Для чого використовується нульовий провід – призначення, особливості, принцип роботи, аспекти експлуатації, правила підключення

При монтажі домашньої електромережі завжди встановлюються як мінімум два дроти – фаза і нуль. Також іноді для роботи обладнання потрібне заземлення або захисний нуль. Давайте розглянемо, для чого використовується нульовий провід, яке його призначення і особливості, який принцип його роботи і які аспекти його роботи потрібно знати, як на практиці визначити наявність напруги в провіднику, які види нейтралі існують в лініях електропередач, а також яких правил необхідно дотримуватися при з’єднанні нуля і заземлення.

Нульовий провід – призначення, особливості 

Нульовий провід – це окрема гілка побутової електромережі з нульовим значенням напруги. На відміну від нього, фазний провід має потенціал 220 В. Існує ряд особливостей нульового провідника:

• У складі побутової мережі провідник підключається до глухозаземленої нейтралі трансформатора або генераторної установки.
• В однофазних системах всі електроприлади для роботи обов’язково вимагають підключення нульового і фазного проводу. При цьому в нормальному стані нуль фактично з’єднаний з землею, тому напруги в ньому немає. Однак у разі обриву цього з’єднання під час роботи приладу по нульовому проводу буде протікати напруга, рівне фазі, тобто 220 В.
• У схемах підключення нейтраль позначена N або «0» і забарвлена в синій або світло-блакитний колір. У більш ранніх монтажних схемах робочий нуль об’єднувався із захисним нулем. При цьому провідник мав жовто-зелений відтінок, а на малюнках позначався як PEN.

Багато сучасних побутових приладів вимагають не тільки фазного і нульового проводу, але і заземлення. Якщо нуль необхідний для дотримання електричних норм, то заземлення служить лише цілям безпеки споживача. Напруга на заземлюючому провіднику з’являється тільки в аварійній ситуації – пробої фаз на металевих елементах обладнання.

Наприклад, при виникненні пробою фази на корпусі пральної машини, підключений заземлюючий провідник відразу ж відведе його в землю, тим самим знизивши потенціал на приладі до мінімально безпечного. Тому, якщо людина доторкнеться до нього під час роботи, він або зовсім не постраждає, або отримає незначний розряд.

На схемах «земля» позначається буквами РЕ, а сама ізоляція проводу стандартно жовто-зелена. У сучасних схемах підключення суміщений нуль і заземлення все ще позначаються символом PEN, але колір провідника повинен бути синім зі смугастою жовто-зеленим забарвленням на кінцях.

Призначення провідників і їх колір в складі кабелю живлення 

Основна роль нуля в стандартній побутовій схемі, при однофазному підключенні до приладу, полягає в поверненні залишкового електричного струму по замкнутому контуру. У 3-фазних ланцюгах основне призначення нульового проводу – вирівнювання напруги між фазою і нулем. При цьому, в залежності від варіанту схеми, нульова жила вирішує наступні завдання:

• Однакове споживання електроенергії в кожній фазі.
• Обрив нульового проводу не призведе до аварійної ситуації. Це пов’язано з тим, що різниця потенціалів між нулем і будь-якою з фаз завжди залишається однаково постійною.
• Нерівномірне завантаження.

До фаз підключаються прилади з різною потужністю. Якщо допустити обрив або збільшення опору на ньому, то сумарна напруга почне розподілятися на кожного споживача. Причому, чим менше його потужність, тим більше фазної напруги він буде отримувати. В результаті техніка зіпсується, а в приміщенні може початися пожежа. Щоб цього не допустити, до кожного споживача підводиться нульовий провідник.

Схема підключення нульового проводу в 3-фазному ланцюзі

Фазна напруга визначається ступенем навантаження на кожній фазі. При рівномірному розподілі, наприклад, при підключенні 3-фазного електродвигуна, повернення диференційного струму буде відбуватися по одному з фазних провідників, на якому в конкретний момент не буде напруги. Якщо навантаження в кожній фазі різні, то будуть відбуватися перепади напруги фаз, що призводять до збоїв. Вирішити проблему можна, підключивши нульовий провід.

Для довідки! Роль нульового проводу завжди першорядна, тому його обрив вкрай небажаний. З цієї причини він завжди встановлюється безпосередньо в ланцюг – без запобіжника. При цьому, якщо вона не суміщена із захисним «землею», провідник вибирають з перетином в 2 рази менше, ніж для фаз. Це пов’язано з тим, що струм на нулі, як правило, або незначний, або відсутній зовсім.

Принцип роботи нульового проводу

Електричний струм подається споживачеві від трансформатора, який, в свою чергу, знижує напругу високої напруги до прийнятних 380 В. При цьому вторинна обмотка такого трансформатора влаштована за схемою «зірка» – коли всі три дроти з’єднані в «нульовій» точці.

При цьому протилежні кінці провідників підводяться до 3 клем – А, В і С. Їх підключення до однієї точки «нуля» підводиться до контуру заземлення на самій підстанції. Тут нульовий провідник ділиться на 2 напрямки:

Сучасна система електропостачання житлових масивів позначається як TN-S. Крім 3-х фаз і нуля, до розподільного щитка підключається і захисний провід PE – всього 5 проводів. У старих системах подача живлення здійснювалася в 4 дроти – 3 фази і робочий нуль. Він отримав назву TN-C. Нульовий провідник в житлових будинках, що використовує різне навантаження на кожну фазу, усуває нерівномірне навантаження і запобігає виходу з ладу електромереж.

Основні аспекти роботи нульового проводу

Для успішної та безпечної експлуатації побутового електрообладнання кожному домовласнику необхідно знати наступні аспекти роботи нульового проводу:

Призначення проводу РЕ.

На відміну від робочого нульового проводу, призначення РЕ-провідника – додатковий захист житлового приміщення. У разі пробою струму на металевих елементах обладнання або виникнення короткого замикання захисний провід знижує потенціал напруги в аварійному місці і безпечно відводить електроенергію в контур заземлення підстанції. Це дозволяє уникнути небезпечного ураження домочадців електричним струмом, а також захистити майно від пожежі.

Розподіл фаз між споживачами здійснюється за схемою «зірка», аналогічно трансформатору на підстанції. Завдяки цьому відсутні перебої в мережі через різницю навантажень. Однак несправності все одно час від часу виникають через нестандартні з’єднання, неправильно підібрані дроти і їх загальну низьку якість.

Причини обриву нуля і фази.

Якщо навантаження на системи перевищує встановлені межі, а якість проводів не найкраща, мережа часто переривається. При цьому при обриві однієї з фаз дві інші залишаються в робочому стані за рахунок вирівнювання напруги через нульовий провід. Тому така ситуація не є небезпечною для електрообладнання.

Інша справа, коли розрив відбувається в самій трансформаторній станції. Однак дане явище відноситься до розряду нетипових і рідкісних, так як часто такі перебої відбуваються через непрофесіоналізм ремонтної бригади електриків.

Причини короткого замикання.

Коротке замикання стає можливим, коли нульовий провід не виконує своє пряме призначення. Тобто, коли струм на підстанції не проходить на контур заземлення, а спрямовується через зовнішні ланцюги. В результаті, якщо всі прилади відключити на одній фазі і залишити на іншій, струм в ній може зрости до лінійного значення в 380 вольт.

Що буде, якщо підключити землю замість нуля: розповідаємо докладно

Це призведе до перегорання обладнання та пожежі. Єдиний спосіб захистити побутову техніку від цього явища – встановити запобіжники. Вони можуть встановлюватися як безпосередньо на вхідну панель, так і на самі прилади. Практично всі сучасні моделі холодильників, телевізорів і т.д. мають такий захист.

Метод визначення нуля і фази.

Щоб визначити наявність струму в тому чи іншому провіднику, найпростіше скористатися індикаторною викруткою, яка працює за наступним алгоритмом:

• При цьому майстер тримає його за ізольовану рукоятку, при цьому палець або долоня стикаються зі спеціальною платформою на протилежному краю інструменту.
• Струм від фазного проводу надходить на резистор і, проходячи через нього, знижується до безпечного значення і йде через тіло людини в землю.
• Загоряється світловий індикатор, що вказує на наявність електрики в провіднику, що досліджується.

Якщо індикатор безпеки або нульового провідника загоряється при контакті з захисним або нульовим провідником, це вказує на несправність електричного кола. Крім того, виявити наявність напруги в проводі можна за допомогою звичайної лампочки або спеціального мультиметра.

Причини обриву нуля в ланцюзі.

Виходячи з того, що нульовий провід потрібен в першу чергу для вирівнювання різниці потенціалів на фазах з різним навантаженням, випливає, що спочатку погана якість провідника або з’єднання часто призводить до перегріву. Тому матеріал швидко зношується, окислюється, а контакт слабшає. Рано чи пізно це призведе до розриву вени.

Крім того, провідник може бути навмисно або випадково зламаний дією людини або природними явищами. Розрив також може статися через коротке замикання і при зносі проводки. Причиною також може бути аварія на підстанції.

Стан обладнання при пошкодженні нуля.

При пробиванні нуля відразу збільшується навантаження на фазу, до якої підключена велика кількість приладів. При цьому напруга на ньому впаде. З іншого боку, в фазі з меншою кількістю споживачів напруга різко зросте.

Все це призведе до наступного ряду явищ:

• Справне обладнання почне давати збої.
• При включенні в розетку прилади або не включяться, або просто згорять.
• При відсутності заземлення з’єднання з корпусом обладнання фаза може почати пробиватися.

Єдиним вірним способом захистити побутову техніку від підвищення напруги в фазі при пробиванні нуля є установка обмежувача напруги в розподільному щитку. У разі такої аварії він негайно відключить подачу електроенергії в житло.

Способи уникнення короткого замикання.

Основна роль нульового проводу полягає в безпечній експлуатації побутових електроприладів, в тому числі і в усуненні коротких замикань. Останнє часто відбувається через перегорання місця з’єднання нульового провідника. Надійність і довговічність контакту можна значно підвищити за рахунок збільшення площі скручування.

Наприклад, скрутка в 1 см гарантовано прослужить всього 1 місяць, а якщо збільшити її до 5 см і при цьому додатково обмотати неізольованим шматком дроту, то кілька років. Однак існують і більш надійні сучасні методи – використання пристрою для підключення. Прикладом цього є з’єднувачі ковпачків ЗІЗ та клеми типу WAGO.

Види нейтралів ліній електропередач

У зв’язку з великою різноманітністю потужностей енергоспоживання, існують різні типи передач потужності. При цьому нейтральні на них також розрізняються на 3 основних види:

Міцно заземлений.

Він оснащений лініями електропередач з номінальним номіналом від 380 до 110 тисяч вольт. При цьому довжина лінії невелика, а кількість споживачів досить велика. При необхідності споживачі підключаються до 3-фазних і нульових або однієї фази і нуля. Нульовий провід самого генератора підключається до контуру заземлення.

Ізольовані.

Застосовуються для ліній електропередач напругою від 2 кВ до 35 кВ. Лінійка характеризується середньою довжиною і невеликою кількістю споживачів. Як правило, це трансформаторні підстанції житлових масивів.

Крім того, такі лінії електропередач також живлять промислове обладнання заводів, заводів і підприємств. При досягненні номінального значення 50 кВ лінія електропередач може бути обладнана як ізольованою, так і ефективно заземленою нейтраллю.

Ефективне заземлення

Роль ефективно заземленого нульового проводу полягає в забезпеченні електропостачання об’єктів на великих відстанях номінальним номіналом понад 110 кВ.

Примітка! При відсутності заземлення в побутовій мережі при включенні будь-якого електроприладу нульовий провід потрапляє під фазну напругу, тобто 220 В.

Правила нульового підключення

Згідно зі стандартними правилами електромонтажних робіт, підключення нульового проводу повинно здійснюватися наступним чином:

• Для роботи електроприладів з номінальним номіналом понад 1000 вольт потрібне з’єднання нейтралі глухозаземленого типу, оскільки утворюються високі струми замикання повинні надійно відводитися в землю.
• Для приладів напругою до 1000 В можуть використовуватися як глухі, так і ізольовані нейтралі.
• Глухозаземлена нейтраль повинна бути обнулена і підключена до контуру заземлення через трансформатор.
• Як нейтраль, так і заземлення повинні виконуватися провідниками перетином 4 мм2 мідних, 6 мм2 алюмінієвих, 2,5 і 1,5 мм2 ізольованих кабелів.
• Кабелі в одній скрутці повинні мати перетин 1 мм2 для міді, 2,5 мм2 для алюмінію.
• При використанні 3-х провідної системи домашнього електропостачання захисна нейтраль повинна бути подовжена.

Порада! Для максимальної безпеки всі побутові електроприлади повинні бути підключені до захисної нейтралі. У разі короткого замикання небезпечна напруга піде на ланцюг заземлення, тим самим захистивши електромережу, побутову техніку та домочадців від ураження електричним струмом.

Що буде, якщо з’єднати дві фази: основні поняття

Нульовий провід, на відміну від фазного, не несе напруги і служить для того, щоб повернути напругу, що залишилася в стандартному випадку або вирівняти потенціал в 3-фазному ланцюзі. Робочий нуль, необхідний для роботи обладнання, в ланцюгах позначається буквою N, а провідник – синього кольору. Безпечний нуль позначається буквами РЕ, а його провід має жовто-зелену оболонку.

Для того, щоб ефективно і безпечно експлуатувати звичайні електроприлади, кожен домовласник повинен знати, навіщо потрібен нульовий провід. Враховується ряд аспектів:

• Роль дроту РЕ.
• Причини обриву нуля і фази.
• Причини короткого замикання.
• Методи визначення нуля і фази.
• Причини нульового пошкодження в ланцюзі.
• Стан приладів на випадок нульової поломки.
• Способи уникнення короткого замикання.

Сучасні лінії електропередач можуть оснащуватися 3 типами нейтралі – з твердим заземленням, з ізоляцією та з ефективним заземленням. Кожен з них має свої особливості і сферу застосування. При підключенні нульового проводу необхідно дотримуватися особливих правил.