Что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны

Ошибка при подключении реле напряжения

Основная задача реле напряжения — защита электроприборов от повышенного или пониженного напряжения. Для этого электронная схема устройства производит постоянный контроль параметров сети и отключает питание при выходе значения напряжения за заданные пределы.

Для отключения внутри этих приборов находится однофазное реле, своими контактами включающее или отключающее розетки и другие аппараты, поэтому это фактически однополюсное защитное устройство.

Для работы РН не имеет значения полярность подключения, однако согласно ПУЭ п.6.1.36 установка таких приборов в нейтрали запрещена и неправильное подключение реле нарушает данный пункт Правил.

Цвета и обозначение проводов

Для того, чтобы без приборов найти фазный, нулевой и заземляющий провод электропроводки, они, в соответствии с правилам ПУЭ покрываются изоляцией разный цветов.

На фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для однофазной электропроводки напряжением переменного тока 220 В.

На этой фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для трехфазной электропроводки напряжением переменного тока 380 В.

По представленным схемам в России начали маркировать провода с 2011 года. В СССР цветовая маркировка была другая, что необходимо учитывать при поиске фазы и нуля при подключении установочных электроизделий к старой электропроводке.

Таблица цветовой маркировки проводов до и после 2011 года

В таблице представлена цветовая маркировка проводов электрической проводки, принятая в СССР и России.
В некоторых других странах цветовая маркировка отличается, за исключением желто — зеленого провода. Международного стандарта пока нет.

Обозначение L1, L2 и L3, обозначают не один и тот же фазный провод. Напряжение между этими проводами составляет 380 В. Между любым из фазных и нулевым проводом напряжение составляет 220 В, оно и подается в электропроводку дома или квартиры.

В чем отличие проводов N и PE в электропроводке

По современным требованиям ПУЭ в квартиру кроме фазного и нулевого проводов, должен подводиться еще и заземляющий провод желто — зеленого.

Нулевой N и заземляющий провода PE подключаются к одной заземленной шине щитка в подъезде дома. Но функцию выполняют разную. Нулевой провод предназначен работы электропроводки, а заземляющий – для защиты человека от поражения электрическим током и подсоединяется к корпусам электроприборов через третий контакт электрической вилки. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на корпус электроприбора, то весь ток потечет через заземляющий провод, перегорят плавкие вставки предохранителей или сработает автомат защиты, и человек не пострадает.

В случае, если электропроводка проложена в помещении кабелем без цветовой маркировки то определить, где нулевой, а где заземляющий проводник приборами невозможно, так как сопротивление между проводами составляет сотые доли Ома. Единственной подсказкой может послужить тот факт, что нулевой провод заводится в электрический счетчик, а заземляющий проходит мимо счетчика.

Внимание! Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током

Как определить ноль и фазу собственными силами.

Для определения нуля и фазы тока существуют специальные отвертки-тестеры.

Она работает по принципу прохождения тока низкого напряжения через тело человека, использующего ее. Отвертка состоит из следующих частей:

• Наконечник для подключения к фазовому потенциалу розетки;
• Резистор, снижающий амплитуду электротока до безопасных пределов;
• Светодиод, загорающийся при наличии потенциала фазы тока в цепи;
• Плоский контакт для создания цепи сквозь тело оператора.

Принцип работы с отверткой-тестером показан на картинке ниже.

Кроме тестовых отверток, существуют и другие способы определить, к какому контакту розетки подключена фаза тока, а к какому – ноль. Некоторые электрики предпочитают пользоваться более точным тестером, используя его в режиме вольтметра.

Показания стрелки вольтметра означают:

1. Наличие напряжения 220 В между фазой и нулем
2. Отсутствие напряжения между землей и нулем
3. Отсутствие напряжения между фазой и нулем

Вообще-то, в последнем случае стрелка должна показывать 220 В, но в данном конкретном случае центральный контакт розетки не подключен к потенциалу земли.

• https://electric-220.ru/chto-takoe-faza-v-jelektrichestve
• https://amperof.ru/teoriya/faza-v-elektrichestve.html
• https://oxotnadzor.ru/peremennyy-odnofaznyy-tok-yego-opredeleniye/
• https://vdn-plus.ru/odnofaznyy-peremennyy-tok-chto-eto-takoye/
• https://oooevna.ru/odnofaznyj-peremennyj-tok/

Использование тестера

Тестер — инструмент, который по сути являет собой отвертку со светодиодом. Его называют индикатором и используют, если под рукой нету обычной отвертки. Ниже приводим алгоритм определения фазы и ноля индикаторной отверткой.

• Большим и средним пальцем зажмите устройство.
• Со стороны торца рукоятки поставьте указательный палец на специальный кружок из металла.
• Металлической стороной прикоснитесь к зачищенным от изоляции концам кабеля.
• Светодиод загорится, если провод, к которому вы дотронулись, содержит фазу.

Дабы избежать неприятных последствий, рекомендуем придерживаться несложных правил:

• Во-первых, когда делаете проверку, ни в коем случае не дотрагивайтесь до металлической части прибора.
• Во-вторых, во избежание пробоя изоляции подготовьте прибор, очистите от всего, что может на него приклеится.
• В-третьих, бывают ситуации, когда требуется быть уверенным в отсутствии напряжения. Поэтому следует проверить, работает ли прибор.

Источники помех на шине Земля

Все помехи, воздействующие на кабели, датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и металлические шкафы автоматики, в большинстве случаев протекают и по заземляющим проводникам, создавая паразитное электромагнитное поле вокруг них и падение напряжения помехи на проводниках.

Источниками и причинами помех могут быть молния, статическое электричество, электромагнитное излучение, «шумящее» оборудование, сеть питания 220 В с частотой 50 Гц, переключаемые сетевые нагрузки, трибоэлектричество, гальванические пары, термоэлектрический эффект, электролитические процессы, движение проводника в магнитном поле и др. В промышленности встречается много помех, связанных с неисправностями или применением не сертифицированной аппаратуры. В России уровень помех регулируются нормативами — ГОСТ Р 51318.14.1, ГОСТ Р 51318.14.2, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.3, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.11, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 50648. На этапе проектирования промышленного оборудования, чтобы снизить уровень помех, применяют маломощную элементную базу с минимальным быстродействием и стараются уменьшить длину проводников и экранирование.

Области использования понятия

Фазой называется не только определенное состояние в физике. Это понятие используется крайне широко. И если присмотреться к явлениям, в описании которых она применяется, в них можно найти немало общего. Таковым в ряде случаев можно признать волновой эффект.

Определение используется, в частности, в таких сферах:

1. Физика. Фаза здесь — этап в каком-либо цикле колебания (в том числе как раз в движении волн). А также — состояние вещества, которое может изменяться в зависимости от внешних условий.
2. Астрономия. Степень видимости с Земли небесных тел. Еще — нахождение их по отношению к другим объектам (это используется и в астрологии).
3. Экономика. Цикл времени, когда система определенным образом реагирует активностью (пассивностью) на изменение условий либо проходит точки падения или роста.
4. Социология. Почти как в экономике, только исследуемой областью этой науки является реакция общества, тенденции его развития.

Виды напряжения переменного тока

В случае наиболее распространенного синусоидального напряжения часто рассматривают его виды:

• Мгновенное, которое определяется для произвольного момента времени t.
• Действующее, производящее один и тот же тепловой эффект, равный по величине постоянной характеристики. Оно определяется выполненной активной работой первого полупериода.
• Средневыпрямленное, определяемое как модуль величины выпрямленного напряжения за один цикл гармонического колебания.

Если электрический поток передается по воздушным линиям, то упоры и их размеры напрямую зависят от величины напряжения, которое применяется в сети. Его величина между фазами именуется линейным напряжением, а между землей и каждой из фаз – фазным.

Период и амплитуда синусоидального колебания

Полная схема подключения через розетку

Теперь же рассмотрим полную схему подключения электроплиты, для примера возьмем модель, работающую от сети 220 В (однофазную), причем для нее проложим отдельную линию.

Вначале подключим ее при помощи розетки. Перед началом работ распределительный щиток в обязательном порядке обесточивается.

Итак, первым делом подключаем провод к автомату на распределительном щитке.

К нему подключаем фазный и нулевой провода, земля должна подсоединяется к заземлению дома или квартиры.

По поводу заземления – чуть ниже. Сразу за автоматом последовательно подключаем УЗО и закрепляем его.

Затем провод протягивается к месту установки розетки. Сделать это можно открытым способом (при помощи гофрированной трубки или пластикового короба).

Читайте тут подробнее: Как правильно проводить монтаж электропроводки.

Розетка и вилка для однофазной сети должны быть силовые – трехконтактные.

При подключении проводов к розетке, следует не попутать провода. Земля должна подсоединятся к контакту заземления, ноль – к нулевому контакту, а фаза – к фазному.

И обязательно нужно проследить, чтобы к вилке кабель от плиты подключался соответствующим образом

Очень важно не попутать проводку

Розетку закрепляем на стене, важно чтобы она находилась на удалении от металлических конструкций (трубы или батареи отопления), на нее не воздействовали источники тепла, и не попадала вода. Затем подключаем силовой кабель вместе с вилкой к плите. После этого внимательно проверяем все соединения, они должны быть хорошо затянуты, все элементы схемы – надежно закреплены

После этого внимательно проверяем все соединения, они должны быть хорошо затянуты, все элементы схемы – надежно закреплены

Затем подключаем силовой кабель вместе с вилкой к плите. После этого внимательно проверяем все соединения, они должны быть хорошо затянуты, все элементы схемы – надежно закреплены.

Далее проводится пробное включение. Сначала включается автомат, затем УЗО, и сама плита.

После включения плиты на полную мощность, все отключается и проверяются все элементы на нагрев.

Реакция электроприборов на обрыв нуля

Если общий нейтральный провод в многоэтажном доме оборвется, то потребители ощутят это в результате скачка напряжения в их электроприборах.

Основные факторы, которые могут привести к обесточиванию общего нуля:

• аварийная ситуация на подстанции;
• устаревшая проводка;
• монтаж проводки выполнялся не совсем качественно.

Та фаза, к которой подключено большее количество потребителей многоквартирного дома, будет перегружена. Напряжение в ней уменьшится. В той фазе, к которой потребителей подключено меньше всего, напряжение резко возрастет.

Это негативно скажется на приборах — снижение напряжения вызовет их неэффективную работу, а рост напряжения может повлечь за собой выход из строя тех, которые были подключены в данный момент. Чтобы обезопасить себя от такой ситуации, необходимо установить в щиток, питающий отдельную квартиру, индивидуальный ограничитель перенапряжения. Как только напряжение начнет превышать допустимые значения, ограничитель быстро отключит питание.

Если произойдет обрыв нуля непосредственно в квартире, то электричество пропадет полностью, но вместе с тем фаза не отключится. Опасность заключается в том, что она может перейти как раз на провод нулевой. И если какой-либо электроприбор был предварительно заземлён на него, корпус этого электроприбора будет под напряжением, а проще говоря, начнет «биться током».

Главными факторами, которые способствуют обрыву нуля непосредственно в квартире можно назвать:

• ненадежность присоединения контактов;
• неправильно выбранное сечение проводника;
• устаревшая проводка.

Эти факторы приводят к чрезмерному нагреванию проводника. Из-за повышенной температуры окисляется место присоединения контактов, перегреваются жилы проводов. А это, в свою очередь, может привести к пожару.

Важно знать!

Цветовая маркировка проводов в электрике имеет множество особенностей и часто новички сталкиваются с такими вопросами, как:

• «Что такое аббревиатура PEN?»;
• «Как найти заземление, фазу, ноль, если изоляция бесцветная либо имеет нестандартный окрас?»;
• «Как самостоятельно указать фазу, заземление, ноль?»;
• «Какие еще существуют стандарты по окрасу изоляции?».

На все эти вопросы мы сейчас кратко дадим простое объяснение!

Что такое PEN?

Устаревшая на сегодняшний день система заземления TN-C предполагает использование объединения нейтрали и заземления. Преимущество такой системы – легкость электромонтажных работ. Недостаток – угроза поражения электрическим током при монтаже электропроводки в доме либо квартире.

Цвет совмещенного провода желто-зеленый (как у PE), но при этом на концах изоляция имеет синий окрас, характерный нейтрали. На электрической схеме совмещенный контакт обозначается тремя латинскими литерами – «PEN».

Как найти L, N, PE?

Итак, вы столкнулись с такой ситуацией: во время ремонта бытовой электросети оказалось, что все проводники одного цвета. Как в этом случае узнать, какой провод что означает?

Индикаторная отвертка

В том случае, если электропроводка имеет заземляющий провод, необходимо использовать такое оборудование, как мультиметр. Данный прибор имеет два щупальца. Сначала необходимо установить диапазон измерения переменного тока на отметку свыше 220 Вольт. Далее одну щупальцу фиксируем на фазном контакте, а с помощью второго щупальца определяем ноль/заземление. При соприкосновении с 0 на мультиметре отобразиться значение напряжения в пределах 220 Вольт. Если же вы дотронетесь к «земле» – напряжение обязательно будет немного ниже. Более доходчивая инструкция по использованию мультиметра была предоставлена в соответствующей статье, с которой рекомендуем ознакомиться!

Мультиметр

Существует еще один метод определения. Если нет мультиметра и индикаторной отвертки под рукой, то можно постараться определить какого цвета провода L и N по их изоляции. В этом случае необходимо помнить, что синяя оболочка — это всегда НОЛЬ. В любой нестандартной маркировке окрас ноля не меняется. Остальные две жилы будет немного сложнее определить.

Первый вариант ассоциаций. Вы видите оставшийся цветной и черный либо белый контакт. В старые добрые времена землю обозначали черной либо белой изоляцией. Вполне разумно предполагать что это именно она, оставшийся цветной – фазный (L).

Второй вариант. Ноль, опять-таки, сразу откидываем, остается красный и черный/белый провод. Если изоляция белого цвета, то согласно ПУЭ – это фаза. Значит, оставшийся красный – земля.

Обращаем Ваше внимание на то, что такой метод является крайне опасным. Если Вы решили им воспользоваться, обязательно сделайте для себя пометки, чтобы во время ремонта люстры либо розетки не получить удар электрическим током!

Как самостоятельно указать L, N, PE?

В том случае, если визуальное обозначение отсутствует либо отличается от стандартного, рекомендуется самостоятельно указать все элементы после ремонтных работ. Для этого можно использовать цветную изоленту либо специальное изделие – термоусадочную трубку, именуемую также кембриком. Согласно требованиям ПУЭ, ГОСТу и общепринятым рекомендациям указание жил необходимо осуществлять на концах проводника – в местах его соединения с шиной (как показано на фото).

Небольшие пометки по цветам облегчат ремонт и обслуживание как Вам, так и электрику, который возможно будет осуществлять ремонт домашней электросети после Вас! О том, как маркировать провода в щитке, мы рассказали в отдельной статье.

Существующие заводские стандарты

Обозначения изоляции с каждым десятилетием немного видоизменяется, поэтому возможно данная информация Вам пригодится.

До 2000-го года применялась следующая цветовая маркировка проводов:

• белый – N;
• черный – PE;
• яркий – L.

Через несколько лет после данного стандарта было внесено существенное изменение: PE «перекрасили» в желто-зеленый цвет (как сейчас).

Таким образом, изделия стали выглядеть так:

• желто-зеленый провод – земельный;
• черный (и иногда белый) – нейтральный (N);
• яркий – фаза.

Цветовые решения

Если же по каким-либо причинам Вы путаетесь между контактами, предоставляем к Вашему вниманию подробную расшифровку маркировки проводов и кабелей по цветам, которая на сегодняшний день соответствует европейским и отечественным стандартам:

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Похожие материалы:

• Как снять изоляцию с провода
• Расшифровка маркировки проводов
• Как собрать электрический щит

Электрификация железных дорог на переменном токе

Российский пассажирский электровоз переменного тока ЭП1П, выпускается на Новочеркасском электровозостроительном заводе.

В России и в республиках бывшего СССР около половины всех железных дорог электрифицировано на однофазном переменном токе частотой 50 Гц. Напряжение ~ 25 кВ (обычно до 27,5 кВ, с учётом потерь) подаётся на контактный провод, вторым (обратным) проводом служат рельсы. Также проводится электрификация по системе 2 × 25 кВ(два по двадцать пять киловольт), когда на отдельный питающий провод подаётся напряжение ~ 50 кВ (обычно до 55 кВ, с учётом потерь), а на контактный провод от автотрансформаторов подаётся половинное напряжение от 50 кВ (то есть 25 кВ). Электровозы и электропоезда переменного тока при работе на участках 2 × 25 кВ в переделке не нуждаются.

Проводится политика на дальнейшее расширение полигона тяги переменного тока как за счёт вновь электрифицируемых участков, так и за счёт перевода некоторых линий с постоянного тока на переменный ток. Переведены в 1990-е — 2000-е годы:

на Восточно-Сибирской железной дороге: участок Слюдянка — Иркутск — Зима; — на Октябрьской железной дороге: участок Лоухи — Мурманск; — на Приволжской железной дороге: Саратовский и Волгоградский железнодорожные узлы; — на Северо-Кавказской железной дороге: участки Минеральные Воды — Кисловодск и Бештау — Железноводск.

Следует отметить, что также выпускаются двухсистемные электровозы, способные работать как на переменном, так и на постоянном токе (см. ВЛ61Д, ВЛ82 и ВЛ82М, ЭП10, ЭП20).

Расчет линейного и фазного напряжения

Сети с линейным током нашли широкое применение за счет своих характеристик меньшей травмоопасности и легкости разведения такой электропроводки. Все электрические устройства в этом случае соединены только с одним фазным проводом, по которому и идет ток, и только он один и представляет опасность, а второй – это земля.

Рассчитать такую систему несложно, можно руководствоваться обычными формулами из школьного курса физики. Кроме того, для измерения этого параметра сети, достаточно использовать обычный мультиметр, в то время как для снятия показаний подключения фазного типа, придется задействовать целую систему оборудования.

Для подсчета напряжения линейного тока, применяют формулу Кирхгофа:

Уравнение которой гласит, что каждой из частей электрической цепи, сила тока равна нулю – k=1.

И закон Ома:

Используя их, можно без труда произвести расчеты каждой характеристики конкретного клейма или электросети.

В случае разделения системы на несколько линий, может появиться необходимость рассчитать напряжение между фазой и нулем:

Эти значения являются переменными, и меняются при разных вариантах подключения. Поэтому, линейные характеристики идентичны фазовым.

Однако, в некоторых случаях, требуется вычислить чему равно соотношение фазы и линейного проводника.

Для этого, применяют формулу:

Uл – линейное, Uф – фазовое. Формула справедлива, только если – I_L = I_F.

При добавлении в электросистему дополнительных отводящих элементов, необходимо и персонально для них рассчитывать фазовое напряжение. В этом случае, значение Uф заменяется на цифровые данные самостоятельного клейма.

При подключении промышленных систем к электросети, может появиться необходимость в расчете значения реактивной трехфазной мощности, которое вычисляется по следующей формуле:

Идентичная структура формулы активной мощности:

Примеры расчета:

Например, катушки трехфазного источника тока подключены по схеме «звезда», их электродвижущая сила 220В. Необходимо вычислить линейное напряжение в схеме.

Линейные напряжения в этом подключении будут одинаковы и определяются как:

Виды повреждений

На стояке подъезда

Для начала в общих чертах рассмотрим, что собой представляет электросеть городского многоэтажного дома. Источником питания в данном случае является трансформаторная подстанция, от которой протянуты провода к главному распределительному щиту постройки. Напряжение в главном щитке трехфазное, то есть сеть 380 Вольт. Отсюда уже выводятся группы проводов на каждую квартиру. В самих квартирах сеть уже однофазная – 220 В. Если произойдет обрыв общего нуля на стояке подъезда, это может стать причиной выхода бытовой техники из строя. Приводит это к неравенству — в трехфазной схеме питания произойдет перекос фаз и вместо симметричной нагрузки образуется несимметричная, проходящая в четырехпроводной цепи.

Простыми словами можно это объяснить так: от главного щитка в подъезде к каждой отдельной квартире подается одинаковое напряжение – 220 В. Если произойдет обрыв нулевого провода, может получиться так, что к одной квартире поступит 300 Вольт, а к другой 170 (как пример). Результат – перенапряжение и «недонапряжение» станет причиной выхода электроприборов из строя. Обычно если происходит повреждение нуля, ломается техника, имеющая двигатель: стиральная машина, холодильник, кондиционер и т.д. Помимо этого может произойти пожар, что еще хуже.

Что собой представляет перекос фаз

Совсем противоположная ситуация может произойти при обрыве нуля в однофазной сети 220 Вольт, то есть внутри Вашей квартиры, частного дома либо на даче. В этом случае последствием может стать поражение человека электрическим током. Происходит это потому, что в розетке у Вас появиться одноименная фаза на обоих зажимах. Сейчас мы расскажем, чем вызвано появление так называемой второй фазы.

От Вашего вводного щитка ток проходит по фазному проводу, а так как большинство потребителей электроэнергии постоянно подключены к сети (та же люстра), при обрыве напряжение перейдет от фазы к нулю. Результат – в двух отверстиях розетки будет присутствовать электрический ток. Но это еще не самое страшное, т.к. главная опасность заключается в том, что удар током может произойти от любой техники. Причина этому – неправильная система заземления сети в квартире либо доме. Если Вы подключите «землю» в распределительном щитке к нулевой шине (чего делать нельзя), при прикосновении к заземленному корпусу бытовой техники Вас сразу же ударит током. Последствия, как Вы понимаете, могут быть плачевными. Сразу же предоставляем к Вашему вниманию правильный вариант защиты от обрыва нуля в доме — сеть с системой заземления TN-S:

Подведя итог по поводу последствий обрыва нуля в трехфазной и однофазной сети, следует отметить следующее: при повреждении нулевого провода на стояке подъезда опасность распространиться на бытовую технику, а при повреждении рабочего нуля в самой квартире угроза распространится на Вас.

Увидеть, что может произойти, если оборвется нулевая жила, Вы можете на данном видео:

Наглядный обзор неисправности

Работа заземляющего устройства

Чтобы присоединить заземляющее устройство к корпусу бытового или промышленного оборудования применяется РЕ-проводник, который из щитка выводится по отдельной линии со специальным выходом. Конструкция обеспечивает соединение корпуса с землей, в чем и заключается назначение заземления. Отличие заземления от зануления состоит в том, что в начальный момент при подсоединении вилки к розетке рабочий ноль и фаза не коммутированы в оборудовании. Взаимодействие исчезает в последнюю минуту, когда размыкается контакт. Таким образом, заземление корпуса имеет надежное и постоянное действие.

Как определить ноль и фазу без приборов

Согласно ПУЭ (Правил Устройства Электроустановок) каждому проводу имеющему свое функциональное назначение соответствует своя определенная цветовая маркировка:

• фазный провод имеет изоляцию черного, белого, коричневого (наиболее часто используемого) цветов и их многочисленных оттенков;
• нулевой провод имеет изоляцию синего цвета с любыми его оттенками;
• земля находится в изоляции желто — зеленого цвета в полоску.

Если бы нормативные акты строго соблюдались, то проблем с определением, где фаза, где ноль, а где земля не существовало. Для того чтобы легче было ориентироваться в коммутационных схемах на многих электрических приборах вводятся обозначения фазы, ноля и земли. Все проводники обозначаются в соответствии с государственными стандартами:

• L — этой латинской буквой обозначается фаза;
• N — по этому знаку находят нулевой провод;
• PE — этим сочетанием букв всегда обозначалась земля.

Однако визуальный метод имеет долю субъективизма, не всегда можно точно определить правильно цвет изоляции проводника. Кроме этого не все электрики придерживаются нормативных документов при проведении электромонтажных работ. В зданиях старой постройки, говорить о каких — либо стандартах цветовой маркировки проводки вообще не приходится.

Поэтому такой метод найти фазу и ноль без приборов существует с большой степенью условности, 100 % гарантии он не имеет. Однако он является единственным реальным способом среди других, типа применения сырой картошки, как определить фазу и ноль без приборов. Для получения достоверного результата лучше воспользоваться данными о соответствии проводов фазе, нулю или заземлению проверенных с помощью индикаторной отвертки или мультиметра.

Причины повышенного напряжения

Кроме потерь в проводах существуют и другие причины, почему есть напряжение между нулем и землей.

Причиной постоянного наличия напряжения, поднимающегося до 50 В, может быть Неравномерное подключение потребителей по фазам. В идеальных условиях мощность нагрузки должна быть распределена равномерно, при этом уравнительный ток отсутствует и напряжение между РЕ и N равно нулю.

Так бывает не всегда, при подключении к одной из фаз мощных электроприборов или большом расстоянии между ЛЭП и отдельно стоящим зданием в нейтральном проводе протекает значительный ток, из-за чего потери в нем возрастают, и появляется разность потенциалов между нейтралью и землёй.

В случае наличия высокого напряжения причиной чаще является обрыв нейтрали. Это аварийная ситуация, У которой есть два варианта:

• Обрыв в однофазной сети. При этом на нулевой клемме появляется сетевое напряжение, исчезающее при отключении всех ламп и выключении всех вилок из розеток. Напряжение в розетке при этом отсутствует.
• Обрыв нейтрали в трёхфазном кабеле. В этом случае величина потенциала между нейтралью и землёй из-за отсутствия уравнительного тока колеблется в диапазоне 0-220 В, а напряжение розетке при этом может достигать 380 В.

Основные понятия.

Сила
тока—
скалярная физическая величина, равная
отношению заряда, прошедшего через
проводник, ко времени, за которое этот
заряд прошел.

где I—
сила тока,q—величина
заряда (количество электричества),t—
время прохождения заряда.

Плотность
тока—
векторная физическая величина, равная
отношению силы тока к площади поперечного
сечения проводника.

где j—плотность
тока,  S— площадь
сечения проводника.

Направление
вектора плотности тока совпадает с
направлением движения положительно
заряженных частиц.

Напряжение — скалярная
физическая величина, равная отношению
полной работе кулоновских и сторонних
сил при перемещении положительного
заряда на участке к значению этого
заряда.

гдеA—полная
работа сторонних и кулоновских сил,q—
электрический заряд.

Электрическое
сопротивление—
физическая величина, характеризующая 
электрические свойства участка цепи.

гдеρ—
удельное сопротивление проводника,l—длина
участка проводника,S—площадь
поперечного сечения проводника.

Проводимостьюназывается
величина, обратная сопротивлению

где G—проводимость.

Параметры

В характеристике переменного тока различают параметры основные и дополнительные.

• частота;
• период;
• амплитуда;
• действующее значение.

Дополнительные:

• угловая частота;
• фаза;
• мгновенное значение.

Рассмотрим их подробно.

Частота

Буквенное обозначение — f, единица измерения — герц (Гц). Обозначает число полных циклов колебаний тока за секунду.

Частота переменного тока на выходе простейшего генератора определяется частотой вращения его ротора. В системе электроснабжения России и других стран бывшего СССР, используется ток частотой 50 Гц.

Кривые изменения синусоидального переменного тока при различной частоте

В ряде случаев частоту путем преобразования тока повышают. К примеру, в инверторных сварочных аппаратах и импульсных блоках питания — до 20 – 80 кГц. При такой частоте значительно уменьшаются габариты трансформатора и потери в нем. В некоторых устройствах частоту доводят до нескольких МГц.

Период

Обозначение — «Т», единица измерения — секунда. Период — продолжительность полного цикла колебаний тока. С частотой данный параметр связан следующей зависимостью:

Т = 1 / f.

Соответственно, в электросети период тока составляет 1 / 50 = 0,02 с = 20 мс.

Амплитуда

Максимальное значение силы тока или ЭДС, соответствует вершине полуволны. Обозначается, соответственно, Imи Um. За период, указанные величины достигают амплитудных значений дважды — с положительным и отрицательным знаком.

Действующее значение

Это постоянный ток, эквивалентный данному переменному по производимой работе. Постоянно меняющийся переменный ток неудобно использовать в расчетах, потому его заменяют действующим значением. Обозначается литерами I и U.

Для синусоидальных тока и ЭДС определяется по формуле:

I = 2^(-1/2) * Im = (1/1,414) * Im = 0,707 Im;

U = 2^(-1/2) * Um = 0.707 Um;

Напряжение 220 В бытовой электросети — это действующее значение. Амплитуда составляет 311 В. Аналогично, если говорят, что нагрузка потребляет ток в 5А, подразумевают действующее значение. Амплитуда тока составляет 7,07 А.

Угловая частота

Обозначает скорость изменения угла α в формуле расчета ЭДС. Соответствует угловой частоте вращения ротора. Поскольку за один период угол а меняется на 2π при стандартной частоте f = 50 Гц, угловая частота составит: ω = 2π * 50 = 100 π.

Фаза — характер изменения угла α относительно точки отсчета времени. Токи и ЭДС могут совпадать по фазе или иметь сдвиг. Последний измеряется в радианах, градусах или долях периода. При сдвиге по фазе на π (1/2 периода) говорят, что величины находятся в противофазе.

Сдвиг фаз переменного тока и напряжения

Похожие записи:

Выбор импульсных зарядных устройств для автомобильного аккумулятора Как подключить бра с выключателем шнурком, цепочкой Гофрированная труба для вытяжки и ее преимущества Оптоволоконные линии связи: неограниченные возможности Какой дифавтомат поставить? Рекани анжело люстры