По мере того как нейтральная точка из электрического питания системы часто связано с земной землей , землей и нейтралью тесно связаны между собой . При определенных условиях провод, используемый для подключения к нейтрали системы, также используется для заземления (заземления) оборудования и сооружений. Ток, протекающий по заземляющему проводнику, может привести к появлению недопустимого или опасного напряжения на корпусах оборудования., поэтому установка заземляющих проводов и нейтральных проводов строго определена в электротехнических нормах. Если нейтральный провод используется также для соединения корпусов оборудования с землей, необходимо следить за тем, чтобы нулевой провод никогда не достиг высокого напряжения относительно местного заземления.
Определения [ править ]
Основание или заземление через сеть ( переменный ток питание) электрическая проводка система является проводником , который обеспечивает низко- импеданс путь к земле , чтобы предотвратить опасные напряжения от появления на оборудовании (шипы высокого напряжения). [ необходима цитата ] Термины « земля» и « земля» используются в этом разделе как синонимы; земля чаще встречается в североамериканском английском, а землячаще встречается в британском английском. В нормальных условиях заземляющий провод не проводит ток. Заземление также является неотъемлемой частью домашней электропроводки, поскольку оно заставляет автоматические выключатели срабатывать быстрее (например, GFI ), что является более безопасным. Для добавления нового заземления требуется квалифицированный электрик, обладающий специальными знаниями в области распределения электроэнергии.
Нейтраль - это проводник цепи, который обычно замыкает цепь обратно к источнику. Нейтраль обычно соединяется с землей (землей) на главной электрической панели, уличном падении или счетчике, а также на конечном понижающем трансформаторе источника питания. Это для простых однопанельных установок; для нескольких панелей ситуация более сложная. В многофазной (обычно трехфазной) системе переменного тока нейтральный провод должен иметь такое же напряжение, что и каждый из других проводников цепи, но может пропускать очень небольшой ток, если фазы сбалансированы.
Все нейтральные провода одной и той же заземленной электрической системы должны иметь одинаковый электрический потенциал, потому что все они соединены через заземление системы. Нейтральные проводники обычно заизолированы для того же напряжения, что и линейные, за любопытными исключениями. [1]
Схема [ править ]
Нейтральные провода обычно подключаются к нейтральной шине внутри щитов или распределительных щитов и «соединяются» с землей либо на электрическом вводе, либо на трансформаторах внутри системы. Для электроустановок с разделенной фазой (трехпроводная однофазная) нейтральная точка системы находится на центральном ответвлении на вторичной стороне рабочего трансформатора. Для более крупных электрических установок, например, с многофазным питанием , нейтральная точка обычно находится на общем соединении на вторичной стороне трансформаторов, соединенных треугольником / звездой . Другое расположение многофазных трансформаторов может привести к отсутствию нейтральной точки и нейтральных проводников.
Системы заземления [ править ]
Стандарт IEC ( IEC 60364 ) кодифицирует методы установки нулевого и заземляющего проводов в здании, где эти системы заземления обозначаются буквенными обозначениями. Буквенные символы распространены в странах, использующих стандарты IEC, но в практике Северной Америки символы IEC редко используются. Различия в том, что жилы могут быть отдельными по всей длине от оборудования до заземления или могут быть объединены на всей своей длине или на ее части. Для минимизации разницы напряжений между нейтралью и местным заземлением используются разные системы. Ток, протекающий по заземляющему проводнику, вызывает падение напряжения вдоль проводника, и системы заземления стремятся гарантировать, что это напряжение не достигнет небезопасных уровней.
В системе TN-S между оборудованием и источником питания (генератором или трансформатором электросети) устанавливаются отдельные нейтральный провод и провод защитного заземления. Обычные токи цепи протекают только в нейтрали, а провод защитного заземления связывает все корпуса оборудования с землей, чтобы перехватить любой ток утечки из-за нарушения изоляции. Нейтральный проводник соединен с землей в точке электроснабжения здания, но не существует общего пути к земле для тока цепи и защитного проводника.
В системе TN-C общий провод обеспечивает как нейтраль, так и защитное заземление. Нейтральный провод подключается к заземлению в точке питания, а корпуса оборудования подключаются к нейтрали. Существует опасность того, что разорванное соединение нейтрали позволит всем корпусам оборудования подняться до опасного напряжения, если в каком-либо оборудовании возникнет утечка или повреждение изоляции. Это можно уменьшить с помощью специальных кабелей, но в этом случае стоимость будет выше.
В системе TN-CS каждое электрическое оборудование имеет как соединение защитного заземления с корпусом, так и нейтральное соединение. Все они возвращаются к некоторой общей точке в системе здания, и затем из этой точки выполняется общее соединение с источником питания и землей.
В системе TT не используется длинный общий провод защитного заземления, вместо этого каждый элемент электрического оборудования (или распределительная система здания) имеет свое собственное соединение с заземлением.
В соответствии с правилом 41 индийского CEAR , система заземления должна соблюдаться:
- Нейтральный провод 3-фазной 4-проводной системы и средний провод 2-фазной 3-проводной системы должны иметь как минимум два отдельных и разных заземляющих соединения с как минимум двумя разными заземляющими электродами, чтобы обеспечить сопротивление заземления до удовлетворительное значение.
- Заземляющие электроды должны быть соединены между собой для уменьшения сопротивления заземления.
- Нейтральный проводник также должен быть заземлен в одной или нескольких точках распределительной системы или линии обслуживания в дополнение к любому соединению на стороне пользователя.
Объединение нейтрали с землей [ править ]
Паразитные напряжения, создаваемые в заземляющих проводниках токами, протекающими в нейтральных проводниках питающей сети, могут создавать проблемы. Например, могут потребоваться специальные меры в стойлах для доения молочного скота. Очень малое напряжение, обычно не воспринимаемое людьми, может вызвать низкий удой или даже мастит (воспаление вымени). [2] В системе распределения электроэнергии доильного зала могут потребоваться так называемые «фильтры напряжения покалывания».
Подключение нейтрали к корпусу оборудования обеспечивает некоторую защиту от неисправностей, но может создать опасное напряжение на корпусе, если соединение нейтрали нарушено.
Комбинированные нейтральный и заземляющий проводники обычно используются в проводке электроснабжающих компаний , а иногда и для фиксированной проводки в зданиях и в некоторых специализированных приложениях, где мало альтернатив, таких как железные дороги и трамваи . Поскольку нормальные электрические токи в нейтральном проводе могут привести к нежелательным или опасным разницам между местным потенциалом земли и нейтралью, и для защиты от обрыва нейтрали следует использовать специальные меры, такие как частое заземление (несколько соединений заземляющих стержней), использование кабелей, где объединенная нейтраль и земля полностью окружают фазный провод (-ы), и для обеспечения безопасности системы необходимо учитывать более толстое, чем обычно, эквипотенциальное соединение.
Стационарная техника на трехпроводных цепях [ править ]
В Соединенных Штатах, в случае некоторых кухонных плит (диапазоны, печи), сварить вершины , сушилки для одежды и других специально перечисленные приборы были заземлены через их нейтральных проводов в качестве меры для экономии меди из медных кабелей во время Второй мировой войны . Эта практика была исключена из NEC в редакции 1996 года, но существующие установки (так называемые «старые работы») могут по-прежнему допускать подключение таких перечисленных устройств к нейтральному проводу для заземления. (Канада не приняла эту систему и вместо этого в это время и в настоящее время использует отдельные нейтральный и заземляющий провода.)
Эта практика возникла из трехпроводной системы, используемой для питания нагрузок как на 120 вольт, так и на 240 вольт. Поскольку эти перечисленные устройства часто имеют компоненты, которые используют либо 120, либо 120 и 240 вольт, часто есть некоторый ток на нейтральном проводе. Это отличается от провода защитного заземления, который пропускает ток только в условиях неисправности. Использование нейтрального проводника для заземления корпуса оборудования считалось безопасным, поскольку устройства были постоянно подключены к источнику питания, и поэтому вероятность разрыва нейтрали без разрыва обоих проводов питания была маловероятной. Кроме того, несбалансированный ток из-за ламп и небольших двигателей в приборах был мал по сравнению с номиналом проводов и, следовательно, вряд ли вызвал большое падение напряжения в нейтральном проводе.
Переносная техника [ править ]
В североамериканской и европейской практике для небольшого переносного оборудования, подключаемого с помощью набора шнуров, разрешается при определенных условиях иметь только два провода в соединительной вилке. Поляризованная вилка может быть использована для поддержания идентичности нейтрального проводника в прибор , но нейтральный никогда не используются в качестве шасси / корпус земли. Маленькие шнуры к лампам и т. Д. Часто имеют один или несколько формованных выступов или встроенных цепочек для идентификации нейтрального проводника или могут быть идентифицированы по цвету. Переносные приборы никогда не используют нейтральный провод для заземления корпуса и часто имеют конструкцию с двойной изоляцией .
В тех местах, где конструкция вилки и розетки не может гарантировать, что нейтральный провод системы подключен к определенным клеммам устройства («неполяризованные» вилки), переносные приборы должны быть спроектированы с учетом того, что любой полюс каждой цепи может достигать полного выхода из сети. напряжение относительно земли.
Техническое оборудование [ править ]
В североамериканской практике оборудование, подключенное с помощью шнура, должно иметь три провода, если питается исключительно напряжением 240 вольт, или должно иметь четыре провода (включая нейтраль и землю), если питание осуществляется напряжением 120/240 вольт.
В NEC есть специальные положения для так называемого технического оборудования, в основном профессионального аудио и видео оборудования, питаемого по так называемым «сбалансированным» цепям на 120 вольт. Центральный ответвитель трансформатора соединен с землей, и оборудование питается двумя линейными проводами, каждый по 60 вольт на землю (и 120 вольт между линейными проводниками). Центральный ответвитель не распределяется по оборудованию, и нейтральный провод не используется. В этих случаях обычно используется заземляющий провод, который отделен от защитного заземляющего проводника специально для уменьшения шума и гудения.
Другая специализированная система распределения ранее была предусмотрена в зонах обслуживания пациентов больниц. Изолированная система питания была предоставлена от специального изолирующего трансформатора с целью минимизировать любой ток утечки, который может проходить через оборудование, непосредственно подключенное к пациенту (например, электрокардиограф для мониторинга сердца). Нейтраль цепи не была подключена к земле. Ток утечки был вызван распределенной емкостью проводки и емкостью питающего трансформатора. [3] Такие распределительные системы контролировались стационарно установленными приборами, чтобы подавать сигнал тревоги при обнаружении высокого тока утечки.
[ править ]
Совместно нейтральное это соединение , в котором множество схем используют один и тот же нейтральное соединение. Это также известно как общая нейтраль , а цепи вместе с нейтралью иногда называют цепью Эдисона .
Трехфазные цепи [ править ]
В трехфазной цепи нейтраль делится между всеми тремя фазами. Обычно нейтраль системы подключается к нейтрали на питающем трансформаторе. Это причина того, что вторичная обмотка большинства трехфазных распределительных трансформаторов имеет звездообразную или звездообразную обмотку. Трехфазные трансформаторы и связанные с ними нейтрали обычно используются в промышленных распределительных сетях.
Систему можно было сделать совершенно незаземленной. В этом случае короткое замыкание между одной фазой и землей не вызовет значительного тока. На самом деле это плохая схема. Обычно нейтраль заземляется (заземляется) через соединение между шиной нейтрали и шиной заземления. В более крупных системах обычно отслеживается любой ток, протекающий по линии связи нейтраль-земля, и используется это как основа для защиты нейтрали от короткого замыкания.
Соединение между нейтралью и землей позволяет при любом замыкании фазы на землю развивать ток, достаточный для «срабатывания» устройства максимальной токовой защиты цепи. В некоторых юрисдикциях требуются расчеты, чтобы гарантировать, что полное сопротивление контура короткого замыкания достаточно низкое, чтобы ток короткого замыкания отключил защиту (в Австралии это упоминается в AS3000: 2007 Расчет импеданса контура короткого замыкания). Это может ограничить длину ответвленной цепи.
В случае двух фаз, совместно использующих одну нейтраль, в наихудшем случае потребление тока, когда одна сторона имеет нулевую нагрузку, а другая - полную нагрузку, или когда обе стороны имеют полную нагрузку. В последнем случае получается 1 + 1 @ 120deg = 1 @ 60deg, то есть величина тока в нейтрали равна величине тока в двух других проводах.
В трехфазной линейной цепи с тремя одинаковыми резистивными или реактивными нагрузками нейтраль не пропускает ток. Нейтраль проводит ток, если нагрузки на каждой фазе не идентичны. В некоторых юрисдикциях нейтраль может быть уменьшена в размере, если не ожидается несбалансированного тока. Если нейтраль меньше фазных проводов, она может быть перегружена, если возникнет большая несимметричная нагрузка.
Ток, потребляемый нелинейными нагрузками, такими как люминесцентные и HID-осветительные приборы, а также электронное оборудование, содержащее импульсные источники питания, часто содержит гармоники.. Токи тройной гармоники (нечетные числа, кратные третьей гармонике) являются аддитивными, что приводит к большему току в общем нейтральном проводе, чем в любом из фазных проводов. В самом худшем случае ток в общем нейтральном проводе может быть втрое больше, чем в каждом фазном проводе. В некоторых юрисдикциях запрещено использование общих нейтральных проводов при питании однофазных нагрузок от трехфазного источника; другие требуют, чтобы нейтральный проводник был значительно больше, чем фазные проводники. Рекомендуется использовать четырехполюсные автоматические выключатели (в отличие от стандартных трехполюсных), где четвертый полюс является нейтральной фазой и, следовательно, защищен от перегрузки по току на нейтральном проводе.
Разделенная фаза [ править ]
В двухфазной проводке, например, в дуплексной розетке.на кухне в Северной Америке устройства могут быть подключены с помощью трехжильного кабеля в дополнение к заземлению. Три проводника обычно окрашены в красный, черный и белый цвета. Белый цвет служит общей нейтралью, в то время как красный и черный по отдельности питают верхнюю и нижнюю горячие стороны емкости. Обычно такие розетки питаются от двух автоматических выключателей, в которых ручки двух полюсов связаны вместе для общего отключения. Если одновременно используются два больших прибора, ток проходит через оба, а нейтраль несет только разницу в токе. Преимущество состоит в том, что для обслуживания этих нагрузок требуется всего три провода вместо четырех. Если один кухонный прибор перегружает цепь, другая сторона дуплексной розетки также отключается. Это называется многопроволочной ответвленной цепью.. Общее отключение требуется, когда подключенная нагрузка использует более одной фазы одновременно. Общее отключение предотвращает перегрузку общей нейтрали, если одно устройство потребляет ток, превышающий номинальный.
Проблемы с заземлением [ править ]
Отсутствие заземляющего соединения или недостаточная емкость может не обеспечивать защитные функции, как задумано, во время неисправности подключенного оборудования. Дополнительные соединения между землей и нейтралью цепи могут привести к циркуляции тока в пути заземления, паразитному току, введенному в землю или в конструкцию, и паразитному напряжению . [ необходима цитата ] Дополнительные заземляющие соединения на нейтральном проводе могут обойти защиту, обеспечиваемую прерывателем цепи замыкания на землю. Сигнальные цепи, основанные на заземлении, не будут работать или будут работать неустойчиво, если заземление отсутствует.
См. Также [ править ]
- Классы устройств
- Электрическое соединение
- Электропроводка
- Электропроводка (Великобритания)
- Электропроводка (США)
- Заземление
- Земля (электричество)
Ссылки [ править ]
- ^ Например, в североамериканской практике подвесной служебный входной кабель имеет два изолированных проводника, которые намотаны на оголенный нейтральный провод и поддерживаются им.
- ^ Томас Дж. Дайверс, Саймон Фрэнсис Пик (редактор), Болезни Ребхуна молочного скота , Elsevier Health Sciences, 2008, ISBN 1-4160-3137-5 стр. 389-390
- ^ Справочник Лесли А. Геддеса по электрическим опасностям и несчастным случаям , CRC Press, 1995 ISBN 0849394317 , стр. 90-91
Дальнейшее чтение [ править ]
- Рик Гилмор и др. , редактор, Канадский электротехнический кодекс, часть I, девятнадцатое издание, C22.1-02 Стандарт безопасности для электрических установок , Канадская ассоциация стандартов, Торонто, Онтарио, Канада (2002) ISBN 1-55324-690-X
- NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс 2002 г. , Национальная ассоциация противопожарной защиты, Inc., Куинси, Массачусетс, США (2002 г.). нет ISBN
- Положение IEE по электромонтажу для электроустановок, пятнадцатое издание, 1981 г. , Институт инженеров-электриков, (1981) Hitchin, Herts. Соединенное Королевство
- Глава « Электробезопасность» изкниги и серии « Уроки электрических цепей, том 1 » .
- ЦЕПИ EDISON ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОПАСНОСТЬ ДЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ
- Полное руководство по домашней электропроводке (ссылка мертва, но несколько источников через поиск Google)
- Продвинутая домашняя проводка
