物体に印加可能な電圧の限界について

質問

物体に印加可能な電圧の限界について

こんにちは、
ある物体Aに、高電圧を印加しようとした場合、物体Aが伝導体でも絶縁体でも、印加可能な電圧の限界があるのでしょうか？（高電圧発生装置自体は、無限に出力可能とします。）
（１） 高電圧発生装置⇒導線⇒物体A⇒導線⇒高電圧発生装置とした場合、物体Aに超高電圧を印加する場合、導線には高電圧が印加され短絡し溶ける。
（２） 導線が短絡しないように、抵抗値を増やす。すると導線の電圧が上がる。
（３） 全体の電圧の按分により、元々物体Aに印加する予定の電圧が下がる。
（４） 予定の高電圧発生装置の電圧を上げる。
（５） （２）⇒（４）の繰り替えし。

回答No.3

chikin_man · ベストアンサー

下記以下のように考えてみてはどうでしょうか？

電流＝電圧／抵抗でＲが小さくなり発熱するのは、導線間の電圧が一定のときの話（ショート）です。
今高電圧装置からある一定の電流（ＡＣかＤＣ）が供給されるため、電圧＝抵抗×電流により
導線間に電圧が生じます。よってこの場合、発熱＝電圧×電流＝抵抗×電流×電流

ですので、抵抗が大きいと発熱します。抵抗を小さくすると
（２）導線が発熱しないように、抵抗値を減らす。すると導線の電圧が下がる。
（３）全体の電圧の按分により、元々物体Aに印加する予定の電圧が上がる。

＞電流＝電圧／抵抗なので、電圧は関係あると思います。
＞発熱=電圧＾２／抵抗
＞とも書けますので
　上式から電流と抵抗の関係を考える場合は、導線に流れる電圧は変化しない時です。

＞但し、導線が融けそうになっても周りを絶縁体で囲って強烈な圧力をかけて液体にならないようにすれ＞ば、幾らでも電圧を印加できるのでは？と考えております？
　無理です。

お礼

仰る通りで御座います。根本的に勘違いをしておりました。失礼しました。

回答No.2

likipon

ご質問のシナリオによって、印可できる電圧が制限されることは無い気がします。
シナリオ中において、以下の点に誤解のある気がします。

■導線には高電圧が印加され短絡し溶ける。

接続の経路が以下のようであるとします。

高電圧発生装置 ⇒ 導線A ⇒ 物体A ⇒ 導線B ⇒ 高電圧発生装置

導線Aと導線Bが直接接続されない限り、短絡することにはなりません。
「短絡し溶ける」のは、以下のように発生します。

1.導線に大きい電流が流れる
2.導線の抵抗により、熱が発生する (発熱=抵抗×電流×電流) 電圧は直接関係ない。
3.溶ける

この部分を何か誤解されてるように感じます、再確認お願いします。

■導線が短絡しないように、抵抗値を増やす。すると導線の電圧が上がる。
前述のように、熱が発生する度合いは

・発熱=抵抗×電流×電流

で決まります。電流は、おおよそ物体Aの抵抗値と高電圧発生器の出力電圧値で
決まってしまうため、発熱を減らすためには、抵抗値を「減らす」必要があります。

補足

お返事有難う御座います。
＞この部分を何か誤解されてるように感じます、再確認お願いします。
確認致しました。

＞■導線が短絡しないように、抵抗値を増やす。すると導線の電圧が上がる。
＞前述のように、熱が発生する度合いは
＞・発熱=抵抗×電流×電流
電流＝電圧／抵抗
ですので、抵抗が小さいと発熱します。抵抗を大きくすると
（２）導線が発熱しないように、抵抗値を増やす。すると導線の電圧が上がる。
（３）全体の電圧の按分により、元々物体Aに印加する予定の電圧が下がる。
（４）予定の高電圧発生装置の電圧を上げる。
（５）（２）～（４）の繰り替えし。
になると思います。

＞2.導線の抵抗により、熱が発生する (発熱=抵抗×電流×電流) 電圧は直接関係ない。
電流＝電圧／抵抗なので、電圧は関係あると思います。
発熱=電圧＾２／抵抗
とも書けますので

但し、導線が融けそうになっても周りを絶縁体で囲って強烈な圧力をかけて液体にならないようにすれば、幾らでも電圧を印加できるのでは？と考えております？

回答No.1

chikin_man

どうも。結論からいうと、印加可能な電圧の限界はないですが、電流の経路を十分
把握する必要あります。十分に電圧印加部と大地間の碍子で絶縁をとることができる
という条件付ですが・・

物体に超高電圧を印加すると、単純に高電圧発生装置⇒導線⇒物体A⇒導線⇒高電圧発生装置
に電気は流れません。
電圧が高くなればなるほど、電圧印加部からかなり離れたところでも、同じように電圧が
がかかっている状態になります。その領域は電圧を上げると広がります。

したがって（２）はある程度の電流容量あれば問題ないです。超高圧になると
空気の絶縁破壊電界強度はおおよそ30kV/cmなので、空気の絶縁が破壊され
思わぬところから電流が流れることもあります。
なので高電圧になる部位が問題ないか確認する必要もあります。

一般に
送電電圧 安全離隔距離（この距離離れていないといけない）
2～3万ボルト 3ｍ
7万7千ボルト 4ｍ
15万4千ボルト 5ｍ
27万5千ボルト 7ｍ
50万ボルト 　11ｍ

お礼

仰る通りで御座います。根本的に勘違いをしておりました。失礼しました。