Закрыть

Какова роль нулевого провода в трехфазной цепи: Назначение нулевого провода

Содержание

Назначение нулевого провода

Определение 1

Нулевой провод в общем случае — это провод, по которому происходит возвращение остаточного тока по замкнутому контуру.

Не смотря на название, нулевой провод может обладать потенциалом в некоторые моменты времени. На схемах нулевой провод обычно обозначают буквой $N$.

Роль нулевого провода

Зачем же нужен нулевой провод в трехфазной цепи? Назначение нулевого провода в трехфазных цепях следующее: нулевой провод используется для выравнивания фазных напряжений.

Определение 2

Фазное напряжение — это напряжение между нулём и фазным проводом.

Если нагрузка на каждом из фазных проводов одинаковая (то есть одинаковая потребляемая мощность у каждого из потребителей фазного тока от фазных проводов 1-3) — то система будет оставаться рабочей даже в случае обрыва нулевого провода, так как в каждый момент времени разница потенциалов между нулевым и любым из фазных проводов будет одинаковой.

Роль нулевого провода при неравномерной нагрузке

Если нагрузка на каждой фазе будет разной — то необходимо обязательно подключать нулевой провод.

В случае его обрыва или внезапного повышения сопротивления на нём, напряжение распределится согласно потребляемым мощностям на каждую из нагрузок трёхфазной цепи и, соответственно, чем меньше потребляемая мощность — тем большее фазное напряжение получит потребитель тока.

Это неприемлемо для многих электроприборов и может вызвать их неисправность и даже пожар, именно для избегания таких неприятностей к каждой розетке подведён нулевой провод.

Роль нулевого провода при соединении звездой

Определение 3

Звезда — это особый способ соединения концов обмоток генератора, при котором все они соединяются в одну точку, называемую нейтралью.

При этом провода на выходе у потребителя также соединяются в аналогичную точку, а провод, соединяющий две нейтрали, называется нулевым. Провода же, соединяющие начало фазы у потребителя и генератора называются линейными.

В случае подключения трёхфазного двигателя нагрузка для всех трёх фазовых проводов будет одинаковая, соответственно, возвращение остаточного тока на генератор возможно по одному из фазовых проводов, на котором фазовое напряжение в данный момент времени равно нулю.

Если же нагрузки на стороне потребителя неодинаковые, остаточный ток после каждой нагрузки будет выходить разным и, соответственно, фазовое напряжение тоже будет разное.

Если говорить упрощённо, в каждый момент времени оно будет равно напряжению между проводом, который в данный момент времени не является несущим фазовый ток, и фазовым проводом — то есть оно будет разным.

Использование же нулевого провода в таком случае поможет предотвратить эти перепады и таким образом исключить возникновение неисправностей в сети.

Рисунок 1. Роль нулевого провода в трехфазной цепи при соединении звездой

На рисунке представлена схема подключения трёхфазной цепи при подключении звездой.

Ток по нейтральному проводу, соединяющему между собой две нейтрали, будет течь только при включении (или выключении) всей системы и старте работы первой из обмоток генератора.

В остальное время он будет возвращаться на генератор по фазовым проводам по очереди.

Фазовое напряжение на рисунке обозначено с помощью букв $U_A$, $U_C, U_B$, ЭДС на обмотках генератора — $E_C, E_A$ и $E_B$, а ток, текущий по фазовым проводам — буквами $I_C, I_A$ и $I_B$.

Сам генератор обозначен буквой $G$, а потребитель буквой $M$. Сопротивления у потребителя обозначены буквами $Z_A, Z_B$ и $Z_C$.

Линейные напряжения — то есть напряжения между фазами — обозначены соответственно $U_CA, U_AB, U_BC$. На рисунке стрелками показаны провода, к которым нужно подключить вольтметр для измерения линейного напряжения.

Маркировка нулевых проводов

Для того чтобы сделать нулевой провод легко отличаемым от остальных, соответственно ГОСТ для них принято использовать кабели бело-голубого или просто голубого цвета.

При совмещении нулевого провода с заземлением используются полосатые жёлто-зелёные кабели с концами проводов, обозначенными синим цветом:

Рисунок 2. Маркировка нулевого провода

роль и обозначение, классификация, отличие от фазного

Если кто-либо сталкивался с электричеством, то непременно слышал о таких понятиях, как фазный и нулевой провод. Их основной отличительной чертой является назначение. Провод, соединяющий нулевую точку фаз генератора, трансформатора с нулевой точкой нагрузки, называют нулевым или нейтральным. Его называют так потому, что в некоторых случаях ток в нем равен нулю, и нейтральным исходя из того, что он одинаково принадлежит любой из фаз.

Различия фазного и нулевого провода

Фазный провод (фаза) предназначен для подачи электричества к потребителю.

Назначение нулевого провода (нейтрального или нуля) состоит в выравнивании асимметрии напряжений при разном значении нагрузки в фазах.

Он присоединён к нулевым точкам источника и потребителя при их соединении в «звезду».

Присоединение нейтрального провода (трехфазная четырехпроводная сеть) является возможным только в том случае, когда источник и нагрузка соединены в «звезду».

При соединении в «треугольник» необходимость в нём отпадает, так как линейное и фазное напряжения в фазах одинаковы.

Чтобы понять разницу между линейным и фазным напряжением, необходимо понимать, что в трехфазной трехпроводной цепи линейное (напряжение между двумя фазными проводами) в основном составляет 380 В, а фазное — напряжение между фазой и нулем — в √3 раз меньше приблизительно 220 В.

Нейтральный провод заслужил свое название тем, что при работе устройств ток в нём, при одинаковой нагрузке трёх фаз, равен нулю. Сопротивление его невелико. Поэтому при перегрузке одной или нескольких фаз, ток в нем быстро возрастет. В схеме освещения его наличие является обязательным условием. В ином случае не гарантируется равномерность освещения.

В зависимости от роли, нулевой провод может быть рабочим, защитным, совмещенным.

Рабочий обозначается латинской буквой N и выполняется голубым цветом в европейских странах. В некоторых других странах цвет может быть серым либо белым.

Защитный обозначается РЕ. Он предназначен для безопасности в случае попадания потенциала на корпус электроприбора. В нормальном режиме он обесточен, а при поломке является проводником, который отведет от электроприбора опасный потенциал в землю. Цвет этой жилы желто-зеленый.

В некоторых системах нулевой провод совмещен с защитным. В таком случае маркировка будет обозначена как PEN и окраска этой жилы будет синей с полосками на концах желто-зеленого цвета.

Особенности нейтрального провода

Нулевой провод предотвращает нежелательные ситуации при аварийных режимах работы. Без его наличия в случае фазного короткого замыкания двух фаз напряжение в третьей фазе мгновенно возрастет в √3 раз. Это губительно скажется на оборудовании, которое питает этот источник. В случае наличия нуля в такой ситуации, напряжение не изменится.

При обрыве одной из фаз в трехфазной трехпроводной системе (без нуля), напряжение на двух оставшихся фазах уменьшится. Они окажутся соединенными последовательно, а при этом виде соединения напряжение распределяется между потребителями в зависимости от их сопротивления.

При обрыве одной из фаз в трехфазной четырёхпроводной системе, напряжение в двух оставшихся фазах своего значения не изменит.

Предохранители в нулевой провод не устанавливают из-за его большой значимости, потому как его обрыв является нежелательным

Так как большую часть времени работы электроустановок ток в этом проводе либо равен нулю, либо незначителен, нет смысла изготавливать его такого же сечения, как и сечение фазных. Чаще всего, из соображений экономии, он имеет меньшее сечение жилы, нежели сечение жил фаз в одной электроустановке. Если защитный провод не совмещен с нулевым, его сечение выполняют вдвое меньше, нежели, у фазного провода.

Классификация нейтралей линий электропередач

Назначение линий электропередач весьма разнообразно. А также разнообразна аппаратура для их защиты от утечек и коротких замыканий.

В связи с этим нейтрали классифицируются на три вида:

  • глухозаземленная;
  • изолированная;
  • эффективно заземлённая.

Если линия электропередач напряжением от 0,38 кВ до 35 кВ имеет небольшую длину, а количество подключенных потребителей велико, то применяется глухозаземленная нейтраль. Потребители трехфазной нагрузки получают питание, благодаря трем фазам и нулю, а однофазной — одной из фаз и нулю.

При средней протяженности линий электропередач напряжением от 2 кВ до 35 кВ и небольшим количеством потребителей, подключенных к данной линии, находят применение изолированные нейтрали. Они широко используются для подключений трансформаторных подстанций в населённых пунктах, а также мощного электрооборудования в промышленности.

В сетях, с напряжением 110 кВ и выше, с большой протяженностью линий электропередач, применяется эффективно заземлённая нейтраль.

Реакция электроприборов на обрыв нуля

Если общий нейтральный провод в многоэтажном доме оборвется, то потребители ощутят это в результате скачка напряжения в их электроприборах.

Основные факторы, которые могут привести к обесточиванию общего нуля:

  • аварийная ситуация на подстанции;
  • устаревшая проводка;
  • монтаж проводки выполнялся не совсем качественно.

Та фаза, к которой подключено большее количество потребителей многоквартирного дома, будет перегружена. Напряжение в ней уменьшится. В той фазе, к которой потребителей подключено меньше всего, напряжение резко возрастет.

Это негативно скажется на приборах — снижение напряжения вызовет их неэффективную работу, а рост напряжения может повлечь за собой выход из строя тех, которые были подключены в данный момент. Чтобы обезопасить себя от такой ситуации, необходимо установить в щиток, питающий отдельную квартиру, индивидуальный ограничитель перенапряжения. Как только напряжение начнет превышать допустимые значения, ограничитель быстро отключит питание.

Если произойдет обрыв нуля непосредственно в квартире, то электричество пропадет полностью, но вместе с тем фаза не отключится. Опасность заключается в том, что она может перейти как раз на провод нулевой. И если какой-либо электроприбор был предварительно заземлён на него, корпус этого электроприбора будет под напряжением, а проще говоря, начнет «биться током».

Главными факторами, которые способствуют обрыву нуля непосредственно в квартире можно назвать:

  • ненадежность присоединения контактов;
  • неправильно выбранное сечение проводника;
  • устаревшая проводка.

Эти факторы приводят к чрезмерному нагреванию проводника. Из-за повышенной температуры окисляется место присоединения контактов, перегреваются жилы проводов. А это, в свою очередь, может привести к пожару.

Схема без нейтрали, обрыв фазы

рис. 9.10

Схема без нейтрали, короткое замыкание фазы А

рис. 9.11

Контрольные вопросы:

  1. Дайте понятия фазы, линейного и фазного напряжения при соединении нагрузки звездой
  2. Напишите выражения для мгновенных и комплексных значений ЭДС, индуцируемых в обмотках генератора?
  3. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями при соединении звездой:

а) симметричных приемников;

б) несимметричных приемников.

4. Какова роль нулевого провода в трехфазной цепи?

5. Почему не ставят предохранитель в нулевой провод?

6. Что такое симметричная нагрузка?

7. По какой формуле можно рассчитать активную мощность?

8. Из каких элементов состоит трехфазная цепь?

Лабораторная работа № 10

Трехфазные нагрузки, соединенные по схеме «треугольник»

В схеме соединения обмоток трехфазного генератора, которую называют треугольником, конец первой обмотки Х соединяют с началом второй обмотки В, конец второй обмотки Y – с началом третьей Z – с началом первой А.

В такой схеме три обмотки генератора образуют замкнутый контур с весьма малым сопротивлением. Однако при симметричной системе э.д.с. в любой момент времени равна нулю. В этом легко убедиться, сложив мгновенные значения трех э.д.с., действующих в обмотках трехфазного генератора:

 
 

Здесь синус разности двух углов и 2/3 и синус суммы тех же углов разложены по известным формулам тригонометрии, причем учтено, что cos

 
 

К тому же выводу можно прийти, складывая векторы фазных э.д.с. или комплексные выражения фазных э.д.с. ;

 
 

 
 

Из выражения (1) следует, что сумма двух э.д.с. равна третьей, взятой с обратным знаком, например:

 
 

При соединении обмоток трехфазного генератора треугольником линейный провод отходит непосредственно от общих точек начала одной фазы и конца соседней (A-Z,B-X,C-Y). Поэтому напряжения между линейными проводами (линейные напряжения) в то же время являются фазными напряжениями генератора, т.е.

 
 

Опасно неправильное соединение обмоток генератора треугольником, в которой конец первой обмотки Х соединен не с началом В, а с концом Y второй, а начало третьей обмотки С не с концом Y, а с началом В второй.

Поэтому э.д.с. не складывается с остальными э.д.с. обмоток

т.е. по абсолютной величине равна удвоенному значению фазной э.д.с., что при весьма малом сопротивлении обмоток генератора равносильно короткому замыканию.

Если нагрузки (приемники) соединены в трехфазную цепь по схеме «треугольник» (рис. 10.1), нагрузка R ab, Rbc и Rca каждой фазы включается на полное линейное напряжение, которое равно фазному UЛ = UФ

 
 

Фазные токи I ab ,Ibc и Ica определяются по закону Ома

Линейные токи определяются по первому закону Кирхгофа

При симметричных напряжениях и одинаковых нагрузках фаз Rab = Rbc = Rca= R токи также симметричны:

Это поясняется на векторных диаграммах (рис. 10.2)

Мощность ЕР, потребляемая трехфазной нагрузкой при ее соединении в «треугольник», складывается из мощностей фаз ∑Р = РAB + РBC + Р са.. При симметричной чисто активной нагрузке

При смешанной (активно-индуктивной или активно-емкостной) нагрузке: Активная мощность

Экспериментальная часть

Задание

Для трехфазной цепи с соединением «треугольник» при симметричной и несимметричной омических нагрузках

измерить с помощью мультиметра действующие значения токов IЛ и IФ а также напряжений UЛ, затем вычислить мощности Рфи ∑Р.

Трехфазная цепь при соединении приемников — МегаЛекции

Звездой

Цель работы: изучение и экспериментальное исследование трехфазной цепи при соединении приемников фаз звездой.

Общие сведения

При соединении фаз нагрузки трехфазного потребителя звездой (рис. 6.1) по линейным проводам текут те же токи, что и в фазах нагрузки:

. (6.1)

При этом по первому закону Кирхгофа для нейтральной точки n приемника можно записать:

. (6.2)

Между линейными и фазными напряжениями потребителя независимо от величины и характера сопротивлений его фаз, а также от того, имеется или отсутствует нейтральный провод, существуют соотношения:

. (6.3)

 

Рис. 6.1

 

В случае симметричной нагрузки (Za = Zb = Zc) фазные напряжения потребителя равны фазным напряжениям генератора. При этом между линейными и фазными напряжениями нагрузки выполняется соотношение:

. (6.4)

При несимметричной нагрузке (Za ¹ Zb ¹ Zc) при отсутствии нейтрального провода или при наличии нейтрального провода с большим сопротивлением ZN между нейтральными точками генератора N и приемника n возникает так называемое напряжение смещения нейтрали , которое определяется выражением:

, (6.5)

где фазные ЭДС генератора; комплексы полных проводимостей фаз приемника и нейтрального провода соответственно.

При отсутствии нейтрального провода .

Очевидно, что при несимметричной нагрузке, при наличии напряжения , напряжения на фазах приемника уже не составляют симметричной системы и не равны по значениям:

. (6.6)

Следовательно, наличие нейтрального провода обеспечивает эффект выравнивания напряжений на фазах приемника. При этом, чем больше несимметрия нагрузки, тем больше значение уравнительного тока в нейтральном проводе, определяемое выражением (6.2).

На рис. 6.2 представлена векторная диаграмма цепи рис. 6.1 при несимметричной нагрузке и отсутствии нейтрального провода.

 

Рис. 6.2

Векторы фазных токов проведены из точки n под углами к векторам соответствующих фазных напряжений на приемнике ( ), определяемыми характером нагрузки в фазах:



. (6.7)

Мощность, потребляемая всей цепью при несимметричной нагрузке, определяется выражением:

. (6.8)

При симметричной нагрузке мощность, потребляемая цепью, так же, как и при соединении звездой, может быть определена как утроенная мощность одной фазы:

(6. 9)

Программа работы

1. Установить в фазы приемника схемы рис. 6.1 симметричную нагрузку, параметры которой были определены в лабораторной работе № 5. Исследовать поведение цепи при отключенном нейтральном проводе. Результаты измерений занести в табл. 6.1.

Примечание. Напряжения на фазах приемника и напряжение смещения нейтрали (Ua, Ub, Uc, UN) измеряются при помощи переносного вольтметра; остальные величины измеряются комплектом К540.

Таблица 6.1

 

Характер нагрузки Измеряемые величины
ЕА ЕВ ЕС IА,A IВ,A IС,A PА,Вт PВ,Вт PС,Вт Ua,B Ub,B Uc,B UN,B
Симметричная без нулевого провода
Несимметричная с нулевым проводом
Несимметричная без нулевого провода

2. Включить в фазы нагрузки несимметричные приемники с параметрами, рассчитанными в лабораторной работе № 5. Исследовать поведение цепи при наличии нулевого провода. Записать результаты в табл. 6.1.

3. Повторить опыт при отключенном нейтральном проводе и несимметричной нагрузке; результаты занести в табл. 6.1.

4. Для каждого случая, указанного в табл. 6.1, по известной величине трехфазной симметричной системы ЭДС и параметрам схем замещения фаз нагрузки рассчитать напряжения на фазах приемника, напряжение смещения нейтрали , фазные токи, мощности отдельных фаз и цепи в целом. Построить в масштабе векторные диаграммы токов и напряжений по результатам расчетов.

5. Сравнить полученные результаты расчета с напряжениями на фазах нагрузки, напряжением смещения нейтрали , фазными токами, мощностями фаз и всей цепи, определенными экспериментально.

Содержание отчета:

– схема рис. 6.1;

– таблица 6.1;

– расчеты и графические построения согласно п. п. 4, 5 программы работы;

– выводы.

Варианты заданий

Таблица 6.2

 

№ варианта Несимметричная нагрузка в фазах
А В С
R = 50 Ом С = 40 мкФ L1
L1 R = 50 Ом С = 50 мкФ
С = 70 мкФ L1 R = 50 Ом
R = 50 Ом L1 С = 90 мкФ
R = 50 Ом С = 100 мкФ L1
R = 50 Ом С = 120 мкФ L1

 

Контрольные вопросы и задания

1. Чем отличается симметричная нагрузка от несимметричной?

2. Каково соотношение между линейными и фазными напряжениями для симметричной системы при соединении приемников звездой?

3. Какова роль нулевого провода в четырех проводной трехфазной цепи? Почему в нейтральном проводе недопустима постановка предохранителей?

4. Как определить силу тока в нулевом проводе, если известна сила тока в каждой из фаз?

5. Как влияют при соединении приемников звездой без нейтрального провода короткое замыкание или отключение приемников в одной из фаз на напряжение и токи в других фазах?

6. Докажите, что при переключении фаз приемника со звезды на треугольник при том же линейном напряжении потребляемая цепью мощность возрастает втрое.

Лабораторная работа № 7


Рекомендуемые страницы:


Воспользуйтесь поиском по сайту:

Лабораторная работа №9. — Студопедия

Исследование трехфазной цепи при соединении приемников звездой

1. Цель:

Экспериментально проверить свойства цепи трехфазного тока при соединении приемников звездой. Выяснить роль нулевого провода в четырехпроводной системе. Построить векторные диаграммы для трехфазной цепи.

схема 1.

Таблица 1

№ опыта IA, A IB, A IC, A I0, A UA,B UB,B UC,B UAB,B UBC,B UCA,B Примечание
1                     Симметричная нагрузка без нулевого провода
2                     Симметричная нагрузка с нулевым проводом
3                     Несимметричная нагрузка без нулевого провода
4                     Несимметричная нагрузка с нулевым проводом

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое симметричная нагрузка фаз?

2. Чему равен ток в нулевом проводе при симметричной нагрузке?

3. Каковы признаки несимметричной нагрузки фаз?


4. Какова роль нулевого провода при несимметричной нагрузке?

5. Что такое перекос фаз?

 

Группа Ф.И.О Подпись Дата

 

 

Лист
Выполнил      

 

Проверил      

 

Лабораторная работа №10.

Исследование трехфазной цепи при соединении приемников треугольником

1. Цель:

Экспериментально проверить свойства цепи трехфазного тока при соединении приемников треугольником при симметричной и несимметричной нагрузке фаз. Построить векторные диаграммы для трехфазной цепи.

Схема 1.

 

Таблица 1.

UАВ UВС, В UСА, В IА, А IВ, А IС, А IАВ, А IВС, А IСА, А Примечание
                  Симметричная нагрузка  
                  Симметричная нагрузка, оборван линейный провод А
                  Несимметричная нагрузка  

 

Контрольные вопросы.

1. Как соотносятся между собой величины фазных и линейных токов для соединения потребителей треугольником при симметричной нагрузке фаз?

2. Как определить линейные токи, исходя из фазных, при несимметричной нагрузке фаз, соединенной треугольником?

Группа Ф.И.О Подпись Дата

 

 

Лист
Выполнил      

 

Проверил      

почему происходит отгорание нуля, статья vse-e.com / Новости

По большей части запитка бытовых потребителей происходит по однофазной схеме. Но частично всё же электроснабжение проводится с использованием трёхфазных кабелей. Конечно, качественная кабельная продукция характеризуется строгими техническими и проводниковыми показателями, а значит необходимостью прокладывать и эксплуатировать их по правилам, учитывая допустимые параметры нагрузки.

Что же означает фраза электрика «Отгорел ноль!»? Почему ноль намного чаще отгорает в трёхфазной сети, а не в однофазной? Каковы прогнозы? Эти и другие вопросы возникают у владельцев домов и других объектов с подобным электроснабжением. Разберемся вместе, как предупредить развитие таких ситуаций, тем самым уменьшив последствия и проблемы.

Понятие «нуля» в однофазной цепи

«Ноль» для однофазной цепи – это один из двух проводников, которые не имеет высокого потенциала относительно «земли». Второй проводник – это «фаза», который имеет высокий потенциал (220 В для бытовых сетей).  Электрический ток, который проходит по фазе, всегда равен току, который идет по «нулю». Именно поэтому нет предпосылок для отгорания нуля в однофазной сети. Ко всему прочему, линия, как правило, защищена качественной и недорогой автоматикой.

Вот так это выглядит схематически:


Понятие «нуля» в трёхфазной цепи

Как многим известно, трёхфазные линии бывают двух видов относительно нагрузки к фазам. Так выделяют такие виды как: «звезда» и «треугольник». В случае подключения по типу «треугольник» ноль отсутствует чисто физически, а значит проблемы отгорание нуля - попросту нет. А вот схема «звезда» в трёхфазном подключении имеет ноль, как особый проводник. Рассмотрим подробнее.

Схема подключения «звезда» в трёхфазной цепи:

В данном случае по каждой из 3-х фаз проходит равная по значению нагрузка переменного электротока. При этом они сдвигаются по временной фазе на 120 градусов либо на 1/3 всего периода. В результате получается сумма равных, но смещенных значений векторов, которые дают суммарное нулевое значение. По сути, это идеальный случай, когда по нулевому проводу идет такой нулевой ток. А по факту, обесточенный ноль не нужен совершенно.
Реальная ситуация отличается от идеальной. Ведь нагрузки всех фаз в большинстве случаев хоть немного, но отличаются. То есть суммарный вектор не равен нулю. В результате, не происходит компенсации токов, а значит, по нулевому проводнику проходит небольшой уравнительный ток. Именно поэтому во многих кабелях с 3-мя фазами есть 4-я жила – нулевая, которая характеризуется меньшим сечением, чем сечение фазных проводников. Основания причина – экономия электротехнической меди либо алюминия. При более детальном рассмотрении становится понятно, что таких токов недостаточно, чтобы вызвать отгорания нуля. В чем же тогда причина?

Причина в том, что трёхфазная линия включает несимметричные однофазные нагрузки. И при этом, разница в величине нагрузок может быть очень значительной, что электрики характеризуют как «перекос фаз». На стадии проекта проводится работа по максимальному уравнению нагрузок на фазы, но в действительности, распределение мощностей не всегда эффективно. При включении бытовых приборов высокой мощности по одной фазе нет возможности предугадать или компенсировать нагрузку на остальные фазы. В результате, разность нагрузки присутствует.
Обращая внимание на собственный быт, разве многие из нас задавались вопросом – насколько сильно отразится на кабельных линиях нагрузка при включенных одновременно стиральной машине и электрочайнике? Сложно думать о уравнительных токах и нулевой жиле, когда об этом ничего не знаешь.

Даже в таких случаях, когда суммарное значение фазных токов не равняется нулю, экстремальных ситуаций не развивается. Ноль может отгореть очень редко.

Отгорание нуля – когда происходит

Когда же происходит это пресловутое отгорание? И стоит ли об этом говорить? И вот здесь есть одно небольшое «но». Еще с 90-х годов в наш обиход прочно вошло такое понятие, как импульсный блок питания, который используют в целях экономии электроэнергии. Его применяют везде – компьютерах, различной бытовой технике. При этом, в таких блоках питания ток проходит только лишь в одной трети от полного одного полупериода. В результате, в трёхфазных сетях начинают протекать никак не скомпенсированные токи, которые идут без всякого контроля в нулевой провод. По «нулю» идут токи разных фаз от ассиметричной нагрузки. При суммировании этих данных, выходит, что ток нуля может соответствовать значению, близком или превышающему номинальное фазное значение. А вот это как раз чревато тем самым отгоранием нуля.

Что спасет ситуацию? Конечно, это хорошая защитная автоматика. Главное, чересчур не экономить и не покупать трёхфазный автомат без нулевой клеммы. Ведь по сути по каждой фазе проходит электрический ток в пределах номинала и автомат продолжает защищать фазы, а вот ноль остается не у дел.
Еще одна причина, в результате которой может произойти отгорание нуля, это обрыв одной из фаз при наличии больших нагрузок. В данном случае, суммарное значение токов двух фаз будет намного больше допустимого.

Важно помнить, что не стоит ставить отдельный автомат на нулевой кабель, так как это реально опасно. При отключении провода уравнительные токи будут искать выход через провода фазы. И в этом случае результат всегда предсказуем и опасен. Лучшее решение – работа со специалистами еще на этапе проектных работ, а также покупка кабельной продукции хорошего качества с соответствующими эксплуатационными характеристиками.

Провод для трехфазной сети вы всегда можете купить на нашем сайте: https://vse-e. com/kabel-i-provod/provod.

Автор: МЕГА КАБЕЛЬ

Основы электроники и электротехники - Лабораторная работа №15


Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда».

 

1. Цель работы

Ознакомиться с  трехфазными системами, измерением  фазных и линейных

Токов  и напряжений. Проверить  основные соотношения между токами  и

напряжениями  симметричного и несимметричного трехфазного потребителя .

Выяснить  роль нейтрального провода в четырех проводной  трехфазной системе.

Научиться   строить векторные диаграммы напряжений и токов.

Предварительное   домашнее задание

2.1. Изучить   тему  «Трехфазные электрические цепи при соединении по схеме

звезда»,  содержание данной лабораторной работы и  быть готовым ответить на

все контрольные  вопросы к ней.

2.2. Начертить  принципиальные схемы исследуемых цепей  исследуемых

Цепей  с включенными измерительными  приборами.

3. Порядок  выполнения работы

3.1. Ознакомиться  с лабораторной установкой.

3.2. Включить  электропитание стенда. Включить  трехфазный источник

питания  Е4 и измерить  стрелочным вольтметром линейные и  фазные

напряжения  источника питания на холостом  ходу. Результаты  измерений занести

в табл.  1. Выключить  источник электропитания. Проверить  соотношение между

линейными  и фазными  напряжениями источника питания.

3.3. Собрать симметричную четырех проводную трехфазную электрическую

цепь (рис. 1). В качестве амперметров использовать цифровые приборы в режиме

измерения переменного тока (тумблер режима работы приборов в позиции «~»).

В качестве потребителей RA, RB, RC использовать резисторы R17, R18, R19,

установив соответствующие тумблеры в позицию «1». Представить схему для

проверки преподавателю.

3.4. Исследовать режимы работы симметричной трехфазной цепи при

наличии и отсутствии нейтрального провода, а также влияние нейтрального

провода и обрыва линейного провода заданной фазы (табл. 2) на режим работы

цепи. Для этого включить электропитание стенда, источник трехфазного

напряжения Е4 и измерять линейные токи IА, IВ, IС и ток в нейтральном проводе

IN, фазные напряжения источника UА, UВ, UС, фазные напряжения на

потребителях UАП, UВП, UСП и напряжение смещения нейтрале  UnN. Напряжения

измерять, подключая выводы вольтметра к соответствующим клеммам.

Результаты измерений занести в табл. 3. Выключить источник питания Е4.



3.5. Исследовать режимы работы несимметричной трехфазной цепи с

активной нагрузкой при наличии и отсутствии нейтрального провода, а также

влияние нейтрального провода и обрыва линейного провода заданной фазы на

режим работы цепи. Для этого установить параметры цепи в соответствии с

заданным вариантом (табл. 2), включить электропитание стенда, источник

трехфазного напряжения Е2 и измерить токи, фазные напряжения источника,

фазные напряжения на потребителях и напряжение смещения нейтрали UnN.

Результаты измерений занести в табл. 3. Выключить источник питания Е4.

 

3.6. Исследовать режимы работы несимметричной четырех проводной и

трех проводной цепи при неоднородной нагрузке, Для этого подключить в фазе

«А» вместо резистора конденсатор С3, установить переключатели резисторов

R17 и R19 в позицию «1», включить источник питания Е2. Результаты измерений

занести в табл. 3. Выключить источник питания Е4.

3.7. Исследовать влияние сопротивления линии передачи на режим работы

трехфазной цепи. Для этого включить последовательно в каждую фазу

дополнительные резисторы R14, R15, R16, установить симметричную нагрузку,

включить электропитание и измерить напряжения и токи. Результаты измерений  занести в табл. 4.

 

3.8. По результатам измерений вычислить

– среднее значение линейных напряжений UЛ источника питания;

– среднее значение фазных напряжений UФ источника питания;

– отношение UЛ /UФ ;

– среднее значение тока при симметричной нагрузке.

4. Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать:

а) наименование работы и цель работы;

б) технические данные электроизмерительных приборов;

в) схему эксперимента с включенными измерительными приборами;

г) таблицы с результатами эксперимента;

д) векторные диаграммы для всех проведенных опытов;

е) вывод о роли нейтрального провода в трехфазной цепи при соединении

потребителя по схеме звезда;

ж) вывод о влиянии сопротивления линии передачи на работу трехфазной

цепи.

5. Контрольные вопросы

1. Какое соединение называется звездой?

2. Каково соотношение между фазным и линейным напряжениями

трехфазного источника питания при соединении его обмоток по схеме звезда?

3. Какое соотношение между фазными и линейными токами при

соединении в звезду?

4. Как определить величину тока в нейтральном проводе, если известны

токи потребителя?

5. Для чего применяют нейтральный провод?

6. К каким зажимам следует подключить вольтметр, чтобы измерить

фазное и линейное напряжение?

7. Какая трехфазная нагрузка называется симметричной?

8. Почему при несимметричной нагрузке обрыв нейтрального провода

является аварийным режимом?

electric - роль нейтрального проводника в трехфазных системах

В однофазной системе нейтральный и линейный провода создают разность потенциалов в нагрузке, на которую необходимо запитать. Нейтраль обычно заземляется, соединяется с землей в какой-то точке вашего дома. Из-за этого нейтральный провод имеет тот же потенциал, что и земля, к которой мы подключены, что, как правило, менее опасно.

Соединение между нейтралью и землей позволяет при любом замыкании фазы на землю развивать ток, достаточный для «отключения» устройства максимальной токовой защиты цепи.

источник в Википедии

В трехфазной системе у вас может быть нейтральный провод, но это необязательно. Ниже представлены две трехфазные конфигурации нагрузки, треугольник и Y. Ни одна из них не требует нейтрального проводника, хотя в конфигурации Y нейтраль может быть подключена к центру, где встречаются все фазы. Как вы упомянули о сбалансированной трехфазной системе, через нейтральный провод не течет ток. В такой системе ток в нейтральном проводе может указывать на проблему.

Может помочь визуализировать форму волны в полярных координатах.Радиус вокруг одинаковый, что указывает на одинаковую амплитуду каждой фазы. Каждая фаза разделена на 120 градусов.

AC всегда затягивает и затягивает ток, поэтому в определенный момент он может быть положительным или отрицательным. Мы можем сделать расчет, чтобы проиллюстрировать, как сбалансированная трехфазная система не оставит тока в нейтральной фазе.

  • Сбалансированная система будет иметь одинаковую амплитуду для каждой фазы (равные источник и нагрузка), мы можем принять это как 1.
  • В сбалансированной системе каждая фаза разделена на 120 градусов.

Итак, верно следующее:

  I_neutral = I_a + I_b + I_c
  

, где I_x - мгновенный ток в один момент времени. Также, если каждая фаза представляет собой идеальную синусоидальную кривую, тогда

  I = величина * Sin (тета)
  

, где тета, - фазовый сдвиг. Итак,

  I_neutral = (1) Sin (0) + (1) Sin (120 градусов) + (1) Sin (240 градусов)
          = 0 + sqrt (3) / 2 - sqrt (3) / 2
          = 0
  
  • Кроме того, мы говорим о токе и напряжении в системах переменного тока, используя среднеквадратичное (среднеквадратичное) напряжение или ток; это то, что покажет мультиметр в настройке переменного тока.Это не пиковое напряжение / ток и не среднее значение, а

значение постоянного тока, которое приведет к тому же среднему рассеиванию мощности в резистивном источнике нагрузки

Функция нейтрального провода в 3-фазной 4-проводной системе

В этой статье я обсуждаю нейтральный провод с функцией 3 в фазе 4-проводной системы . Прочитав эту статью, вы сможете понять некоторые очень удивительные факты о необходимости нейтрального провода в трехфазной системе распределения.


Электроэнергия от генерирующих станций передается на большие расстояния по линиям передачи на различные приемные станции. Затем мощность распределяется между различными подстанциями, расположенными в разных местах и ​​населенных пунктах. В конечном итоге напряжение снижается до 400/230 вольт, т.е. 400 вольт для оптовых потребителей и 230 вольт для обычных бытовых потребителей.

Обмотки трансформаторов, установленных на подстанции, подключены по схеме треугольник на первичной стороне и звездой на вторичной стороне.

Распределение обычно однофазное двухпроводное и трехфазное четырехпроводное. Напряжение между любым фазным проводом и нейтралью составляет 230 вольт, а между любыми двухфазными проводами - 400 вольт.

Электропитание домов, небольших офисов, магазинов и других помещений, требующих малых нагрузок, осуществляется от распределительной сети напряжением 230 В с помощью одной фазы и одного нулевого провода.

Там, где поставки должны быть предоставлены крупным предприятиям, таким как гостиницы, офисы, больницы, применяется система трехфазного четырехпроводного питания.Он состоит из трех фазных проводов и нейтрали.


Функция нейтрального провода в трехфазной четырехпроводной системе заключается в том, чтобы служить обратным проводом для общей бытовой системы электроснабжения. Нейтраль подключена к каждой однофазной нагрузке. Потенциал нейтральной точки можно очень хорошо понять из следующего рисунка.

На приведенной выше схеме генератор подключен к нагрузке по трехфазной четырехпроводной системе. Нейтральные точки как генератора переменного тока, так и нагрузки соединены вместе.Нейтральный провод служит общим обратным проводом для всех трех фаз, выходящих наружу от N 1 .

Следовательно, полный ток нейтрали является векторной суммой трех линейных токов. В сбалансированных условиях векторная сумма равна нулю, и, следовательно, ток нейтрали равен нулю. В этом случае нет вопроса о падении напряжения на нейтрали, и потенциал N 2 такой же, как и у N 1 .

Это проясняет, что если система питания переведена на трехфазную трехпроводную систему, нейтральный проводник может быть удален без каких-либо изменений в распределении потенциала в сети.В этом случае потенциал N 2 все равно будет равен потенциалу N 1 . Поэтому основная передающая сеть представляет собой трехпроводную систему.

Трехфазные нагрузки сбалансированы и не вносят вклад в ток нейтрали, поэтому нейтральный проводник можно удалить.

Но баланс нагрузки на каждой фазе затруднен в случае однофазных нагрузок. Из-за этого дисбаланса всегда течет нейтральный ток. Поэтому нейтральный провод в этом случае очень важен.

Балансировка фаз в трехфазной четырехпроводной системе


Под балансировкой фаз понимается равномерное распределение однофазных осветительных нагрузок по 3-фазным 4-проводным проводам питающей сети, так что линейные токи на всех фазах приблизительно равны.

Разница в нагрузке вызовет несбалансированный ток, протекающий через нейтральный провод. Полное сопротивление трех проводников будет одинаковым, и неравный ток, протекающий по ним, вызовет неравные падения напряжения, что может привести к несбалансированности напряжений на нагрузках.Однако добиться в таких случаях абсолютно равного распределения невозможно, и в результате может существовать небольшой ток в нейтрали.

Для получения достаточно равномерного распределения нагрузки в трехфазных проводах жилые дома должны быть подключены последовательно, где трехфазное питание подается на большие здания, такие как гостиницы, школы, коммерческие здания и т. Д., Важно, чтобы равное распределение нагрузки на все фазы должно быть основной задачей .

«Балансировка» обеспечивает наиболее эффективное использование генератора и трансформатора.Например, трансформатор на 100 кВА может удовлетворительно выдерживать однофазную нагрузку 33,3 кВА на каждой из своих фаз. Если он подключен только к одной фазе питания, он будет перегружен.

Почему нейтраль заземлена?


Назначение заземления нейтрали показано на рисунке.

На рисунке A показан трансформатор 11 кВ / 230 В, питаемый от линии 11 кВ. Вторичная обмотка этого трансформатора в этом случае не заземлена.

При выходе из строя изоляции между обмотками HT и LT по какой-либо причине на клеммах трансформатора 230 В появится напряжение питания 11 кВ.Это будет очень опасная ситуация как для оборудования, подключенного к этой линии, так и для оператора.

Теперь посмотрите на рисунок B, в этом случае вторичная обмотка трансформатора заземлена. Если на клеммах вторичной обмотки появляется напряжение 11 кВ, то по пути, показанному на рисунке, будет протекать чрезмерный ток, и предохранитель перегорит.

Следовательно, заземление нейтрального провода распределительного трансформатора на подстанции очень необходимо с точки зрения безопасности .

Напряжение между нейтралью и землей


Может существовать очень небольшое напряжение между нейтралью и землей, поскольку нейтраль жестко соединена с землей на подстанции, и оно может возрасти, если заземление подстанции не работает должным образом.

При неисправных условиях, например, предохранитель или автоматический выключатель, защищающий фидер, не срабатывает в случае замыкания на землю на одной из линий, нейтраль может достичь гораздо более высокого потенциала по отношению к земле.

В таких условиях произойдет сильное падение напряжения на земле подстанции из-за тока короткого замыкания, которое может вызвать довольно серьезное поражение электрическим током.

Что происходит при отсоединении нейтрального провода?


Когда нейтральный провод в 3-фазной, 4-проводной системе отключен, нагрузки, которые подключены между любыми двумя линейными проводниками и нейтралью, подключаются последовательно, и разность потенциалов на комбинированной нагрузке становится равной линии Напряжение. Разность потенциалов на каждой нагрузке изменяется в соответствии с номинальной нагрузкой.

Рисунок : Эффект отключения нейтрального провода в трехфазной четырехпроводной системе можно более четко пояснить на следующем рисунке:

Предположим, что сопротивление 100 Ом подключено между фазой R и нейтралью, а сопротивление 50 Ом подключено между фазой Y и нейтралью в 3-фазном, 4-проводном источнике питания, как показано на рисунке (a). Упрощенная схема показана на рисунке (б).

Если нейтральный провод отключен, две нагрузки R 1 и R 2 подключаются последовательно, и разность потенциалов на них становится равной линейному напряжению, то есть 400 В.
Следовательно, ток
через нагрузки, I = V L / (R 1 + R 2 )
= 400 / (100 + 50) = 2,67 A
Следовательно,
разность потенциалов на сопротивлении R 1 = I * R 1
= 2.67 * 100 = 267 В

Аналогично,
разность потенциалов на сопротивлении R 2 = I * R 2
= 2,67 * 50 = 133 В

Из рисунка выше видно, что если нейтральный провод при отключении в 3-фазной, 4-проводной системе разность потенциалов на высокоомной нагрузке увеличивается, а разность потенциалов на низкоомной нагрузке уменьшается.

В этом процессе напряжение на высокоомной нагрузке может вырасти больше, чем расчетное значение, и может повредить высокоомную нагрузку .

Спасибо, что прочитали о функции нейтрального провода в 3-фазной 4-проводной системе. .

Основные понятия | Все сообщения

© www.yourelectricalguide.com/ Функция нейтрального провода в 3-фазной системе 4-проводной системы.

Почему нейтральный провод так важен?

Линия, проведенная от нейтральной точки трансформатора, называется нулевой линией или нейтральным проводом, основная функция которого заключается в подключении однофазной нагрузки, передаче однофазного тока и трехфазного несимметричного тока и уменьшении дрейфа потенциала нейтральной точки. нагрузка.

В TN-C TN-C-S N-провод также может защитить заземление и нулевое соединение.

Импеданс N-провода находится на уровне миллиомов, а его несимметричное напряжение в нейтральной точке нагрузки представляет собой падение напряжения тока N-провода на импедансе N-провода с небольшим значением. Даже если трехфазная нагрузка серьезно разбалансирована, достаточно зафиксировать потенциал нейтральной точки нагрузки на потенциале нейтральной точки источника питания. В то время как сопротивление заземления находится на уровне Ом, что в несколько сотен раз превышает импеданс N-провода, невозможно ограничить потенциал нейтральной точки нагрузки на потенциале нейтральной точки источника питания.

Когда трехфазная нагрузка серьезно разбалансирована после обрыва N-провода, неизбежно серьезное смещение нейтральной точки нагрузки. Каждая розетка низковольтного шкафа будет тянуть один нейтральный провод из нулевого ряда, вместе с разветвлением на конце, в системе будет множество нейтральных проводов. Если нейтральный провод где-то сломан, повреждения будут разными в зависимости от места разрыва.

В это время, если возникает трехфазный дисбаланс, нейтральная точка нагрузки сместится в фазу с большей нагрузкой, и напряжение фазы с большей нагрузкой будет уменьшаться, в то время как напряжение фазы с меньшей нагрузкой повысится, разбаланс трехфазной нагрузки будет более серьезным, а смещение нейтральной точки нагрузки будет большим.(Оборудование образует петлю через повторяющуюся точку заземления нейтрального провода.)

Когда обрыв нейтрального провода и короткое замыкание фазы на землю происходят одновременно, смещение нейтральной точки будет больше. После обрыва нейтрального провода в корпусе происходит утечка электричества, что может привести к поражению электрическим током.

Заключение:

1. Нейтральный провод передает несимметричный ток в три фазы, что неизбежно приведет к смещению нейтральной точки, поскольку в трех фазах присутствует несимметричный ток.
Пока импеданс N-провода находится на уровне миллиомов, несимметричный ток, вызванный несимметричным напряжением, будет небольшим, и потенциал нейтральной точки может быть ограничен до нулевого потенциала. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы нейтральный провод не оборвался, а напряжение заземления не было слишком высоким.

2. В системе TN-C нейтральный провод действует не только как ограничитель потенциала нейтральной точки, но и как защитная линия, поэтому нейтральный провод не должен быть разорван. Если есть необходимость разорвать нулевой провод, контакты, используемые для отключения нейтральной линии, должны быть замкнуты до замыкания других контактов и отключены после отключения других контактов.В это время, если нейтральный провод обрывается и в то же время в корпусе происходит утечка электричества, напряжение на корпусе оборудования близко к фазному напряжению, что будет опасно, поэтому нейтральный провод в такой системе необходимо повторно заземлять. . (Линия PE в системе TN-S может действовать как зажим, поэтому нейтральный провод может быть поврежден)

Повторное заземление может реализовать два вида защиты:

1. Снижение напряжения заземления корпуса оборудования, утечки электричества.
Ujd, напряжение заземления корпуса оборудования, в котором происходит утечка электричества, равно падению напряжения U, создаваемому током заземления Id однофазного короткого замыкания в части нулевого соединения. При повторном заземлении он может шунтировать напряжение.

2. Снижение риска поражения электрическим током при обрыве нулевого провода (также снижение напряжения корпуса оборудования, из-за которого происходит утечка электричества).
Ujd, напряжение заземления корпуса оборудования, из-за которого происходит утечка электричества, близко к напряжению заземления U фазного напряжения.При повторном заземлении значения UO и UC ниже, чем U.

Принцип настройки повторного заземления:

1. На каждом 1 километре линий и на концах магистральных и ответвлений ВЛ необходимо повторно заземлить нулевые провода.

2. В электрической сети, где сопротивление заземления заземляющего устройства силового оборудования допускается до 10 Ом, сопротивление заземления каждого повторяющегося заземляющего устройства не должно превышать 30 Ом и должно быть не менее 3-х повторяющихся заземлителей.

3. Повторное заземление нулевых проводов позволяет использовать естественное заземление.

4. Не допускается одновременное использование защиты заземления и нулевого соединения в линии низкого напряжения, питаемой одним трансформатором или шиной низкого напряжения.

Нейтральный провод

- обзор

ПРИМЕР 6.3

В качестве приложения узлового анализа мы рассматриваем трехфазную цепь, изображенную на рисунке 6.6. Эта трехфазная цепь состоит из трех источников напряжения и трех сопротивлений, соединенных звездой.Каждый из источников напряжения имеет одинаковое пиковое значение и частоту, но они не совпадают по фазе друг с другом на 120 °. Нулевой провод, соединяющий узлы 1 и 2, поддерживает их почти на одном и том же потенциале, если полное сопротивление нулевого провода Z n очень мало. Этот провод присутствует таким образом, что изменения любого импеданса (нагрузки) в цепи не будут существенно влиять на напряжения на других импедансах нагрузки. Другими словами, нейтральный провод используется для поддержания почти постоянного напряжения на всех сопротивлениях нагрузки.Такие трехфазные цепи используются коммунальными предприятиями для подачи электроэнергии при почти постоянном напряжении в условиях постоянно и резко меняющихся нагрузок. В идеале импеданс нейтрального провода должен быть равен нулю, но на самом деле всегда присутствует небольшой импеданс. Мы хотели бы проанализировать эту схему, используя узловые методы, чтобы понять влияние Z n на изменение напряжения нагрузки.

Рисунок 6.6. Трехфазная сеть.2 в качестве опорного узла, поэтому

Теперь мы должны преобразовать импедансы в проводимые, потому что узловой анализ выполняется для цепей, характеризуемых проводимостью. Следовательно, имеем:

(6.49) Y1 = 1Z1, Y2 = 1Z2, Y3 = 1Z3, Yn = 1Zn.

Теперь мы сформируем уравнение узла. В нашем случае матрица проводимости состоит только из одного элемента, который равен сумме всех проводников, подключенных к узлу 1. Также отметим, что эта схема содержит источники напряжения, последовательно соединенные с проводимостью, поэтому мы можем использовать модифицированное правило (6 .s3 = Vm (1 - 0,5 + 32j - 0,5 - 32j) = 0.

Следовательно, значение Y n не имеет значения, когда нагрузка сбалансирована, и нулевой провод можно не указывать.

Затем рассмотрим случай неуравновешенной нагрузки (т.е. когда (6.52) неверно). В этом случае, если | Zn | очень мало, | Yn | очень велико, и в пределе | Zn | приближаясь к нулю, из (6.51) находим:

Таким образом, в случае несимметричной нагрузки, но с идеально проводящим нулевым проводом, мы все еще имеем

, чего следует ожидать от конфигурации трехфазной цепи.1 и напряжения на нагрузках Z k :

Выражения (6.51) и (6.61) позволяют оценить изменения напряжений нагрузки из-за несбалансированной нагрузки.

Зачем нам трехфазное питание? Одна из причин заключается в том, что для выработки электричества или преобразования его в механическую энергию используются синхронные генераторы и асинхронные двигатели. Принцип действия этих электрических машин основан на равномерно вращающихся магнитных полях. Эти вращающиеся магнитные поля легко создать с помощью трехфазных цепей.Другая причина заключается в том, что общая мощность, потребляемая нагрузками в сбалансированной трехфазной системе, постоянна во времени. Это можно увидеть, суммируя выражения для мгновенной мощности (3.184) для каждой из трех нагрузок и выполнив несколько простых алгебраических манипуляций. Это свойство желательно для электростанций, которые предпочитают генерировать энергию с довольно постоянной скоростью.

Что такое однофазное и трехфазное питание и что происходит, когда нейтраль вашего источника питания отключается?

  1. Главная страница ›
  2. Экономия электроэнергии›
  3. Общие советы ›
  4. Что такое однофазное и трехфазное питание и что происходит, когда нейтраль вашего источника питания отключается?

Вы либо видели, либо слышали от других о проблеме высокого или низкого напряжения в своем доме.Сомнение чаще всего связано с плохим качеством питающего напряжения или скачком напряжения. Но есть и другая причина, а именно «отключение нейтрали». В этом посте мы рассмотрим, как отключение нейтрали и его расположение влияют на производительность вашего источника питания.

Электропитание в вашем доме может быть однофазным, т. Е. 2-проводным с фазой и нейтралью или 4-проводным с 3 фазой и нейтралью. Подробнее об одно- и трехфазном питании. Электропитание распределяется параллельно к разным домам либо однофазной, либо трехфазной системой электроснабжения в зависимости от разрешенной нагрузки.Трансформатор на подстанции подключен по схеме треугольник-звезда, при этом вход является трехпроводным, трехфазным, а выход трансформатора - четырехпроводным, трехфазным. В зависимости от нагрузки энергокомпания санкционирует одно- или трехфазное электроснабжение вашего дома. Когда он однофазный, мощность поочередно распределяется от фаз R, Y и B, так что нагрузка на систему уравновешивается.

Что такое нейтральный терминал?

Нейтраль выводится из трансформатора, через который между фазой и нейтралью подается напряжение 240 В.Этот нейтральный провод заземлен на самом трансформаторе и проходит в дом в виде изолированного провода. Заземление нейтрального вывода удерживает нейтраль под напряжением земли. Это помогает поддерживать фазный потенциал на уровне 240 В минус несколько вольт в сторону падения напряжения. Из-за дисбаланса нагрузки через нейтральный провод всегда течет ток обратно в систему. Помните, что нейтраль заземляется только на трансформаторе, а не на нагрузке, т. Е. В доме. Не следует заземлять нейтраль у себя дома.В этом случае часть тока может течь к источнику через землю с некоторой потерей мощности.

Что такое отключение нейтрали?

Отключение нейтрали аналогично отключению фазы. Если фазное питание отключено, в этой фазе не будет электричества в вашем доме и не будет нанесен ущерб. Теперь представьте себе отключение нейтрали по сценарию, приведенному ниже, и то, как напряжение ведет себя на выводах различных фаз.

На трансформаторе

Трансформатор питает нагрузку во всех трехфазных сетях, а распределение таково, что нагрузка сбалансирована в пределах плюс / минус 5-15%.Из-за отключения нейтрали на трансформаторе его потенциал будет плавающим в зависимости от дисбаланса нагрузки. Теперь, если дисбаланс нагрузки значительный, скажем, плюс-минус 15%, фаза с низкой нагрузкой, напряжение станет высоким, и электронное оборудование, предусмотренное в этой фазе, может сгореть и снизить нагрузку, что может вызвать эффект домино. В то же время фаза с высокой нагрузкой будет испытывать низкое напряжение, но не повредит электронику / свет / вентилятор. Но это может привести к повреждению оборудования с электроприводом, а также к возникновению дыма или пламени, снижению нагрузки в этой фазе или отключению из-за защиты действия стабилизатора.В любом случае нагрузка снижается, а напряжение повышается. Теперь нейтраль может перейти в состояние устойчивости, и последовательность повреждений оборудования может прекратиться.

Так объясняются жалобы на повреждение оборудования в обществе, и каждая квартира / дом сталкивается с этой проблемой.

У вас дома

Дисбаланс нагрузки будет значительным, как и дисбаланс напряжений. Существует вероятность существенного повреждения электронного оборудования в связи с явлением, описанным выше.

В доме с однофазным подключением

Поскольку нейтраль отключена, в доме не будет электропитания. Вы будете искать MCB или RCCB, но без отключения и что дальше? Естественное отключение приведет к появлению фазного напряжения на клемме нейтрали. Его можно обнаружить, проверив только тестером. Убедитесь, что это испытание проводится с помощью электрика.

Нейтраль отключена, но касается земли

А! Это самый безопасный режим отключения при отключении нейтрали и касании земли.Теперь обратный ток течет обратно к источнику через землю. Потенциал нейтрали не сильно смещается и не повреждает какое-либо оборудование.

Как часто это бывает?

В воздушной распределительной сети LT это может быть обычным явлением во время штормов, особенно в деревнях с ненадлежащим обслуживанием нейтрального провода. Это одна из причин, по которой сельчане будут использовать землю в качестве обратного проводника вместо нейтрали, потому что нет надежности воздушных проводов.Раньше в городах была широко распространена воздушная раздача LT, но в то время электронная или моторизованная техника также была не очень распространена в домах и не вызывала особой жалобы. При LT-распределении по кабельной сети вероятность таких инцидентов очень мала, кроме случаев, когда есть перерыв в техническом обслуживании.

Какое решение?

На данный момент не существует стандартного продукта, продаваемого какой-либо компанией, производящей распределительное устройство. MCB не будет работать, так как ток не будет очень высоким, и RCCB также не будет работать, поскольку нет утечки тока.Можно представить себе самодельную схему, предусматривающую трехполюсный силовой контактор на 63 А после входных автоматических выключателей с катушкой, подключенной к фазе, а другой - к нулевой шине в распределительной коробке. Когда нейтраль отключена, катушка не получает питания и размыкает контактор. Схема, нарисованная от руки, приведена ниже. Показан входящий TPN 63A, но у одного должно быть твердое нейтральное соединение.

Об авторе :
Г-н Махеш Кумар Джайн - выпускник Университета Рурки (ИИТ Рурки) со степенью в области электротехники, проработавший 36 лет на индийских железных дорогах.Он ушел на пенсию с Индийских железных дорог с должности директора IREEN (Институт электротехники Индии), а также работал главным инженером-электриком на многих железных дорогах. Он выполнял обязанности электрического инспектора правительства. Индии. Г-н Махеш Кумар Джайн страстно увлечен вопросами электробезопасности, пожарной безопасности, надежности, потребления / сохранения / управления электрической энергией, электроприборов. В настоящее время он работает консультантом в Nippon Koi Consortium в области распределения энергии и электровозов. Ещё от этого автора .

Нейтрально или нет? | Журнал «Электротехнический подрядчик»

Каждый в электротехнической отрасли, включая ученика-электрика, подмастерье, главного электрика, подрядчика по электрике, инженера-электрика, дизайнера, электротехника и др., Похоже, использует фразу «нейтральный проводник». Однако до принятия Национального электрического кодекса (NEC) 2008 г. у нас фактически не было определения нейтрали. В процессе определения нейтрали для NEC 2008 года рабочая группа Технического комитета NEC по определению «нейтральный проводник» пришла к выводу, что для адекватного определения этого, казалось бы, неуловимого компонента электрической системы требовалось два определения.

Определение нейтрального проводника, разработанное целевой группой, было получено из определения нейтрального проводника Международной электротехнической комиссии с некоторыми незначительными изменениями текста для адаптации к стилю NEC. Это определение гласило: «Нейтральный проводник - проводник, подключенный к нейтральной точке системы, которая предназначена для проведения тока в нормальных условиях».

Определение устанавливает, что любой проводник, подключенный к нейтральной точке электрической системы, предназначен для проведения тока в нормальных условиях.Любые электрики, которые обнаруживают, что подключены к нейтральному проводнику, по которому проходит несимметричный ток цепи, обязательно проверит, что нейтраль является проводником с током. Большинство электриков, в том числе и я, также признают, что очень трудно «отсоединить» нейтральный провод, однажды подключенный к нему, поскольку ток идет на стороне нагрузки цепи. Большинство людей либо падают, прерывая соединение, если они находятся на уровне земли или пола, либо падают с лестницы, если они не работают на уровне своего класса.Мы все считаем, что нам очень повезло, что мы пережили нейтральную «связь».

По возможности работайте с цепью в электрически безопасных рабочих условиях. Другими словами, убедитесь, что цепь отключена, и убедитесь, что цепь обесточена.

Проанализировав недавно разработанное определение «нейтрального», целевая группа решила, что необходимо второе определение для дальнейшего объяснения «нейтральной точки». Определение нейтральной точки было найдено в стандарте IEEE C57.12.80-2002 и прочтите: «Общая точка соединения звездой в многофазной системе или средняя точка однофазной 3-проводной системы

или средняя точка однофазной части трехфазной системы треугольником. или середина 3-проводной системы постоянного тока ». Опять же, с некоторыми незначительными изменениями текста, чтобы соответствовать формату NEC, этот текст был принят в NEC 2008 года. Чтобы сделать эти два определения как можно более технически правильными, было добавлено примечание мелким шрифтом, поясняющее, что нейтральная точка системы - это «векторная сумма номинальных напряжений от всех других фаз в системе, которые используют нейтраль, относительно нейтральная точка - нулевой потенциал.«С помощью комбинации этих двух определений и примечания к мелкому шрифту мы наконец определили нейтральный проводник.

После того, как два определения и примечание к мелкому шрифту были разработаны и настроены, рабочая группа приступила к прочесыванию всего NEC на предмет любых ссылок на заземленный провод, где этот проводник не был просто заземлен, но мог или действовал как нейтральный проводник. Это была огромная задача, поскольку тогда были написаны предложения для каждого изменения, которое должно произойти в NEC, и каждая отдельная комиссия NEC проанализировала эти предложенные изменения, чтобы убедиться, что они согласны с переходом от «заземленного проводника» к «нейтральному проводнику».«Это была очень хорошо сделанная работа.

Нейтральный проводник - это общая точка в системе, где трехфазные проводники звездообразной системы соединяются с проводом заземляющего электрода и заземляющим электродом. Это по-прежнему общая точка в однофазной трехпроводной системе на 120/240 В, заземленной на систему заземляющих электродов в средней точке между двумя трансформаторами или средней точке одного из трансформаторов трехфазной системы 120 /. Система верхнего плеча, соединенная с треугольником, 240 вольт. Это также соединение средней точки трехпроводной системы постоянного тока.Все мы можем убедиться, что эти соединения средней точки в конечном итоге будут токонесущими точками для всех тех «нейтральных проводников», которые мы так хорошо знаем, как белый или серый проводник в несимметричной цепи.

Что не подходит под определения, так это установки с одним токоведущим и обратным проводом, например, в однофазной двухпроводной системе на 120 В. Разделы 250.20 (B) (1) и 250.26 (1) по-прежнему требуют подключения заземляющего электрода, а 200.6 по-прежнему требует, чтобы провод был белым или серым «нейтральным». Однако это не нейтральный проводник, хотя многие до сих пор называют его нейтральным. Это заземленный провод, но будьте осторожны. Он так же смертоносен, если не больше, чем наш «нейтральный» проводник.

ODE - младший технический специалист в Underwriters Laboratories Inc., в Research Triangle Park, Северная Каролина. С ним можно связаться по телефону 919.549.1726 или [email protected]

Уравновешивание линий - общие проблемы с питанием в индустрии мероприятий

Автоматика, видео и освещение часто используют один и тот же генератор или трансформатор во время гастролей.Тем не менее, если нагрузка неуравновешена, неожиданные мерцающие огни и ложные поездки станут частью шоу.

Поскольку фуникулеры используют центр масс для поддержания равновесия и предотвращения падения, трехфазные системы питания также используют частотный сдвиг между своими фазами для распределения нагрузки и поддержания баланса цепи. Таким образом, ток течет из одной или двух фаз и возвращается к своему источнику из оставшихся фаз, как некоторые фуникулёры использовали бы шест для ходьбы по веревке.В идеальном мире полюс не нужен; тем не менее, он помогает поддерживать баланс при возникновении экологических или непредвиденных ситуаций.

По этой причине нейтральный провод в трехфазной системе играет аналогичную роль, он не требуется, но когда линии неожиданно разбалансированы, нейтральный проводник поможет, передав избыточную нагрузку обратно к источнику.
.

Рисунок 1: Трехфазные сигналы

Трехфазное питание

Трехфазная электроэнергия - это распространенный метод передачи переменного тока и наиболее распространенный метод передачи энергии.Он также используется для питания двигателей и других тяжелых нагрузок.

Трехпроводные цепи используют меньше проводящего материала и обычно являются более дешевым способом передачи того же количества электроэнергии, чем эквивалентная двухпроводная однофазная цепь.

Звездные точки - это конструкция, в которой все фазы встречаются в центральной точке. В такой конструкции фазы естественным образом стремятся достичь естественного баланса в центре. Электрическая утечка и плохое распределение электрической нагрузки обычно являются ключевыми факторами, которые отводят точку звезды от центральной отметки 0 В или нейтральной точки.Кроме того, дополнительный нейтральный провод позволяет трехфазной системе подавать более низкое напряжение - между фазой и нейтралью - так, чтобы она могла поддерживать домашнее однофазное оборудование.

3-проводное соединение

Трехфазные системы предназначены для компенсации токов одной фазы в другую. Это качество позволяет сохранить медную проводку за счет удаления нейтрального проводника.

Если нейтраль нагрузки - например, трехпроводной лебедки - не сбалансирована или не подключена к источнику, то фазное напряжение не остается одинаковым для каждой фазы.Потенциал изолированной нейтрали всегда меняется и поэтому называется плавающей нейтралью.

4-проводное соединение

Трехфазная проводка с нейтральным проводом считается 4-проводной системой. Эти системы позволяют использовать трехфазные нагрузки с более высоким напряжением и однофазные нагрузки с более низким напряжением. Когда однофазные нагрузки и трехфазные нагрузки используются в системе вместе, это известно как трехфазная система со смешанной нагрузкой.

Большая часть оборудования в индустрии мероприятий является однофазным, и мы можем идентифицировать его, найдя 2-проводной соединитель с заземлением либо в бытовом, либо в промышленном формате.Однако, если генератор или трансформатор имеет трехфазный выход, оборудование будет распределено по трем линиям, L1, L2 и L3, и будет использовать общую нейтраль для возврата тока. Двигатели и инверторы обычно используют трехфазную проводку.

Рисунок 2: Здоровая трехфазная система со смешанными нагрузками

Сбалансированный или несимметричный

Весь ток, поступающий в систему, должен вернуться к своему источнику. Это известно как действующий закон Кирхгофа.В сбалансированной системе одна фаза должна совпадать с двумя другими фазами, и в результате через нейтральный провод не будет проходить ток. В несбалансированной системе ток должен течь через нейтральный провод, чтобы поддерживать баланс.

Нейтральный провод никогда не должен быть соединен с землей, за исключением источника питания, где нейтраль изначально заземлена на генераторе или трансформаторе. Заземление нейтральной точки в трехфазной системе с сильной утечкой - например, в инверторной системе - помогает стабилизировать фазное напряжение.Незаземленную нейтраль иногда называют плавающей нейтралью, и ее применение очень ограничено.

Плавающая нейтраль

Нейтральный проводник может стать плавающей нейтралью в установке, когда нейтральное соединение между машиной и генератором разорвано или отсутствует, или когда нейтральная точка на генераторе теряет опорное заземление.

Плавающая нейтраль может привести к повышению напряжения в цепи до максимального значения среднеквадратичного значения фазы при измерении его относительно земли.Это часто приводит к разнице в сотни вольт между нейтральным проводом и заземлением , вызывая повреждение подключенного оборудования и создавая напряжение , которое опасно касаться на корпусе механизма.

Рисунок 3: Состояние плавающей нейтрали - не влияет на трехфазные устройства, однофазные устройства на L2 не имеют напряжения

Измерение напряжения между нейтралью и землей

Низкое показание

Когда система нагружена, напряжение нейтрали относительно земли на стороне оборудования низкое - обычно около 2 В - значит, система исправна.

Высокое значение

Высокое значение напряжения нейтрали относительно земли - обычно более 5 В - может указывать на перегрузку системы или наличие в системе плавающей нейтрали.

Нулевое показание

Напряжение нейтрали относительно земли, немного превышающее ноль вблизи оборудования, является нормальным для нагруженной цепи.

Если показание напряжения нейтрали относительно земли стабильно и близко к нулю, возможно, произошло короткое замыкание между проводами нейтрали и заземления на стороне оборудования.

Заземляющие соединения нейтрали вне генератора должны быть удалены, чтобы предотвратить обратные токи, протекающие через проводку заземления.

Возможные причины плавающих нейтралов в индустрии мероприятий

На трехфазном генераторе или трансформаторе

Некоторые генераторы или трансформаторы не настроены на заземленную нейтраль по умолчанию, поскольку это вариант конфигурации. Итак, при установке трансформатора или генератора заземление машины является одним из наиболее важных шагов перед включением питания.Если нейтральный провод заземлен, но заземление не заземлено должным образом, заземляющий провод и нейтральный провод будут иметь потенциал в сотни вольт, создавая опасную опасность прикосновения к металлическим частям оборудования. Некоторые установки будут испытывать перенапряжение, а некоторые - пониженное.

Перегрузка и разбалансировка нагрузки

Плохое распределение нагрузки могло быть одной из причин отказа. Установка должна быть правильно спроектирована так, чтобы минимальный ток проходил через нейтральный провод.

В полностью нагруженной сбалансированной системе нейтральный провод не будет видеть тока. А в перегруженной несбалансированной установке через нейтральный провод будет протекать большой ток, который может не справиться с этим.

Общие нейтралы

Некоторые трехфазные установки имеют такую ​​проводку, что некоторые части установки используют один и тот же нейтральный провод, когда три фазы разделены на однофазные цепи.

Идея заключается в дублировании на уровне однофазной цепи из 4-проводной системы.На бумаге в идеальной трехфазной системе только несимметричный ток будет возвращаться к нейтральному проводу, что позволяет одному нейтральному проводу обслуживать три фазы. Однако, когда три фазы разделены на трехфазные системы в распределительном блоке, один нейтральный провод между нейтральной точкой и распределительным блоком должен выдерживать нагрузку трех отдельных систем. Нагрузка от трех однофазных цепей не может быть сбалансирована между фазами, как это было бы в случае трехфазной системы, и должна возвращаться в нейтральную точку на генераторе или трансформаторе.

Общие нейтрали представляют собой проблему не только из-за перегрева нейтральных проводов меньшего диаметра, но также из-за того, что дополнительный ток, проходящий через нейтральную проводку, создает напряжение между нейтралью и землей, к которому опасно прикоснуться.

Установка и обслуживание

Обычно сеть низкого напряжения кажется достаточно простой, поэтому обслуживающий персонал не уделяет ей особого внимания. Ослабленная или недостаточная затяжка нейтрального проводника отразится на плавающей нейтрали, ложном мерцании и срабатывании инвертора.

Еще одна причина неудач - плохое качество монтажа и некачественный технический персонал.

Заключение

Чтобы предотвратить и устранить электрические проблемы в поездках, временных и стационарных установках, мы должны понимать, что трехфазные системы никогда не работают по принципу Plug and Play, и что мы должны попытаться изолировать цепи со смешанной нагрузкой, которые не предназначены для подключения друг к другу. . Это заявление необходимо, когда разбалансировку очень трудно оценить или когда она может неожиданно измениться во время выступления.Хороший пример этого - когда огромная часть освещения подключена к разным однофазным цепям, которые случайным образом включаются и выключаются. Неправильная балансировка линий может привести к перегрузке цепи и риску возгорания.

Тем не менее, мы должны уделять более высокий приоритет планировке электропроводки и обслуживанию оборудования на стационарных и временных установках. Мы должны обеспечить соответствие электроустановок требованиям Директивы по низковольтному оборудованию 2014/35 / EU. Мы также должны снизить риск «плавающих нейтралей», проверив, что все нейтральные соединения плотно затянуты, разъемы вставлены должным образом, и убедитесь, что трансформаторы или генераторы правильно настроены и заземлены.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *