Хозяин квартиры или частного дома, решивший проделать любую процедуру, связанную с электричеством, будь то установка розетки или выключателя, подвешивание люстры или настенного светильника, неизменно сталкивается с необходимостью определить, где в месте производства работ находятся фазный и нулевой провод, а также кабель заземления. Это нужно для того, чтобы правильно подсоединить монтируемый элемент, а также избежать случайного удара током. Если вы имеете определенный опыт работы с электричеством, то такой вопрос не поставит вас в тупик, но для новичка он может оказаться серьезной проблемой. В этой статье мы разберемся, что такое фаза и ноль в электрике, и расскажем, как найти эти кабели в цепи, отличив их друг от друга.
В чем отличие фазного проводника от нулевого?
Назначение фазного кабеля – подача электрической энергии к нужному месту. Если говорить о трехфазной электросети, то в ней на единственный нулевой провод (нейтральный) приходится три токоподающих. Это обусловлено тем, что поток электронов в цепи такого типа имеет фазовый сдвиг, равный 120 градусам, и наличия в ней одного нейтрального кабеля вполне достаточно. Разность потенциалов на фазном проводе составляет 220В, в то время как нулевой, как и заземляющий, не находится под напряжением. На паре фазных проводников значение напряжения составляет 380 В.
Линейные кабели предназначены для соединения нагрузочной фазы с генераторной. Назначение нейтрального провода (рабочего нуля) заключается в соединении нулей нагрузки и генератора. От генератора поток электронов перемещается к нагрузке по линейным проводникам, а его обратное движение происходит по нулевым кабелям.
Нулевой провод, как было сказано выше, не находится под напряжением. Этот проводник выполняет защитную функцию.
Назначение нулевого провода заключается в создании цепочки с низким показателем сопротивления, чтобы в случае короткого замыкания величины тока хватило для немедленного срабатывания устройства аварийного отключения.
Таким образом, за повреждением установки последует ее быстрое отключение от общей сети.
В современной проводке оболочка нейтрального проводника бывает синей или голубой. В старых схемах рабочий нулевой провод (нейтраль) совмещен с защитным. Такой кабель имеет покрытие желто-зеленого цвета.
В зависимости от назначения электропередающей линии она может иметь:
- Глухозаземленный нейтральный кабель.
- Изолированный нулевой провод.
- Эффективно-заземленный ноль.
Первый тип линий все чаще используется при обустройстве современных жилых зданий.
Чтобы такая сеть функционировала правильно, энергия для нее вырабатывается трехфазными генераторами и доставляется также по трем фазным проводникам, находящимся под высоким напряжением. Рабочий ноль, являющийся по счету четвертым проводом, подается от этой же генераторной установки.
Наглядно про разницу между фазой и нолем на видео:
Для чего нужен заземляющий кабель?
Заземление предусмотрено во всех современных электрических бытовых устройствах. Оно помогает снизить величину тока до уровня, который безопасен для здоровья, перенаправляя большую часть потока электронов в землю и защищая человека, коснувшегося прибора, от электрического поражения. Также заземляющие устройства являются неотъемлемой частью громоотводов на зданиях – через них мощный электрический заряд из внешней среды уходит в землю, не причиняя вреда людям и животным, не становясь причиной пожара.
На вопрос – как определить провод заземления – можно было бы ответить: по желто-зеленой оболочке, но цветовая маркировка, к сожалению, довольно часто не соблюдается. Бывает и такое, что электромонтер, не обладающий достаточным опытом, путает фазный кабель с нулевым, а то и подключает сразу две фазы.
Чтобы избежать подобных неприятностей, нужно уметь различать проводники не только по цвету оболочки, но и другими способами, гарантирующими правильный результат.
Домашняя электропроводка: находим ноль и фазу
Установить в домашних условиях, где какой провод находится, можно разными способами. Мы разберем только самые распространенные и доступные практически любому человеку: с использованием обычной электрической лампочки, индикаторной отвертки и тестера (мультиметра).
Про цветовую маркировку фазных, нулевых и заземляющих проводов на видео:
Проверка с помощью электролампы
Перед тем, как приступить к такой проверке, нужно собрать с использованием лампочки устройство для проверки. Для этого ее следует вкрутить в подходящий по диаметру патрон, после чего закрепить на клемме провода, сняв изоляцию с их концов стриппером или обычным ножом. Затем проводники лампы нужно поочередно прикладывать к тестируемым жилам. Когда лампа загорится, это будет означать, что вы нашли фазный провод. Если проверяется кабель на две жилы, уже понятно, что вторая будет нулевой.
Проверка индикаторной отверткой
Хорошим помощником в работе, связанной с электрическим монтажом, является индикаторная отвертка. В основе работы этого недорогого инструмента лежит принцип протекания сквозь корпус индикатора емкостного тока. В ее состав входят следующие основные элементы:
- Металлический наконечник, имеющий форму плоской отвертки, который прикладывается к проводам для проверки.
- Неоновая лампочка, загорающаяся при прохождении сквозь нее тока и сигнализирующая таким образом о фазовом потенциале.
- Резистор для ограничения величины электрического тока, который защищает устройство от сгорания под воздействием мощного потока электронов.
- Контактная площадка, позволяющая при прикосновении к ней создать цепь.
Профессиональные электромонтеры используют в своей работе более дорогие светодиодные индикаторы с двумя встроенными элементами питания, но простенькое устройство китайского производства вполне доступно любому человеку и должно иметься у каждого хозяина дома.
Если вы проверяете наличие напряжения на проводе с помощью этого прибора при дневном свете, то придется приглядываться в ходе работы более внимательно, так как свечение сигнальной лампы будет плохо заметно.
При касании жалом отвертки фазного контакта сигнализатор загорается. При этом ни на защитном нуле, ни на заземлении светиться он не должен, в противном случае можно сделать вывод, что в схеме подключения имеются неполадки.
Пользуясь этим индикатором, будьте внимательны, чтобы нечаянно не коснуться рукой провода под напряжением.
Про определение фазы наглядно на видео:
Проверка мультиметром
Для определения фазы с помощью домашнего тестера прибор нужно поставить в режим вольтметра и измерить попарно величину напряжения между контактами. Между фазой и любым другим проводом этот показатель должен составлять 220 В, а прикладывание щупов к заземлению и защитному нулю должно показывать отсутствие напряжения.
Заключение
В этом материале мы подробно ответили на вопрос, что собой представляют фаза и ноль в современной электрике, для чего они нужны, а также разобрались, какими способами можно определить, где в проводке находится фазная жила. Какой из этих способов предпочтительнее, решать вам, но помните, что вопрос определения фазы, ноля и заземления очень важен. Неправильные результаты проверки могут стать причиной сгорания приборов при подключении, или, что еще хуже – причиной поражения электрическим током.
Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники различаются по назначению, способу подключения и функциональной нагрузки в электрических сетях.
Нулевой рабочий проводник
Нулевой рабочий проводник это проводник сети, подключенный к глухозаземленной нейтрали трансформатора трехфазного или нулевому выводу трансформатора однофазного. По нулевому рабочему проводнику протекает нагрузочный ток. На схеме нулевой рабочий проводник, обозначается буквой «N».
Нулевой защитный проводник
На схемах нулевой защитный проводник обозначается двумя латинскими буквами «PE». В нормальном режиме работы электросети по нулевому защитному проводнику электрический ток не течет.
На схемах буквами PE обозначаются не только нулевой защитный проводник, но и все защитные проводники сети: заземляющие проводники, защитный проводник в системе уравнивания потенциалов, отдельные жилы в кабелях, отдельно проложенные проводники и шины.
Разделение защитного и рабочего нулей электросети
В электросети с глухозаземленной нейтралью TN, нулевой рабочий проводник N и защитный проводник PN, до определенной точки в электросети объединены в один проводник и обозначается этот проводник буквами PEN.
Разделение PEN проводника, обычно, производится на ГЗШ-главной заземляющей шине, которая устанавливается на вводе электроустановки.) рядом с ответвлением к дому (на столбе) или в доме в вводно-распределительном устройстве (ВРУ).
Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники — выводы
- Нулевой рабочий проводник (нейтральный) вместе с фазным проводником участвует в электропитании устройств. По нему течет рабочий ток;
- Нулевой защитный проводник не участвует в электропитании и предназначен для защиты от косвенного прикосновения в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Нулевой рабочий проводник также называют нейтралью. Большинство бытовых приборов питаются от сети переменного 220 В. Для того чтобы подать на них это напряжение, используется один фазный провод, а второй нулевой. Фаза имеет потенциал 220 В, а нулевой провод имеет потенциал 0 относительно источника питания и фазного провода.
Нулевой обозначается как N, а его изоляция должна быть голубого цвета или бело-голубого, в соответствии с . Часто функции нулевого рабочего провода и защитного совмещаются (для ). Такой совместный проводник обозначается PEN и имеет жёлто-зелёную изоляцию с голубыми маркерами (метками) на концах. Аналогичные цветовые обозначения применяются в Европе. В США нулевой рабочий провод может обозначаться белым или серым цветом.
В разных и сетях могут использоваться различные нейтрали (изолированная, глухозаземлённая, эффективно-заземлённая). Выбор того или иного варианта определяется функциональным назначением сети.
В настоящий момент практически все жилые дома в России имеют системы заземления с глухозаземлённой нейтралью. В этом случае электроэнергия поставляется от трёхфазных генераторов по 3 фазам с потенциалом, а также от генератора идёт четвёртый провод — нейтральный (рабочий ноль). Три фазы в конце линии соединяются звездой: таким образом получается конец нейтрали, которая соединяется с нейтралью питающего генератора. Провод, соединяющий эти две нейтрали и называется рабочим нулевым проводником сети.
В случае симметричной нагрузки на все фазы в рабочем нуле отсутствует. Если же нагрузка распределена неравномерно, то по нулевому рабочему проводнику протекает небаланса. Использование такой схемы позволяет добиться саморегулирования всех трёх фаз, при этом на них почти равно между собой.
Для повышения безопасности рабочий ноль в конце линии, а также часто применяются дополнительные заземления: в начале линии и в разных её точках. В домах нулевой рабочий провод подводится к распределительному устройству, от которого уже отходят отдельные нулевые проводники к непосредственным потребителям электроэнергии (например, в квартиры).
Помимо сетей с глухозаземлённой нейтралью, также используются с изолированной нейтралью. В таких сетях отсутствует нулевой рабочий провод. Вместо него при необходимости может использоваться нулевой заземляемый провод.
При использовании трёхфазных линий питания в здании, сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше сечения фазных проводников, при размерах последних до 25 мм2 (алюминий). Если сечение фазных проводников больше 25 мм2, то площадь сечения рабочего нуля должна быть не менее 50% их сечения. Если сеть использует заземляющий рабочий ноль, то при подключении провода к главной заземляющей шине должен присутствовать опознавательный знак «земля».
Даже если на РУ защитный и рабочий нули соединены, дальнейшее их объединение у потребителей не допускается. Т. е. дальше по квартирам пускается два отдельных провода PE и N. Их нельзя соединять потому, что при фаза замыкается на нулевой рабочий проводник, и все устройства, подключённые к защитному проводнику PE (в случае объединения PE и N), окажутся под фазным напряжением, из-за чего возникает большая вероятность поражения человека током.
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.
"Переменное" напряжение - это когда берётся обычное "постоянное" напряжение (как от батарейки), и изгибается по синусу, и оно поэтому то положительное, то отрицательное, то снова положительное, то снова отрицательное.
Напряжение на катушке является "переменным" по своей природе (никто его специально не изгибает) - просто потому что таковы законы физики (электричество из магнитного поля можно получить только тогда, когда магнитное поле "переменное", и поэтому получаемое на катушке напряжение тоже всегда будет "переменным").
Итак, значит, где-то в дебрях электростанции вращается магнит (для примера - обычный, а в реальности - "электромагнит"), называемый "ротором", а вокруг него, на "статоре", закреплены три катушки (равномерно "размазаны" по поверхности статора).
Вращается этот магнит, не человеком, не рабом, и не огромным сказочным големом на цепи, а, например, потоком воды на мощной ГидроЭлектроСтанции (на рисунке магнит стоит на оси турбины в "Генераторе").
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.
Такая схема называется "трёхфазным генератором" : потому что есть три электрических цепи, в каждой из которых (одинаковое) напряжение сдвинуто по фазе.
(на рисунке выше "N-S" - это обозначение магнита: "N" - северный полюс магнита, "S" - южный; также на этом рисунке вы видите те самые три катушки, которые для упрощения понимания маленькие и стоят отдельно друг от друга, но в реальности они по ширине занимают треть окружности и плотно прилегают друг к другу на кольце статора, так как в таком случае получается больший КПД генератора электроэнергии)
Можно было бы с одной такой катушки оба конца проводки просто взять и вести к дому, а там от них чайник запитать.
Но можно сэкономить на проводах: зачем тащить в дом два провода, если можно один конец катушки просто тут же заземлить (воткнуть в землю), а от второго конца вести провод в дом (этот провод назовём "фазой").
В доме этот провод подсоединяется, например, к одному штырьку вилки чайника, а другой штырёк вилки чайника - заземляется (грубо говоря, просто втыкается в землю).
Получим то же самое электричество: одна дырка в розетке будет называться "фазой", а вторая дырка в розетке будет называться "землёй".
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".
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".
Теперь возьмём и подсоединим к "нейтрали" провод, и этот, получается, уже четвёртый провод тоже будет тянуться рядом с тремя фазными проводами (и ещё рядом будет тянуться пятый провод - это "земля", которой можно будет заземлить корпус подключенного электроприбора).
Получается, от генератора теперь будет идти четыре провода (плюс пятый - "земля"), а не три, как раньше.
Подключим эти провода к какой-нибудь нагрузке (например, к какому-нибудь трёхфазному двигателю, который тоже стоит у нас в квартире).
(на рисунке ниже генератор изображён слева, а трёхфазный двигатель - справа; точка G - это "нейтраль").
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).
Зачем нужен этот "нулевой" провод?
Можно было бы, как и раньше, не заморачиваться, и просто подсоединять одну из фаз на один шпенёк вилки чайника, а другой шпенёк вилки чайника соединять с землёй, как мы делали раньше, и чайник бы нормально работал.
Вообще, как я понял, так и делали в старых советских домах: там от подстанции в дом заходят только два провода - провод фазы и провод земли.
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.
Теперь немного математики, для тех, кто умеет её считать, и для тех, кто ещё не устал: попробуем посчитать напряжение между фазой и "нейтралью" (то же самое, что между фазой и "нулём").
(вот ещё ссылка с расчётами , если кто-то захочет заморочиться этим)
Пусть амплитуда напряжения между каждой фазой и "нейтралью" равна U (само напряжение переменное, и скачет по синусу от минус амплитуды до плюс амплитуды).
Тогда напряжение между двумя фазами равно:
U sin(a) - U sin(a + 120) = 2 U sin((-120)/2) cos((2a + 120)/2) = -√3 U cos(a + 60).
То есть, напряжение между двумя фазами в √3 ("квадратный корень из трёх") раз больше напряжения между фазой и "нейтралью".
Поскольку наш трёхфазный ток на подстанции имеет напряжение 380 Вольт между фазами, то напряжение между фазой и нулём получается равным 220 Вольтам.
Для этого и нужен "ноль" - для того, чтобы всегда, при любых условиях, при любых нагрузках в сети, иметь напряжение в 220 Вольт - ни больше, ни меньше. Оно всегда постоянно, всегда 220 Вольт, и вы можете быть уверены, что пока вся электрика в доме правильно подсоединена, у вас ничего не сгорит.
Если бы не было нулевого провода, то при разной нагрузке на каждую из фаз возник бы так называемый "перекос фаз", и у кого-то что-то могло бы сгореть в квартире (возможно даже в прямом смысле слова, вызвав пожар). Например, банально могла бы загореться изоляция проводки, если она не является пожаробезопасной.
До сих пор мы для простоты рассматривали случай воображаемого трёхфазного генератора, стоящего прямо в квартире.
Поскольку расстояние от квартиры до дворовой подстанции мало, и на проводах можно не экономить, то можно (и нужно, так же удобнее) перенести этот воображаемый трёхфазный генератор из квартиры в подстанцию.
Мысленно перенесли.
Теперь разберёмся с воображаемостью генератора. Понятно, что реальный генератор стоит не на подстанции, а где-нибудь далеко, на ГидроЭлектроСтанции, за городом. Можем ли мы на подстанции, имея три входящих фазных провода от ЛЭП, как-нибудь их соединить так, чтобы получилось всё то же самое, как если бы генератор стоял прямо в этой подстанции? Можем, и вот как.
В дворовой подстанции приходящее с ЛЭП трёхфазное напряжение снижается так называемым "трёхфазным" трансформатором до 380 Вольт на каждой фазе.
Трёхфазный трансформатор - это в простейшем случае просто три самых обычных трансформатора: по одному на каждую фазу
В реальности его конструкцию немного улучшили, но принцип работы остался тем же самым:
Бывают маленькие, и не очень мощные, а бывают большие и мощные:
Таким образом, входящие фазные провода от ЛЭП не прямо подсоединяются и заводятся в дом, а идут на этот огромный трёхфазный трансформатор (каждая фаза - на свою катушку), из которого уже "бесконтактным" способом, через электромагнитную индукцию, передают электроэнергию на три выходные катушки, от которых она идёт по проводам в жилой дом.
Поскольку на выходе из трёхфазного трансформатора имеются те же самые три фазы, которые вышли из трёхфазного генератора на электростанции, то здесь можно точно так же одни концы (условно, "левые") этих трёх выходных катушек трансформатора соединить друг с другом, чтобы получить "нейтраль" у себя на подстанции. А из нейтрали - вывести в жилой дом четвёртый "нулевой провод", вместе с тремя фазными (идущими от условно "правых" концов этих трёх выходных катушек трансформатора). И ещё добавить пятый провод - "землю".
Таким образом, из подстанции в итоге выходят три "фазы", "ноль" и "земля" (всего - пять проводов), и далее распределяются на каждый подъезд (например, можно распределить по одной фазе в каждый подъезд - получается по три провода заходит в каждый подъезд: одна фаза, ноль и земля), на каждую лестничную площадку, в электрораспределительные щитки (где счётчики стоят).
Итак, мы получили все три провода, выходящие из подстанции: "фаза", "ноль" (иногда "ноль" называют ещё "нейтралью") и "земля".
"фаза" - это любая из фаз трёхфазного тока (уже пониженного до 380 Вольт между фазами на подстанции; между фазой и нулём получится ровно 220 Вольт).
"ноль" - это провод от "нейтрали" на подстанции.
"земля" - это просто провод от хорошего правильного грамотного заземления (например, припаян к длинной трубе с очень малым сопротивлением, вбитой глубоко в землю рядом с подстанцией).
Внутри подъезда фазовый провод по схеме параллельного включения расщипляется на все квартиры (то же самое делается с нулевым проводом и проводом земли).
Соответственно, делиться ток по квартирам будет по правилу параллельного тока: напряжение в каждую квартиру будет идти одно и то же, а сила тока - тем больше, чем больше подключенная нагрузка в каждой квартире.
То есть, в каждую квартиру сила тока будет идти "каждому по потребностям" (и проходить через квартирный счётчик, который это всё будет подсчитывать).
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).
Если ещё у кого-то остался вопрос: зачем тянуть в дом все три провода, если можно было бы тянуть только два - фазу и ноль или фазу и землю?
Только фазу и землю тянуть не получится (в общем случае).
Выше мы посчитали, что напряжение между фазой и нулём всегда равно 220 Вольтам.
А вот чему равно напряжение между фазой и землёй - это не факт.
Если бы нагрузка на всех трёх фазах всегда была равной (см. схему "звезды", когда я объяснял её выше), то напряжение между фазой и землёй было бы всегда 220 Вольт (просто вот такое совпадение).
Если же на какой-то из фаз нагрузка будет значительно больше нагрузки на других фазах (скажем, кто-нибудь включит супер-сварочную-установку), то возникнет "перекос фаз" , и на малонагруженных фазах напряжение относительно земли может подскочить вплоть до 380 Вольт.
Естественно, техника (без «предохранителей») в таком случае горит, и незащищённые провода тоже могут загореться, что может привести к пожару в квартире.
Точно такой же перекос фаз получится, если провод "нуля" оборвётся, или даже просто отгорит на подстанции, если по нулевому проводу пойдёт слишком большой ток (чем больше "перекос фаз", тем сильнее ток идёт по проводу нуля).
Поэтому в домашней сети обязательно должен использоваться ноль, и нельзя ноль заменить землёй.
Помню, когда мой отец делал разводку в его квартире в новостройке в Москве, и видел знакомый ему с советской молодости провод земли, а потом видел незнакомый ему провод ноля, то он, недолго думая, просто откусывал кусачками провод ноля, приговаривая, что "а он не нужен"...
Тогда зачем нам в доме нужен провод "земли"?
Для того, чтобы "заземлять" корпусы электроприборов (компьютеров, чайников, стиральных и посудомоечных машин), для того, чтобы от них не било током при прикосновении.
Приборы тоже иногда ломаются.
Что будет, если провод фазы, где-нибудь внутри прибора, отвалится и упадёт на корпус прибора?
Если корпус прибора вы заранее заземлили, то возникнет "ток утечки" (произойдёт короткое замыкание фазы на землю, вследствие чего упадёт ток в основном проводе фаза-ноль, потому что почти всё электричество устремится по пути меньшего сопротивления - по создавшемуся короткому замыканию фазы на землю).
Этот ток утечки будет немедленно замечен либо "автоматом" стоящим в щитке, либо "Устройством Защитного Отключения" (УЗО), тоже стоящим в щитке, и оно сразу разомкнёт цепь.
Почему недостаточно обычного "автомата", и зачем ставят именно УЗО? Потому что у "автомата" и у УЗО разный принцип работы (а ещё, "автомат" срабатывает гораздо позже, чем УЗО).
УЗО наблюдает за входящим в квартиру током (фаза) и исходящим из квартиры током (ноль), и размыкает цепь, если эти токи неодинаковы (в то время как "автомат" измеряет только силу тока на фазе, и размыкает цепь, если ток на фазе превосходит допустимый предел).
Принцип работы УЗО очень прост и логичен: если входящий ток не равен исходящему, то, значит, где-то "протекает": где-то фаза имеет какой-то контакт с землёй, чего по правилам быть не должно.
УЗО измеряет разность между силой тока на фазе и силой тока на нуле. Если эта разность превышает несколько десятков миллиАмперов, то УЗО немедленно срабатывает и выключает электричество в квартире, чтобы никто не пострадал, прикоснувшись ко сломанному прибору.
Если бы в щитке не стояло УЗО, и вышеупомянутый провод фазы внутри корпуса, скажем, компьютера, отвалился бы, и замкнулся бы на заземлённый корпус компьютера, и лежал бы так себе незамеченным, а, потом, через пару дней, человек стоял бы рядом, и разговаривал по телефону, оперевшись одной рукой на корпус компьютера, а другой рукой - скажем, на батарею отопления (которая тоже фактически является одной гигантской землёй, т.к. протяжённость отопительной сети огромная), то догадайтесь, что бы стало с этим человеком.
А если бы, например, УЗО стояло, но корпус компьютера не был бы заземлён, то УЗО сработало бы только во время прикосновения человека к корпусу и батарее. Но, по крайней мере, оно бы в любом случае мгновенно сработало, в отличие от "автомата", который бы сработал только через некоторый промежуток времени, пусть и маленький, но не мгновенно, как УЗО, и к тому времени человек мог бы быть уже "зажарен". Казалось бы, тогда, можно и не заземлять корпусы электроприборов - УЗО же в любом случае "мгновенно" сработает и разомкнёт цепь. Но кто-нибудь хочет испытать судьбу на предмет того, успеет ли УЗО достаточно "мгновенно" сработать и отключить ток, пока этот ток не нанесёт серьёзных повреждений организму?
Так что и "земля" нужна, и УЗО нужно ставить.
Поэтому нужны все три провода: "фаза", "ноль" и "земля".
В квартире к каждой розетке подходит тройка проводов "фаза", "ноль", "земля".
Например, из щитка на лестничной площадке выходят три этих провода (вместе с ними ещё телефон, витая пара для интернета - всё это называют "слаботочкой", потому что там протекают маленькие токи, неопасные), и идут в квартиру.
В квартире на стене (в современных квартирах) висит внутренний квартирный щиток.
Там эти три провода расщепляются и на каждую "точку доступа" к электричеству стоит свой отдельный "автомат", подписнанный: "кухня", "зал", "комната", "стиральная машина", и так далее.
(на рисунке ниже: сверху стоит "общий" автомат; после которого стоят подписанные "отдельные" автоматы; зелёный провод - земля, синий - ноль, коричневый - фаза: это стандарт цветового обозначения проводов)
От каждого такого "отдельного" автомата своя, отдельная, тройка проводов уже идёт к "точке доступа": тройка проводов к печке, тройка проводов к посудомойке, одна тройка проводов на все зальные розетки, тройка проводов на освещение, и т.п..
Наиболее популярно сейчас совмещать "главный" автомат и УЗО в одном устройстве (на рисунке ниже оно показано слева). Счётчик электроэнергии ставится между "главным" общим автоматом (который имеет также встроенное УЗО) и остальными, "отдельными", автоматами (синий - ноль, коричневый - фаза, зелёный - земля: это стандарт цветового обозначения проводов):
Вроде бы, по этой теме пока всё.
У начинающих электриков часто возникает вопрос: «Какой провод нулевой в системе электроснабжения дома?». Чтобы ответить на этот вопрос, следует знать, что нулевой провод необходим, чтобы избежать «перекоса фаз». Специалисты стремятся добиться равномерной нагрузки при электроснабжении потребителей. Чтобы понятно объяснить это явление, в качестве примера возьмём многоквартирный дом, где равное количество квартир подключается к одной из трёх фаз. Однако неравномерное потребление в этом случае всё равно остаётся. Ведь люди в каждой квартире пользуются различными электроприборами в разное время дня и ночи.
Принцип работы нулевого провода
Электроэнергия приходит к потребителям от трансформатора напряжения, которая способна преобразовать напряжение промышленной сети в Вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме «звезда», т. е. три провода соединяются в одной точке «ноль». Второй конец высоковольтных проводов выводится на клеммы под названиями А, B и С.
Соединённые вместе концы в точке «ноль» подключаются к контуру заземления в подстанции. Там же происходит и разделение высоковольтного провода нулевого сопротивления на:
- (окрашивается в жёлто-зелёный цвет);
- рабочий ноль (окрашивается синим цветом).
По описанной выше схеме работает система электроснабжения в новостройках. Она именуется, как система TN-S. В здания электрики подводят 3 фазы, РЕ-проводник, а также нулевой провод.
В большинстве старых многоквартирных домов отсутствует РЕ-проводник. Система электроснабжения состоит из 4 проводов, её именуют TN-C. Она устарела и считается небезопасной. Заземление нулевого провода в этом случае осуществляется в распределительном щитке дома.
Фазы и ноль от трансформатора напряжения проводят до жилых помещений подземными или надземными высоковольтными проводами, подсоединяя их в дальнейшем к вводному щитку дома. Тем самым образуется система из трёх фаз с напряжением 380/220 вольт. От вводного щитка электромонтёры разводят провода по подъездам и квартирам. К потребителям поступает электричество при помощи проводов, подключённых к одной из трёх фаз с напряжением сети 220 вольт. Также в жилое помещение проводят защитный провод PE (только при использовании новой системы TN-S) и нулевой провод.
Когда провода нулевого сопротивления проведены к каждому потребителю электроэнергии, неравномерная нагрузка на электросети практически исчезает.
Зачем нужен защитный проводник РЕ?
Защитный провод или РЕ необходим для дополнительной защиты дома. В случае короткого замыкания он отводит ток от места разрушения проводки, тем самым защищая людей от удара электрическим током, а имущество от пожара.
В такой сети нагрузка распределяется равномерно, так как на каждом этаже многоквартирного дома осуществлена разводка по фазам.
Электрическая система, подведённая к жилым помещениям, представляет собой «звезду», которая повторяет все векторные характеристики
Такая система надёжна и оптимальна, но и в ней существуют и свои недостатки, так как периодически возникают неисправности. Чаще всего перебои подачи электричества связаны с плохим качеством проводов, а также с некачественным их соединением.
Причины обрыва в нуле и фазах
При плохом контакте проводов и повышенных нагрузках на систему электроснабжения происходит разрыв сети.
В случае обрыва любого из трёх проводников, питающих дом, потребители, подключённые к нему, не будут получать электроэнергию. При этом другие потребители, которые подключены к оставшимся двум фазам, получают электричество в полном объёме. Ток нулевом проводе суммируется из оставшихся в рабочем состоянии фаз, и будет равен этой величине.
Все обрывы в сети связаны с отключением питания квартир от электричества. Такие аварии не способны повредить электроприборы. Опасные ситуации, угрожающие пожаром в помещении и поломкой техники, возникают в том случае, если соединение между трансформатором напряжения на подстанции и распределительным щитком обрывается. Такая ситуация возникает из-за множества факторов, но наиболее вероятная причина перебоев в электроснабжении происходит по ошибке бригады электриков.
Причины возникновения короткого замыкания
Короткое замыкание становится возможным, когда ток не проходит через «ноль» к контуру заземления А0, В0 и С0. Вместо этого токи двигаются по внешним контурам АВ, ВС и СА, которые питаются от напряжения в 360 вольт. Таким образом, на одном квартирном щитке может оказаться слишком маленькое напряжение, так как экономный жилец выключил все электроприборы, а на другом образовывается напряжение, приближённое к линейному - 360 вольт. Это и становится причиной повреждения проводов. Приборы, в свою очередь, перегреваются в результате поступления на них нерасчётных токов.
Чтобы избежать такой ситуации и защититься от резкого скачка напряжения, имеются приборы защиты, которые устанавливаются внутри квартирных щитков. Также их ставят в корпусе дорогостоящих электроприборах для предотвращения поломок, например, в холодильниках и морозильных камерах.
Метод определения нуля и фазы в доме
Чтобы выявить неисправность в электропроводке дома, чаще всего используют бюджетную отвёртку со световым индикатором. Такой прибор работает благодаря прохождению внутри его корпуса ёмкостного тока. Внутренняя часть такого прибора оснащена следующими составными частями:
- металлический оголённый наконечник, который служит для присоединения его к фазе или нулевому проводнику;
- резистор, который снижает амплитуду проходящего по отвёртке тока до безопасной величины;
- который загорается при протекании тока по металлической части прибора. Горящий индикатор свидетельствует о наличии тока в фазе;
- площадка, благодаря которой ток проходит сквозь тело человека и достигает потенциала земли.
Опытные электрики для поиска неисправностей приобретают более функциональные приборы, к примеру, многофункциональный электронный индикатор в виде отвёртки, работающий на двух батарейках, благодаря которым устройство способно создавать напряжение 3 вольта. Помимо определения фазы, такие устройства выполняют и другие задачи.
Если лампочка засветилась при соприкосновении прибора с электрическим контактом, значит обнаружена фаза. При соприкосновении индикатора с проводниками PE и N световой индикатор гореть не должен. Если это не так, значит электрическая схема является неисправной.
Причины повреждения нуля в цепи
Повреждение нулевого проводника происходит обычно в тех местах, где подключение осуществлено некачественно. Если сопротивление в местах соединения достаточно велико, происходит нагрев проводов. От повышенных температур место соединения окисляется, в результате чего сопротивление увеличивается ещё больше. Проводка нагревается до температуры плавления, из-за чего проблемное место соединения полностью разрушается.
Как избежать короткого замыкания?
Для обеспечения надёжного соединения металлических проводов необходимо увеличить площадь контакта. Соединения длиной в 1 см отгорят спустя месяц, если увеличить длину скрутки в 2 раза, проводка прослужит год, а вот если соединить провода скруткой таким образом, чтобы длина соприкосновения составляла 5 см, то работать проводник будет много лет. Чтобы обезопасить дом ещё больше, необходимо обмотать место соединения неизолированным куском проволоки.
Современные инструменты для соединения контактов
Метод скрутки в качестве соединения двух проводящих частей давно устарел, сейчас электрики используют инструменты для соединения (СИЗ). Корпус такого изделия выполнен в форме колпачка, который накручивает провода друг на друга, делая соединение весьма надёжным.
Ещё более удобны в использовании Достаточно концы двух проводов, которые необходимо соединить вместе, вставить в специальные пазы до щелчка. После этого соединение расцепить довольно сложно.
