Ноль заземление фаза: Что такое «фаза», «ноль» и «земля», и зачем они нужны.

Содержание

Что такое «фаза», «ноль» и «земля», и зачем они нужны.

Начнём с основ.
Допустим, на электростанции, вращается магнит (для примера — обычный, а в реальности — электромагнит), называемый «ротором», а вокруг него, на «статоре», закреплены три катушки (размазаны по статору).


Вращает этот магнит, скажем, поток воды на ГидроЭлектроСтанции.





Поскольку в таком случае магнитный поток, проходящий через катушки, меняется, то в катушках создаётся напряжение.
Каждая из трёх катушек — отдельная цепь, и в каждой из этих трёх цепей возникает одинаковое напряжение, сдвинутое на треть окружности друг относительно друга.
Получается «трёхфазный генератор».


Можно было бы с одной такой катушки два провода просто взять и вести к дому, а там от них чайник запитывать.


Но можно сделать экономнее: зачем тащить два провода, если можно один конец катушки просто тут же заземлить, а от второго конца вести провод в дом.
Этот провод назовём «фазой».
В доме этот провод подсоединить к одному штырьку вилки чайника, а другой штырёк вилки — заземлить.
Получим то же самое электричество.

Теперь, раз уж у нас три катушки, сделаем так: (например) левые концы катушек соединим вместе тут же, и заземлим.
А оставшиеся три провода и потянем к потребителю.
Получится, мы тянем к потребителю три «фазы».
Вот мы и получили «трёхфазный ток».
Точнее, генератор «трёхфазного тока».
Это «трёхфазное» напряжение идёт по проводам Линии ЭлектроПередач (ЛЭП) к нам во двор, в дворовую подстанцию (домик такой стоит, рядом с детской площадкой).


«Трёхфазный ток» был изобретён Николой Теслой.


Передача электричества в виде трёхфазного тока, некоторые говорят, экономичнее (я не знаю, чем), и там ещё, говорят, у него есть разные преимущества над обычным током для промышленного применения.
Например, все вращающиеся штуки на заводах — станки там, двигатели, насосы, и прочее — сделаны именно для трёхфазного тока, поскольку гораздо легче построить вращающуюся хрень на трёхфазном токе: достаточно просто точно так же подсоединить эти три фазы к трём катушкам на окружности, и в центр вставить металлический стержень с рамкой — и будет он сам крутиться, как только пойдёт ток.
Такой агрегат называется «трёхфазным двигателем».
Поскольку изначально электричеством заморачивались именно на заводах (не было тогда ещё в домах компьютеров, холодильников и люстр), то исторически всё идёт от промышленности в первую очередь.
Поэтому, видимо, ток из электростанции в ЛЭП пускают всегда трёхфазным, с напряжением 35 килоВольтов между фазами (а ток — около трёхсот Амперов).

Такое высокое напряжение нужно, потому что нужна большая мощность тока: весь город энергию ест, как-никак.
Большую мощность тока можно получить либо повышая силу тока, либо повышая напряжение.
При этом чем больше сила тока, тем больше энергии тратится впустую при преодолении сопротивления проводов (потерянная энергия равняется силе тока в квадрате, умноженной на сопротивление проводов).
Поэтому экономически целесообразно повышать мощность передаваемого тока наращивая напряжение.
Потребитель потребляет из розетки именно мощность (силу тока, умноженную на напряжение), а не что-то отдельное, поэтому его не волнует, каким образом эта мощность к нему в дом попадёт.

Кстати, интересный момент: над силой тока в линии электропередачи мы вообще говоря не властны: сила тока — это мера того, как сильно ток течёт по проводам.
Можно сравнить это с силой тока холодной воды по трубам: если все краны включат в ванных, то сила тока воды будет очень большой, а если, наоборот, все краны свои закроют, то вода по трубам вообще не будет течь, и мы никак не можем управлять этой силой тока.
А вот напряжению тока вообще без разницы, потребляет ли кто-нибудь ток, или нет — оно полностью в нашей власти, и только мы можем им управлять.

Поэтому в ЛЭП за основу берётся именно напряжение тока, и именно с ним работают: перед передачей тока по проводам, излишнюю силу тока, выработанного электрогенератором, перегоняют в напряжение, а при приёме тока в «подстанции» во дворе вашего дома — наоборот, излишнее напряжение перегоняют обратно в силу тока, поскольку весь путь успешно пройден током с минимальными потерями.

Прямо всю силу тока перекачать в напряжение не получится, потому что при гигантских напряжениях в проводах возникают свои сложности (может пробить через изоляцию, например, или зажарить человека, проходящего под проводом, или ещё чего-нибудь).
Кстати, забавное видео про короткое замыкание на линии ЛЭП:



Теперь рассмотрим подробнее «трёхфазный ток».
Это три провода, по которым течёт одинаковый ток, но сдвинутый на 120 градусов (треть окружности) друг относительно друга.
Какое напряжение у этого тока?
Напряжение всегда измеряется между чем-то и чем-то.
Напряжением трёхфазного тока называется напряжение между двумя его фазами («линейное» напряжение).
Там, где мы соединили все три фазы вместе в одной точке (это называется соединением по схеме «звезда»), мы получили «нейтраль» (G на рисунке).
В ней, как нетрудно догадаться (или посчитать по формулам тригонометрии) напряжение равно нулю.

Пока просто попробуем подключить генератор к нагрузке, стоящей рядом.
Если все три выходящие из генератора линии соединить, через сопротивления, во вторую «нейтраль» (точка G), то мы получим так называемый «нулевой провод» (от G до M).



Зачем нам нужен нулевой провод?
Можно было бы дома просто подсоединять одну из фаз на один шпенёк вилки, а другой шпенёк вилки соединять с землёй, и чайник бы кипел.
Вообще, как я понял, так и делают в старых советских домах: там есть только фаза и земля в квартирах.
В новых же домах в квартиры входят уже три провода: фаза, земля и этот «ноль».
Это европейский стандарт.
И правильно соединять именно фазу с нулём, а землю вообще оставить в покое, отдав ей только роль защиты от удара током («заземление»).
Потому что если все на землю ещё и ток будут пускать, то само заземление станет опасным — абсурд получится.
Ещё некоторые мысли по поводу того, зачем нужны все три провода, есть в конце этой статьи, можете сразу пролистать и прочитать.

Теперь попробуем посчитать напряжение между фазой и «нейтралью».
Вот ещё ссылка с расчётами.
Пусть напряжение между каждой фазой и «нейтралью» равно U.
Тогда напряжение между двумя фазами равно:
U sin(a) — U sin(a + 120) = 2 U sin((-120)/2) cos((2a + 120)/2) = -√3 U cos(a + 60).
То есть, напряжение между двумя фазами в √3 раз больше напряжения между фазой и «нейтралью».
Поскольку наш трёхфазный ток на подстанции имеет напряжение 380 Вольт между фазами, то напряжение между фазой и нулём получается равным 220 Вольтам.
Для этого и нужен «ноль» — для того, чтобы всегда, при любых условиях, при любых нагрузках в сети, иметь напряжение в 220 Вольт — ни больше, ни меньше.
Если бы не было нулевого провода, то при разной нагрузке на каждую из фаз возник бы «перекос» (об этом ближе к концу статьи), и у кого-то что-то могло бы сгореть.

Ещё один момент: выше мы рассмотрели введение нейтрали у генератора.


А откуда взять нейтраль на дворовой подстанции?
В дворовой подстанции трёхфазное напряжение снижается (трёхфазным) трансформатором до 380 Вольт на каждой фазе.
Это будет похоже на генератор: тоже три катушки, как на рисунке.
Поэтому их тоже можно друг с другом соединить, и получить «нейтраль» на подстанции. А из нейтрали — «нулевой провод».
Таким образом, из подстанции выходят «фаза», «ноль» и «земля», идут в каждый подъезд (своя фаза в каждый подъезд, наверное), на каждую лестничную площадку, в электрораспределительные щитки.

Итак, мы получили все три провода, выходящие из подстанции: «фаза», «ноль» («нейтраль») и «земля».
«фаза» — это любая из фаз трёхфазного тока (уже пониженного до 380 Вольт).
«ноль» — это провод от (заземлённой — воткнутой в землю — на подстанции) «нейтрали».
«земля» — это провод от заземления (скажем, припаян к длинной трубе с очень малым сопротивлением, вбитой глубоко в землю).

По подъездам получается такая разводка (если предположить, что подъезд = квартира):



На подстанции фазы с левой стороны все соединены и заземлены, образуя ноль, а в конечных точках — в конце подъезда, после того, как они пройдут по всем квартирам — вообще не соединены никуда.
Потому что если бы в конце каждая фаза была бы замкнута на «ноль», то ток гулял бы себе по этому пути наименьшего (нулевого) сопротивления, и в квартиры (под нагрузку) вообще бы не заходил.
А так, он вынужден будет идти через квартиры.
И делиться будет по правилу параллельного тока: напряжение в каждую квартиру будет идти одно и то же, а сила тока — тем больше, чем больше нагрузка.
То есть, в каждую квартиру сила тока будет идти «каждому по потребностям» (и проходить через счётчик, который это всё будет считать).
Но для того, чтобы ток был постоянным по мере включения и отключения новых потребителей, нужно, чтобы сила тока в общем проводе каждый раз сама подстраивалась под подлюченную нагрузку.

Что может быть, если все включат обогреватели зимним вечером?


Ток в ЛЭП может превзойти допустимые пределы, и могут либо провода загореться, либо электростанция сгорит (что и было несколько раз в москве, но летом).

Есть ещё один вопрос: зачем тянуть в дом все три провода, если можно было бы тянуть только два — фазу и ноль или фазу и землю?

Фазу и землю тянуть не получится (в общем случае).
Это выше мы посчитали, что напряжение между фазой и нулём всегда равно 220 Вольтам.
А вот чему равно напряжение между фазой и землёй — это не факт.
Если бы нагрузка на всех трёх фазах всегда была равной (см. схему «звезды»), то напряжение между фазой и землёй было бы всегда 220 Вольт (просто вот такое совпадение).
Если же на какой-то из фаз нагрузка будет значительно больше нагрузки на других фазах (скажем, кто-нибудь включит супер-сварочную-установку), то возникнет «перекос фаз», и на малонагруженных фазах напряжение относительно земли может подскочить вплоть до 380 Вольт.
Естественно, техника (без «предохранителей») в таком случае горит, и незащищённые провода тоже, что может привести к пожару.
Точно такой же перекос фаз получится, если провод «нуля» оборвётся или отгорит на подстанции.
Поэтому в домашней сети нужен ноль.

Тогда зачем нам в доме нужен провод «земли»?
Для того, чтобы «заземлять» корпусы электроприборов (компьютеров, чайников, стиральных и посудомоечных машин), для того, чтобы от них не било током.
Приборы тоже иногда ломаются.
Что будет, если провод фазы, где-нибудь внутри прибора, отвалится и упадёт на корпус прибора?
Если корпус прибора вы заранее заземлили, то возникнет «ток утечки» (упадёт ток в основном проводе фаза-ноль, потому что почти всё электричество устремится по пути меньшего сопротивления — по почти прямому замыканию фазы на ноль).
Этот ток утечки будет замечен «Устройством Защитного Отключения» (УЗО), и оно разомкнёт цепь.
УЗО наблюдает за входящим в квартиру током (фаза) и изходящим из квартиры током (ноль), и размыкает цепь, если эти токи не равны.
Если эти токи разные — значит, где-то «протекает»: где-то фаза имеет какой-то контакт с землёй.
Если эта разница резко подскакивает — значит, где-то в квартире фаза замкнула на землю.
Если бы в щитке не стояло УЗО, и вышеупомянутый провод фазы внутри корпуса, скажем, компьютера, отвалился бы, и замкнулся бы на корпус компьютера, и лежал бы так себе, а, потом, через пару дней, человек стоял бы рядом, и разговаривал по телефону, оперевшись одной рукой на корпус компьютера, а другой рукой — скажем, на батарею отопления, то догадайтесь, что бы стало с этим человеком.
Так что «земля» тоже нужна.

Поэтому нужны все три провода: «фаза», «ноль» и «земля».

В квартире к каждой розетке подходит своя тройка проводов «фаза», «ноль», «земля».
Например, из щитка на лестничной площадке выходят три этих провода (вместе с ними ещё телефон, витая пара для интернета и мб какое-нибудь кабельное ТВ), и идут в квартиру.
В квартире на стене висит внутренний щиток.
Там на каждую «точку доступа» к электричеству стоит свой «автомат».
От каждого автомата своя, отдельная, тройка проводов уже идёт к «точке доступа»: тройка к печке, тройка к посудомойке, тройка на зальные розетки и свет в люстре, и т.п..
Каждый «автомат» изготовлен на заводе под определённую максимальную силу тока.
Поэтому он «вырубается», если вы даёте слишком большую нагрузку на «точке доступа» (например, включили слишком много всего мощного в розетки в зале).
Также, автомат «вырубится» в случае «короткого замыкания» (замыкания фазы на ноль), чем спасёт вашу квартиру от пожара.
Вас самих он не спасёт (слишком медленный). Вас спасёт толькоУЗО.

Под конец, просто так, напишу немного про «трансформатор» (читать не обязательно).



Я пробовал несколько раз понять, как он работает, но так и не понял…

Сила тока в цепи всегда подстраивается под подключённую нагрузку.
Для понимания этого факта можно рассмотреть, как работает трансформатор на подстанции.

Трансформатор — это сердечник, на котором две катушки: по одной ток входит, а по другой — выходит.



Если мы не выводим оттуда ток, то вводящая катушка — сама по себе, и она создаёт магнитный поток, который в свою очередь создаёт «сопротивляющееся напряжение» (это называется «ЭДС самоиндукции»), равное напряжению во вводящей цепи, и сводящее его в ноль.
Это «природное» свойство катушки («индуктивности») — она всегда сопротивляется какому бы то ни было изменению напряжения.
И по подключенному участку вводящей цепи ток практически не идёт (этот участок отводится от ЛЭП параллельно, чтобы, если в нём ток пропадёт, то у всех остальных ток остался), и практически нет потерь на таком «холостом ходу» трансформатора.

Потеряется только малость энергии, в том числе энергия, потраченная на «гистерезис» сердечника и на разогрев сердечника вихревыми токами (поэтому особо мощные трансформаторы погружают в масло для постоянного охлаждения).

Магнитный поток, распространяясь по сердечнику внутрь выводящей катушки, создаёт в ней тоже напряжение, которое могло бы вызвать протекание тока, но поскольку в данном случае к выводящей цепи мы ничего не подключили, то тока там не будет.

Если же мы начинаем выводить ток — замыкаем выводящую цепь — то по выводящей катушке начинает идти ток, и она тоже начинает создавать своё магнитное поле в сердечнике, противоположное магнитному полю, создаваемому вводной катушкой. Из-за этого ЭДС самоиндукции вводной катушки уменьшается, и более не компенсирует напряжение во вводной цепи, и по вводной цепи начинает течь ток. Ток нарастает до тех пор, пока магнитный поток «не станет прежним». Как это — я хз, в википедии так написано, а сам я так и не понял, как этот трансформатор работает.

Поэтому получается, что ток на выходе из трансформатора сам себя регулирует: если нет нагрузки, то там не течёт ток; если есть нагрузка — то ток течёт соответствующий нагрузке.
И если мы смотрим телевизор, а потом соседи включают пылесос, то у нас обоих ничего не «вырубается», так как сила тока тут же подстраивается под нас — потребителей электроэнергии.

Фаза, ноль и земля – что это такое?

Электрическая энергия, которой мы пользуемся, вырабатывается генераторами переменного тока на электростанциях. Их вращает энергия сжигаемого топлива (угля, газа) на ТЭС, падающей воды на ГЭС или ядерного распада на АЭС. До нас электричество добирается через сотни километров линий электропередач, претерпевая по дороге преобразования с одной величины напряжения в другую. От трансформаторной подстанции оно приходит в распределительные щитки подъездов и далее – в квартиру. Или по линии распределяется между частными домами поселка или деревни.

Разберемся, откуда берутся понятия «фаза», «ноль» и «земля». Выходной элемент подстанции — понижающий трансформатор, с его обмоток низкого напряжения идет питание потребителю. Обмотки соединяются в звезду внутри трансформатора, общая точка которой (нейтраль) заземляется на трансформаторной подстанции. Отдельным проводником она идет к потребителю. Идут к нему и проводники трех выводов других концов обмоток. Эти три проводника называются «фазами» (L1, L2, L3), а общий проводник – нулем (PEN).

Система с глухозаземленной нейтралью

Поскольку нулевой проводник заземлен, то такая система называется «системой с глухозаземленной нейтралью». Проводник PEN называется совмещенным нулевым проводником. До выхода в свет 7-го издания ПУЭ ноль в таком виде доходил до потребителя, что создавало неудобства при заземлении корпусов электрооборудования. Для этого их соединяли с нулем, и это называлось занулением. Но через ноль шел и рабочий ток, и его потенциал не всегда равнялся нулю, что создавало риск поражения электрическим током.

Теперь из вновь вводимых трансформаторных подстанций выходят два нулевых проводника: нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ). Функции их разделены: по рабочему протекает ток нагрузки, а защитный соединяет подлежащие заземлению токопроводящие части с контуром заземления подстанции. На отходящих от нее линиях электропередачи нулевой защитный проводник дополнительно соединяют с контуром повторного заземления опор, содержащих элементы защиты от перенапряжений. При вводе в дом его соединяют с контуром заземления.

Напряжения и токи нагрузки в системе с глухозаземленной нейтралью

Напряжение между фазами трехфазной системы называют линейным, а между фазой и рабочим нулем – фазным. Номинальные фазные напряжения равны 220 В, а линейные – 380 В. Провода или кабели, содержащие в себе все три фазы, рабочий и защитный ноль, проходят по этажным щиткам многоквартирного дома. В сельской местности они расходятся по поселку при помощи самонесущего изолированного провода (СИП). Если линия содержит четыре алюминиевых провода на изоляторах, значит, используются три фазы и PEN. Разделение на N и РЕ в таком случае выполняется для каждого дома индивидуально во вводном щитке.

К каждому потребителю в квартиру приходит одна фаза, рабочий и защитный ноль. Потребители дома распределяются по фазам равномерно, чтобы нагрузка была одинаковой. Но на практике этого не получается: невозможно предугадать, какую мощность будет потреблять каждый абонент. Так как токи нагрузки в разных фазах трансформатора не одинаковы, то происходит явление, называемое «смещением нейтрали». Между «землей» и нулевым проводником у потребителя появляется разность потенциалов. Она увеличивается, если сечения проводника недостаточно или его контакт с выводом нейтрали трансформатора ухудшается. При прекращении связи с нейтралью происходит авария: в максимально нагруженных фазах напряжение стремится к нулю. В ненагруженных фазах напряжение становится близким к 380 В, и все оборудование выходит из строя.

В случае, когда в такую ситуацию попадает проводник PEN, под напряжением оказываются все зануленные корпуса щитов и электроприборов. Прикосновение к ним опасно для жизни. Разделение функции защитного и рабочего проводника позволяет избежать поражения электрическим током в такой ситуации.

Как распознать фазные и защитные проводники

Фазные проводники несут в себе потенциал относительно земли, равный 220 В (фазному напряжению). Прикосновение к ним опасно для жизни. Но на этом основан способ их распознавания. Для этого применяется прибор, называемый однополюсным указателем напряжения или индикатором. Внутри него расположены последовательно соединенные лампочка и резистор. При прикосновении к «фазе» индикатором ток протекает через него и тело человека в землю. Лампочка светится. Сопротивление резистора и порог зажигания лампочки подобраны так, чтобы ток был за гранью чувствительности человеческого организма и им не ощущался.

Конструкция однополюсного указателя напряжения
Конструкция однополюсного указателя напряжения
1корпус
2разъемное соединение
3пружина
4индикаторная неоновая лампа
5контакт для прикосновения
6изолированная часть
7резистор

Распознать фазные проводники можно по их расцветке, для них используются черный, серый, коричневый, белый или красный цвет. Сложнее всего со старыми электрощитами: в них проводники одного цвета. Но «фазу» с помощью индикатора определить можно всегда и без ошибок.

Нулевой рабочий проводник – синего (голубого) цвета, защитный маркируется желто-зелеными полосами. Напряжение на них отсутствует, но лучше без нужды их не касаться. Есть у электриков такой закон: если сейчас напряжения нет, то оно может появиться в любой момент.

Оцените качество статьи:

что это такое, описание и характеристики

Профессиональные электрики хорошо разбираются в понятиях фаза и ноль. Разобраться в терминологии и уметь определять параметры электрических сетей будет полезно простым обывателям и новичкам профессий, так или иначе связанных с электромонтажными работами. Подобные знания позволят безопасно подключить бытовые приборы, оборудование, розетки или осветительную арматуру.

Что такое фаза и ноль

Ток поступает в помещение от генераторов, установленных на подстанциях. Из агрегата выходят три фазы и один ноль. Движение электричества закольцовано. По фазовому проводу ток поступает к потребителям, а выходит обратно с помощью нулевого и возвращается в трансформатор. Если движение остановлено, то электроэнергия отсутствует.

Источник: avatars.mds.yandex.net

Приборы с помощью розетки включаются в это движение. Возникает вопрос, почему нулевой провод, по которому тоже проходит электричество, не опасен. Все дело в потенциале. Ноль имеет нулевой потенциал. Чтобы разобраться в этом понятии, можно представить два резервуара, один из которых установлен на земле, а второй – зафиксирован на высоте. Если пробить дно второй емкости, то жидкость из нее польется под напором. Потенциал и есть сила течения воды в данном случае. При повреждении дна резервуара, стоящего на земле, жидкость не польется, то есть потенциал будет нулевым. Движение потока из верхней емкости в нижнюю объясняется разницей потенциалов. Применимо к электротехнике, отличие между потенциалами ноля и фазы равно 220 Вольт (для России).

Тело человека обладает нулевым потенциалом. Нулевой провод заземлен, его потенциал сбрасывается в землю. При отсутствии разницы в потенциалах движение электрического тока отсутствует. Таким образом, человек не получает удара. Опоры электропередач и подстанции конструируют таким образом, чтобы потенциал с ноля сбрасывался в землю.

Источник: avatars.mds.yandex.net

Фаза предназначена для движения электрического тока. Когда электроприбор подключается с помощью розетки, цепь замыкается. В случае, когда нулевой провод сбрасывает этот потенциал на ближайшей опоре, а человек касается оголенного ноля этой точки, потенциал будет сбрасываться через проводник по пути наименьшего сопротивления, то есть через тело.

Источник: avatars.mds.yandex.net

По этой причине электрооборудование в обязательном порядке заземляется. В этом случае при повреждении проводки и протекания потенциала через корпус устройства, потенциал будет сбрасываться в землю, и не пройдет через человека при контакте. Фаза всегда обладает потенциалом, а нулевой провод только в том случае, когда есть соединение с фазовым кабелем через нагрузку, то есть подключенный потребитель, и до ближайшего места сброса этого потенциала в землю.

Варианты определения проводников «фаза»/«ноль»

Важно соблюдать технику безопасности для обозначения параметров электропроводки. Для этого необходимо использовать специальные приборы. Предварительно следует остановить движение тока, чтобы цепь не была замкнута нагрузкой. Ремонтируемый участок электропроводки отключается от общей цепи. Существует несколько простых способов отличить фазу и ноль в домашних условиях.

Как правило, провода обладают цветной маркировкой. Корректность выбора цвета определяется качеством работ и опытом специалиста. Поэтому доверять подобной индикации следует не всегда, лучше проверить самостоятельно фазу и ноль, либо поставить задачу опытному электрику.

Проверка с помощью электрической лампы

Способ достаточно прост для применения. Понадобиться стандартный патрон и лампочка. Два провода необходимо соединить со штатными местами подключения патрона. Один из проводников следует соединить с заземлением в розетке, а второй – подключить к любому силовому разъему. Если при подключении к разъему лампочка загорается, то найдена фаза.

Источник: rusenergetics.ru
Индикаторная отвертка

С помощью бытового указателя напряжения можно быстро обнаружить фазный провод  в электросети, напряжение в которой составляет 220-230 Вольт. Индикаторные отвертки представлены в богатом ассортименте и доступны в любом магазине с электротоварами.

Источник: rusenergetics.ru

При работе с любыми электроприборами необходимо соблюдать правила безопасности. Так как инструкция к индикаторной отвертке обычно отсутствует, следует руководствоваться полезными советами специалистов:

  1. Применять индикатор согласно его целевому назначению, то есть для электромонтажных работ.
  2. Перед тем как приступить к изысканиям, следует убедиться в целостности и надежности изоляционного материала, которым оснащены рукоять и жало инструмента.
  3. Убедиться в достоверности результатов измерений можно, если заранее испытать отвертку на электрических установках под напряжением.

Если пользователь сомневается в корректной работе индикаторной отвертки,  не следует доверять показаниям прибора. В этом случае целесообразно использовать профессиональный инструмент.

Мультиметр

Бытовые мультиметры представляют собой простые в эксплуатации приборы. С их помощью можно определить, находится ли сеть под напряжением, и каково его значение. Это наиболее безопасный способ определить фазу и ноль. Щупы инструмента оснащены диэлектрической рукояткой. Принцип работы устройства заключается в подключении одного щупа к земле розетке, а второго – к одному из двух контактов розетки.

Источник: rusenergetics.ru

Фаза в электричестве, определение понятия, характеристика

Понятие фазного провода связано с определением напряжения. Данная величина обозначает, насколько напряжено электрическое поле в рамках данной точки или цепи. По-другому, это потенциал. Под действием такой силы электроны движутся по проводникам. Один из проводов, которые подключаются к потребителям, называется фазой. Именно этот проводник находится под напряжением. Фазу в понимании электротехники можно сравнить с плюсом в автотранспорте, то есть фазный провод представляет собой основное питание для электрической цепи.

Источник: rusenergetics.ru

Что такое ноль в электричестве, определение

Нулевой провод отличается от фазы тем, что не находится под напряжением. Ноль не перегружается, когда происходит отбор мощности, но по проводнику также транспортируется электричество. Направление этого движения будет обратным фазному. Если в сети отсутствует напряжение, то ноль безопасен для человека и не способен поразить его электрическим током.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нулевой провод необходим для замыкания электросети. С помощью ноля обеспечивается необходимая мощность для включения электрических приборов. При его отсутствии электричества будет отключено. По своей сути нулевой проводник представляет собой землю.

Основным назначением ноля является обеспечение электроснабжения объектов разного назначения. Нулевой провод замыкает электрическую цепь, таким образом, создается электрический ток, и работают электроприборы. Электричество появляется из-за разности потенциалов, которая возникает между двумя проводами. Ноль характеризуется нулевым потенциалом. Поэтому напряжение в цепи определяется, как 220 – 230 Вольт.

Что представляет собой петля «ноль/земля»

Нулевой провод выходит из трансформатора, который соединяется с помощью нулевой шины с заземлением, выполненным в виде контура. Вначале цепи именно земля представляет собой нулевой потенциал, что служит причиной путаницы при определении земли и ноля. Конструкция воздушной линии электропередачи, выходящей из комплектной трансформаторной подстанции, включает три фазных проводника и один ноль. Нулевой провод  на выходе подсоединяется к нулевому контакту трансформатора. Повторное заземление выполняется на каждой второй опоре, по которым проложена воздушная линия электропередачи. С его помощью производится дополнительное соединение ноля с землей. Такое решение является гарантией полноценной связи цепи «фаза – ноль», что обеспечивает потребителя электричеством с напряжением не менее 220 Вольт.

Источник: rusenergetics.ru

Элементарные знания электротехники необходимы не только для профессиональной деятельности, но и полезны для обывателя. Электричество питает разнообразные потребительские товары. Обеспечить бесперебойное электроснабжение можно, если правильно определять фазу и ноль при подключении инженерных коммуникаций. Подобная информация будет полезна также студентам политехнических вузов.

Если в процессе обучения возникают проблемы, всегда можно обратиться к специалистам сервиса Феникс.Хелп.

Вы узнаете, что такое фаза, ноль и земля в электрическом кабеле!

В странах СНГ вся электрическая сеть трехфазная, что это означает?

Источником электрической энергии служит генератор, который состоит их трех обмоток или полюсов, соединенных в трех лучевую звезду, центральная точка соединяется с землей или заземляется. Посмотрите как это происходит.

Как видно по схеме к трем концам звезды подключаются провода, отводящие фазы, а центральная точка будет нулем, как Я говорил она заземляется, потому что  электропитание величиной 380 Вольт- это система с глухозаземленной нейтралью. Без заземления нейтрали трансформатора на ТП- не будет работать нормально электроснабжение.

Три фазы, ноль  и еще дополнительно заземляющий проводник (также соединенный с землей)- итого пять жил, которые приходят с подстанции в электрощит дома, но до каждой квартиры с этажного щитка приходит только одна фаза, ноль и земля. Но в передаче электрического тока участвуют только фаза и ноль. А по пятому заземляющему проводнику электрический ток не течет, у него другая защитная функция, которая заключается в то что, при попадании фазы на металлический корпус бытовой техники (соединенной с заземляющим проводником) происходит короткое замыкание и отключение автомата или УЗО- при утечке тока.

Электрическая энергия передается по фазе, а на нулевом проводнике напряжение равно нулю, но не всегда при подключенным к нему электроприборах- читайте дальше.

Напряжение между нулем (землей) и любой фазой равно 220 В, а между разноименными фазами 380 Вольт- а это напряжение используются там, где большие нагрузки или большая потребляемая мощность. А это к квартире не относится! К тому же 380 Вольт кратно опаснее для человека.

В водном электрощите дома ноль и земля соединены вместе и дополнительно с заземлителем, который закопан в землю. А далее идут раздельно по этажным щиткам дома, то есть изолированны друг от друга, к тому же заземляющий проводник соединяется на прямую с корпусом электрощита, а ноль садится на изолированную колодку!

Электрический переменный ток течет между двумя проводами фазным и нулевым, при чем при его частоте в нашей электросети 50 Гц он меняет свое направление (от нуля или к нулю) 50 раз в секунду.

Но он не просто течет а через электро потребитель, подключенный в розетку или к электрическому кабелю на прямую!

Третий проводник является защитным он не участвует в передаче электроэнергии, а служит для одной цели- это защиты нас от поражения электрическим током при аварийных ситуациях, когда фаза появляется на металлическом корпусе электроприборов! Поэтому он через заземляющие контакты розетки соединяется с металлическими корпусами стиральной машины, холодильника, микроволновой печи и т. д. А кроме того заземление значительно снижает вредное электромагнитное излучение от  бытовой техники.

При прикосновении бьется током только фаза. Если Вы недостаточно хорошо изолированны от земли, т. е. не в резиновых тапочках или не стоите на деревянном стуле при этом второй рукой не касаясь пола или стены, то при при прикосновении к оголенному фазному проводу Вы ощутите протекание через Вас электрического тока от фазы на землю.

Внимание не редки случаи гибели людей в быту в результате продолжительном воздействия или прохождении электротока через сердце человека. Будьте осторожны!

В некоторых редких случаях может биться и ноль, когда к нему подключен электроприбор с импульсным блоком питания- компьютер, бытовая техника и т .п.  Но, как правило, там напряжение не велико и безопасно, Вас только пощекочет!

Заземляющий проводник всегда можно брать и не бояться, кроме случаев его обрыва в электропроводке или в щите!

Как найти фазу, ноль и землю?

Для определения фазного провода необходимо приобрести недорогую индикаторную отвертку, которая при прикосновении к защищенному фазному проводу светится. Рекомендую прочитать нашу инструкцию по выбору и пользованию индикаторной отверткой. Обычно фазный провод- красного, коричневого, белого или черного цветов.

Ноль  подключается в светильнике или розетке вместе с фазой на питающий контакт, и при прикосновении индикатором- он не светится. Используется под него синий провод или с синей полоской!

Защитный проводник подключается на заземляющие контакты розетки, металлический корпус светильника или электроприбора. По общепринятым нормам  жила заземления выполняется проводом желто-зеленного цвета или с полосой этих цветов.

Что такое «фаза», «ноль» и «земля», и зачем они нужны.

Сегодня решил попробовать разобраться с тем, что такое «фаза», «ноль» и «земля».
Небольшой поиск в Гугле по этому поводу выявил, что в основном люди в интернете отвечают на этот вопрос каждый по-своему, где-то неполно, где-то с ошибками.
Я решил разобраться в этом вопросе досконально, в результате чего появилась эта статья.
Достаточно длинная, но в ней всё объяснено, в том числе, что такое фаза, ноль, земля, как это всё появилось и зачем всё это нужно.

Если очень кратко, то фаза и ноль — для электричества, а земля — только для заземления корпусов электроприборов, во имя спасения жизни человека в случае утечки электрического тока на корпус электроприбора.


Если начать с самого начала: откуда берётся электричество?
Все электростанции построены на одном и том же принципе: если магнит вращать внутри катушки (создавая тем самым периодическое «переменное» магнитное поле), то в катушке возникает «переменный» электрический ток (и, соответственно, «переменное» напряжение).
Этот величайший по своему значению эффект называется в физике «ЭлектроДвижущей Силой индукции», она же «ЭДС индукции», была открыта в середине XIX века.

«Переменное» напряжение — это когда берётся обычное «постоянное» напряжение (как от батарейки), и изгибается по синусу, и оно поэтому то положительное, то отрицательное, то снова положительное, то снова отрицательное.


Напряжение на катушке является «переменным» по своей природе (никто его специально не изгибает) — просто потому что таковы законы физики (электричество из магнитного поля можно получить только тогда, когда магнитное поле «переменное», и поэтому получаемое на катушке напряжение тоже всегда будет «переменным»).

Итак, значит, где-то в дебрях электростанции вращается магнит (для примера — обычный, а в реальности — «электромагнит»), называемый «ротором», а вокруг него, на «статоре», закреплены три катушки (равномерно «размазаны» по поверхности статора).

Вращается этот магнит, не человеком, не рабом, и не огромным сказочным големом на цепи, а, например, потоком воды на мощной ГидроЭлектроСтанции (на рисунке магнит стоит на оси турбины в «Генераторе»).

Поскольку в таком случае (случае вращения магнита на роторе) магнитный поток, проходящий через катушки (неподвижные на статоре), периодически меняется во времени, то в катушках на статоре создаётся «переменное» напряжение.

Каждая из трёх катушек соединена в свою отдельную электрическую цепь, и в каждой из этих трёх электрических цепей возникает одинаковое «переменное» напряжение, только сдвинутое («по фазе») на треть окружности (120 градусов из полных 360-ти) друг относительно друга.


Такая схема называется «трёхфазным генератором»: потому что есть три электрических цепи, в каждой из которых (одинаковое) напряжение сдвинуто по фазе.
(на рисунке выше «N-S» — это обозначение магнита: «N» — северный полюс магнита, «S» — южный; также на этом рисунке вы видите те самые три катушки, которые для упрощения понимания маленькие и стоят отдельно друг от друга, но в реальности они по ширине занимают треть окружности и плотно прилегают друг к другу на кольце статора, так как в таком случае получается больший КПД генератора электроэнергии)

Можно было бы с одной такой катушки оба конца проводки просто взять и вести к дому, а там от них чайник запитать.
Но можно сэкономить на проводах: зачем тащить в дом два провода, если можно один конец катушки просто тут же заземлить (воткнуть в землю), а от второго конца вести провод в дом (этот провод назовём «фазой»).
В доме этот провод подсоединяется, например, к одному штырьку вилки чайника, а другой штырёк вилки чайника — заземляется (грубо говоря, просто втыкается в землю).
Получим то же самое электричество: одна дырка в розетке будет называться «фазой», а вторая дырка в розетке будет называться «землёй».

Теперь, раз уж у нас три катушки, сделаем так: скажем, «левые» концы катушек соединим вместе и прямо тут же заземлим (воткнём в землю).
А оставшиеся три провода (получается, это будут «правые» концы катушек) по отдельности потянем к потребителю.
Получится, мы тянем к потребителю три «фазы».

Вот мы и получили «трёхфазный ток», идущий от генератора «трёхфазного тока».
Это «трёхфазное» напряжение идёт по проводам Линии ЭлектроПередач (ЛЭП) к нам во двор, в дворовую подстанцию (домик такой стоит, рядом с детской площадкой, со знаком «осторожно, высокое напряжение»).
И не только «к нам во двор» — по всей огромной России тянули наши предки эти ЛЭПы во времена ударных пятилеток коммунизма (а это огого какая гигантская работа: тянули электричество, прокладывали дороги, осушали болота, заводы строили по всей стране, поднимали целину — это не в офисах под кондиционерами сидеть).

Изобретён этот «трёхфазный ток» был в самом конце XIX века.
Передача электричества в виде именно трёхфазного тока, как некоторые говорят, экономичнее (возможно, меньше потерь в проводах, или что-нибудь типа того), и там ещё, говорят, у него есть разные преимущества над обычным током для промышленного применения.
Например, все вращающиеся штуки на заводах — станки там, двигатели, насосы, и прочее — сделаны именно для трёхфазного тока, поскольку гораздо легче построить вращающуюся штуковину на трёхфазном токе: достаточно просто точно так же подсоединить эти три фазы к трём катушкам на кольце, и в центр вставить металлический стержень с рамкой — и будет он сам крутиться, как только пойдёт ток.
Такой агрегат называется «трёхфазным двигателем».
Поскольку изначально электричеством заморачивались именно на заводах (не было тогда ещё в домах компьютеров, холодильников и люстр), то исторически всё идёт от промышленности в первую очередь.
Поэтому, видимо, ток из электростанции в ЛЭП пускают всегда трёхфазным, с напряжением 35 килоВольтов между фазами (а сила тока в проводах при этом — около 300 Амперов).

Такое высокое напряжение нужно, потому что нужна большая мощность тока: весь город энергию ест, как-никак, да и различные заводы потребляют порою огого сколько мощности: металлургические, например.
Большую мощность тока можно получить либо повышая силу тока, либо повышая напряжение (потому что мощность тока — это сила тока умноженная на напряжение).
При этом чем больше сила тока, тем больше энергии тратится впустую при преодолении сопротивления проводов при передаче электроэнергии на расстояние по проводам (потерянная энергия равняется силе тока в квадрате, умноженной на сопротивление проводов — именно поэтому чем толще провода в ЛЭП, тем экономичнее, потому что чем толще провод, тем меньше его сопротивление).
Поэтому экономически целесообразно повышать мощность передаваемого тока, наращивая не силу тока, а напряжение (напряжению никак не мешает сопротивление проводов — такова его природа).
Потребитель потребляет из розетки именно мощность (силу тока, умноженную на напряжение), а не отдельно ток и не отдельно напряжение, поэтому его не волнует, в каком виде эта мощность к нему в дом придёт по проводам: будет ли там больше тока и меньше напряжения, или, наоборот, больше напряжения и меньше тока — потребителя волнует только мощность в целом.

Поэтому на электростанции, перед передачей электроэнергии в провода ЛЭП, излишнюю силу тока, выработанного электрогенератором, перегоняют в напряжение, а при приёме тока в «подстанции» во дворе вашего дома выполняется обратное преобразование — излишнее напряжение перегоняют обратно в силу тока, поскольку к этому моменту весь путь по ЛЭП уже успешно пройден электроэнергией с минимальными потерями.

Прямо всю силу тока перекачать в напряжение не получится, потому что при гигантских напряжениях в проводах возникают свои сложности (может пробить через изоляцию, например, или зажарить человека, проходящего под ЛЭП, или ещё чего-нибудь).
Вот забавное видео про короткое замыкание ЛЭП в 110 килоВольтов — весёлый феерверк:

Занимательный факт: при длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров возникает ещё один вид потерь — радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц, провод работает как антенна.

Я уже объяснил, что такое «фаза» и что такое «земля», и дальше я объясню, что такое «ноль» («нулевой провод») и зачем он нужен. Объяснение займёт следующие несколько абзацев, и может показаться непростым, но для понимания того, что такое «ноль», придётся понять это объяснение.

Для упрощения, пока представим, что как будто бы трёхфазный генератор стоит не на ГидроЭлектроСтанции, а прямо у нас в квартире. Условно «левые» концы катушек на статоре мы, как и раньше, соединяем вместе.

Такой способ соединения называется соединением по схеме «звезда». Полученная точка соединения трёх фазных проводов называется «нейтралью».


«Нейтраль» обычно заземляют для большей безопасности: если нейтраль не заземлить, то потом когда одна из фаз случайно замкнётся на землю где-нибудь в доме, то полученная электрическая цепь будет разомкнутой — не будет токопроводящего пути от места касания фазой земли в доме обратно на эту фазу на подстанции. А если бы нейтраль заземлили на подстанции, то обратный путь с земли в доме на фазу на подстанции прошёл бы через землю: землю можно в данном случае представить как огромный проводник, хотя строго говоря это и не так, она же не металлическая, но для наглядности можно представить её как один огромный проводник. Итак, при отсутствии заземления «нейтрали» на подстанции, при коротком замыкании фазы на землю ток из фазы в землю не пойдёт (или, может быть, пойдёт, но будет относительно небольшим), и такая неисправность не будет засечена специально созданными для этого приборами («автоматами»), и эти приборы («автоматы») не смогут вовремя предотвратить опасное замыкание фазы на землю, выключив электричество. Подробнее принцип работы «автоматов» описан в конце этой статьи. А если вас заинтересует более подробное объяснение, зачем используется именно заземлённая нейтраль, то можете прочесть его по этой ссылке.

В «нейтральной» точке, как можно посчитать по школьным формулам тригонометрии (или на глаз отмерить по графику с тремя фазами напряжения, который я давал в начале статьи), суммарное напряжение равно нулю. Всегда, в любой момент времени. Вот такая интересная особенность. Поэтому она и называется «нейтралью».

Теперь возьмём и подсоединим к «нейтрали» провод, и этот, получается, уже четвёртый провод тоже будет тянуться рядом с тремя фазными проводами (и ещё рядом будет тянуться пятый провод — это «земля», которой можно будет заземлить корпус подключенного электроприбора).

Получается, от генератора теперь будет идти четыре провода (плюс пятый — «земля»), а не три, как раньше.
Подключим эти провода к какой-нибудь нагрузке (например, к какому-нибудь трёхфазному двигателю, который тоже стоит у нас в квартире).
(на рисунке ниже генератор изображён слева, а трёхфазный двигатель — справа; точка G — это «нейтраль»).

На нагрузке (на двигателе) все три фазных провода тоже соединяются в одну точку (только не напрямую, чтобы не было короткого замыкания, а через некоторые большие сопротивления), и получается ещё одна такая «как бы нейтраль» (точка M на рисунке).
Теперь соединим четвёртый провод (идущий он «нейтрали»; точка G на рисунке) с этой второй «как бы нейтралью» (точка M на рисунке), и получим так называемый «нулевой провод» (идущий от точки G к точке M).


Зачем нужен этот «нулевой» провод?
Можно было бы, как и раньше, не заморачиваться, и просто подсоединять одну из фаз на один шпенёк вилки чайника, а другой шпенёк вилки чайника соединять с землёй, как мы делали раньше, и чайник бы нормально работал.
Вообще, как я понял, так и делали в старых советских домах: там от подстанции в дом заходят только два провода — провод фазы и провод земли.
В новых же домах (новостройках) в квартиры входят уже три провода: фаза, земля и этот «ноль». Это более прогрессивный вариант. Это европейский стандарт.
И правильно соединять фазу именно с нулём, а землю вообще оставить в покое, отдав ей только роль защиты от удара током (именно такой смысл должно нести слово «заземление», и никакого отношения к потреблению тока в розетке оно иметь не должно).
Потому что если все на землю ещё и ток будут пускать, то само заземление станет опасным — абсурд получится, будет поставлен с ног на голову весь смысл заземления.

Теперь немного математики, для тех, кто умеет её считать, и для тех, кто ещё не устал: попробуем посчитать напряжение между фазой и «нейтралью» (то же самое, что между фазой и «нулём»).
(вот ещё ссылка с расчётами, если кто-то захочет заморочиться этим)
Пусть амплитуда напряжения между каждой фазой и «нейтралью» равна U (само напряжение переменное, и скачет по синусу от минус амплитуды до плюс амплитуды).
Тогда напряжение между двумя фазами равно:
U sin(a) — U sin(a + 120) = 2 U sin((-120)/2) cos((2a + 120)/2) = -√3 U cos(a + 60).
То есть, напряжение между двумя фазами в √3 («квадратный корень из трёх») раз больше напряжения между фазой и «нейтралью».
Поскольку наш трёхфазный ток на подстанции имеет напряжение 380 Вольт между фазами, то напряжение между фазой и нулём получается равным 220 Вольтам.
Для этого и нужен «ноль» — для того, чтобы всегда, при любых условиях, при любых нагрузках в сети, иметь напряжение в 220 Вольт — ни больше, ни меньше. Оно всегда постоянно, всегда 220 Вольт, и вы можете быть уверены, что пока вся электрика в доме правильно подсоединена, у вас ничего не сгорит.
Если бы не было нулевого провода, то при разной нагрузке на каждую из фаз возник бы так называемый «перекос фаз», и у кого-то что-то могло бы сгореть в квартире (возможно даже в прямом смысле слова, вызвав пожар). Например, банально могла бы загореться изоляция проводки, если она не является пожаробезопасной.


До сих пор мы для простоты рассматривали случай воображаемого трёхфазного генератора, стоящего прямо в квартире.
Поскольку расстояние от квартиры до дворовой подстанции мало, и на проводах можно не экономить, то можно (и нужно, так же удобнее) перенести этот воображаемый трёхфазный генератор из квартиры в подстанцию.
Мысленно перенесли.
Теперь разберёмся с воображаемостью генератора. Понятно, что реальный генератор стоит не на подстанции, а где-нибудь далеко, на ГидроЭлектроСтанции, за городом. Можем ли мы на подстанции, имея три входящих фазных провода от ЛЭП, как-нибудь их соединить так, чтобы получилось всё то же самое, как если бы генератор стоял прямо в этой подстанции? Можем, и вот как.
В дворовой подстанции приходящее с ЛЭП трёхфазное напряжение снижается так называемым «трёхфазным» трансформатором до 380 Вольт на каждой фазе.
Трёхфазный трансформатор — это в простейшем случае просто три самых обычных трансформатора: по одному на каждую фазу
В реальности его конструкцию немного улучшили, но принцип работы остался тем же самым:


Бывают маленькие, и не очень мощные, а бывают большие и мощные:
Таким образом, входящие фазные провода от ЛЭП не прямо подсоединяются и заводятся в дом, а идут на этот огромный трёхфазный трансформатор (каждая фаза — на свою катушку), из которого уже «бесконтактным» способом, через электромагнитную индукцию, передают электроэнергию на три выходные катушки, от которых она идёт по проводам в жилой дом.
Поскольку на выходе из трёхфазного трансформатора имеются те же самые три фазы, которые вышли из трёхфазного генератора на электростанции, то здесь можно точно так же одни концы (условно, «левые») этих трёх выходных катушек трансформатора соединить друг с другом, чтобы получить «нейтраль» у себя на подстанции. А из нейтрали — вывести в жилой дом четвёртый «нулевой провод», вместе с тремя фазными (идущими от условно «правых» концов этих трёх выходных катушек трансформатора). И ещё добавить пятый провод — «землю».

Таким образом, из подстанции в итоге выходят три «фазы», «ноль» и «земля» (всего — пять проводов), и далее распределяются на каждый подъезд (например, можно распределить по одной фазе в каждый подъезд — получается по три провода заходит в каждый подъезд: одна фаза, ноль и земля), на каждую лестничную площадку, в электрораспределительные щитки (где счётчики стоят).

Итак, мы получили все три провода, выходящие из подстанции: «фаза», «ноль» (иногда «ноль» называют ещё «нейтралью») и «земля».
«фаза» — это любая из фаз трёхфазного тока (уже пониженного до 380 Вольт между фазами на подстанции; между фазой и нулём получится ровно 220 Вольт).
«ноль» — это провод от «нейтрали» на подстанции.
«земля» — это просто провод от хорошего правильного грамотного заземления (например, припаян к длинной трубе с очень малым сопротивлением, вбитой глубоко в землю рядом с подстанцией).

Внутри подъезда фазовый провод по схеме параллельного включения расщипляется на все квартиры (то же самое делается с нулевым проводом и проводом земли).
Соответственно, делиться ток по квартирам будет по правилу параллельного тока: напряжение в каждую квартиру будет идти одно и то же, а сила тока — тем больше, чем больше подключенная нагрузка в каждой квартире.
То есть, в каждую квартиру сила тока будет идти «каждому по потребностям» (и проходить через квартирный счётчик, который это всё будет подсчитывать).

Что может произойти, если все включат обогреватели зимним вечером?
Потребляемая мощность резко возрастёт, ток в проводах ЛЭП может превзойти допустимые рассчитанные пределы, и может либо какой-то из проводов перегореть (провод разогревается тем сильнее, чем больше его сопротивление и чем большая сила тока в нём течёт, и борется с этим сопротивлением), либо просто сама подстанция сгорит (не та, которая во дворе дома, а одна из Главных Подстанций города, которая может оставить без электроэнергии сотни домов, часть города может несколько суток сидеть без света и без возможности приготовить себе еду).

Если ещё у кого-то остался вопрос: зачем тянуть в дом все три провода, если можно было бы тянуть только два — фазу и ноль или фазу и землю?

Только фазу и землю тянуть не получится (в общем случае).
Выше мы посчитали, что напряжение между фазой и нулём всегда равно 220 Вольтам.
А вот чему равно напряжение между фазой и землёй — это не факт.
Если бы нагрузка на всех трёх фазах всегда была равной (см. схему «звезды», когда я объяснял её выше), то напряжение между фазой и землёй было бы всегда 220 Вольт (просто вот такое совпадение).
Если же на какой-то из фаз нагрузка будет значительно больше нагрузки на других фазах (скажем, кто-нибудь включит супер-сварочную-установку), то возникнет «перекос фаз», и на малонагруженных фазах напряжение относительно земли может подскочить вплоть до 380 Вольт.
Естественно, техника (без «предохранителей») в таком случае горит, и незащищённые провода тоже могут загореться, что может привести к пожару в квартире.
Точно такой же перекос фаз получится, если провод «нуля» оборвётся, или даже просто отгорит на подстанции, если по нулевому проводу пойдёт слишком большой ток (чем больше «перекос фаз», тем сильнее ток идёт по проводу нуля).
Поэтому в домашней сети обязательно должен использоваться ноль, и нельзя ноль заменить землёй.
Помню, когда мой отец делал разводку в его квартире в новостройке в Москве, и видел знакомый ему с советской молодости провод земли, а потом видел незнакомый ему провод ноля, то он, недолго думая, просто откусывал кусачками провод ноля, приговаривая, что «а он не нужен»…

Тогда зачем нам в доме нужен провод «земли»?

Для того, чтобы «заземлять» корпусы электроприборов (компьютеров, чайников, стиральных и посудомоечных машин), для того, чтобы от них не било током при прикосновении.

Приборы тоже иногда ломаются.

Что будет, если провод фазы, где-нибудь внутри прибора, отвалится и упадёт на корпус прибора?

Если корпус прибора вы заранее заземлили, то возникнет «ток утечки» (произойдёт короткое замыкание фазы на землю, вследствие чего упадёт ток в основном проводе фаза-ноль, потому что почти всё электричество устремится по пути меньшего сопротивления — по создавшемуся короткому замыканию фазы на землю).

Этот ток утечки будет немедленно замечен либо «автоматом» стоящим в щитке, либо «Устройством Защитного Отключения» (УЗО), тоже стоящим в щитке, и оно сразу разомкнёт цепь.

Почему недостаточно обычного «автомата», и зачем ставят именно УЗО? Потому что у «автомата» и у УЗО разный принцип работы (а ещё, «автомат» срабатывает гораздо позже, чем УЗО).


УЗО наблюдает за входящим в квартиру током (фаза) и исходящим из квартиры током (ноль), и размыкает цепь, если эти токи неодинаковы (в то время как «автомат» измеряет только силу тока на фазе, и размыкает цепь, если ток на фазе превосходит допустимый предел).
Принцип работы УЗО очень прост и логичен: если входящий ток не равен исходящему, то, значит, где-то «протекает»: где-то фаза имеет какой-то контакт с землёй, чего по правилам быть не должно.
УЗО измеряет разность между силой тока на фазе и силой тока на нуле. Если эта разность превышает несколько десятков миллиАмперов, то УЗО немедленно срабатывает и выключает электричество в квартире, чтобы никто не пострадал, прикоснувшись ко сломанному прибору.
Если бы в щитке не стояло УЗО, и вышеупомянутый провод фазы внутри корпуса, скажем, компьютера, отвалился бы, и замкнулся бы на заземлённый корпус компьютера, и лежал бы так себе незамеченным, а, потом, через пару дней, человек стоял бы рядом, и разговаривал по телефону, оперевшись одной рукой на корпус компьютера, а другой рукой — скажем, на батарею отопления (которая тоже фактически является одной гигантской землёй, т.к. протяжённость отопительной сети огромная), то догадайтесь, что бы стало с этим человеком.
А если бы, например, УЗО стояло, но корпус компьютера не был бы заземлён, то УЗО сработало бы только во время прикосновения человека к корпусу и батарее. Но, по крайней мере, оно бы в любом случае мгновенно сработало, в отличие от «автомата», который бы сработал только через некоторый промежуток времени, пусть и маленький, но не мгновенно, как УЗО, и к тому времени человек мог бы быть уже «зажарен». Казалось бы, тогда, можно и не заземлять корпусы электроприборов — УЗО же в любом случае «мгновенно» сработает и разомкнёт цепь. Но кто-нибудь хочет испытать судьбу на предмет того, успеет ли УЗО достаточно «мгновенно» сработать и отключить ток, пока этот ток не нанесёт серьёзных повреждений организму?
Так что и «земля» нужна, и УЗО нужно ставить.

Поэтому нужны все три провода: «фаза», «ноль» и «земля».

В квартире к каждой розетке подходит тройка проводов «фаза», «ноль», «земля».
Например, из щитка на лестничной площадке выходят три этих провода (вместе с ними ещё телефон, витая пара для интернета — всё это называют «слаботочкой», потому что там протекают маленькие токи, неопасные), и идут в квартиру.
В квартире на стене (в современных квартирах) висит внутренний квартирный щиток.
Там эти три провода расщепляются и на каждую «точку доступа» к электричеству стоит свой отдельный «автомат», подписнанный: «кухня», «зал», «комната», «стиральная машина», и так далее.
(на рисунке ниже: сверху стоит «общий» автомат; после которого стоят подписанные «отдельные» автоматы; зелёный провод — земля, синий — ноль, коричневый — фаза: это стандарт цветового обозначения проводов)


От каждого такого «отдельного» автомата своя, отдельная, тройка проводов уже идёт к «точке доступа»: тройка проводов к печке, тройка проводов к посудомойке, одна тройка проводов на все зальные розетки, тройка проводов на освещение, и т.п..

Наиболее популярно сейчас совмещать «главный» автомат и УЗО в одном устройстве (на рисунке ниже оно показано слева). Счётчик электроэнергии ставится между «главным» общим автоматом (который имеет также встроенное УЗО) и остальными, «отдельными», автоматами (синий — ноль, коричневый — фаза, зелёный — земля: это стандарт цветового обозначения проводов):


И вот ещё до кучи схема, по сути, о том же (только здесь главный автомат и УЗО — это разные устройства):

Каждый «автомат» изготовлен на заводе под определённую максимально допустимую силу тока.

Поэтому он «вырубается», если вы даёте слишком большую нагрузку на «точке доступа» (например, включили слишком много всего мощного в розетки в зале).

Также, автомат «вырубится» в случае «короткого замыкания» (замыкания фазы на ноль), чем спасёт вашу квартиру от пожара.

Жизнь человека, при отсутствии правильного заземления электроприборов, автомат без УЗО не спасёт, так как автомат слишком медленно срабатывает (это более грубое устройство, так сказать).

Вроде бы, по этой теме пока всё.

«Ноль» и «земля»: в чем принципиальное отличие?

Исторически так получилось, что в Российской Федерации, как и в приграничных государствах, используется заземляющий принцип, когда нулевой проводник соединяется с заземляющим контуром. У многих людей может возникнуть «законный» вопрос: если они контактируют между собой, то для чего тянуть столько проводов – достаточно провести повсюду двойную жилу (фазу и нулевую линию) и будет возможность заземляться посредством нулевой жилы! Однако в такой постановке вопроса скрывается один технический нюанс, который превращает данное решение не только в бесполезную игрушку, но в некоторых случаях и в довольно опасную затею.

Для тех, кому не терпится, и кто любит «заглядывать в ответ», априори выскажу «секрет» – принципиальная идея заключается в том, в каком месте нулевой провод соединяется с заземлением. Вариант их соединения непосредственно внутри розетки, подключая заземляющую жилу (желто-зеленый провод) к нулевой (синий провод), не будет верным. Такая заземляющая схема войдет в противоречие с предписаниями ПУЭ. В результате никакой защиты людей от поражения током не получится, более того, добавится еще больше проблем с безопасностью.
В ПУЭ без каких-либо вариантов однозначно прописано, какой должна быть заземляющая жила. Она должна быть непрерывным проводом, без каких-либо размыкающих элементов – реле, предохранителей, выключателей, а также, положим, с помощью отсоединения электрической вилки от розетки.
Стоит нарушить это основное предписание, оговоренное в ПЭУ – и заземление из надежной защиты человека от поражения током превращается в бесполезную фикцию. Но проблемы на этом, как учит теория, и показывает практика, не заканчиваются! Если все-таки пытаться придавать нулевому проводу заземляющие функции, то не исключена возможность, что корпус холодильника, микроволновки или других бытовых приборов, окажется под напряжением. Это объясняется тем, что по нулевому проводу течет электроток с соответствующим падением напряжения, величину которого можно определить, умножая силу тока на показатель сопротивления проводника на промежутке между замеряемым местом и подлинной заземляющей точкой. Причем величина такого напряжения может характеризоваться десятками вольт, то есть может быть опасной для человека (в пределе – смертельной!).

Осталось подвести некоторые итоги и расставить акценты. В чем принципиальное отличие «ноля» от «земли»? В том, что по нулевому проводу протекает ток и к нему подключаются выключатели, те же вводные автоматы. То есть, если мы желаем иметь «землю» в виде непрерывной жилы, мы обязаны:
  • в многоэтажных многоквартирных домах: подсоединиться к особой земляной жиле в электрическом тоннеле;
  • для индивидуального жилого коттеджа: точкой подсоединения должен стать вводной автомат, точнее, его нулевой провод на входе, который тянется по воздуху или подземному кабелю от ближайшего от дома понижающего трансформатора, причем сечение нулевого провода должно быть не менее десяти квадратных миллиметров для медного провода и 16 мм2 – для алюминиевой жилы (см. в ПУЭ соответствующий пункт).

Любое другое место за вводным автоматом не может использоваться в качестве «земли», поэтому ни что, от металлических болванок, вкопанных недалеко от дома, до корпуса самого электрического щитка, таковыми считаться не могут.
Никогда не забывайте о правилах, изложенных в ПЭУ. Согласно им, следует руководствоваться элементарным, но верным правилом: когда нет уверенности в том, что вот этот конкретный провод является «землей», не стоит подсоединять к нему что бы то ни было, кроме устройства защитного отключения (УЗО) на 30 мА, который срабатывает мгновенно в отличие от автомата защиты. Бережёного, как известно, бог бережет!

Для чего нужны фаза, ноль и заземление

Известно, что электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях при помощи генераторов переменного тока. Затем, по линиям электропередач от трансформаторных подстанций электроэнергия поступает потребителям. Разберем подробнее, каким образом энергия подводится к подъездам многоэтажных домов и частным домам. Это даст понять даже чайникам в электрике, что такое фаза, ноль и заземление и зачем они нужны.

Простое объяснение

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру. Помимо этого назначение нуля в электропроводке — выравнивание фазного напряжения. Заземляющий провод, называемый так же землей, не находится под напряжением и предназначен для защиты человек от поражения электрическим током.

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено. Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током.

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Какова функция заземления и зануления питания? Когда выбирать?

  Заземление и обнуление служат для двух основных целей. Один заземляется в соответствии с рабочими требованиями схемы, а другой заземляется или подключается к нулю для обеспечения безопасности персонала и оборудования. По своей функции его можно разделить на четыре типа. 1. Рабочее заземление; 2. Защитное заземление; 3. Защитное заземление; 4. Повторное заземление.

Какова функция заземления и зануления питания? Когда выбирать?

   1.Рабочее место

  В низковольтной системе электроснабжения 380 В/220 В четыре провода, трехфазный провод и нейтральный провод обычно зачищаются от силового трансформатора. Эти четыре провода используются для электричества и освещения. Для электропитания используется трехфазная линия, а для освещения используется однофазная линия и нейтральная линия. В такой низковольтной системе электрооборудование может надежно работать в нормальных условиях или в условиях неисправности и считается полезным для безопасности персонала и оборудования.Обычно нейтральная точка системы заземляется напрямую. Три катушки трансформатора также называются нейтральными или нейтральными, что называется нейтральной точкой.

  1.1 Роль рабочего места

  Рабочая зона выполняет две функции: первая – снизить риск однофазного заземления и стабилизировать потенциал системы. Другой момент — ограничить напряжение, чтобы оно не превышало определенного диапазона, и снизить риск попадания высокого напряжения в низкое.

  2. Защитное заземление

  Защитное заземление — это вид заземления, который предотвращает угрозу безопасности персонала и оборудования металлическим корпусом электрооборудования, конструкцией электрораспределительного оборудования и Рейнской башни. Так называемое защитное заземление представляет собой надежное соединение между металлическими частями электрооборудования (то есть металлическими частями, изолированными от комплектующих). Эти детали не заряжаются при нормальных условиях, а заряжаются только после зарядки изоляционного материала, в противном случае может произойти повреждение или другие условия.

   2.1 Объем защиты заземления:

  Защитное заземление подходит для незаземленных электросетей. В электросети этого типа, если не указано иное, все металлические части (независимо от окружающей среды), которые могут находиться под опасным напряжением из-за повреждения изоляции или по другим причинам, сначала заземляются следующим образом.

  (1) Металлические корпуса, основания и преобразователи двигателей, трансформаторов, распределительных устройств, осветительного оборудования и другого электрооборудования.

  (2) Металлические рамы или железобетонные рамы, используемые для внутреннего и наружного электрораспределительного оборудования, а также металлические ограждения или ограждения вблизи зарядных устройств.

  (3) Металлические рамы или лотки, используемые для распределительных щитов, консолей, защитных ограждений и распределительных шкафов (коробок).

  (4) Металлическая оболочка кабельной распределительной коробки, металлическая оболочка кабеля и стальная труба для проводки.

  Кроме того, металлические опоры и железобетонные опоры некоторых воздушных линий и вторичные катушки трансформаторов также должны быть заземлены.

   3. Защита подключена к нулю

  Защита от нуля — это метод прямого подключения незаряженных металлических частей прибора к системе при нормальных условиях. Использование нулевой защиты может обеспечить личную безопасность и предотвратить несчастные случаи с поражением электрическим током.

   3.1 Принцип действия защиты подключение к нулю

  Подключите металлический корпус электрооборудования к нейтральному проводу электросети, чтобы защитить свою личную безопасность.В нулевой сети с напряжением ниже 1000 вольт при питании металлической оболочки от электрооборудования из-за повреждения изоляции или аварии между фазной линией и линией нейтрали образуется однофазное короткое замыкание, и оно будет быть в очереди (автоматический). Выключатель или предохранитель могут быстро отключить электропитание для обеспечения личной безопасности, не подвергая металлические части оборудования воздействию опасного напряжения в течение длительного времени. В многофазной системе переменного тока нейтральная точка обмотки звезды непосредственно заземлена на потенциал земли или нулевой потенциал на землю.Провод, оттянутый от нейтральной точки земли, называется нейтральным проводником. Электрическое оборудование, работающее от одного и того же источника питания, не должно использовать защитное заземление для определенного оборудования или других частей оборудования (см. Заземление). Поскольку при нахождении корпуса устройства защитного заземления под напряжением, когда его сопротивление заземления r’D велико и тока замыкания ID недостаточно для срабатывания устройства защитного заземления, всегда будет рабочее сопротивление rD и его напряжение. Нулевой проводник U0 = IDrD На данный момент в крышке нулевого защитного устройства уже давно существует опасное напряжение U0 в направлении, угрожающем личной безопасности.

   4. Разница между настройками рабочего заземления и нулевой защиты

  Остаточный ток в почве, создаваемый электричеством во время работы. Оставшуюся электрическую энергию можно выпустить на землю, чтобы она не навредила людям. Так называемая рабочая площадка. Работа оборудования называется рабочим местом. Если он не подключен, устройство не будет работать. Пример: Нейтральная точка трансформатора заземлена.

  Защитите нейтральный провод — если какой-либо заземляющий провод или провод касается объекта, автоматический выключатель утечки может вовремя сработать, никому не причинив вреда.Это называется нейтральным защитным проводом.

  Оба метода подключения играют важную роль в защите личной безопасности.

   5. Разность уставок защитного заземления и нулевой защиты

  5.1 Различные принципы

  Защитное заземление – это заземление оборудования с напряжением утечки, поэтому оно не будет превышать безопасную зону. В высоковольтных системах помимо ограничения напряжения заземления в ряде случаев защитное заземление заставит сработать устройство защиты линии.Защита нулевого звена — это использование нулевого звена для создания оборудования. Утечка и однофазное короткое замыкание облегчают монтаж проводки. Сработало защитное устройство, и неисправное устройство было выключено. Кроме того, с защитой сети от нулевого соединения вы можете ограничить напряжение относительно земли за счет защиты нейтрального проводника и многократного заземления при утечке оборудования.

  5.2 Диапазон другой

  Защитное заземление, как правило, подходит для незаземленных сетей высокого и низкого напряжения и сетей низкого напряжения с другими мерами безопасности (например, установка устройств защиты от утечки).Защитное заземление можно использовать только при низком напряжении. Электросеть с непосредственно заземленной нейтралью.

  5.3 Различная структура строки

  Если приняты меры по защитному заземлению, в электросети нет нормального нейтрального провода, только кабели защитного заземления. Всякий раз, когда принимаются меры по защите заземления, должна быть установлена ​​нейтральная рабочая линия, и нейтральная рабочая линия должна использоваться для подключения нейтрали. защита. Не подключайте нейтральный защитный провод к выключателю или предохранителю.Если вы хотите установить предохранитель или другой автоматический выключатель на нормально работающий нулевой провод, вам необходимо установить дополнительный провод защитного заземления или нулевой провод.

Реализовать трехфазный заземляющий трансформатор, обеспечивающий нейтраль в трехпроводной система

Описание

Заземляющие трансформаторы используются в коммунальных распределительных сетях и в некоторых электронные преобразователи для обеспечения нейтральной точки в трехпроводной системе. Этот Трансформатор представляет собой трехфазный двухобмоточный трансформатор с обмоткой 1 и обмоткой 2, соединенными в зигзагом, как показано на рисунке ниже.

На рисунке показана однофазная нагрузка, подключенная между фазой C и землей в трехпроводной схеме. система. Ток I , поглощаемый нагрузкой, возвращается к источнику через земля и нейтраль заземляющего трансформатора. Благодаря зигзагообразному соединению и противоположная полярность обмотки верхней и нижней обмоток, заземляющий трансформатор обеспечивает низкий импеданс в нулевой последовательности при сохранении очень высокого импеданса в прямой последовательности. В Другими словами, через три обмотки может протекать только ток нулевой последовательности.По определению, ток нулевой последовательности представляет собой совокупность трехфазных токов, имеющих одинаковую величину и фазу. Следовательно, ток нейтрали I делится на три равных тока I/3 . Поскольку три тока, протекающие в заземляющем трансформаторе, равны, нейтральная точка остается фиксированной, а фазные напряжения остаются сбалансированными.

Заземляющий трансформатор выполнен в виде трех двухобмоточных трансформаторов, имеющих отношение напряжения 1:1 соотношение. Предположим, шесть одинаковых обмоток с:

R = сопротивления обмоток
X = реактивные сопротивления рассеяния обмотки
Rmag , Xmag = параллельное сопротивление и реактивное сопротивление намагничивающей ветви

Полное сопротивление прямой последовательности Z 1 и полное сопротивление нулевой последовательности Z 0 заземления трансформатора:

Z1=R1+jX1=3jRmagXmag(Rmag+Xmag)Z0=R0+jX0=2(R+jX).

Реактивное сопротивление нулевой последовательности X 0 важный параметр заземляющего трансформатора. Чтобы свести к минимуму асимметрию напряжения, реактивное сопротивление X 0 должно быть как можно ниже.

Введение в заземление для обеспечения электромагнитной совместимости

Надлежащее заземление является важным аспектом проектирования электронных систем как с точки зрения безопасности, так и с точки зрения электромагнитной совместимости. Заземление играет решающую роль в определении того, что произойдет в случае непреднамеренных неисправностей, электрических переходных процессов или электромагнитных помех.Надлежащие стратегии заземления также позволяют инженерам более эффективно контролировать нежелательные излучения.

С другой стороны, неправильное заземление может подорвать безопасность и электромагнитную совместимость продукта или системы. За последние несколько десятилетий плохое заземление стало основной причиной отказов систем, связанных с электромагнитной совместимостью.

Разработка хорошей стратегии заземления — довольно простой процесс. Таким образом, может возникнуть вопрос, почему так много систем неправильно заземлены.Ответ прост: инженеры часто путают понятие заземления с другим важным понятием, током возврата. Тот факт, что проводники обратного тока в цифровой электронике часто обозначаются как заземление или GND, может сбивать с толку. Когда проводники обратного тока рассматриваются как заземляющие проводники (или когда заземляющие проводники используются для обратного тока), в результате часто возникают проблемы с электромагнитной совместимостью.

Определение земли

Хорошая стратегия заземления начинается с четкого понимания цели заземления.Прежде всего, земля служит опорным нулевым напряжением цепи или системы. Это хорошо понимали несколько десятилетий назад. В 1992 году Американский национальный институт стандартов (ANSI) определил заземление следующим образом [1],

4.152 – заземление. (1) Соединение корпуса оборудования, рамы или шасси с объектом или конструкцией транспортного средства для обеспечения общего потенциала. (2) Соединение электрической цепи или оборудования с землей или с каким-либо проводящим телом относительно большой протяженности, которое служит вместо земли.

Было хорошо известно, что земля является опорным потенциалом и что заземляющие проводники обычно не являются проводниками с током.

Рисунок 1: 110-вольтовая розетка в США

В США 110-вольтовые заземленные розетки имеют три клеммы, как показано на рис. 1. Горячая клемма имеет номинальный потенциал 110 В (среднеквадратичное значение) и подает ток питания. Нейтральная клемма имеет номинальный потенциал 0 Vrms и действует как возврат силового тока.Клемма заземления также имеет номинальный потенциал 0 В (среднеквадратичное значение), но при нормальных условиях ток не проходит. Клеммы нейтрали и заземления подключены к проводам, которые возвращаются к одной и той же точке в распределительной коробке (точке, которая электрически соединена с землей за пределами здания).

Поскольку нулевой и заземляющий провода проходят в одном месте, они электрически взаимозаменяемы. На самом деле, если бы они были электрически закорочены в розетке с одним проводом, подсоединенным обратно к сервисной коробке, было бы трудно обнаружить какую-либо разницу.Так зачем прокладывать два провода вместо одного? Простой ответ заключается в том, что заземление и возврат тока — это две отдельные функции, которые обычно несовместимы. Значительные токи, протекающие в проводнике, могут помешать ему быть надежным опорным потенциалом.

Возможно, самое важное, что нужно сделать для заземления с точки зрения безопасности и ЭМС, это то, что заземление не является обратным током. Земля и текущая отдача — очень важные понятия, но это не одно и то же. Земля НЕ является путем возврата токов к их источнику.Земля по существу является эталоном нулевого напряжения для цепей и систем изделия. Концепция заземления играет решающую роль в проектировании с точки зрения безопасности и электромагнитной совместимости.

Важность заземления для безопасности

Важной частью проектирования безопасных электрических изделий и систем является знание того, где и когда могут появиться небезопасные напряжения на различных проводящих поверхностях. С точки зрения безопасности заземление является эталоном нулевого напряжения, а напряжение на каждом другом проводнике представляет собой разницу между его напряжением и заземлением.Для зданий эталоном земли обычно является земля под зданием (или буквально «земля» под зданием). Это удобно, потому что земля относительно велика, и все крупные металлические конструкции (например, водопровод и кабели, проходящие через границу здания) легко соединяются или привязываются к земле.

Площадка под застройку, как правило, представляет собой металлические стержни, вбитые в землю возле входа в энергосистему. Эти стержни соединены с коробкой выключателя, от которой заземление распределяется на все розетки по нетоковедущим проводам.Они также связаны с любым металлом, который распределяется по всему зданию, например, водопроводными трубами или строительной сталью.

Приборы или электрические изделия со значительной открытой металлической поверхностью, как правило, должны заземлять металл на заземляющий провод, чтобы гарантировать, что он не может достичь небезопасного потенциала по сравнению с любым другим заземленным металлом в здании. Если возникает неисправность, вызывающая короткое замыкание между силовым проводником и оголенным металлом, заземляющее соединение с коробкой выключателя обеспечивает потребление большого количества тока.Это приводит к размыканию автоматического выключателя и обесточиванию прибора.

Рис. 2. Схема, иллюстрирующая основные операции GFCI.

Важно отметить, что этот метод обеспечения безопасности продуктов зависит от надежного соединения заземления сетевой розетки с блоком выключателя. В старых розетках может отсутствовать клемма заземления, и даже в новых розетках с неправильной проводкой может отсутствовать заземление. По этой причине во многих продуктах используются конструкции, в которых для безопасной работы не требуется заземление.Изделия с двойной изоляцией спроектированы таким образом, чтобы исключить короткое замыкание силового соединения на оголенный металл, либо за счет исключения оголенного металла, либо за счет обеспечения срабатывания автоматического выключателя в случае короткого замыкания.

Также растет число электротехнических изделий со встроенными устройствами прерывания цепи замыкания на землю (GFCI). GFCI работают, обнаруживая дисбаланс тока между проводами питания и возврата питания. При первых признаках дисбаланса тока, превышающего безопасный порог, GFCI отключает питание.

Защитное заземление может совпадать или не совпадать с заземлением ЭМС, но заземление для обеспечения безопасности может быть важным фактором, который следует учитывать при проектировании с учетом ЭМС. Например, в медицинских изделиях и промышленных устройствах управления заземление схемы часто требуется изолировать от заземления шасси по соображениям безопасности. Это представляет собой уникальную задачу проектирования для инженеров по электромагнитной совместимости, которые обычно хотят видеть все большие металлические объекты хорошо связанными на высоких частотах.

Важность заземления для ЭМС

Проблемы с электромагнитной совместимостью

часто возникают из-за наличия двух больших металлических объектов с разным потенциалом.Потенциальная разница всего в несколько сотен микровольт между любыми двумя резонансными проводниками может привести к тому, что продукт превысит пределы излучаемых помех. Точно так же напряжения, индуцированные между двумя плохо соединенными проводниками, могут привести к проблемам с помехоустойчивостью.

Заземление — это в основном искусство определения эталона с нулевым напряжением и соединения металлических объектов или цепей с этим эталоном через бестоковое соединение с низким импедансом. Надлежащая стратегия заземления ЭМС гарантирует, что большие металлические конструкции не будут перемещаться относительно друг друга, что приведет к непреднамеренным помехам или проблемам с помехоустойчивостью.Соединение металлических предметов для поддержания их одинакового потенциала и привязка всех внешних соединений к одному и тому же заземлению с нулевым напряжением — это ключевой шаг к обеспечению электромагнитной совместимости большинства продуктов.

Наземные сооружения

Почти все электронные устройства и системы имеют заземленную структуру. В зданиях это провода заземления, водопровод и металлоконструкции. В автомобилях и самолетах это металлическая рама или шасси. В большинстве компьютеров это металлическая опорная конструкция и/или корпус.

Структура заземления служит в качестве местного эталона нулевого напряжения. Нельзя позволять чему-либо крупному и металлическому приобретать потенциал, значительно отличающийся от структуры земли. Обычно это достигается путем приклеивания всех крупных металлических объектов к основанию на интересующих частотах. Это также может быть достигнуто путем достаточной изоляции крупных металлических объектов и обеспечения отсутствия возможного источника, который может вызвать возникновение потенциала между ними.

Рисунок 3.Спутник с двумя солнечными батареями.

Например, рассмотрим спутник, показанный на рис. 3. Его наземная конструкция представляет собой металлический корпус, в котором находится большая часть электроники. Чтобы передать какую-либо значительную электромагнитную мощность на спутник или вывести его из него, необходимо было бы установить напряжение между наземной конструкцией и чем-то еще, имеющим значительную электрическую величину. На частотах ниже нескольких сотен мегагерц единственными проводниками значительного электрического размера (кроме наземной конструкции) являются две решетки солнечных панелей и, возможно, любые провода, соединяющие эти решетки с цепями внутри спутника.

Присоединение массивов солнечных панелей к корпусу в точках, где они находятся в непосредственной близости, гарантирует, что значительные напряжения не появятся между большими проводниками, которые могут непреднамеренно служить передающими или принимающими антеннами для шума. Соединительные провода также должны быть связаны с заземляющей конструкцией. Как правило, это достигается с помощью шунтирующих конденсаторов, чтобы установить связь на шумовых частотах, позволяя токам мощности и сигнала протекать без ослабления.

Стратегия заземления, примененная к спутнику в этом примере, может использоваться практически с любым другим устройством или системой, имеющей наземную конструкцию. Основная философия заключается в том, что сама наземная конструкция представляет собой половину непреднамеренной антенны. Излучаемая связь может возникнуть только в том случае, если между заземляющей конструкцией и другим проводящим объектом значительного электрического размера возникает напряжение. Связывание всех объектов значительного электрического размера с наземной конструкцией предотвращает их непреднамеренное превращение в другую половину антенны.

Эта стратегия заземления важна не только для соблюдения требований к излучаемым помехам и помехоустойчивости, но также играет ключевую роль в удовлетворении требований к кондуктивным помехам и помехоустойчивости, когда структура заземления является как опорным нулевым напряжением, так и предпочтительным путем для потенциально мешающих шумовых токов.

Три важных момента, касающихся наземных сооружений:

  1. Заземляющая конструкция должна быть хорошим проводником на интересующих частотах, но она не должна быть электрически малой.Время от времени вы можете услышать, как кто-то выдвигает аргумент, что земля не существует на высоких частотах, потому что земля является эквипотенциальной поверхностью, а потенциал в двух точках на поверхности, отстоящих друг от друга на четверть длины волны, не одинаков. Этот аргумент необоснован, потому что наземные структуры не обязательно являются эквипотенциальными поверхностями в этом смысле. Фактически вся концепция однозначно определяемой разности потенциалов между двумя удаленными точками разваливается на высоких частотах.

    Земля служит в качестве защитного заземления для большинства систем распределения электроэнергии, даже несмотря на то, что земля, безусловно, не является электрически малой при частоте 50 или 60 Гц.Неважно, что потенциал земли в Лос-Анджелесе не такой, как в Нью-Йорке. Заземляющие конструкции служат местными эталонами нулевого напряжения. Они не должны быть электрически малы.

  2. Наземная конструкция не должна закрывать электронику. Наземная конструкция не является защитным ограждением. Это просто что-то большое и металлическое, которое служит локальным эталоном нулевого напряжения для всего остального большого и металлического.

  3. Наземная структура не может пропускать преднамеренные токи (по крайней мере, на интересующих нас амплитудах и частотах).Токи, протекающие по проводнику или в проводнике, вызывают обтекание проводника магнитным потоком. Магнитный поток, обволакивающий проводник, индуцирует в нем напряжение. На высоких частотах это напряжение потенциально может управлять одной частью заземляющей конструкции относительно другой части.

Наземные сооружения могут пропускать токи с частотами и амплитудами, которые не влияют на их эффективность в качестве наземных сооружений. Например, в большинстве автомобилей рама автомобиля используется в качестве пути обратного тока для фар и некритических датчиков, работающих на очень низких частотах.Это не ухудшает способность рамы служить в качестве заземляющей конструкции на более высоких частотах.

Важно отметить, что, хотя заземляющая конструкция не может пропускать преднамеренные токи, ожидается, что она будет пропускать токи короткого замыкания и токи наведенного шума. Фактически правильное использование заземляющей конструкции зависит от ее способности проводить непреднамеренные токи с достаточно низким импедансом для контроля непреднамеренных напряжений.

Заземляющие проводники

Заземляющие проводники – это соединения (напр.грамм. винты, болты, прокладки, провода или металлические ленты), которые соединяют крупные металлические предметы с наземной конструкцией. Как и наземные сооружения, заземляющие проводники не проводят преднамеренных токов. Их функция заключается в удержании напряжения между двумя металлическими конструкциями ниже критического значения.

Заземляющие проводники должны иметь достаточно низкий импеданс (т. е. сопротивление плюс индуктивное сопротивление), чтобы гарантировать, что их импеданс, умноженный на максимальный ток, который они могут пропускать, будет ниже минимального напряжения, которое может привести к проблеме ЭМС.Например, предположим, что экран экранированной витой пары соединен с заземляющей конструкцией через штырь разъема длиной 1 см, как показано на рис. 4. По витой паре передается псевдодифференциальный сигнал со скоростью 100 Мбит/с с синфазным шумом. ток 0,3 мА на частоте 100 МГц. Напряжение, воздействующее на экран кабеля относительно платы, примерно равно току, возвращающемуся в экран, умноженному на эффективную индуктивность соединения экрана. Предполагая, что эффективная индуктивность контакта разъема составляет приблизительно 10 нГн (т.е. 1 нГн/мм), напряжение, воздействующее на экран кабеля относительно заземляющей конструкции, составляет приблизительно 2 милливольта. Во многих случаях этого достаточно, чтобы превысить предел излучаемых излучений на частоте 100 МГц, и необходимо предпринять шаги для уменьшения синфазного шума или уменьшения индуктивности соединения заземляющего проводника.

Рис. 4. Витая пара с экраном, соединенным с заземляющей конструкцией.

Гальваническая коррозия

Когда заземляющее соединение выполняется путем соединения двух плоских металлических поверхностей болтами, сопротивление соединения может быть более важным, чем индуктивность.Это особенно верно, когда интерфейс между ними подвергается коррозии.

Потенциал гальванической коррозии является мерой того, насколько быстро разнородные металлы будут подвергаться коррозии при контакте. Коррозия зависит от наличия электролита, такого как вода; а скорость коррозии зависит от многих факторов, включая свойства электролита.

Рисунок 5. Анодные индексы для обычных металлов.

В таблице на рис. 5 рядом с их названиями указаны анодные индексы для нескольких распространенных металлов.Этот параметр является мерой электрохимического напряжения, которое будет возникать между металлом и золотом. Чтобы найти относительное напряжение пары металлов, их анодные показатели вычитаются, как указано на графике. В зависимости от окружающей среды соединения между материалами с разницей напряжения более 0,95 В обычно требуют покрытия или прокладок для сохранения целостности соединения с течением времени.

Земля против текущего возвращения

Как указывалось в начале этой главы, заземление и возврат тока — две совершенно разные функции.К сожалению, многие проводники обратного тока помечены как «земля» в реальных продуктах. Это создает большую путаницу, поскольку правила, относящиеся к земле, применяются к текущим доходам, и наоборот.

Например, частичная схема платы на рис. 6 имеет четыре разных заземления. Один компонент работает с сигналами или мощностью, которые относятся к трем из этих оснований. Очень маловероятно, что разработчику этой схемы нужны были четыре разных источника нулевого напряжения. На самом деле четыре заземления соединены перемычками, что указывает на намерение разработчика иметь один опорный нулевой вольт.

Рис. 6. Частичная схема с четырьмя заземлениями.

Компоновка платы, показанная на рис. 7, показывает слой с двумя изолированными цепями, помеченными «GND» и «AGND». Изоляция заземления затрудняет поддержание одинакового потенциала всех крупных металлических объектов в системе. Как правило, это следует делать только тогда, когда это необходимо из соображений безопасности. Так почему же эти «основания» изолированы?

Рис. 7. Один слой макета платы с двумя заземлениями.

В двух приведенных выше примерах причина, по которой «земляные» сети были изолированы, заключается в том, что на самом деле они не были землей. Они были обратными проводниками для силовых или сигнальных токов. Дизайнерам не нужны изолированные ссылки с нулевым напряжением. Они изолировали проводники обратного тока, пытаясь избежать связи с общим импедансом.

Около 50 лет назад, когда цифровые схемы только начинали внедряться в такие продукты, как радиоприемники и высококачественное звуковое оборудование, разработчики электроники быстро поняли, что цифровой шум может быть связан с аудиосхемами, если они используют одни и те же обратные проводники тока. .Например, рассмотрим простую плату, показанную на рис. 8а. Он имеет два цифровых компонента, цифро-аналоговый (D/A) преобразователь и усилитель для усиления аналогового сигнала перед его отправкой с платы через разъем. Несимметричный цифровой сигнал между двумя цифровыми компонентами использует заземляющий слой в качестве обратного пути. На частотах в килогерц и ниже ток, возвращающийся на плоскость, распространяется с распределением, приблизительно представленным зелеными линиями на рисунке 8b. Низкочастотный ток, возвращающийся из усилителя в цифро-аналоговый преобразователь, следует по пути, примерно показанному синими линиями на рисунке 8b.

Рис. 8. Простая плата смешанных сигналов слева (а) и примерное распределение обратного тока на заземляющем слое (б).

Очевидно, что в текущем распределении много совпадений. Это приводит к связи с общим импедансом, потому что токи в одной цепи имеют общее сопротивление заземления с токами в другой цепи. Если бы общее сопротивление заземляющего слоя было порядка 1 мОм, а цифровые токи были порядка 100 мА, то напряжение, индуцируемое в аналоговых цепях, было бы порядка 100 мкВ.

Пятьдесят лет назад инженеры, разрабатывающие звуковые схемы, заметили, что напряжения, индуцируемые в звуковых цепях из-за связи с общим сопротивлением от цифровых схем, часто были неприемлемыми. Люди могли слышать цифровой шум в акустическом сигнале.

Очевидным решением было изолировать обратные токи цифрового сигнала от обратного тока аналогового сигнала. В то время платы с более чем двумя слоями не были распространены, поэтому популярный подход заключался в том, чтобы зазорить текущую обратную плоскость.Пример этого показан на рисунке 9.

Рис. 9. Плата смешанных сигналов с зазором в токоотводной плоскости слева (а) и примерным распределением обратного тока на заземляющей плоскости (б).

Поскольку низкочастотные токи не могут протекать через зазор, токи перенаправляются по обе стороны от зазора. Это снижает плотность цифрового обратного тока в области плоскости, используемой в основном аналоговыми токами, и значительно уменьшает связь общего импеданса.

На относительно простых двухслойных платах 1960-х и 1970-х годов зазор между «земляной» плоскостью между аналоговыми и цифровыми цепями часто был эффективным способом устранения неприемлемых перекрестных помех из-за общей связи импеданса. К сожалению, это сработало настолько хорошо, что в конце концов люди пришли к выводу, что между цифровыми и аналоговыми цепями всегда должен быть зазор между заземляющими слоями. Так родилось правило проектирования, а дизайнеры плат любят правила проектирования. Пятьдесят лет спустя многие разработчики плат по-прежнему придерживаются этого правила проектирования, хотя оно уже не имеет смысла.На самом деле, лучшим правилом проектирования современных плат является отсутствие зазоров между аналоговыми и цифровыми цепями в плоскости заземления.

Чтобы проиллюстрировать, почему это так, рассмотрите схему платы на рис. 10. Она состоит из тех же компонентов, что и в предыдущем примере, и, как и в предыдущем примере, имеет зазор между плоскостью заземления между аналоговой и цифровой схемами. Однако в этом случае зазор окружает аналоговую схему с трех сторон.

Рис. 10. Ужасная схема смешанной сигнальной платы слева (а) и намного лучшая альтернативная схема справа (б).

График обратных токов, как это было сделано в предыдущем примере, иллюстрирует превосходную изоляцию между цифровыми и аналоговыми обратными токами. Но предыдущие графики обратных токов не учитывали все токи в плоскости. Обратите внимание, что имеются четыре цифровые дорожки, соединяющие цифро-аналоговый преобразователь с одним из цифровых компонентов. Эти сигналы также требуют обратных токов. Эти токи должны проходить от контакта заземления цифро-аналогового компонента к контакту заземления цифрового компонента.Раньше этот путь был коротким и несущественным, но теперь разрыв вынуждает эти токи разделять ту же область плоскости, что и аналоговые токи. Вместо того, чтобы улучшить ситуацию, этот разрыв потенциально может сделать ее намного хуже.

Правильное определение зазора между аналоговой и цифровой схемой имеет решающее значение. Часто было трудно определить правильное место для разрыва пятьдесят лет назад. В современных платах высокой плотности зазоры между плоскостями, как правило, являются неработоспособным и совершенно ненужным решением несуществующей проблемы.

Существует как минимум три причины, по которым в современных конструкциях плат нет необходимости в зазоре между заземляющими пластинами:

  1. Цифровые и аналоговые сигналы работают на гораздо более высоких частотах, чем 50 лет назад. На частотах выше примерно 100 кГц обратные токи на заземляющем слое ограничиваются областями непосредственно под сигнальными дорожками. Поскольку они не расходятся по плоскости, зазоры на плоскости не улучшают изоляцию между цепями.

  2. Даже на частотах кГц и ниже, , сопротивление заземляющих слоев печатной платы составляет менее 1 мОм/квадрат . Это означает, что «шумные» схемы, сбрасывающие ток в амперах на землю, способны индуцировать только милливольты (в худшем случае) напряжения в других цепях, находящихся в той же плоскости. Существует относительно немного ситуаций, когда такой уровень шумовой связи может быть проблемой.

  3. В тех ситуациях, когда нельзя допустить миллиомную связь, гораздо лучше изолировать возврат на другом слое .Например, лучшим решением проблемы соединения в нашем предыдущем примере было отсутствие зазора между плоскостями. На рис. 10b показано, как возврат аналогового тока с использованием трассы на верхнем слое позволяет полностью избежать распространенной проблемы связи импеданса. В платах с большим количеством аналоговых и цифровых возвратов, которые должны быть изолированы на низких частотах, обычно необходимо соединить их на высоких частотах, чтобы предотвратить проблемы с излучаемыми помехами. Маршрутизация изолированных возвратов по соседним слоям значительно упрощает установление между ними хорошего высокочастотного соединения.

Обратите внимание, что дорожка возврата аналогового тока на рис. 10b соединена с плоскостью возврата цифрового тока одним переходным отверстием, расположенным рядом с контактом заземления D/A. Через переходное отверстие не проходят аналоговые или цифровые обратные токи. Его единственная функция состоит в том, чтобы гарантировать, что аналоговые и цифровые схемы имеют один и тот же опорный нулевой уровень напряжения. Другими словами, переходное отверстие является заземляющим проводником, тогда как плоскость и дорожка являются проводниками обратного тока.

Одноточечное и многоточечное заземление

Предположим, что аналоговая трасса обратного тока на рис. 10b имеет два сквозных соединения с плоскостью цифрового обратного тока, как показано на рис. 11.Теперь аналоговый обратный ток имеет два возможных пути. Он может вернуться по следу или может вернуться на плоскости. Ток будет разделяться в соответствии с сопротивлением каждого пути, позволяя значительному количеству аналогового тока возвращаться на плоскость. Аналогично, некоторый цифровой ток будет протекать по трассе возврата аналогового тока. Изоляция разрушается, и снова вводится связь по общему импедансу.

Рис. 11. Добавление второго соединения между двумя изолированными токоотводами может означать, что они больше не изолированы на низких частотах.

Вообще говоря, два пути обратного тока не изолированы на низких частотах, если они соединены более чем в одной точке. Переходное соединение на рисунке 10b является примером заземления в одной точке. Одноточечное заземление является важной концепцией ЭМС, хотя проектировщики часто неправильно понимают ее, поскольку не проводят должным образом различия между токоотводами и заземляющими проводниками.

Рис. 12. Заземление в одной точке.

На рис. 12 показана концепция одноточечного заземления.Изолированные цепи или системы подключаются к одной точке через нетоконесущие заземляющие проводники. На рис. 13 показана другая реализация, в которой заземляющие проводники соединяются более чем в одной точке, но все они по-прежнему относятся к одной точке. Одним из примеров этого является заземление в зданиях. Каждое заземленное устройство имеет выделенный проводной путь к электросети здания, но параллельные пути создаются сантехническими соединениями или изделиями, внешние металлические поверхности которых находятся в электрическом контакте.Подключение заземляющих проводников более чем в одной точке не снижает эффективность схемы заземления.

Рис. 13. Еще одна реализация одноточечного заземления.

Хотя одноточечное заземление является важной концепцией для обеспечения того, чтобы изолированные цепи имели одинаковое опорное значение нулевого напряжения, оно не работает, если по заземляющим проводникам проходят сигнальные или силовые токи. Например, на рисунке 14 средняя и правая цепи не изолированы.Токи, возвращающиеся от нагрузки к источнику средней цепи, теперь могут возвращаться через предназначенный синий проводник или проходить по дополнительному соединению с правой цепью и обратно в среднюю цепь через «одноточечное» заземление.

Рис. 14. Это НЕ одноточечное заземление.

Путь на Рисунке 14 от одноточечного соединения к среднему контуру, правому контуру и обратно к одноточечному соединению иногда называют контуром заземления.Заземляющие контуры часто считаются несовместимыми с заземлением в одной точке и часто упоминаются как источник общей связи импеданса; но это неправильно. На рис. 13 показан контур заземления, и это по-прежнему хорошая реализация заземления в одной точке. Контур заземления на рис. 14 включает сегмент, который вообще не заземлен. Синий проводник в средней цепи можно назвать «землей» на схеме платы, но это проводник обратного тока.

Как правило, контуры заземления подходят, если все проводники в контуре действительно являются проводниками заземления.Если один или несколько проводников в петле являются низкочастотными проводниками с обратным током, то все проводники в петле будут нести часть этого обратного тока. Это может облегчить связь по общему импедансу.

На рис. 15 показан еще один пример неправильного применения концепции заземления в одной точке. Этот пример был взят из инструкции производителя по применению, в которой клиентам рекомендуется компоновка драйвера трехфазного двигателя. Идея заключалась в том, чтобы обеспечить, чтобы все три фазы имели такое же опорное нулевое напряжение, как и двигатель.Реализация требовала вернуть все коммутационные токи и ток двигателя в одну и ту же точку.

Рис. 15. Одноточечный обратный ток (плохая идея).

Конечно, это не точечное заземление. Это текущая доходность в одной точке. Хотя все проводники помечены как заземление на схеме и на топологии платы, они не являются заземлением. Они являются проводниками обратного тока.

Отправка всех коммутационных токов в одну точку схемы в основном гарантирует, что индуктивность соединения будет выше, чем она была бы в противном случае.Это гарантирует, что будет высокий общий импеданс, а также взаимная индуктивность между фазами. Это также гарантирует, что ни одна из фаз или двигатель не будут иметь одинаковое опорное нулевое напряжение.

По сути, важно помнить, что заземление в одной точке является важной стратегией обеспечения того, чтобы изолированные цепи и устройства имели одинаковый опорный нулевой уровень напряжения. С другой стороны, обратные токи в одной точке часто являются основной причиной значительных проблем электромагнитной связи.

Рис. 16.Многоточечная земля.

Альтернативой стратегии одноточечного заземления является стратегия многоточечного заземления. Пример этого показан на рисунке 16. Вместо одной точки земля определяется локально. По сути, это концепция наземной структуры, описанная ранее.

Обычно в системах, использующих заземляющую структуру, цепи и модули, которые не изолированы от заземляющей конструкции, соединяются более чем в одной точке. Простой пример этого показан на рисунке 17.

Рис. 17. Гибридная стратегия заземления.

В этом случае соединение между средней и правой цепями позволяет низкочастотным обратным токам протекать по заземляющей конструкции. На этих частотах структуру правильнее было бы описать как структуру с возвратом тока. При разработке стратегии заземления важно понимать, что проводящая конструкция может выполнять функцию заземления на одних частотах и ​​функцию обратного тока на других.

Например, в автомобиле средняя и правая цепи на рис. 17 могут представлять модуль управления тормозами и датчик скорости вращения колеса соответственно. Каждый из них заземлен на раму транспортного средства, чтобы соответствовать требованиям по излучению и излучениям на высоких частотах, но ни один из модулей не позволяет высокочастотным токам возвращаться на раму. Так что на высоких частотах рама представляет собой многоточечную заземляющую структуру.

На более низких частотах критически важные коммуникации будут выполняться с использованием дифференциальных сигналов, чтобы не допустить токов сигналов в кадр (и токов кадров в сигналы).Однако основания питания не обязательно должны быть изолированы. Силовые токи, поступающие в модули по питающим 12-вольтовым проводам, возвращались бы к аккумулятору по всем доступным путям. Таким образом, на низких частотах (например, постоянный ток – кГц) рама представляет собой не заземляющую структуру, а структуру с возвратом тока. Силовой ток в амперах, протекающий по раме из-за одного модуля, может индуцировать 100 милливольт на заземлении других модулей, но на большинство модулей не повлияют сотни милливольт на очень низких частотах.

Предположим, схема слева на рис. 17 представляет собой распределение мощности на стартер двигателя внутреннего сгорания. Эта цепь может потреблять сотни ампер тока во время запуска двигателя. Возврат этих токов на раму транспортного средства может привести к неприемлемому уровню шума в модулях, использующих раму в качестве обратного проводника силового тока. В этом случае может быть принято решение изолировать обратку от стартера и соединить ее с рамой в одной точке.

Стратегии заземления

Возможно, самое важное, что нужно сделать в отношении стратегий заземления, будь то для ЭМС или безопасности, заключается в том, что разрабатываемый продукт должен иметь такое заземление. Проблемы обычно возникают, когда заземляющий проводник рассматривается как проводник с обратным током или проводники с обратным током рассматриваются как заземляющие проводники.

Надлежащие стратегии возврата тока обычно сосредоточены на обеспечении путей с низкой индуктивностью для высокочастотных токов и поддержании контроля над путями низкочастотных токов.

Надлежащие стратегии заземления сосредоточены на определении и защите источника нулевого напряжения для каждой цепи и системы.

Одним из методов отслеживания того, служат ли проводники в первую очередь для функции заземления или для функции возврата тока, является их соответствующая маркировка. Например, назовите соединение с заземляющей структурой «заземление шасси» или «Шасси-GND», но используйте термин «цифровой возврат» или «D-RTN» для обозначения плоскости на печатной плате, основной функцией которой является возврат цифровых токов. к их источнику.Половина успеха в разработке хорошей стратегии заземления заключается в том, чтобы правильно распознать и сохранить целостность истинных оснований.

Еще одним важным аспектом любой стратегии заземления является определение структуры заземления. На системном уровне наземной конструкцией всегда является металлический корпус или каркас, если таковой имеется. На уровне платы, если плата соединяется с рамой, заземление платы должно быть там, где происходит это соединение. Если рамы нет или нет близости к раме, заземление платы обычно должно быть определено на одном из контактов разъема (часто на входе питания 0 вольт).

Вообще говоря, все крупные металлические объекты (например, кабели, большие радиаторы, металлические опоры и т. д.) должны быть прикреплены к заземляющей конструкции. Если это невозможно, они должны быть достаточно изолированы от наземной конструкции, чтобы гарантировать отсутствие значительных нежелательных взаимодействий. Медицинские изделия и многие высоковольтные системы требуют строгой изоляции между рамой или шасси и любыми токоведущими цепями. К сожалению, близлежащие высокочастотные цепи относительно легко индуцируют ток в микроамперах в этих структурах, чего достаточно, чтобы вызвать проблемы с излучаемыми помехами.Предотвращение этого без привязки к раме обычно требует ограничения полосы пропускания схемы, экранирования схемы и/или увеличения расстояния между схемой и рамой.

Каталожные номера

[1]   Американский национальный словарь стандартов по технологиям электромагнитной совместимости (ЭМС), электромагнитного импульса (ЭМИ) и электростатического разряда (ЭСР), ANSI C63.14-1992.

 

Правильный ответ помечен Неправильные ответы отмечены, если вы ответили неправильно

Инструкции: вернуться на главную страницу

 

  1. Печать эти страницы.
  2. Круг правильные ответы.
  3. Страница вплоть до последней страницы форм подтверждения и инструкций по рассылке.

 

Заземление а также «Общение» 60 вопросов, двухчасовой заочный курс CEU, основанный на NEC 2005 года.

  1. A (n) _____ представляет собой непреднамеренное электропроводящее соединение между незаземленным проводником электрической цепи и обычно нетоконесущие проводники, металлические корпуса, металлические дорожки качения, металлическое оборудование или земля.
  1. с заземлением кондуктор
  2. земля ошибка
  3. оборудование земля
  4. склеивание джемпер

250,2

  1. Для заземленных систем, токоведущие проводящие материалы, окружающие электрические проводники или оборудование или являющиеся частью такое оборудование должно быть заземлено, чтобы ограничить напряжение относительно земли на этих материалах.

               А. Правда
Б. Ложь

250,4(А)(2)

  1. Для незаземленных сетей, токоведущие проводящие материалы, окружающие электрические проводники или оборудование или являющиеся частью такое оборудование, должно быть соединено между собой и с системой питания заземленное оборудование таким образом, чтобы создать постоянное низкоимпедансное путь для тока замыкания на землю, который способен проводить _____.
  1. максимальный ток ответвленной цепи
  2. в не менее чем в два раза превышает максимальный ток замыкания на землю
  3. максимальный ток короткого замыкания, который может быть наложен на него
  4. эквивалентно основному сервисному рейтингу

250.4(Б)(2)

  1. Арматура проводника заземляющего электрода должна быть защищена от физический ущерб, будучи заключенным в _____, где может быть возможность физического повреждения.
  1. металл
  2. дерево
  3. эквивалент a или b
  4. нет из них

250,1

  1. В местах установки фазных проводов служебного ввода параллельно размер заземляющего проводника в каждой дорожке должен быть исходя из сечения незаземленного служебного проводника в дорожки, но не менее _____.
  1. 1/0 АВГ
  2. 2/0 АВГ
  3. 3/0 АВГ
  4. 4/0 АВГ

250.24(С)(2) и 310.4

  1. Несращиваемый _____, размер которого основан на производной фазе проводники должны использоваться для соединения заземляющих проводников оборудования отдельно выведенная система к заземляющему проводнику.
  1. система соединительная перемычка
  2. оборудование заземлитель
  3. с заземлением кондуктор
  4. заземление проводник электрода

250.30(А)(1)

  1. Каждый ответвительный провод к общему заземляющему электроду проводник для нескольких отдельно производных систем должен иметь размер в в соответствии с _____ на основании полученных фазных проводников отдельно производная система, которую он обслуживает.
  1. 250.122
  2. 250,66
  3. 310.15
  4. 250.118

250.30(А)(4)(б)

  1. Заземляющий электрод на отдельно стоящем здании или сооружении требуется там, где одна многопроводная ответвленная цепь обслуживает здание или структура.

А. Верно
Б. Ложь

250.32(А) Пример

  1. Должны быть разрешены системы с заземленной нейтралью с высоким импедансом для трехфазных систем переменного тока от 480 до 1000 вольт, где условия технического обслуживания и надзора обеспечить, чтобы только квалифицированные лица обслуживали установка и _____.
  1. непрерывность мощности требуется
  2. земля извещатели установлены на систему
  3. фаза-нейтраль грузы не обслуживаются
  4. все из них

250.36

  1. Электрод, залитый бетоном толщиной не менее 2 дюймов, расположенный внутри и вблизи нижней части бетонного фундамента или фундамента, который находится в прямой контакт с землей, допускается в качестве заземляющего электрода, когда он состоит из _____.
  1. по адресу стальные арматурные стержни или стержни длиной не менее 20 футов в дюймах или больше
  2. в не менее 20 футов оголенного медного провода калибра 4 AWG или больше
  3. а или б
  4. нет из них

250.52(А)(3)

  1. _____ не должны использоваться в качестве заземляющих электродов.
  1. Металл подземные газопроводные системы
  2. Алюминий электроды
  3. Металл обсадные трубы
  4. а и б

250.52(В)(1) и (2)

  1. Пластинчатые электроды должны быть установлены не менее _____ ниже поверхности земли.
  1. 8 футов
  2. 24 в.
  3. 30 в.
  4. 18 в.

250.53(Н)

  1. При использовании нескольких заземляющих стержней для заземления электрода, они должны быть разнесены не менее чем на _____.
  1. 6 футов
  2. 8 футов
  3. 20 футов
  4. 12 футов

250,56

  1. Проводники заземляющих электродов _____ и больше, не подвержена физическим повреждениям, может быть запущена по поверхности, если надежно крепится к конструкции.
  1. 6 АВГ
  2. 8 АВГ
  3. 10 АВГ
  4. 4 АВГ

250.64(Б)

  1. Соединение провода заземляющего электрода с заглубленный заземлитель (заводной заземлитель) должен быть изготовлен с указанным доступное терминальное устройство.

А. Правда

Б. Ложь

250,68(А) Пример 1

  1. Металлические корпуса и каналы для других целей, кроме обслуживания проводники должны быть заземлены, за исключением случаев, разрешенных 250.112 (я).

А. Правда

Б Ложь

250,86

  1. Соединительные перемычки должны использоваться вокруг _____ выбивных отверстий, пробиты или иным образом сформированы так, чтобы нарушать электрическое соединение К земле, приземляться. Стандартные контргайки или втулки не должны быть единственным средством для это склеивание.
  1. концентрический
  2. эксцентрик
  3. перфорированный
  4. а или б

250.92(Б)

  1. Соединительные перемычки для оборудования должны быть из меди или других коррозионно-стойких материалов. материал. Соединительная перемычка должна быть _____ или подобным подходящим проводником.
  1. проводник
  2. автобус
  3. винт
  4. любой из них

250.102(А)

  1. Общее правило для соединения перемычек оборудования, устанавливаемых на за пределами кабелепровода или корпуса является то, что они не могут быть длиннее 6 футов, но перемычка для соединения оборудования может быть длиннее 6 футов в местах расположения внешних полюсов с целью соединения или изолированного заземления секции металлических направляющих или колена, установленные в открытых металлических стояках кабелепровод или другие металлические каналы.

А. Правда

Б. Ложь

250.102(Е) Пример

  1. Металлические направляющие, корпуса, рамы и прочее нетоковедущие металлические части электрооборудования, установленные на в здании, оборудованном системой молниезащиты, может потребоваться расстояние от проводов молниезащиты, обычно 6 футов по воздуху или ___ через плотные материалы, такие как бетон, кирпич, дерево и т. д.
  1. 2 фута
  2. 3 фута
  3. 4 фута
  4. 6 футов

250.106 FPN

  1. Влагонепроницаемая гибкая металлическая труба (LFMC) до торгового размера может быть используется в качестве заземляющего проводника оборудования, если длина в любом заземлении обратный путь не превышает 6 футов, а проводники цепи, содержащиеся в кабелепровод защищен устройствами перегрузки по току, рассчитанными на _____ или менее когда кабелепровод не установлен для гибкости после установки.
  1. 15А
  2. 20А
  3. 30А
  4. 60А

250.118(6)(б)

  1. При увеличении размера незаземленных проводников Заземляющий провод оборудования не требуется наращивать, т.к. не является проводником с током.

А. Правда

Б. Ложь

250.122(Б)

  1. Заземляющий провод цепи допускается заземлять нетоковедущих металлических частей оборудования, кабельных каналов и др. ограждения со стороны подачи или внутри ограждения системы переменного тока средства отключения.

А. Правда

Б. Ложь

250.142(А)

  1. Заземляющий провод цепи не должен использоваться для заземление нетоковедущих металлических частей оборудования на стороне нагрузки _____.
  1. средства отключения обслуживания
  2. отдельно производные средства отключения системы
  3. сверхток устройства защиты для отдельно выведенных систем, не имеющих основного средства разъединения
  4. все из них

250.142(Б)

  1. Заземлитель вторичных цепей измерительных трансформаторов и для корпусов приборов должны быть не менее _____ медь AWG.
  1. 18
  2. 16
  3. 14
  4. 12

250.178

Текущий поток

  1. Когда электрический ток передается несколькими проводящими путями по которому течь, ток пойдет только по пути наименьшего сопротивления.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: В параллельных цепях ток разделяется и протекает через каждый отдельный параллельный путь в соответствии с действующим законом Кирхгофа. Так, когда есть несколько проводящих путей, по которым течет ток, он займет все доступные пути. Да, это правда, что больше тока будет течь через более низкий резистивный путь по сравнению с более высоким резистивным путем в параллельном цепи, но это не вопрос.

Текущий поток

  1. Важно заземлить металлические части на подходящее заземление . электрод , чтобы в случае замыкания на землю , опасного замыкания на землю ток будет зашунтирован в землю, подальше от людей; тем самым защищая их от поражения электрическим током.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Человек, касающийся металлического столба под напряжением, который только с заземлением будет испытывать ток от 90 до 120 мА через тело, что более чем достаточно для поражения электрическим током*.* уничтожение жизни с помощью электрического тока, IEEE/ANSI, Std 100. Помните: В параллельных цепях ток делится и течет через каждый отдельный параллельный путь. Ток через человека I = E/R I = 90 В*/1000 Ом** I = 0,090 А или 90 мА *IEEE 142, Заземление Промышленное и Коммерческие установки. ** IEEE 80, Руководство IEEE по безопасности в сети переменного тока Подстанции. Ток через землю I = E/R I = 120 В/25 Ом I = 4,8 А, не достаточно для срабатывания автоматического выключателя Напряжение на металлических частях никогда не может быть снижено или удалены заземлением металлических частей на землю.Единственный способ сделать установку безопасной от замыкания на землю до соединения электрическое оборудование к эффективному пути тока замыкания на землю , так что тока замыкания будет более чем достаточно для быстрого размыкания цепи устройство защиты и устраните замыкание на землю [250.2 и 250.4(A)(3)].

Текущий поток

  1. Заземлитель для дополнительного заземления электрод (например, заземляющий стержень для станка) должен иметь способность безопасно проводить любой ток короткого замыкания, который может быть наложен на него.Это достигается за счет выбора сечения проводника в соответствии с табл. 250.66 или табл. 250.122 в зависимости от условий.

А. Правда

Б. Ложь

Каталожный номер: размер дополнительного электрода не требуется в соответствии с NEC [250.54]. Во время замыкания на землю количество тока, протекающего через заземляющий проводник в землю, к источник питания, зависит от напряжения цепи и заземления сопротивление.Предполагая напряжение цепи 120 и сопротивление заземляющего стержня 25 Ом, ток, протекающий через заземляющий проводник в земля, к источнику питания, будет всего 4,8А, этого недостаточно, чтобы отключить цепь выключатель. I = E/R I = 120 В/25 Ом I = 4,8 А Из-за высокого заземления сопротивление, его нельзя использовать в качестве эффективного пути тока замыкания на землю [250,4(А)(5)]; поэтому заземлитель для дополнительного электрода размер не соответствует NEC [250.54].

Сброс ошибки

  1. Электрооборудование должно быть заземлено так, чтобы достаточный ток короткого замыкания будет протекать через устройство защиты цепи для быстрого открытия и устранения замыкания на землю . Например, 20А. автоматический выключатель сработает и обесточит замыкание на землю 120 В до металлический столб, заземленный на заземляющий стержень сопротивлением 25 Ом.

А. Правда

Б.Ложь

Ссылка: Замыкание на землю , которое опирается на землю как путь возврата неисправности к источнику не способен проводить достаточный ток для устранения замыкания на землю [250.4(A)(5)]. Результат опасное напряжение между металлическими частями и землей существует. Предполагая напряжение цепи 120 и сопротивление заземляющего стержня 25 Ом, ток, протекающий через заземление проводник в землю, к блоку питания, будет всего 4.8А, не достаточно, чтобы отключить автоматический выключатель. I = E/R I = 120 В/25 Ом I = 4,8 А Ток через человека I = E/R I = 90 В*/1000 Ом** I = 0,090 А или 90 мА *IEEE 142, Заземление промышленных и коммерческих установок. ** IEEE 80, Руководство IEEE по безопасности на подстанциях переменного тока. Если бы металлический столб был соединил с эффективной цепью тока замыкания на землю , тока замыкания на землю будет достаточно, чтобы быстро разомкнуть цепь 20А защитное устройство [250.2 и 250,4(А)(3)]. Результат опасное напряжение на металлических деталях будет снято. I = E/Z T I = 120 В/0,405 Ом* I = 296 А *Эффективный путь тока замыкания на землю:

Обслуживание: 100 футов 3/0 AWG для медных кабелей Z = 0,0766 Ом на 1000 футов x 0,20 (таблица в главе 9). 8) Сервис Z = 0,015 Ом

Филиал цепи: 100 футов медной ветви 12 AWG Z = 1,93 Ом на 1000 футов x 0,20 (глава 9 Таблица 8) Отвод Z = 0,39 Ом

Электрооборудование

  1. Электрическое оборудование должно быть заземлено , чтобы гарантировать, что опасное напряжение на металлических деталях в результате замыкания на землю может быть снижена до безопасного значения.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не уменьшить напряжение на металлических частях в результате замыкания на землю , потому что земля не может служить в качестве эффективного пути тока замыкания на землю [250,5 (A) (5)]. При напряжении цепи 120 В и заземлении сопротивление стержня 25 Ом, ток протекающий через заземление проводник в землю, к блоку питания, будет всего 4.8А, не достаточно, чтобы отключить автоматический выключатель. I = E/R I = 120 В/25 Ом I = 4,8 А Ток через человека I = E/R I = 90 В*/1000 Ом** I = 0,090 А или 90 мА *IEEE 142, Заземление промышленных и коммерческих установок. ** IEEE 80, Руководство IEEE по безопасности на подстанциях переменного тока. Единственный способ сделать этот монтажный сейф от замыкания на землю к связи электрическое оборудование к эффективному пути тока замыкания на землю , так что тока замыкания будет более чем достаточно для быстрого размыкания цепи устройство защиты; тем самым устраняя замыкание на землю и удаляя опасное напряжение прикосновения [250.2 и 250,4(А)(3)].

Электрооборудование

  1. Металлические светофорные столбы и крышки люков должны быть заземлены к подходящему заземляющему электроду , чтобы убедиться, что опасное напряжение на металлических деталях в результате замыкания на землю можно уменьшить до безопасное значение.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не уменьшить напряжение на металлических частях в результате замыкания на землю , потому что земля не может служить в качестве эффективного пути тока замыкания на землю [250.5(А)(5)]. Единственный способ защитить эту установку от замыкание на землю к соединению металлических опор светофора и крышки люка к эффективному пути тока замыкания на землю , так что тока замыкания будет более чем достаточно для быстрого размыкания цепи устройство защиты; тем самым устраняя замыкание на землю и удаляя опасное напряжение прикосновения [250,2 и 250,4(A)(3)].

Электрооборудование

  1. Заземление металлических крышек люков на подходящее заземление электрод гарантирует, что опасное напряжение на металлических деталях, возникающее в результате замыкание на землю можно уменьшить до безопасного значения.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не уменьшить напряжение на металлических частях в результате замыкания на землю , потому что земля не может служить в качестве эффективного пути тока замыкания на землю [250,5 (A) (5)]. Единственный способ защитить эту установку от заземления . неисправность заключается в изоляции крышки люка от частей, находящихся под напряжением, или к связи металлические детали к эффективному пути тока замыкания на землю , так что тока замыкания будет более чем достаточно для быстрого размыкания цепи устройство защиты; тем самым устраняя замыкание на землю и удаляя опасное напряжение прикосновения [250.2 и 250,4(А)(3)].

Сервисное оборудование

  1. Сервисное оборудование должно быть заземлено на заземление электрод , чтобы гарантировать, что опасное напряжение на металлических частях, вызванное замыкание на землю , можно удалить или уменьшить до безопасного значения.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не снятие или снижение напряжения на металлических деталях в результате замыкания на землю потому что земля не может служить эффективным путем тока замыкания на землю [250.5(А)(5)]. Единственный способ сделать эту установку защита от замыкания на землю к обвязке сервисного оборудования к эффективному путь тока замыкания на землю , так что ток замыкания будет больше, чем достаточно для быстрого размыкания цепи защитного устройства; тем самым очищая землю ошибка и устранение опасного напряжения прикосновения [250,2, 250,4 (A) (3) и 250,24(С)].

Сервисное оборудование

  1. Сервисное оборудование заземлено на заземление электрод для обеспечения того, чтобы металлические части, подверженные замыканию на землю, остаются при том же потенциале, что и земля.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не участие в уменьшении разности потенциалов между металлическими частями и землей от замыкания на землю . Единственный способ сделать эту установку безопасной — склеить . сервисное оборудование к эффективной цепи тока замыкания на землю , чтобы тока замыкания на землю будет более чем достаточно для быстрого открытия устройство защиты цепи; тем самым устраняя замыкание на землю и снятие опасного напряжения прикосновения [250.2, 250,4(А)(3) и 250,24(С)].

Сервисное оборудование

  1. Заземление сервисного оборудования на заземление электрод необходим для стабилизации напряжения в системе.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Земля не участвует в стабилизации напряжения системы. Напряжение в системе стабилизируется заземлением вторичной обмотки сети. [250.4(А)(1)].

Сервисное оборудование

  1. Заземление сервисного оборудования гарантирует, что все металлические части оборудования, с которыми может соприкасаться персонал, всегда находятся или около нуля (0) вольт относительно земли (земли).

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Земля не служит для установления или поддержание нулевой разности потенциалов между металлическими частями электрических оборудования и земли во время замыкания на землю.

Отдельно производная система

  1. Металлические части отдельно производных систем заземлены чтобы убедиться, что напряжение, измеренное между металлическими частями электрическая установка и земля остаются под одним и тем же потенциалом во время замыкание на землю.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Земля не служит для установления или поддержание нулевой разности потенциалов между металлическими частями электрических оборудование и земля.

Отдельно производная система

  1. Отдельные системы должны быть заземлены к заземляющему электроду , чтобы гарантировать, что опасное напряжение на металле части, вызванные замыканием на землю , могут быть удалены или уменьшены до безопасное значение.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление отдельной системы на заземление бесполезно для снятия или снижения напряжения на металлических частях, вызванных замыканием на землю . Единственный способ защитить эту установку от заземления . неисправность связана с соединением металлических частей отдельно производной системы с помощью соединительной перемычки системы , чтобы ток замыкания на землю будет достаточно, чтобы быстро разомкнуть цепь защитного устройства; тем самым устранение замыкания на землю и удаление опасного напряжения прикосновения [250.2, 250,4(А)(3) и 250,4(А)(3)].

Отдельно производная система

  1. Незаземленная система получила свое название из-за того, что обе отдельно выведена система и металлический корпус отдельно производные системы изолированы от земли (земли).

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: NEC требует отдельно металлический корпус незаземленного . производные системы должны быть заземлены на заземляющий электрод [250.30(В)(1)].

Трансформаторы

  1. Отсутствие заземления металлический корпус трансформатора на заземляющий электрод может привести к опасной разнице потенциал между металлическими частями разных отдельно выведенных системы .

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлический корпус трансформатора к заземлению электрод не требуется для уменьшения разности потенциалов между металлические детали различных отдельно производных систем .Это потому что разницы между металлическими частями отдельно выведенного нет систем, ведь все металлические части электроустановок должны быть подключен к цепи эффективного тока замыкания на землю [250,4 (A) (3)]. НЭК требуется, чтобы металлический корпус всех отдельно производных систем был заземлен к подходящему заземляющему электроду [250.30(A)(3) и (7)], хотя технических причин для этого нет.

Генераторы

  1. Металлический корпус генераторов заземлен к подходящему заземляющему электроду , чтобы убедиться, что опасное напряжение на металлических частях, вызванных замыканием на землю , можно снизить до безопасного стоимость.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не снять или уменьшить напряжение на металлических деталях в результате замыкания на землю потому что земля не может служить эффективным путем тока замыкания на землю [250.5(А)(5)]. Единственный способ сделать эту установку сейф от замыкания на землю к связь металлический корпус генератора к эффективной цепи тока замыкания на землю , так что неисправность тока будет более чем достаточно, чтобы быстро разомкнуть цепь защитного устройства; тем самым устраняя замыкание на землю и удаляя опасное напряжение прикосновения [250,2, 250,4 (А) (3) и 250,30 (А) (1)].

Удаленное здание

  1. Средства отключения здания в удаленном здании с поставкой фидером должен быть заземлен на заземляющий электрод для обеспечения что опасное напряжение на металлических частях, вызванное замыканием на землю , могут быть удалены или уменьшены до безопасного значения.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не снять или уменьшить напряжение на металлических деталях в результате замыкания на землю потому что земля не может служить эффективным путем тока замыкания на землю [250,5(А)(5)]. Единственный способ сделать эту установку сейф от замыкания на землю к связь отключение здания означает эффективный путь тока замыкания на землю , так что неисправность тока будет более чем достаточно, чтобы быстро разомкнуть цепь защиты устройство; тем самым устраняя замыкание на землю и удаляя опасное прикосновение напряжение [250.2, 250,4(А)(3) и 250,32(В)].

Удаленное здание

  1. Металлические разъединительные средства в удаленном здании, питается фидером с заземляющим проводником оборудования , не требуется заземление на заземляющий электрод .

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление отключения удаленного здания средства на землю необходимо снизить напряжение на металлических частях от молния; тем самым снижая вероятность пожара, вызванного повышенным напряжением ищет путь к земле, пробиваясь через горючие материалы.Оборудование заземляющий проводник обеспечивает низкоомный путь к источнику, необходимый для устранения замыкания на землю ; его функция не в том, чтобы служить путем для молния на землю.

Уличный металлический фонарный столб

  1. Металлические столбы наружного освещения должны быть заземлены на подходящий заземляющий электрод , чтобы гарантировать, что опасное напряжение на металлические детали, вызванные замыканием на землю , могут быть уменьшены до безопасного стоимость.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление металлических частей на землю не снять или уменьшить напряжение на металлических деталях в результате замыкания на землю потому что земля не может служить эффективным путем тока замыкания на землю [250,5(А)(5)]. Единственный способ сделать эту установку защита от замыкания на землю заключается в соединении металлического фонарного столба с эффективным путь тока замыкания на землю, так что ток замыкания будет больше, чем достаточно для быстрого размыкания цепи защитного устройства; тем самым очищая замыкание на землю и устранение опасного напряжения прикосновения [250.2 и 250,4(А)(3)].

Уличный металлический фонарный столб

  1. Заземление металлических фонарных столбов к заземляющему электроду помогает в снижении поражения молнией светильников на металлическом фонарном столбе от прямого удара молнии.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Если молния ударит в столб, светильник на полюс тост. С этим ничего нельзя поделать.

Уличный металлический фонарный столб

  1. Заземление металлических фонарных столбов на заземляющий электрод помогает предотвращение повреждения электропроводки и оборудования здания от удара молнии один из металлических фонарных столбов.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Заземление металлического фонарного столба на землю ничего не дает для предотвращения повреждения внутренней проводки и оборудования здания от молния. Внутренняя проводка и оборудование могут быть защищены от индуцированные молнией переходные процессы напряжения на проводниках цепи с помощью правильно спроектированные защитные устройства ТВСС.

Уличный металлический фонарный столб

  1. Заземление металлических фонарных столбов к заземляющему электроду Это необходимо для предотвращения повреждения молнией бетонного основания столба.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Ральф Ли в исследовании 1966 года доказал, что молния не растрескивать бетон заземляющего электрода в бетонном корпусе.

Чувствительное электронное оборудование

  1. Исследования показали, что система заземления с низким сопротивлением улучшает качество электроэнергии для чувствительного электронного оборудования.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Если молния ударит в столб, земля не поможет улучшить электроэнергию. качественный.

Чувствительное электронное оборудование

  1. Одноточечное заземление повышает производительность оборудования за счет предотвращение токов контура заземления.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Заземление чувствительного электрооборудования к тому же электроду не имеет смысла предотвращать или уменьшать токи контура заземления. Это потому что токи контура заземления протекают при неправильном подключении нейтрали к земле выполняются на стороне нагрузки сервисного оборудования или отдельно производных систем в нарушение 250.142. Чтобы устранить токи контура заземления, просто убедитесь, что установка соответствует NEC.

Чувствительное электронное оборудование

  1. Исследования показали, что электроника, чувствительная к заземлению, оборудования на изолированное противовесное заземление повышает производительность оборудования.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Заземление чувствительного электронного оборудования на землю не используется для улучшения производительности оборудования или качества электроэнергии.Как на самом деле, заземляющее оборудование на изолированный заземляющий электрод может привести к повреждению оборудования, когда протекающий ток молнии создает потенциал разница между противовесом и основанием конструкции.

Чувствительное электронное оборудование

  1. Если электрическая система правильно установлена ​​и работает в норме не должно быть разности потенциалов (напряжений) между клемма нейтрали и клемма заземления на розетке.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Между нейтралью и клеммы заземления в розетке. Например: NEC рекомендует, чтобы при проводимости нагрузки максимальное падение напряжения составляло 3% для фидер, который составляет 3,6 В для цепи 120 В. При этом условии напряжение (падение напряжения нейтрали фидера), измеренное между розетками нейтральные и заземляющие клеммы будут 1,8 В, если ток не течет через ответвленная цепь, питающая розетку.Естественно, если ответвленная цепь под нагрузкой напряжение между нейтралью и клеммой заземления будет больше чем 1,8В. Исследование, проведенное Исследовательским институтом электроэнергетики (EPRI), продемонстрировало что повышенное напряжение между нейтралью и землей не влияет на работу оборудования.

Паразитное напряжение или нейтраль-земля Напряжение (НЭВ)

  1. Проводка заземления помещений на низкоомную заземляющую сетку может помочь уменьшить паразитное напряжение или напряжение нейтрали относительно земли на металлических деталях.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Заземление металлических частей на землю бесполезно в уменьшении бродячих или NEV Напряжение. Однако склеивание металлических частей вместе уменьшает разницу в потенциал между металлическими частями, но блуждающий или NEV напряжение, измеренное между металлическими частями и землей, не будет уменьшенный. Блуждающее напряжение или напряжение нейтрали по отношению к земле может исходить от электрической система распределения коммунальных услуг, электрическая система здания или и то, и другое источники.

Паразитное напряжение или NEV

  1. Заземление металлических частей электрооборудования на эквипотенциальная плоскость может помочь уменьшить рассеяние или NEV напряжения на металлических частях.

А. Правда

Б. Ложь

Артикул: Соединение металлических деталей с эквипотенциальной плоскостью не уменьшить разность потенциалов между металлическими частями и эквипотенциальная плоскость, но блуждающая или NEV напряжение, измеренное между металлическими частями и землей, не будет уменьшенный.

ТВСС

  1. Для правильной работы необходимо заземление с низким сопротивлением ограничителей перенапряжения переходных процессов (ОИПН).

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Земля не используется в работе TVSS устройство. Устройства защиты ТВСС защищают электрооборудование путем шунтирования высокочастотные импульсные токи от нагрузки и обратно к источнику через проводники цепи, а не через землю.

Общий

  1. Поскольку соленая вода обладает большей проводимостью, чем пресная, человек с большей вероятностью получит удар током во время плавания в соленой воде марина, чем пресноводная марина.

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Поскольку градиент напряжения в соленой воде значительно ниже, чем в пресной воде, вероятность смерти будет выше в пресной водная пристань.

Общий

  1. А 115В фен, подключенный к розетке с защитой GFCI, всегда сработает, если его погруженный в воду?

А.Правда

Б. Ложь

Ссылка: Если вода содержится в неметаллической раковине или ванне, где нет токопроводящего пути к источнику питания, GFCI защитное устройство не опрокинется, и вода будет под напряжением с опасным градиент напряжения!

Общий

  1. Если установлена ​​система молниезащиты, она должна быть заземлен на независимый заземляющий электрод без каких-либо электрических подключение к электросети здания.

 

А. Правда

Б. Ложь

Ссылка: Система молниезащиты должна быть приклеены к системе заземляющих электродов здания или сооружения в соответствии с NFPA 780, Кодексом защиты от молнии и NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс [250.106].

58. Путь тока замыкания на землю представляет собой электрически токопроводящий путь от точки из межфазная неисправность, распространяющаяся на ______

А.земля

Б. земля

С. электроснабжение источник

D. ничего из вышеперечисленного

250,2

59. Электрические системы заземляются на ______ для стабилизации напряжения в системе.

А. наземный

Б. земля

С. электроснабжение источник

D. ничего из вышеперечисленного

250,4(А)(1)

60.  Для систем с заземлением металлические части электрооборудования в здании или сооружении должны быть подключен к _____ с целью ограничения напряжения на землю на эти материалы.

А. наземный

Б. земля

С. электроснабжение источник

D. ничего из вышеперечисленного

250,4(А)(1)

Чтобы получить продолжение Образовательные кредиты следуют приведенным ниже инструкциям.

 

  1. Печать вышел первым.
  2. Заполнить во всех применимых областях.
  3. Включить ваш сертификат или номер лицензии.
  4. Колодец позаботьтесь о кредитовании государством и отправке вам теста по почте Результаты.

 

Отправить по почте

  1. Тест и листы ответов.
  2. Заполнить из этой формы ниже полностью.
  3. Применимо сборы чеком на имя Гэри Клинки.
  4. Адрес электронной почты: Гэри Клинка, 228 Mandella Ct Neenah WI 54956.
  5. Вопросы по телефону: 920-727-9200 офис и факс или 920-740-6723 сотовый [email protected]

 

——————————————Образовательный курс Форма подтверждения посещаемости ————————

 

Имя участника Дата

 

Адрес

 

Регистрационный номер Телефон №

 

Название и название курса                    Заземление а также Склеивание

 

Перечислите названия всех учетных данных участника

 

Начисленные часы                       2 часов

 

Адрес электронной почты Факс №

 

Введите коды купонов для скидок

————————————————— ————————————————— ——

 

Заполняет Гэри Клинка www.garyklinka.com Моя учетная ссылка #70172

 

Пароль курса Идентификатор курса №                   8251

 

Участник прошел курс более чем на 70% счет на дату

 

Подпись инструктора

 

 

 

 

 

 

Mitchell 2680-1/0 Комплект для трехфазного электрического заземления

Mitchell 2680-1/0 Комплект для трехфазного электрического заземления — 1/0 четырехсторонний кластер заземления

Магазин не будет работать корректно в случае, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Номер детали Митчелл

ММЖ-2680-1/0

Наличие

Обычно в наличии, звоните если срочно

Краткий обзор

Mitchell 2680-1/0 Комплект для трехфазного электрического заземления — отличная система для заземления трехфазной системы.4-контактные соединители используются для создания общего соединения между выводами проводника и заземляющим проводом комплекта заземления. Универсальная конструкция позволяет использовать его для распределительных устройств, находящихся под напряжением, а также для заземления воздушных распределительных линий.

В этом наборе используется кабель 1/0 с желтой оболочкой.

Mitchell 2680-1/0 Комплект для трехфазного электрического заземления

Этот заземляющий узел соответствует требованиям класса 2 (21 кА, 15 циклов).

Этот комплект заземления включает:

  • по 1 шт. — Четырехходовой разъем
  • 4 шт. — зубчатые кулачковые зажимы 1,5 дюйма
  • 34 фута. — 1/0 Cu. Кабель с желтой изоляцией (две 10-футовые ветви, одна 6-футовая ветвь и одна 8-футовая заземляющая ветвь)
  • 8 шт. — Втулки
  • Полностью собранный
Дополнительная информация
Вес 26.000000
Продукт включает Две 10-футовые опоры, одна 6-футовая опора и одна 8-футовая заземляющая опора, каждая с 1,5-дюймовым C-образным зажимом.
Производитель Инструмент Митчелла
МПН 2680-1/0
Каталожный номер Митчелла HFP-2680

Другие продукты из этой линии

Системы защиты от замыканий на землю

: основы тестирования производительности

В этом руководстве представлен общий обзор процедур проверки и испытаний простых систем защиты от замыканий на землю нулевой последовательности и нулевой последовательности.Фото: TestGuy.

Замыкание на землю — это тип электрической неисправности или состояния короткого замыкания, возникающего в результате любого непреднамеренного соединения между незаземленным проводником электрической цепи и обычно нетоконесущими проводниками, металлическими корпусами, металлическими дорожками качения, металлическим оборудованием или землей.

Возникающая в результате замыкания на землю дуга настолько мощная, что способна вывести из строя электрическое оборудование быстрее, чем защита от перегрузки по току сможет обнаружить и устранить неисправность.Это возможно, потому что в системе достаточно напряжения для поддержания дуги между одной фазой и землей, но недостаточно тока для срабатывания главного выключателя или предохранителя.

По этой причине необходима отдельная форма защиты для защиты оборудования от коротких замыканий, которые невозможно обнаружить с помощью функций перегрузки по току. Защита от замыкания на землю требуется NEC и обычно устанавливается только в цепях и сетях 480/277 вольт, 1000 ампер и выше.

Проверка работоспособности систем замыкания на землю требуется в соответствии с разделами 230 Национального электротехнического кодекса (NEC).95(С) и 517.17(D) . Защита от замыкания на землю может быть обеспечена для 3-проводного и 4-проводного оборудования, питаемого от 4-проводного источника с глухозаземленным заземлением, соединенного звездой или треугольником.


Защита оборудования от замыканий на землю (согласно статье 230.95 NFPA 70-2017 (NEC)

«Должна быть обеспечена защита оборудования от замыканий на землю для глухозаземленных электрических сетей с напряжением более 150 вольт относительно земли, но не более 1000 вольт между фазами для каждого разъединителя с номинальным током 1000 ампер или более.»

«Заземляющий провод для системы с глухозаземленной звездой должен быть соединен непосредственно с землей через систему заземляющих электродов, как указано в 250.50, без установки каких-либо резисторов или импедансных устройств».

«Номинал рабочего разъединителя должен рассматриваться как номинал самого большого предохранителя, который может быть установлен, или наивысшая уставка отключения по постоянному току, для которой рассчитано или может быть отрегулировано фактическое устройство максимального тока, установленное в автоматическом выключателе.»


Принцип работы реле замыкания на землю

Системы защиты от замыканий на землю работают по принципу дисбаланса между нейтралью и фазными проводниками. Когда в электрической системе происходит замыкание на землю, компоненты, находящиеся под напряжением, контактируют с заземленными компонентами, что приводит к протеканию тока через заземляющие проводники.

При токе, который обычно возвращается к служебному входу через нейтральный проводник, теперь отведенный к заземляющей шине, через нейтральный проводник возвращается меньший ток, чем первоначально вытекал через фазный проводник.

Трансформаторы тока используются для определения величины тока, протекающего по проводнику. В этой системе используются два основных трансформатора тока:

1. Остаточный датчик

Пример системы защиты от остаточного замыкания на землю. Фото: TestGuy.

Когда отдельные трансформаторы тока подключены с противоположной полярностью по отношению к нейтральному и фазному проводникам, два сигнала будут уравновешены, когда между ними протекает одинаковый ток. Если есть дисбаланс в сигналах, будет производиться вторичный ток, который используется для срабатывания реле замыкания на землю.

2. Нулевая последовательность

Пример системы защиты от замыканий на землю нулевой последовательности. Фото: TestGuy.

Все фазные проводники и нулевой проводник (если применимо) проходят через окно ТТ нулевой последовательности, заземляющий проводник — нет. При равных величинах тока, протекающего между фазным током и током нейтрали, сигнал гасится. Если ток протекает через заземляющий проводник, он не пройдет через ТТ, что приведет к дисбалансу.


Основы тестирования производительности

Максимальная надежность системы защиты от замыканий на землю зависит от прочности каждого элемента в цепи, такого как твердотельный датчик , монитор, проводка управления, источник питания управления, независимый расцепитель и средства отключения цепи .Если один элемент неправильно подключен, не работает, не откалиброван или поврежден, защита от замыкания на землю может не сработать.

По этой причине необходимо полное периодическое техническое обслуживание и электрические испытания оборудования квалифицированным персоналом для проверки компонентов и механизмов, которые могут выйти из строя, выйти из строя и/или потерять калибровку.

Проверка системы защиты от замыканий на землю (согласно статье 230.95(C) NFPA 70-2017 (NEC)

«Система защиты от замыканий на землю должна быть проверена на работоспособность при первой установке на месте.Это испытание должно проводиться квалифицированным(и) лицом(ами) с использованием процесса испытания с подачей первичного тока в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к оборудованию. Должен быть сделан письменный отчет об этом испытании, который должен быть доступен компетентному органу».


Вопросы безопасности

Проверка работоспособности систем защиты от замыканий на землю должна выполняться только на обесточенных электрических системах квалифицированным персоналом. В частности, при испытаниях, требующих использования сильноточного испытательного комплекта, обычно необходимо воспользоваться услугами квалифицированной организации полевых испытаний.Поскольку тестирование проводится на служебном входе, в существующих системах требуется отключение электроэнергии.

Процедуры испытаний, описанные ниже, состоят из подачи полного первичного тока в фазу оборудования и нейтральные проводники для дублирования протекания тока замыкания на землю в различных условиях. Необходимое испытательное оборудование включает в себя сильноточный источник питания, способный выдавать до 1000 ампер или более при напряжении 2,5 вольта или аналогичный.

Используя более низкие настройки срабатывания тока замыкания на землю на реле и прерывателях или переключателях, ток, необходимый для срабатывания, можно поддерживать на минимальном уровне, например 300 или 400 ампер или меньше.Если инспекционные органы требуют испытаний при полной настройке GFP, может потребоваться источник тока, способный подавать 1200 ампер или более.


Эксплуатационные испытания систем защиты от замыканий на землю нулевой последовательности

Защиту от замыканий на землю нулевой последовательности очень просто проверить. Одной из наиболее важных проверок является визуальная проверка того, что только правильное количество фазных и нулевых проводников проходит через датчик тока нулевой последовательности в правильном направлении.

Для тестирования производительности необходимо провести два теста:

1.Проверка отсутствия срабатывания

Замыкание на землю нулевой последовательности без срабатывания Пример процедуры тестирования. Фото: TestGuy

Убедитесь, что нулевой и фазовый проводники проходят через датчик и в одном направлении, подключив источник испытательного тока к точкам A1 и N1 с помощью перемычки между A2 и N2 . Главный выключатель не должен срабатывать, когда испытательный ток превышает заданные значения срабатывания и временной задержки.

2. Тест отключения

Пример процедуры проверки отключения при замыкании на землю нулевой последовательности.Фото: TestGuy

Подтвердите непрерывность цепи заземления от шины заземления до нейтрали, подключив источник испытательного тока к точкам A1 и N1 с помощью перемычки между A2 и G1 . Главный выключатель должен сработать, когда испытательный ток превысит предустановленные настройки срабатывания и временной задержки.

Функциональный тест

Для быстрой проверки проводки трансформатора тока и привода отключения можно провести один тестовый провод через датчик нулевой последовательности, чтобы создать вторичный ток, способный активировать реле замыкания на землю.Если требуемый ток не может быть достигнут, измерительный провод можно обернуть вокруг датчика один или несколько раз, чтобы увеличить вторичный ток, создаваемый датчиком.

Важно отметить, что этот метод не проверяет, проходят ли фазный и нулевой проводники через датчик в одном направлении, а также не проверяет непрерывность пути заземления от заземляющей шины к нейтрали.


Эксплуатационные испытания систем защиты от остаточных замыканий на землю

NEC Статья 250.23 требует, чтобы всякий раз, когда обслуживание осуществляется от системы с заземленной нейтралью, заземленный проводник нейтрали должен быть подведен к оборудованию ввода обслуживания и соединен с корпусом оборудования и заземляющей шиной, даже если заземленный проводник не требуется для нагрузки, питаемой от сети. сервис. Это необходимо для обеспечения обратного пути тока замыкания на землю с низким импедансом к нейтрали, чтобы гарантировать работу устройства максимального тока.

Перед проверкой работоспособности 3-фазных 4-проводных систем защиты от замыканий на землю необходимо снять соединительную перемычку и провести испытание сопротивления изоляции между нейтральным проводником и заземляющей шиной, чтобы убедиться в отсутствии дополнительных заземляющих соединений после основной соединительной перемычки.

При выполнении дополнительных заземляющих соединений после основной заземляющей перемычки чувствительность системы защиты снижается. После проверки сопротивления нейтрали и заземления снова подключите соединительную перемычку, прежде чем приступать к тестированию высоким током.

Для проверки работы систем защиты от замыканий на землю можно выполнить четыре основных теста:

1. Без поездки

Система защиты от остаточного замыкания на землю – пример процедуры испытаний без срабатывания.Фото: TestGuy.

Для правильной работы системы защиты от замыканий на землю необходима правильная полярность нейтрали и фазы CT . Проверка отсутствия срабатывания проводится для имитации нормальных условий нагрузки, проходя через датчик фазы и обратно через датчик нейтрали в правильном направлении.

Подтвердите правильность полярности подключения датчика, подав тестовый ток в точках A1 и N1 с помощью перемычки с A2 на N2 .Поскольку два трансформатора тока компенсируют друг друга, срабатывание реле замыкания на землю не ожидается. Ток должен быть повышен и удерживаться выше предопределенной настройки срабатывания в течение времени, превышающего предопределенную временную задержку.

2. Поездка

Система защиты от остаточного замыкания на землю – пример процедуры испытаний без срабатывания. Фото: TestGuy.

Тест отключения имитирует замыкание на землю в системе, проходя через фазовый датчик и возвращаясь через заземляющую шину, эффективно обходя датчик нейтрали через перемычку.

Подтвердите непрерывность пути заземления от шины заземления к нейтрали, подключив испытательный ток к точкам A1 и N1 с помощью перемычки между точками A2 и G1 . Реле замыкания на землю должно сработать, как только подаваемый ток превысит заданное настройка срабатывания в течение времени, установленного изготовителем.

3. Полупоездка

Система защиты от остаточного замыкания на землю — пример процедуры испытаний на полпути.Фото: TestGuy.

Когда требуемый тестовый ток для срабатывания реле замыкания на землю не может быть достигнут, тест полуотключения является простым способом проверки полярности нейтрального датчика. Это называется испытанием на половину отключения, потому что оно требует половины тока, необходимого для выполнения обычного испытания на отключение.

В тесте используются те же соединения, что и в тесте без срабатывания, за исключением того, что нейтральный провод подключается в противоположной ожидаемой полярности. Когда ток пропускается через каждый ТТ, половинное отключение имеет аддитивный эффект, приводя к удвоению вторичного тока, вместо его компенсации, как в тесте без отключения.

Выполните этот тест, подключив источник тестового тока к точкам A1 и N2 с помощью перемычки между точками A2 и N1 . Реле замыкания на землю должно сработать, как только подаваемый ток превысит половину заданной уставки срабатывания в течение продолжительного времени. в пределах предустановленных производителем допусков по выдержке времени.

4. Отключение датчика нейтрали

Система защиты от остаточного замыкания на землю — пример процедуры испытаний датчика нейтрали. Фото: TestGuy.

Системы защиты от замыканий на землю можно активировать, пропуская ток только через датчик нейтрали, что эквивалентно тесту отключения без использования датчика фазы. Это быстрый функциональный тест, который продемонстрирует работу датчика нейтрали, реле и независимого расцепителя. Это не доказывает правильность соотношения между датчиками нейтрали и фазы.

Проверьте работу датчика нейтрали, подключив источник испытательного тока к точкам N1 и N2 . Реле замыкания на землю должно сработать, как только подаваемый ток превысит предопределенную настройку срабатывания в течение времени, не превышающего заданный производителем допуск задержки по времени.


Другие аспекты систем защиты от замыканий на землю

Поскольку окончательная надежность системы защиты от замыканий на землю зависит от прочности каждого элемента в цепи, другие испытания в дополнение к подаче тока через датчики тока для проверки характеристик срабатывания и временных характеристик реле должны включать:

  1. Проверка работы реле при пониженном управляющем напряжении (на одной фазе может быть 0 В во время замыкания на землю)
  2. Контрольная проводка для проверки сопротивления изоляции, чтобы убедиться в адекватной изоляции и отсутствии короткого замыкания
  3. Проверьте работу специальных функций, таких как блокировка зон, чтобы проверить возможности блокировки с временной задержкой
  4. Проверить правильность работы всех функций панели самотестирования.
  5. Электрические испытания датчиков тока, таких как соотношение и сопротивление изоляции.

Каталожные номера

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Подробно объясняется принцип нулевой линии и линии заземления

Многие люди неправильно понимают нулевую линию. Каков принцип нулевой линии и линии земли? Слушайте учителя внимательно.

01

Начнем с цифры 1

Есть только три фазные линии L1/L2/L3 и нейтральная линия n из трех фазных линий. Напряжение трехфазных линий к линии N 220 В, а напряжение между фазными линиями 380 В.

Выражение напряжения переменного тока выглядит следующим образом:

Выражение переменного тока выглядит следующим образом:

Обратите внимание, что когда три фазы сбалансированы, напряжение и ток на нулевой шине имеют следующие характеристики:

На рис. 1 этой характеристикой обладает только нейтральная шина, обозначенная буквой «n», а нейтральная ответвленная линия этой характеристикой не обладает.

Для ответвления нейтральной линии ток, протекающий через нейтральную линию, равен току, протекающему через фазную линию, а направление противоположно.

Давайте посмотрим на рисунок 1. Нейтральная линия на рисунке 1 разорвана, поэтому перед точкой разрыва напряжение нейтральной линии по-прежнему равно нулю, но сзади точки разрыва, если три фазы уравновешены, его напряжение равно нулю; но если три фазы не сбалансированы, напряжение нейтральной линии за точкой разрыва возрастет до фазного напряжения.

На самом деле, пока три фазы не сбалансированы, напряжение нейтральной линии будет расти, даже если нейтральная линия не разорвана.

02

Посмотрим на рисунки 2 и 3

На рис. 2 нейтраль трансформатора заземлена, что в национальных стандартах и ​​спецификациях называется системным заземлением. Обратите внимание, что символ земли здесь означает землю.

Есть два значения заземления системы

Первое значение: заземление системы запирает потенциал нейтрали трансформатора в нулевой точке земли.

Второе значение: обеспечивает канал для заземляющего тока системы.

Стоит отметить, что линия N на рисунке 2 имеет рабочее заземление, поэтому ее символ изменился на перо, также известное как нулевая линия.

Точное название нейтральной линии — защитная нейтральная линия. Здесь защита имеет приоритет над функцией нейтральной линии.

Из предыдущего обсуждения мы уже знаем, что в случае обрыва нулевой линии, поскольку нулевая линия имеет функцию нейтральной линии, напряжение нулевой линии позади точки разрыва может возрасти.

На самом деле напряжение за точкой обрыва нулевой линии полностью определяется по следующей формуле:

Видно, что если и различны, то трехфазное напряжение будет несимметричным, а нулевое линейное напряжение не равно нулю.

Точно так же мы можем видеть, что ток за точкой разрыва нулевой линии также связан с трехфазным небалансом.

Глядя на рисунок 3, мы видим, что перо нулевой линии использует многоточечный метод заземления, чтобы избежать повышения напряжения в задней части точки обрыва нулевой линии.

Обратите внимание, что система заземления, соответствующая рисунку 2, называется TN-C, а система заземления, соответствующая рисунку 3, называется tn-c-s.

03

Давайте посмотрим на рисунок 4

На рис. 4 нейтраль трансформатора заземлена, а корпус потребителя заземлен напрямую.

При нормальной работе мы видим, что через корпус электрооборудования не протекает ток.

Разберем ситуацию аварии со столкновением снарядов L3.

Сначала мы познакомились с основным параметром сопротивления заземления корпуса. В национальном стандарте GB 50054 «Нормы проектирования низковольтного распределения электроэнергии» сопротивление оболочки после заземления и сопротивление заземляющей сетки объединены и называются сопротивлением заземляющего электрода, и указано, что его значение не должно превышать чем 4 Ом. Но в технике принято считать, что сопротивление заземляющего электрода равно 0,8 Ом.

Во-вторых, нам нужно знать сопротивление нулевого кабеля.Это значение можно рассматривать в соответствии с конкретными параметрами линии. Для удобства лучше указать, что длина кабеля нулевой линии 100 метров, сечение жилы кабеля 16 квадратных миллиметров, а его рабочая температура 30 градусов Цельсия, тогда его сопротивление:

С этими двумя данными мы можем выполнить фактический расчет.

Глядя на рисунок на рисунке 4, мы видим, что при коротком замыкании L3 на корпус электрооборудования через нулевую линию и заземляющую сетку протекает ток.

Отмечено, что сопротивление нулевой линии и сопротивление заземляющей сетки фактически параллельны. Согласно знаниям электрофизики средней школы, мы знаем, что ток параллельной цепи обратно пропорционален значению сопротивления сопротивления, то есть:

Из этого можно сделать следующий вывод

Из приведенной выше формулы видно, что ток заземляющей сетки связан с отношением сопротивления нулевой линии к сопротивлению заземляющей сетки.Примем сопротивление заземляющего электрода равным 4 Ом и подставим в него конкретные параметры

Даже если мы примем сопротивление заземляющего электрода равным 0,8 Ом в соответствии с инженерной практикой, ток заземляющей сетки составит:

Другими словами, ток заземления сети эквивалентен только 3% ~ 15% тока нулевой линии! Если мы возьмем промежуточное значение, то ток заземления составит всего 6% от тока нулевой линии.

04

Теперь позвольте задать вам вопрос

Когда корпус электрооборудования сталкивается с корпусом, ток заземляющей сетки настолько мал, что его можно игнорировать по сравнению с нулевым током линии, поэтому электрификация корпуса электрооборудования будет существовать в течение длительного времени.Таким образом, неизбежно будут несчастные случаи с травмами.

Итак, в реальной проводке, как мы защищаем личную безопасность?

Вот некоторые основные понятия:

Что такое заземление системы или рабочее заземление?

Заземление системы (рабочее заземление)) относится к заземлению нейтрали силового трансформатора, которое обозначается буквами T и I, если нет.

Что такое защитное заземление?

Под защитным заземлением понимается непосредственное заземление корпуса электрооборудования, которое обозначается буквой Т.Если корпус подключен к нулевой линии или линии заземления от источника питания, это обозначается n.

Какая форма заземления?

Существует три типа заземления, а именно TN, TT и оно. TN делится на TN-C, TN-S и tn-c-s.

Первое изображение: система заземления TN-C и система TN-S

Поскольку в цепи есть системное заземление, но оболочка нагрузки заземлена не напрямую, а косвенно через перо нулевой линии, поэтому система заземления называется tn-c.

В левом верхнем углу рисунка расположена низковольтная боковая обмотка трансформатора. Мы видим, что он выводит три фазовые линии L1/L2/L3 и нулевую линию пера. Обратите внимание, что левая сторона нулевой линии заземлена дважды. Первый раз в нейтральной точке трансформатора, которая называется системным заземлением. Второй раз где-то посередине, что называется повторным заземлением. Смысл повторного заземления заключается в предотвращении повышения напряжения задней нулевой линии после обрыва нулевой линии.

Стоит отметить, что загрузка. Мы видим, что перо средней нагрузки сначала выведено на оболочку, а затем на клемму нулевой линии. Это показывает, что перо с нулевой линией является приоритетом защиты. Следовательно, точное название нулевой линии — защитная нейтральная линия.

Ниже представлена ​​система TN-S:

Второе фото: Система заземления TN-C-S

TN-C-S отличается от TN-C тем, что перо разделено на n нейтральную линию и линию защиты PE после многократного заземления.

Замечено, что оболочка нагрузки на стороне – s TN-CS подключена к линии PE, а сторона – C TN-CS подключена к линии пера, так что первая является защитным заземлением, а вторая – защитной нейтралью. . По сравнению с двумя, нулевая линия не может быть прервана, а линия PE также не может быть прервана.

TN-C-S очень распространен в системе распределения дома, школы, предприятия и учреждения.

Рисунок 3: Система заземления ТТ

Судя по условному обозначению, система заземления ТТ имеет системное заземление, но ее защитное заземление осуществляется прямым заземлением.

Нейтральная точка трансформатора в системе заземления ТТ заземляется напрямую, и корпус электрической нагрузки также заземляется напрямую независимо. Сформировать защитное заземление.

Следует отметить, что: как мы уже описывали ранее, при однофазном замыкании на землю ток, протекающий через заземляющую сетку, составляет всего около 6% от тока N-линии. Поэтому ток однофазного замыкания на землю в системе TT намного меньше, чем в системе TN.

Теперь давайте сравним сходства и различия между системой TN и системой TT

.

1. Для систем TN и TT, поскольку начальная буква t означает, что обе системы имеют системное заземление;

2. Поскольку линия N и линия PE системы TN подключены к точке заземления системы или повторной точке заземления, перо полностью объединено, а корпус электрооборудования напрямую соединен с защитным заземлением или пером, поэтому при однофазном заземлении при возникновении неисправности ток короткого замыкания будет относительно большим, что аналогично короткому замыканию фазной линии на линию N.Поэтому систему TN также называют сильноточной системой заземления;

Системное заземление и защитное заземление ТТ полностью независимы, и ток однофазного замыкания на землю должен проходить через заземляющую сетку, чтобы вернуться к источнику питания, а ток небольшой. Поэтому система ТТ также называется системой заземления малых токов.

05

С объяснением системы заземления мы можем ответить на вопрос.

1. Правильно усилить ток заземления

Система TN с большим током заземления может работать путем соответствующего усиления тока заземления, чтобы передний автоматический выключатель электрооборудования мог выполнять операцию защиты от перегрузки по току.

2. Установите УЗО

.

Давайте посмотрим на рисунок 5

На рисунке 5 мы видим, что нейтральная точка трансформатора напрямую заземлена, а затем разделена на N и PE, а PE выходит на сторону нагрузки и соединяется с корпусом электрооборудования. Следовательно, этот режим заземления относится к системе заземления TN-S.

В случае аварии электрооборудования при столкновении корпуса сопротивление линии PE, безусловно, меньше сопротивления заземляющей сетки, а передний конец PE также соединяется с линией N, а ток заземления усиливается до значения, близкого к короткому замыканию. ток цепи относительного n, то автоматический выключатель вышестоящей цепи, ближайший к электрооборудованию, будет выполнять защиту от перегрузки по току.

На рис. 5 мы также видим, что три фазные линии и линии N ведут от четырехжильного кабеля для вторичного распределения к стороне нагрузки, линия PE обрезана, а корпус электрооборудования заземляется напрямую. Поэтому при столкновении электрооборудования с оболочкой заземляющий ток может вернуться к источнику питания только через заземляющую сетку. Этот режим заземления относится к системе заземления ТТ по tn-s.

Поскольку ток заземления через заземляющую сетку под ТТ очень мал, МЭК и национальные стандарты требуют установки УЗО.

Принцип действия УЗО следующий:

При отсутствии однофазного замыкания на землю сумма векторов трехфазного тока в сочетании с током n-провода равна нулю. Когда происходит утечка, ток определенной фазы увеличивается, и ток утечки возвращается к источнику питания через заземляющую сетку, тогда ток линии N остается таким же, как и у предыдущей. Следовательно, в магнитопроводе трансформатора тока нулевой последовательности возникнет магнитный поток.Конечно, ток появится в его измерительной обмотке и приведет в действие компоненты обнаружения и управления, чтобы заставить передний автоматический выключатель выполнять защиту от утечки.

Рабочий ток УЗО может быть менее 30 мА, что эффективно защищает личную безопасность.


просмотров сообщений:
9

.

Leave Comment

Ваш адрес email не будет опубликован.