Для чего применяют нейтральный провод – назначение, особенности, принцип действия, аспекты работы, правила подключения

При монтаже домашней электросети всегда проводится как минимум два провода – фаза и ноль. Также иногда для работы оборудования требуется подводка земли или защитного нуля. Разберем, для чего применяют нейтральный провод, каково его назначение и особенности, в чем состоит принцип его действия и какие аспекты его работы нужно знать, как определить на практике наличие напряжения в проводнике, какие виды нейтрали существуют в ЛЭП, а также какие правила необходимо соблюдать при подключении нуля и земли.

Нейтральный провод – назначение, особенности

Нулевой провод – это отдельная ветка бытовой электросети с нейтральным значением напряжения. В противоположность ему фазный провод обладает потенциалом 220 В. Существует следующий ряд особенностей нейтрального проводника:

• В составе бытовой сети проводник соединен с глухозаземленной нейтралью трансформаторной или генераторной установки.
• В однофазных системах все электрические приборы для работы обязательно требуют подключения нулевого и фазного провода. При этом в обычном состоянии ноль фактически подключен к земле, поэтому напряжения в нем нет. Однако в случае разрыва этого подключения при работающем приборе по нейтральному проводу пойдет напряжение, равное фазе, то есть 220 В.
• В электросхемах нейтраль обозначается N или «0», окрашивается в синий или голубой цвет. В более ранних схемах монтажа рабочий ноль объединялся с защитным. При этом проводник имел желто-зеленый оттенок, а на чертежах обозначался, как PEN.

Для работы многих современных бытовых электроприборов требуется не только фазный и нейтральный провод, но и земля. Если ноль требуется для соблюдения электротехнических закономерностей, то заземление служит исключительно цели безопасности потребителей. Напряжение на заземляющем проводнике появляется только в аварийной ситуации – пробое фазы на металлические элементы оборудования.

Например, если на корпус стиральной машинки произойдет пробой фазы, то подсоединенное заземляющая жила сразу же отведет его в грунт, тем самым понизив потенциал на приборе до минимально безопасного. Поэтому если человек прикоснется к нему в ходе эксплуатации, то либо вообще не пострадает, либо получит незначительный разряд.

На схемах «земля» обозначается буквами PE, а изоляция самого провода стандартно имеет желто-зеленый цвет. В современных монтажных схемах объединенные ноль и земля, как и прежде обозначается символикой PEN, однако окраска жилы должна быть голубой с полосатой желто-зеленной расцветкой по концам.

Назначение

Основная роль нуля в стандартной бытовой цепи, с подключением к прибору единственной фазы сводится к возвращению остаточного электрического тока по замкнутому контуру. В 3-фазных цепях главное назначение нейтрального провода – это выравнивание напряжение между фазой и нулем. При этом в зависимости от варианта схемы нулевая жила решает следующие задачи:

• Одинаковая потребляемая мощность на каждой фазе.

Обрыв нулевого провода не приведет к аварийной ситуации. Так как разность потенциалов между нулем и любой из фаз всегда сохраняется одинаково постоянной.

• Неравномерная нагрузка.

К фазам подключены приборы с разной мощностью. Если допустить обрыв или повышение сопротивления на нем, то общее напряжение начнет распределяться на каждого потребителя. Причем, чем меньше его мощность, тем больше фазного напряжения он получит. В результате оборудование испортится, а в помещении может начаться пожар. Для предотвращения этого к каждому потребителю подводится нейтральный проводник.

• Соединение звездой.

Фазное напряжение определяется степенью нагрузки на каждой фазе. Когда распределение равномерно, например, при подключении 3-фазного электромотора, возврат остаточного тока будет происходить по одному из фазовых проводников, на котором напряжение в конкретный момент будет отсутствовать. Если нагрузки на каждой фазе будут разными, то возникнут перепады фазового напряжения, ведущие к неисправностям. Решить проблему можно, подключением нулевого провода.

На заметку! Роль нулевого провода всегда первостепенна, поэтому обрыв его крайне нежелателен. По этой причине в цепи его всегда устанавливают напрямую – без предохранителя. При этом если он не совмещается с защитной «землей», проводник подбирается сечением в 2 раза меньше, чем для фаз. Связано это с тем, что ток в нуле, как правило, либо незначителен, либо вовсе отсутствует.

Принцип действия нулевого провода

К потребителю электрический ток поступает от трансформатора, который в свою очередь понижает высоковольтное напряжение до приемлемых 380 В. При этом вторичная обмотка такого трансформатора устроена по схеме «звезда» – когда все три провода соединяют в точке «ноль».

При этом противоположные концы проводников выводятся на 3 клеммы – А, В и С. Соединение их в одну точку «ноль» подводится к заземляющему контуру на самой подстанции. Здесь же осуществляется разделение нулевого проводника на 2 направления:

1. РЕ-провод, защитный с желто-зеленной изоляционной оболочкой.
2. N-жила, рабочий ноль, изоляция синего оттенка.

Современная система электроснабжения жилых районов обозначается, как TN-S. В распредщиток помимо 3 фаз и нуля подводится также защитный РЕ-провод – всего 5 проводов. В старых системах электроснабжение осуществлялось в 4 провода – 3-х фаз и рабочего нуля. Наименовалась она, как TN-C. Нулевой проводник в жилых домах, использующих разную нагрузку на каждую фазу, устраняет неравномерную нагрузку и предотвращает аварию электросетей.

Основные аспекты работы нулевого провода

Для успешной и безопасной эксплуатации бытового электрооборудования каждому владельцу жилья необходимо знать следующие аспекты функционирования нулевого провода:

• Назначение РЕ-провода.

В отличие от рабочего нулевого провода назначение РЕ-жилы – дополнительная защита жилища. В случае пробоя тока на металлические элементы оборудования или возникновения короткого замыкания защитный провод снижает потенциал напряжения в аварийном месте и безопасно отводит электричество на заземляющий контур подстанции. Это позволяет избежать опасного поражения электричеством домочадцев, а имущество защитить от пожара.

Между потребителями распределение фаз осуществляется по схеме «звезды» – аналогично трансформатору на подстанции. Благодаря этому перебоев в сети из-за разности в нагрузках не происходит. Однако неисправности все же периодически происходят – по причине нестандартных соединений, неправильно подобранных проводов и общего плохого их качества.

• Причины обрыва нуля и фазы.

Если нагрузка на системы превышает установленные лимиты, а качество проводов не самое лучшее, часто происходит обрыв сети. При этом если обрывается одна из фаз, остальные две сохраняются в рабочем состоянии благодаря выравниванию напряжения через нулевой провод. Поэтому такая ситуация не опасна для электрооборудования.

Другое дело, когда разрыв происходит в самой трансформаторной станции. Однако такое явление относится к разряду нетипичных и редких, так как зачастую подобного рода перебои происходят по причине непрофессионализма бригады электро-ремонтников.

• Причины короткого замыкания.

Короткое замыкание становится возможным, когда нейтральный провод не исполняет своего прямого назначения. То есть когда ток на подстанции не проходит к заземляющему контуру, а направляется по внешним контурам. В результате, если на одной фазе будут выключены все приборы, а на другой останутся, то ток в ней может возрасти до значения линейного – 380 вольт.

Следствием этого станет перегорание оборудования и пожар. Единственный способ защитить бытовую технику от такого явления – установка предохранителей. Они могут устанавливаться как непосредственно на входящий щиток, так и на сами приборы. Такая защита есть практически у всех современных моделей холодильников, телевизоров и проч.

• Метод определения нуля и фазы.

Для определения наличия тока в конкретном проводнике проще всего использовать индикаторную отвертку, работающей по следующему алгоритму:

1. Металлический наконечник присоединяется к оголенному проводнику.
2. При этом мастер удерживает ее за изолированную рукоятку, пальцем или ладонью соприкасаясь со специальной площадкой на противоположном краю инструмента.
3. Ток из фазного провода поступает на резистор и, проходя через него, снижается до безопасного значения и уходит через тело человека в землю.
4. Световой индикатор зажигается, что свидетельствует о наличии электричества в исследуемом проводнике.

Если при соприкосновении с защитной или нулевой жилой индикатор загорается, это свидетельствует о неисправности электрической цепи. Помимо этого, идентифицировать наличие напряжения в проводе можно обычной лампочкой или специальным мультиметром.

• Причины обрыва нуля внутри цепи.

Исходя из того, что нейтральный провод нужен прежде всего для выравнивания разности потенциалов на фазах с разной нагрузкой, следует, что изначально плохое качество проводника или соединения зачастую приводит к перегреву. Поэтому материал быстро изнашивается, окисляется, а контакт слабеет. Рано или поздно это приведет к обрыву жилы.

Кроме того, проводник может намеренно или случайно оборваться под действием человека или стихийных природных явлений. Также разрыв может произойти вследствие короткого замыкания и при обветшании проводки. Причиной может стать и авария на подстанции.

• Состояние оборудования при повреждении нуля.

При обрыве нуля сразу же возрастает нагрузка на фазе, к которой подключено большое число приборов. При этом напряжение на ней упадет. С другой стороны, на фазе с меньшим количеством потребителей напряжение резко повысится.

Все это приведет к следующему ряду явлений:

1. Работающее оборудование начнет сбоить.
2. При включении в сеть приборы либо не включатся, либо просто перегорят.
3. При отсутствии подключения земли на корпус техники может начать пробивать фаза.

Единственно верный способ обезопасить бытовые приборы от роста напряжения в фазе при обрыве нуля – установить в щиток ограничитель напряжения. В случае такой аварии он моментально отключит питание жилища.

• Способы избежать короткого замыкания.

Основная роль нейтрального провода сводится к безопасной эксплуатации бытовых электроприборов, в том числе, устранение короткого замыкания. Последнее часто происходит по причине отгорания места соединения нулевого проводника. Существенно повысить надежность и долговечность контакта можно путем увеличения площади скрутки.

Например, скрутка в 1 см гарантированно прослужит лишь 1 месяц, а если увеличить ее до 5 см и при этом дополнительно обмотать неизолированным отрезком проволоки – то несколько лет. Однако существуют более надежные современные способы – это применение приспособления для соединения. Примером их являются колпачковые соединители СИЗ и клеммы типа WAGO.

Виды нейтралей ЛЭП

Ввиду большого разнообразия мощности потребителей, существуют разные виды электропередач. При этом нейтрали на них также различаются на 3 основных вида:

• Глухозаземленная.

Ею оснащаются ЛЭП номиналом от 380 до 110 тыс. вольт. При этом протяженность линии небольшая, а количество потребителей достаточно большое.

При необходимости потребители подсоединяются к 3-фазам и нулю или одной фазе и нулю. Нейтральный провод самого генератора соединен с заземляющим контуром.

• Изолированная.

Применяются для ЛЭП с напряжением от 2 кВ до 35 кВ. Линия характеризуется средней протяженностью и малым числом потребителей. Как правило, это трансформаторные подстанции жилых районов.

Кроме того, такие ЛЭП питают также промышленное оборудование фабрик, заводов и предприятий. При достижении номинала в 50 кВ линия электропередач может оснащаться как изолированной, так эффективно заземленной нейтралью.

• Эффективно заземленная

Роль эффективно заземленного нейтрального провода – обеспечение электропитания объектов на большом расстоянии при номинале свыше 110 кВ.

Обратите внимание! При отсутствии заземления в бытовой сети включение в работу любого электроприбора нулевой провод попадает под напряжение фазы, то есть 220 В.

Правила подключения нуля

Согласно стандартным правилам электромонтажных работ, подключение нулевого провода должно осуществляться следующим образом:

• Для работы электроприборов номиналом более 1000 вольт требуется подключение нейтрали глухозаземленного типа, так как возникающие большие токи замыкания должны безопасно отводиться в грунт.

• Для подключения приборов до 1000 В допускается применять как глухую, так и изолированную нейтраль.
• Глухозаземленная нейтраль обязательно должна иметь зануление и подключение к заземляющему контуру через трансформатор.
• Как нейтраль, так и заземление должны осуществляться проводниками с сечением – медными на 4 мм2, алюминиевыми на 6 мм2, изолированными кабелями на 2,5 и 1,5 мм2.
• Кабели в одной скрутке должны обладать сечением – для меди 1 мм2, для алюминия 2,5 мм2.
• При использовании 3-проводной системы питания жилища обязательно протягивается защитная нейтраль.

Совет! Для максимальной безопасности все домашние электроприборы должны подключаться к защитной нейтрали. В случае короткого замыкания опасное напряжение уйдет на заземляющий контур, тем самым обезопасив электросеть, приборы и домочадцев от поражения электроударом.

Коротко о главном

Нулевой провод в отличие от фазного не несет напряжения и служит целью возврата остатка напряжения в стандартном случае или выравнивания потенциала в 3-фазной цепи. Рабочий ноль, необходимый для функционирования оборудования, в схемах обозначается буквой N, а проводник имеет синий окрас. Защитный ноль, обеспечивающий безопасность, отображается буквами РЕ, и его провод имеет желто-зеленную оболочку.

Чтобы эффективно и безопасно эксплуатировать обычные электроприборы, каждый владелец жилья должен знать, зачем нужен нейтральный провод. При этом рассматривается следующий ряд аспектов:

• Роль РЕ-провода.
• Причины обрыва нуля и фазы.
• Причины короткого замыкания.
• Методы определения нуля и фазы.
• Причины повреждения нуля в цепи.
• Состояние приборов при обрыве нуля.
• Способы, позволяющие избежать короткого замыкания.

Современные линии электропередач могут оснащаться 3-мя видами нейтрали – глухозаземленная, изолированная и эффективно заземленная. У каждой из них есть свои особенности и сфера применения. При подключении нулевого провода необходимо руководствоваться специальными правилами.