Определение сечения нейтрального провода — Руководство по устройству электроустановок

Что такое фаза, ноль и земля в электротехнике. Даются простые и четкие определения. Подробно разбирается 3-х фазная система передачи электроэнергии.

Влияние типа системы заземления

Схемы TT, TN-S и IT

  • Однофазные цепи с сечением проводов менее 16 мм2 (медь) и 25 мм2 (алюминий): сечение нейтрального проводника должно быть равно сечению фазного.
  • Трехфазные цепи с сечением >16 мм2 (медь) или 25 мм2 (алюминий): сечение нейтрального проводника можно выбрать:

  –  равным сечению фазных проводников;
  –  меньше, при условии, что:
     • ток, который, как ожидается,будет течь через нейтраль в нормальных условиях,меньше, чем допустимое значение Iz. Влияние гармоник кратных трем[1] должно учитываться;
     • нейтральный проводник должен быть защищен от короткого замыкания, в соответствии с подразделом Защита нейтрального провода;
     • сечение нейтрального проводника равно, как минимум, 16 мм2 (медь) или 25 мм2 (алюминий).

Схема TN-C

В теории применяются те же условия, что описаны выше, но на практике нейтральный проводник ни в коем случае не должен быть разомкнут, так как он выполняет роль заземляющего и нейтрального проводников (см. рис. G60, колонка “Сечение PEN-проводника”).

Схема IT

В целом, не рекомендуется распределять нейтральный проводник, то есть трехфазная трехпроводная схема является предпочтительной. Когда нужна трехфазная четырехпроводная установка, то применяются условия, описанные выше для схем ТТ и TN-S.

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.

Нулевой рабочий проводник


Нулевой рабочий проводник также называют нейтралью. Большинство бытовых приборов питаются от сети переменного напряжения 220 В. Для того чтобы подать на них это напряжение, используется один фазный провод, а второй нулевой. Фаза имеет потенциал 220 В, а нулевой провод имеет потенциал 0 относительно источника питания и фазного провода.
Нулевой обозначается как N, а его изоляция должна быть голубого цвета или бело-голубого, в соответствии с цветовой маркировкой кабеля. Часто функции нулевого рабочего провода и защитного совмещаются (для систем заземления TN-C). Такой совместный проводник обозначается PEN и имеет жёлто-зелёную изоляцию с голубыми маркерами (метками) на концах. Аналогичные цветовые обозначения применяются в Европе. В США нулевой рабочий провод может обозначаться белым или серым цветом.

В разных линиях электропередач и сетях могут использоваться различные нейтрали (изолированная, глухозаземлённая, эффективно-заземлённая). Выбор того или иного варианта определяется функциональным назначением сети.

В настоящий момент практически все жилые дома в России имеют системы заземления с глухозаземлённой нейтралью. В этом случае электроэнергия поставляется от трёхфазных генераторов по 3 фазам с потенциалом, а также от генератора идёт четвёртый провод — нейтральный (рабочий ноль). Три фазы в конце линии соединяются звездой: таким образом получается конец нейтрали, которая соединяется с нейтралью питающего генератора. Провод, соединяющий эти две нейтрали и называется рабочим нулевым проводником сети.

В случае симметричной нагрузки на все фазы ток в рабочем нуле отсутствует. Если же нагрузка распределена неравномерно, то по нулевому рабочему проводнику протекает ток небаланса. Использование такой схемы позволяет добиться саморегулирования всех трёх фаз, при этом напряжение на них почти равно между собой.

Для повышения безопасности рабочий ноль заземляется в конце линии, а также часто применяются дополнительные заземления: в начале линии и в разных её точках. В домах нулевой рабочий провод подводится к распределительному устройству, от которого уже отходят отдельные нулевые проводники к непосредственным потребителям электроэнергии (например, в квартиры).

Помимо сетей с глухозаземлённой нейтралью, также используются электросети с изолированной нейтралью. В таких сетях отсутствует нулевой рабочий провод. Вместо него при необходимости может использоваться нулевой заземляемый провод.

При использовании трёхфазных линий питания в здании, сечение нулевого рабочего проводника должно быть не меньше сечения фазных проводников, при размерах последних до 25 мм2 (алюминий). Если сечение фазных проводников больше 25 мм2, то площадь сечения рабочего нуля должна быть не менее 50% их сечения. Если сеть использует заземляющий рабочий ноль, то при подключении провода к главной заземляющей шине должен присутствовать опознавательный знак «земля».

Даже если на РУ защитный и рабочий нули соединены, дальнейшее их объединение у потребителей не допускается. Т. е. дальше по квартирам пускается два отдельных провода PE и N. Их нельзя соединять потому, что при КЗ фаза замыкается на нулевой рабочий проводник, и все устройства, подключённые к защитному проводнику PE (в случае объединения PE и N), окажутся под фазным напряжением, из-за чего возникает большая вероятность поражения человека током.

Источник: pue8.ru

Нулевой проводник

Время на чтение:

Все знают, что электрический ток протекает по замкнутой цепи. Электросеть розетки является частью глобальной сети, поэтому для нее работают все те же законы и определения. Работа домашних приборов возможна при подведении в них нескольких проводников: фазы и нуля. Необходимо более подробно разобрать, для чего нужен нейтральный провод, как он работает и чем он опасен.

Фаза разноцветье в ассортименте

Именно через фазу проходит напряжение

А значит, работать с этим видом кабеля нужно особенно осторожно. Данный провод обозначается буквой l в электрике, что является сокращением слова Line

В трехфазной сети используется следующее обозначение проводников: l1, l2, l3. Иногда вместо цифр применяются английские буквы. Тогда получается la, lb, lc.

Про цветовое обозначение фаз можно говорить много. Понятно одно: фазный проводник может быть какого угодно цвета, кроме желтого, зеленого и синего. Однако в России нашли свой ответ на вопрос, какого цвета фаза. Согласно ГОСТ Р 50462-2009, рекомендуется использовать черный или коричневый цвет. Однако этот стандарт носит лишь рекомендательный характер. А потому производители не ограничивают себя определенными цветовыми рамками. Например, красный и белый встречаются гораздо чаще коричневого. Яркие цвета – розовый, бирюзовый, оранжевый, фиолетовый также часто присутствуют в наборе

Считается, что яркие цвета защитят от опасности, привлекут внимание мастера. Все-таки с напряжением не шутят

Классификация нейтралей линий электропередач

Назначение линий электропередач весьма разнообразно. А также разнообразна аппаратура для их защиты от утечек и коротких замыканий. В связи с этим нейтрали классифицируются на три вида:

  • глухозаземленная;
  • изолированная;
  • эффективно заземлённая.

Если линия электропередач напряжением от 0,38 кВ до 35 кВ имеет небольшую длину, а количество подключенных потребителей велико, то применяется глухозаземленная нейтраль. Потребители трехфазной нагрузки получают питание, благодаря трем фазам и нулю, а однофазной — одной из фаз и нулю.

При средней протяженности линий электропередач напряжением от 2 кВ до 35 кВ и небольшим количеством потребителей, подключенных к данной линии, находят применение изолированные нейтрали. Они широко используются для подключений трансформаторных подстанций в населённых пунктах, а также мощного электрооборудования в промышленности.

В сетях, с напряжением 110 кВ и выше, с большой протяженностью линий электропередач, применяется эффективно заземлённая нейтраль.

Примечания

[1] Гармоники третьего порядка и кратные им.zh:确定中性线的规格

Основные понятия.

Сила
тока

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

где I
сила тока,
qвеличина
заряда (количество электричества),
t
время прохождения заряда.

Плотность
тока

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

где jплотность
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.

гдеAполная
работа сторонних и кулоновских сил,
q
электрический заряд.

Электрическое
сопротивление

физическая величина, характеризующая 
электрические свойства участка цепи.

гдеρ
удельное сопротивление проводника,
lдлина
участка проводника,
Sплощадь
поперечного сечения проводника.

Проводимостьюназывается
величина, обратная сопротивлению

где Gпроводимость.

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.

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.

Перегрев нулевого провода

Появление коротких импульсов в сети с нелинейными нагрузками приводит к появлению больших токов нулевого провода в 1,5 раза превышающих фазные токи. Сечение же нулевого провода остается ниже фазного и отсутствует какая-либо защита нулевого проводника.

Всё это приводит к перегрузке нулевого провода и его перегреву. Вероятность отгорания нуля значительно увеличивается. Как следствие, под влиянием токов импульсного характера меняется форма синусоиды напряжения, она становится “плоской”.

Нулевой провод в трехфазной сети

Источники питания электронной аппаратуры, импульсные и линейные регуляторы. Топологии AC-DC, DC-DC преобразователей (Forward, Flyback, Buck, Boost, Push-Pull, SEPIC, Cuk, Full-Bridge, Half-Bridge). Драйвера ключевых элементов, динамика, алгоритмы управления, защита. Синхронное выпрямление, коррекция коэффициента мощности (PFC)

  • 2 часа назад
  • Тему:
    Трансформатора для обратноходового
  • От:
    wim
  • Обратная Связь, Стабилизация, Регулирование, Компенсация

    Организация обратных связей в цепях регулирования, выбор топологии, обеспечение стабильности, схемотехника, расчёт

  • 9 часов назад

Тему:
LLC плот Боде

От:
Booga

Первичные и Вторичные Химические Источники Питания

Li-ion, Li-pol, литиевые, Ni-MH, Ni-Cd, свинцово-кислотные аккумуляторы. Солевые, щелочные (алкалиновые), литиевые первичные элементы. Применение, зарядные устройства, методы и алгоритмы заряда, условия эксплуатации. Системы бесперебойного и резервного питания

  • 1 февраля

Тему:
Как определить причину выхода из строя Li-Pol?

От:
163264

Высоковольтные Устройства – High-Voltage

Высоковольтные выпрямители, умножители напряжения, делители напряжения, высоковольтная развязка, изоляция, электрическая прочность. Высоковольтная наносекундная импульсная техника

  • 3 апреля

Тему:
Какой феррит выбрать для высокочастотного и высо…

От:
iiv

Электрические машины, Электропривод и Управление

Электропривод постоянного тока, асинхронный электропривод, шаговый электропривод, сервопривод. Синхронные, асинхронные, вентильные электродвигатели, генераторы

  • 9 апреля

Тему:
PMSM flux weakening

От:
amaora

Индукционный Нагрев – Induction Heating

Технологии, теория и практика индукционного нагрева

  • 6 апреля

Тему:
Определить индукцию магнитного потока индуктора

От:
Rod10

Системы Охлаждения, Тепловой Расчет – Cooling Systems

Охлаждение компонентов, систем, корпусов, расчёт параметров охладителей

  • 10 марта

Тему:
Параметры ФНЧ “источник-приёмник тепла”

От:
Tuvalu

Моделирование и Анализ Силовых Устройств – Power Supply Simulation

Моделирование силовых устройств в популярных САПР, самостоятельных симуляторах и специализированных программах. Анализ устойчивости источников питания, непрерывные модели устройств, модели компонентов

  • 9 апреля

Тему:
Micro-CAP 12. Цепи с одинаковым именем почему-то…

От:
SAVC

Компоненты Силовой Электроники – Parts for Power Supply Design

Силовые полупроводниковые приборы (MOSFET, BJT, IGBT, SCR, GTO, диоды). Силовые трансформаторы, дроссели, фильтры (проектирование, экранирование, изготовление), конденсаторы, разъемы, электромеханические изделия, датчики, микросхемы для ИП. Электротехнические и изоляционные материалы.

  • понедельник в 18:14

Тему:
lm393 напряжение коммутации.

От:
wla

Нулевой проводник

Нулевой проводник или, как его еще называют, нейтраль выполняет простую, но важную функцию. Он выравнивает нагрузки в сети, на выходе обеспечивая напряжение в 220 Вольт. Избавляет фазы от скачков и перекосов, нейтрализуя их. Не удивительно, что его символом является буква n – образован от английского слова Neutral. А сочетание обозначений n, l в электрике всегда идут рядом.

В распределительном щитке все кабели данной расцветки группируются на одной, нулевой шине с соответствующей буквенной аббревиатурой. В розетках также есть необходимая маркировка.

Поэтому мастер никогда не спутает, куда крепить специальный нулевой контакт.

Такая маркировка, принцип работы применимы как к однофазной, так и к трехфазной сети.

Видео

Источники

  • https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/elektroset/faza-i-nol-v-elektrike.html
  • https://rusenergetics.ru/polezno-znat/faza-nol
  • https://220v.guru/elementy-elektriki/provodka/rol-i-naznachenie-nulevogo-provoda.html
  • https://StrojDvor.ru/elektrosnabzhenie/vidy-i-rezhimy-raboty-nulevogo-provoda-chto-eto-takoe/
  • https://pauk.top/nulevoy-provod.html
  • https://Elektrik-a.su/kabeli-i-provoda/zazemleniya/zazemlenie-i-nulevoj-provod-482
  • https://prokommunikacii.ru/elektrika/elektroprovodka/nulevojj-provod-ego-opredelenie-i-naznachenie.html
  • https://stroychik.ru/elektrika/cvetovaya-markirovka-provodov

Фаза и нуль в электрике

Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.

Что такое фаза и ноль в электричествеЛиния электропередач

Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.

Что такое фаза и ноль в электричествеКТП

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...