Фаза и ноль в электричестве

Фаза и ноль в электричестве

С понятиями «фаза» и «ноль» сталкивался каждый человек. Это основы электричества, которое питает бытовые приборы. Понять природу этих терминов можно, если разобраться с фундаментальными знаниями электротехники.

Электромагнитные волны испускают электроны. Во время образования поля эти элементарные частицы приходят в движение. Таким образом, возникает электрический ток.

Различают постоянный и переменный ток. В первом случае для тока характерно отсутствие изменений в течение определенного времени. Если величина тока и его направление меняются во временном интервале, то такой ток называют переменным.

В роли постоянных источников тока выступают разные типы аккумуляторов, батареек и других подобных устройств. Переменный ток питает бытовые и промышленные розетки жилых и промышленных объектов. Данный вид электричества характеризуется:

• простотой получения;
• возможностью преобразования в разные степени напряжения;
• легкостью передачи по проводникам даже на значительные расстояния с минимальными потерями.

Наиболее простым примером электрической цепи с синусоидальным током является однофазная цепь, включающая три кабеля:

• проводник, по которому ток поступает к потребителям;
• кабель, проводящий электричество в обратном направлении;
• земля.

Высокой эффективностью характеризуются трехфазные системы. В этом случае в сети присутствует три фазы и один ноль. Подобный способ электроснабжения используется для подключения к электричеству всех жилых объектов. Перед тем, как завести ток в квартиру, он разделяется на фазы, каждой из которых присваивается нулевой провод. Достоинством данного способа организации систем электроснабжения является сбалансированность нагрузки нулевого тока через ноль.

В системе подачи электричества также присутствует провод, который называется землей. Данный компонент сети не обладает электрической нагрузкой, а выполняет функцию защиты. В случае, когда сеть повреждена, с помощью земли исключается поражение электрическим током, так как избыток напряжения будет отводиться на землю.

Что такое фаза и ноль

Электрическая энергия передается к розеткам от подстанций. С их помощью напряжение снижается до 380 Вольт. Трансформаторы оснащены вторичной обмоткой с соединением по схеме «звезда». В этой системе три контакта объединяются в точке «0», а остальные три – выходят на клеммы «А», «В» и «С».

Проводники, которые соединяют в нулевой точке, подключают к земле. В этом же месте проводники делят на ноль, обозначенный синей маркировкой, и защиту «РЕ»-кабель желто-зеленого цвета. Такая модель называется «TN-S» и широко используется при прокладке сетей электроснабжения. Исходя из данной схемы, к распределительному устройству подключают три провода фазы и два ноля.

Электрическая проводка с подстанции подключается к щитку в системе из трех фаз. Далее схема делится на отдельные подъезды. Для каждой квартиры в доме предусмотрено напряжение одной фазы в 220 Вольт и защитный «РЕ»-кабель. Таким образом, нагрузка на систему распределяется равномерно. По структуре схема подключения электричества в домах соответствует системе на подстанциях, то есть представляет собой «звезду». При отсутствии в розетках подключения потребителей, ток в данной системе протекать не будет.

Фаза, чем характеризуется

Фазой называют провод, находящийся под напряжением. Данный проводник располагается относительно другого, называемого ноль. Обоснованием для определения фазы является особенность устройства подстанций. Вырабатываемый на них переменный ток обладает одинаковой частотой в 50 Гц. В то же время ЭДС сдвинуты относительно друг друга во времени на определенный фазовый угол.

На первом рисунке схематично изображена система электроснабжения стандартного жилого объекта с тремя фазами и одним нулевым проводником. Второе изображение демонстрирует особенности подключения электричества к квартире от трансформатора. Потребитель в виде электроприбора обозначен, как Rн. В этом случае из трансформатора выходит два провода в виде фазы и ноля, к которому подключается заземление Змл. Третий рисунок показывает, как наглядно производится монтаж электроснабжения при отсутствии нулевого заземленного провода, проведенного в квартиру. Заземление в этой ситуации располагается непосредственно в жилом помещении.

Понятие фаза вытекает из определения электричества. Характер образования и течения переменного тока позволяют разобраться в природе и назначении фазного провода. Переменный ток отличается от постоянного значением и направлением, его можно наблюдать в розетках и прямых подключениях к электрощиткам. Основные характеристики переменного тока:

• напряжение;
• частота.

Однофазным током называют переменный ток, получаемый по средствам вращательного движения проводника или системы проводников в условиях магнитного потока. Провода при этом могут быть объединены в одной катушке. Для того чтобы передавать электроэнергию применяют два провода, включая фазу и ноль. Показатель напряжения между проводниками составляет 220 Вольт. Существует два способа подключения однофазного тока к потребителю:

• двух-проводной;
• трех-проводной.

В первом случае используется два проводника, по одному из которых передается фазный ток, а второй является нулевым. Это устаревшая схема электроснабжения, которая эксплуатировалась во времена СССР. Вторая методика предполагает наличие еще одного провода, который необходим для заземления, что позволяет предотвратить поражение человека электрическим током, выполнить отвод утечек электричества и исключить поломки электроприборов.

Двухфазный ток называют слиянием двух фаз, которые сдвинуты относительно друг друга. Угол сдвига может составлять 90 градусов. К примеру, можно взять две катушки с перпендикулярно расположенными осями, которые подключены к двухфазному току. В результате образуется система из двух магнитных полей. Результирующее магнитное поле будет обладать вектором, который вращается под одинаковым углом и с неизменной скоростью, создавая магнитное поле.

Трехфазный ток включает три фазы, каждая последующая из которых смещена относительно предыдущей на 120 градусов. Прокладка сетей электроснабжения в данном случае выполняется с помощью четырех кабелей, включая три фазы и ноль, либо добавляя еще один провод заземления. На выходе из распределительного щитка ток поступает к розеткам по одной фазе и ноль.

Ноль, характеристика

В нулевом проводе отсутствует напряжение, что отличает его от фазного проводника. В процессе отбора мощности ноль не перегружается, но служит проводником для электрического тока, который протекает в обратном направлении. Если напряжения нет, то ноль не может поразить человека электрическим током. С помощью нулевого кабеля электрическая цепь замыкается. При отсутствии ноля электричество не поставляется к потребителям. Провод обеспечивает систему мощностью, которая питает бытовые приборы, и, по сути, является землей.

Нулевой проводник выходит из трансформатора, соединенного нулевой шиной с заземлением. Такое оборудование установлено на подстанции. В самом начале именно земля обеспечивает нулевой потенциал, что является причиной возникновении путаницы при определении земли и ноля. Электричество передается по воздушной линии электропередачи. ВЛ выходит из трансформаторной подстанции в комплекте с четырьмя проводами:

• 3 фазных проводника;
• один нулевой кабель.

Ноль соединяется с аналогичным контактом трансформаторной установки. При монтаже воздушных линий учитывается следующее правило: каждая вторая опора оснащается повторным заземлением. Это необходимо, чтобы связать ноль с заземлением, обеспечивая полноценную связь системы «фаза-ноль». Таким образом, потребители снабжаются электричеством не менее 220 Воль.

Основным назначением нуля является замыкание электрической цепи. При этом создается ток, который питает все электроприборы и оборудование. Два провода создают разность потенциалов, благодаря чему появляется электричество. Название ноля оправдано нулевым потенциалом, которым он характеризуется. За счет разности потенциалов возникает напряжение в сети от 220 Вольт до 230 Вольт.

Заземление, его функция

Современное электрооборудование может полноценно функционировать при наличии защиты от случайного удара током. С этой целью разработаны специальные устройства, которые называют заземляющими.

Термин «заземление» появился от определения земли, почвы или грунта, в которые отводятся опасные токи. Защитная система, выполняющая функцию земли, состоит из нескольких частей:

• в начале сети расположен корпус заземляющего элемента, выходящий из контактной точки;
• в конце присутствует элемент ЗУ, который погружают в землю.

Изображение демонстрирует устройство заземления, применимое для жилых объектов и помещений.

Стандартная техническая документация определяет заземление, как специально организованную систему корпусов из металла, которыми оснащены агрегаты, и заземляющего контура. Согласно особенностям исполнения заземления, его можно назвать преднамеренным электрическим контактом с грунтом, целью которого является защита оборудования.

Подключение заземления выполняется с учетом действующих стандартов. Основные требования по ПУЭ, которые предъявляются к ЗУ:

1. Заземляющее устройство, дополненное набором проводников и прутьев из металла, должно эффективно выполнять функцию отвода опасных токов в грунт.
2. При подключении электрооборудования необходимо заземлить все элементы, в том числе створки щитков.
3. Величина суммарного переходного сопротивления контактов ЗУ не превышает 4-30 Ом.
4. Система выравнивания потенциалов обязательно применяется в процессе монтажа заземления для устранения неравномерности распределения напряжений.