Для чего нужны фаза, ноль и заземление?

Для чего нужно заземление

Заземление применяется в целях снизить разность потенциалов (напряжение) между землей и корпусом оборудования. Во время замыкания на этот корпус фазного проводника. Если человек дотронется до не заземленного корпуса электроприбора, к которому прикасается фазный проводник с нарушенной изоляцией, то ток потечет в землю по телу человека. С одной стороны, здесь земля играет роль обкладки конденсатора огромной ёмкости. Безусловно, она может поглотить бесконечное количество электроэнергии. С другой стороны, электрический ток соответственно всегда будет стремится зарядить этот бездонный конденсатор. В свою очередь, человек становится проводником через который ток уходит в землю.


Замыкание фазы на корпус без заземления, приводит к удару током при касании

Если же корпус электроприбора будет заземлен, то напряжение между землёй, на которой стоит человек, и корпусом к которому он прикасается будет примерно нулевым для человека. Ток потечет по заземляющему проводнику, а не по телу человека. Так как сопротивление правильно выполненного заземляющего устройства намного меньше чем сопротивление человеческого тела.Пробой фазы на корпус в системе TT (заземление без зануления). Ток стекает в землю по PE проводнику

Сила протекающего через заземляющее устройство тока тока будет большой. Разумеется, это приведет к  нагреву и обгоранию контактов и проводников. Потому совместно с заземлением должно применяться защитное  отключение. Чтобы отключить цепь в аварийном состоянии. Безусловно, чаще всего в качестве защитного отключения применяют автоматические выключатели и УЗО.

До появления УЗО и дифавтоматов было запрещено применять заземление без зануления. Дело в том, что при замыкании фазы на заземленный, но не зануленный корпус электрооборудования, ток короткого замыкания может быть недостаточен для отключения автоматического выключателя. Несомненно, установленное дополнительно к автомату, УЗО в данном случае отключит сеть по току утечки. Потому системы TT и IT запрещены без применения УЗО ().

Способы определения

В любом современном электроприборе предусматривается наличие заземления. Благодаря этому удается снизить показатель силы тока до безопасного. Заземляющий провод отводит большую часть электронов в землю, защищая тем самым человека от поражения электротоком. Простейшим способом обнаружения такого проводника является окраска его изоляционного слоя — желто-зеленая.

Однако из-за ошибки электромонтера такое предположение может оказаться неверным

Именно поэтому важно не только понимать, что значат фазные, заземляющие и нулевые провода, видеть различия между ними, необходимо уметь самостоятельно их находить. Чтобы обнаружить фазу тока и нулевой проводник в домашней электросети, можно использовать несколько методов

Наиболее простыми среди них являются три, которые и стоит рассмотреть.

Индикаторная отвертка

Это недорогой и весьма эффективный инструмент, с помощью которого можно быстро найти фазу и ноль в домашней электросети. Индикаторная отвертка работает по принципу прохождения через корпус емкостного электротока. Инструмент состоит из нескольких элементов:

  • Металлический наконечник, напоминающий плоскую отвертку. Его необходимо последовательно прикладывать к тестируемым проводникам.
  • Неоновая лампа. Загорается при появлении тока и это сигнализирует о наличии фазы.
  • Резистор. Предназначен для ограничения силы тока и предотвращает выход из строя инструмента.
  • Контактная площадка. Прикосновение к ней позволяет создать электроцепь.

Мультиметр или электрическая лампочка

Домашний тестер также может стать отличным средством поиска фазы и нуля в сети. Для выполнения работы прибор необходимо перевести в режим вольтметра и попарно определить показатель напряжения между проводами. Между любым проводником и фазой он всегда составит 220 В. Если коснуться щупами нуля и заземляющего провода, то напряжение будет отсутствовать.

Перед тем как приступить к решению задачи с помощью лампы, придется собрать простейшее устройство. В любой подходящий патрон следует вкрутить лампочку и подключить к клеммам проводники. Концы проводов следует зачистить с помощью обычного ножа либо стриппера. После этого можно приступать к определению фазового и нулевого проводника. Для этого предстоит поочередно прикладывать провода к проверяемым жилам. Как только лампа загорится, фаза будет найдена.

Характеристики проводов «плюса» и «минуса»

Если электрический кабель имеет 2 проводника, то один из них «плюс» (фаза), а второй «минус» (ноль). Необходимо обязательно знать полярность при подключении электроприбора, в противном случае существует риск порчи оборудования.

Важно! Чаще всего «плюс» и «минус» помечают буквами, символами или определенным цветом, предусмотренным ГОСТом. Маркировка латинскими буквами

В схемах электросети фазу («плюс») отмечают латинской буквой L, такую же маркировку используют на проводах, если нет цветовой разницы. Латинская буква N – означает «ноль» или «минус». Заземление же маркируют как PE или PEN.

Иногда, при работе с проводкой, не имеющей никаких опознавательных знаков, используют маркеры, которые надеваются на провода в виде цветных колец с пометками. Другим вариантом разметки может быль термоусадочная лента разных цветов. Она надевается на кабель соответствующего напряжения и, для закрепления на носителе, подогревается.

Устройство бытовой электросети

Сначала стоит выяснить, откуда берется ток в квартире, после чего будет проще понять, что называется нулем и фазой. В дома электрическая энергия подается с трансформаторной подстанции, задача которой заключается в преобразовании высоковольтного напряжения промышленной сети. Вторичная обмотка трансформатора соединяется в соответствии со схемой «звезда» — три ввода подключены к общей точке 0, а оставшиеся 3 подсоединяются к клеммам А, В, С. Соединенные вместе контакты также подключаются к заземляющему контуру подстанции.

В нулевой точке одновременно сделано расщепление на два проводника:

  • Рабочий ноль.
  • Защитный провод РЕ.

Рассмотренная схема носит название TN-S и используется во всех жилых домах. Таким образом, в распределительном щитке строения, кроме двух нулевых проводов, присутствуют еще и три фазных. В домах старой постройки часто встречается четырехпроводная схема — TN-C, в которой отсутствует проводник РЕ. Из распределительного щитка строения по квартирам разводится напряжение лишь одной фазы в 220 В и защитный РЕ-провод.

Следует помнить, что в старых домах последний элемент схемы может отсутствовать, если реконструкция электрической проводки не проводилась. Таким образом, «нуль» в квартире — провод, подсоединенный к контуру земли в подстанции и используемый для создания нагрузки от фазы.

Довольно важным понятием является и РЕ-провод. Он исключен из схемы электроснабжения и необходим для устранения последствия различных аварийных ситуаций и неисправностей. В электросетях, созданных в соответствии со схемой TN-S, нагрузка распределяется равномерно, так как на каждом этаже распределительный щиток подключен к конкретным линиям 220 В общей сети подъезда.


Равномерное соединение «звезда» полностью повторяет все векторные характеристики подстанции. Если в квартире выключены все потребители электроэнергии, то ток в цепи отсутствует. В трехфазных сетях сумма электротоков складывается в соответствии с законом векторной графики в нулевом проводнике. Зная, чем отличается фаза и ноль в электрике, можно самостоятельно решать различные задачи.

Что такое земля

Нулевая точка трансформатора обычно . Нулевой проводник должен также дополнительно заземляться через определенное расстояние. Так поступают чтобы потенциал между нулевым проводником и землей был как можно меньше. Делается это для срабатывания автоматического отключения в аварийной ситуации. К примеру, при обрыве провода с опоры электропередач, он упадет на землю. Ток потечет через землю к нулевой точке трансформатора. Земля служит как бы дополнительным проводником. Если бы нулевая точка не была заземлена, то ток просто утекал бы в землю. При этом силы тока могло быть недостаточно для того чтобы перегорел предохранитель на подстанции. Иначе говоря, могло не сработать автоматическое отключение. И на месте падения провода было бы опасное для жизни людей .

Пробой фазы на корпус в системе TT (заземление без зануления). Ток стекает в землю по PE проводнику. Происходит защитное отключение. Жизнь и здоровье человека спасены

Система защитного заземления TN-S

Иначе говоря, напряжение между проводником PE и землей (почвой) составляет примерно 0 вольт. То есть, ток по проводнику PE в рабочем состоянии практически не течет. Ток начинает течь по проводнику PE в аварийном состоянии.

Такой проводник получают двумя способами. Во-первых, путем отвода его от заземленной нулевой точки на трансформаторной подстанции. Такая система защиты . Во-вторых, защитный проводник PE получают делением нулевого защитного PEN проводника уже у потребителя электроэнергии. Разделенный проводник PE дополнительно заземляется. Такой вариант называется . Нулевым защитным PEN проводником может быть нулевой N рабочий проводник, если он имеет определенное сечение и состояние.

Система защитного заземления TN-C-S

Заземление

Повторное заземление производят также и на стороне потребителя электроэнергии. Заземляются корпуса оборудования и металлические части которые могут попасть под напряжение в аварийной ситуации. Заземление применяется в целях снизить разность потенциалов (напряжение) между землей и корпусом оборудования. А также, для защитного автоматического отключения. Обычно автоматическое отключение осуществляется и .

Для вашего удобства подборка публикаций

Цвет провода заземления

По современным стандартам, проводник заземления имеет желто-зеленый цвет. Выглядит это обычно как желтая изоляция с одной или двумя продольными ярко-зелеными полосами. Но встречаются также окраска из поперечных желто-зеленых полос.

Такого цвета могут быть заземление

В некоторых случаях, в кабеле могут быть только желтые или ярко-зеленые проводники. В таком случае «земля» имеет именно такой цвет. Такими же цветами она отображается на схемах — чаще ярко-зеленым, но может быть и желтым. Подписывается на схемах или на аппаратуре «земля» латинскими (английскими) буквами PE. Так же маркируются и контакты, к которым «земляной» провод надо подключать.

Иногда профессионалы называют заземляющий провод «нулевой защитный», но не путайте. Это именно земляной, а защитный он потому, что снижает риск поражения током.

Заводские стандарты

Традиционно при создании трехфазных сетей все кабели имели раскрас согласно нормативной документации прошлых лет. В проводке, которой более 7 лет, согласно ПУЭ строго соблюдалась следующая маркировка:

  • Фаза А — желтая, возможна зеленоватая продольная прожилка.
  • Фаза В — выраженного зеленого колера, иногда неонового оттенка.
  • Фаза С — красная.
  • Ноль — допускался сизого или нейтрального серого тона.

Распространенная трехфазная проводка обозначалась аббревиатурой Ж-З-К.

Если вы имеете дело со старой разводкой времен СССР, то колер проводников будет только монохромным: черным или белым. Электромонтеры рекомендуют не рисковать — нужно при расключении дать питание и определить вид жил электрического провода при помощи контрольки.

С 2011 года на территории РФ стал функционировать ГОСТ РФ 50462-2009. В нем предусмотрены новые цвета для промышленных проводников. Для фаз допустимы оттенки: А — классический коричневатый, В — насыщенный черный, С — серый, приближенный к «металлик». Но контрастность таких материалов оказалась неудобной, и электрики при монтаже стандартных систем по-прежнему предпочитают формуле К-Ч-С старую Ж-З-К гамму. Яркие жилы лучше видны при любом освещении, контрастность оформления дает быстрое понимание ситуации.

Буквенное обозначение упрощает распознавание нюансов схем: A — это L или L1, B — только L2. C — L3, а ноль —N. Поэтому сведущему умельцу сразу будет понятно какого цвета провод фаза при составлении цепи.

Согласно общепринятым стандартам при создании электрических цепей переменного либо постоянного тока с применением проводников с защитой допустимы все вышеназванные оттенки.

Комплектация евророзетки подразумевает наличие трех составляющих: яркого фазного (он может быть красным, лиловым, коричневым или другого сочного тона), безопасного для человека нуля сине-голубого оттенка, защиты в желтом или зеленом колере. Маркировка проводов признается только общепринятая.


Цветовая маркировка проводов

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

  • Беларуси,
  • Гонконге,
  • Казахстане,
  • Сингапуре,
  • Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:


Библия электрика ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гласит: электропроводка по всей длине должна обеспечить возможность легко распознавать изоляцию по ее расцветке.

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила имеет неповторимую расцветку.

  • Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
  • Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
  • Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.

В некоторых европейских странах существуют неизменные стандарты в расцветке проводов по фазе. Силовой для розеток – коричневая, для освещения — красный.

Что такое земля

Нулевая точка трансформатора обычно . Нулевой проводник должен также дополнительно заземляться через определенное расстояние. Так поступают чтобы потенциал между нулевым проводником и землей был как можно меньше. Делается это для срабатывания автоматического отключения в аварийной ситуации. К примеру, при обрыве провода с опоры электропередач, он упадет на землю. Ток потечет через землю к нулевой точке трансформатора. Земля служит как бы дополнительным проводником. Если бы нулевая точка не была заземлена, то ток просто утекал бы в землю. При этом силы тока могло быть недостаточно для того чтобы перегорел предохранитель на подстанции. Иначе говоря, могло не сработать автоматическое отключение. И на месте падения провода было бы опасное для жизни людей .

Пробой фазы на корпус в системе TT (заземление без зануления). Ток стекает в землю по PE проводнику. Происходит защитное отключение. Жизнь и здоровье человека спасены

Система защитного заземления TN-S

Иначе говоря, напряжение между проводником PE и землей (почвой) составляет примерно 0 вольт. То есть, ток по проводнику PE в рабочем состоянии практически не течет. Ток начинает течь по проводнику PE в аварийном состоянии.

Такой проводник получают двумя способами. Во-первых, путем отвода его от заземленной нулевой точки на трансформаторной подстанции. Такая система защиты . Во-вторых, защитный проводник PE получают делением нулевого защитного PEN проводника уже у потребителя электроэнергии. Разделенный проводник PE дополнительно заземляется. Такой вариант называется . Нулевым защитным PEN проводником может быть нулевой N рабочий проводник, если он имеет определенное сечение и состояние.

Система защитного заземления TN-C-S

Заземление

Повторное заземление производят также и на стороне потребителя электроэнергии. Заземляются корпуса оборудования и металлические части которые могут попасть под напряжение в аварийной ситуации. Заземление применяется в целях снизить разность потенциалов (напряжение) между землей и корпусом оборудования. А также, для защитного автоматического отключения. Обычно автоматическое отключение осуществляется и .

Для вашего удобства подборка публикаций

Отличия переменного тока от постоянного

Изменения направления течения и характеристик переменного тока связаны с методом его получения. Получают переменный ток в результате работы генераторов переменного тока. Генератор состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная (статичная) часть генератора. Он имеет форму полого конуса, внутри которого расположены катушки с намотанной проволокой. Эти катушки образуют обмотку статора. Из обмотки выходят концы намотанной проволоки (выводы). На этих выводах, при работе генератора, образуется напряжение. Если к выводам, находящимся под напряжением, подключить нагрузку, через неё начнет течь электрический ток. Протекая через нагрузку (электроприбор), ток совершает какую-нибудь работу. Например, раскаляет нить лампы накаливания. Соответственно, лампа что-нибудь освещает.

Устройство генератора переменного тока

Ротор — подвижная часть генератора и расположен внутри статора. На нем также расположены катушки. Они образуют обмотку ротора. Когда на эту обмотку подается постоянный ток, ротор становится электромагнитом. Электромагнит создаёт вокруг себя магнитное поле. Считается, что линии магнитного поля пересекают обмотку статора и индуцируют (наводят) в ней электродвижущую силу (ЭДС). Затем ротор начинают вращать. Например, с помощью турбины, которую в свою очередь вращает падающая с высоты вода. Разумеется, вместе с ротором вращается и магнитное поле. Считается, что результате вращения поля, по обмотке статора начинает течь электрический ток. Это явление называют .

Три фазы изменения переменного тока

Полюса вращающегося ротора-электромагнита постоянно меняют свое положение относительно катушек статора. То есть, плюс становится на место минуса, а минус на место плюса. А затем минус и плюс меняют места обратно. Это продолжается пока генератор работает. По этой причине и ток индуцируемый в статоре постоянно меняет направление своего течения. Считается, что направление течения тока от минуса к плюсу. Потому как электроны — отрицательно заряженные частицы. Имеется мнение что электрический ток в металлах — это движение электронов. А заряженные частицы стремятся к частицам с зарядом противоположным. От одноименно заряженных частиц они наоборот отталкиваются. Это можно продемонстрировать на примере двух постоянных магнитах.

Ротор стандартного генератора совершает 3000 оборотов в минуту. Отсюда и появляется частота 3000 оборотов /60 секунд = 50 герц. То есть, 50 оборотов ротора в секунду. Считается, что такая частота была установлена потому что позволяла светить лампам накаливания без мерцания. А также давала возможность стабильно работать электродвигателям. Пятьдесят периодов изменения тока — 100 раз в секунду изменяется направление течения бытового переменного тока. 

Генератор постоянного тока в общих чертах схож с генератором тока переменного. Но конечно он имеет и отличия. Магнитное поле здесь создают неподвижные катушки статора. Напряжение на генераторе постоянного тока получают на выводах обмотки ротора, во время его вращения. Обмотка ротора делится на множество частей. Каждая часть имеет выводы на контакты коллектора. Съем тока происходит с контактов коллектора ротора с помощью двух щеток. Одна щетка — плюс, а вторая — минус. Так как щётки неподвижны, то они попеременно соприкасаются с разными контактами. Переход с контакта на контакт происходит в тот момент, когда синусоидальная ЭДС в контуре переходит через своё нулевое значение. В итоге, каждая щётка сохраняет свою полярность неизменной.

Устройство генератора постоянного тока

То есть, постоянный ток движется всегда в одном направлении. Плюс и минус являются указателями направления движения электрического тока. Постоянные значения характеристик постоянного ток достигаются за счет деления обмотки ротора на множество частей. Существуют разные способы подключения генератора постоянного тока.


С этим читают