Po co używać przewodu neutralnego - przeznaczenie, cechy, zasada działania, aspekty pracy, zasady łączenia
Podczas instalowania domowej sieci elektrycznej zawsze wykonywane są co najmniej dwa przewody - fazowy i zerowy. Ponadto czasami działanie sprzętu wymaga uziemienia lub ochronnego zera. Przeanalizujmy, do czego służy przewód neutralny, jakie jest jego przeznaczenie i cechy, jaka jest zasada jego działania i jakie aspekty jego pracy trzeba znać, jak w praktyce określić obecność napięcia w przewodzie, jakie rodzaje neutralnych istnieją w liniach energetycznych i jakich zasad należy przestrzegać przy łączeniu zera i masy.
Przewód neutralny - przeznaczenie, cechy
Przewód neutralny jest oddzielną gałęzią domowej sieci elektrycznej o wartości napięcia neutralnego. Natomiast przewód fazowy ma potencjał 220 V. Istnieje następująca liczba cech przewodu neutralnego:
- W ramach sieci domowej przewód jest podłączony do bezuziemionego punktu zerowego transformatora lub agregatu prądotwórczego.
- W systemach jednofazowych wszystkie urządzenia elektryczne do pracy koniecznie wymagają podłączenia przewodu neutralnego i fazowego. W tym przypadku w stanie normalnym zero jest faktycznie połączone z masą, więc nie ma w nim napięcia. Jeśli jednak połączenie to zostanie przerwane podczas pracy urządzenia, przez przewód neutralny popłynie napięcie równe fazie, czyli 220 V.
- W obwodach elektrycznych neutralny jest oznaczony przez N lub „0”, pomalowane na niebiesko lub niebiesko. We wcześniejszych schematach instalacji zero robocze łączono z zerem ochronnym. W tym przypadku przewodnik miał żółto-zielony odcień i został oznaczony na rysunkach jako PEN.
Działanie wielu nowoczesnych domowych urządzeń elektrycznych wymaga nie tylko przewodów fazowych i neutralnych, ale także uziemienia. Jeśli zero jest wymagane do przestrzegania przepisów elektrycznych, uziemienie służy wyłącznie bezpieczeństwu konsumentów. Napięcie na przewodzie uziemiającym pojawia się tylko w sytuacji awaryjnej - awaria fazy na metalowych elementach urządzenia.
Na przykład, jeśli na korpusie pralki nastąpi awaria fazy, podłączony przewód uziemiający natychmiast doprowadzi go do ziemi, obniżając w ten sposób potencjał urządzenia do minimum bezpiecznego. Dlatego jeśli dana osoba dotknie go podczas pracy, albo w ogóle nie ucierpi, albo otrzyma lekkie rozładowanie.
Na schematach „uziemienie” jest oznaczone literami PE, a izolacja samego przewodu jest standardowo żółto-zielona. W nowoczesnych schematach połączeń, połączone zero i uziemienie, jak poprzednio, jest oznaczone symbolem PEN, jednak kolor żyły powinien być niebieski z żółto-zielonym paskiem na końcach.
Zamiar
Główną rolą zera w standardowym obwodzie domowym, z jedną fazą podłączoną do urządzenia, jest zwrot resztkowego prądu elektrycznego w obwodzie zamkniętym. W obwodach trójfazowych głównym celem przewodu neutralnego jest wyrównanie napięcia między fazą a zerem. Jednocześnie, w zależności od wariantu schematu, rdzeń zerowy rozwiązuje następujące zadania:
- Taki sam pobór mocy na każdej fazie .
Przerwanie przewodu neutralnego nie spowoduje zagrożenia. Ponieważ różnica potencjałów między zerem a dowolną z faz jest zawsze utrzymywana na jednakowym poziomie.
- Nierównomierne obciążenie .
Do faz podłączone są urządzenia o różnej mocy. Jeśli pozwolisz na przerwę lub wzrost rezystancji, całkowite napięcie zacznie być rozdzielane na każdego konsumenta. Co więcej, im niższa jego moc, tym więcej napięcia fazowego otrzyma. W rezultacie sprzęt ulegnie pogorszeniu, a w pomieszczeniu może wybuchnąć pożar. Aby temu zapobiec, do każdego odbiornika podłączony jest przewód neutralny.
- Połączenie w gwiazdę .
Napięcie fazowe zależy od stopnia obciążenia każdej fazy. Gdy rozkład jest równomierny, np. przy podłączeniu 3-fazowego silnika elektrycznego, powrót prądu różnicowego nastąpi przez jeden z przewodów fazowych, na którym w danym momencie nie będzie napięcia. Jeżeli obciążenia na każdej fazie są różne, nastąpią spadki napięcia fazowego, prowadzące do awarii. Możesz rozwiązać problem, podłączając przewód neutralny.
Uwaga! Rola przewodu neutralnego jest zawsze najważniejsza, więc zerwanie go jest wysoce niepożądane. Z tego powodu jest zawsze instalowany bezpośrednio w obwodzie - bez bezpiecznika. Co więcej, jeśli nie jest połączony z uziemieniem ochronnym, przewód jest wybierany o przekroju 2 razy mniejszym niż dla faz. Wynika to z faktu, że prąd o wartości zerowej z reguły jest albo nieznaczny, albo całkowicie nieobecny.
Zasada działania przewodu neutralnego
Prąd elektryczny jest dostarczany do konsumenta z transformatora, który z kolei obniża wysokie napięcie do dopuszczalnego 380 V. Jednocześnie uzwojenie wtórne takiego transformatora jest ułożone zgodnie ze schematem „gwiazdy” - gdy wszystkie trzy przewody są połączone w punkcie „zero”.
W tym przypadku przeciwległe końce przewodów są wyprowadzone do 3 zacisków - A, B i C. Podłączenie ich do jednego punktu „zero” jest połączone z pętlą uziemienia w samej podstacji. Tutaj przewód neutralny jest podzielony na 2 kierunki:
- Przewód PE, ochronny z żółto-zieloną osłoną izolacyjną.
- N-core, zero robocze, izolacja w odcieniu niebieskim.
Nowoczesny system zasilania osiedli mieszkaniowych oznaczony jest jako TN-S. Oprócz 3 faz i zera do rozdzielnicy dostarczany jest również ochronny przewód PE - łącznie 5 przewodów. W starych układach zasilanie odbywało się w 4 przewodach - 3 fazy i zero robocze. Został nazwany jako TN-C. Przewód neutralny w budynkach mieszkalnych wykorzystujący inne obciążenie na każdej fazie eliminuje nierównomierne obciążenie i zapobiega przerwom w zasilaniu.
Główne aspekty działania przewodu neutralnego
Aby zapewnić pomyślną i bezpieczną eksploatację domowego sprzętu elektrycznego, każdy właściciel domu musi znać następujące aspekty działania przewodu neutralnego:
- Cel drutu PE.
W przeciwieństwie do działającego przewodu neutralnego, celem rdzenia PE jest dodatkowa ochrona domu. W przypadku przebicia prądu na metalowe elementy urządzenia lub zwarcia, przewód ochronny zmniejsza potencjał napięciowy w miejscu awaryjnym i bezpiecznie kieruje prąd do pętli uziemienia podstacji. Pozwala to uniknąć niebezpiecznego porażenia prądem w gospodarstwach domowych i chronić mienie przed ogniem.
Rozdział faz między odbiorcami odbywa się zgodnie ze schematem „gwiazdy” - podobnym do transformatora w podstacji. Dzięki temu nie występują przerwy w sieci spowodowane różnicami obciążenia. Jednak awarie nadal występują okresowo - z powodu niestandardowych połączeń, niewłaściwie dobranych przewodów i ich ogólnej złej jakości.
- Przyczyny przerwy zerowej i fazowej.
Jeśli obciążenie systemów przekracza ustalone limity, a jakość przewodów nie jest najlepsza, często dochodzi do zerwania sieci. Co więcej, jeśli jedna z faz pęknie, pozostałe dwie pozostają w stanie roboczym dzięki wyrównaniu napięcia przez przewód neutralny. Dlatego ta sytuacja nie jest niebezpieczna dla sprzętu elektrycznego.
Inna sprawa, gdy w samej stacji transformatorowej pojawia się przerwa. Zjawisko to należy jednak do kategorii nietypowych i rzadkich, ponieważ często takie przerwy występują z powodu nieprofesjonalizmu zespołu mechaników elektrycznych.
- Przyczyny zwarcia.
Zwarcie staje się możliwe, gdy przewód neutralny nie spełnia swojego przeznaczenia. Oznacza to, że prąd w podstacji nie przechodzi do pętli uziemienia, ale jest kierowany wzdłuż pętli zewnętrznych. W rezultacie, jeśli wszystkie urządzenia są wyłączone na jednej fazie i pozostają na drugiej, prąd w nim może wzrosnąć do wartości liniowej 380 woltów.
Konsekwencją tego będzie wypalenie się sprzętu i pożar. Jedynym sposobem ochrony urządzeń gospodarstwa domowego przed takim zjawiskiem jest zainstalowanie bezpieczników. Można je instalować zarówno bezpośrednio na przychodzącej osłonie, jak i na samych urządzeniach. Prawie wszystkie nowoczesne modele lodówek, telewizorów i tak dalej mają taką ochronę.
- Metoda wyznaczania zera i fazy.
Aby określić obecność prądu w konkretnym przewodniku, najłatwiej jest użyć śrubokręta wskaźnikowego, który działa zgodnie z następującym algorytmem:
- Metalowa końcówka jest przymocowana do gołego przewodnika.
- Jednocześnie mistrz trzyma go za izolowany uchwyt, dotykając palcem lub dłonią specjalnej platformy na przeciwległej krawędzi narzędzia.
- Prąd z przewodu fazowego wchodzi do rezystora i przechodząc przez niego spada do bezpiecznej wartości i opuszcza ciało ludzkie do ziemi.
- Zapala się wskaźnik świetlny, który wskazuje na obecność elektryczności w badanym przewodzie.
Jeśli po kontakcie z przewodem ochronnym lub zerowym wskaźnik zaświeci się, oznacza to usterkę w obwodzie elektrycznym. Ponadto możesz zidentyfikować obecność napięcia w przewodzie za pomocą zwykłej żarówki lub specjalnego multimetru.
- Powody zerowej przerwy w obwodzie.
Z faktu, że przewód neutralny jest potrzebny przede wszystkim do wyrównania różnicy potencjałów w fazach przy różnych obciążeniach, wynika, że początkowo słaba jakość przewodu lub połączenia często prowadzi do przegrzania. Dlatego materiał szybko się zużywa, utlenia, a kontakt słabnie. Wcześniej czy później doprowadzi to do zerwania rdzenia.
Ponadto konduktor może umyślnie lub przypadkowo zerwać się pod wpływem człowieka lub klęsk żywiołowych. Luka może również wystąpić z powodu zwarcia i gdy okablowanie jest zniszczone. Przyczyną może być wypadek na podstacji.
- Stan sprzętu w przypadku zerowego uszkodzenia.
Po zerwaniu zera obciążenie fazy, do której podłączona jest duża liczba urządzeń, natychmiast wzrasta. W takim przypadku napięcie na nim spadnie. Z drugiej strony w fazie z mniejszą liczbą odbiorców napięcie gwałtownie wzrośnie.
Wszystko to doprowadzi do następującej serii zjawisk:
- Sprzęt operacyjny zacznie zawodzić.
- Po podłączeniu do sieci urządzenia albo się nie włączają, albo po prostu się wypalają.
- W przypadku braku połączenia uziemienia z korpusem urządzenia, faza może zacząć się przebijać.
Jedynym pewnym sposobem ochrony urządzeń gospodarstwa domowego przed wzrostem napięcia w fazie, w której nie ma przerwy, jest zainstalowanie ogranicznika napięcia w osłonie. W razie takiego wypadku natychmiast wyłączy dopływ prądu do domu.
- Sposoby unikania zwarć.
Główna rola przewodu neutralnego sprowadza się do bezpiecznej eksploatacji domowych urządzeń elektrycznych, w tym eliminacji zwarć. Ta ostatnia często występuje z powodu spalenia złącza przewodu neutralnego. Istnieje możliwość znacznego zwiększenia niezawodności i trwałości styku poprzez zwiększenie obszaru skręcania.
Przydatne wideo
Na przykład skręcenie o 1 cm gwarantuje tylko 1 miesiąc, a jeśli zwiększysz go do 5 cm i dodatkowo owiniesz go nieizolowanym kawałkiem drutu, to kilka lat. Istnieją jednak bardziej niezawodne nowoczesne metody - jest to użycie urządzenia połączeniowego. Przykładem są złącza nasadkowe PPE i zaciski typu WAGO.
Rodzaje neutralnych linii energetycznych
Ze względu na dużą różnorodność odbiorców energii istnieją różne rodzaje transmisji mocy. Jednocześnie neutralne na nich również różnią się w 3 głównych typach:
- Głuchoziemi.
Jest wyposażony w linie energetyczne o napięciu od 380 do 110 tysięcy woltów. Jednocześnie długość linii jest niewielka, a liczba odbiorców dość duża.
W razie potrzeby odbiorcy są podłączeni do 3-fazowego i zerowego lub jednofazowego i zerowego. Przewód neutralny samego generatora jest podłączony do pętli uziemienia.
Przydatne wideo
- odosobniony.
Stosowane są do linii elektroenergetycznych o napięciu od 2 kV do 35 kV. Linia charakteryzuje się średnią długością i niewielką liczbą odbiorców. Z reguły są to podstacje transformatorowe obszarów mieszkalnych.
Ponadto takie linie energetyczne zasilają również wyposażenie przemysłowe fabryk, zakładów i przedsiębiorstw. Po osiągnięciu wartości znamionowej 50 kV linia elektroenergetyczna może być wyposażona zarówno w izolowany, jak i skutecznie uziemiony przewód neutralny.
- Skutecznie uziemiony
Rolą skutecznie uziemionego przewodu neutralnego jest zasilanie obiektów na duże odległości o wartości znamionowej powyżej 110 kV.
Notatka! W przypadku braku uziemienia w sieci domowej, włączając dowolne urządzenie elektryczne, przewód neutralny spada pod napięciem fazowym, czyli 220 V.
Zasady zerowego połączenia
Zgodnie ze standardowymi zasadami prac elektrycznych połączenie przewodu neutralnego należy wykonać w następujący sposób:
- Do pracy urządzeń elektrycznych o napięciu znamionowym powyżej 1000 woltów wymagane jest uziemione połączenie neutralne, ponieważ występujące wysokie prądy zwarciowe muszą być bezpiecznie odprowadzane do ziemi.
Przydatne wideo
- Do podłączenia urządzeń do 1000 V dozwolone jest użycie zarówno głuchego, jak i izolowanego przewodu neutralnego.
- Uziemiony punkt neutralny musi koniecznie mieć uziemienie i połączenie z pętlą uziemienia przez transformator.
- Zarówno neutralny jak i uziemiający należy wykonać przewodami o przekroju - miedź na 4 mm2, aluminium na 6 mm2, kable izolowane na 2,5 i 1,5 mm2.
- Kable w jednym skręcie muszą mieć przekrój - dla miedzi 1 mm2, dla aluminium 2,5 mm2.
- W przypadku korzystania z 3-przewodowego domowego systemu zasilania należy wyciągnąć ochronny przewód neutralny.
Rada! Aby zapewnić maksymalne bezpieczeństwo, wszystkie domowe urządzenia elektryczne muszą być podłączone do ochronnego przewodu neutralnego. W przypadku zwarcia niebezpieczne napięcie trafi do pętli uziemienia, chroniąc w ten sposób sieć energetyczną, urządzenia i gospodarstwa domowe przed porażeniem elektrycznym.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Przewód neutralny, w przeciwieństwie do przewodu fazowego, nie przewodzi napięcia i służy do oddawania pozostałej części napięcia w standardowym przypadku lub do wyrównania potencjału w obwodzie trójfazowym. Robocze zero, niezbędne do działania urządzenia, jest oznaczone na schematach literą N, a przewód ma kolor niebieski. Ochronne zero, które zapewnia bezpieczeństwo, jest oznaczone literami PE, a jego przewód ma żółto-zieloną osłonę.
Aby sprawnie i bezpiecznie obsługiwać konwencjonalne urządzenia elektryczne, każdy właściciel domu musi wiedzieć, dlaczego potrzebny jest przewód neutralny. Uwzględnia to następujące aspekty:
- Rola drutu PE.
- Powody łamania zera i fazy.
- Przyczyny zwarcia.
- Metody wyznaczania zera i fazy.
- Przyczyny zerowych uszkodzeń w obwodzie.
- Stan urządzeń w przypadku zerowej przerwy.
- Sposoby unikania zwarć.
Nowoczesne linie elektroenergetyczne mogą być wyposażone w 3 rodzaje przewodu neutralnego - solidnie uziemione, izolowane i skutecznie uziemione. Każdy z nich ma swoją własną charakterystykę i zakres. Podczas podłączania przewodu neutralnego należy przestrzegać specjalnych zasad.
