Что такое "фаза", "ноль" и "земля", и зачем они нужны. Фаза и нейтраль

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.

"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".

Вот мы и получили "трёхфазный ток", идущий от генератора "трёхфазного тока".Это "трёхфазное" напряжение идёт по проводам Линии ЭлектроПередач (ЛЭП) к нам во двор, в дворовую подстанцию (домик такой стоит, рядом с детской площадкой, со знаком "осторожно, высокое напряжение").И не только "к нам во двор" - по всей огромной России тянули наши предки эти ЛЭПы во времена ударных пятилеток коммунизма (а это огого какая гигантская работа: тянули электричество, прокладывали дороги, осушали болота, заводы строили по всей стране, поднимали целину - это не в офисах под кондиционерами сидеть).

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).

Такое высокое напряжение нужно, потому что нужна большая мощность тока: весь город энергию ест, как-никак, да и различные заводы потребляют порою огого сколько мощности: металлургические, например.Большую мощность тока можно получить либо повышая силу тока, либо повышая напряжение (потому что мощность тока - это сила тока умноженная на напряжение).При этом чем больше сила тока, тем больше энергии тратится впустую при преодолении сопротивления проводов при передаче электроэнергии на расстояние по проводам (потерянная энергия равняется силе тока в квадрате, умноженной на сопротивление проводов - именно поэтому чем толще провода в ЛЭП, тем экономичнее, потому что чем толще провод, тем меньше его сопротивление).Поэтому экономически целесообразно повышать мощность передаваемого тока, наращивая не силу тока, а напряжение (напряжению никак не мешает сопротивление проводов - такова его природа).Потребитель потребляет из розетки именно мощность (силу тока, умноженную на напряжение), а не отдельно ток и не отдельно напряжение, поэтому его не волнует, в каком виде эта мощность к нему в дом придёт по проводам: будет ли там больше тока и меньше напряжения, или, наоборот, больше напряжения и меньше тока - потребителя волнует только мощность в целом.

Поэтому на электростанции, перед передачей электроэнергии в провода ЛЭП, излишнюю силу тока, выработанного электрогенератором, перегоняют в напряжение, а при приёме тока в «подстанции» во дворе вашего дома выполняется обратное преобразование - излишнее напряжение перегоняют обратно в силу тока, поскольку к этому моменту весь путь по ЛЭП уже успешно пройден электроэнергией с минимальными потерями.

Прямо всю силу тока перекачать в напряжение не получится, потому что при гигантских напряжениях в проводах возникают свои сложности (может пробить через изоляцию, например, или зажарить человека, проходящего под ЛЭП, или ещё чего-нибудь).Вот забавное видео про короткое замыкание ЛЭП в 110 килоВольтов - весёлый феерверк:

Занимательный факт: при длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров возникает ещё один вид потерь — радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц, провод работает как антенна.

Я уже объяснил, что такое "фаза" и что такое "земля", и дальше я объясню, что такое "ноль" ("нулевой провод") и зачем он нужен. Объяснение займёт следующие несколько абзацев, и может показаться непростым, но для понимания того, что такое "ноль", придётся понять это объяснение.

Для упрощения, пока представим, что как будто бы трёхфазный генератор стоит не на ГидроЭлектроСтанции, а прямо у нас в квартире. Условно "левые" концы катушек на статоре мы, как и раньше, соединяем вместе.

Такой способ соединения называется соединением по схеме "звезда". Полученная точка соединения трёх фазных проводов называется "нейтралью".

"Нейтраль" обычно заземляют для большей безопасности: если нейтраль не заземлить, то потом когда одна из фаз случайно замкнётся на землю где-нибудь в доме, то полученная электрическая цепь будет разомкнутой - не будет токопроводящего пути от места касания фазой земли в доме обратно на эту фазу на подстанции. А если бы нейтраль заземлили на подстанции, то обратный путь с земли в доме на фазу на подстанции прошёл бы через землю: землю можно в данном случае представить как огромный проводник, хотя строго говоря это и не так, она же не металлическая, но для наглядности можно представить её как один огромный проводник. Итак, при отсутствии заземления "нейтрали" на подстанции, при коротком замыкании фазы на землю ток из фазы в землю не пойдёт (или, может быть, пойдёт, но будет относительно небольшим), и такая неисправность не будет засечена специально созданными для этого приборами ("автоматами"), и эти приборы ("автоматы") не смогут вовремя предотвратить опасное замыкание фазы на землю, выключив электричество. Подробнее принцип работы "автоматов" описан в конце этой статьи. А если вас заинтересует более подробное объяснение, зачем используется именно заземлённая нейтраль, то можете прочесть его по этой ссылке.

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):

И вот ещё до кучи схема, по сути, о том же (только здесь главный автомат и УЗО - это разные устройства):

Каждый "автомат" изготовлен на заводе под определённую максимально допустимую силу тока.

Поэтому он "вырубается", если вы даёте слишком большую нагрузку на "точке доступа" (например, включили слишком много всего мощного в розетки в зале).

Также, автомат "вырубится" в случае "короткого замыкания" (замыкания фазы на ноль), чем спасёт вашу квартиру от пожара.

Жизнь человека, при отсутствии правильного заземления электроприборов, автомат без УЗО не спасёт, так как автомат слишком медленно срабатывает (это более грубое устройство, так сказать).

Вроде бы, по этой теме пока всё.

halt-hammerzeit.blogspot.com

Фаза ноль земля что это

ФАЗА, НОЛЬ, ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Давайте для начала разберемся что такое фаза и что такое ноль, а потом посмотрим как их найти.

В промышленных масштабах у нас производится трехфазный переменный ток. а в быту мы используем, как правило, однофазный. Это достигается за счет подключения нашей проводки к одному из трех фазовых проводов (рисунок 1), причем, какая именно фаза приходит в квартиру нам, для дальнейшего рассмотрения материала, глубоко безразлично. Поскольку этот пример очень схематичен, следует кратко рассмотреть физический смысл такого подключения (рисунок 2).

Фаза ноль земля что это

Электрический ток возникает при наличии замкнутой электрической цепи, которая состоит из обмотки (Lт) трансформатора подстанции (1), соединительной линии (2), электропроводки нашей квартиры (3). (Здесь обозначение фазы L, нуля — N).

Еще момент — чтобы по этой цепи протекал ток, в квартире должен быть включен хотя бы один потребитель электроэнергии Rн. В противном случае тока не будет, но НАПРЯЖЕНИЕ на фазе останется.

Один из концов обмотки Lт на подстанции заземлен, то есть имеет электрический контакт с грунтом (Змл). Тот провод, который идет от этой точки является нулевым, другой — фазовым.

Отсюда следует еще один очевидный практический вывод: напряжение между «нулем» и «землей» будет близко к нулевому значению (определяется сопротивлением заземления), а «земля» — «фаза», в нашем случае 220 Вольт.

Кроме того, если гипотетически ( На практике так делать нельзя! ) заземлить нулевой провод в квартире, отключив его от подстанции (рис.3), напряжение «фаза» — «ноль» у нас будет те же 220 Вольт.

Что такое фаза и ноль разобрались. Давайте поговорим про заземление. Физический смысл его, думаю уже ясен, поэтому предлагаю взглянуть на это с практической точки зрения.

Фаза ноль земля что это

При возникновении по каким- либо причинам электрического контакта между фазой и токопроводящим (металлическим, например) корпусом электроприбора, на последнем появляется напряжение.

В описанной выше ситуации защиту от поражения электрическим током может также обеспечить устройство защитного отключения.

При касании этого корпуса может возникнуть, протекающий через тело электрический ток. Это обусловлено наличием электрического контакта между телом и «землей» (рис.4). Чем меньше сопротивление этого контакта (влажный или металлический пол, непосредственный контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи отопления, металлические водопроводные трубы) тем большая опасность Вам грозит.

Решение подобной проблемы состоит в заземлении корпуса (рисунок 5), при этом опасный ток «уйдет» по цепи заземления.

Конструктивно реализация этого способа защиты от поражения электрическим током для квартир, офисных помещений состоит в прокладке отдельного заземляющего проводника РЕ (рис.6), который впоследствии заземляется тем или иным образом.

Как это делается — тема для отдельного разговора, поскольку существуют различные варианты со своими достоинствами, недостатками, но для дальнейшего понимания этого материала они не принципиальны, поскольку предлагаю рассмотреть нескольку сугубо практических вопросов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ И НОЛЬ

Где фаза, где ноль — вопрос, возникающий при подключении любого электротехнического устройства.

Для начала давайте рассмотрим как найти фазу. Проще всего это сделать индикаторной отверткой (рисунок 7).

Фаза ноль земля что это

Токопроводящим жалом индикаторной отвертки (1) касаемся контролируемого участка электрической цепи (во время работы контакт этой части отвертки с телом недопустим!), пальцем руки касаемся контактной площадки 3, свечение индикатора 2 свидетельствует о наличии фазы.

Помимо индикаторной отвертки фазу можно проверить мультиметром (тестером), правда это более трудоемко. Для этого мультиметр следует перевести в режим измерения переменного напряжения с пределом более 220 Вольт. Одним щупом мультиметра (каким — безразлично) касаемся участка измеряемой цепи, другим — естественного заземлителя (батареи отопления, металлические водопроводные трубы). При показаниях мультиметра, соответствующим напряжению сети (около 220 В) на измеряемом участке цепи присутствует фаза (схема рис.8).

Фаза ноль земля что это

Обращаю Ваше внимание — если проведенные измерения показывают отсутствие фазы утверждать что это ноль нельзя. Пример на рисунке 9.

Сейчас в точке 1 фазы нет.
При замыкании выключателя S она появляется.

Поэтому следует проверить все возможные варианты.

Хочу заметить, что при наличии в электропроводке провода заземления отличить его от нулевого проводника методом электрических измерений в пределах квартиры невозможно. Как правило, провод, которым выполнено заземление имеет желто зеленый цвет, но лучше убедиться в этом визуально, например снять крышку розетки и посмотреть какой провод подсоединен к заземляющим контактам.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Фаза, ноль и земля – что это такое?

Электрическая энергия, которой мы пользуемся, вырабатывается генераторами переменного тока на электростанциях. Их вращает энергия сжигаемого топлива (угля, газа) на ТЭС, падающей воды на ГЭС или ядерного распада на АЭС. До нас электричество добирается через сотни километров линий электропередач, претерпевая по дороге преобразования с одной величины напряжения в другую. От трансформаторной подстанции оно приходит в распределительные щитки подъездов и далее – в квартиру. Или по линии распределяется между частными домами поселка или деревни.

Разберемся, откуда берутся понятия «фаза», «ноль» и «земля». Выходной элемент подстанции — понижающий трансформатор. с его обмоток низкого напряжения идет питание потребителю. Обмотки соединяются в звезду внутри трансформатора, общая точка которой (нейтраль ) заземляется на трансформаторной подстанции. Отдельным проводником она идет к потребителю. Идут к нему и проводники трех выводов других концов обмоток. Эти три проводника называются «фазами » (L1, L2, L3), а общий проводник – нулем (PEN).

Система с глухозаземленной нейтралью

Поскольку нулевой проводник заземлен, то такая система называется «системой с глухозаземленной нейтралью ». Проводник PEN называется совмещенным нулевым проводником. До выхода в свет 7-го издания ПУЭ ноль в таком виде доходил до потребителя, что создавало неудобства при заземлении корпусов электрооборудования. Для этого их соединяли с нулем, и это называлось занулением. Но через ноль шел и рабочий ток, и его потенциал не всегда равнялся нулю, что создавало риск поражения электрическим током.

Теперь из вновь вводимых трансформаторных подстанций выходят два нулевых проводника: нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ). Функции их разделены: по рабочему протекает ток нагрузки, а защитный соединяет подлежащие заземлению токопроводящие части с контуром заземления подстанции. На отходящих от нее линиях электропередачи нулевой защитный проводник дополнительно соединяют с контуром повторного заземления опор, содержащих элементы защиты от перенапряжений. При вводе в дом его соединяют с контуром заземления.

Напряжения и токи нагрузки в системе с глухозаземленной нейтралью

Напряжение между фазами трехфазной системы называют линейным. а между фазой и рабочим нулем – фазным. Номинальные фазные напряжения равны 220 В, а линейные – 380 В. Провода или кабели, содержащие в себе все три фазы, рабочий и защитный ноль, проходят по этажным щиткам многоквартирного дома. В сельской местности они расходятся по поселку при помощи самонесущего изолированного провода (СИП). Если линия содержит четыре алюминиевых провода на изоляторах, значит, используются три фазы и PEN. Разделение на N и РЕ в таком случае выполняется для каждого дома индивидуально во вводном щитке.

К каждому потребителю в квартиру приходит одна фаза, рабочий и защитный ноль. Потребители дома распределяются по фазам равномерно, чтобы нагрузка была одинаковой. Но на практике этого не получается: невозможно предугадать, какую мощность будет потреблять каждый абонент. Так как токи нагрузки в разных фазах трансформатора не одинаковы, то происходит явление, называемое «смещением нейтрали ». Между «землей» и нулевым проводником у потребителя появляется разность потенциалов. Она увеличивается, если сечения проводника недостаточно или его контакт с выводом нейтрали трансформатора ухудшается. При прекращении связи с нейтралью происходит авария: в максимально нагруженных фазах напряжение стремится к нулю. В ненагруженных фазах напряжение становится близким к 380 В, и все оборудование выходит из строя.

В случае, когда в такую ситуацию попадает проводник PEN, под напряжением оказываются все зануленные корпуса щитов и электроприборов. Прикосновение к ним опасно для жизни. Разделение функции защитного и рабочего проводника позволяет избежать поражения электрическим током в такой ситуации.

Как распознать фазные и защитные проводники

Фазные проводники несут в себе потенциал относительно земли, равный 220 В (фазному напряжению). Прикосновение к ним опасно для жизни. Но на этом основан способ их распознавания. Для этого применяется прибор, называемый однополюсным указателем напряжения или индикатором. Внутри него расположены последовательно соединенные лампочка и резистор. При прикосновении к «фазе» индикатором ток протекает через него и тело человека в землю. Лампочка светится. Сопротивление резистора и порог зажигания лампочки подобраны так, чтобы ток был за гранью чувствительности человеческого организма и им не ощущался.

Конструкция однополюсного указателя напряжения

Для чего нужны фаза, ноль и заземление?

Известно, что электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях при помощи генераторов переменного тока. Затем, по линиям электропередач от трансформаторных подстанций электроэнергия поступает потребителям. Разберем подробнее, каким образом энергия подводится к подъездам многоэтажных домов и частным домам. Это даст понять даже чайникам в электрике, что такое фаза, ноль и заземление и зачем они нужны.

Простое объяснение

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру. Помимо этого назначение нуля в электропроводке — выравнивание фазного напряжения. Заземляющий провод, называемый так же землей, не находится под напряжением и предназначен для защиты человек от поражения электрическим током. Подробнее о заземлении вы можете узнать в соответствующем разделе сайта.

Фаза ноль земля что это

Надеемся, наше простое объяснение помогло разобраться в том, что такое ноль, фаза и земля в электрике. Также рекомендуем изучить цветовую маркировку проводов. чтобы понимать, какого цвета фазный, нулевой и заземляющий проводник!

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Фаза ноль земля что это

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Фаза ноль земля что это

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено. Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током.

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме, в которых даются определения понятиям фазы, нуля и заземления:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны. Если возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам в разделе «Задать вопрос электрику «!

Рекомендуем также прочитать:

Источники: http://eltechbook.ru/zakon_faza.html, http://electric-tolk.ru/faza-nol-i-zemlya-chto-eto-takoe/, http://samelectrik.ru/dlya-chego-nuzhny-faza-nol-i-zazemlenie.html

electricremont.ru

Что такое "фаза", "ноль" и "земля", и зачем они нужны.

Начнём с основ.Допустим, на электростанции, вращается магнит (для примера - обычный, а в реальности - электромагнит), называемый "ротором", а вокруг него, на "статоре", закреплены три катушки (размазаны по статору).

Вращает этот магнит, скажем, поток воды на ГидроЭлектроСтанции.

Поскольку в таком случае магнитный поток, проходящий через катушки, меняется, то в катушках создаётся напряжение.Каждая из трёх катушек - отдельная цепь, и в каждой из этих трёх цепей возникает одинаковое напряжение, сдвинутое на треть окружности друг относительно друга.Получается "трёхфазный генератор".

Можно было бы с одной такой катушки два провода просто взять и вести к дому, а там от них чайник запитывать.

Но можно сделать экономнее: зачем тащить два провода, если можно один конец катушки просто тут же заземлить, а от второго конца вести провод в дом.Этот провод назовём "фазой".В доме этот провод подсоединить к одному штырьку вилки чайника, а другой штырёк вилки - заземлить.Получим то же самое электричество.Теперь, раз уж у нас три катушки, сделаем так: (например) левые концы катушек соединим вместе тут же, и заземлим.А оставшиеся три провода и потянем к потребителю.Получится, мы тянем к потребителю три "фазы".Вот мы и получили "трёхфазный ток".Точнее, генератор "трёхфазного тока".Это "трёхфазное" напряжение идёт по проводам Линии ЭлектроПередач (ЛЭП) к нам во двор, в дворовую подстанцию (домик такой стоит, рядом с детской площадкой).

"Трёхфазный ток" был изобретён Николой Теслой.

Передача электричества в виде трёхфазного тока, некоторые говорят, экономичнее (я не знаю, чем), 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 хрень на трёхфазном токе: достаточно просто точно так же подсоединить эти три фазы к трём катушкам на окружности, 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 ток — около трёхсот Амперов).Такое высокое напряжение нужно, потому что нужна большая мощность тока: весь город энергию ест, как-никак.Большую мощность тока можно получить либо повышая силу тока, либо повышая напряжение.При этом чем больше сила тока, тем больше энергии тратится впустую при преодолении сопротивления проводов (потерянная энергия равняется силе тока в квадрате, умноженной на сопротивление проводов).Поэтому экономически целесообразно повышать мощность передаваемого тока наращивая напряжение.Потребитель потребляет из розетки именно мощность (силу тока, умноженную на напряжение), а не что-то отдельное, поэтому его не волнует, каким образом эта мощность к нему в дом попадёт.Кстати, интересный момент: над силой тока в линии электропередачи мы вообще говоря не властны: сила тока — это мера того, как сильно ток течёт по проводам.Можно сравнить это с силой тока холодной воды по трубам: если все краны включат в ванных, то сила тока воды будет очень большой, а если, наоборот, все краны свои закроют, то вода по трубам вообще не будет течь, и мы никак не можем управлять этой силой тока.А вот напряжению тока вообще без разницы, потребляет ли кто-нибудь ток, или нет — оно полностью в нашей власти, и только мы можем им управлять.Поэтому в ЛЭП за основу берётся именно напряжение тока, и именно с ним работают: перед передачей тока по проводам, излишнюю силу тока, выработанного электрогенератором, перегоняют в напряжение, а при приёме тока в «подстанции» во дворе вашего дома - наоборот, излишнее напряжение перегоняют обратно в силу тока, поскольку весь путь успешно пройден током с минимальными потерями.Прямо всю силу тока перекачать в напряжение не получится, потому что при гигантских напряжениях в проводах возникают свои сложности (может пробить через изоляцию, например, или зажарить человека, проходящего под проводом, или ещё чего-нибудь).Кстати, забавное видео про короткое замыкание на линии ЛЭП:Теперь рассмотрим подробнее "трёхфазный ток".Это три провода, по которым течёт одинаковый ток, но сдвинутый на 120 градусов (треть окружности) друг относительно друга.Какое напряжение у этого тока?Напряжение всегда измеряется между чем-то и чем-то.Напряжением трёхфазного тока называется напряжение между двумя его фазами ("линейное" напряжение).Там, где мы соединили все три фазы вместе в одной точке (это называется соединением по схеме "звезда"), мы получили "нейтраль" (G на рисунке).В ней, как нетрудно догадаться (или посчитать по формулам тригонометрии) напряжение равно нулю.Пока просто попробуем подключить генератор к нагрузке, стоящей рядом.Если все три выходящие из генератора линии соединить, через сопротивления, во вторую "нейтраль" (точка G), то мы получим так называемый "нулевой провод" (от G до M).Зачем нам нужен нулевой провод?Можно было бы дома просто подсоединять одну из фаз на один шпенёк вилки, а другой шпенёк вилки соединять с землёй, и чайник бы кипел.Вообще, как я понял, так и делают в старых советских домах: там есть только фаза и земля в квартирах.В новых же домах в квартиры входят уже три провода: фаза, земля и этот «ноль».Это европейский стандарт.И правильно соединять именно фазу с нулём, а землю вообще оставить в покое, отдав ей только роль защиты от удара током («заземление»).Потому что если все на землю ещё и ток будут пускать, то само заземление станет опасным — абсурд получится.Ещё некоторые мысли по поводу того, зачем нужны все три провода, есть в конце этой статьи, можете сразу пролистать и прочитать.Теперь попробуем посчитать напряжение между фазой и "нейтралью".Вот ещё ссылка с расчётами.Пусть напряжение между каждой фазой и "нейтралью" равно U.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 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.Если бы не было нулевого провода, то при разной нагрузке на каждую из фаз возник бы "перекос" (об этом ближе к концу статьи), и у кого-то что-то могло бы сгореть.

Ещё один момент: выше мы рассмотрели введение нейтрали у генератора.

А откуда взять нейтраль на дворовой подстанции?В дворовой подстанции трёхфазное напряжение снижается (трёхфазным) трансформатором до 380 Вольт на каждой фазе.Это будет похоже на генератор: тоже три катушки, как на рисунке.Поэтому их тоже можно друг с другом соединить, и получить "нейтраль" на подстанции. А из нейтрали - "нулевой провод".Таким образом, из подстанции выходят "фаза", "ноль" и "земля", идут в каждый подъезд (своя фаза в каждый подъезд, наверное), на каждую лестничную площадку, в электрораспределительные щитки.Итак, мы получили все три провода, выходящие из подстанции: "фаза", "ноль" ("нейтраль") и "земля"."фаза" - это любая из фаз трёхфазного тока (уже пониженного до 380 Вольт)."ноль" - это провод от (заземлённой - воткнутой в землю - на подстанции) "нейтрали"."земля" - это провод от заземления (скажем, припаян к длинной трубе с очень малым сопротивлением, вбитой глубоко в землю).По подъездам получается такая разводка (если предположить, что подъезд = квартира): На подстанции фазы с левой стороны все соединены и заземлены, образуя ноль, а в конечных точках - в конце подъезда, после того, как они пройдут по всем квартирам - вообще не соединены никуда.Потому что если бы в конце каждая фаза была бы замкнута на «ноль», то ток гулял бы себе по этому пути наименьшего (нулевого) сопротивления, и в квартиры (под нагрузку) вообще бы не заходил.А так, он вынужден будет идти через квартиры.И делиться будет по правилу параллельного тока: напряжение в каждую квартиру будет идти одно и то же, а сила тока - тем больше, чем больше нагрузка.То есть, в каждую квартиру сила тока будет идти "каждому по потребностям" (и проходить через счётчик, который это всё будет считать).Но для того, чтобы ток был постоянным по мере включения и отключения новых потребителей, нужно, чтобы сила тока в общем проводе каждый раз сама подстраивалась под подлюченную нагрузку.

Что может быть, если все включат обогреватели зимним вечером?

Ток в ЛЭП может превзойти допустимые пределы, и могут либо провода загореться, либо электростанция сгорит (что и было несколько раз в москве, но летом).Есть ещё один вопрос: зачем тянуть в дом все три провода, если можно было бы тянуть только два - фазу и ноль или фазу и землю?Фазу и землю тянуть не получится (в общем случае).Это 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"), 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, что может привести к пожару.Точно такой же перекос фаз получится, если провод "нуля" оборвётся или отгорит на подстанции.Поэтому в домашней сети нужен ноль.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.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" (упадёт ток в основном проводе фаза-ноль, потому что почти всё электричество устремится по пути меньшего сопротивления - по почти прямому замыканию фазы на ноль).Этот ток утечки будет замечен "Устройством Защитного Отключения" (УЗО), и оно разомкнёт цепь.УЗО наблюдает за входящим в квартиру током (фаза) и изходящим из квартиры током (ноль), и размыкает цепь, если эти токи не равны.Если эти токи разные - значит, где-то "протекает": где-то фаза имеет какой-то контакт с землёй.Если эта разница резко подскакивает - значит, где-то в квартире фаза замкнула на землю.Если бы в щитке не стояло УЗО, и вышеупомянутый провод фазы внутри корпуса, скажем, компьютера, отвалился бы, и замкнулся бы на корпус компьютера, и лежал бы так себе, 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, то догадайтесь, что бы стало с этим человеком.Так что "земля" тоже нужна.Поэтому нужны все три провода: "фаза", "ноль" и "земля".В квартире к каждой розетке подходит своя тройка проводов "фаза", "ноль", "земля".Например, из щитка на лестничной площадке выходят три этих провода (вместе с ними ещё телефон, витая пара для интернета и мб какое-нибудь кабельное ТВ), и идут в квартиру.В квартире на стене висит внутренний щиток.Там на каждую "точку доступа" к электричеству стоит свой "автомат".От каждого автомата своя, отдельная, тройка проводов уже идёт к "точке доступа": тройка к печке, тройка к посудомойке, тройка на зальные розетки и свет в люстре, и т.п..Каждый "автомат" изготовлен на заводе под определённую максимальную силу тока.Поэтому он "вырубается", если вы даёте слишком большую нагрузку на "точке доступа" (например, включили слишком много всего мощного в розетки в зале).Также, автомат "вырубится" в случае "короткого замыкания" (замыкания фазы на ноль), чем спасёт вашу квартиру от пожара.Вас самих он не спасёт (слишком медленный). Вас спасёт толькоУЗО.

Под конец, просто так, напишу немного про "трансформатор" (читать не обязательно).

Я пробовал несколько раз понять, как он работает, но так и не понял...Сила тока в цепи всегда подстраивается под подключённую нагрузку.Для понимания этого факта можно рассмотреть, как работает трансформатор на подстанции.

Трансформатор - это сердечник, на котором две катушки: по одной ток входит, а по другой - выходит.

Если мы не выводим оттуда ток, то вводящая катушка - сама по себе, и она создаёт магнитный поток, который в свою очередь создаёт "сопротивляющееся напряжение" (это называется "ЭДС самоиндукции"), равное напряжению во вводящей цепи, и сводящее его в ноль.Это "природное" свойство катушки ("индуктивности") - она всегда сопротивляется какому бы то ни было изменению напряжения.И по подключенному участку вводящей цепи ток практически не идёт (этот участок отводится от ЛЭП параллельно, чтобы, если в нём ток пропадёт, то у всех остальных ток остался), и практически нет потерь на таком "холостом ходу" трансформатора.

Потеряется только малость энергии, в том числе энергия, потраченная на "гистерезис" сердечника и на разогрев сердечника вихревыми токами (поэтому особо мощные трансформаторы погружают в масло для постоянного охлаждения).Магнитный поток, распространяясь по сердечнику внутрь выводящей катушки, создаёт в ней тоже напряжение, которое могло бы вызвать протекание тока, но поскольку в данном случае к выводящей цепи мы ничего не подключили, то тока там не будет.Если же мы начинаем выводить ток - замыкаем выводящую цепь - то по выводящей катушке начинает идти ток, и она тоже начинает создавать своё магнитное поле в сердечнике, противоположное магнитному полю, создаваемому вводной катушкой. Из-за этого ЭДС самоиндукции вводной катушки уменьшается, и более не компенсирует напряжение во вводной цепи, и по вводной цепи начинает течь ток. Ток нарастает до тех пор, пока магнитный поток "не станет прежним". Как это - я хз, в википедии так написано, а сам я так и не понял, как этот трансформатор работает.

Поэтому получается, что ток на выходе из трансформатора сам себя регулирует: если нет нагрузки, то там не течёт ток; если есть нагрузка - то ток течёт соответствующий нагрузке.И если мы смотрим телевизор, а потом соседи включают пылесос, то у нас обоих ничего не "вырубается", так как сила тока тут же подстраивается под нас - потребителей электроэнергии.

www.forwardenergo.ru

Фаза, ноль, земля - что это?

«То, что «потрясло», не убивает». Эта фраза, автором которой является Конфуций, стала сегодня расхожим «статусом» в соцсетях, приписываемая то Ницше, то Канту, трансформировавшись в: «То, что нас не убивает, делает сильнее». Вы спросите, при чём тут древний китайский философ и проблема бытового электричества? Всё просто – если перепутать три провода, ноль, фаза, земля, то Вас или «потрясёт», или убъёт. Может быть, разберёмся, почему мы можем уцелеть? Разводка фазы-ноль

Немного физики

Электричество - это некая «бочка», залитая «электричеством» (электронами). При открытии «крана» они мчатся по проводам со скоростью света по направлению ноль – фаза, при этом, чем «ниже уровень Земли», «ноль», тем выше «фаза». Вы тоже заметили, что слишком много кавычек? Давайте обдумаем, как несчастный электрон, снабжённый зарядом, мчится по медному проводу со скоростью света, уворачиваясь от атомов меди и преодолевая сопротивление движению. В 5-м классе, это воспринималось как Аксиома. Но мы повзрослели, и чувствуем, что тут какой-то подвох. Не пора ли разобраться, о чём наврали в школе учителя физики, заодно поняв, что же такое электричество, и почему его не надо боятся, если уверен, что оно тебя не убьёт?

Электричество - это не беготня электронов по проводам. Электроны вообще редко отлучаются от своих орбит, поскольку ленивы, но очень общительны. Поэтому электрон очень любит выйти на край орбиты, и сообщить соседу «новость – сплетню». Соседний электрон так возбуждается от этой новости, что спешит передать сплетню своему соседу по даче. А тот другому соседу. Вы не поверите, но электроны научились распространять сплетни и слухи со скоростью света. Причем в буквальном смысле слова.

В итоге мы имеем простую модель. «Возбудитель Спокойствия» шепнул одному электрону, что на краю света (в 20 000 км) распродажа, сто пар носков продают за 1 рубль. Ровно через 0,6 секунды про это узнает электрон, который ближе всего к распродаже, и будьте уверены! Через ещё секунду, в точке распродажи столпится огромное количество возбуждённых электронов, желающих приобрести носки задаром. Это модель фазы под напряжением . Все слухи электронов соберутся в одном месте. При этом количество электронов не имеет значения.

Допустим, автор статьи играет в бильярд. Он страстно желает попасть шаром в лузу. Условие простое – ударил один шар, второй шар должен упасть в лузу. Я поступлю просто – выставлю шары в линию так, чтобы последний точно был нацелен на лузу, после чего кием нанесу удар в шар с другой стороны цепочки. Импульс движения (вспомните физику) мгновенно пройдёт по цепочке шаров, и последний шар, не имея сопротивления, покатится и упадёт в лузу. Количество шаров не имеет значения, если мы не учитываем «трение». Более того, если мы ударим в первый шар цепочки под углом, то и последний шар откатится под таким же углом. Не верите? Возьмите в руки кий. Этот пример – лучшая аналогия прямой передачи тока фаза ноль для понимания природы электричества.

Что такое «земля», в данном примере? Это луза, куда упал шар, принявший на себя всё количество движения (импульс) всей цепочки. Обдумайте. Последний шар откатился, и упал, при этом вся цепочка шаров осталась неподвижной. То есть движение «заземлилось». Обратите внимание, что двигался только последний шар (электрон), все остальные как стояли в ряд, так и стоят. Кто ответит на вопрос в рамках примера фаза ноль, что это? Может быть, поймем, что тут три параметра - ноль, фаза, земля?

Движения материи нет

Движение электронов привело бы к перераспределению массы, чего не происходит. Строго говоря, по проводам движется «возбуждение», заряд, который передаётся по цепочке. Процесс практически мгновенный (скорость света) с бытовой точки зрения, и приводит к тому, что поданный на один конец проводника 1 вольт, мгновенно возникает на другом конце проводника. Этот проводник будет находиться под напряжением, всё время, пока на один конец подается 1 вольт.

В первых опытах по получению электричества, действительно «направление движения» тока было постоянным – односторонним. Это тот самый постоянный ток, разница между плюсом и минусом. Пример – обычная батарейка, в которой ток возникает только после «замыкания» плюса с минусом. При размыкании вырабатывание тока прекращается. Сюда же можно отнести пъезоэлементы, с одним отличием – сроком их службы. Химические ингредиенты батарейки со временем (даже без использования) «перегорят», и ток вырабатываться не будет. Пъезоэлемент будет работать, пока не выработает ресурс разности потенциалов, а это – огромное количество времени.

Постоянный ток во много раз опаснее переменного, поскольку человек, попавший под напряжение, становится элементом сопротивления. Будьте особо осторожны с напряжениями постоянного тока свыше 12 вольт!

Что же такое переменный ток

Для промышленных энергосистем (а бытовые сети – это всего лишь сектор энергосистемы) использование «плюса» и «минуса» невыгодно. Если мы возьмём батарейку, и попробуем соединить плюс с минусом проводом длиной в 100 метров, то ничего не произойдёт. Нить в лампочке даже «не покраснеет», не говоря о свечении. Вся энергия батарейки уйдёт на преодоление сопротивления провода. Провод немного нагреется, но лампочка не будет светиться.

Начнём с генерации электроэнергии. Она вырабатывается промышленными генераторами, которые представляют собой три катушки, каждая из которых создаёт напряжение по отношению к нулевому потенциалу (центральной точке системы, надёжно заземлённой). В итоге мы имеем три провода, на каждом из которых напряжение (фазы), провод с нулевым потенциалом и пятый провод – заземление. Вращение стержней внутри катушек создаёт напряжение на внешних обмотках, с которых и снимается напряжение. Нулевой потенциал балансирует систему и создаёт безопасность в контуре снятия напряжения. Заземление страхует систему передачи энергии от коротких замыканий и создания напряжения на конструкциях, участвующих в распределении энергии.

Измерение разницы трёх проводников даёт те самые 380 Вольт, «трёхфазную сеть», используемую в промышленных целях. Преимущество этой сети – минимизация потерь, снижение пусковых токов, значительная экономия на материале проводников, возможность отключения одной фазы без остановки подачи энергии. Проблема в том, что именно это напряжение, минимизируя потери, наиболее опасно для человека в случае поражения током. Строго говоря, напряжение можно и повысить, но при этом резко вырастут затраты на изоляцию линий, и меры по защите населения от тока. Хорошо известно, что в зоне ЛЭП высокого напряжения, во время дождя, или повышенной влажности, даже при надёжной изоляции проводов наблюдаются «Огни Святого Эльфа», микроразряды, шумы и значительные помехи для работы электроприборов. Чем выше напряжение, тем больше «электрический мусорный фон» вокруг. В целях безопасности и было принято решение, на оконечных участках распределения энергии трансформаторами снижать напряжение до 380 Вольт.

380 Вольт в 220

Итак, мы имеем в трансформаторе пять кабелей. Три фазы, ноль и землю. Измерение между двумя фазами даст нам напряжение 380 вольт. Откуда берутся 220?

Вспомним, что исходных катушек, создающих напряжение, три. 380 Вольт – это круговая делимая диаграмма напряжения, при которой одна фаза по отношению к нулевому проводу даёт именно 220 Вольт. Проще говоря, к нам в квартиру приходит один провод с фазой и один нулевой провод. Они и дают нам 220 Вольт. Можно (по согласованию с энергетиками) завести в квартиру и честные 380 Вольт, но это потребует мер безопасности. Тогда у Вас в квартире будет три фазы и ноль с землёй. В частных домах это не редкость, а вот в квартире, вряд ли Вы получите на это разрешение. Проблема в заземлении. Однофазную сеть 220 В можно обезопасить нулевым проводом, а вот для 380 В потребуется профессиональное заземление, и батареей на кухне тут не обойтись. Для того, чтобы обезопасить свою электросеть, самое правильное, организовать щиток именно так:

Надеемся, что мы Вас окончательно не запутали, поэтому давайте теперь распутаем этот клубок проводов, найдя, где фаза, где ноль и что всё же будет, если перепутать фазу и ноль с заземлением.

При вращении сердечника катушки, во внешней обмотке возникает возбуждение контура, снимаемого как электрический разряд и отправляемого в энергосистему как ток. Импульсные (вращение сердечника это подача импульсов) токи выравниваются трансформаторами, и полученный ток передаётся по проводам в точку потребления. На месте приёма трансформатор распределяет полученный трёхфазный ток потребителям, выделив каждому по одной фазе и одному нулевому проводу. В нашу квартиру входят два провода – фаза и ноль. Третий провод, который мы считаем «заземлением» чаще всего фикция, хотя в современных домах он честно заземлён в ноль.

Некоторые приборы крайне не любят изменения фазировки сети. А электрики не любят обращать на это внимание, и при ремонте меняют ноль и фазу. Если точный прибор не работает, не спешите в ремонт! Для начала отключите свой щиток на 15 минут, после чего выньте вилку прибора из розетки, переверните её и попробуйте включить этот прибор. Особенно это касается умных приборов вроде цифровых тюнеров ТВ сигналов.

В заключение

Физика электричества пока ещё темный лес даже для физиков, поэтому мы не стали вдаваться в детали, не рассчитывая на Нобелевскую премию. Нам просто хотелось помочь Вам оценить простой факт. Наши «знания» об электричестве, это помесь дремучих предрассудков, заблуждений, неверных выводов из верных предпосылок и почти всегда – трагедия, если мы решили, что фаза ноль, по отдельности безопасны.

Посмотрите на это фото. Именно так выглядит «честная розетка на 380 Вольт». Посмотрите, сравните с обычной розеткой, это поможет понять, что опасность напряжения тем больше, чем оно выше. Неправильное обращение с такой розеткой не потрясёт, а именно убъёт. Помните, «То, что потрясло – не убивает». Но электричество это то самое, что может сначала потрясти, а потом и убить. Убить, а не сделать Вас сильнее. Поэтому будьте осторожны! Три фазы, почти гарантировано, не просто потрясёт, и даже одна фаза может доставить неприятности.

Приступая к работам по электрике, купите прорезиненные перчатки, индикаторную отвёртку, найдите кусок фанеры толщиной 15 мм, на котором можно стоять в резиновых галошах, если решили полезть в розетку или выключатель. Но перед тем как приступите, осмотрите свой щиток, если не понятно, где фаза, ноль – это что, то не поленитесь – позвоните местным энергетикам.

Имейте в виду, в любой сети, пусть даже в квартире, безопасных проводов нет! Любой из них может оказаться под напряжением!

obelektrike.ru

Вы узнаете, что такое фаза, ноль и земля в электрическом кабеле!

В странах СНГ вся электрическая сеть трехфазная, что это означает?

Источником электрической энергии служит генератор, который состоит их трех обмоток или полюсов, соединенных в трех лучевую звезду, центральная точка соединяется с землей или заземляется. Посмотрите как это происходит. фаза, ноль, земля в электроснабжении

Как видно по схеме к трем концам звезды подключаются провода, отводящие фазы, а центральная точка будет нулем, как Я говорил она заземляется, потому что электропитание величиной 380 Вольт- это система с глухозаземленной нейтралью. Без заземления нейтрали трансформатора на ТП- не будет работать нормально электроснабжение.

Три фазы, ноль и еще дополнительно заземляющий проводник (также соединенный с землей)- итого пять жил, которые приходят с подстанции в электрощит дома, но до каждой квартиры с этажного щитка приходит только одна фаза, ноль и земля. Но в передаче электрического тока участвуют только фаза и ноль. А по пятому заземляющему проводнику электрический ток не течет, у него другая защитная функция, которая заключается в то что, при попадании фазы на металлический корпус бытовой техники (соединенной с заземляющим проводником) происходит короткое замыкание и отключение автомата или УЗО- при утечке тока.

Электрическая энергия передается по фазе, а на нулевом проводнике напряжение равно нулю, но не всегда при подключенным к нему электроприборах- читайте дальше.

Напряжение между нулем (землей) и любой фазой равно 220 В, а между разноименными фазами 380 Вольт- а это напряжение используются там, где большие нагрузки или большая потребляемая мощность. А это к квартире не относится! К тому же 380 Вольт кратно опаснее для человека.

В водном электрощите дома ноль и земля соединены вместе и дополнительно с заземлителем, который закопан в землю. А далее идут раздельно по этажным щиткам дома, то есть изолированны друг от друга, к тому же заземляющий проводник соединяется на прямую с корпусом электрощита, а ноль садится на изолированную колодку!

Электрический переменный ток течет между двумя проводами фазным и нулевым, при чем при его частоте в нашей электросети 50 Гц он меняет свое направление (от нуля или к нулю) 50 раз в секунду. ток по фазе и нулю

Но он не просто течет а через электро потребитель, подключенный в розетку или к электрическому кабелю на прямую!

Третий проводник является защитным он не участвует в передаче электроэнергии, а служит для одной цели- это защиты нас от поражения электрическим током при аварийных ситуациях, когда фаза появляется на металлическом корпусе электроприборов! Поэтому он через заземляющие контакты розетки соединяется с металлическими корпусами стиральной машины, холодильника, микроволновой печи и т. д. А кроме того заземление значительно снижает вредное электромагнитное излучение от бытовой техники.

При прикосновении бьется током только фаза. Если Вы недостаточно хорошо изолированны от земли, т. е. не в резиновых тапочках или не стоите на деревянном стуле при этом второй рукой не касаясь пола или стены, то при при прикосновении к оголенному фазному проводу Вы ощутите протекание через Вас электрического тока от фазы на землю.

Внимание не редки случаи гибели людей в быту в результате продолжительном воздействия или прохождении электротока через сердце человека. Будьте осторожны!

В некоторых редких случаях может биться и ноль, когда к нему подключен электроприбор с импульсным блоком питания- компьютер, бытовая техника и т .п. Но, как правило, там напряжение не велико и безопасно, Вас только пощекочет!

Заземляющий проводник всегда можно брать и не бояться, кроме случаев его обрыва в электропроводке или в щите!

Как найти фазу, ноль и землю?

Для определения фазного провода необходимо приобрести недорогую индикаторную отвертку, которая при прикосновении к защищенному фазному проводу светится. Рекомендую прочитать нашу инструкцию по выбору и пользованию индикаторной отверткой. Обычно фазный провод- красного, коричневого, белого или черного цветов.

Ноль подключается в светильнике или розетке вместе с фазой на питающий контакт, и при прикосновении индикатором- он не светится. Используется под него синий провод или с синей полоской!

Защитный проводник подключается на заземляющие контакты розетки, металлический корпус светильника или электроприбора. По общепринятым нормам жила заземления выполняется проводом желто-зеленного цвета или с полосой этих цветов.

jelektro.ru

Фаза, ноль, заземление. Как их определить и что это такое

Давайте для начала разберемся что такое фаза и что такое ноль, а потом посмотрим как их найти.

В промышленных масштабах у нас производится трехфазный переменный ток, а в быту мы используем, как правило, однофазный. Это достигается за счет подключения нашей проводки к одному из трех фазовых проводов (рисунок 1), причем, какая именно фаза приходит в квартиру нам, для дальнейшего рассмотрения материала, глубоко безразлично. Поскольку этот пример очень схематичен, следует кратко рассмотреть физический смысл такого подключения (рисунок 2).

Еще момент - чтобы по этой цепи протекал ток, в квартире должен быть включен хотя бы один потребитель электроэнергии Rн. В противном случае тока не будет, но НАПРЯЖЕНИЕ на фазе останется.

Один из концов обмотки Lт на подстанции заземлен, то есть имеет электрический контакт с грунтом (Змл). Тот провод, который идет от этой точки является нулевым, другой - фазовым.

Отсюда следует еще один очевидный практический вывод: напряжение между "нулем" и "землей" будет близко к нулевому значению (определяется сопротивлением заземления), а "земля" - "фаза", в нашем случае 220 Вольт.

Кроме того, если гипотетически (На практике так делать нельзя!) заземлить нулевой провод в квартире, отключив его от подстанции (рис.3), напряжение "фаза" - "ноль" у нас будет те же 220 Вольт.

При касании этого корпуса может возникнуть, протекающий через тело электрический ток. Это обусловлено наличием электрического контакта между телом и "землей" (рис.4). Чем меньше сопротивление этого контакта (влажный или металлический пол, непосредственный контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи отопления, металлические водопроводные трубы) тем большая опасность Вам грозит.

Решение подобной проблемы состоит в заземлении корпуса (рисунок 5), при этом опасный ток "уйдет" по цепи заземления.

Как это делается - тема для отдельного разговора, например, в частном доме можно самостоятельно сделать заземляющий контур. Существуют различные варианты со своими достоинствами, недостатками, но для дальнейшего понимания этого материала они не принципиальны, поскольку предлагаю рассмотреть нескольку сугубо практических вопросов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ И НОЛЬ

Где фаза, где ноль - вопрос, возникающий при подключении любого электротехнического устройства.

Для начала давайте рассмотрим как найти фазу. Проще всего это сделать индикаторной отверткой (рисунок 7).

Помимо индикаторной отвертки фазу можно проверить мультиметром (тестером), правда это более трудоемко. Для этого мультиметр следует перевести в режим измерения переменного напряжения с пределом более 220 Вольт. Одним щупом мультиметра (каким - безразлично) касаемся участка измеряемой цепи, другим - естественного заземлителя (батареи отопления, металлические водопроводные трубы). При показаниях мультиметра, соответствующим напряжению сети (около 220 В) на измеряемом участке цепи присутствует фаза (схема рис.8).

Обращаю Ваше внимание - если проведенные измерения показывают отсутствие фазы утверждать что это ноль нельзя. Пример на рисунке 9.

Сейчас в точке 1 фазы нет.
При замыкании выключателя S она появляется.

Поэтому следует проверить все возможные варианты.

eltechbook.ru

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза ("L", "Line")Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово "фаза" означает "провод под напряжением", "активный провод" и "линия". Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще - запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом "L", а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным! Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать - фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль ("N", "Neutre", "Neutral", "Нейтраль" "Нуль")Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как "провод без тока", "пассивный провод" и "нейтраль". Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом "N". К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком "N".

Заземление ("G", "T", "Terre" "Ground", "gnd" и "Земля")Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом "G" или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой "Т". Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю - то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно!!!

bt-energy.ru