No Image

Трехфазная сеть ток в нулевом проводнике

СОДЕРЖАНИЕ
4 просмотров
22 января 2020

Понятие «отгорание нуля» появилось в электротехническом лексиконе в результате частого выгорания так называемого «нулевого проводника», который в промышленных трехфазных сетях переменного тока используется в качестве рабочего проводника и по нему протекает ток.
В случае квартирной однофазной цепи «нулевым проводом» считается проводник, имеющий нулевой потенциал по отношению к земле. Второй проводник в этом случае называют «фазным»; он имеет по отношению к земле более высокий потенциал, равный 220 вольт, и никаких проблем при этом с отгоранием нуля не возникает.

Отгорание нуля возможно лишь в трёхфазных сетях переменного тока и только при появлении разбаланса нагрузок в каждой из фаз питающей электросети. Само же понятие «нулевой провод» применимо лишь к схеме соединения трёхфазных источников тока и нагрузок по схеме «звезда», поэтому и анализировать имеет смысл только эту схему. Хорошо известно также, что переменные токи в каждой из фазных линий (в случае одинаковых нагрузок) сдвинуты по фазе на одну треть периода, в результате чего векторная сумма обратных токов в нейтральном (нулевом) проводнике равна нулю.

Поскольку через нулевой провод в этом случае электрический ток не протекает, то практически можно обходиться и без него. Небольшие токи появляются в нулевом проводнике лишь в том случае, когда нагрузки в различных фазах начинают различаться и перестают компенсировать друг друга. Именно поэтому большинство трёхфазных четырёхжильных проводов имеют нулевая жилу вдвое меньшего сечения, поскольку нет смысла тратить довольно дорогую медь на проводник, по которому ток всё равно не протекает. Проблемы в трёхфазной электрической сети начинают появляться тогда, когда в них в качестве однофазных нагрузок включаются приборы, имеющие различные величины сопротивлений.

Любые попытки каким-то образом получить равномерно распределённые по мощности однофазные нагрузки в этом случае не дают положительного результата. Вызвано это тем, что потребитель совершенно случайным образом подключает свои бытовые электроприборы, постоянно меняя, таким образом, величину нагрузки на каждой отдельной фазе. При этом протекающий по нулевому проводу ток не превышает, как правило, критической величины, и рассчитанная на определённые токи проводка выдерживает их без особых последствий.

Но совершенно иная картина стала наблюдаться в последние годы, когда широкое распространение получили импульсные источники питания, устанавливаемые сегодня практически во всю современную домашнюю технику (компьютеры, телевизоры, DVD-проигрыватели и т. п.).

Токи нагрузки в цепях новых источников питания протекают только в течение определённого периода времени, и характер их потребления существенно отличается от режима потребления обычных приборов. Как следствие этого – в трёхфазной цепи возникают дополнительные токи, и, с учётом несогласованности нагрузок, по нулевому проводу может начать протекать ток, равный или даже больший, чем максимальный ток фазы. Всё это способствует возникновению условий, при которых может произойти опасное для электросети «отгорание нуля».

Связано это с тем, что все проводники (в том числе – и нулевой), работающие в составе трёхфазных проводных линий, имеют одно и то же сечение, выбираемое из расчёта максимального тока, протекающего в нагрузке. В особо неблагоприятных условиях (описанных выше) через нулевой проводник начинает протекать ток, значительно превышающий допустимые значения. В этом случае вероятность его отгорания резко возрастает.

Подобную ситуацию, вызывающую значительный «перекос фаз» и повышающую вероятность «отгорания нуля», обязательно нужно учитывать при подготовке рабочего проекта вашей домашней электросети.

Ток нулевого провода, равный геометрической сумме токов трех фаз, при равномерной нагрузке равен нулю. Следовательно, в нулевом проводе ток протекать не будет и надобность в нем отпадает. Так, например, трехфазные двигатели переменного тока включаются в сеть звездой без нулевого провода.

Так как ток нулевого провода равен сумме линейных токов, то при одинаковой нагрузке фаз суммы токов прямой и обратной систем будут равны нулю и в нулевом проводе будут только токи нулевых систем.

Разновидностью проверки является определение тока нулевого провода в схеме полной звезды. Теоретически при симметричной трехфазной нагрузке ток в нулевом проводе должен быть равен нулю. Практически за счет несимметрии первичных токов, несимметрии вторичной нагрузки и неидентичности, характеристик ТТ ток в нулевом проводе обычно не равен нулю.

Как видно из векторной диаграммы, при неполнофазном режиме ток ID нулевого провода может быть достаточно большим. Это приходится учитывать в условиях эксплуатации, так как заземление нулевой точки обычно не рассчитывается на длительное протекание больших токов.

Если для кабелей с медными жилами сечением 35 ми и более ток нулевого провода составляет более 50 % фазного тока, то сечение гибкого медного провода (перемычки) принимается на одну ступень больше.

К задаче 5 – 1.

Обрыв нулевого провода не влияет на работу цепи, так как ток нулевого провода равен нулю.

На одну из первичных обмоток с числом витков w подается фазный ток, а на другую с числом витков / з w i – ток нулевого провода. Наличие второй первичной обмотки с числом витков 11 / з w i необходимо для компенсации токов нулевой последовательности.

В симметричных трехфазных системах ток нулевого провода равен нулю. На практике при неидеальной симметрии ток нулевого провода хотя и отличен от нуля, но остается значительно меньше токов фаз. Поэтому возможность выбора меньшего сечения нулевого провода в сравнении с сечением фазных проводов приводит к более эффективному использованию токопроводящих материалов в трехфазных системах.

В схеме дифференциальной защиты (рис. 13.10, в) применен один трансформатор тока нулевой последовательности TAZ. Ток в реле КА пропорционален разности магнитного потока, создаваемого токами фазных проводов, и потока, создаваемого током нулевого провода. При внешних коротких замыканиях на землю эта разность близка к нулю и ток в реле недостаточен для срабатывания защиты. В случае повреждения на землю в зоне действия защиты магнитные потоки суммируются, ток в реле превышает ток срабатывания и защита отключает генератор.

В схеме дифференциальной защиты, показанной на рис. 12.2, в, применен один трансформатор тока нулевой последовательности TAZ. Ток в реле КА пропорционален разности магнитного потока, создаваемого токами фазных проводов, и потока, создаваемого током нулевого провода. При внешних коротких замыканиях на землю эта разность близка к нулю и ток в реле недостаточен для срабатьшания защиты. В случае повреждения на землю в зоне действия защиты магнитные потоки суммируются, ток в реле превышает ток срабатьшания и защита отключает генератор.

Пусть фазы генератора и фазы нагрузки соединены звездой с нулевым проводом, а трёхфазная система напряжений на обмотках генератора симметрична. Если сопротивление нулевого провода равно нулю, то при любой неравномерной нагрузке фаз все три фазных напряжения на нагрузочном конце линии будут одинаковыми и равны фазному напряжению U ф на генераторном конце линии. Токи в фазах нагрузки будут определяться её импедансами Z 1 , Z 2 , Z 3 .

Допустим теперь, что в нулевом проводе случилось какое-то нарушение. Под термином «нарушение» будем понимать либо появление у нулевого провода заметного сопротивления (вследствие, например, плохих контактов или большой его длины при малом сечении), либо его обрыв ( Z N =∞). Посмотрим, как при этом изменится режим на нагрузочном конце линии. Если нагрузка симметрична, то никак, поскольку тока в нулевом проводе при этом всё равно не было бы. Таким образом, представляет интерес вариант, когда

Обозначения токов, напряжений и импедансов в цепи в этом случае показаны на рис. 10, а (фазные напряжения отмечены только для фазы 1). Если − симметричная система напряжений на фазах генератора, то напряжения на фазах нагрузки теперь уже будут, вообще говоря, отличны от них, так как в нулевом проводе появится ток İ N , а значит и некоторое падение напряжения . В результате потенциал точки n на нагрузочном конце линии будет отличным от потенциала точки N , который принимается за ноль, на величину U n . Выразим U n через через заданные фазные напряжения и импедансы цепи.

По первому правилу Кирхгофа,

Из второго правила Кирхгофа находим:

Читайте также:  Холодильник хайер официальный сайт каталог отзывы

Отсюда потенциал узла n

На рис. 10, б показана векторная диаграмма напряжений в цепи. Система векторов фазных напряжений образует симметричную звезду. Векторы линейных напряжений замыкают концы фазных, образуя правильный треугольник. На нагрузочном конце линии звезда фазных напряжений должна быть вписана в треугольник линейных. А поскольку линейные напряжения одинаковы на генераторном и на нагрузочном концах линии (потерями напряжения в фазных проводах мы пренебрегаем с целью выделения только эффекта нарушения в нулевом проводе), то концы векторов и попарно совпадают (рис. 10, б). А так как для несимметричной нагрузки три её фазных напряжения различны, то звезда их векторов будет искажена, т.е. точка n их общего начала будет смещена от центра симметрии N . Величина такого смещения и определяется вектором U n . Как видно из рис. 10, б, построенные из точки n векторы удовлетворяют второму правилу Кирхгофа для каждого из трёх контуров цепи; например, для контура фазы 1:. В зависимости от импедансов фаз нагрузки и сопротивления нулевого провода, точка n может находиться в любом месте внутри треугольника линейных напряжений, и даже вне его. И только при идеально проводящем нулевом проводе точка n совпадает с N при любых ненулевых импедансах Z 1 , Z 2 , Z 3 .

Замечание. Из изложенного видно, что зануление корпуса прибора не эквивалентно его заземлению: хотя вблизи генераторов (на подстанциях) нулевой провод всегда заземлён, т.е. , но из-за конечности сопротивления нулевого провода, при нарушении симметрии нагрузки (а это всегда в какой-то степени есть) потенциал .

Итак, в случае нарушений в нулевом проводе происходит искажение симметрии напряжений на нагрузке: фаза нагрузки с меньшим сопротивлением оказывается под сниженным, а фаза с большим – под повышенным напряжением по сравнению с номинальным фазным U ф . Так как подобные нарушения режима для потребителей электроэнергии недопустимы, то на качество нулевого провода обращается особое внимание. Рубильники, предохранители и другие устройства, способные вызвать его разрыв, в нём не устанавливаются. По этой же причине потребители никогда не применяют соединения фаз нагрузки звездой без нейтрального провода (рис. 8), если заведомо известно, что нагрузка по фазам будет несимметричной. Всякое же нарушение или обрыв фазного провода при хорошем нулевом скажется только на потребителях данной фазы, в двух других фазах напряжения практически не изменятся.

Понятие «отгорание нуля» появилось в электротехническом лексиконе в результате частого выгорания так называемого «нулевого проводника», который в промышленных трехфазных сетях переменного тока используется в качестве рабочего проводника и по нему протекает ток.
В случае квартирной однофазной цепи «нулевым проводом» считается проводник, имеющий нулевой потенциал по отношению к земле. Второй проводник в этом случае называют «фазным»; он имеет по отношению к земле более высокий потенциал, равный 220 вольт, и никаких проблем при этом с отгоранием нуля не возникает.

Отгорание нуля возможно лишь в трёхфазных сетях переменного тока и только при появлении разбаланса нагрузок в каждой из фаз питающей электросети. Само же понятие «нулевой провод» применимо лишь к схеме соединения трёхфазных источников тока и нагрузок по схеме «звезда», поэтому и анализировать имеет смысл только эту схему. Хорошо известно также, что переменные токи в каждой из фазных линий (в случае одинаковых нагрузок) сдвинуты по фазе на одну треть периода, в результате чего векторная сумма обратных токов в нейтральном (нулевом) проводнике равна нулю.

Поскольку через нулевой провод в этом случае электрический ток не протекает, то практически можно обходиться и без него. Небольшие токи появляются в нулевом проводнике лишь в том случае, когда нагрузки в различных фазах начинают различаться и перестают компенсировать друг друга. Именно поэтому большинство трёхфазных четырёхжильных проводов имеют нулевая жилу вдвое меньшего сечения, поскольку нет смысла тратить довольно дорогую медь на проводник, по которому ток всё равно не протекает. Проблемы в трёхфазной электрической сети начинают появляться тогда, когда в них в качестве однофазных нагрузок включаются приборы, имеющие различные величины сопротивлений.

Любые попытки каким-то образом получить равномерно распределённые по мощности однофазные нагрузки в этом случае не дают положительного результата. Вызвано это тем, что потребитель совершенно случайным образом подключает свои бытовые электроприборы, постоянно меняя, таким образом, величину нагрузки на каждой отдельной фазе. При этом протекающий по нулевому проводу ток не превышает, как правило, критической величины, и рассчитанная на определённые токи проводка выдерживает их без особых последствий.

Но совершенно иная картина стала наблюдаться в последние годы, когда широкое распространение получили импульсные источники питания, устанавливаемые сегодня практически во всю современную домашнюю технику (компьютеры, телевизоры, DVD-проигрыватели и т. п.).

Токи нагрузки в цепях новых источников питания протекают только в течение определённого периода времени, и характер их потребления существенно отличается от режима потребления обычных приборов. Как следствие этого – в трёхфазной цепи возникают дополнительные токи, и, с учётом несогласованности нагрузок, по нулевому проводу может начать протекать ток, равный или даже больший, чем максимальный ток фазы. Всё это способствует возникновению условий, при которых может произойти опасное для электросети «отгорание нуля».

Связано это с тем, что все проводники (в том числе – и нулевой), работающие в составе трёхфазных проводных линий, имеют одно и то же сечение, выбираемое из расчёта максимального тока, протекающего в нагрузке. В особо неблагоприятных условиях (описанных выше) через нулевой проводник начинает протекать ток, значительно превышающий допустимые значения. В этом случае вероятность его отгорания резко возрастает.

Подобную ситуацию, вызывающую значительный «перекос фаз» и повышающую вероятность «отгорания нуля», обязательно нужно учитывать при подготовке рабочего проекта вашей домашней электросети.

Ток нулевого провода, равный геометрической сумме токов трех фаз, при равномерной нагрузке равен нулю. Следовательно, в нулевом проводе ток протекать не будет и надобность в нем отпадает. Так, например, трехфазные двигатели переменного тока включаются в сеть звездой без нулевого провода.

Так как ток нулевого провода равен сумме линейных токов, то при одинаковой нагрузке фаз суммы токов прямой и обратной систем будут равны нулю и в нулевом проводе будут только токи нулевых систем.

Разновидностью проверки является определение тока нулевого провода в схеме полной звезды. Теоретически при симметричной трехфазной нагрузке ток в нулевом проводе должен быть равен нулю. Практически за счет несимметрии первичных токов, несимметрии вторичной нагрузки и неидентичности, характеристик ТТ ток в нулевом проводе обычно не равен нулю.

Как видно из векторной диаграммы, при неполнофазном режиме ток ID нулевого провода может быть достаточно большим. Это приходится учитывать в условиях эксплуатации, так как заземление нулевой точки обычно не рассчитывается на длительное протекание больших токов.

Если для кабелей с медными жилами сечением 35 ми и более ток нулевого провода составляет более 50 % фазного тока, то сечение гибкого медного провода (перемычки) принимается на одну ступень больше.

К задаче 5 – 1.

Обрыв нулевого провода не влияет на работу цепи, так как ток нулевого провода равен нулю.

На одну из первичных обмоток с числом витков w подается фазный ток, а на другую с числом витков / з w i – ток нулевого провода. Наличие второй первичной обмотки с числом витков 11 / з w i необходимо для компенсации токов нулевой последовательности.

В симметричных трехфазных системах ток нулевого провода равен нулю. На практике при неидеальной симметрии ток нулевого провода хотя и отличен от нуля, но остается значительно меньше токов фаз. Поэтому возможность выбора меньшего сечения нулевого провода в сравнении с сечением фазных проводов приводит к более эффективному использованию токопроводящих материалов в трехфазных системах.

В схеме дифференциальной защиты (рис. 13.10, в) применен один трансформатор тока нулевой последовательности TAZ. Ток в реле КА пропорционален разности магнитного потока, создаваемого токами фазных проводов, и потока, создаваемого током нулевого провода. При внешних коротких замыканиях на землю эта разность близка к нулю и ток в реле недостаточен для срабатывания защиты. В случае повреждения на землю в зоне действия защиты магнитные потоки суммируются, ток в реле превышает ток срабатывания и защита отключает генератор.

Читайте также:  Через что лучше качать фильмы

В схеме дифференциальной защиты, показанной на рис. 12.2, в, применен один трансформатор тока нулевой последовательности TAZ. Ток в реле КА пропорционален разности магнитного потока, создаваемого токами фазных проводов, и потока, создаваемого током нулевого провода. При внешних коротких замыканиях на землю эта разность близка к нулю и ток в реле недостаточен для срабатьшания защиты. В случае повреждения на землю в зоне действия защиты магнитные потоки суммируются, ток в реле превышает ток срабатьшания и защита отключает генератор.

Пусть фазы генератора и фазы нагрузки соединены звездой с нулевым проводом, а трёхфазная система напряжений на обмотках генератора симметрична. Если сопротивление нулевого провода равно нулю, то при любой неравномерной нагрузке фаз все три фазных напряжения на нагрузочном конце линии будут одинаковыми и равны фазному напряжению U ф на генераторном конце линии. Токи в фазах нагрузки будут определяться её импедансами Z 1 , Z 2 , Z 3 .

Допустим теперь, что в нулевом проводе случилось какое-то нарушение. Под термином «нарушение» будем понимать либо появление у нулевого провода заметного сопротивления (вследствие, например, плохих контактов или большой его длины при малом сечении), либо его обрыв ( Z N =∞). Посмотрим, как при этом изменится режим на нагрузочном конце линии. Если нагрузка симметрична, то никак, поскольку тока в нулевом проводе при этом всё равно не было бы. Таким образом, представляет интерес вариант, когда

Обозначения токов, напряжений и импедансов в цепи в этом случае показаны на рис. 10, а (фазные напряжения отмечены только для фазы 1). Если − симметричная система напряжений на фазах генератора, то напряжения на фазах нагрузки теперь уже будут, вообще говоря, отличны от них, так как в нулевом проводе появится ток İ N , а значит и некоторое падение напряжения . В результате потенциал точки n на нагрузочном конце линии будет отличным от потенциала точки N , который принимается за ноль, на величину U n . Выразим U n через через заданные фазные напряжения и импедансы цепи.

По первому правилу Кирхгофа,

Из второго правила Кирхгофа находим:

Отсюда потенциал узла n

На рис. 10, б показана векторная диаграмма напряжений в цепи. Система векторов фазных напряжений образует симметричную звезду. Векторы линейных напряжений замыкают концы фазных, образуя правильный треугольник. На нагрузочном конце линии звезда фазных напряжений должна быть вписана в треугольник линейных. А поскольку линейные напряжения одинаковы на генераторном и на нагрузочном концах линии (потерями напряжения в фазных проводах мы пренебрегаем с целью выделения только эффекта нарушения в нулевом проводе), то концы векторов и попарно совпадают (рис. 10, б). А так как для несимметричной нагрузки три её фазных напряжения различны, то звезда их векторов будет искажена, т.е. точка n их общего начала будет смещена от центра симметрии N . Величина такого смещения и определяется вектором U n . Как видно из рис. 10, б, построенные из точки n векторы удовлетворяют второму правилу Кирхгофа для каждого из трёх контуров цепи; например, для контура фазы 1:. В зависимости от импедансов фаз нагрузки и сопротивления нулевого провода, точка n может находиться в любом месте внутри треугольника линейных напряжений, и даже вне его. И только при идеально проводящем нулевом проводе точка n совпадает с N при любых ненулевых импедансах Z 1 , Z 2 , Z 3 .

Замечание. Из изложенного видно, что зануление корпуса прибора не эквивалентно его заземлению: хотя вблизи генераторов (на подстанциях) нулевой провод всегда заземлён, т.е. , но из-за конечности сопротивления нулевого провода, при нарушении симметрии нагрузки (а это всегда в какой-то степени есть) потенциал .

Итак, в случае нарушений в нулевом проводе происходит искажение симметрии напряжений на нагрузке: фаза нагрузки с меньшим сопротивлением оказывается под сниженным, а фаза с большим – под повышенным напряжением по сравнению с номинальным фазным U ф . Так как подобные нарушения режима для потребителей электроэнергии недопустимы, то на качество нулевого провода обращается особое внимание. Рубильники, предохранители и другие устройства, способные вызвать его разрыв, в нём не устанавливаются. По этой же причине потребители никогда не применяют соединения фаз нагрузки звездой без нейтрального провода (рис. 8), если заведомо известно, что нагрузка по фазам будет несимметричной. Всякое же нарушение или обрыв фазного провода при хорошем нулевом скажется только на потребителях данной фазы, в двух других фазах напряжения практически не изменятся.

Сечение — нулевой провод

Для питания электроприемников предприятий химических волокон в большинстве случаев применяются трехфазные сети напряжением 380 / 220 в с нулевым проводом и глухим заземлением нейтрали. Сечение нулевого провода в электрических сетях, питающих производственные помещения, начиная от трансформаторной подстанции и во всех внутренних сетях должно быть равно сечению фазных проводов независимо от материала. Выбор сечения проводов и кабелей по нагреву производится по таблицам длительно допускаемых токовых нагрузок. [31]

Шинопроводы обычно выполняют трех — или четырехпроводными с нулевым проводом. Сечение нулевого провода может быть равно 25; 50 и 100 % сечения фазного провода. Нулевые провода сечением 25 и 50 % фазного провода характерны для магистральных шинопроводов. [33]

Отсюда следует, что в сетях с симметричной нагрузкой с газоразрядными источниками света ( в отличие от симметричной нагрузки с лампами накаливания) выбор сечения нулевого провода обусловливается главным образом токами высших гармоник. Поэтому сечение нулевого провода выбирается равным сечению фазных проводов. [34]

Практически ток в нулевом проводе бывает значительно меньше токов в фазных проводах. Поэтому в трехфазных сетях сечение нулевого провода выбирают в два — три раза меньшим, чем сечение фазного провода. [36]

В двухфазных и трехфазных линиях с неравномерной нагрузкой фаз сечение нулевого провода рассчитывается. В том случае, если сечение нулевого провода будет больше сечения фазного провода, допускается при защищенных кабелях и специальных проводах использовать по возможности в качестве нулевого провода одну из фазных жил, а в качестве наименее загруженной фазы — нулевую жилу. [37]

Возможности снижения тока / 0 ограничиваются пределами возможностей выравнивания нагрузок фаз. Сопротивление нулевой последовательности Z0 зависит от сечения нулевого провода. его длины и включаемых в нейтраль аппаратов. Но определяющее значение на величину Z0 оказывает сопротивление нулевой последовательности трансформаторов, питающих сеть напряжением 380 — 660 В, которое зависит от группы соединения их обмоток. [38]

В однофазных и двухфазных линиях сечение нулевого или заземляющего провода должно быть равно фазному. В трехфазных линиях с пофазным отключением сечение нулевого провода принимается равным сечению наибольшего фазного. При этом в кабельных линиях допускается при обосновании расчетом использование в качестве нулевого провода одной из фазных жил, а в качестве фазного с минимальной нагрузкой — нулевой жилы. [39]

При наличии повторного заземления ток однофазного замыкания будет больше, чем без него, так как при повторном заземлении в цепи замыкания образуется параллельная ветвь в цепи тока через человека. В однофазных ответвлениях от магистралей ( фаза — нуль) сечение нулевого провода должно быть равно сечению фазных проводов. На нулевом защитном проводе не должно быть выключателей и плавких предохранителей. [40]

Несимметрию нагрузок в промышленных сетях напряжением 380 В стремятся ограничивать путем возможно более равномерного распределения однофазных нагрузок по фазам. Благодаря этому уменьшается ток / 0 и может быть снижено до 50 % сечение нулевого провода по сравнению с проводами фаз. [42]

При расчете потерь напряжения в сетях НН, как правило, не следует пренебрегать реактивной нагрузкой и реактивным сопротивлением линий. Допускается в расчетах использование средних реактивных сопротивлений сети НН: кабеля — 0 06 Ом / км, воздушной линии 0 3 Ом / км. Сечение нулевого провода в четырехпроводной сети трехфазного тока принимают равным половине сечения фазного провода, в одно — и двухфазных ответвлениях — сечению фазного провода. [44]

Читайте также:  Что значит ddos атака

Фразу об «отгорании нуля » слышал, наверное, каждый из нас. Почему же таинственный ноль имеет тенденцию всё время отгорать? Для того чтобы внести некоторую ясность в этот вопрос, необходимо вспомнить кое-что из курса физики средней школы.

Для однофазной цепи «ноль» — это просто название для проводника, не находящегося под высоким потенциалом относительно земли. Второй проводник в однофазной цепи называется «фазой» и имеет относительно земли высокий потенциал переменного напряжения (в нашей стране чаше всего 220 В). Никакой тенденции к отгоранию однофазный ноль не проявляет.

Беда в том, что все электрические коммуникации (т. е. линии электропередачи) являются трёхфазными. Рассмотрим схему «звезда», в которой появляется понятие «нулевой провод».

Переменные токи каждой фазы в трёх одинаковых нагрузках сдвинуты по фазе ровно на одну треть и в идеале компенсируют друг друга, поэтому нагрузка в такой схеме обычно называется трёхфазной сосредоточенной нагрузкой. При такой нагрузке векторная сумма токов в средней точке равна нулю. Нулевой провод. подключённый к средней точке, практически не нужен, т. к. ток через него не течёт. Незначительный ток появляется только тогда, когда нагрузки на каждой фазе не полностью одинаковые и не полностью компенсируют друг друга. И действительно, на практике многие виды трёхфазных четырёхжильных кабелей имеют нулевую жилу вдвое меньшего сечения. Нет смысла тратить дефицитную медь на проводник, по которому ток практически не течёт. Никакой тенденции к отгоранию трёхфазный ноль при трёхфазной сосредоточенной нагрузке тоже не проявляет.

Чудеса начинаются тогда, когда к трёхфазным цепям подключаются однофазные нагрузки. На первый взгляд это тот же самый случай, но есть одно маленькое отличие. Каждая однофазная нагрузка представляет собой совершенно случайно выбранное устройство, т. е. однофазные нагрузки не одинаковые. Глупо думать, что различные однофазные потребители всегда будут потреблять одинаковый ток. Однофазные нагрузки в трёхфазных цепях всегда стараются максимально приблизить к трёхфазным нагрузкам. Это означает, что при подключении однофазных потребителей в трёхфазную сеть их стараются так распределить по мощности по разным фазам, чтобы на каждую фазу приходилась примерно одинаковая нагрузка. Но полного равенства никогда не достигается и понятно почему. Потребители случайным образом включают и выключают своё электрооборудование, тем самым постоянно меняя нагрузку на свою фазу.

В результате полной компенсации фазных токов в средней точке практически никогда не происходит, но ток в нулевом проводе обычно не достигает своего максимального значения равного самому большому току по одной из фаз. То есть ситуация неприятная, но предсказуемая. Вся проводка рассчитана на неё, и отгорания нуля обычно не происходит, а если и происходит, то крайне редко.

Такая ситуация сложилась к 90-м годам XX века. Что же изменилось к этому времени? В обиход широко вошли импульсные источники питания. Такой источник питания практически у всей современной бытовой аппаратуры (телевизоров, компьютеров, радиоприёмников и т. п.). Весь ток такого источника протекает в течение только одной трети полупериода, т. е. характер потребления тока очень сильно отличается от характера потребления тока классическими нагрузками. В результате в трёхфазной сети возникают дополнительные импульсные токи, не компенсирующиеся в средней точке. Не забудьте прибавить к этому некомпенсированные токи, вызванные наличием однофазных нагрузок в трёхфазной сети. В такой ситуации по нулевому проводу часто течёт ток, близкий или превышающий самый большой ток одной из фаз. Это и есть условия, благоприятные для «отгорания нуля».
Проводники в трёхфазных кабелях имеют одинаковое сечение, рассчитываемое согласно максимальной мощности нагрузки, следовательно, нулевой проводник имеет такое же сечение, как и любой из фазных проводников, а ток через него сегодня может течь больший, чем через любой фазный проводник. Получается, что нулевой проводник работает в условиях перегрузки, и вероятность его отгорания возрастает.

Так в 90-х годах прошлого века мы незаметно для самих себя вступили в эпоху «отгорания нуля». С каждым днём ситуация всё ухудшается. Высокую вероятность «отгорания нуля» необходимо учитывать и при построении домашней электропроводки.

ГЛАВНАЯ » МАТЕРИАЛЫ » Что такое фаза и ноль в электричестве – просто о сложном

Что такое фаза и ноль в электричестве – просто о сложном

Передача электрического тока осуществляется по трехфазным сетям, при этом большинство домов имеет однофазные сети. Расщепление трехфазной цепи осуществляется с помощью вводно-распределительных устройств (ВРУ). Простым языком этот процесс можно описать следующим образом. К электрощитку дома подводится трехфазная цепь, состоящая из трех фазных, одного нулевого и одного заземляющего проводов. Посредством ВРУ цепь расщепляется – к каждому фазному проводу добавляется один нулевой и один заземляющий, получается однофазная сеть, к которой и подключаются отдельные потребители.

Что такое фаза и ноль

Попробуем разобраться, что такое ноль в электричестве и чем он отличается от фазы и земли. Фазные проводники используются для подачи электроэнергии. В трехфазной сети три токоподающих провода и один нулевой (нейтральный). Передаваемый ток сдвигается по фазе на 120 градусов, поэтому в цепи достаточно одного нуля. Фазовый проводник имеет напряжение 220 В, пара «фаза-фаза» – 380 В. Ноль не имеет напряжения.

Фазы генератора и фазы нагрузки соединяются между собой линейными проводниками. Нулевые точки генератора и нагрузки соединяются между собой рабочим нулем. По линейным проводам ток движется от генератора к нагрузке, по нулевым – в обратном направлении. Фазные и линейные напряжения равны независимо от способа подключения. Земля (заземляющий провод) также как и ноль не имеет напряжения. Он выполняет защитную функцию.

Зачем нужно зануление

Человечество активно использует электричество, фаза и ноль – важнейшие понятия, которые нужно знать и различать. Как мы уже выяснили, по фазе электричество подается к потребителю, ноль отводит ток в обратном направлении. Следует различать нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. Первый необходим для выравнивания фазового напряжения, второй используется для защитного зануления.

В зависимости от типа линии электропередач может использоваться изолированный, глухозаземленный и эффективно-заземленный ноль. Большинство ЛЭП, питающих жилой сектор, имеет глухозаземленную нейтраль. При симметричной нагрузке на фазных проводниках рабочий ноль не имеет напряжения. Если нагрузка неравномерна, ток небаланса протекает по нулю, и схема электропитания получает возможность саморегулирования фаз.

Электросети с изолированной нейтралью не имеют нулевого рабочего проводника. В них используется нулевой заземляющий провод. В электросистемах TN рабочий и защитный нулевой проводники объединены на всем протяжении цепи и имеют маркировку PEN. Объединение рабочего и защитного нуля возможны только до распределительного устройства. От него к конечному потребителю пускается уже два нуля – PE и N. Объединение нулевых проводников запрещается по технике безопасности, так как в случае короткого замыкания фаза замкнется на нейтраль, и все электроприборы окажутся под фазным напряжением.

Как различить фазу, ноль, землю

Проще всего определить назначение проводников по цветовой маркировке. В соответствие с нормами, фазный проводник может иметь любой цвет, нейтраль – голубую маркировку, земля – желто-зеленого цвета. К сожалению, при монтаже электрики цветовая маркировка соблюдается далеко не всегда. Нельзя забывать и вероятности того, что недобросовестный или неопытный электрик легко может перепутать фазу и ноль или подключить две фазы. По этим причинам всегда лучше воспользоваться более точными способами, чем цветовая маркировка.

Определить фазный и нулевой проводники можно с помощью индикаторной отвертки. При соприкосновении отвертки с фазой загорится индикатор, так как по проводнику проходит электроток. Ноль не имеет напряжения, поэтому индикатор загореться не может.

Отличить ноль от земли можно с помощью прозвонки. Сначала определяется и маркируется фаза, затем щупом прозвонки нужно прикоснуться к одному и проводников и клемме заземления в электрощитке. Ноль звониться не будет. При прикосновении к земле раздастся характерный звуковой сигнал.

Комментировать
4 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector