Меню

Почему фазный провод толще нулевого

Почему нулевой провод тоньше фазного

Что такое заземление и нейтральный провод

Прежде всего давайте разберемся, что такое нулевой и что такое защитный провод, в чем их отличия и в чем предназначение? Исходя из этого нам проще будет понимать правила их подключения и те требования которые к ним предъявляет ПУЭ.

Что такое нулевой провод

Прежде всего остановимся на нулевом или как его еще называют нейтральном проводе. Согласно п. 1.7.35 ПУЭ он предназначен для питания электроприемников и соединен с глухозаземленной нейтралью трансформатора.

  • Если же говорить простым языком и отбросить некоторые не столь важные для нас нюансы, то нулевой провод — это проводник, соединенный с заземленной частью трансформатора или генератора от которого вы получаете питание.
  • В однофазной сети, которая используется у нас практически во всех частных домовладениях и квартирах, для работы электроустановок обязательно необходим фазный и нулевой провод. Нулевой провод по сути непосредственно соединен с землей и в идеале имеет нулевой потенциал. То есть напряжения на нем нет.

Обратите внимание! Напряжения на нулевом проводе нет если он соединен с землей. Если эта связь по какой-либо причине нарушена, то во время работы электроустановки он оказывается под напряжением равном фазному. То есть для однофазной сети равном 220В.

  • На схемах нулевой провод обозначается символом «N». Старая советская инструкция рекомендовала применять обозначение «0» и его еще можно встретить на некоторых схемах. А сам провод согласно п.1.1.30 ПУЭ должен быть выполнен проводом синего цвета.

Что такое заземление?

Заземление или защитный проводник согласно п. 1.7.34 ПУЭ предназначен исключительно для целей электробезопасности. В нормальных условиях он не находится под напряжением и выполняет роль проводника только в случаях нарушения изоляции фазного или нулевого проводника. При этом на самой электроустановке он снижает потенциал до безлопастного.

  • Если говорить простым языком, то заземление необходимо только на случай поломки. Например, у вас произошел пробой изоляции стиральной машинки. Если она не будет заземлена, то прикосновение к ней равноценно прикосновению к фазному проводу. Если же она будет заземлена, то нечего не произойдет, так как избыточный потенциал через заземление уйдет в землю.
  • Заземление может выполняться по разным схемам в зависимости от ваших возможностей и схемы питающей сети. Данный вопрос мы рассмотрим ниже.
  • Защитный проводник на схемах принято обозначать символами «PE». Сам же проводник должен быть выполнен из провода желто-зеленого цвета.
  • На некоторых схемах вы можете встретить обозначение «PEN». Это обозначает совмещение нулевого и защитного проводов. О нем мы поговорим чуть ниже. Цвет такого провода согласно п.1.1.29 ПУЭ должен быть голубым с желто-зелеными полосами на концах.

Расчет тока в нулевом проводе при неравномерной нагрузке

Совсем недавно, при обсуждении темы на форуме, попросили сделать программу для расчета тока в нулевом проводе при неравномерной нагрузке. Какое практическое значение она имеет? Это уже второй вопрос В общем, об программе и не только…

В общем случае, ток в нулевом проводе не может быть больше тока в фазном проводе, если в сети отсутствует нелинейная нагрузка.

Я уже когда-то писал про выбор кабеля для нелинейной нагрузки.

Чтобы найти ток в нулевом проводнике необходимо найти результирующий вектор тока, образованный тремя фазными токами.

Ток в нулевом проводе

Чтобы ускорить этот процесс, я создал простую программу, которая позволяет быстро найти ток в нулевом проводе при неравномерной нагрузке.

Источник

Сечение нулевого провода

Известно, что ток, протекающий в проводах нейтрали трехфазных сетях с симметричной нагрузкой должен быть равен нулю. Однако, в большинстве марок современных силовых проводов и кабелей сечение рабочего «нуля» выполняется равным фазному. Правилам утверждены некоторые требования относительно сечения нулевых проводников.

Читайте также:  Как скрутить провод дрелью

Так, для медных проводов и кабелей сечением до 16 мм2 и алюминиевых до 25 мм2 при условии симметрии сети, согласно требований ПУЭ (7.1.45) сечение рабочего «нуля» в 1-фазных 2х- и 3х-проводных групповых линий и в 3х-фазных 4х- и 5ти-проводных линий в случаях подключения 1-фазных нагрузок должно быть не меньшим сечения фазных проводов.

Провод рабочей нейтрали

Для проводов и кабелей большего сечение нулевых проводников не должно быть меньше 50% сечения фазных проводов. Поговорим о причинах, которыми обусловлено приведенное требование.

Сечение нулевого проводника

Несимметрия напряжений. В идеале, в 3х-фазных сетях ток в нулевом проводнике равен нулю. Условия создания реальных условий — симметрия распределения нагрузки по фазам и линейность нагрузки.

Геометрическая сумма линейных (фазных) токов в симметричной трехфазной сети равна нулю. Однако, на практике достичь полной симметрии напряжений невозможно; условно равномерным распределением нагрузки по фазам сети можно добиться приемлемых результатов (допустимые значения определены в ГОСТ 13109-97).

Несимметрия напряжений, вызванная неравномерно распределенной нагрузкой по фазам может быть причиной протекания больших токов в проводнике нейтрали. В худших случаях перекоса фаз (когда загружена только одна фаза при отсутствии нагрузки на других) ток «нуля» будет равен току фазного.

Нелинейность нагрузки. В качестве примеров электрической нагрузки, обладающих нелинейной вольт-амперной характеристикой можно привести электродуговые, индукционные печи, выпрямители, оргтехнику (ПК, принтеры, мониторы и пр.), трансформаторы, люминесцентные лампы, ПЧ, ИБП.

Генерируемые ими токи третьей гармоники (кратные трем) оказывают негативное воздействие на трехфазные сети. Сравнивая вольт-амперные характеристики линейной и нелинейной нагрузки можно увидеть изменение синусоидальной формы графика.

Так, скажем полупроводниковые приборы, потребляющие ток трапециевидной формы отличаются синусоидой тока или напряжения искаженной формы («пила»).

Кривые тока и напряжения при линейной и нелинейной нагрузке:

ВАХ при линейной и нелинейной нагрузке

В случаях, когда мощность нелинейных потребителей превышает 20% общей мощности потребления, суммируемые токи высшей гармоники, генерируемые однофазными электроприборами могут привести к серьезным падениям напряжения как в нулевом, так и в фазных питающих проводах.

Помимо искажения формы питающего напряжения других электроприемников несинусоидальные токи третьей гармоники могут быть причиной появления тока в рабочей нейтрали сети. Как следствие (особенно, при отсутствии токовой защиты в цепи «нуля»), нельзя исключать перегрев и повреждение изоляции нулевых проводов КЛ.

Таким образом, становится вполне очевидной обоснованность приведенного в самом начале требования ПУЭ к сечению нулевых рабочих проводников; даже требуемая Правилами половина сечения фазных проводников способна обеспечить защиту провода нейтрали от токовых перегрузок.

  • Главная
  • Электроснабжение
  • Сечение нулевого провода

Перейти на форум

Данный сайт создан исключительно в ознакомительных целях. Материалы ресурса носят справочный характер.

При цитировании материалов сайта активная гиперссылка на l220.ru обязательна.

Документ, определяющий правила устройства, регламентирующий принципы построения и требования как к отдельным системам, так и к их элементам, узлам и коммуникациям ЭУ, условиям размещения и монтажа.

ПТЭЭП

Требования и обязанности потребителей, ответственность за выполнение, требования к персоналу, осуществляющему эксплуатацию ЭУ, управление, ремонт, модернизацию, ввод в эксплуатацию ЭУ, подготовке персонала.

ПОТЭУ

Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок — документ, созданный на основе недействующих в настоящее время Межотраслевых правил по охране труда (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150).

Источник



Почему «горят» нули?

С таким понятием, как «отгорание нуля», так или иначе сталкивались многие. Кто не сталкивался, тот слышал такие слова. Эта тема периодически поднимается на тематических порталах и форумах, а по данным «Yandex Wordstat» об этом спрашивают в среднем 500 раз в месяц. Поэтому мы решили затронуть тему отгорания нуля в трёхфазной сети.

Читайте также:  Провод для подключения видеорегистратора неолайн

Что это такое?

Для начала разберем, что такое фаза и ноль с точки зрения потребителя. В однофазной цепи фазой называется провод, на котором находится какой-либо потенциал, а нулем — провод, на котором его нет, а, правильнее сказать, провод потенциал, на котором равен потенциалу земли. Это справедливо в сетях с глухозаземленной нейтралью, собственно, от которых мы и получаем заветные 220 вольт в наши дома.

Есть и другое определение: фаза – это провод, по которому ток приходит к потребителю, а ноль – это второй провод, по которому ток возвращается обратно к питающему трансформатору или генератору.

В однофазной сети нет причин отгорать только нулю или фазе, поскольку они находятся в равных условиях. Но что мы имеем на практике? Однофазных сетей нет как класса, все дома и квартиры подключаются к трёхфазной сети, поэтому рассмотрим трёхфазную нагрузку.

Почему «горят» нули?

На приведенном рисунке вы видите трёхфазную нагрузку, подключенную по схеме «звезда», где в одной точке соединен один из выводов нагрузки в каждой фазе. Токи в каждой из фаз сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов или на треть периода. В идеальном случае, если выполняется условие R1=R2=R3 токи компенсируют друг друга, т.е. перетекают только из фазы в фазу, и в нулевом проводе ток равен нулю .

Почему «горят» нули?

Такой нагрузкой может быть: трёхфазный электродвигатель, трёхфазный электрокотёл, в котором установлено одинаковое количество одинаковых по мощности ТЭНов и прочее. Так как ток через нулевой провод не протекает, такая нагрузка может подключаться вообще без него.

Почему «горят» нули?

Но симметричная нагрузка, чаще всего, это какие-то отдельные системы или устройства. Так как дома и квартиры также подключаются к трёхфазной сети, то нагрузка в ней никак не может быть симметричной, потому что никто не может контролировать: в какой квартире, когда и сколько включится электроприборов… Соответственно в каждый момент времени каждый из потребителей потребляет разный ток.

Почему «горят» нули?

Такая нагрузка в трёхфазной сети, когда Z1≠Z2≠Z3, называется несимметричной , и векторная сумма токов каждой из фаз в средней точке не равна нулю. Поэтому возникает ток в нулевом проводе, или как его еще называют – уравнивающий или компенсирующий ток.

Величина уравнивающего тока зависит как от разницы токов по фазам, так и от характера его потребления (индуктивный или емкостной), т.е. от сдвига фаз токов и угла между лучами векторной диаграммы и обычно он меньше тока самой нагруженной из фаз.

Стоит отметить и то, что раз ток в нулевом проводе протекает только тогда, когда нагрузка несимметричная, и этот ток почти всегда меньше фазного тока, то и в четырёхжильных кабелях сечение нулевой жилы часто бывает меньшим чем сечения фазных жил.

«И что с этого? Почему отгорит именно ноль, если ток в нем всё равно меньше чем в фазе?» — вполне логичный и правильный вопрос.

Дело в том, что в цепях с простой нагрузкой, вроде нагревательных элементов и лампочек накаливания всё именно так. Но сегодня практически в каждом бытовом приборе, будь то компьютер, телевизор или даже привычная всем светодиодная лампа, используется импульсный источник питания. Такое положение дел обостряется с начала 90-х годов, когда импульсные источники питания стали применяться всё чаще и чаще.

Читайте также:  Как правильно подсоединить мотор от стиралки с 3 проводами

Ток, который потребляет из сети простой импульсный источник питания неравномерный, то есть он не повторяет по форме синусоиду, характер потребления здесь также импульсный и, если упростить, во многих случаях приходится на область периода синусоиды в районе амплитудного значения.

Нагрузку ток которой по форме отличается от формы питающего напряжения (в нашем случае синусоиды) называют нелинейной .

Почему «горят» нули?

Почему так происходит? Так как форма тока, потребляемого нелинейной нагрузкой, значительно отличается от чистой синусоиды, то её можно представить в виде суммы, синусоид кратных частоте питающего напряжения (50 Гц, 100 Гц, 150 Гц, 200 Гц….) это называется гармониками, а с ростом частоты их амплитуда уменьшается. Влияние на амплитуду тока нелинейной нагрузки вносят гармоники, кратные третьей, остальные компенсируются.

В результате такого потребления, ток в нейтральной средней точке не компенсируется, и как следствие возрастает ток в нулевом проводе к тому же он суммируется с и без того имеющимся уравнивающим током до и больше наибольшего значения тока в трёх фазах, что и формирует благоприятные условия для отгорания нуля, особенно если по стояку проложен кабель, в котором нулевой провод имеет меньшее сечение.

 Из-за влияния гармоник действующее значение тока в нейтральном проводе может быть больше, чем в фазных. Это может быть даже в том случае, если токи в фазных проводах одинаковы, не смотря на сказанное выше о симметричной нагрузке.

Одно из основных решений рассмотренной проблемы — это использовать корректор коэффициента мощности в схемотехнике импульсных блоков питания . Корректор коэффициента мощности ( ККМ ), или как еще их называют в англоязычных источниках Power Factor Corrector ( PFC ) — это отдельный каскад в схеме блока питания. Выбор схемы и необходимость установки ККМ зависит от потребляемой устройством мощности и его конечной стоимости, например, в компьютерных блоках питания среднего ценового сегмента уже можно встретить активные ККМ, особенно в мощных моделях (550, 600 и более ватт) тогда как в не во всех бюджетных блоках питания можно НЕ найти не то чтобы корректор коэффициента мощности, но и элементарный фильтр электромагнитных помех на входе.

Почему «горят» нули?

Есть и другие способы решения этой проблемы, например, использования разделительных понижающих трансформаторов, первичная обмотка которых подключается к линейному напряжению трёхфазной сети или трёхфазные online источники бесперебойного питания, но такие решения возможны лишь для питания предприятий с большим числом компьютерной техники и в данном контексте неуместны.

Также при проектировании установки следует выбирать сечение проводов не по фазному току, а согласно ГОСТ Р 50571.5.52-2011:

Последствия

В результате отгорания нуля мы получаем трёхфазную цепь, где несимметричная нагрузка соединена по схеме звезды, но поскольку у нас нет нулевого — уравнивающий ток не протекает. В результате у нас изменяется напряжение на каждой из нагрузки, поскольку фактически каждый из потребителей включается последовательно на линейное напряжение.

И если представить каждую квартиру в виде эквивалентного сопротивления, вычисленного по потребляемому току, то, согласно закона Ома, на том элементе, где больше сопротивление будет большее падение напряжения. Это называется перекосом фаз.

Почему «горят» нули?

Соответственно в квартире, где потребляется меньший ток будет наибольшее напряжение. Таким образом в розетках может оказаться вплоть до 380 вольт, такое напряжение губительно для всех нагревательных элементов, а также для большей части электроники.

Почему «горят» нули?

Обезопасить свою квартиру можно с помощью различных реле напряжения, которых на рынке великое множество и выпускают их почти все известные производители электротехнических изделий, или с помощью многофункциональных защитных устройств типа тех же УЗМ-50 и подобных. Также большинство стабилизаторов сетевого напряжения отключат нагрузку в случае повышения напряжения сверх допустимых пределов, но следует проверять в инструкции есть ли функция защиты при отгорании нуля.

Источник