зачем нужен ноль в розетке
Что такое фаза и нуль в электричестве
В каждом современном доме есть электричество, благодаря которому работают розетки, лампочки и многие другие виды электрооборудования. Включая свет в комнате, пылесос в розетку или заряжая смартфон, мало кто задумывается, как же этот свет и зарядка в гаджете появляются. Что становится причиной работы лампочки и гула пылесоса? Вопросов, если подумать, много, но ответ один — электроэнергия
Фаза и нуль в электрике
Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.
Линия электропередач
Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.
Фаза и нуль: понятия и отличие
Существует такое понятие, как напряжение. Это слово означает степень напряженности электрического поля в данной точке или цепи. Иначе его называют потенциалом. Если очень простыми словами, то это некий поршень, что дает толчок для электронов, чтобы они прошли по проводам и зажгли лампочку в люстре.
В общей цепи (фаза ноль), той, что приходит на люстру или розетку, есть два провода. Один из них и есть фаза. Именно этот провод находится под напряжением. Фаза в электротехнике сравнима с плюсом в автомобиле — это основное питание для сети.
Нуль — это провод, который не находится под напряжением (это именно то, чем отличается ноль от фазы). Он не перегружен в процессе отбора мощности, но, тем не менее, по нему так же течет электрический ток, только в направлении, обратном фазному. В отсутствии напряжения он является безопасным в плане поражения человека электротоком.
Зачем нужен ноль в электричестве
Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.
Откуда берется ноль в электросети
Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.
Фаза, ноль и земля в проводе
Зачем нужен нуль
Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.
Как найти нуль и фазу
В домашних условиях, даже не имея специальных приборов и приспособлений, возможно определить в обычной розетке, какой из двух проводов является фазой, а какой нулем. В этом случае используются электролампа или индикаторная отвертка.
Проверка с помощью электролампы
Фазным будет являться тот разъем, при подключении к которому лампочка будет загораться. Это происходит потому, что по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), в вводном электрощите нулевые провода всех розеток должны быть соединены с земляными проводами этих же розеток. А отдельно земляная шина должна быть соединена с защитным контуром заземления. Именно это и обеспечивает наличие надежного нуля во всей цепи энергоснабжения дома.
Обратите внимание! Самостоятельно подобные процедуры допустимо делать только в том случае, когда квалифицированной помощи ждать неоткуда, а также в случае аварийной ситуации (пожар, короткое замыкание, попадание человека под напряжение). Не стоит забывать, что электрический ток очень опасен. Не стоит рисковать своим здоровьем и своей жизнью из-за лампочки!
Индикаторная отвертка
Для того, чтобы определить фазу в сети переменного тока напряжением 220В — 230В, можно использовать бытовой указатель напряжения — индикаторную отвертку. Продается он практически в любом хозяйственном магазине и стоит (в зависимости от конструкции) очень недорого.
Пример исправной индикаторной отвертки
Как правило, инструкции к применению у подобных инструментов нет, поэтому, чтобы не получить электротравму, следует помнить несколько простых правил, применимых к любому инструменту, соприкасающемуся с токоведущими частями:
В случае сомнения в работоспособности индикатора следует считать его неисправным, а электроустановку действующей.
Так же существуют более точные и безопасные приборы для определения наличия напряжения в сети — это мультиметры, токоизмерительные клещи, вольтамперфазометры (ВАФ) и другие.
Мультиметр
В быту, как правило, используются простые мультиметры. Они способны показать наличие напряжения в сети и его значение. Намного безопаснее использовать для определения фазы именно эти приборы, так как их щупы имеют диэлектрическую рукоятку. Принцип определения такой же, как и в случае с патроном — достаточно один щуп приложить к земляному контакту розетки, а второй накладывать на один из двух контактов розетки.
Пример мультиметра
Важно! Как и правила дорожного движения, правила электробезопасности обязательно нужно соблюдать, ведь электрический ток невидим, неслышим и неосязаем, и именно этим он и опасен.
Электроэнергия (согласно второму закону Ньютона) не появляется из ниоткуда и не уходит в никуда. Она производится, транспортируется и потребляется на глазах. Нужно знать, откуда она берется, как к нам попадает и в каком виде. Каждый должен понимать, что в бытовом потреблении есть провода, которые могут нанести вред здоровью человека, а есть и такие, которые совершенно безвредны, поэтому необходимы небольшие знания и минимум приборов для определения и разграничения этих проводов. Но любые манипуляции с электричеством лучше доверять профессионалу — квалифицированному специалисту, чтобы избежать беды.
Что будет, если вместо нуля подключить землю: рассказываем подробно
Отправим материал на почту
Заземление – намеренное создание контакта электрического прибора, подключенного к электросети, с заземляющим устройством. Оно предназначено для того, чтобы отвести ток в случае пробития корпуса, появляющийся на металлических частях бытовой техники при возникновении аварии. Заземление автоматически вырубает напряжения благодаря срабатыванию УЗО (устройство защитного отключения).
Когда оборудование защищено таким способом, то при любом соприкосновении человека к бытовым приборам ток, сохранившийся на оборудовании, станет не опасен. Если техника не была заземлена при установке, ток проходит через тело коснувшегося. Несмотря на то, что это остаточное напряжение, оно будет ощутимо, но не опасно.
Чем отличается «ноль» от «земли» в электрике
Некоторые электромонтажники, имеющие опыт работы, не всегда могут ответить правильно на вопрос «что будет, если земля используется вместо нуля» или чем отличается заземление от зануления. Важно в этом разобраться, чтобы не допустить ошибок работе.
Если сделано зануление, корпусная часть оборудования соединяется с нулевым проводником. Когда делается заземление, то корпус электрического прибора присоединяется к заземленному контуру, состоящему из металлических штырьков, забиваемых в грунтовое основание.
Соединили землю вместо нуля: риски и последствия ошибки
Если в розетке вместо зануления сделано заземление, при наличии УЗО в электрической цепи его будет выбивать. Если защитное устройство отсутствует, образуется потенциал, опасный для иных потребителей, если их земляной проводник соединен с вашим.
Важно знать! Ваши приборы по-прежнему могут продолжать функционировать, и вероятней всего вы не почувствуете разницу, особенно когда сделано заземление с хорошим качеством.
Другие проблемы при обрыве «защитного нуля» в электрощите:
Видео описание
Заземление вместо нуля в розетке. Что будет.
Поэтому разберитесь с отсутствием «нуля» в вашей электропроводке. Если «рабочий 0», идущий к электрической розетке поврежден, найдите место повреждения нулевой цепи.
Вместо поврежденного «нуля» можно использовать провод заземления. Для этого обязательно делается новая маркировка:
Духовой шкаф и посудомоечная машина должны подключаться к разным группам. Каждая линия должна быть оснащена отдельным защитным автоматическим выключателем. УЗО можно поставить общее на всю электрическую цепь.
Заземляющий проводник тоже один на всех, его допускается брать с другой линии.
Заземляющие устройства
Отличаются по методу выполнения процедуры заземления нейтрального провода на второстепенной катушке силового трансформатора и бытовых приборов – пользователей электроэнергии.
Конкретный пример приведен для электрической подстанции (ТП). В нем вторичная обмотка ТП оснащена 3-мя катушками, которые соединены между собой в Y/Y, называющейся «звездой».
Конец одного из них присоединяется в единый центр – это нейтральная точка «N» или «нулем». Нулевой проводник прямо соединятся с ЗУ (заземляющее устройство).
Незанятые концы обмотки присоединяются к кабелям 3-х фазной сети. Эти провода протягиваются к потребителям электрической нагрузки (бытовой технике). Могут быть как однофазные, так и трехфазные сети, зависит от вида оборудования. Подобное соединение «рабочего нуля» называют глухозаземленной. Такой способ применяется в заземляющих контурах TN. Все виды систем заземления описаны дальше в этой статье.
Тут нейтральный проводник нужен в качестве механизма защиты электрооборудования, присоединенных к сети. Система заземления защищает также людей от воздействия электрического тока, поскольку имеет прямое контактное соединение с основанием грунта.
Виды заземляющих контуров (систем)
Есть три вида систем заземления:
Нулевая точка обмотки трансформатора наглухо заземлена. Неизолированные части, которые могут проводить электрический ток, присоединяются к заземленному «рабочему нулю». Проводник в таком контуре называется РЕ (нулевой защитный провод).
Нейтральный проводник обмотки трансформатора наглухо заземлен. Неизолированные части, которые могут проводить электрический ток, соединяются с основанием грунта через заземляющее устройство.
Нейтральный проводник обмотки трансформатора изолируется от грунтового основания. Можно заземлить при помощи ЗУ, имеющего большое сопротивление. При таком варианте неизолированные части обмотки заземляются с использованием локального устройства (ЗК), не связанного с трансформатором.
Все 3 вида систем придуманы для того, чтобы защитить человека и электроприборы от воздействия электротока. Они равноценны по степени защиты людей. Однако имеют некоторые отличия по:
На схематичных планах маркируются 2-мя буквами:
Вопросы эти очень важны, поэтому рассмотрим более подробно каждую из 3-х видов систем.
Видео описание
Открытая токопроводящая часть – это неизолированные участки электроустановок, к которым можно прикоснуться. При обычном режиме работы к этим участкам бытовых электроприборов не поступает напряжение. Однако все будет наоборот, если разрушается изоляция – на корпусе появится потенциал.
Причины повреждений в основном связаны с конкретными факторами:
Одновременно вид системы TN делится на 3 дополнительные подсистемы:
Нейтральный: рабочий «N», защитный «РЕ» провода совмещаются в едином проводнике «PEN» на всем протяжении заземления. Это стандартная схема. Такая система – одна из первых. Несмотря на то, встречается в жилфонде, построенном до 1995-х годов, она все еще функционирует. Прокладывается 4-х жильным кабелем, в который приходит 3 фазы и 1 ноль.
Существует ключевой недостаток такого вида заземления – защитный проводник «PEN» один на всю систему. Поэтому TN-C не обеспечивает требуемую степень электробезопасности.
Система, в которой нулевой: рабочий «N», защитный «РЕ» провода разделяются на всем протяжении заземления.
В настоящее время практически любая современная техника обеспечивается питанием через надежные блоки питания (импульсные), не имеющие гальванической развязки с электрической сетью напряжением 220 Вольт.
Это объясняется тем, что в подобное оборудование встроены специальные фильтра, подавляющие высокочастотные помехи. Они через конденсаторы соединяются с токопроводящим корпусом установки. Высокочастотные помехи появляются в электрической сети через:
Это система, где функции нулевого: рабочего «N», защитного «РЕ» проводов совмещаются в едином проводнике в определенной его части на всем протяжении заземления, начиная от трансформатора напряжения.
Заключение
Если сделать заземление вместо нейтрали, существует опасность возникновения потенциала на корпусе приборов при нарушении изоляции. Когда прибор не заземлен, при касании металла голой рукой, через тело потечет ток, образуется заряд. Это очень опасная для человека ситуация.
hammerzeit
вторник, 10 января 2012 г.
Что такое «фаза», «ноль» и «земля», и зачем они нужны.
Сегодня решил попробовать разобраться с тем, что такое «фаза», «ноль» и «земля».
Небольшой поиск в Гугле по этому поводу выявил, что в основном люди в интернете отвечают на этот вопрос каждый по-своему, где-то неполно, где-то с ошибками.
Я решил разобраться в этом вопросе досконально, в результате чего появилась эта статья.
Достаточно длинная, но в ней всё объяснено, в том числе, что такое фаза, ноль, земля, как это всё появилось и зачем всё это нужно.
Если очень кратко, то фаза и ноль — для электричества, а земля — только для заземления корпусов электроприборов, во имя спасения жизни человека в случае утечки электрического тока на корпус электроприбора.
Если начать с самого начала: откуда берётся электричество?
Все электростанции построены на одном и том же принципе: если магнит вращать внутри катушки (создавая тем самым периодическое «переменное» магнитное поле), то в катушке возникает «переменный» электрический ток (и, соответственно, «переменное» напряжение).
Этот величайший по своему значению эффект называется в физике «ЭлектроДвижущей Силой индукции», она же «ЭДС индукции», была открыта в середине XIX века.
Поскольку в таком случае (случае вращения магнита на роторе) магнитный поток, проходящий через катушки (неподвижные на статоре), периодически меняется во времени, то в катушках на статоре создаётся «переменное» напряжение.
Каждая из трёх катушек соединена в свою отдельную электрическую цепь, и в каждой из этих трёх электрических цепей возникает одинаковое «переменное» напряжение, только сдвинутое («по фазе») на треть окружности (120 градусов из полных 360-ти) друг относительно друга.
Теперь, раз уж у нас три катушки, сделаем так: скажем, «левые» концы катушек соединим вместе и прямо тут же заземлим (воткнём в землю).
А оставшиеся три провода (получается, это будут «правые» концы катушек) по отдельности потянем к потребителю.
Получится, мы тянем к потребителю три «фазы».
Изобретён этот «трёхфазный ток» был в самом конце XIX века.
Передача электричества в виде именно трёхфазного тока, как некоторые говорят, экономичнее (возможно, меньше потерь в проводах, или что-нибудь типа того), и там ещё, говорят, у него есть разные преимущества над обычным током для промышленного применения.
Например, все вращающиеся штуки на заводах — станки там, двигатели, насосы, и прочее — сделаны именно для трёхфазного тока, поскольку гораздо легче построить вращающуюся штуковину на трёхфазном токе: достаточно просто точно так же подсоединить эти три фазы к трём катушкам на кольце, и в центр вставить металлический стержень с рамкой — и будет он сам крутиться, как только пойдёт ток.
Такой агрегат называется «трёхфазным двигателем».
Поскольку изначально электричеством заморачивались именно на заводах (не было тогда ещё в домах компьютеров, холодильников и люстр), то исторически всё идёт от промышленности в первую очередь.
Поэтому, видимо, ток из электростанции в ЛЭП пускают всегда трёхфазным, с напряжением 35 килоВольтов между фазами (а сила тока в проводах при этом — около 300 Амперов).
В «нейтральной» точке, как можно посчитать по школьным формулам тригонометрии (или на глаз отмерить по графику с тремя фазами напряжения, который я давал в начале статьи), суммарное напряжение равно нулю. Всегда, в любой момент времени. Вот такая интересная особенность. Поэтому она и называется «нейтралью».
На нагрузке (на двигателе) все три фазных провода тоже соединяются в одну точку (только не напрямую, чтобы не было короткого замыкания, а через некоторые большие сопротивления), и получается ещё одна такая «как бы нейтраль» (точка M на рисунке).
Теперь соединим четвёртый провод (идущий он «нейтрали»; точка G на рисунке) с этой второй «как бы нейтралью» (точка M на рисунке), и получим так называемый «нулевой провод» (идущий от точки G к точке M).
В новых же домах (новостройках) в квартиры входят уже три провода: фаза, земля и этот «ноль». Это более прогрессивный вариант. Это европейский стандарт.
И правильно соединять фазу именно с нулём, а землю вообще оставить в покое, отдав ей только роль защиты от удара током (именно такой смысл должно нести слово «заземление», и никакого отношения к потреблению тока в розетке оно иметь не должно).
Потому что если все на землю ещё и ток будут пускать, то само заземление станет опасным — абсурд получится, будет поставлен с ног на голову весь смысл заземления.
В реальности его конструкцию немного улучшили, но принцип работы остался тем же самым:
Бывают маленькие, и не очень мощные, а бывают большие и мощные:
Что может произойти, если все включат обогреватели зимним вечером?
Потребляемая мощность резко возрастёт, ток в проводах ЛЭП может превзойти допустимые рассчитанные пределы, и может либо какой-то из проводов перегореть (провод разогревается тем сильнее, чем больше его сопротивление и чем большая сила тока в нём течёт, и борется с этим сопротивлением), либо просто сама подстанция сгорит (не та, которая во дворе дома, а одна из Главных Подстанций города, которая может оставить без электроэнергии сотни домов, часть города может несколько суток сидеть без света и без возможности приготовить себе еду).
Нулевой проводник
Все знают, что электрический ток протекает по замкнутой цепи. Электросеть розетки является частью глобальной сети, поэтому для нее работают все те же законы и определения. Работа домашних приборов возможна при подведении в них нескольких проводников: фазы и нуля. Необходимо более подробно разобрать, для чего нужен нейтральный провод, как он работает и чем он опасен.
Что такое нулевой проводник
Нулевой провод, или нейтральный провод — это проводник, который предназначен для питания различных электроприборов и подключен к глухо заземленной нейтрали трансформатора. Отбросив специальные термины и говоря простыми словами, это проводник, соединенный с той частью трансформатора или генератора электроэнергии, которая заземлена.
Рабочий и защитный нулевой провода
Если брать в расчет однофазную электрическую сеть, используемую практически во всех частных домах и квартирах, то для функционирования электроприборов в обязательном порядке нужны провода фазы и нуля. Нейтральный кабель просто соединяется с заземлением и в идеале должен обладать нулевым потенциалом, а это означает полное отсутствие напряжения.
Важно! Напряжения на нуле не будет лишь в том случае, если он соединен с землей. Если связь была нарушена человеком или другими внешними факторами, то в процессе работы того ли иного прибора на него будет подаваться фазное напряжение однофазной сети (220 В).
Схемы и чертежи обозначают нулевой проводник латинский буквой «N», но в старых советских схемах и учебниках было принято подписывать его цифрой «0». Физически изоляция провода обязана быть синего цвета. Это четко отражено в п. 1.1.30 «Правил устройства электроустановок».
По ПУЭ изоляция нулевого рабочего проводника должна быть синего цвета
Принцип работы нулевого проводника
Если рассматривать новостройки и квартирные строения старого типа, то передача электроэнергии и ее принципы будут существенно отличаться. Сети новых домов разрабатываются по типу TN-S:
Если говорить о старых домах, то в них используется система TN-C:
Назначение нулевого проводника
Некоторые ошибочно думают, что ноль является только заземлением. На самом деле он выполняет функцию соединения нейтралей электроприборов в трехфазной цепи.
Во время подачи разных нагрузок на все фазы происходит их смещение, а точнее смещение нейтрали. Это нарушает симметрию напряжений. Одному потребителю электричества подается слишком большая величина, а другому — слишком маленькая и недостаточная. В первом случае электроустановки могут перегружаться и сгорать, а во втором — работать некорректно, сбоить и т. д.
К сведению! Основное предназначение нулевого проводника заключается в создании цепи для тока короткого замыкания. Она имеет слишком маленькое сопротивление, а значение тока должно быть таким, чтобы быстро реагировала защита, отключающая поврежденную электронику из сети.
Как правильно подключать нулевой проводник
Для подключения PE провода к домашней розетке следует с помощью проводника создавать ответвления от основной магистрали нуля защиты через установочную коробку. Чтобы подключиться к ней, рекомендуется пользоваться специальными видами соединителей от компаний Wago, Went или Scotchlok.
Способ предполагает соединение розеток и нуля с помощью ответвлений, а фазы и нуля с помощью шлейфов. Его схема изображена на картинке ниже. Разрыв нуля и фазы на нем не изображен для удобства восприятия.
Подключение по схеме
Чем опасен нулевой проводник
Нулевой проводник, если он подключен правильно, не имеет напряжения. Опасным он становится лишь при обрыве или повреждении. Провод может повредиться в результате короткого замыкания, механических воздействиях, а также из-за срока функционирования установки. В результате этого:
Таким образом, что роль нулевого проводника крайне важна. От правильности его установки и монтажа зависит не только корректность работы электрической техники, но и здоровье человека.