Владельцы домов или квартир, так или иначе, столкнутся с моментами, когда перестает функционировать какой-либо прибор, электрическая розетка или гореть лампа в люстре. Звать на помощь в таких ситуациях электрика не особо хочется — имеется большое желание исправить неполадки самостоятельно. Или может быть, например, есть какие-то познания в электросистемах, а потому работа по прокладке новых кабелей не кажется чем-то немыслимым. Как бы то ни было, в любом случае, предварительно стоит все же ознакомиться с основами электрики, с видами проводников, выяснить, как все это взаимосвязано и работает. Ведь очень важно понять, где располагается тот или иной провод — от этого будет зависеть правильность соединений и безопасность людей.
Если есть какой-то опыт работы в данной сфере, вопрос не поставит в тупик, однако для новичка может стать большой проблемой. Ниже пойдет речь о таких проводниках любой электрической сети питания как: «заземление», «фаза», «нуль», а также о том, как верно найти и отличить данные виды кабелей.
Разбираемся в основных терминах
С такими терминами, как «фаза» и «ноль» каждый сталкивается в своей жизни ежедневно. Все они тесно связаны, ведь относятся к электричеству, а это то, без чего жизнь современного человека не мыслима. Чтобы понять их природу и более или менее научиться разбираться в электрике, следует уяснить для начала ряд фундаментальных понятий.
Начинаем с основ
Электрический заряд — характеристика, определяющая способность различных тел быть источником электромагнитного поля. Носителем подобных волн является электрон. Создав электромагнитное поле можно «заставить» электроны перемещаться. Так образуется ток.
Ток — это четко направленное движение электронов по металлическому проводнику под действием существующего поля.
Виды тока
Ток может быть постоянным и переменным. Ток, по величине не изменяющийся во временном промежутке — ток постоянного значения. Ток, величина которого, как и направление, меняется с течением времени, называется переменным.
Постоянные источники тока — аккумуляторы, батарейки и так далее. Переменный же ток «подходит» к бытовым и промышленным розеткам домов и предприятий. Основная причина этого кроется в том, что данный тип тока намного легче получать физически, преобразовывать в разные уровни напряжений, передавать по электропроводам на огромные расстояния без существенных потерь.
Основная характеристика переменного тока
Переменный ток – как правило это синусоида, или синусоидальный ток. Его можно охарактеризовать следующим образом: сначала он увеличивается в одном направлении, достигая максимального своего значения (амплитуды), затем начинается спад. В некоторый момент времени он становится равен «0» и потом вновь начинает нарастать, но уже в совершенно противоположном направлении.
Зачем нужно заземление в квартире?
«Фаза», «ноль» и «земля»
Самый простой случай электроцепи, по которой перемещается синусоидальный ток — однофазная цепь. Она состоит, как правило, из трех электрокабелей: по одному из них электричество подходит к приборам и элементам освещения, а по второму – оно «уходит» в противоположном направлении — от потребителя. Третьим проводником является «земля».
Провод, по которому электричество подходит к электропотребителям, называется фазой, а кабель, используемый для возвратного движения — нулем.
Самая эффективная сеть для передачи электротока — трехфазная система. Она включает в себя три фазовых кабеля и один обратный — ноль. Такой тип тока подходит ко всем жилым кварталам. Непосредственно перед попаданием в квартиры, электроток делится на фазы. Каждым фазам «присваивается» один ноль. Преимущества такой системы в том, что при сбалансированной нагрузке ток через ноль (а он в такой системе один — общий) равен нулю.
Чтобы не перепутать провода и не допустить короткого замыкания, каждый провод окрашивают в разные цвета. Однако цвет провода не гарантирует его назначения!
«Земля» не несет никакой электрической нагрузки, а служит своего рода предохранительным элементом. В тот момент, когда что-либо в системе электропитания выходит из-под контроля, провод «земля» предотвратит поражение электротоком — по ней все избыточное напряжение будет «стекать», то есть, отводиться на землю.
Фаза и ноль: их значение в сети питания
Электроэнергия подается к потребительским розеткам от подстанций, которые уменьшают поступающее напряжение до 380 В. Вторичная обмотка такого трансформатора имеет соединение «звезда» — три его контакта связываются между собой в точке «0», остальные три вывода идут к клеммам «А»/«В»/«С».
Соединенные в точке «0» провода подсоединяются к «земле». В этой же точке происходит деление проводника на «ноль» (обозначен синим цветом) и защитный «РЕ»-кабель (желто-зеленая линия).
Данная модель прокладки проводов пользуются во всех возводимых ныне домах. Она называется — система «TN-S». Согласно этой схеме к распределительному оборудованию дома подходят три кабеля фазы и два указанных нуля.
В домах, на предприятиях и зданиях старой застройки зачастую нет «РЕ»-проводника и поэтому, схема получается не пятипроводной, а четырех (она обозначается как «TN-C»).
Все электропровода с подстанций подсоединяются к щитку, образуя систему из трех фаз. Далее уже происходит разделение по отдельным подъездам. В каждую из квартир подъезда подается напряжение лишь одной фазы — 220 В (провода «О»/«А») и защитный «РЕ»-кабель.
Вся возникающая нагрузка на систему электроснабжения при такой схеме распределяется в равномерном количестве, поскольку на каждом этаже дома выполняется разводка и подключение конкретных щитков к определенной электролинии напряжением в 220 В.
Схема подводимого напряжения представляет собой «звезду», которая в точности повторяет все векторные характеристики питающей подстанции. Когда в розетках нет никаких потребителей, то ток в данной цепи не протекает.
Данная схема соединения отработана годами. Она подтвердила свое право на использование тем, что признана оптимальной из всех существующих. Однако, в ней, как и в любом приборе, механизме или устройстве, периодически могут появляться всевозможные поломки и неисправности. Как правило, они бывают связаны с плохим качеством электросоединения или же полным обрывом кабелей в каких-либо местах схемы.
Случаи обрывов в токопроводящей цепи
Если внутри отдельно взятой квартиры произошел разрыв нуля/фазы, то подключаемый прибор, как следствие, функционировать не будет.
Аналогичная ситуация возникнет и при обрыве контактов проводов любой из фаз питающих подъездный щиток. При этом все квартиры, получающие питание от данной электролинии, не будут получать электричество. Вместе с тем, в двух оставшихся цепях приборы будут функционировать, как и прежде.
Из этих схем видно, что полное отключение питания в квартирах связано с обрывом одного их проводов. Это не приводят к повреждению и выходу из строя приборов.
Самой же серьезной ситуацией является обрыв между заземляющим контуром и центральной точкой подключения всех потребителей.
В данном случае весь электроток перестает течь по рабочему нулю к «земле» (АО, ВО, СО) и начинает двигаться по пути АВ/ВС/СА к которым подведено 380 В.
Возникает «перекос фаз». В фазах с большей нагрузкой напряжение будет меньше, а с меньшей нагрузкой — больше и может достигнуть значительных величин, близким к 380 В. Это вызовет повреждение изоляционных материалов, нагрев и выход из строя оборудования. Предотвратить подобные случаи и защитить дорогое оборудование позволяет система защиты от перегрузок и высоких напряжений, монтируемая в квартирных щитках.
Что такое заземление
Если говорить простыми словами, это защитная система, которая предотвращает от ударов током при прикосновении к металлическим частям оборудования, находящегося под напряжением. Вся конструкция состоит из следующих частей:
- Металлический контур
- Заземляющая шина
- Разводка проводов заземления
Контур представляет собой 4-6 штырей (электродов), забитых в грунт и соединенных между собой металлическими полосами. Необходимая глубина заземляющего устройства – 2,5-3 метра, то есть ниже уровня промерзания почвы. Это требуется для того, чтобы даже зимой контур получал доступ к влаге, проводящей ток.
Вверху одного вертикального электрода располагается «контактная зона» (чаще всего в виде болта с резьбой), от которой берет начало медная шина, ведущая в специальную планку в распределительном щитке.
От главной заземляющей шины, в свою очередь, расходятся медные жилы к розеткам потребителей. Эти провода, по сути, отвечают за подключение заземления – к примеру, в современных домах разводка от щитка выполняется трехжильным кабелем, где одна из жил – желто-зеленого цвета – отведена «под землю».
Рис 1. Устройство заземления. а) – заземление в линию; б) – контур заземления
Требования к заземлению
Обеспечение безопасности потребителя при работе с электрическими приборами – приоритетная задача производителей и эксплуатантов электроустановок, поэтому в этой сфере действует ряд норм и правил. Отметим основные:
- Заземлять нужно все, что имеет металлический корпус: котлы, станки, насосы, инструменты, оборудование;
- Штыри и соединения контура должны отличаться антикоррозионностью и износостойкостью, что обеспечивается правильным выбором материала и диаметра – например, для этих целей нередко используется нержавеющая сталь с поперечным сечением не менее 90 кв. мм;
- Заземлители должны всегда находиться во влажной почве – для этого нужно учесть географические, климатические и геологические особенности региона и выбрать правильную глубину размещения металлических электродов.
ПУЭ: «Нуль» и «Земля»
Согласно «Правилам эксплуатации электроустановок» понятия функции «Земли» и «Нуля» действительно различны:
— «Ноль» (N) – нулевой рабочий проводник, который используется для питания электроприемников с потреблением до 1 кВт, подключенных к 1-фазным или 3-фазным сетям питания с глухозаземленными нейтралью, выводом или точкой источника (ПУЭ, 1.7.18.а).
— «Земля» (РЕ) – нулевой защитный проводник, который используется для защиты людей от поражения током сетей питания электроприемников мощностью до 1 кВт с глухозаземленной нейтралью (ПУЭ, 1.7.17).
То есть, исходя из формулировок ПУЭ, Ноль (N) обеспечивает замкнутый контур электросети, через который перетекает разность электрического потенциала, что обеспечивает надежную работу электросети. Земля (PE) принимает разность потенциала (заряд) с оборудования, снимает с него напряжение и выводит ток в землю, обеспечивая безопасность сетей.
Проще говоря, Ноль используется для защиты электрооборудования в сети, а Земля – для защиты пользователей электричества.
Разница между схемами ТТ и TN-C-S
Оба вида современных систем электропитания используют Ноль и Землю, коммутируя их на шину заземления в распределительном щитке.
Ноль замыкает контур цепи, Земля отводит разницу потенциалов. Однако делается это по-разному.
— В цепи ТТ (полное заземление) кабель Земли – это автономная сеть, подключенная к корпусу каждого электроприбора и на заземляющую шину. Если возникает опасный электропотенциал (пробой), равный входящему напряжению (220V), напряжение по кабелю уйдет в землю. Этот вариант цепи – наиболее надежный.
— В цепи TN-C-S (совместное заземление) электрооборудование, на котором возникает нагрузка, заземляется через кабель Ноль. Тогда кабель работает и как нейтраль, и как заземляющая линия. Но кабель Нуля должен коммутироваться не на корпус электроприбора, а на его питающую проводку, либо на общую розетку.
Важно! Опасность второго метода в том, что заземление через Ноль на розетку можно разомкнуть, вынув вилку из розетки. Таким образом без заземления могут остаться и другие электроприборы, которые остаются подключенными к сети. Чтобы этого не произошло, в сети должен быть выключатель, который отключает питание всех электроприборов при отключении Нуля. Это сложно и трудоемко.
Таким образом, оптимально надежный и безопасный для потребителей вариант электрической сети в доме или квартире – это электропроводка, в которую сразу вмонтирован заземляющий кабель, то есть схема ТТ. В этом случае не придется использовать ноль в качестве совместного заземления, что не является его основным назначением.
Наши услуги
Наши работы
Наши сертификаты
Наши благодарственные письма
Группа компаний Электрим имеет многолетний опыт в решении вопросов связанных с электроснабжением частных домов, коттеджей и предприятий в Москве и Московской области.
Главный офис
г. Москва, Даниловский Вал, 13 А, оф. 43Б
- Будни 8:00–20:00
- Выходные Закрыто
Что такое «нуль» и «земля» согласно ПУЭ?
То, что мы привыкли называть «нулем» и «землей» в ПУЭ называется нулевым рабочим проводником (N) и нулевым защитным проводником (PE). Вот как они трактуются в нормативном документе:
1.7.17. Защитным проводником (РЕ) в электроустановках называется проводник, применяемый для защиты от поражения людей и животных электрическим током. В электроустановках до 1 кВ защитный проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора, называется нулевым защитным проводником.
1.7.18.а Нулевым рабочим проводником (N) в электроустановках до 1 кВ называется проводник, используемый для питания электроприемников, соединенный с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с глухозаземленной точкой источника в трехпроводных сетях постоянного тока.
Из этих формулировок понятно, что защитный нулевой проводник необходим для защиты от поражения электрическим током. То есть к нему должно заземляться электрооборудование, например, стиральная машинка, бойлер, котел и т.д. В то же время рабочий нулевой проводник необходим для питания оборудования, то есть по нему будет протекать ток.
В некоторых случаях допускается использовать «нуль» (PE) в качестве «земли», как это указано в ПУЭ 1.7.18.б. В этом случае провод становится совмещенным проводником, который сочетает функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. Он будет называться PEN. Однако здесь есть один нюанс, который важно знать.
Дело в том, что согласно ПУЭ 1.7.83 «В цепи заземляющих и нулевых защитных проводников не должно быть разъединяющих приспособлений и предохранителей». То есть нулевой защитный проводник («земля») должен идти непрерывно от щитка к розетке или осветительному прибору. Если мы, к примеру, посадим заземление на нуль, тогда «путь» прервется путем вынимания вилки из розетки. И если произойдет пробой, корпус остального оборудования, заземленного на этот провод, окажется под напряжением.
Далее в этом же пункте сказано: «В цепи нулевых рабочих проводников, если они одновременно служат для целей зануления, допускается применение выключателей, которые одновременно с отключением нулевых рабочих проводников отключают все провода, находящиеся под напряжением». Из этого следует, что «нуль» можно использовать в качестве «земли», если при его отключении, отключаются и все стальные проводники, находящиеся под напряжением. Осуществить такое в квартирных условиях довольно сложно.
Как должно осуществляться заземление в трехпроводной сети?
На данный момент в большинстве новостроек укладывают именно трехпроводную сеть, в которой идет фаза, нуль и заземление (желто-зеленый провод). «Нуль» и «земля» присоединяются в щитке к одной заземляющей шине, но не под общий контактный зажим (ПУЭ 7.1.36). Затем заземление одним непрерывным проводом подводится к каждой розетке. У большинства современного электрооборудования уже есть третий заземляющий контакт на вилке, который обеспечивает заземление корпуса прибора при включении его в розетку.
Главная отличительная особенность «нуля» и «земли» в их назначении. «Нуль» совместно с фазой предназначен для питания электроприборов, а «земля» для защиты людей и животных от поражения электрическим током, если случится пробой. Рабочий «нуль» можно использовать в качестве «земли», если не нарушаются условия ПУЭ 1.7.83. Мы же рекомендуем класть проводку сразу с заземляющим проводником, что исключает необходимость использовать «ноль» не по назначению.
Проверьте свои знания в электрике:
- Почему между фазой и нолем 220 В, а между фазами 380 В?
- Почему в США напряжение в сетях 110 В, а в России 220 В?
Непосредственно о таинственных фазе и нуле
Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.
Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).
Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или «стекает» в землю.
Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.
Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому — отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.
Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ — 50 Гц.
В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.
Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.
Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза — белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас — желто-зеленый.
Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».
Непосредственно о таинственных фазе и нуле
Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.
Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).
Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или «стекает» в землю.
Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.
Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому — отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.
Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ — 50 Гц.
В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.
Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.
Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза — белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас — желто-зеленый.
Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».
Заземляющие устройства
Отличаются по методу выполнения процедуры заземления нейтрального провода на второстепенной катушке силового трансформатора и бытовых приборов – пользователей электроэнергии.
Конкретный пример приведен для электрической подстанции (ТП). В нем вторичная обмотка ТП оснащена 3-мя катушками, которые соединены между собой в Y/Y, называющейся «звездой».
Конец одного из них присоединяется в единый центр – это нейтральная точка «N» или «нулем». Нулевой проводник прямо соединятся с ЗУ (заземляющее устройство).
Незанятые концы обмотки присоединяются к кабелям 3-х фазной сети. Эти провода протягиваются к потребителям электрической нагрузки (бытовой технике). Могут быть как однофазные, так и трехфазные сети, зависит от вида оборудования. Подобное соединение «рабочего нуля» называют глухозаземленной. Такой способ применяется в заземляющих контурах TN. Все виды систем заземления описаны дальше в этой статье.
Тут нейтральный проводник нужен в качестве механизма защиты электрооборудования, присоединенных к сети. Система заземления защищает также людей от воздействия электрического тока, поскольку имеет прямое контактное соединение с основанием грунта.
Виды заземляющих контуров (систем)
Есть три вида систем заземления:
Нулевая точка обмотки трансформатора наглухо заземлена. Неизолированные части, которые могут проводить электрический ток, присоединяются к заземленному «рабочему нулю». Проводник в таком контуре называется РЕ (нулевой защитный провод).
Нейтральный проводник обмотки трансформатора наглухо заземлен. Неизолированные части, которые могут проводить электрический ток, соединяются с основанием грунта через заземляющее устройство.
Нейтральный проводник обмотки трансформатора изолируется от грунтового основания. Можно заземлить при помощи ЗУ, имеющего большое сопротивление. При таком варианте неизолированные части обмотки заземляются с использованием локального устройства (ЗК), не связанного с трансформатором.
Все 3 вида систем придуманы для того, чтобы защитить человека и электроприборы от воздействия электротока. Они равноценны по степени защиты людей. Однако имеют некоторые отличия по:
- безопасности;
- возможности ремонта;
- безотказной работе бытовых приборов.
На схематичных планах маркируются 2-мя буквами:
- Первый код показывает связь «рабочего нуля» трансформаторной обмотки с грунтовым основанием: T – заземленный; I – изолированный от грунта.
- Второе обозначение указывает на контакт неизолированных токопроводящих частей с грунтовым основанием: T – заземленная; N – присоединенная наглухо к заземленной «нейтрали» трансформатора.
Вопросы эти очень важны, поэтому рассмотрим более подробно каждую из 3-х видов систем.
Видео описание
Земля вместо нуля.
TN
Открытая токопроводящая часть – это неизолированные участки электроустановок, к которым можно прикоснуться. При обычном режиме работы к этим участкам бытовых электроприборов не поступает напряжение. Однако все будет наоборот, если разрушается изоляция – на корпусе появится потенциал.
Причины повреждений в основном связаны с конкретными факторами:
- старение техники;
- физические разрушения;
- долгий срок работы при повышенных оборотах;
- накопившаяся грязь;
- влажность на покрытии, расположенной у корпуса;
- влияние климата;
- брак, допущенный производителем.
Одновременно вид системы TN делится на 3 дополнительные подсистемы:
Нейтральный: рабочий «N», защитный «РЕ» провода совмещаются в едином проводнике «PEN» на всем протяжении заземления. Это стандартная схема. Такая система – одна из первых. Несмотря на то, встречается в жилфонде, построенном до 1995-х годов, она все еще функционирует. Прокладывается 4-х жильным кабелем, в который приходит 3 фазы и 1 ноль.
Существует ключевой недостаток такого вида заземления – защитный проводник «PEN» один на всю систему. Поэтому TN-C не обеспечивает требуемую степень электробезопасности.
Система, в которой нулевой: рабочий «N», защитный «РЕ» провода разделяются на всем протяжении заземления.
В настоящее время практически любая современная техника обеспечивается питанием через надежные блоки питания (импульсные), не имеющие гальванической развязки с электрической сетью напряжением 220 Вольт.
Это объясняется тем, что в подобное оборудование встроены специальные фильтра, подавляющие высокочастотные помехи. Они через конденсаторы соединяются с токопроводящим корпусом установки. Высокочастотные помехи появляются в электрической сети через:
- развязывающие конденсаторы;
- проводник защитного заземления «PE»;
- 3-х полюсную вилку;
- электророзетку стекают на «землю».
Это система, где функции нулевого: рабочего «N», защитного «РЕ» проводов совмещаются в едином проводнике в определенной его части на всем протяжении заземления, начиная от трансформатора напряжения.
