Глухозаземленная нейтраль — принцип работы, преимущества и недостатки
Уберечь человека от поражения электрическим током во время возникновения аварийных ситуаций помогает глухозаземленная нейтраль, обеспечивающая его защитное отключение. Это становится возможным за счет выравнивания потенциалов и срабатывания устройства в момент возрастания силы тока.
Схема глухозаземленной нейтралиНужно понимать, что использование этого механизма в реальной жизни так же, как и с изолированной нейтралью, строго регулируется специальными правилам устройства электроустановок (ПУЭ).
Содержание
- Принцип действия
- Достоинства и недостатки метода
- Что такое системы TN
Принцип действия
Согласно Правилам, под этим термином стоит понимать соединение трансформатора (нейтрали генератора) с устройством для заземления. Так, например, если речь идет о трехпроводной сети, прокладываемой к жилому дому от источника питания, нейтраль будет распределена по щиткам с последующим к ней подключением контуров заземления электрооборудования дома.
Цепь такого рода не допускает установку предохранителей, подверженных плавлению, и устройств, способных выступить в роли разрушителей единства цепи.
Рабочий ноль — проводник, работающий в тандеме с третьим проводом. Они помогают создавать в доме нужное для работы основных электроприборов напряжение.
Плакат по электробезопасности «Установки с глухозаземленной нейтралью»Рассмотрим пример аварийной ситуации. В стиральной машине вибрация стала причиной отсоединения фазного провода от места крепления, что привело к его контакту с металлическим корпусом. Что происходит? Короткое замыкание, в процессе чего сила тока быстро набирает обороты. Автовыключатель справится с задачей — питание отключится. Человек, случайно коснувшийся провода, не будет поражен током, так как сопротивление R0 окажется меньше, чем при прохождении тока через человеческое тело.
Для эффективной работы системы с глухозаземленной нейтралью или с изолированной нейтралью (без подключения к устройству заземления) в ответственный момент важно опять же следовать Правилам.
Достоинства и недостатки метода
Система имеет как плюсы, так и минусы.
К достоинствам можно отнести следующие факты:
- Сеть незаменима в процессе подавления перенапряжений.
- Нейтраль данного типа открывает возможности в использовании оборудования с таким уровнем изоляции, который изначально предполагает фазное напряжение.
- Не потребуется специальная схема защиты, достаточно будет обычных функций защиты от тока перегрузки в фазах для удаления глухих замыканий фазы на землю.
К минусам стоит отнеси:
- Сети с нейтралью глухозаземленного типа — это риск повреждений и помех вследствие большого замыкания тока на землю.
- Фидер после повреждения будет работать со сбоями.
- Сохраняется опасность для человека во время действия повреждения в результате создания высокого напряжения прикосновения.
Немного о применении метода заземления с глухозаземленной нейтралью: его не выбирают для создания подземных или воздушных сетей среднего напряжения в Европе, зато активно используют в распределительных сетях североамериканских объектов.
Что такое системы TN
TN будут называться системы с использованием глухозаземленной нейтрали для подключения защитных и нулевых функциональных проводников. Важный момент — в таких системах к нулевому проводнику, в свою очередь соединенному с нейтралью, должны быть подключены все корпусные электропроводящие детали.
Такая система отличается подключением нейтрали к контуру заземления вблизи трансформаторной подстанции. Нейтраль в этом случае не заземляется с помощью дугогасящего реактора.
На предприятиях промышленного типа наиболее целесообразными являются четырехпроводные трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В со вторичной обмоткой, объединенной в звезду и наглухо соединенной нейтральной точкой с устройством для заземления.
Двигатели при подключении к фазам сети питаются при линейном напряжении, источником питания ламп является фазное напряжение при подключении их между нейтральными и фазными проводами.
N -проводу отводится сразу две роли — он является рабочим, необходимым для присоединения однофазных приемников, и проводом зануления с присоединенными металлическими корпусами установок, которые не находятся под нормальным напряжением.
Зануление пробоя изоляции обмотки двигателя приведет к появлению большого тока короткого замыкания и срабатыванию механизма защиты, в результате чего двигатель будет отключен от сети. В случае отсутствия зануления корпуса двигателя повреждение изоляции обмотки приведет к созданию опасной ситуации на корпусе касательно земли.
В случае однофазного КЗ на землю относительно нее напряжения на целых фазах остается прежним, поэтому изоляция может быть устроена с уклоном не на линейное, а на фазное напряжение.
Итак, глухозаземленной нейтралью называется нейтраль генератора или трансформатора, которая подсоединена к заземляющему устройству.
Главным преимуществом ее использования является возможность предотвращения воспламенения электропроводки за счет автоматического отключения поврежденного участка от сети. Кроме того, в случае короткого замыкания между нейтральным проводом и поврежденной фазой и соответственно увеличивающимся током срабатывают токовые реле, опасность поражения сводится к минимуму.
отличия, заземление, понятие и принцип действия
Чаще всего в электроустановках для защиты людей от удара током используется глухозаземленная нейтраль. В результате при аварийной ситуации потенциалы быстро уравниваются, а защитное оборудование работает более эффективно. Для грамотного использования этого механизма необходимо хорошо знать и уметь применять на практике нормы ПУЭ.
- Преимущества и недостатки изолированной нейтрали
- Принцип работы глухозаземленной нейтрали
- Плюсы и минусы способа
- Требования ПУЭ
Преимущества и недостатки изолированной нейтрали
Сегодня в электроустановках используется два защитных механизма — изолированная и глухозаземленная нейтраль.
- Возможно появление перемежающегося дугового напряжения.
- Не исключается вероятность появления большего количества повреждений по причине пробоя изоляции проводников в местах появления дугового перенапряжения.
- Все электрооборудование необходимо изолировать на линейное напряжение относительно земли.
- Воздействие дугового перенапряжения на изоляцию носит продолжительный характер.
- При однофазном замыкании правильная работа систем релейной защиты не может быть гарантирована.
Все эти недостатки полностью нивелируют преимущества такого способа заземления нейтрали.
В то же время этот метод защиты в некоторых ситуациях продолжает оставаться эффективным и не противоречит нормам ПУЭ.
Например, изолированная нейтраль может стать хорошим решением для защиты высоковольтных линий, так как позволяет избежать аварийного отключения. В свою очередь, требованиям защиты сетей конченого потребителя электроэнергии он не удовлетворяет.
Принцип работы глухозаземленной нейтрали
Сначала необходимо понять, что является определением понятия глухозаземленная нейтраль. Согласно ПУЭ этот способ предполагает прямое соединение нейтрали трансформатора с заземляющим элементом. В электротехнике такой способ заземления принято называть рабочим. Также необходимо помнить, что в электроустановках, рассчитанных на напряжение 220−380 вольт, сопротивление заземляющих элементов не должно превышать показатель в 4 Ом.
Принцип действия глухозаземленной нейтрали можно продемонстрировать на примере трехпроводной электроцепи, соединяющей источник энергии с жилым домом. При ее создании нейтраль просто распределяется по щитку, и к ней подключаются все заземляющие контуры потребителей. Такая цепь не предполагает наличия различных устройств, которые могут нарушить ее единство.
Если предположить, что по причине частых вибраций в холодильнике от места крепления отсоединился фазный проводник и вступил в контакт с корпусом, то такая ситуация является аварийной. Все это приводит к появлению короткого замыкания и стремительному увеличению силы тока. Однако автоматический выключатель быстро справляется с поставленной задачей и размыкает цепь. Если человек случайно дотронется до провода, то поражения током не произойдет, ведь сопротивление R0 будет меньше в сравнении с возникающим при прохождении через человеческое тело.
Плюсы и минусы способа
Глухозаземленная нейтраль имеет больше преимуществ и меньше недостатков в сравнении с изолированной.
- Появляется возможность использовать оборудование с таким уровнем изоляции, который был изначально запланирован.
- Отпадает необходимость в использовании специальных защитных схем.
- Эффективно справляется с подавлением перенапряжения.
Однако это неидеальный способ и ему присущи некоторые недостатки. Начать стоит с того, что риски получения повреждений от удара электротоком сохраняются, хотя их и можно считать незначительными. Кроме этого, из-за большого замыкания тока на землю могут появиться помехи и даже повреждения сети.
Требования ПУЭ
Сегодня в электротехнике достаточно активно используются оба способа — глухозаземленная и изолированная нейтраль. Различия между ними в первую очередь заключаются в способе подключения трансформатора к заземляющему элементу. Вся необходимая информация по выбору способа защиты изложена в ПУЭ.
Если говорить о бытовой сети на 220 вольт, то место заземления можно расположить около трансформатора, и для решения поставленной задачи применяется отдельный проводник.
Это позволит уменьшить путь прохождения тока и одновременно сократить расходы. В загородном доме допускается соединение с металлическим каркасом строения, расположенным в глубине земли.
Если же заземляющим элементом является фундамент, то к его арматуре необходимо выполнить подключение минимум в двух точках.
Знайте разницу между заземлением и нейтралью
Нейтральная точка любого источника электропитания тесно связана с землей; по этой причине нейтральная точка и точка земли также тесно связаны. Но помните, что они тесно связаны, но не одинаковы. Поскольку они тесно связаны между собой, студенты часто путаются и думают, что это одно и то же.
Говоря о точке заземления и нейтральной точке, они имеют тесно связанные якоря, и почти во всех системах электропроводки вы найдете эти точки.
Оба они являются неотъемлемой частью электропроводки прибора и используются в целях безопасности, чтобы пользователь оставался защищенным от электрического тока. Мы знаем, что в электричестве или оборудовании происходят частые колебания, и если у вас есть эти точки в приборе, вероятность того, что ваш прибор получит какое-либо повреждение, меньше.
Чтобы понять, что такое заземление и нейтраль, рассмотрим трехконтактную электрическую розетку, которую мы используем в повседневной жизни. Ток, который подается для домашнего хозяйства, осуществляется по трехфазной цепи. По этой причине каждая розетка, используемая для любого электрооборудования, предпочтительнее трехштырьковая. Три контакта соответствуют земле, нейтрали и фазе. Фазная линия — это та, по которой протекает ток, нейтральная линия обеспечивает обратный путь для балансировки потока тока, и, наконец, заземление используется исключительно в целях безопасности.
Ниже в этой статье вы получите информацию о заземлении и нейтрали по отдельности, а затем мы получим краткую информацию об их различиях.
Для всех тех, кто ищет статью, которая может объяснить вам тему заземления, а также статью вкратце в короткие сроки и эффективным способом, эта статья, предоставленная вам Веданту, поможет вам. Используйте эту статью, чтобы пересмотреть свою тему за короткий промежуток времени.
Что такое заземление?
Заземление, с точки зрения физики, представляет собой процесс непосредственной передачи электрической энергии в землю. Этот процесс заземления всегда выполняется с помощью провода с низким сопротивлением, чтобы вам было обеспечено минимальное сопротивление при передаче заряда на землю.
В основном заземление является предупредительным соединением, которое выполняется во многих высоковольтных устройствах и тех устройствах, которые являются дорогостоящими, а колебания на которых могут легко повредить устройство, например, кондиционеры. Нам обеспечено это заземляющее соединение, чтобы из-за чрезмерных колебаний в устройствах они не могли выйти из строя.
Если говорить об основной функции заземления, то это защита человека от поражения любым видом электрического тока. Любое электрооборудование при соприкосновении с металлической поверхностью в нем индуцируется ток, что приводит к поражению электрическим током. Поэтому, чтобы защитить вас от удара током при их использовании, выполняется заземление. Кроме того, заземление обеспечивает путь с низким сопротивлением, так что дополнительный ток уходит прямо в землю.
Нейтраль
Нейтральный провод используется для обеспечения обратного пути для протекания тока в цепи переменного тока. Нейтральный провод не несет тока, но без нейтрального провода цепь переменного тока неполна. В любой электрической цепи нейтральный провод перенаправит путь электрического тока к точке его источника.
По сути, это нейтральный провод или нейтральная точка в трехфазной цепи, где сумма токов будет равна нулю, и эта нейтральная точка чаще всего известна как точка с нулевым потенциалом.
В цепи переменного тока земля и нейтраль должны иметь одинаковый потенциал, в идеале разность потенциалов между ними будет равна нулю.
Основное сходство между соединениями нейтрали и заземления заключается в том, что оба они используются в целях безопасности.
Заземляющий и нейтральный — их различия
Земля | Нейтральный |
Это путь с низким сопротивлением, который можно предотвратить повреждение. | Это проводящий провод, используемый в цепи переменного тока, который обеспечивает обратный путь для потока электрического тока. |
Он не проводит ток. Во время любых отключений электричества в нем будет незначительное электричество. | В нем всегда есть ток. |
Заземляет электрический ток. | Обеспечивает точку возврата к потоку электроэнергии. |
Заземление может быть выполнено независимо или через нейтраль. | Должен быть подключен через нейтральную линию. |
Это основные отличия заземления и нейтрали. Разница между заземлением и нейтралью дает краткое представление о соединениях цепи переменного тока.
Важность заземления
Открытие электричества сделало жизнь проще и удобнее. Поскольку у каждого открытия есть свои плюсы и минусы, минусами электричества были удары током, которые могли привести к смерти.
Для предотвращения поражения электрическим током введена концепция заземления.
Заземляющий провод представляет собой проводник, встроенный в землю и электрически контактирующий с ней.
Заземление предотвращает потери электроэнергии и поражения электрическим током.
Заземление предотвращает потери электроэнергии и поражения электрическим током.Важность нейтрали
Нейтральный провод составляет половину электрической цепи. Он замыкает цепь переменного тока.
Нейтральный провод необходим для возврата электрического тока в точку его источника, цепь без нейтрального провода не будет проводить ток.
Нейтральный провод может напрямую соединять цепь с первоначальной электростанцией. Более предпочтительно, если мы говорим, что это возвращает цепь на землю, подключенную к электрическому щиту.
AC: Зачем делать различие между заземлением и нейтралью?
TL;DR:
Заземляющий провод — это защитная функция, которая обезопасит вас, если что-то пойдет не так.
У вас есть нейтральный провод в качестве токоведущего провода для обеспечения питания.
У вас есть заземляющий провод как безопасная точка заземления для оборудования с проводящими (металлическими) корпусами и как безопасный путь короткого замыкания для тока, когда что-то пойдет не так.
Теперь немного предыстории. В США электроэнергия подается в дом с более высоким напряжением и понижается до 230 В переменного тока с центральным отводом.
Нейтраль подключена к центральному отводу.
С двух концов выхода трансформатора у вас есть 230 В переменного тока.
С обоих концов до центрального ответвления 115 В переменного тока.
Таким образом, имеется 2 цепи, обеспечивающие 115 В переменного тока. Каждая из этих двух цепей обеспечивает питанием половину ламп и половину розеток в доме.
Таким образом, нейтраль находится в плавающем состоянии и находится под каким-то неизвестным напряжением, превышающим напряжение (буквальной) земли под вашими ногами. Касаться нейтрали было бы очень опасно. Прикосновение к любому из проводов под напряжением также очень опасно.
Чтобы нейтраль не плавала, она соединена с землей дома — в земле под домом есть большой металлический проводник, который обеспечивает реальную связь с реальной землей.
При работе с энергосистемой существует две опасности.
Во-первых, опасно подключаться между двумя проводящими линиями под напряжением — это, очевидно, приведет к протеканию тока через ваше тело.
Другая опасность связана с подключением себя между линией, находящейся под напряжением, и землей – буквально землей под ногами. Если система питания не заземлена, она всегда будет иметь разность потенциалов относительно земли.
Первую опасность можно обойти, никогда не прикасаясь более чем к одному проводу за раз — обычно это довольно легко сделать.
Второй намного сложнее. Если вы прикоснетесь к любому проводу от незаземленной системы питания, между ним и землей возникнет разница напряжений, и через ваше тело потечет ток = ouch/dead.
Чтобы уменьшить эту вторую опасность, энергосистемы заземляются.
В США вы заземляете нейтральный провод. Теперь он (почти) при потенциале земли. Теперь есть один провод, к которому должно быть безопасно (случайно) прикасаться. Это причина подключения нейтрали к земле.
Два провода под напряжением теперь находятся под напряжением 115 В переменного тока по отношению к земле, но в каждой розетке есть только один провод под напряжением, поэтому проводка несколько безопаснее — в розетке есть только один провод, который может вас убить.
НО мы еще не закончили. Если через нейтраль протекает большой ток, то (благодаря закону Ома) между ней и землей будет разница напряжений, поэтому нейтраль больше не находится под потенциалом земли.
Учитывая, что две цепи 115 В переменного тока в американском доме никогда не могут быть сбалансированы, почти всегда через нейтральную линию протекает ток, поэтому на самом деле она не имеет потенциала земли.
Теперь представьте, что вы используете устройство с заземленным металлическим корпусом.
Если вы используете нейтраль в качестве защитного заземления, то корпус на самом деле не имеет потенциала земли, поэтому вы получаете (надеюсь, только) слабое покалывание, если прикоснетесь к корпусу — нехорошо, все еще может быть больно.
Если есть короткое замыкание между проводом под напряжением и металлическим корпусом, то напряжение на корпусе возрастет == Ой, ой, ой. Если нейтральный провод обрывается в шнуре питания или имеет плохой контакт в розетке, металлический корпус теперь находится под сетевым напряжением = мертвый пользователь.
Теперь представьте себе то же устройство с защитным проводом заземления. Защитное заземление соединено с металлическим корпусом. Поскольку через защитное заземление никогда не протекает ток (за исключением случаев, когда оно защищает вас от короткого замыкания), корпус устройства действительно находится на уровне земли = совершенно безопасно, без покалывания.
Если теперь есть короткое замыкание от провода под напряжением к корпусу, напряжение на корпусе только немного возрастет (сопротивление провода заземления), прежде чем автоматический выключатель отключится.