円筒ヒーター中央に配置した金属に対地電圧が生じるのですが原因不明です

質問

初めに状況説明します。
・交流200V、1kWのヒーターを円筒状に配置
・ヒーター内部には同じく円筒状のセラミックスを配置
・セラミックス内部に金属柱を配置
・金属柱とセラミックスは非接触
　以上の状態でヒーターに通電すると内部の金属柱とアース間に数十ボルトの電位差が生じます。測定はデジタルテスターで行いました。金属柱とアース間の抵抗は絶縁抵抗計（メガテスター500V）で測定したところ無限大表示でした。
　内部の金属柱に電位が生じる原因として、電磁誘導くらいしか思いつかないのですが、非接触状態で対地電圧が生じる理由がわかりません。すみませんがどなたかご教授ください。宜しく御願いします。

回答No.1

fujiyama32 · ベストアンサー

金属柱とセラミックスは非接触である。金属柱が空中に浮いていて接地してないとのことですので、「非接触状態で対地電圧が生じる理由」は[対地静電容量]の影響と考えて良いと思います。

ヒータ(AC200V電圧が印加)<---->空間(高温の空気＝コンデンサとおなじ
＝浮遊容量と言います)<---->金属柱<----(+テスタ棒)--デジタルテスタ--
(comテスタ棒)---->アース(対地) となります。

(3φAC200Vの電源は中性線またはその1線が接地してあります。)

測定は[デジタルテスター]とのことですので、デジタルテスタの内部インピーダンス
が非常に大きいので、かなり高い電圧が分圧されて、高い電圧が表示されていると考えられます。
アナログ(指針形)テスタがあれば、同様に測定してください。異なった電圧が観測できると思います。

装置として金属製の筐体があれば金属柱に配線を設けを筐体に接続します。また、金属の筐体をFG(フレームグランド)として接地して使用します。

お礼

ご回答有難う御座います。
なるほど、そのような経路で電位が生じているのですね。
確かに別のアナログテスタで電位を測定したところ
殆ど針がふれませんでした。

回答No.3

noname#74145

静電誘導の対策にはアースが一番でしょうけれど別な方法としてヒーターを無誘導化したら如何でしょうか？

つまりヒーターを伸ばして中央を二つ折りにして筒に巻きます。
電流の行きと帰りの電磁界がほぼ相殺されますので影響は防げるかも知れません。

でもそれ以外の例えば落雷などの影響で様々な電圧が誘起される事を考えればやはりアースが一番でしょうね。
この場合数十キロオーム位の抵抗を介しても効果は変わらないと思います。

お礼

お礼が遅れてしまいすみません。
やはりアースが一番安全ということですね。
有難う御座います。

回答No.2

Denkigishi

電磁誘導ではなく静電誘導です。２つの導体があればそれだけでコンデンサとなります。この場合は電気ヒータと金属柱がセラミック絶縁のコンデンサで繋がっていると考えて下さい。絶縁抵抗は充分に高いので、入力インピーダンスの低い電圧計だと電圧は現れないかごく僅かですが、デジボルはインピーダンスが高いので電圧が現れます。この程度の電圧は別に危険性はありませんがもし問題ならアース線を繋げば無くなります。

お礼

ご回答有難う御座います。
電磁誘導ではなく静電誘導でしたか。
この場合は一方の導体であるヒーターの交流に対応する交流の（この表現で良いのかわかりませんが）電荷が金属柱に常に生じている、という認識で宜しいでしょうか。

追加の質問で申し訳ありませんが、この金属柱に生じた電位を減少させる方法はアース線を繋ぐ以外にあるのでしょうか？
電位を生じる原因が電磁誘導だと思っていたときはヒーターを交流から直流に変更する、ヒーターを遠ざけるという方法を考えていたのですがコンデンサについては知識不足の為申し訳ありません。