Зачем нужен нулевой провод

В этом случае отсутствует компенсирующий ток, на дисплее отображается напряжение на нейтральном проводеи в сети существует фазовая асимметрия. Напряжение между нейтральным проводом и землей может достигать 220 В.

Зачем нужен нейтральный провод, если можно получить те же 220 В от фазы и земли?

В распределительном щитке квартиры есть три провода – фаза, нейтраль и земля – и 220 В можно получить не только от фазного и нейтрального проводов, но и между фазой и землей. Зачем тогда нужен нейтральный провод? Как насчет того, чтобы выполнить проводку двумя проводами и "доверить" функцию нейтрали контуру заземления?

Чтобы понять, зачем 3-фазной системе нужен нейтральный провод, необходимо понять, откуда он берется. Как правило, электростанции расположены на значительном расстоянии от потребителей, и для передачи электроэнергии по линиям электропередач используется высокое напряжение.

Поэтому жилые дома питаются от трехфазных понижающих трансформаторов с тремя вторичными обмотками.

Каждая обмотка имеет начало и конец и может быть соединена тремя способами:

• Звезда (Y).. При этом способе концы обмоток соединяются вместе, а провода линии подключаются к началам.
• Звезда с заземленной нейтральной точкой (Y0) .. Такая система называется системой TN или системой с заземленной нейтралью и используется для питания большинства промышленных и бытовых установок.
• Треугольная (Δ). В этой системе конец одной обмотки соединяется с началом следующей обмотки, а проводники линии подключаются к углам получившегося треугольника. В этой системе питания отсутствует нейтральный провод.

Трехфазный трансформатор можно представить в виде трех однофазных трансформаторов. Первоначально трехфазная энергосистема состояла ровно из трех отдельных блоков и шести проводников, но позже Доливо-Добровольский предложил соединить концы обмоток и использовать один проводник вместо трех нейтральных проводов.

Откуда берется ток и куда он уходит?

Для протекания электричества необходима замкнутая цепь, поэтому в однофазной системе фазный и нейтральный провода подключаются к оборудованию, и ток течет от линейного выхода трансформатора по фазному проводу через нагрузку и обратно к нейтрали в точке "звезда".

В системах TN нейтральный провод питающего трансформатора подключается к контуру заземления на подстанции, а нейтральный провод выводится за пределы подстанции (нейтраль).

Первоначально эти схемы не имели отдельного заземления, а основывались на четырехпроводной схеме и назывались TN-C. В более современной схеме TN-S таких проводников два – это нейтральный проводник N и защитное заземление PE..

С точки зрения электротехники они эквивалентны, но у них разные области применения, поэтому они имеют разные сечения и схемы подключения.

Система TN-C-S также может использоваться в жилых зданиях. В этой системе подключенный нейтральный проводник PEN, выполняющий одновременно функции обоих проводников, подводится к зданию и разделяется на нейтральный проводник и проводник заземления в главном распределительном щите.

Почему индикатор показывает нулевое напряжение?

Самый простой способ указать на наличие напряжения – использовать индикаторную отвертку, чтобы показать потенциал между жалом прибора и землей. Если щуп коснется провода под напряжением, загорится предупреждающая лампочка. Чувствительность прибора зависит от конструкции индикатора:

• неоновая лампа – от 90 В;
• светодиодный или жидкокристаллический – от 12 В.

В нормальных условиях напряжение на нулевом проводе отсутствует отсутствует или недостаточно для включения индикаторной лампочки. Если она включена, возможны два варианта:

• Нейтральный провод имеет ту же фазу, что и фазный провод. В этом случае вольтметр не покажет потенциал при измерении напряжения на розетке. Электроприборы не будут работать, но рекомендуется отключить их до выяснения причины неисправности. Обычно причиной является обрыв нейтрального провода, и напряжение должно исчезнуть, когда все электроприборы будут отключены от сети.
• На нейтральной клемме имеется другая фаза. В этом случае напряжение в розетке или клеммах двухполюсного автоматического резервного блока значительно превышает 220 В и может достигать 380 В. Немедленно выключите главный автоматический выключатель или все осветительные приборы и отсоедините все вилки от розеток. Такая ситуация возникает, если нейтральный провод разомкнут или между фазным и нейтральным проводом произошло короткое замыкание.

Зачем нужен нулевой провод?

Электроснабжение жилых районов и большинства промышленных предприятий обеспечивается трехфазными понижающими трансформаторами, вторичные обмотки которых соединены в звезду. Центральная точка звезды соединена шиной с контуром заземления, отсюда и название "TN".

Первоначально это была четырехпроводная система, в которой функции нейтрального и заземляющего проводников были объединены в проводнике 'PEN', но это не обеспечивало необходимого уровня безопасности. В этой схеме по нейтральному проводнику протекает уравновешивающий ток, вызванный неравномерной нагрузкой различных фаз.

Контакт напряжения с корпусом электрооборудования может привести к электротравме, поэтому в 1930-х годах для повышения электробезопасности была разработана пятипроводная система заземления TN-S.

Главной особенностью этой системы является наличие дополнительного заземляющего проводника PE, идущего от заземленного нулевого провода силового трансформатора без каких-либо разрывов или переключателей к клемме заземления в розетке или корпусе электроприбора.

Система заземления TN-S является самой безопасной из существующих, но замена ранее установленной системы TN-C – дорогостоящее мероприятие, поэтому был разработан компромиссный вариант – система TN-C-S.

В этой схеме используется четырехпроводная цепь питания, в которой PEN-проводник в главном распределительном щите здания разделен на два проводника, PE и N. Место разделения подлежит обязательной сегрегации.

Информация! Требования к различным системам заземления приведены в правилах устройства электроустановок 1.7.

Обозначение фазного и нулевого проводника

Для того чтобы полностью понять, что подразумевается под выражением "фаза и заземление в электротехникеЧтобы полностью понять смысл выражения "фаза и заземление в электротехнике", мы должны использовать аналогию. Электричество удобнее всего сравнить с водой, а токоведущие проводники – с трубами.

Итак, давайте представим себе следующую ситуацию. У нас есть одна труба, по которой горячая вода поступает из бака в большую кастрюлю. У нас также есть вторая труба, которая сливает излишки поступающей горячей воды обратно в бак, когда кастрюля наполняется. Теперь расшифруем: первая труба – фаза, кастрюля – нагрузка, а вторая труба – ноль. Фазный ток достигает нагрузкиа по нейтральному проводу возвращается обратно. Вот и все.

Теперь представьте, что произойдет, если из-за неисправности второй трубы горячая вода не будет перетекать из кастрюли обратно в бак. В этом случае кастрюля наполнится очень быстро, кипяток начнет выливаться и может обжечь нас.

Чтобы избежать этого, к кастрюле будет подсоединена третья труба. Эта труба будет служить аварийным выходом для поступающей воды. Тогда, если вторая труба, отводящая воду, откажется работать, излишки воды будут выходить через третью трубу. Третья труба входит в землю в специально вырытой для этого яме. Это пример заземления.

Выше мы описали работу электричества в однофазной сети, а также функции фаз и нулей.. В трехфазной системе происходит то же самое, только ток течет по трем проводам одновременно и возвращается по четвертому проводу.

Из примера ясно, что фазу и ноль нельзя путать или совмещать. Для удобства все кабели имеют цветовую маркировку, чтобы вы могли определить, является ли кабель фазным или нейтральным, не используя никакого оборудования.

Внимание! Чтобы обезопасить себя, лучше проверить кабель перед началом работ, независимо от цветовой маркировки. Очень часто неопытные электрики по собственному незнанию совершенно не обращают внимания на цвет кабелей, и именно здесь кроется опасность. В этом случае действует принцип: доверяй, но проверяй!

Способы идентификации фазного и нулевого проводов

Как вы уже поняли, в электричестве фаза и нейтраль различают с помощью цветового кода, но этот метод может быть ошибочным из-за изначально неправильного монтажа.

Для более точного определения фазного провода используется отвертка-индикатор. Просто прикоснитесь ею к проводам по очереди. Отвертка не будет реагировать на нулевой провод, но если прикоснуться к фазному проводу, индикатор загорится. Если индикатор не загорается вообще, это означает, что сеть неисправна и в ней нет напряжения.

Если индикатор реагирует на оба провода, это означает обрыв в нейтральном проводе.

В электротехнике "фаза" обозначается латинской буквой "L", производной от "Line". Обычно это коричневый или белый провод. "Ноль" обозначается буквой "N" от Neutral. Цвет нейтрального провода обычно синий или белый с синими полосами по всей длине.

Заземляющий проводник обозначается в электротехнике как "PE". – защитное заземление. Он окрашен в желто-зеленый цвет.

Друзья, ранее я уже писал о том, как можно определить фазный провод с помощью мультиметра. Об этом есть отдельная статья – смело читайте.

Фаза и ноль в жгуте проводов

Выше мы уже объяснили, что означают фазы и нули в электроустановке и как они работают. Фаза и ноль работают в электрической системе совершенно одинаково. Фазный провод проводит ток, а нулевой провод возвращает ток обратно.

Назначение и функции нейтрального провода

Его основная функция – выравнивание напряжений в фазах. Разность потенциалов в каждой фазе должна быть одинаковой. Конечно, это не означает, что все три фазы будут абсолютно равны. Нет, разность потенциалов будет немного отличаться из-за сопротивления самого нейтрального проводника, но она останется в пределах нормы.

Повторное заземление – это многократное заземление вдоль нейтрального проводника. Повторное заземление нейтрального защитного проводника цепи снизит риск поражения электрическим током в результате обрыва нейтрального проводника и соединения фазы с землей после места обрыва, но не устранит опасность полностью, т.е. не приведет к тем же безопасным условиям, которые существовали до прерывания.

Что такое заземляющий и нейтральный проводник

Нейтральный проводник также уравновешивает потенциалы в нескольких фазах. Согласно ПУЭ, функция нейтрального проводника заключается в подаче тока к потребителям. Он должен быть подключен к глухо заземленному нейтральному проводу трансформатора. В частных домах и квартирах, где используется однофазная сеть, для обслуживания электроприборов должно быть два провода: фазный и нулевой. "Ноль" подключается к "земле" и должен иметь потенциал 0. Он подключается к "земле" с помощью контура заземления. Поэтому на нем не может присутствовать напряжение. Если во время работы соединение разорвано, то на нем будет такое же напряжение, как и на фазном, соответственно 220. На современных схемах он обозначается буквой N, в то время как в советских документах, ныне устаревших, использовалась цифра 0. Согласно ПУЭ, кабель должен быть покрыт синей изоляцией.

Заземляющий кабель необходим для обеспечения безопасности в соответствии с правилами монтажа. В нормальных условиях на нем нет напряжения, и он действует как проводник только в случае повреждения изоляции фазного или нулевого провода. Поэтому заземление необходимо для того, чтобы в случае неисправности не возникло дополнительных проблем. Например, если защита холодильника неисправна, а сам холодильник не заземлен, прикосновение к холодильнику равносильно прикосновению к фазе 220 В. Если холодильник заземлен, поражения электрическим током не произойдет, так как потенциал идет на землю.

Защитный проводник маркируется буквами "PE". Как правило, его изоляция должна быть окрашена в желто-зеленый цвет. Если на схеме обозначен "PEN", то нулевой и защитный проводник объединены в один. Такой кабель должен быть синего цвета с желтыми и зелеными полосками на концах.

Для выравнивания различных напряжений все концы фазных обмоток соединяются в узле, называемом нейтральной точкой, для чего используется нейтральный провод в соединении "звезда". Схема звезда-нейтраль используется на практике потому, что при любой нагрузке не происходит перекоса между фазными напряжениями, т.е. все фазные напряжения равны.

Схемы подключения нейтрального провода и заземления

Теперь вы знаете, как отличить нейтральный провод от заземляющего проводника, и понимаете, что оба они являются соединением с землей. Теперь вы можете рассмотреть возможные соединения нейтрального и заземляющего проводов. Они четко определены в разделе 1.7.3 правил монтажа. Мы просто рассмотрим схемы глухого заземленного нейтрального проводника, которые используются в наших электрических сетях.

На рисунке показана система СТ

• Сначала рассмотрим систему СТ, в которой нейтральный проводник подключен к земле трансформатора, а земля подключена к независимому источнику. Этот метод используется очень редко, и стоимость установки такой системы самая высокая.
• Гораздо более распространенными являются системы TN, в которых используются PEN-проводники. Это означает, что нулевой и защитный проводники прокладываются в одном проводнике или подключаются к одной точке заземления, либо по всей длине, либо отдельными участками.

Система TN-S

• Система TN-S является наиболее подходящей системой с точки зрения электробезопасности. В этой системе нулевой и защитный проводники подключены к одной точке заземления, но выполнены в виде отдельных проводников по всей длине.

Система TN-C

• Система TN-C гораздо более распространена и относительно проста для реализации своими руками. В этом случае нулевой и заземляющий проводник выполняются одним проводником на всем протяжении. Однако это наименее безопасное решение с точки зрения электробезопасности.

Система TN-C-S

• Последний возможный вариант – это система TN-C-S. Как следует из названия, она объединяет две предыдущие системы. Это означает, что на одном участке нулевой и заземляющий проводники прокладываются вместе, а на другом – раздельно.

Правила подключения нулевого и заземляющего провода

Зная возможные схемы подключения заземляющего и нулевого проводника, можно говорить о правилах и требованиях к их соединению. Ведь они не отличаются существенно, но все же отличаются. Кроме того, мы надеемся прояснить часто задаваемый вопрос о том, почему нейтральный проводник должен быть заземлен.

• Во-первых, давайте поговорим о системе ТТ. Согласно п. 1.7.59 ПУЭ, эта система может использоваться только в исключительных случаях, когда ни одна из систем TN не может обеспечить требуемый уровень защиты.

Примечание: При использовании системы TT обязательным является применение автоматических выключателей УЗО. Соответствующие нормативные документы устанавливают отдельные требования к их току срабатывания.

• Однако в случае с системой TN все не так просто. Согласно разделу 1.7.61 ПУЭ, они должны быть заземлены на входе в здание или электроустановку. Давайте разберемся, почему это необходимо.
• В системе TN, как мы уже знаем, нулевой и защитный проводники проложены одним проводом. Когда этот общий провод обрывается, нейтральный и защитный проводники образуют единое целое. Наконец, они не соединены с землей.
• Если у нас нет заземления, как мы уже знаем, при включении любого электроприбора или даже лампочки нейтральный провод подключается к фазному напряжению.
• Однако в системе TN нейтральный провод и фазный провод частично или полностью соединены. Это означает, что провод заземления также подключен к фазному напряжению. Фазный провод подключен к корпусу нашей стиральной машины, фена, холодильника и других электроприборов. Поэтому на их корпусах также будет фазное напряжение. И если вы прикоснетесь к ним, вас ударит током.

Зачем нужно повторное заземление?

• Вот почему повторное заземление нулевого провода в системах TN является обязательным согласно соответствующим правилам. В конце концов, такое повторное заземление снижает риск подобных несчастных случаев. А если все электропотребители повторно заземлены, то вероятность таких несчастных случаев еще меньше.
• Кроме того, правила ПУЭ в многоэтажных домах требуют подключения шины PEN к выравнивающей шине, которая, согласно разделу 1.7.82 ПУЭ, должна быть подключена ко всем заземленным проводникам в доме.
• Существуют отдельные требования для потребителей, подключенных к сети через воздушную линию. Повторное заземление нулевого проводника и контура заземления для таких потребителей должно быть обеспечено в соответствии с пунктами 17.101 и 1.7.102 ПУЭ.
• Для таких потребителей регламентируется не только сопротивление искусственного заземляющего электрода, но и требования к его материалу, сечению и толщине. Вероятность обрыва одиночного проводника на воздушных линиях значительно выше.