Что такое земля в электричестве

ФАЗА, НОЛЬ, ЗАЗЕМЛЕНИЕ

Давайте для начала разберемся что такое фаза и что такое ноль, а потом посмотрим как их найти.

В промышленных масштабах у нас производится трехфазный переменный ток. а в быту мы используем, как правило, однофазный. Это достигается за счет подключения нашей проводки к одному из трех фазовых проводов (рисунок 1), причем, какая именно фаза приходит в квартиру нам, для дальнейшего рассмотрения материала, глубоко безразлично. Поскольку этот пример очень схематичен, следует кратко рассмотреть физический смысл такого подключения (рисунок 2).

Электрический ток возникает при наличии замкнутой электрической цепи, которая состоит из обмотки (Lт) трансформатора подстанции (1), соединительной линии (2), электропроводки нашей квартиры (3). (Здесь обозначение фазы L, нуля — N).

Еще момент — чтобы по этой цепи протекал ток, в квартире должен быть включен хотя бы один потребитель электроэнергии Rн. В противном случае тока не будет, но НАПРЯЖЕНИЕ на фазе останется.

Один из концов обмотки Lт на подстанции заземлен, то есть имеет электрический контакт с грунтом (Змл). Тот провод, который идет от этой точки является нулевым, другой — фазовым.

Отсюда следует еще один очевидный практический вывод: напряжение между «нулем» и «землей» будет близко к нулевому значению (определяется сопротивлением заземления), а «земля» — «фаза», в нашем случае 220 Вольт.

Кроме того, если гипотетически ( На практике так делать нельзя! ) заземлить нулевой провод в квартире, отключив его от подстанции (рис.3), напряжение «фаза» — «ноль» у нас будет те же 220 Вольт.

Что такое фаза и ноль разобрались. Давайте поговорим про заземление. Физический смысл его, думаю уже ясен, поэтому предлагаю взглянуть на это с практической точки зрения.

При возникновении по каким- либо причинам электрического контакта между фазой и токопроводящим (металлическим, например) корпусом электроприбора, на последнем появляется напряжение.

В описанной выше ситуации защиту от поражения электрическим током может также обеспечить устройство защитного отключения.

При касании этого корпуса может возникнуть, протекающий через тело электрический ток. Это обусловлено наличием электрического контакта между телом и «землей» (рис.4). Чем меньше сопротивление этого контакта (влажный или металлический пол, непосредственный контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи отопления, металлические водопроводные трубы) тем большая опасность Вам грозит.

Решение подобной проблемы состоит в заземлении корпуса (рисунок 5), при этом опасный ток «уйдет» по цепи заземления.

Конструктивно реализация этого способа защиты от поражения электрическим током для квартир, офисных помещений состоит в прокладке отдельного заземляющего проводника РЕ (рис.6), который впоследствии заземляется тем или иным образом.

Как это делается — тема для отдельного разговора, поскольку существуют различные варианты со своими достоинствами, недостатками, но для дальнейшего понимания этого материала они не принципиальны, поскольку предлагаю рассмотреть нескольку сугубо практических вопросов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ И НОЛЬ

Где фаза, где ноль — вопрос, возникающий при подключении любого электротехнического устройства.

Для начала давайте рассмотрим как найти фазу. Проще всего это сделать индикаторной отверткой (рисунок 7).

Токопроводящим жалом индикаторной отвертки (1) касаемся контролируемого участка электрической цепи (во время работы контакт этой части отвертки с телом недопустим!), пальцем руки касаемся контактной площадки 3, свечение индикатора 2 свидетельствует о наличии фазы.

Помимо индикаторной отвертки фазу можно проверить мультиметром (тестером), правда это более трудоемко. Для этого мультиметр следует перевести в режим измерения переменного напряжения с пределом более 220 Вольт. Одним щупом мультиметра (каким — безразлично) касаемся участка измеряемой цепи, другим — естественного заземлителя (батареи отопления, металлические водопроводные трубы). При показаниях мультиметра, соответствующим напряжению сети (около 220 В) на измеряемом участке цепи присутствует фаза (схема рис.8).

Обращаю Ваше внимание — если проведенные измерения показывают отсутствие фазы утверждать что это ноль нельзя. Пример на рисунке 9.

1. Сейчас в точке 1 фазы нет.
2. При замыкании выключателя S она появляется.

Поэтому следует проверить все возможные варианты.

Хочу заметить, что при наличии в электропроводке провода заземления отличить его от нулевого проводника методом электрических измерений в пределах квартиры невозможно. Как правило, провод, которым выполнено заземление имеет желто зеленый цвет, но лучше убедиться в этом визуально, например снять крышку розетки и посмотреть какой провод подсоединен к заземляющим контактам.

© 2012-2017 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Что нужно знать об электричестве новичкам?

К нам часто обращаются читатели, которые раньше не сталкивались с работами по электричеству, но хотят в этом разобраться. Для этой категории создана рубрика «Электричество для начинающих».

Рисунок 1. Движение электронов в проводнике.

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретиче­ски в этом вопросе.

Термин «электричество» подразумевает движение электронов под действием электромагнитного поля.

Главное — понять, что электричест­во — это энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении (рис. 1).

Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, те­кущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.

Рисунок 2. Схема устройства трансформатора.

С током это происходит на­много быстрее, 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком. На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного. Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 2).

Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.

При помощи транс­форматора (специаль­ного устройства в виде катушек) переменный ток преобразу­ется с низкого напряжения на высокое, и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 3).

Именно по этой причине большинство приборов работает от сети, в которой ток переменный. Однако постоянный ток также применяется достаточно широко: во всех видах батарей, в химической промышленности и некоторых других областях.

Рисунок 3. Схема передачи переменного тока.

Многие слышали такие загадочные слова, как одна фаза, три фазы, ноль, заземление или земля, и знают, что это важные понятия в мире электричества. Однако не все понимают, что они обозначают и какое отношение имеют к окружающей действительности. Тем не менее знать это надо обязательно.

Не углубляясь в технические подробности, которые не нужны домашнему мастеру, можно сказать, что трехфазная сеть — это такой способ передачи электрического тока, когда переменный ток течет по трем проводам, а по одному возвращается назад. Вышесказанное надо немного пояснить. Любая электри­ческая цепь состоит из двух проводов. По одному ток идет к потребителю (например к чайнику), а по другому воз­вращается обратно. Если разомкнуть такую цепь, то ток идти не будет. Вот и все описание однофазной цепи (рис. 4 А).

Тот провод, по которому ток идет, называется фазовым, или просто фазой, а по которому возвращается — нулевым, или нолем. Трехфазная цепь состоит из трех фазовых проводов и одного обратного. Такое возможно потому, что фаза переменного тока в каждом из трех проводов сдвинута по отношению к соседнему на 120° (рис. 4 Б). Более подробно на этот вопрос поможет ответить учебник по электромеханике.

Рисунок 4. Схема электрических цепей.

Передача переменного тока происходит именно при помощи трехфазных сетей. Это выгодно экономически: не нужны еще два нулевых провода. Подходя к потребителю, ток разделяется на три фазы, и каждой из них дается по нолю. Так он попадает в квартиры и дома. Хотя иногда трехфазная сеть заводится прямо в дом. Как правило, речь идет о частном секторе, и такое положение дел имеет свои плюсы и минусы.

Земля, или, правильнее сказать, заземление — третий провод в однофазной сети. В сущности, рабочей нагрузки он не несет, а служит своего рода предо­хранителем.

Например, в случае когда электричество выходит из-под контроля (например, короткое замыкание), возникает угроза пожара или удара током. Чтобы этого не произошло (то есть значение тока не должно превышать безопасный для человека и приборов уровень), вводится заземление. По этому проводу избыток элек­тричества в буквальном смысле слова уходит в землю (рис. 5).

Рисунок 5. Простейшая схема заземления.

Еще один пример. Допустим, в работе электродвигателя стиральной машины возникла небольшая поломка и часть электрического тока попадает на внешнюю металлическую оболочку прибора.

Если заземления нет, этот заряд так и будет блуждать по стиральной машине. Когда человек прикоснется к ней, он моментально станет самым удобным выходом для данной энергии, то есть получит удар током.

При наличии провода заземления в этой ситуации излишний заряд стечет по нему, не причинив никому вреда. В дополнение можно сказать, что нулевой проводник также может быть заземлением и, в принципе, им и является, но только на электростанции.

Ситуация, когда в доме нет заземления, небезопасна. Как с ней справиться, не меняя всю проводку в доме, будет рассказано в дальнейшем.

Некоторые умельцы, полагаясь на начальные знания по электротехнике, устанавливают нулевой провод как заземляющий. Никогда так не делайте.

При обрыве нулевого провода корпуса заземленных приборов окажутся под напряжением 220 В.

В электричестве фаза ноль земля что это?

В электричестве фаза ноль земля что это?

«То, что «потрясло», не убивает». Эта фраза, автором которой является Конфуций, стала сегодня расхожим «статусом» в соцсетях, приписываемая то Ницше, то Канту, трансформировавшись в: «То, что нас не убивает, делает сильнее». Вы спросите, при чём тут древний китайский философ и проблема бытового электричества? Всё просто – если перепутать три провода, ноль, фаза, земля, то Вас или «потрясёт», или убъёт. Может быть, разберёмся, почему мы можем уцелеть?

В электричестве фаза ноль земля что это?

Электричество — это некая «бочка», залитая «электричеством» (электронами). При открытии «крана» они мчатся по проводам со скоростью света по направлению ноль – фаза, при этом, чем «ниже уровень Земли», «ноль», тем выше «фаза». Вы тоже заметили, что слишком много кавычек? Давайте обдумаем, как несчастный электрон, снабжённый зарядом, мчится по медному проводу со скоростью света, уворачиваясь от атомов меди и преодолевая сопротивление движению. В 5-м классе, это воспринималось как Аксиома. Но мы повзрослели, и чувствуем, что тут какой-то подвох, пишет сайт Об Электричестве. Не пора ли разобраться, о чём наврали в школе учителя физики, заодно поняв, что же такое электричество, и почему его не надо боятся, если уверен, что оно тебя не убьёт?

Электричество — это не беготня электронов по проводам. Электроны вообще редко отлучаются от своих орбит, поскольку ленивы, но очень общительны. Поэтому электрон очень любит выйти на край орбиты, и сообщить соседу «новость – сплетню». Соседний электрон так возбуждается от этой новости, что спешит передать сплетню своему соседу по даче. А тот другому соседу. Вы не поверите, но электроны научились распространять сплетни и слухи со скоростью света. Причем в буквальном смысле слова.

В итоге мы имеем простую модель. «Возбудитель Спокойствия» шепнул одному электрону, что на краю света (в 20 000 км) распродажа, сто пар носков продают за 1 рубль. Ровно через 0,6 секунды про это узнает электрон, который ближе всего к распродаже, и будьте уверены! Через ещё секунду, в точке распродажи столпится огромное количество возбуждённых электронов, желающих приобрести носки задаром. Это модель фазы под напряжением. Все слухи электронов соберутся в одном месте. При этом количество электронов не имеет значения.

Допустим, автор статьи играет в бильярд. Он страстно желает попасть шаром в лузу. Условие простое – ударил один шар, второй шар должен упасть в лузу. Я поступлю просто – выставлю шары в линию так, чтобы последний точно был нацелен на лузу, после чего кием нанесу удар в шар с другой стороны цепочки. Импульс движения (вспомните физику) мгновенно пройдёт по цепочке шаров, и последний шар, не имея сопротивления, покатится и упадёт в лузу. Количество шаров не имеет значения, если мы не учитываем «трение». Более того, если мы ударим в первый шар цепочки под углом, то и последний шар откатится под таким же углом. Не верите? Возьмите в руки кий. Этот пример – лучшая аналогия прямой передачи тока фаза ноль для понимания природы электричества.

Что такое «земля», в данном примере? Это луза, куда упал шар, принявший на себя всё количество движения (импульс) всей цепочки. Обдумайте. Последний шар откатился, и упал, при этом вся цепочка шаров осталась неподвижной. То есть движение «заземлилось». Обратите внимание, что двигался только последний шар (электрон), все остальные как стояли в ряд, так и стоят. Кто ответит на вопрос в рамках примера фаза ноль, что это? Может быть, поймем, что тут три параметра — ноль, фаза, земля?

Движения материи нет

Движение электронов привело бы к перераспределению массы, чего не происходит. Строго говоря, по проводам движется «возбуждение», заряд, который передаётся по цепочке. Процесс практически мгновенный (скорость света) с бытовой точки зрения, и приводит к тому, что поданный на один конец проводника 1 вольт, мгновенно возникает на другом конце проводника. Этот проводник будет находиться под напряжением, всё время, пока на один конец подается 1 вольт.

В первых опытах по получению электричества, действительно «направление движения» тока было постоянным – односторонним. Это тот самый постоянный ток, разница между плюсом и минусом. Пример – обычная батарейка, в которой ток возникает только после «замыкания» плюса с минусом. При размыкании вырабатывание тока прекращается. Сюда же можно отнести пъезоэлементы, с одним отличием – сроком их службы. Химические ингредиенты батарейки со временем (даже без использования) «перегорят», и ток вырабатываться не будет. Пъезоэлемент будет работать, пока не выработает ресурс разности потенциалов, а это – огромное количество времени.

Постоянный ток во много раз опаснее переменного, поскольку человек, попавший под напряжение, становится элементом сопротивления. Будьте особо осторожны с напряжениями постоянного тока свыше 12 вольт?

Что же такое переменный ток?

Для промышленных энергосистем (а бытовые сети – это всего лишь сектор энергосистемы) использование «плюса» и «минуса» невыгодно. Если мы возьмём батарейку, и попробуем соединить плюс с минусом проводом длиной в 100 метров, то ничего не произойдёт. Нить в лампочке даже «не покраснеет», не говоря о свечении. Вся энергия батарейки уйдёт на преодоление сопротивления провода. Провод немного нагреется, но лампочка не будет светиться.

Начнём с генерации электроэнергии. Она вырабатывается промышленными генераторами, которые представляют собой три катушки, каждая из которых создаёт напряжение по отношению к нулевому потенциалу (центральной точке системы, надёжно заземлённой). В итоге мы имеем три провода, на каждом из которых напряжение (фазы), провод с нулевым потенциалом и пятый провод – заземление. Вращение стержней внутри катушек создаёт напряжение на внешних обмотках, с которых и снимается напряжение. Нулевой потенциал балансирует систему и создаёт безопасность в контуре снятия напряжения. Заземление страхует систему передачи энергии от коротких замыканий и создания напряжения на конструкциях, участвующих в распределении энергии.

Измерение разницы трёх проводников даёт те самые 380 Вольт, «трёхфазную сеть», используемую в промышленных целях. Преимущество этой сети – минимизация потерь, снижение пусковых токов, значительная экономия на материале проводников, возможность отключения одной фазы без остановки подачи энергии. Проблема в том, что именно это напряжение, минимизируя потери, наиболее опасно для человека в случае поражения током. Строго говоря, напряжение можно и повысить, но при этом резко вырастут затраты на изоляцию линий, и меры по защите населения от тока. Хорошо известно, что в зоне ЛЭП высокого напряжения, во время дождя, или повышенной влажности, даже при надёжной изоляции проводов наблюдаются «Огни Святого Эльфа», микроразряды, шумы и значительные помехи для работы электроприборов. Чем выше напряжение, тем больше «электрический мусорный фон» вокруг. В целях безопасности и было принято решение, на оконечных участках распределения энергии трансформаторами снижать напряжение до 380 Вольт.

Итак, мы имеем в трансформаторе пять кабелей. Три фазы, ноль и землю. Измерение между двумя фазами даст нам напряжение 380 вольт. Откуда берутся 220?

Вспомним, что исходных катушек, создающих напряжение, три. 380 Вольт – это круговая делимая диаграмма напряжения, при которой одна фаза по отношению к нулевому проводу даёт именно 220 Вольт. Проще говоря, к нам в квартиру приходит один провод с фазой и один нулевой провод. Они и дают нам 220 Вольт. Можно (по согласованию с энергетиками) завести в квартиру и честные 380 Вольт, но это потребует мер безопасности. Тогда у Вас в квартире будет три фазы и ноль с землёй. В частных домах это не редкость, а вот в квартире, вряд ли Вы получите на это разрешение. Проблема в заземлении. Однофазную сеть 220 В можно обезопасить нулевым проводом, а вот для 380 В потребуется профессиональное заземление, и батареей на кухне тут не обойтись. Для того, чтобы обезопасить свою электросеть, самое правильное, организовать щиток именно так:

В электричестве фаза ноль земля что это?

Надеемся, что мы Вас окончательно не запутали, поэтому давайте теперь распутаем этот клубок проводов, найдя, где фаза, где ноль и что всё же будет, если перепутать фазу и ноль с заземлением.

При вращении сердечника катушки, во внешней обмотке возникает возбуждение контура, снимаемого как электрический разряд и отправляемого в энергосистему как ток. Импульсные (вращение сердечника это подача импульсов) токи выравниваются трансформаторами, и полученный ток передаётся по проводам в точку потребления. На месте приёма трансформатор распределяет полученный трёхфазный ток потребителям, выделив каждому по одной фазе и одному нулевому проводу. В нашу квартиру входят два провода – фаза и ноль. Третий провод, который мы считаем «заземлением» чаще всего фикция, хотя в современных домах он честно заземлён в ноль.

Некоторые приборы крайне не любят изменения фазировки сети. А электрики не любят обращать на это внимание, и при ремонте меняют ноль и фазу. Если точный прибор не работает, не спешите в ремонт! Для начала отключите свой щиток на 15 минут, после чего выньте вилку прибора из розетки, переверните её и попробуйте включить этот прибор. Особенно это касается умных приборов вроде цифровых тюнеров ТВ сигналов.

Физика электричества пока ещё темный лес даже для физиков, поэтому мы не стали вдаваться в детали, не рассчитывая на Нобелевскую премию. Нам просто хотелось помочь Вам оценить простой факт. Наши «знания» об электричестве, это помесь дремучих предрассудков, заблуждений, неверных выводов из верных предпосылок и почти всегда – трагедия, если мы решили, что фаза ноль, по отдельности безопасны.

Посмотрите на это фото. Именно так выглядит «честная розетка на 380 Вольт». Посмотрите, сравните с обычной розеткой, это поможет понять, что опасность напряжения тем больше, чем оно выше. Неправильное обращение с такой розеткой не потрясёт, а именно убъёт. Помните, «То, что потрясло – не убивает». Но электричество это то самое, что может сначала потрясти, а потом и убить. Убить, а не сделать Вас сильнее. Поэтому будьте осторожны! Три фазы, почти гарантировано, не просто потрясёт, и даже одна фаза может доставить неприятности.

В электричестве фаза ноль земля что это?

Приступая к работам по электрике, купите прорезиненные перчатки, индикаторную отвёртку, найдите кусок фанеры толщиной 15 мм, на котором можно стоять в резиновых галошах, если решили полезть в розетку или выключатель. Но перед тем как приступите, осмотрите свой щиток, если не понятно, где фаза, ноль – это что, то не поленитесь – позвоните местным энергетикам.

Имейте в виду, в любой сети, пусть даже в квартире, безопасных проводов нет! Любой из них может оказаться под напряжением!

Так же, может быть интересно для Вас:

Источники: http://eltechbook.ru/zakon_faza.html, http://fazaa.ru/dlya-nachinayushhix/pro-elektrichestvo-novichkam.html, http://bloknot-khersona.ks.ua/nedvizhimost/v-elektrichestve-faza-nol-zemlya-chto-eto.html