Автор: Любая электросистема выстроена на трёхфазной сети электрического тока или считается её частью. Не углубляясь в теорию очень сильно, напомним основные определения работы любой трёхфазной системы.
Между любыми 2-мя взятыми фазами 50 раз в секунду появляется напряжение 380 В. Непосредственно в данный момент времени один из проводников преобразуется в землю — источник свободных электронов, а другой проводник эти электроны принимает. Такое же явление появляется и в 2-ух иных парах фаз, но разница во времени между тем, как фазы «переключаются», составляет приблизительно треть от периода колебания в одной из них. Данная рабочая схема обязана собственным возникновением намного более распространенному типу электрических машин. Если разместить фазы по окружности в необходимом порядке, то появление тока в них также следовало бы по кругу и было бы способно подталкивать круглый сердечник мотора. В упрощенном варианте электрических соединений все три фазы должны быть соединены в одной точке, при этом в определенный момент времени в пике мощности будут находиться только две из них.
Главная проблема в том, что противодействие рабочих компонентов (обмоток мотора или нагревательных спиралей), включённых в любую из фаз, не могут быть совершенно равными. Благодаря этому ток в любой из трёх цепей всегда будет абсолютно разным, и явление это необходимо каким-нибудь образом возместить. Благодаря этому точку схождения всех трёх фаз присоединяют к земле, дабы уводить в неё последний электрический потенциал.
Как работает контур заземления
Любой подъезд высотного дома можно создать по аналогичной схеме. Но квартиры, распределённые по трём имеющимся фазам, потребляют электричество как попало, при чём это употребление регулярно меняется. Разумеется, в среднем в точке подсоединения домового кабеля в распределительном пункте (РП) разница в токах на фазах составляет не больше 5% от номинальной нагрузки. Однако иногда это отклонение может быть выше 20%, и подобное явление сулит серьёзные проблемы.
Если на миг представить, что электрический стояк, а точнее, его рамная часть, на которую прикреплены все нулевые провода, оказался изолированным от земли, такая большая разница между потреблением квартир на различных фазах выливается в следующую закономерность:
На намного более нагруженной фазе происходит падение напряжения соразмерно нагрузке.
На оставшихся фазах это напряжение, исходя из этого, увеличивается.
Нулевой провод, соединённый с контуром заземления, служит запасным источником электронов как раз на данный случай. Он помогает удалить асимметрию нагрузок и избежать возникновения перенапряжений на соседних веточках трёхфазной цепи.
Отличие заземления от зануления
Если в рабочий период взятой отдельно пары фаз нагрузка на них не будет одной и той же, в точке схождения обязательно появится позитивный электрический потенциал. Другими словами если при обрыве заземляющего контура человек возьмётся за корпус подъездного щитка, его ударит током, и сила этого удара зависит от степени асимметрии нагрузок.
Большое количество электрических машин спроектированы так, чтобы нагрузки распределялись по всем трём фазам одинаково, ведь иначе одни проводники будут разогреваться и снашиваться быстрее иных. Благодаря этому точку соединения фаз в определенных устройствах выводят в отдельный четвёртый контакт, к которому присоединяется нулевой проводник.
И вот тут вопрос: где взять этот самый нулевой проводник? Если вы необходимо обратить свое внимание на столбы высоковольтных ЛЭП, на них есть только три провода, другими словами три фазы. И для транспортировки электрической энергии этого достаточно, ведь все преобразователи электрической энергии на понижающих подстанциях имеют симметричную нагрузку на обмотках и заземляются каждый это не зависит от других.
А появляется этот четвёртый проводник на очень последних трансформаторных подстанциях (ТП) в цепочке преобразований, там, где 6 или 10 кВ превращаются в обыкновенные нам 220/380 В, и появляется неиллюзорная вероятность асинхронной нагрузки. Здесь начала трёх обмоток преобразователя электрической энергии соединяются и подключаются к единой системе заземления и от этой точки начинается четвёртый, нулевой провод.
И сейчас мы понимаем, что заземление — это система стержней, погруженных в почву, а зануление — это вынужденное подсоединение средней точки к заземлению для устранения опасного потенциала и асимметрии. Исходя из этого, нулевой проводник — подсоединённый к точке зануления или ближе, а провод защитного заземления — подключённый конкретно к самому заземляющему контуру.
Вы видели, что нулевой провод в трёхфазном кабеле имеет меньшее сечение, чем другие? Это абсолютно объясняется, ведь на него ложится не вся нагрузка, а исключительно разница токов между фазами. Хотя бы один заземляющий контур в сети обязан быть, и в большинстве случаев он расположен недалеко с источником тока: преобразователь электрической энергии на подстанции. Тут система требует обязательного зануления, однако при этом нулевой проводник перестаёт быть защитным: что бывает, если в ТП «отгорел ноль», знают многие. Из-за этой причины заземляющих контуров по всей протяжённости ЛЭП может быть несколько, и в большинстве случаев так оно и есть.
Разумеется, еще одно зануление, в отличии от заземления, совсем не обязательно, однако очень часто очень полезно. По тому, где делается общее и повторные зануления трёхфазной системы электроснабжения, отличают несколько видов систем.
В системах с названием I-T или T-T защитный проводник всегда берётся это не зависит от источника, для этого у потребителя устраивается свой контур. Если даже источник имеет собственную точку заземления, к которой подключен нулевой проводник, функции защиты последний не имеет, и с защитным контуром потребителя совсем не соприкасается.
Подсоединения заземления в щитке распределения
Системы без заземления на стороне потребителя очень популярны. В них защитный проводник передаётся от источника потребителю, также и при помощи нулевого провода. Обозначаются такие схемы приставкой TN и одним из трёх постфиксов:
TN-C: защитный и нулевой проводник объединены, все заземляющие контакты на розетках подсоединяются к нулевому проводу.
TN-S: защитный и нулевой проводник нигде не контактируют, но могут подключаться к одному и тому же контуру.
TN-C-S: защитный проводник следует от самого источника тока, но там все равно совмещается с нулевым проводом.
Главные нюансы электрического монтажа
Итак, чем вся данная информация может быть полезна на самом деле? Схемы со своим заземлением потребителя, естественно, предпочтительны, но порой их технически нереально осуществить, к примеру, в жилых площадях многоэтажек или на каменистом грунте. Вы обязаны знать, что при соединении нулевого и защитного проводника в одном проводе (называемом PEN) безопасность людей не вставляется в приоритет, а поэтому оборудование, с которым контактируют люди, должно иметь дифференциальную защиту.
И тут начинающие установщики допускают целый ворох ошибок, неверно определяя вид системы заземления/зануления и, исходя из этого, ошибочно подсоединяют Устройство защитного отключения. В системах с совмещённым проводником Устройство защитного отключения может ставиться в самой разной точке, но в первую очередь после места сочетания. Эта ошибка нередко появляется в работе с системами TN-C и TN-C-S, а довольно часто, если в подобных системах нулевой и защитный проводники не имеют соответствующей маркировки.
Благодаря этому никогда не примените жёлто-зелёные провода там, где в данном нет надобности. Всегда заземляйте шкафы из металла и корпуса оборудования, но исключительно не совмещённым PEN-проводником, на котором при обрыве нуля появляется небезопасный потенциал, а защитным проводом PE, который подсоединяется к своему контуру.
К слову, если есть наличие своего контура на него исполнять незащищённое зануление весьма и весьма не рекомендуется, если только это не контур вашей личной подстанции или генератора. А дело все в том, что при обрыве нуля вся разница асинхронной нагрузки в общегородской сети (а это может быть пару сотен ампер) проследует в землю через ваш контур, раскаляя объединяющий провод до бела.
