点までの線路のインピーダンスによるものと思いますが、1000Vのノイズはこれだけでは説明できないような気がします。なにか他の原因はあるのでしょうか？

回答No.1

taka113

中性線（いわゆるコールド側）につなぐのは基本的に問題ないと思います。

コンセントからアースを取らなくても、水道で手を洗うと静電気は逃げますし、水道管などに触るだけでもある程度効果はあると思います。

補足

ありがとうございます。
手を洗ったり、水道の蛇口に触ったりはやってたんですが、塩ビ配管かもしれないのでちょっと不安で。塩ビ配管の場合は接地抵抗はどの程度になるのでしょうか。
（神経質すぎるのかもしれませんが、手に入りにくいICでデータシートに「このICはサージ電圧に弱いので取り扱いに十分注意してください」なんて書いてあると…。そんなに心配しなくて大丈夫ですかね？）