Для чого застосовують нейтральний провід - призначення, особливості, принцип дії, аспекти роботи, правила підключення
При монтажі домашньої електромережі завжди проводиться як мінімум два дроти – фаза та нуль. Також іноді для роботи обладнання потрібне підведення землі або захисного нуля. Розберемо, для чого застосовують нейтральний провід, яке його призначення та особливості, в чому полягає принцип його дії та які аспекти його роботи потрібно знати, як визначити на практиці наявність напруги у провіднику, які види нейтралі існують у ЛЕП, а також яких правил необхідно дотримуватися при підключенні нуля та землі.
Нейтральний провід – призначення, особливості
Нульовий дріт – це окрема гілка побутової електромережі з нейтральним значенням напруги. На противагу йому фазний провід має потенціал 220 В. Існує наступний ряд особливостей нейтрального провідника:
- У складі побутової мережі провідник з'єднаний з нейтраллю глухозаземленной трансформаторної або генераторної установки.
- В однофазних системах всі електричні прилади для роботи обов'язково вимагають підключення нульового та фазного дроту. При цьому у звичайному стані нуль фактично підключений до землі, тому напруги в ньому немає. Однак у разі розриву цього підключення при працюючому приладі з нейтрального дроту піде напруга, що дорівнює фазі, тобто 220 В.
- В електросхемах нейтраль позначається N або "0", забарвлюється в синій або блакитний колір. У ранніх схемах монтажу робочий нуль поєднувався із захисним. У цьому провідник мав жовто-зелений відтінок, але в кресленнях позначався, як PEN.
Для багатьох сучасних побутових електроприладів потрібно не тільки фазний і нейтральний провід, а й земля. Якщо нуль потрібний дотримання електротехнічних закономірностей, то заземлення служить виключно мети безпеки споживачів. Напруга на заземлювальному провіднику з'являється тільки в аварійній ситуації - проби фази на металеві елементи обладнання.
Наприклад, якщо на корпус пральної машинки відбудеться пробій фази, то приєднана заземлююча жила відразу ж відведе його в ґрунт, тим самим знизивши потенціал на приладі до мінімально безпечного. Тому якщо людина торкнеться його під час експлуатації, то або взагалі не постраждає, або отримає незначний розряд.
На схемах "земля" позначається літерами PE, а ізоляція самого дроту стандартно має жовто-зелений колір. У сучасних монтажних схемах об'єднані нуль і земля, як і раніше позначається символікою PEN, проте забарвлення жили має бути блакитним зі смугастим жовто-зеленим забарвленням по кінцях.
Призначення
Основна роль нуля в стандартному побутовому ланцюзі з підключенням до приладу єдиної фази зводиться до повернення залишкового електричного струму по замкнутому контуру. У 3-фазних ланцюгах головне призначення нейтрального дроту – це вирівнювання напруги між фазою та нулем. При цьому залежно від варіанта схеми нульова жила вирішує такі завдання:
- Однакова споживана потужність кожної фазі .
Обрив нульового дроту не призведе до аварійної ситуації. Так як різниця потенціалів між нулем і будь-якою фазою завжди зберігається однаково постійною.
- Нерівномірне навантаження .
До фаз підключені прилади з різною потужністю. Якщо допустити обрив чи підвищення опору у ньому, то загальна напруга почне розподілятися кожного споживача. Причому чим менше його потужність, тим більше фазної напруги він отримає. В результаті обладнання зіпсується, а в приміщенні може розпочатися пожежа. Для запобігання цьому кожному споживачеві підводиться нейтральний провідник.
- З'єднання зіркою .
Фазна напруга визначається ступенем навантаження на кожній фазі. Коли розподіл рівномірно, наприклад, при підключенні 3-фазного електромотора, повернення залишкового струму відбуватиметься по одному з фазових провідників, на якому напруга в конкретний момент буде відсутня. Якщо навантаження кожної фазі будуть різними, то виникнуть перепади фазового напруги, які ведуть до несправностей. Вирішити проблему можна, підключенням нульового дроту.
На замітку! Роль нульового дроту завжди першорядна, тому обрив його вкрай небажаний. З цієї причини в ланцюзі його завжди встановлюють без запобіжника. При цьому якщо він не поєднується із захисною «землею», провідник підбирається перетином у 2 рази менше, ніж для фаз. Пов'язано це з тим, що струм у нулі, як правило, або незначний, або немає.
Принцип дії нульового дроту
До споживача електричний струм надходить від трансформатора, який у свою чергу знижує високовольтну напругу до прийнятних 380 В. При цьому вторинна обмотка такого трансформатора влаштована за схемою "зірка" - коли всі три дроти з'єднують у точці "нуль".
При цьому протилежні кінці провідників виводяться на 3 клеми – А, В і С. З'єднання в одну точку «нуль» підводиться до заземлюючого контуру на самій підстанції. Тут же здійснюється поділ нульового провідника на 2 напрямки:
- РЕ-провід, захисний із жовто-зеленою ізоляційною оболонкою.
- N-жила, робочий нуль, ізоляція синього відтінку.
Сучасна система електропостачання житлових районів позначається як TN-S. У распредщиток крім 3 фаз і нуля підводиться також захисний РЕ-провід - всього 5 проводів. У старих системах електропостачання здійснювалося у 4 дроти – 3-х фаз та робочого нуля. Найменувалася вона як TN-C. Нульовий провідник у житлових будинках, що використовують різне навантаження на кожну фазу, усуває нерівномірне навантаження та запобігає аварії електромереж.
Основні аспекти роботи нульового дроту
Для успішної та безпечної експлуатації побутового електроустаткування кожному власнику житла необхідно знати такі аспекти функціонування нульового дроту:
- Призначення РЕ-проводу.
На відміну від робочого нульового дроту призначення РЕ-жили – додатковий захист житла. У разі пробою струму на металеві елементи обладнання або виникнення короткого замикання захисний провід знижує потенціал напруги в аварійному місці та безпечно відводить електрику на заземлюючий контур підстанції. Це дозволяє уникнути небезпечного ураження електрикою домочадців, а майно захистити від пожежі.
Між споживачами розподіл фаз здійснюється за схемою "зірки" - аналогічно трансформатору на підстанції. Завдяки цьому перебоїв у мережі через різницю в навантаженнях не відбувається. Однак несправності все ж таки періодично відбуваються – через нестандартні з'єднання, неправильно підібрані проводи та загальну погану їх якість.
- Причини обриву нуля та фази.
Якщо навантаження на системи перевищує встановлені ліміти, а якість проводів не найкраща, часто відбувається обрив мережі. При цьому якщо обривається одна з фаз, решта двох зберігається в робочому стані завдяки вирівнюванню напруги через нульовий провід. Тому така ситуація не є небезпечною для електроустаткування.
Інша річ, коли розрив відбувається у самій трансформаторній станції. Однак таке явище відноситься до розряду нетипових і рідкісних, оскільки часто подібні перебої відбуваються через непрофесіоналізм бригади електро-ремонтників.
- Причини короткого замикання.
Коротке замикання стає можливим, коли нейтральний провід не виконує свого прямого призначення. Тобто коли струм на підстанції не проходить до заземлюючого контуру, а прямує зовнішніми контурами. В результаті, якщо на одній фазі будуть вимкнені всі прилади, а на іншій залишаться, то струм у ній може зрости до лінійного значення – 380 вольт.
Наслідком цього стане перегорання обладнання та пожежа. Єдиний спосіб захистити побутову техніку від такого явища – встановлення запобіжників. Вони можуть встановлюватися безпосередньо на вхідний щиток, так і на самі прилади. Такий захист є практично у всіх сучасних моделей холодильників, телевізорів та ін.
- Метод визначення нуля та фази.
Для визначення наявності струму в конкретному провіднику найпростіше використовувати індикаторну викрутку, що працює за таким алгоритмом:
- Металевий наконечник приєднується до оголеного провідника.
- При цьому майстер утримує її за ізольовану рукоятку, пальцем або долонею стикаючись із спеціальним майданчиком на протилежному краї інструменту.
- Струм із фазного дроту надходить на резистор і, проходячи через нього, знижується до безпечного значення і йде через тіло людини в землю.
- Світловий індикатор спалахує, що свідчить про наявність електрики в досліджуваному провіднику.
Якщо при зіткненні із захисною або нульовою жилою індикатор загоряється, це свідчить про несправність електричного ланцюга. Крім цього, ідентифікувати наявність напруги у дроті можна звичайною лампочкою або спеціальним мультиметром.
- Причини обриву нуля усередині ланцюга.
Виходячи з того, що нейтральний провід потрібний насамперед для вирівнювання різниці потенціалів на фазах з різним навантаженням, слід, що погана якість провідника або з'єднання часто призводить до перегріву. Тому матеріал швидко зношується, окислюється, а контакт слабшає. Рано чи пізно це призведе до урвища жили.
З іншого боку, провідник може навмисно чи випадково обірватися під впливом людини чи стихійних природних явищ. Також розрив може статися внаслідок короткого замикання та при застарінні проводки. Причиною може стати й аварія на підстанції.
- Стан обладнання у разі пошкодження нуля.
При обриві нуля відразу зростає навантаження на фазі, до якої підключено велику кількість приладів. У цьому напруга у ньому впаде. З іншого боку, на фазі з меншою кількістю споживачів напруга різко збільшиться.
Все це призведе до наступного ряду явищ:
- Устаткування, що працює, почне збоїти.
- При включенні в мережу прилади або не вмикаються, або просто перегорять.
- За відсутності підключення землі на корпус техніки може почати пробивати фазу.
Єдино вірний спосіб убезпечити побутові прилади від зростання напруги у фазі при обриві нуля – встановити обмежувач напруги в щиток. У разі такої аварії він вмить відключить харчування житла.
- Способи уникнути короткого замикання.
Основна роль нейтрального дроту зводиться до безпечної експлуатації побутових електроприладів, у тому числі усунення короткого замикання. Останнє часто відбувається через відгорання місця з'єднання нульового провідника. Істотно підвищити надійність та довговічність контакту можна шляхом збільшення площі скручування.
Корисне відео
Наприклад, скручування в 1 см гарантовано прослужить лише 1 місяць, а якщо збільшити його до 5 см і при цьому додатково обмотати неізольованим відрізком дроту - кілька років. Однак існують надійніші сучасні способи - це застосування пристосування для з'єднання. Прикладом їх є ковпачкові з'єднувачі ЗІЗ та клеми типу WAGO.
Види нейтралів ЛЕП
Зважаючи на велику різноманітність потужності споживачів, існують різні види електропередач. При цьому нейтралі на них також розрізняються на 3 основні види:
- Глугозаземлена.
Нею оснащуються ЛЕП номіналом від 380 до 110 тис. вольт. При цьому довжина лінії невелика, а кількість споживачів досить велика.
При необхідності споживачі приєднуються до 3-фаз і нуля або однієї фази та нуля. Нейтральний провід самого генератора з'єднаний із заземлюючим контуром.
Корисне відео
- Ізольована.
Застосовуються для ЛЕП із напругою від 2 кВ до 35 кВ. Лінія характеризується середньою довжиною та малим числом споживачів. Як правило, це трансформаторні підстанції житлових районів.
Крім того, такі ЛЕП живлять також промислове обладнання фабрик, заводів та підприємств. При досягненні номіналу 50 кВ лінія електропередач може оснащуватися як ізольованою, так ефективно заземленою нейтраллю.
- Ефективно заземлена
Роль ефективно заземленого нейтрального дроту – забезпечення електроживлення об'єктів на великій відстані за номіналу понад 110 кВ.
Зверніть увагу! За відсутності заземлення в побутовій мережі включення в роботу будь-якого електроприладу нульовий провід потрапляє під напругу фази, тобто 220 Ст.
Правила підключення нуля
Відповідно до стандартних правил електромонтажних робіт, підключення нульового дроту повинно здійснюватися таким чином:
- Для роботи електроприладів номіналом більше 1000 вольт потрібне підключення нейтралі глухозаземленого типу, так як великі струми замикання, що виникають, повинні безпечно відводитися в грунт.
Корисне відео
- Для підключення приладів до 1000 допускається застосовувати як глуху, так і ізольовану нейтраль.
- Глугозаземлена нейтраль обов'язково повинна мати занулення та підключення до заземлюючого контуру через трансформатор.
- Як нейтраль, і заземлення повинні здійснюватися провідниками з перетином – мідними на 4 мм2, алюмінієвими на 6 мм2, ізольованими кабелями на 2,5 і 1,5 мм2.
- Кабелі в одному скручуванні повинні мати переріз – для міді 1 мм2, для алюмінію 2,5 мм2.
- При використанні 3-провідної системи живлення житла обов'язково продовжується захисна нейтраль.
Порада! Для максимальної безпеки всі домашні електроприлади повинні підключатися до нейтралі. У разі короткого замикання небезпечна напруга піде на заземлюючий контур, тим самим убезпечивши електромережу, прилади та домочадців від ураження електроударом.
Корисне відео
Висновок
Нульовий провід на відміну фазного не несе напруги і служить метою повернення залишку напруги в стандартному випадку або вирівнювання потенціалу в 3-фазного ланцюга. Робочий нуль, необхідний функціонування устаткування, в схемах позначається літерою N, а провідник має синє забарвлення. Захисний нуль, що забезпечує безпеку, відображається літерами РЕ, та його провід має жовто-зелену оболонку.
Щоб ефективно та безпечно експлуатувати звичайні електроприлади, кожен власник житла повинен знати, навіщо потрібен нейтральний провід. При цьому розглядається наступна низка аспектів:
- Роль РЕ-проводу.
- Причини обриву нуля та фази.
- Причини короткого замикання.
- Методи визначення нуля та фази.
- Причини пошкодження нуля в ланцюзі.
- Стан приладів під час обриву нуля.
- Способи, що дозволяють уникнути короткого замикання.
Сучасні лінії електропередач можуть оснащуватися трьома видами нейтралі – глухозаземлена, ізольована та ефективно заземлена. Кожна з них має свої особливості та сферу застосування. При підключенні нульового дроту необхідно керуватися спеціальними правилами.
