Нейтральный проводник: принцип работы, назначение, отличия от фазного провода

Опубликовано: Обновлено:

Рисунок 1: Роль нейтрали в трехфазной цепи с соединением звездой

Содержание

Типы и принципы нейтральных проводников – что это такое


Нейтральные проводники в распределительном щите (синие)
При работе с электричеством важно понимать, что такое рабочий нулевой провод и защитный нулевой провод. В первом случае он выравнивает фазное напряжение, во втором – защищает нейтральное напряжение. Пользователи ошибочно полагают, что нейтральный провод является только заземляющим проводником. Его основная функция – соединение нейтральных проводов установки в трехфазной цепи.

Когда к каждой фазе прикладываются различные нагрузки, нейтральная точка смещается – симметрия напряжений нарушается. Одни потребители получают повышенное напряжение, а другие – пониженное. Если напряжение низкое, приборы не будут работать должным образом; если напряжение высокое, они будут перегружены и загорятся. Назначение нейтрали – выравнивать значения повышенного и пониженного напряжения, обеспечивая баланс электрической сети.

В ПУЭ цвет нейтрального провода указан как синий, что соответствует европейским стандартам.

Существуют следующие способы нейтрализации электрических сетей:

Разница между фазным и нейтральным проводником

Фазный проводник (фазировка) предназначен для подачи электроэнергии к потребителю.

Назначение нейтрального проводника (нейтрали или нейтрали) заключается в выравнивании асимметрии напряжения при различных значениях нагрузки в фазах.

Он подключается к нейтральным точкам источника и потребителя в соединении “звезда”.

Подключение нейтрального проводника (трехфазная четырехпроводная сеть) возможно только при соединении источника и нагрузки звездой.

Подключение треугольником не требуется, поскольку напряжение сети и напряжение фаз одинаковы.

Чтобы понять разницу между линейным и фазным напряжением, важно понимать, что в трехфазной трехпроводной цепи линейное напряжение (напряжение между двумя фазными проводами) составляет, по сути, 380 В, а фазное напряжение – напряжение между фазой и нейтралью – в √3 раза меньше, около 220 В.

Если нагрузка на каждый из фазных проводов одинакова (т.е. одинаковая мощность, потребляемая каждым из потребителей фазного тока с фазных проводов 1-3) – то система будет работать даже при обрыве нейтрального провода, поскольку в любой момент времени разность потенциалов между нейтральным и каждым из фазных проводов будет одинаковой.

Роль нейтрального провода в соединении звездой

Соединение звездой – это особый способ соединения концов обмоток генератора, при котором все они подключаются к одной точке, называемой нейтралью.

В этом случае выходные провода нагрузки также подключаются к аналогичной точке, а провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным. Провода, соединяющие начало фазы на приемнике и генераторе, называются линейными проводами.

Выполненная работа на аналогичную тему

Если подключен трехфазный двигатель, нагрузка на все три фазных провода будет одинаковой, поэтому остаточный ток может вернуться к генератору через один из фазных проводов, фазное напряжение которого в любой момент времени равно нулю.

Если нагрузки на стороне потребителя неодинаковы, остаточный ток будет протекать по-разному после каждой нагрузки и, следовательно, фазное напряжение также будет разным.

Проще говоря, в любой момент времени оно будет равно напряжению между нефазным проводящим проводом и фазным проводящим проводом, т.е. оно будет разным.

Использование нейтрального провода в таком случае поможет предотвратить эти колебания и тем самым предотвратить возникновение помех в сети.

Рисунок 1: Роль нейтрали в трехфазной цепи, соединенной звездой

На рисунке показана схема подключения трехфазной цепи в соединении “звезда”.

Ток будет протекать через нейтральный провод, соединяющий две нейтрали, только когда вся система включена (или выключена) и работает первая из обмоток генератора.

В остальное время он возвращается к генератору по одному фазному проводу за раз.

Фазные напряжения на рисунке обозначены $U_A$, $U_C, U_B$, ЭДС на обмотках генератора – $E_C, E_A$ и $E_B$, а ток, протекающий по фазным проводам – $I_C, I_A$ и $I_B$.

Сам генератор обозначается $G$, а потребитель – $M$. Сопротивления на нагрузке обозначаются буквами $Z_A, Z_B$ и $Z_C$.

Линейные напряжения – т.е. напряжения между фазами – обозначаются $U_CA, U_AB, U_BC$ соответственно. Стрелки на рисунке указывают на провода, к которым необходимо подключить вольтметр для измерения сетевого напряжения.

Нейтральный провод, или нейтральный проводник, – это провод, предназначенный для подачи питания на различные электрические устройства и подключенный к глухо заземленному нейтральному проводу трансформатора. Если отбросить специальные термины, то в простом понимании это провод, подключенный к заземленной части трансформатора или генератора энергии.

Как правильно подключить нейтральный провод

Для подключения заземляющего провода к бытовой розетке необходимо использовать провод ответвления от основного нулевого провода через распределительную коробку. Для подключения к нему рекомендуется использовать специальные типы разъемов от Wago, Went или Scotchlok.

Этот метод заключается в соединении розетки и нейтрали с помощью отводов, а фазы и нейтрали – с помощью патрубков. Его схема показана на рисунке ниже. Для удобства на ней не показаны ноль и разделение фаз.

Подключение, как показано на схеме

На практике ток в нейтральном проводнике в 2-3 раза меньше тока в линейных проводах, поэтому нейтральный проводник имеет меньшее сечение. Обрыв нейтрального проводника очень нежелателен, поэтому предохранители не используются.

Роль нейтрального проводника

a) В случае несбалансированной нагрузки (без асимметрии фаз) необходимо, чтобы нейтральный проводник оставался под одинаковым напряжением на фазах нагрузки;

(b) Нулевой проводник необходим в случае аварийного режима работы:

– Фазовое короткое замыкание. Если нейтральный провод отсутствует, на остальных фазах нагрузки вместо фазного напряжения будет сетевое напряжение (корень из 3-кратного напряжения), что приведет к выходу прибора из строя. Если подключен нейтральный провод, напряжение на нагрузках не изменяется.

– Сбой фазы. Если нейтральный провод отсутствует, остальные фазы соединены последовательно и подключены к сетевому напряжению, поэтому напряжение на них будет снижено. При подключении нейтрального провода напряжение на нагрузках не изменяется.

На практике ток в нейтральном проводнике в 2-3 раза меньше, чем ток в линейных проводах, поэтому нейтральный проводник изготавливается с меньшим сечением. Обрыв в нейтральном проводнике очень нежелателен, поэтому в него не ставят предохранители.

Пример:

Нагрузка соединена в звезду,

Характер нагрузки – индуктивный. Определите: IФ, IЛ, RФ, P, S, Q.

Ток в нейтральном проводнике равен 0, поэтому нагрузка равномерная.

Здравствуйте, уважаемый читатель Elesant.ru. Электрический ток “доставляется” к потребителю по высоковольтным линиям. Электроэнергия в линиях электропередач находится под высоким напряжением и не может быть непосредственно использована потребителями. Чтобы иметь возможность ежедневно использовать электроэнергию, поставляемую по линиям электропередач, ее напряжение должно быть понижено.

Электромонтаж жилых помещений – простое со сложным

Живя в современном мире, трудно представить себе жизнь без электричества, которое связано не только с освещением, но и с работой всех бытовых приборов.

Но как быть с заводами и фабриками, само существование которых немыслимо без гарантированного электроснабжения.

Оставив в стороне проблемы промышленного масштаба, попробуем разобраться в электромонтаже бытовых работ.

Основные термины по электропроводке

Образно говоря, электропроводка – это разветвленная сеть капилляров, по которым проводится электричество.

Технически говоря, электрическая система – это упорядоченная система проводов и групп проводов, которые проходят через все помещения в жилище и необходимы для электроснабжения.

Компоненты, составляющие токопроводящие системы, также включают устройства безопасности и крепежные конструкции.

В современных зданиях силовые цепи работают следующим образом:

    От мини-трансформаторной подстанции до общего распределительного устройства, установленного в здании.

В старых зданиях нет квартирного распределительного щита. От общего распределительного щита на этаже электроэнергия подается непосредственно в квартиры в распределительных коробках. Такой тип проводки не отвечает требованиям безопасности, поэтому при планировании ремонта мы рекомендуем заменить проводку на установку квартирного распределительного щита.

Независимо от типа проводки, провода на схемах обозначаются следующим образом:

  • Красный провод – фаза L (L1 L2 L3);
  • Синий провод – нейтраль N;
  • Желто-зеленый провод – провод заземления RE.

В действительности цвет проводки может меняться и зависеть от выбранных при прокладке проводников, что особенно характерно для старых зданий. Все провода подводятся к электрическому щитку квартиры, а при его отсутствии – к общему распределительному щитку.

Однофазное электроснабжение

Термины “земля” и “фаза” необходимо напомнить еще раз, поскольку мы привыкли, что бытовые приборы подключаются проводами с двумя жилами. Фаза – это проводник, по которому течет электрический ток и возвращается через другой проводник на “землю”.

Фазное напряжение – это напряжение, получаемое после выхода из понижающего трансформатора и предназначенное непосредственно для питания нагрузок. Однофазное питание включает в себя однофазную линию, но сами цепи классифицируются по количеству проводников.

1. однофазная двухпроводная цепь

К однофазным двухпроводным цепям относятся:

  • Однофазная линия L;
  • Одна фазная линия N; нейтральный проводник N.

В сетях этого типа, типичных для старых зданий, заземление оборудования не предусмотрено.

2: Трехпроводная однофазная система

Этот тип сети включает:

  • L однофазный проводник;
  • Нейтральный проводник N;
  • Заземляющий проводник PE.

Подключение заземляющих проводников к корпусам электропотребляющего оборудования защищает людей от поражения электрическим током, а само оборудование – от перегорания.

Трехфазное электропитание

В случае трехфазного распределения электроэнергии в распределительном щите дома прокладываются следующие проводники:

  • Фазные проводники L1, L2 и L3;
  • Нейтральный проводник N.

Распределение электрической системы в доме позволяет обеспечить напряжение питания 220 В или 380 В. Напряжение между фазным и нулевым рабочими проводниками составляет 220 В, напряжение между двумя фазами – 380 В.

В этом типе источника питания В этом типе системы электроснабжения нагрузка должна быть равномерной равномерно распределены между фазами. В противном случае велика вероятность возникновения перекоса фаз и возникновения неисправности.

Распределение трех фаз в жилом помещении осуществляется с помощью электропроводки.

1) Трехфазная четырехпроводная сеть

От электрощита до распределительных коробок, расположенных в разных точках квартиры, ток распределяется по отдельным парам проводов:

  • L1-фаза и N-ноль;
  • L2-фаза и N-ноль;
  • Фаза L3 и N-ноль.

2) Трехфазная пятипроводная сеть

При таком способе распределения электроэнергии в распределительном щите подключается дополнительный провод, заземляющий RE.

Способы подключения

В зависимости от способа установки применяются следующие классификации:

Внешняя проводка

Этот тип электропроводки используется для подвода электроэнергии к дому по воздушным линиям, что наиболее распространено в частном секторе. В зависимости от расстояния, этот тип проводки может быть выполнен из изолированных или голых проводов и может быть жестким или гибким.

Прокладка кабелей внутри помещений

Этот тип установки монтируется внутри помещений, а в качестве компонентов используются кабели, шины и изолированные провода. Внутренняя проводка, в свою очередь, делится на два основных класса:

1. открытая проводка

Открытая проводка встречается в старых зданиях, где кабели проложены непосредственно по поверхности стен и потолков. Провода крепятся с помощью кабелей, шнуров и специальных изоляторов, а в качестве аксессуаров используются гибкие рукава и лотки, подвесы, шланги и т.д.

К преимуществам открытой проводки относятся:

  • использование проводников с минимальной площадью поперечного сечения;
  • быстрая установка;
  • визуальное определение неисправностей;
  • быстрое устранение неисправностей без специальных инструментов;
  • Лучшее решение для деревянных домов и помещений с повышенной категорией пожарной опасности.

Недостатки проводки поверхностного монтажа:

  • Ложится на поверхность, что может сделать стены неприглядными;
  • Трудности с расстановкой мебели или оборудования;
  • Дополнительные расходы при использовании кабельных каналов.

2. скрытая прокладка кабелей

Самый популярный и безопасный способ прокладки силовых кабелей. Он располагается в специальных пазах, предварительно выдолбленных в строительных конструкциях и заделанных сверху штукатуркой или другими строительными материалами.

Преимуществами скрытой прокладки являются:

  • полная маскировка проводов и кабелей в потолках и стенах;
  • Никаких ограничений в плане дизайна помещения;
  • Отсутствие возможности повреждения кабелей при перестановке мебели;
  • Защита от случайного прикосновения к открытым частям проводов.

К недостаткам скрытой проводки относятся:

  • Затрудненный доступ при устранении неисправностей;
  • Необходимость ремонта при изменении схем;
  • Настенный монтаж для скрытой проводки требует специальных инструментов и опыта в строительных работах.

По этой причине рекомендуется заранее разработать проект инсталляции скрытого монтажа с учетом всех элементов, чтобы получить наилучший результат.

Элементы электрической цепи

Основными элементами, составляющими электрическую цепь, являются:

  • провода или кабели, по которым передается фазное и нейтральное напряжение;
  • общий электрический щит;
  • электрические счетчики;
  • распределительные коробки;
  • Кабели от бытовых приборов.

Дополнительными элементами, включенными в электрическую сеть, являются:

  • Провод заземления RE;
  • УЗО;
  • панельные дома;
  • кабели и шнуры;
  • лотки.

Распределительная коробка является важной частью электропроводки.

Основное назначение распределительной коробки – разделить общую электропроводку на несколько отдельно проложенных проводов и надежно распределить питающие провода по всем комнатам в жилище.

Конструктивно распределительная коробка представляет собой пластиковую коробку с крышкой, с отверстиями по бокам для проводников.

Питающий кабель прокладывается отдельно для каждой комнаты, к нему подключается освещение, выключатели и розетки. Все заделки для питающих линий и линий потребителей подключаются в распределительной коробке.

Провода соединяются пайкой или свинчиванием, а также с помощью клеммных колодок и зажимов. Оголенные концы проводов должны быть изолированы.

В зависимости от типа установки существуют распределительные коробки для систем скрытой и открытой проводки.

При открытой проводке поверх стен коробка также устанавливается сверху. Для скрытых систем коробка утапливается в стену и должна быть закреплена раствором.

Коробки установлены таким образом, что верхняя крышка может быть открыта для доступа к проводникам.

Защитные элементы для электрических цепей

Главный распределительный щит, который обычно устанавливается в подвале жилого дома, должен содержать несколько предохранителей для защиты проводников от короткого замыкания, вызванного перегрузками или непредвиденными авариями. В распределительных щитах также установлены предохранители, которые отключают электропитание отдельных квартир в случае короткого замыкания.

Все питающие линии, выходящие из распределительного устройства, разделены на отдельные сегменты, что необходимо для равномерного распределения нагрузки. Каждая группа проводов имеет свой предохранитель, рассчитанный на определенную силу тока.

Наиболее распространенные предохранители, используемые в быту, состоят из фарфоровой пробки с проводом, который может выдерживать только определенную силу тока.

В случае перегрузки или короткого замыкания провод плавится, отсоединяя поврежденный участок и предотвращая дальнейшее повреждение.

Помимо предохранителей, существуют устройства, предназначенные для минимизации риска поражения электрическим током:

1) автоматический выключатель

Такое устройство не только выполняет функцию обычного автоматического выключателя, но и может автоматически отключать электропитание, если протекающий через него ток превышает установленный предел. Все характеристики обозначены непосредственно на поверхности переключателя, который может быть одиночным или пакетным.

2 Устройство защиты и отключения (УЗО)

УЗО, сравнивая токи, протекающие в фазе, и токи, вытекающие из нейтрального проводника, обеспечивает своевременное отключение питания при обнаружении разницы. Такая разница в токах может возникнуть в следующих случаях:

  • нарушения изоляции;
  • короткое замыкание;
  • Травмирование людей.

Дополнительная информация о заземлении

С точки зрения проектирования, защитное заземление – это преднамеренное соединение непроводящих частей, которые могут оказаться под напряжением в случае неисправности, с землей.

Защитное заземление, которое необходимо отличать от рабочего заземления, состоит из следующих компонентов:

заземляющий электрод

    – набор проводящих частей, соединенных вместе.

Минимальное сопротивление заземляющего проводника гарантирует, что в случае повреждения ток будет протекать непосредственно через него, а не через тело человека, которое имеет высокое сопротивление.

Если ваш многоквартирный дом был построен после 1995 года, в нем, скорее всего, установлена система заземления TN-S, в которой нулевой и заземляющий проводник разделены по всей цепи. Заземляющий проводник уходит в землю на трансформаторной подстанции, питающей дом.

Если здание было построено намного раньше, то в нем нет отдельного заземления, которое ранее было опущено. В системе TN-C нейтральный провод подключен к защитному заземлению. В случае повреждения нейтральным проводником становится тот, кто первым прикоснулся к оборудованию. Они полагаются на УЗО и автоматические выключатели с предохранителями.

Лучшим вариантом является модернизация общей электропроводки в доме: на главном водораспределительном щите устанавливается заземляющая шина, от которой идет провод на землю и подключается к разряднику. Затем остается только проложить новые провода через квартиры к распределительным щитам, а затем по квартирам, предварительно соединив их с заземляющей шиной.

Читайте далее:
Сохранить статью?