Как обозначается фаза и ноль в электрике: Страница не найдена

Фаза и ноль — что такое, как определить фазу и ноль в электричестве

Далеко не всегда хочется вызывать специалистов при необходимости заменить люстру, повесить бра или дополнительный светильник. Но когда электромонтажными работами занимаешься впервые, так или иначе начинаешь задаваться вопросом, что представляют собой такие понятия как «ноль» и «фаза».

Разбираться в этих обозначениях необходимо хотя бы для того, чтобы правильно подключить провода. Желательно восполнить пробелы в знаниях об электричестве, при отсутствии опыта в данной сфере, перед началом работ.

Выделяют три обозначения проводов:

• фаза
• ноль
• заземление

Определить, какой кабель в розетке или осветительном приборе к чему относится, можно подручными средствами или по цвету. Под понятием «ноль», как правило, подразумевают «рабочий ноль», «фаза» — «фазные провода», а под «заземлением» — «защитный ноль».

Профессиональные электрики могут различать кабели с первого взгляда. А вот для рядового человека различать данные обозначения немного сложно. Тем более что специальные инструменты, позволяющие определить, где фаза и ноль, имеются далеко не у всех.

В реальности способов распознания проводов не так уж и много. А безопасных – еще меньше. Поэтому чаще всего определяют кабели по цвету.

Маркировка кабелей по цвету

Это один из наиболее простых методов. Чтобы определить, что такое фаза и ноль по цвету, необходимо четко знать какие оттенки и чему соответствуют. Можно воспользоваться информацией о принятых в стране стандартах.

Не секрет, что каждый провод имеет индивидуальный цвет. Поэтому распознавание нуля не должно составлять особых проблем. Полученные знания позволят легко справиться с монтажом осветительного прибора или установкой розетки.

Особенно актуален этот способ для новостроек. Ведь там, как правило, провода протягиваются опытными специалистами, которые четко соблюдают нормы и стандарты. Принятый на территории Российской Федерации в 2004 году стандарт IEC 60446 жестко регламентирует разделение фазы, заземления и нуля по цвету.

Стоит учесть, что:

• если провод имеет синий либо сине-белый оттенок, можно смело говорить о том, что это – рабочий ноль
• защитный ноль представлен кабелями в желто-зеленой оболочке
• другие цвета характерны для фазы. Это могут быть красный, коричневый, белый либо черный. Возможны и другие варианты.

Такое обозначение успешно применяется в большинстве случаев. Но если проводка старая, или есть сомнения в профессионализме электриков, целесообразнее пользоваться дополнительными методами.

Самостоятельное определение фазы и ноля при помощи подручных средств

Специалисты рекомендуют для облегчения определения проводов начинать именно с распознавания фазы. Этот способ можно использовать совместно с предыдущим (по цвету).

Индикаторная отвертка непременно найдется в арсенале каждого домашнего мастера. Она необходима как для проведения комплекса работ по электромонтажу, так и при элементарной замене ламп либо установке осветительных приборов.

Метод до смешного прост. При касании жалом индикаторной отвертки провода определенного цвета, находящегося под напряжением, и одномоментного прикосновения контакта на инструменте, должен загореться индикатор. Он сигнализирует о наличии сопротивления. Значит, проверяемый провод является фазным.

Определение при помощи этого метода строится на том, что внутри инструмента располагается лампочка и резистор (сопротивление). Когда электрическая цепь замыкается, загорается сигнал. Именно наличие в индикаторной отвертке сопротивления и позволяет производить процедуру совершенно безопасно для человека, способствуя снижению тока до минимальных значений.

Метод определения фазы и ноля при помощи контрольной лампы

Этот способ подразумевает использование контрольной лампы для определения проводов определенного цвета в трехпроводной сети. Применять данный метод следует с особой осторожностью. 

Применение этого метода подразумевает создание контрольной лампы. Для этого в патрон вкручивается обычная лампочка. В клеммах патрона размещаются провода, на концах которых отсутствует изоляция. При отсутствии возможности создать такую конструкцию допустимо использовать традиционную настольную лампу, оснащенную электрической вилкой. Теперь для определения необходимо поочередно, по цветам присоединять провода.

Стоит отметить, что использование данного метода позволяет определить, присутствует ли среди пары проверяемых проводов фазный. А какой именно из этих двух – фаза, распознать будет непросто. Загорание контрольной лампы означает, что с высокой долей вероятности одни провод – фаза, а другой – ноль.

Отсутствие света говорит о том, что фазный провод среди проверяемых отсутствует. Хотя возможен вариант, что нет именно нуля. Поэтому применение этого метода целесообразно, скорее всего, для определения правильности монтажа и работоспособности проводки.

Определение сопротивления петли фаза-ноль

Для обеспечения нормального функционирования электрических приборов и проверки автоматов необходимо периодически проводить замеры сопротивления петли фаза-ноль. Потому как первоочередными причинами поломок осветительных приборов являются перегрузки сети и короткое замыкание. Измерение сопротивления позволяет в кратчайшие сроки выявить неисправность и предотвратить подобную ситуацию.

Далеко не все знают, что представляет собой понятие «петля фаза-ноль». Под этой фразой скрывается контур, образованный в результате соединения нулевого провода, находящегося в заземленной нейтрали. Замыкание этой электрической сети образует петлю фаза-ноль.

Измеряют сопротивление в этом контуре следующими методами:

• падением уровня напряжения в отключенной цепи
• падением уровня напряжения в результате сопротивления возрастающей нагрузки
• использованием профессионального инструмента, интерпретирующего короткое замыкание в цепи

Второй способ используется чаще всего, так как отличается удобством, возможностью быстро измерить сопротивление, а также безопасностью.

Какими буквами обозначается фаза и ноль

Особенности обозначение фазы и нуля

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

• Красный — «+» плюс провод;
• Черный — «-» минус провод;
• Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

1. Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
2. Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
3. При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

1. Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
2. Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
3. Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
4. Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
5. Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

Обозначение фазы и нуля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
2. 2. Возникновение пожаров.
3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

Обозначения фазы и нуля в электрике

Монтажные работы часто приводят к появлению большого числа проводов. Как в ходе работ, так и после их завершения всегда появляется потребность в идентификации назначения проводников. Каждое соединение использует в зависимости от своей спецификации либо два, либо три проводника. Наиболее простым способом идентификации проводов и жил кабеля является окрашивание их изоляции в определенный цвет. Далее в статье мы расскажем о том,

• как обозначается фаза и ноль способом присвоения им определенных цветов;
• что обозначают буквы L, N, PE в электрике по-английски и какое соответствие их русскоязычным определениям,

а также другую информацию на эту тему.

Цветовая идентификация существенно уменьшает сроки выполнения ремонтных и монтажных работ и позволяет привлечь персонал с более низкой квалификацией. Запомнив несколько цветов, которыми обозначены проводники, любой домохозяин сможет правильно присоединить их к розеткам и выключателям в своей квартире.

Заземляющие проводники (заземлители)

Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.

Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.

Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

• фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

• Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

{SOURCE}

Электрика — «фаза» и «ноль»

В повседневной жизни человек очень часто встречается с электричеством. Более того, электрические приборы сопровождают нас каждый день. Помимо того, что мы постоянно пользуемся электрическим оборудованием, так еще и приходит время их поломки, следовательно, дальнейшей починки. И прежде чем приступить к работе с электричеством нужно, как минимум, знать теоретическую базу, не говоря уже о практике. Конечно, во избежание причинения вреда имуществу и вашему бесценному здоровью разумнее было бы обратиться за помощью к специалисту. Но если Вы хотите сами научиться понимать и разбираться в столь сложном деле как электричество, необходимо начать с самого главного.

Фаза и ноль – знакомые на слух, но чужие для понимания понятия

Данные понятия нередко встречались каждому человеку, и каждый предполагал, что это каким-то образом связано с электричеством. Знать и понимать, что такое «фаза» и «ноль» крайне необходимо, чтобы заниматься электромонтажными работами (например, самая простая установка светильника, бра или люстры). Перед тем, как прикоснуться к электричеству, необходимо обязательно восполнить все пробелы в знаниях. Понимать, что такое фаза и ноль нужно хотя бы для того, чтобы правильно подсоединить провода.

Существует три главных провода: фаза, ноль и заземление. Определить где и какой проводок можно при помощи подручных средств или по цвету. Специалисты различают провода с первого взгляда, а обычному человеку нужно времени побольше, особенно, если отсутствуют необходимые для этого приборы. На самом деле, способов распознавания кабелей не очень много, тем более безопасных. Именно поэтому чаще всего провода различают по цвету.

Цвет — главный ориентир при распознавании проводов

Самый простой и безопасный метод. Для того, чтобы правильно выделить фазу и ноль, нужно знать какой цвет чему принадлежит. Лучше всего найти достоверную информацию, где четко обозначены принятые в конкретной стране стандарты. Каждый проводок имеет свой определенный цвет, следовательно, найти ноль будет на так уж сложно. Все полученные при поиске информации знания пойдут на пользу и помогут быстро справиться с работой.

Данный метод очень актуален в новостройках, поскольку электропроводка протягивается квалифицированными специалистами, которые соблюдают все установленные стандарты. Например, в нашей стране в 2004 году был принят стандарт IEC 60446, в котором регламентируются все процессы деления фазы, заземления, нуля по цвету.

Обязательно нужно учитывать следующее:

• синий (сине-белый) цвет провода – рабочий ноль;
• желто-зеленый цвет – защитный ноль;
• иные цвета – фаза (красный, коричневый, белый, черный и др. ). 

Именно такие обозначения используются чаще всего. Если же проводка в Вашем доме плохая и старая и ее монтажом занимались непрофессионалы, то правильнее будет воспользоваться другими методами.

Поиск фазы и ноля подручными средствами

По мнению специалистов первоначально нужно найти фазу, чтобы облегчить дальнейшее определению. Данный метод возможно применять наряду с предыдущим.

Индикаторная отвертка – неотъемлемый инструмент в бытовом наборе любого домашнего умельца.  Ее предназначение заключается как в проведении электромонтажных работ, так и в процессе обычной замены лампочек или при монтаже осветительных приборов.

Метод настолько простой, что справится с ним может абсолютно любой человек. В момент касания отверткой цветного провода под напряжением индикатор должен загореться. То есть, поступает сигнал о присутствии сопротивления, следовательно, исследуемый кабель – фаза.

Суть данного метода заключается в присутствии внутри отвертки лампочки и резистора. В момент замыкания электрической цепи сигнал загорается. Процедура проходит абсолютно безопасно для человека, поскольку в инструменте имеется сопротивление, которое понижает ток до минимума.

Контрольная лампа – еще один способ определения проводов

Данный способ применим для распознавания кабелей в трехпроводной сети. При использовании этого метода нужно быть очень осторожным и внимательным, поскольку подразумевается создание контрольной лампы.

Процесс заключается в следующем:

• в патрон помещается обыкновенная лампа;
• в клеммах располагаются провода без изоляции на концах;
• поочередное присоединение проводов по цвету.

Если нет возможности создать подобную конструкцию, можно применить обычную настольную лампу с электрической вилкой. Нужно знать, что при таком методе можно определить лишь приблизительное присутствие среди проводов фазного. Сигнал контрольной лампы показывает, что с высокой вероятностью какой-то провод – ноль, а какой-то – фаза. Если свет не загорается, значит фазного провода среди исследуемых нет. Но может быть, что нет именно нулевого провода.

Таким образом, данный способ целесообразен в большей степени для того, чтобы определить правильность монтажа и рабочее состояние проводки.

Как определить сопротивление петли «фаза-ноль»

Периодическое проведение замеров сопротивления петли «фаза-ноль» гарантирует бесперебойную работу электроприборов и проверку автоматов. Это необходимо делать, поскольку самыми главными предпосылками поломок являются перегрузки электрических сетей и короткие замыкания.  Именно замеры сопротивления позволяют избежать подобных ситуаций.

Немногие знают, что такое петля «фаза-ноль», но понимать это крайне необходимо. Под этим понятием подразумевается обозначение контура, возникающего в итоге соединения нулевого провода, который располагается в заземленной нейтрали. Именно замыкание данной электросети и образует петлю.

Для измерения сопротивления в петле «фаза-ноль» существуют следующие методы:

• падение напряжения в отключенной цепи;
• падение напряжения при сопротивлении возрастающей нагрузки – самый часто используемый способ, поскольку выгодно отличается от других удобством, быстрым измерением, безопасностью;
• использование специального прибора, который интерпретирует замыкание в цепи. 

Фаза и ноль в электрике: определения понятным, простым языком

Владельцы домов или квартир, так или иначе, столкнутся с моментами, когда перестает функционировать какой-либо прибор, электрическая розетка или гореть лампа в люстре. Звать на помощь в таких ситуациях электрика не особо хочется — имеется большое желание исправить неполадки самостоятельно. Или может быть, например, есть какие-то познания в электросистемах, а потому работа по прокладке новых кабелей не кажется чем-то немыслимым. Как бы то ни было, в любом случае, предварительно стоит все же ознакомиться с основами электрики, с видами проводников, выяснить, как все это взаимосвязано и работает. Ведь очень важно понять, где располагается тот или иной провод — от этого будет зависеть правильность соединений и безопасность людей.

Если есть какой-то опыт работы в данной сфере, вопрос не поставит в тупик, однако для новичка может стать большой проблемой. Ниже пойдет речь о таких проводниках любой электрической сети питания как: «заземление», «фаза», «нуль», а также о том, как верно найти и отличить данные виды кабелей.

Разбираемся в основных терминах

С такими терминами, как «фаза» и «ноль» каждый сталкивается в своей жизни ежедневно. Все они тесно связаны, ведь относятся к электричеству, а это то, без чего жизнь современного человека не мыслима. Чтобы понять их природу и более или менее научиться разбираться в электрике, следует уяснить для начала ряд фундаментальных понятий.

Начинаем с основ

Электрический заряд — характеристика, определяющая способность различных тел быть источником электромагнитного поля. Носителем подобных волн является электрон. Создав электромагнитное поле можно «заставить» электроны перемещаться. Так образуется ток.

Ток — это четко направленное движение электронов по металлическому проводнику под действием существующего поля.

Виды тока

Ток может быть постоянным и переменным. Ток, по величине не изменяющийся во временном промежутке — ток постоянного значения. Ток, величина которого, как и направление, меняется с течением времени, называется переменным.

Постоянные источники тока — аккумуляторы, батарейки и так далее. Переменный же ток «подходит» к бытовым и промышленным розеткам домов и предприятий. Основная причина этого кроется в том, что данный тип тока намного легче получать физически, преобразовывать в разные уровни напряжений, передавать по электропроводам на огромные расстояния без существенных потерь.

Основная характеристика переменного тока

Переменный ток – как правило это синусоида, или синусоидальный ток. Его можно охарактеризовать следующим образом: сначала он увеличивается в одном направлении, достигая максимального своего значения (амплитуды), затем начинается спад. В некоторый момент времени он становится равен «0» и потом вновь начинает нарастать, но уже в совершенно противоположном направлении.

«Фаза», «ноль» и «земля»

Самый простой случай электроцепи, по которой перемещается синусоидальный ток — однофазная цепь. Она состоит, как правило, из трех электрокабелей: по одному из них электричество подходит к приборам и элементам освещения, а по второму – оно «уходит» в противоположном направлении — от потребителя. Третьим проводником является «земля».

Провод, по которому электричество подходит к электропотребителям, называется фазой, а кабель, используемый для возвратного движения — нулем.

Самая эффективная сеть для передачи электротока — трехфазная система. Она включает в себя три фазовых кабеля и один обратный — ноль. Такой тип тока подходит ко всем жилым кварталам. Непосредственно перед попаданием в квартиры, электроток делится на фазы. Каждым фазам «присваивается» один ноль. Преимущества такой системы в том, что при сбалансированной нагрузке ток через ноль (а он в такой системе один — общий) равен нулю.

Чтобы не перепутать провода и не допустить короткого замыкания,  каждый провод окрашивают в разные цвета. Однако цвет провода не гарантирует его назначения!

«Земля» не несет никакой электрической нагрузки, а служит своего рода предохранительным элементом. В тот момент, когда что-либо в системе электропитания выходит из-под контроля, провод «земля» предотвратит поражение электротоком — по ней все избыточное напряжение будет «стекать», то есть, отводиться на землю.

Фаза и ноль: их значение в сети питания

Электроэнергия подается к потребительским розеткам от подстанций, которые уменьшают поступающее напряжение до 380 В. Вторичная обмотка такого трансформатора имеет соединение «звезда» — три его контакта связываются между собой в точке «0», остальные три вывода идут к клеммам «А»/«В»/«С».

Соединенные в точке «0» провода подсоединяются к «земле». В этой же точке происходит деление проводника на «ноль» (обозначен синим цветом) и защитный «РЕ»-кабель (желто-зеленая линия).

Данная модель прокладки проводов пользуются во всех возводимых ныне домах. Она называется — система «TN-S». Согласно этой схеме к распределительному оборудованию дома подходят три кабеля фазы и два указанных нуля.

В домах, на предприятиях и зданиях старой застройки зачастую нет «РЕ»-проводника и поэтому, схема получается не пятипроводной, а четырех (она обозначается как «TN-C»).

Все электропровода с подстанций подсоединяются к щитку, образуя систему из трех фаз. Далее уже происходит разделение по отдельным подъездам. В каждую из квартир подъезда подается напряжение лишь одной фазы — 220 В (провода «О»/«А») и защитный «РЕ»-кабель.

Вся возникающая нагрузка на систему электроснабжения при такой схеме распределяется в равномерном количестве, поскольку на каждом этаже дома выполняется разводка и подключение конкретных щитков к определенной электролинии напряжением в 220 В.

Схема подводимого напряжения представляет собой «звезду», которая в точности повторяет все векторные характеристики питающей подстанции. Когда в розетках нет никаких потребителей, то ток в данной цепи не протекает.

Данная схема соединения отработана годами. Она подтвердила свое право на использование тем, что признана оптимальной из всех существующих. Однако, в ней, как и в любом приборе, механизме или устройстве, периодически могут появляться всевозможные поломки и неисправности. Как правило, они бывают связаны с плохим качеством электросоединения или же полным обрывом кабелей в каких-либо местах схемы.

Случаи обрывов в токопроводящей цепи

Если внутри отдельно взятой квартиры произошел разрыв нуля/фазы, то подключаемый прибор, как следствие, функционировать не будет.

Аналогичная ситуация возникнет и при обрыве контактов проводов любой из фаз питающих подъездный щиток. При этом все квартиры, получающие питание от данной электролинии, не будут получать электричество. Вместе с тем, в двух оставшихся цепях приборы будут функционировать, как и прежде.

Из этих схем видно, что полное отключение питания в квартирах связано с обрывом одного их проводов. Это не приводят к повреждению и выходу из строя приборов.

Самой же серьезной ситуацией является обрыв между заземляющим контуром и центральной точкой подключения всех потребителей.

В данном случае весь электроток перестает течь по рабочему нулю к «земле» (АО, ВО, СО) и начинает двигаться по пути АВ/ВС/СА к которым подведено 380 В.

Возникает «перекос фаз». В фазах с большей нагрузкой напряжение будет меньше, а с меньшей нагрузкой — больше и может достигнуть значительных величин, близким к 380 В. Это вызовет повреждение изоляционных материалов, нагрев и выход из строя оборудования. Предотвратить подобные случаи и защитить дорогое оборудование позволяет система защиты от перегрузок и высоких напряжений, монтируемая в квартирных щитках.

Варианты определения проводников «фаза»/«ноль»

Итак, наступила, ситуация, когда необходимо, например, подключить новую розетку. Но совершенно не понятно, какой из проводов является фазным, а какой нулевым. Способов быстро решить проблему существует несколько — это можно сделать как с применением специальных приборов, так и без них.

Цветовая окраска проводов, как основной ориентир

Это самый легкий и быстрый способ. Для правильной классификации нуля и фазы следует знать, какой цвет провода к чему относится. Предварительно необходимо будет изучить информацию о том, где четко прописаны действующие стандарты для конкретной страны.

Данный метод весьма актуален в любых новостройках, поскольку сейчас вся электрическая проводка прокладывается специалистами, выполняющими свою работу согласно всем требованиям установленных стандартов. Так, например, в России еще в 2004 году был принят стандарт «IEC60446», в котором четко обозначена процедура разделения кабелей по цветам, а именно:

• защитным нулем стал обозначаться провод желто-зеленого цвета;
• рабочим нулем стали называть синий/сине-белый провод;
• фазу — провода других цветов (например, черного, красного, коричневого и прочие).

Такое обозначение актуально в настоящее время.

Если проводка уже довольна старая или ее прокладкой занимались непрофессиональные специалисты, правильнее будет все же воспользоваться иными методами определения.

Отвертка-индикатор — незаменимое приспособление

Данный инструмент является неотъемлемым прибором в наборе домашнего электрика-умельца. Она применяется как при выполнении электромонтажных работ, так и при установке осветительных приборов в помещении или даже в процессе обыкновенной замены лампочек.

Принцип ее работы заключается в прохождении емкостного тока сквозь корпус отвертки через тело оператора.

Элементы отвертки:

• корпус, выполненный из диэлектрического материала;
• наконечник из металла в форме плоской отвертки, который прикладывают к проводам при проверке;
• неоновый индикатор — лампочка, сигнализирующая о фазовом потенциале;
• ограничитель тока — резистор, понижающий ток до минимального значения и выполняющий роль защитного механизма: защищает человека от поражения током, а само устройство от выхода из строя;
• контактная металлическая площадка, создающая замкнутую цепь через человека на землю.

Методика работы настолько проста, что справиться с ней может любой человек, даже новичок. Работает индикаторная отвертка следующим образом. При прикосновении наконечником к фазному контакту (цветному проводу) происходит замыкание электрической цепи — неоновая лампа должна загореться. То есть, поступает «сообщение» о наличии сопротивления, следовательно, данный кабель является фазой. В то же время ни на заземлении, ни на нуле, она загораться не должна. Если это происходит, можно с уверенностью говорить о том, что в схеме подключения электропроводки есть ошибки.

Работа с отверткой-индикатором в светлое время суток потребует некоторой внимательности — днем свечение лампы плохо заметно, поэтому придется приглядываться.

При работе с подобными приспособлениями нужно быть крайне осторожным — нельзя дотрагиваться до оголенных участков проводников и выводов индикатора, находящихся под напряжением.

На заметку! Профессиональные электрики пользуются более дорогими многофункциональными индикаторами, свечением которых управляет схема на транзисторах, питающаяся от встроенных аккумуляторов напряжением в 3 В. Еще одним их характерным отличием от простых аналогов является отсутствие контактной площадки, к которой нужно прикасаться при выполнении замеров.

Устройства, помимо своего прямого назначения — проверки фазового провода — выполняют и ряд других вспомогательных задач: определение полярности источников постоянного напряжения, места обрыва электроцепи и так далее.

Мультиметр — надежный помощник

Чтобы вычислить фазу, используя тестер, его необходимо переключить в режим «вольтметр» и мерить напряжение между всеми парными выводами кабелей. Соединение щупов с защитным нулем и заземлением должно показывать отсутствие напряжения. Напряжение между фазой и любым другим проводов должно составлять 220 В.

Способы определения проводов:

Так, в первом случае вольтметр отклоняется от нулевой отметки в цепи «ноль/фаза». На другом рисунке он показывает отсутствие напряжения между нулем и землей. И на третьем, вольтметр между фазой и землей показывает «0 В» поскольку проводник еще не подсоединен к земле. Третий случай — это скорее исключение из правил. Такое возможно, например, в случаях, когда старые кабеля здания находится на этапе реконструкции. В нормальной работающей системе электропроводки вольтметр тоже должен показывать 220 В.

Использование лампы накаливания

Перед началом работы необходимо будет собрать приспособление для тестирования. Оно будет состоять из обыкновенной лампочки, патрона и проводов. Лампа вкручивается в патрон, а к клеммам патрона крепятся проводники. Один из проводов необходимо будет заземлить, например, подсоединить к батарее отопления.

Сущность метода заключается в поочередном прикладывании второго (свободного) проводника ко всем тестируемым жилам. Если лампочка вспыхнет — найден фазный провод.

Метод позволяет установить приблизительно наличие фазного кабеля среди остальных. Сигнал лампы точно сигнализирует о том, что среди этих проводников какой-то фазовый, а какой-то нулевой. Если же лампа не горит, значит среди кабелей нет фазного. Но может случиться, что нет как раз именно нулевого.

Поэтому в большей степени данный метод целесообразен для определения работоспособности электрической проводки и правильности монтажа.

Определение сопротивления петли «ноль/земля»

Замер величины сопротивления петли является залогом бесперебойной работы электрических приборов. Время от времени это следует проводить, поскольку основные причины поломки техники кроются в замыканиях и перегрузках электросетей. Замер сопротивления позволит исключить подобные неприятности.

Что представляет собой эта петля

Данная петля является контуром, возникающим в результате соединения «нуля» с заземленной нейтралью. Как раз именно замыкание этой цепи и будет образовывать данную петлю.

Главная задача по измерению сопротивления данной петли — надежная защита оборудования и кабелей от перегрузок во время эксплуатации. Высокое сопротивление станет причиной чрезмерного повышения температуры электролинии, и как следствие, возникновения пожара. Значительное влияние на качество электропроводки оказывает влажность воздуха, температура, время суток — все это сказывается на состоянии электросети.

В заключении

Данный материал позволяет понять, что вообще такое фаза и ноль, какова их роль в современной электрике, каким образом можно установить, где располагается в проводке фазная и нулевая жилы. Ведь вопрос определения нуля, фазы и заземления весьма важен. Подключение некоторых видов приборов по результатам неправильной проверки может повлечь за собой негативные последствия — сгорание электроприборов, или, что еще опаснее, поражение током.

Видео по теме

Как определить фазу и ноль индикатором-пробником. Цвета фазного провода

Генераторы, вырабатывающие на электростанциях электроэнергию, имеют три обмотки, по одному из концов которых соединяют вместе, и этот общий провод называют Ноль. Оставшиеся три свободных конца обмоток называются Фазами.

Цвета и обозначение проводов

Для того, чтобы без приборов найти фазный, нулевой и заземляющий провод электропроводки, они, в соответствии с правилам ПУЭ покрываются изоляцией разный цветов.

На фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для однофазной электропроводки напряжением переменного тока 220 В.

На этой фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для трехфазной электропроводки напряжением переменного тока 380 В.

По представленным схемам в России начали маркировать провода с 2011 года. В СССР цветовая маркировка была другая, что необходимо учитывать при поиске фазы и нуля при подключении установочных электроизделий к старой электропроводке.

Таблица цветовой маркировки проводов до и после 2011 года

В таблице представлена цветовая маркировка проводов электрической проводки, принятая в СССР и России.

В некоторых других странах цветовая маркировка отличается, за исключением желто — зеленого провода. Международного стандарта пока нет.

Обозначение L1, L2 и L3, обозначают не один и тот же фазный провод. Напряжение между этими проводами составляет 380 В. Между любым из фазных и нулевым проводом напряжение составляет 220 В, оно и подается в электропроводку дома или квартиры.

В чем отличие проводов N и PE в электропроводке

По современным требованиям ПУЭ в квартиру кроме фазного и нулевого проводов, должен подводиться еще и заземляющий провод желто — зеленого.

Нулевой N и заземляющий провода PE подключаются к одной заземленной шине щитка в подъезде дома. Но функцию выполняют разную. Нулевой провод предназначен работы электропроводки, а заземляющий – для защиты человека от поражения электрическим током и подсоединяется к корпусам электроприборов через третий контакт электрической вилки. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на корпус электроприбора, то весь ток потечет через заземляющий провод, перегорят плавкие вставки предохранителей или сработает автомат защиты, и человек не пострадает.

В случае, если электропроводка проложена в помещении кабелем без цветовой маркировки то определить, где нулевой, а где заземляющий проводник приборами невозможно, так как сопротивление между проводами составляет сотые доли Ома. Единственной подсказкой может послужить тот факт, что нулевой провод заводится в электрический счетчик, а заземляющий проходит мимо счетчика.

Внимание! Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током.

Индикаторы-пробники для поиска фазы и ноля

Прибор, предназначенный для поиска ноля и фазы, называется индикатором. Широкое применение получили световые индикаторы для определения фазы на неоновых лампочках. Низкая цена, высокая надежность, долгий срок службы. В последнее время появились индикаторы и на светодиодах. Они дороже и дополнительно требуют элементов питания.

На неоновой лампочке

Представляет собой диэлектрический корпус, внутри которого находятся резистор и неоновая лампочка. Касаясь по очереди к проводам электропроводки отверточным концом индикатора, Вы по свечению неоновой лампочки находите фазу. Если лампочка засветилась от прикосновения, значит, это фазный провод. Если не светится, значит, это нулевой провод.

Корпуса индикаторов бывают разных форм, цветов, но начинка у всех одинаковая. Для исключения случайного замыкания, советую на стержень отвертки надеть трубку из изоляционного материала. Не следует индикатором откручивать или затягивать винты с большим усилием. Корпус индикатора сделан из мягкой пластмассы, стержень отвертки запрессован неглубоко и при большой нагрузке корпус ломается.

Светодиодный индикатор-пробник

Индикатор-пробник для определения фазы на светодиодах появились сравнительно недавно и завоевывают все большую популярность, так как позволяют не только найти фазу, но и прозванивать цепи, проверять исправность лампочек накаливания, нагревательных элементов бытовых приборов, выключателей, сетевых проводов и многое другое. Есть модели, с помощью которых можно определять местонахождение электропровода в стенах (чтобы не повредить при сверлении) и найти, в случае необходимости, место их повреждения.

Конструкция светодиодного индикатора-пробника, такая же, как и на неоновой лампочке. Только вместо нее используются активные элементы (полевой транзистор или микросхема), светодиод и нескольких малогабаритных батареек постоянного тока. Батареек хватает на несколько лет работы.

Для нахождения фазы светодиодным индикатором-пробником, отверточным его концом прикасаются последовательно к проводникам, при этом к металлической площадке на торце рукой касаются нельзя. Эта площадка используется только при проверке целостности электрических цепей. Если при поиске фазы Вы будете касаться этой площадки, то светодиод будет светить и при касании индикатором к нулевому проводу!

Ярко засветившийся светодиод укажет на наличие фазы. По правилам, фазный провод должен быть с правой стороны розетки. Как проверять контакты и цепи таким индикатором-пробником, подробно изложено в прилагаемой к нему инструкции.

Как самому сделать индикатор-пробник

для поиска фазы и ноля на неоновой лампочке

При необходимости можно своими руками сделать индикатор-пробник для поиска и определения фазы.

Для этого нужно к одному из выводов любой неоновой лампочки, даже стартера от светильника дневного света, припаять резистор номиналом 1,5-2 Мом и на него надеть изолирующую трубку.

Лампочку с резистором можно разместить в ручку отвертки или корпус от шариковой ручки. Тогда внешний вид самодельного индикатора-пробника, мало чем будет отличаться, от промышленного образца.

Поиск или определение фазы выполняется точно так же, как и промышленным индикатором-пробником. Удерживая лампочку за цоколь, концом резистора прикасаются к проводнику.

При подборе резистора иногда возникают трудности с определением его номинала, если на корпусе резистора вместо числа нанесены цветные кольца. С этой задачей поможет справиться онлайн калькулятор.

Почему индикатор светится

при прикосновении к нулевому проводу

Такой вопрос мне задавали многократно. Одной из причин является неправильное применение светодиодного индикатора. Как правильно держать светодиодный индикатор-пробник при поиске фазы, написано в статье выше.

Второй возможно причиной такого поведения индикатора является обрыв нулевого провода. Например, сработал автомат защиты, установленный после счетчика на нулевом проводе. В старых квартирах это не редкость и является грубым нарушением обустройства электропроводки. Необходимо в обязательном порядке удалить автомат с нулевого провода или закоротить его выводы перемычкой.

При обрыве нулевого провода на него через включенные в электросеть приборы, например, через индикатор подсветки выключателя, телевизор в дежурном режиме, любое зарядное устройство, выключенный только кнопкой пуск компьютер и другие электроприборы, поступает фаза. Индикатор это и показывает. В таком случае нулевой провод может быть опасным и прикосновение к нему недопустимо. Нужно найти и устранить обрыв нулевого провода, который может находиться и в распределительных коробках.

Как найти фазу и ноль с помощью контрольки электрика

Контролька электрика на лампочке накаливания

Для проверки наличия питающего напряжения в электрической сети ранее электрики использовали самодельную контрольку, представляющую собой маломощную лампочку накаливания, вкрученную в электрический патрон. К патрону подсоединены два проводника из многожильного провода длиной около 50 см.

Для того, чтобы проверить наличие напряжения, нужно проводниками контрольки прикоснуться к проводам электропроводки. Если лампочка засветилась, напряжение есть.

Контролька электрика на светодиоде

Контролька электрика на лампочке требует бережного отношения и занимает много места. Гораздо удобнее сделать контрольку электрика на светодиоде по нижеприведенной схеме.

Схема простая, последовательно с любым светодиодом включается токоограничивающее сопротивление. Светодиод любого типа и цвета свечения. Пользоваться ней так же, как и контролькой электрика на лампочке.

Светодиод и резистор можно разместить в корпусе от шариковой ручки подходящего размера. На фото контролька для автомобилиста. Схема такой контрольки такая же. Только в зависимости от типа используемого светодиода, резистор R1 ставится номиналом около 1 кОм.

Проверить наличие напряжения на проводах в бортовой сети автомобиля такой контролькой просто, правый конец по схеме соединяется с массой, а левым касаетесь любого контакта. Если напряжение на контакте есть, светодиод засветится. Если к положительной клемме аккумулятора прикоснуться одним концом предохранителя, а ко второму прикоснуться контролькой, то если светодиод не будет светить, значит, предохранитель в обрыве. Так можно проверять и лампочки накаливания, и наличие контакта в переключателях.

Поиск фазы при наличии нулевого и заземляющего проводников

Если требуется найти фазу в электропроводке, которая имеет фазный, нулевой и заземляющий провода, то с помощью контрольки это легко сделать. Достаточно выполнить три касания проводами контрольки. Нужно присвоить каждому проводу условный номер, например 1, 2 и 3 и по очереди прикасаться к парам проводов 1 – 2, 2 – 3, 3 – 1.

Возможно следующее поведение лампочки. Если при прикосновении к 1 – 2 лампочка не засветилась, значит, провод 3 фазный. Если светит при прикосновении к 2 – 3 и 3 – 1, значит 3 фазный. Смысл простой, при прикосновении к нулевому и заземляющему проводнику лампочка светить не будет, так как практически это проводники, на щитке соединенные вместе.

Вместо контрольки можно включить любой вольтметр переменного тока, рассчитанный на измерение напряжения не менее 300 В. Если одним щупом вольтметра прикоснуться к фазному проводу, а другим к нулевому или заземляющему, то вольтметр покажет напряжение питающей сети.

Поиск фазы и нуля контролькой

Внимание, прикосновение к любым оголенным проводникам при поиске фазы контролькой может привести к поражению электрическим током.

Делается все очень просто, один конец провода контрольки подсоединяется к зачищенной до металла трубе центрального отопления или водопровода, а другим по очереди касаетесь проводам или контактам электропроводки. При прикосновении к фазному проводу лампочка засветит.

Если до металла трубы не добраться, то можно воспользоваться водой, текущей из смесителя. Для этого включаете воду и один провод контрольки помещаете под струю воды как можно ближе к смесителю. Вторым концом провода касаетесь проводов электропроводки. Слабый свет лампочки подскажет Вам, где фаза.

В контрольку лучше всего вкрутить самую маломощную лампочку, я использовал лампочку от подсветки холодильников мощностью 7,5 Вт. Для того, чтобы дотянуться до воды, можно использовать кусок любого провода или стандартный удлинитель.

Поиск фазы и ноля вольтметром или мультиметром

Нахождение фазы вольтметром или мультиметром проводится так же способом, как и контролькой электрика, только вместо концов контрольки подключается щупы прибора.

Для определения нуля в трехфазной сети с помощью тестера или мультиметра достаточно измерять напряжение между проводами, которое между фазами будет равно 380 В, а между нулем и любой из фаз – 220 В. То есть провод, относительно которого вольтметр будет на остальных трех показывать 220 В и есть нулевой.

Поиск фазы и ноля с помощью картошки

Если у Вас под рукой не оказалось технических средств для поиска фазы, то можно с успехом воспользоваться
экзотическим или народным, иначе не назовешь, способом определения фазы, посредством картошки. Не подумайте, что это шутка. Для кого-то это может быть единственно доступный метод, который можно с успехом применить на практике.

Конец одного проводника нужно подсоединить к водопроводной трубе (если она не пластиковая) или батарее отопления. Если труба окрашена, то нужно место присоединения зачистить до металла, чтобы обеспечить электрический контакт. Противоположный его конец воткнуть в срез картошки. Другой проводник тоже втыкается одним концом на максимальном расстоянии от предыдущего в картошку, вторым концом через резистор номиналом не менее 1 Мом по очереди прикасаются к проводам электропроводки. Некоторое время нужно подождать. Если на срезе картошки реакции нет, это ноль, если есть – фаза. Я не рекомендую пользоваться этим методом, если не знаете правил безопасности работы с электрическими установками.

Как видите, на фото вокруг проводов при подсоединении к фазному проводу электропроводки на поверхности среза картошки произошли изменения. При прикосновении к нулевому проводу реакции не последует.

Андрей 19.09.2012

Здравствуйте, я в хрущевке полностью поменял проводку, протянул трехжильный кабель ВВГ 3×2,5. Можно ли на этажном распределительном щитке закрепить к корпусу желтый провод заземления? Электрик с ЖЭУ сказал сделать именно так.

Александр

В квартирах хрушевок и сталинок обычно так и делают, электрик сказал правильно.

что значат эти буквы, какой буквой обозначается заземление

Проверка полярности проводов

Случается, что проводки имеют другие цвета или сочетания, а то и вовсе заключены в белую оболочку без каких-либо знаков. В этом случае необходимо определить полярность при помощи инструментов.

Важно! После определения полярности стоит пометить провода, чтобы не перепутать их в дальнейшем. Отметку можно поставить цветным скотчем, несмываемым фломастером или термоусадочной трубкой

Определить правильную полярность помогут:

Мультиметр: это наиболее простой вариант. На приборе нужно выставить режим замера постоянного тока до 20 В, после подключить черный щуп (минус) в гнездо «COM», красный (плюс) — в гнездо «VΩmA». Затем щупы присоединяют к проводам. Если на экране высветились цифры, значит, щупы подсоединены верно — черный к минусу, красный к плюсу. Если же перед цифрами появился знак минуса («-»), значит, щупы подсоединены неверно: черный — к плюсу, красный — к минусу.

Важно! При использовании мультиметра со стрелкой при правильном подключении значение будет правильным, при неправильном стрелка отклонится в противоположную сторону

• Индикаторная отвертка: при прикосновении к фазному проводу цепь замыкается, контрольная лампа загорается. Это недорогой и надежный инструмент, достаточно долговечный и не требующий дополнительных ресурсов. К минусам стоит отнести малую точность и возможность ложного срабатывания.
• Лампа: нужно вкрутить лампу накаливания в типовой патрон, присоединить провод к известной нулевой линии и по очереди проверять остальные, подключая их. Загоревшаяся лампа будет означать наличие фазы.
• Батарейка: проверяемые проводки нужно подключить одним концом к разным сторонам батареи (к «+» и «-»), вторым концом на пару секунд прикоснуться к выводам динамиков. Если диффузор двигается наружу, провод подключен правильно, если «втягивается» внутрь — неправильно.
• Сырой картофель: его разрезают пополам и втыкают оголенными концами два провода на расстоянии 1-2 см друг от друга. Другие концы подключают к источнику постоянного тока, включают прибор и оставляют на 15-20 минут. Возле положительного образуется пятно зеленого цвета, возле отрицательного появятся пузырьки — выделится водород.

Теплая вода: провода одним концом подключаются к источнику питания, вторые опускают в теплую воду. После включения прибора возле отрицательного провода начнут собираться пузырьки.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

• Беларуси,
• Гонконге,
• Казахстане,
• Сингапуре,
• Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Библия электрика ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гласит: электропроводка по всей длине должна обеспечить возможность легко распознавать изоляцию по ее расцветке.

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила имеет неповторимую расцветку.

• Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
  
• Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
  
• Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.
  

В некоторых европейских странах существуют неизменные стандарты в расцветке проводов по фазе. Силовой для розеток – коричневая, для освещения — красный.

Цвет проводов в трехфазной сети (380 В)

Согласно ПУЭ п.1.1.30 и ГОСТу, действовавшему до 01.01.20011 фазные провода обозначались желтым (L1,A), зеленым (L2,B) и красным (L2,C) цветом .

Сейчас эти фазы имеют серый, коричневый и черный цвета. При прокладке шинопроводов достаточно окрасить соответствующим цветом места подключений к оборудованию и соединений с кабелями.

Друзья, а теперь я бы хотел приведенную выше информацию аргументировать правилами и ГОСТами, в которых это все указано.

Правила и ГОСТ маркировки проводов по цвету

Согласно ПУЭ п.1.1.30 для упрощения ремонтных и монтажных работ, а так же для предотвращения ошибочного подключения проводов токопроводящие части электросети должны иметь буквенно-цифровую и цветовую маркировку, причём наличие одного вида меток не отменяет необходимость использовать другой.

Там же указывается, что маркировка производится согласно ГОСТ Р 50462-92. В п.3.1.1 этого документа указывается, какие цвета изоляции проводов и окраски шин допускается применять для маркировки. Необходимый цвет отображается на электросхемах буквенным кодом. Соотношение цветов и букв определяется ГОСТом 28763-90

Конкретное указание, какого цвета фаза, отмечено в ПУЭ п.1.1.29:

• нулевой проводник обозначается голубым цветом и буквой «N»;
• заземляющий проводник обозначается жёлто-зелёными продольными полосами и буквами «РЕ»;
• провод, совмещающий функции заземления и нейтрали имеет голубой цвет, на концах должны находиться жёлто-зелёные бирки, буквенное обозначение такого проводника «PEN».

Все остальные цвета допускаются для обозначения фазных проводников. В трёхжильных кабелях обычно используется коричневый цвет, в пятижильных белый и другие цвета.

Изменения в ГОСТ

В частности, в п.5.2.3 указывается, каким цветом обозначается фаза. Рекомендованными цветами для таких проводников являются серый, коричневый и черный. Этим новые правила отличаются от действовавших много лет стандартных цветов — жёлтого, зелёного и красного (привычная в союзе ЖЗК).

Информация! Новая цветовая маркировка используется для того, чтобы избежать путаницы — жёлто-зелёную окраску имеет заземляющий проводник.

Согласно ГОСТ Р 50462-2009 п.5.2.1 жёлтый и зелёный проводники по отдельности использовать запрещено, если есть опасность ошибочной индентификации.

Несмотря на введение в действие нового ГОСТа, нет необходимости переделывать существующую электропроводку. Новые правила являются обязательными только при прокладке новых сетей или замене старой проводки.

При отсутствии возможности использовать проводники с изоляцией необходимого цвета концы проводов необходимо пометить одним из следующих способов:

• надеть кусочки ПХВ или термоусадочной трубки необходимого цвета;
• намотать изоляционную ленту;
• на концы проводов напрессовать наконечники НШВИ.

Что делать если цветовая маркировка не совпадает?

При выполнении ремонтных работ возникает необходимость определить, какого цвета фаза в существующей электропроводке. Для этого необходимо учитывать несколько правил:

1. 1. Жёлто-зелёный проводник ВСЕГДА является заземляющим РЕ
2. 2. Синий (голубой) всегда должен быть нейтралью N (нулем).
3. 3. В однофазной проводке у фазного провода должна быть коричневая оболочка. Вместо коричневого фаза может обозначаться другими приоритетными цветами (серый, белый, красный и т.п.). Она не должна быть синей или жёлто-зелёной.
4. 4. При отсутствии в кабеле проводов желто-зеленого цвета, но есть просто зелёный к заземлению подключается зелёный проводник.

При подключении двухклавишного выключателя задействуются три жилы кабеля и часто можно встретить картину, когда в распределительной коробке на общую клемму выключателя фаза подается через желто-зелёную жилу. Так делать не рекомендуется! «Общая фаза» в таких случаях должна быть коричневой или другого приоритетного цвета (серый, белый, красный и т.п.).

Если вышло так, что все провода одного цвета или цвет обозначения фаза ноль земля отличается от указанных выше, то для маркировки можно использовать цветную изоленту или термоусадочную трубку.

Важно! Наличие цветовой маркировки и бирок на концах проводов не отменяет необходимость отключения автоматического выключателя и проверки отсутствия напряжения при ремонте

Соблюдение всех правил цветовой маркировки проводов позволит упростить ремонтные работы и поможет избежать ошибок при монтаже электропроводки.

http://domashnysvet.ru/elektroprovodka/markirovka-provodov-po-cvetamhttp://elektrika.expert/provodka/cvet-provodov-v-jelektroprovodke.htmlhttp://stroychik.ru/elektrika/cvetovaya-markirovka-provodovhttp://electricvdome.ru/montaj-electroprivodki/kakogo-cveta-faza.html

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике
введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n)
и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

Мировые производители бытовой техники при сборке своего оборудования используют цветовую маркировку монтажных проводов. Она представляет собой обозначение в электрике L и N. Благодаря строго определенному окрасу, мастер может быстро определить, какой из проводов является фазным, нулевым или заземляющим

Это важно при подключении или отключении оборудования от электропитания

В чем отличие фазного проводника от нулевого?

Назначение фазного кабеля – подача электрической энергии к нужному месту. Если говорить о трехфазной электросети, то в ней на единственный нулевой провод (нейтральный) приходится три токоподающих. Это обусловлено тем, что поток электронов в цепи такого типа имеет фазовый сдвиг, равный 120 градусам, и наличия в ней одного нейтрального кабеля вполне достаточно. Разность потенциалов на фазном проводе составляет 220В, в то время как нулевой, как и заземляющий, не находится под напряжением. На паре фазных проводников значение напряжения составляет 380 В.

Линейные кабели предназначены для соединения нагрузочной фазы с генераторной. Назначение нейтрального провода (рабочего нуля) заключается в соединении нулей нагрузки и генератора. От генератора поток электронов перемещается к нагрузке по линейным проводникам, а его обратное движение происходит по нулевым кабелям.

Нулевой провод, как было сказано выше, не находится под напряжением. Этот проводник выполняет защитную функцию.

Таким образом, за повреждением установки последует ее быстрое отключение от общей сети.

В современной проводке оболочка нейтрального проводника бывает синей или голубой. В старых схемах рабочий нулевой провод (нейтраль) совмещен с защитным. Такой кабель имеет покрытие желто-зеленого цвета.

В зависимости от назначения электропередающей линии она может иметь:

• Глухозаземленный нейтральный кабель.
• Изолированный нулевой провод.
• Эффективно-заземленный ноль.

Первый тип линий все чаще используется при обустройстве современных жилых зданий.

Чтобы такая сеть функционировала правильно, энергия для нее вырабатывается трехфазными генераторами и доставляется также по трем фазным проводникам, находящимся под высоким напряжением. Рабочий ноль, являющийся по счету четвертым проводом, подается от этой же генераторной установки.

Наглядно про разницу между фазой и нолем на видео:

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки . Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой , мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

• Беларуси,
• Гонконге,
• Казахстане,
• Сингапуре,
• Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети , и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

На для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Библия электрика ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гласит: электропроводка по всей длине должна обеспечить возможность легко распознавать изоляцию по ее расцветке.

В домашней электросети, как правило, прокладывают трехжильный проводник, каждая жила имеет неповторимую расцветку.

• Рабочий нуль (N) – синего цвета, иногда красный.
  
• Нулевой защитный проводник (PE) – желто-зеленого цвета.
  
• Фаза (L) – может быть белой, черной, коричневой.
  

В некоторых европейских странах существуют неизменные стандарты в расцветке проводов по фазе. Силовой для розеток – коричневая, для освещения — красный.

Заводские стандарты

Традиционно при создании трехфазных сетей все кабели имели раскрас согласно нормативной документации прошлых лет. В проводке, которой более 7 лет, согласно ПУЭ строго соблюдалась следующая маркировка:

• Фаза А — желтая, возможна зеленоватая продольная прожилка.
• Фаза В — выраженного зеленого колера, иногда неонового оттенка.
• Фаза С — красная.
• Ноль — допускался сизого или нейтрального серого тона.

Распространенная трехфазная проводка обозначалась аббревиатурой Ж-З-К.

Если вы имеете дело со старой разводкой времен СССР, то колер проводников будет только монохромным: черным или белым. Электромонтеры рекомендуют не рисковать — нужно при расключении дать питание и определить вид жил электрического провода при помощи контрольки.

С 2011 года на территории РФ стал функционировать ГОСТ РФ 50462-2009. В нем предусмотрены новые цвета для промышленных проводников. Для фаз допустимы оттенки: А — классический коричневатый, В — насыщенный черный, С — серый, приближенный к «металлик». Но контрастность таких материалов оказалась неудобной, и электрики при монтаже стандартных систем по-прежнему предпочитают формуле К-Ч-С старую Ж-З-К гамму. Яркие жилы лучше видны при любом освещении, контрастность оформления дает быстрое понимание ситуации.

Буквенное обозначение упрощает распознавание нюансов схем: A — это L или L1, B — только L2. C — L3, а ноль —N. Поэтому сведущему умельцу сразу будет понятно какого цвета провод фаза при составлении цепи.

Согласно общепринятым стандартам при создании электрических цепей переменного либо постоянного тока с применением проводников с защитой допустимы все вышеназванные оттенки.

Комплектация евророзетки подразумевает наличие трех составляющих: яркого фазного (он может быть красным, лиловым, коричневым или другого сочного тона), безопасного для человека нуля сине-голубого оттенка, защиты в желтом или зеленом колере. Маркировка проводов признается только общепринятая.

Цветовая маркировка проводов

Цвет жилы заземления

С 01.01.2011 цвет жилы заземления (или зануления) может быть только желто-зеленой. Эта цветовая маркировка проводов соблюдается и при составлении схем, на которых такие жилы подписываются латинскими буквами РЕ. Не всегда на кабелях расцветка одной из жил предназначена для заземления – обычно она делается если в кабеле три, пять или больше жил.

Отдельного внимания заслуживают PEN-провода с совмещенными «землей» и «нолем». Подключения такого типа все еще часто встречаются в старых зданиях, в которых электрификация проводилась по устаревшим нормам и до сих пор не обновлялась. Если кабель укладывался по правилам, то использовался синий цвет изоляции, а на кончики и места стыков надевались желто-зеленые кембрики. Хотя, можно встретить и цвет провода заземления (зануления) с точностью до наоборот – желто-зеленый с синими кончиками.

Защитное заземление является обязательным при прокладке линий в жилых и промышленных помещениях и регулируется стандартами ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Провод нулевой заземляющий должен иметь как можно меньшее сопротивление, то же самое касается заземляющего контура. Если все работы по монтажу выполнено правильно, то заземление будет надежным защитником жизни и здоровья человека в случае появления неисправностей электролинии. Как итог – правильная пометка кабелей для заземления имеет решающее значение, а зануление вообще не должно применяться. Во всех новых домах проводка делается по новым правилам, а старые поставлены в очередь для ее замены.

Оцените статью:

Цвет проводов в электропроводке и маркировка: фаза, ноль, земля

Что такое цветовая маркировка проводов и кабелей в электрике должен знать каждый электрик, даже домашний! Это полезно знать при монтажа проводки или ее ремонте. Ниже вы найдете подробные описания расцветки проводов в электропроводке с рекомендациями.

Как окрашиваются провода фазы

Провод фаза – это те самые 220 вольт. Прикосновение к ним может вызвать сильный удар током, поэтому их принято окрашивать в яркие, контрастные тона.

Традиционная окраска фазного провода  — это красный или коричневый. Эта тенденция сохраняется во всех ГОСТовских кабелях, что позволяет без проблем определить необходимый кабель.

Маркировка проводов и кабелей для трехфазных сетей отличается. В частных домах и квартирах они практически не встречаются – это промышленный стандарт, но все же иногда их используют.

Трехфазное цветовое обозначение выглядит следующим образом:

• L1, иногда обозначается, как «А» — желтый;
• L2 (В) – зеленый;
• L3 (С) – красный.

По правилам устройства электроустановок (ПУЭ), цвет кабеля должен сохраняться во всей проводке и не меняться.

Цвет провода заземления

Желто-зеленый провод – это заземление. Сейчас оно считается обязательным, но ранее его использование было мало распространенным. На схемах его маркируют аббревиатурой РЕ. В домах старого типа иногда встречается  маркировка PEN, то есть совмещение заземления с нейтралью.

На данный момент такое совмещение малораспространенно, но провода подобного типа еще выпускают. Кроме стандартного желто-зеленого окраса здесь добавлен голубой.

Цвет нулевого провода

Ноль или l n в электрике – это синий провод, но не обязательно. Иногда он обозначается белым, синим с белой полосой или голубым.

Как правило, цвета фазы и нуля контрастны, чтобы вы могли быстро определить, где какой-провод находится.

Ручная цветовая разметка

Не имеет значения в электрике какого цвета обозначаются провода в сети переменного тока. Плюс с минусом как бы постоянно меняются друг с другом, чтобы вы не спалили технику. А так как полярность проводов, электрики часто подключают провода в произвольном порядке. Поэтому на заземлении может внезапно оказаться фаза.

Аналогично проводку часто прокладывают одноцветными кабелями. Здесь в принципе невозможно определить, где и что находится. В этом случае нужно найти фазу с нулем и промаркировать.

Как определить фазу и ноль

Перед тем, как сделать обозначение проводов по маркерам, необходимо найти фазу. Сделать это можно 2 способами:

1. Отвертка-индикатор. Простейший инструмент для определения фазности. Достаточно вставить его в отверстие розетки и дотронуться до контакта на ручке. Если светодиод загорелся – значит вы нашли фазу. Если нет – то это ноль. Обратите внимание, что метод подходит только для однофазных сетей, то есть 220. В случае с трехфазной проводкой метод не работает.
2. Мультиметр. Если нет индикатора, можно воспользоваться мультиметром. Поставьте рычаг в положение переменного напряжения 220 вольт. Теперь вставьте щупы в отверстия и посмотрите на дисплей. Если показывает «220 +-«, значит на месте красного щупа находится фаза. Если «-220» — фазировка неправильная и необходимо поменять щупы местами.

Как разметить провода

В общем, сортировку проводов по цветам можно производить по разному. Основная задача – сделать ее понятнее и проще, чтобы в дальнейшем вы не путались. Задача заключается в определении фазировки (ее определение описано в предыдущем пункте) и маркировки. Вот 3 способа, которые позволят это сделать.

Малярной лентой

Подходит на случай, если вы проводите ремонт и нужен краткосрочный маркер. Просто оторвите кусочек малярной ленты и подпишите ее (фаза, ноль или заземление).

Способ подходит только как временное решение! Во-первых, малярная лента ненадежна. Надпись может стереться или наклейка отвалится. Во-вторых, это небезопасно. Клей малярки легко воспламеняется.

Изолентой

Если вы когда-нибудь задумывались, почему синяя изолента именно такого цвета. Дело в том, что это цвет нулевого провода!

В продаже есть красная, синяя, черная, зеленая и даже желто-зеленая изолента, чтобы помечать провода разного назначения. Этот способ быстрый и простой – его можно использовать на длительной дистанции.

Маркировка проводов по цвету делается просто – отрежьте кусочек и обмотайте возле открытой жилы.

Примечание. Берите хорошую изоленту с сильной адгезией. Она не сорвется и продержится до замены проводки.

Термоусадочная трубка

Способ аналогичный предыдущему. В продаже есть термоусадка разного цвета, повторяющаяся ГОСТовскую маркировку.

В магазине продаются нарезанные наборы специально для этих целей. После того, как вы вставите провод в трубку – прогрейте ее зажигалкой. Под действием температуры она сожмется и плотно обожмет жилу.

Кабельные маркеры

Пластиковые насадки, натягивающиеся на жилу. Продаются под разное сечение кабеля, благодаря чему плотно фиксируются и не спадают. Метод достаточно удобный, так как пластик негорючий и безопасный.

Электрики также обозначают таким образом линию проводов, чтобы не запутаться при демонтаже или ремонте.

Цветные маркеры

Еще более удобный способ, позволяющий значительно упростить организацию. Каждый маркер имеет свой цвет и цифру, чтобы обозначить одну электролинию. Фиксируются аналогично предыдущему типу. Их минус: почти всегда продаются бобинами по 100 штук и более. Редко в магазинах встречаются поштучная фасовка.

Кабельные стяжки

Подходят не только для маркировки электропроводов, но и для их организации. Например, фазные провода в 380В сети можно совместить в один пучок. На них присутствует специальная плашка, где можно записать важную информацию. Продаются также пачками, но зато в разноцветном комплекте. Наносится разметка обычным перманентным маркером, чтобы она не стерлась со временем.

Что такое ток нулевой последовательности? Определение и объяснение

Определение: Несбалансированный ток, протекающий в цепи во время замыкания на землю, известен как ток нулевой последовательности или постоянная составляющая тока короткого замыкания. Нулевая последовательность фаз означает, что величина трех фаз имеет нулевое смещение фаз. линии представляют ток нулевой последовательности, и он обнаруживается путем сложения вектора трехфазного тока. Уравнение ниже выражает ток нулевой последовательности,

Обмотка, соединенная треугольником

Обмотка, соединенная треугольником, показана на рисунке ниже.Ток нулевой последовательности фаз a, b и c равны по величине и синфазны друг с другом. Он циркулирует в фазных обмотках соединения треугольником, как показано на рисунке ниже. Токи нулевой последовательности возникают из-за наличия напряжения нулевой последовательности.

По KCL в узле a получаем

Аналогичным образом, применяя KCL в узлах B и C, мы получаем

Приведенное выше уравнение показывает, что в соединении треугольником отсутствует ток нулевой последовательности из-за отсутствия обратных путей этого тока.

Поскольку в линии нет обратного пути для тока нулевой последовательности, импеданс цепи становится бесконечным. Этот бесконечный импеданс показан разомкнутой цепью в точке P в однофазной эквивалентной цепи нулевой последовательности для цепи, соединенной треугольником. с полным сопротивлением нулевой последовательности Z ₀ .

Но для тока нулевой последовательности существует замкнутый путь в схеме треугольника. На это указывает соединение импеданса нулевой последовательности Z ₀ с током нулевой последовательности.

Обмотка, соединенная звездой с нейтралью, изолированной от земли

Рассмотрим обмотку, соединенную звездой, без возврата нейтрали, как показано на рисунке ниже.

В данном случае

Приведенное выше уравнение показывает, что ток нулевой последовательности равен нулю в трехфазной трехпроводной системе без нейтрали.

Звезда подключена без нейтрали

На рисунке ниже показана обмотка, соединенная звездой с заземленной нейтралью.

Здесь,

Следовательно,

Приведенное выше уравнение показывает, что для трехфазной системы с заземлением ток нулевой последовательности будет течь как от фазной обмотки, так и по линиям.

Фазы и провода при распределении энергии переменного тока

Распределение мощности переменного тока

Передача энергии переменного тока всегда осуществляется при высоком напряжении и в основном по 3-фазной системе . Использование однофазной системы ограничено однофазными электрическими железными дорогами.Однофазная передача энергии используется только на короткие расстояния и при относительно низких напряжениях.

Фазы и провода при распределении мощности переменного тока

Кстати, знаете ли вы, что для трехфазной передачи энергии требуется меньше меди , чем для однофазной или двухфазной передачи энергии.

Распределительная система начинается либо на подстанции, где мощность передается по воздушным линиям электропередачи и понижается с помощью трансформаторов, либо, в некоторых случаях, на самой генерирующей станции.Если задействована большая территория, можно использовать первичное и вторичное распределение.

Что касается фаз , для распределения мощности переменного тока доступны шесть следующих систем:

1. Однофазная, 2-проводная система
2. Однофазная, 3-проводная система
3. Двухфазная, 3 -проводная система
4. Двухфазная, 4-проводная система
5. Трехфазная, 3-проводная система
6. Трехфазная, 4-проводная система

I. Однофазная, 2-проводная система

It показан на рис. 1 (а) и (б).На рисунке 1 (a) один из двух проводов заземлен, тогда как на рисунке 1 (b) средняя точка фазной обмотки заземлена .

Рисунок 1 — Однофазная 2-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑

II. Однофазная 3-проводная система

Однофазная 3-проводная система в принципе идентична 3-проводной системе постоянного тока . Как показано на Рисунке 2, третий провод или нейтраль подключается к центру вторичной обмотки трансформатора и заземляется для защиты персонала от поражения электрическим током в случае выхода из строя изоляции трансформатора или высоковольтного провода главного контакта вторичной обмотки.

Рисунок 2 — Однофазная 3-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑

III. Двухфазная, трехпроводная система

Эта система все еще используется в некоторых местах. Третий провод берется от соединения двухфазных обмоток I и II, напряжения которых находятся в квадратуре друг с другом, как показано на рисунке 3.

Если напряжение между третьим или нулевым проводом и любым из двух проводов равно V, тогда напряжение между внешними проводами равно V, как показано.По сравнению с 2-фазной 4-проводной системой, 3-проводная система имеет дефект , который вызывает несимметрию напряжения из-за несимметричного падения напряжения в нейтрали.

Рисунок 3 — Двухфазная, 3-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑

IV. Двухфазная, 4-проводная система

Как показано на Рисунке 4, четыре провода отводятся от концов двухфазных обмоток, а средние точки обмоток соединяются вместе.

Как и раньше, напряжения двух обмоток находятся в квадратуре друг с другом, и точка соединения может быть или не быть заземлена.Если напряжение между двумя проводами фазной обмотки равно V, то напряжение между одним проводом фазы I и одним проводом фазы II составляет 0,707 В .

Рисунок 4 — Двухфазная 4-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑

В. Трехфазная 3-проводная система

Трехфазные системы широко используются. Трехпроводная система может быть соединена треугольником или звездой, точка звезды обычно заземлена .

Напряжение между линиями составляет В, при соединении треугольником и √3 В, в случае соединения звездой, где V — напряжение каждой фазы, как показано на рисунках 5 (a) и (b) соответственно.

Рисунок 5 — Трехфазная, 3-проводная система

Вернуться к Распределительным системам ↑

VI. Трехфазная, 4-проводная система

4-й, или нейтральный, провод выводится из точки звезды при соединении звездой, как показано на рисунке 6, и имеет половину поперечного сечения внешних или линейных проводов. Если V — напряжение каждой обмотки, то линейное напряжение составляет 3 В . Обычно фазное напряжение, то есть напряжение между любой внешней стороной и нейтралью для симметричной системы, составляет 230 В , так что напряжение между любыми двумя линиями или выходами составляет 3 × 230 = 400 В .

Рисунок 6 — Трехфазная, 4-проводная система

Однофазные осветительные нагрузки для жилых помещений или однофазные двигатели, работающие от 230 В , подключаются между нейтралью и любым одним из проводов линии. Эти нагрузки подключаются симметрично, так что линейные провода нагружаются одинаково. Следовательно, результирующий ток в нейтральном проводе равен нулю или минимум .

Трехфазные асинхронные двигатели, требующие более высокого напряжения — 400 В или около того, подключаются напрямую к линиям.

Вернуться к Распределительным системам ↑

Трехфазное руководство — Токи в треугольнике //

Справочная информация // Учебник по электротехнике — Б.Л. Theraja (Покупка на Amazon)

Знайте разницу между трехфазным и однофазным питанием

По всей Северной Америке дома питаются от однофазной электросети напряжением 120 вольт.Типичная коробка автоматических выключателей в жилых помещениях показывает четыре провода, идущие в наши дома: два «горячих» провода, нейтральный провод и заземление. Два «горячих» провода несут 240 В переменного тока, который используется для тяжелых бытовых приборов, таких как электрические плиты и сушилки. Однако напряжение между горячим проводом и нейтральным проводом составляет 120 В переменного тока, от которого питается все остальное в наших домах.

Однако производственные предприятия по производству электроэнергии в Северной Америке передают трехфазную энергию сверхвысокого напряжения в диапазоне от 230 кВ до 500 кВ.При внимательном рассмотрении линий электропередачи высокого напряжения можно обнаружить три отдельных проводника, каждый из которых проводит ток, а также нейтральный провод. Распределение трехфазной энергии обходится дешевле, потому что линии передачи для трехфазной энергии не нуждаются в медных проводах такого же диаметра, как в однофазной линии передачи. Кроме того, трехфазное соединение обеспечивает гибкость при подключении к сервису и может предоставить клиентам не только обычную услугу 120 В переменного тока, но также и 208 В переменного тока. Практически каждое промышленное здание, включая ваше, получает трехфазное питание, так как оно имеет много преимуществ перед однофазным.

Проектирование или переоборудование центра обработки данных для использования трехфазного питания окупается, но некоторые центры не понимают преимуществ, которые дает трехфазное питание. Давайте посмотрим на различия между однофазным и трехфазным питанием, чтобы понять, почему трехфазное питание не только обеспечивает реальную экономию затрат, но и создает более эффективный центр обработки данных.

Проблема с однофазным двигателем

Обычная однофазная сеть на 120 В переменного тока, работающая при 60 Гц, не может обеспечить непрерывное питание.На этой частоте синусоидальная волна переменного тока пересекает нулевую точку 120 раз в секунду. Лучше всего понимать, что мощность измеряется в ваттах, а ватты — это произведение приложенного напряжения на амперы тока, протекающего в цепи (W = V x A).

Когда напряжение или ток пересекает нулевую точку, подаваемая электрическая мощность падает до нуля. На практике эти мгновенные падения до нуля не оказывают заметного влияния на оборудование в цепи. Например, если оборудование представляет собой двигатель, механическая инерция его вращающегося якоря «проезжает» через нулевые точки.(Однако эти пересечения нулевой точки действительно складываются. Двигатели, работающие от однофазного источника питания, имеют более короткий срок службы, чем двигатели, рассчитанные на трехфазное питание). Точно так же, если оборудование, находящееся под нагрузкой, представляет собой твердотельную электронику, сглаживающие конденсаторы в фильтре источника питания «буферизуют» эти нулевые точки.

Трехфазное питание, с другой стороны, состоит из трех синусоид, разделенных на 120 градусов. Эта форма мощности создается генератором переменного тока с тремя независимыми обмотками, каждая из которых находится на расстоянии 120 градусов друг от друга.Каждый ток (фаза) проходит по отдельному проводнику. Из-за фазового соотношения ни напряжение, ни ток, приложенные к IT-нагрузке, никогда не падают до нуля. Это означает, что трехфазное питание при заданном напряжении может обеспечить большую мощность. Фактически, это примерно в 1,7 раза больше мощности однофазного источника питания.

В последние годы увеличилась вычислительная мощность, которую можно сконфигурировать в одной стойке. Не так давно в стойке могло быть до десяти серверов, потребляющих 5 кВт. Теперь, из-за непрекращающейся миниатюризации и неудержимого развития технологий, та же самая стойка может вмещать четыре или пять десятков серверов и потреблять более 15 кВт.

Для однофазного питания стойки мощностью 15 кВт при 120 В переменного тока требуется 125 А. Медь, необходимая для безопасного проведения этого тока, AWG 4, имеет диаметр почти четверть дюйма. [1] С ним сложно работать, и с ним дорого. Понятно, что однофазный режим для таких нагрузок нецелесообразен. Однако в трехфазной системе каждый проводник AWG 11 диаметром всего 0,09 дюйма может выдерживать только около 42 ампер. Если вы хотите подробнее изучить арифметику, стоящую за этим, прочтите наш блог «Трехфазные разветвители питания на 208 В (стоечные блоки распределения питания), раскрытие тайны, часть II: понимание емкости».

Как трехфазное питание может помочь

Ваш выбор энергосистемы может принести вам эффективность и экономию или негибкость и чрезмерные затраты. Однофазное питание идеально подходит для бытовых пользователей, у которых наибольшая нагрузка приходится на сушилку или электрическую плиту. Однако центрам обработки данных необходимо учитывать преимущества трехфазного питания. К ним относятся:

• Может работать как с устройствами на 120 В переменного тока, так и на 208 В переменного тока от одного источника питания, при необходимости смешивая и согласовывая блоки PDU.
• Трехфазный режим позволяет вам сегодня использовать все ваши устройства при напряжении 120 В переменного тока, но можно выполнить обновление до 208 В переменного тока, просто заменив блоки распределения питания, что можно сделать быстро и без значительных простоев.
• Стоимость кабельной разводки резко снижается, если трехфазное питание подается непосредственно в серверные шкафы.
• Уменьшается как работа электриков, устанавливающих кабели переменного тока, так и общее время установки.

Если вы ищете способы обеспечить соответствие вашего центра обработки данных требованиям будущего, используя трехфазное питание, узнайте, как блоки распределения питания вписываются в набор необходимых вам решений.

Спонсором этого сообщения в блоге является Raritan.

Объяснение трехфазного питания

| Объяснение трехфазного питания

В этом видео подробно рассматривается трехфазное питание и объясняется, как оно работает.Трехфазную мощность можно определить как общий метод производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это разновидность многофазной системы, которая является наиболее распространенным методом передачи электроэнергии в электрических сетях во всем мире.

Дополнительные ресурсы Raritan

Расшифровка стенограммы:
Добро пожаловать в это анимированное видео, в котором быстро объясняется трехфазное питание. Я также объясню загадку того, почему 3 линии электропередачи разнесены на 120 градусов, потому что это важный момент для понимания трехфазного питания.

Питание, которое поступает в центр обработки данных, обычно представляет собой трехфазное питание переменного тока, что означает трехфазное питание переменного тока.

Давайте посмотрим на упрощенный пример того, как генерируется трехфазная мощность.

Этот пример отличается от того, что я использовал бы для описания того, как трехфазный двигатель использует мощность. В видео с переменным током мы показали, как вращение магнита мимо одного провода заставляет ток течь вперед и назад. Теперь мы собираемся покрутить магнит через 3 провода и посмотреть, как он влияет на ток в каждом из проводов.

В этом трехфазном примере северный положительный конец магнита направлен прямо вверх по линии один.

Чтобы облегчить объяснение концепции, давайте воспользуемся циферблатом и скажем, что первая линия находится в позиции двенадцати часов. Электроны в строке 1 будут течь к северному полюсу магнита. Что происходит, когда магнит теперь поворачивается на 90 градусов?

Как мы видели на видео с переменным током, поскольку магнит перпендикулярен линии 1, электроны в линии 1 перестанут двигаться.Затем, когда магнит поворачивается более чем на 90 градусов, южный полюс магнита приближается к линии один, и электроны меняют направление, что означает, что направление тока изменится на противоположное. Это было подробно описано в видео по переменному току. Если вы нажали на это видео, не понимая, что такое переменный ток, сначала просмотрите это видео.

Глядя на график, вы можете понять, почему я выбрал аналоговый циферблат. Круг составляет 360 градусов, и часы делят круг на 12 частей, так что каждый час покрывает 30 градусов круга.Переход от 12 к 3 составляет 90 градусов, а переход от 12 к 4 — 120 градусов.

При генерации трехфазного питания медные провода расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга. Итак, когда вы находитесь в позиции «четыре часа» в нашем примере, это 120 градусов от первой линии. А в положении «восемь часов» он находится на 120 градусах от обоих положений: «4 часа» и «12 часов». Три линии равномерно расположены по кругу.

Если северный полюс находится ближе к одному из трех проводов, электроны движутся в этом направлении.Чем ближе южный полюс подходит к каждому проводу, тем больше электроны удаляются от южного полюса. В каждой из этих трех линий, поскольку электроны движутся вперед и назад, они не всегда движутся в том же направлении или с той же скоростью, что и две другие линии.

Давайте еще раз посмотрим на пример. Когда магнит вращается, когда северный полюс находится в положении 1 часа, он становится перпендикулярным линии 2, поэтому, конечно, электроны перестают двигаться по линии 2. Но они все еще движутся по линии 1, привлеченные более близким северным полюсом, и они движутся по линии 3, которую отталкивает южный полюс.Когда северный полюс магнита смотрит на 2 часа, тогда на линии 1 и [линию] 2 воздействует северный полюс, но южный полюс находится прямо напротив линии 3, так что теперь у него пиковый ток. В 3 часа магнит перпендикулярен линии 1, поэтому электроны перестают двигаться, но на линию 2 влияет северный полюс, а на линию 3 — южный полюс, поэтому ток течет по линиям 2 и 3.

Надеюсь , этот пример показывает вам, как в любое время ток всегда течет как минимум по 2 линиям. Он также показывает взаимосвязь между 3 линиями при вращении магнита по кругу.Когда магнит вращается вокруг циферблата, на каждую из трех линий будет воздействовать либо северный, либо южный полюс, за исключением случаев, когда магнит перпендикулярен линии.

Давайте сосредоточимся на линии 1. Это пик тока, когда северный полюс указывает на 12 и 6 часов. Это при нулевом токе, когда северный полюс указывает на 3 и 9 часов. Только 1 из 3 линий всегда находится на пике, но поскольку есть 3 линии, есть 3 положительных пика и 3 отрицательных пика для каждого цикла.В 6 различных положениях на циферблате одна из линий находится на пике. Позиции 12 и 6 — это чередующиеся пики линии 1, позиции 2 и 8 — чередующиеся пики линии 3, а 4 и 10 — чередующиеся пики линии 2.

Теперь давайте объясним те запутанные формы сигналов, которые часто используются для изображения трех фаз. Если вы посмотрите на пример формы сигнала, вы увидите первую строку синего цвета, которая начинается с нуля. Это означает, что магнит перпендикулярен этой линии. По мере движения магнита вы можете видеть, как ток достигает своего пика.Затем, когда положительный полюс вращается мимо этого провода, ток начинает ослабевать, пока магнит снова не станет перпендикулярным, что приводит к нулевому току. Когда отрицательный полюс начинает приближаться, ток меняет направление и движется в другом направлении к другому пику, прежде чем вернуться к нулевому току. Это завершает 1 полный цикл для этой линии.

Для того, чтобы двумерная диаграмма показывала взаимосвязь между линиями, теперь на ней отображается зазор, обозначающий время, за которое магнит вращается на 120 градусов.Это когда красная линия имеет нулевой ток. По мере того как магнит продолжает вращаться, красная линия будет двигаться в сторону своего пикового положительного тока, затем вернется к нулю, после чего ток изменит направление. График также показывает, что третья линия начнется при нулевом токе через 120 градусов после второй строки. Итак, если вы посмотрите на эти 3 линии, вы увидите, что когда одна линия находится на пике, другие 2 линии все еще генерируют ток, но они не на полную мощность, то есть они не на пике. Таким образом, когда электроны текут от положительного пика к отрицательному, ток отображается как текущий от положительных значений к отрицательным.Помните, что положительные и отрицательные стороны не отменяют друг друга. Положительный и отрицательный оттенки используются только для описания чередования тока.

В трехфазной цепи вы обычно берете одну из трех токоведущих линий и подключаете ее к другой из трех токоведущих линий. Одно исключение из этого описано в видео «Дельта-звезда».

В качестве примера возьмем трехфазную линию на 208 В. Каждая из 3 линий будет передавать 120 вольт. Если вы посмотрите на диаграмму, вы легко увидите выходную мощность любых двух линий.Если одна линия на пике, другая линия не на пике. Вот почему в трехфазной цепи неправильно умножать 120 вольт на 2, чтобы получить 240 вольт.

Итак, если вам интересно, почему у вас дома есть 110/120 вольт для обычных розеток, но у вас также есть приборы на 220/240 вольт, что дает? Что ж, это не трехфазное питание. Фактически это 2 однофазные линии.

Так как же рассчитать мощность объединения двух линий в трехфазную цепь? Формула рассчитывается как умножение вольт на квадратный корень из 3, который округляется до 1.732. Для 2 линий, каждая по 120 вольт, вычисление для этого составляет 120 вольт, умноженное на 1,732, и результат округляется до 208 вольт.

Вот почему мы называем это трехфазной цепью на 208 вольт или трехфазной линией на 208 вольт. Трехфазная цепь на 400 вольт означает, что каждая из трех линий проходит по 230 вольт.

Последняя тема, о которой я расскажу в этом видео: почему компании и центры обработки данных используют 3 фазы?

А сейчас позвольте дать вам простой обзор. Для трехфазного подключения вы подключаете линию 1 к линии 2 и получаете 208 вольт.В то же время вы [можете] подключить линию 2 к линии 3 и получить 208 вольт. И вы [можете] соединить линию 3 с линией 1 и получить 208 вольт. Если провод может выдавать 30 ампер, то передаваемая мощность составляет 208 вольт, умноженное на 30 ампер, умноженное на 1,732, при общей доступной мощности 10,8 кВА.

Для сравнения, для однофазной 30-амперной цепи с напряжением 208 В вы получите только 6,2 кВА. Обычно 3 фазы обеспечивают большую мощность.

Существуют и другие факторы, почему гораздо лучше подавать трехфазное питание в стойку центра обработки данных, чем использовать однофазное питание, и эти факторы обсуждаются в видео в зависимости от напряжения и силы тока, а также в видео с напряжением 208 и 400 вольт.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК — прикладное промышленное электричество

переменного тока

Большинство студентов, изучающих электричество, начинают свое изучение с так называемого постоянного тока (DC), то есть электричества, протекающего в постоянном направлении и / или обладающего напряжением постоянной полярности. Постоянный ток — это вид электричества, производимого батареей (с определенными положительными и отрицательными клеммами), или вид заряда, генерируемый при трении определенных типов материалов друг о друга.

Переменный ток против постоянного

Такой же полезный и простой для понимания, как постоянный ток, это не единственный используемый «вид» электричества. Определенные источники электричества (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) естественным образом вырабатывают напряжения, меняющие полярность, меняя положительную и отрицательную на противоположные с течением времени. Либо как полярность переключения напряжения, либо как направление переключения тока вперед и назад, этот «вид» электричества известен как переменный ток (AC):

Рисунок 4.1 Постоянный и переменный ток

В то время как знакомый символ батареи используется как общий символ для любого источника постоянного напряжения, круг с волнистой линией внутри является общим символом для любого источника переменного напряжения.

Кто-то может задаться вопросом, зачем вообще возиться с такой вещью, как кондиционер. Верно, что в некоторых случаях переменный ток не имеет практического преимущества перед постоянным током. В приложениях, где электричество используется для рассеивания энергии в виде тепла, полярность или направление тока не имеют значения, пока на нагрузку подается достаточное напряжение и ток для получения желаемого тепла (рассеивание мощности).Однако с помощью переменного тока можно создавать электрические генераторы, двигатели и системы распределения энергии, которые намного более эффективны, чем постоянный ток, и поэтому мы обнаруживаем, что переменный ток используется преимущественно во всем мире в приложениях с большой мощностью. Чтобы объяснить подробности того, почему это так, необходимы некоторые базовые знания о AC.

Генераторы переменного тока

Если машина сконструирована так, чтобы вращать магнитное поле вокруг набора неподвижных катушек с проволокой с вращением вала, то в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея на катушках с проволокой будет создаваться переменное напряжение.Это основной принцип работы генератора переменного тока, также известного как генератор переменного тока :

Рисунок 4.2 Работа генератора переменного тока

Обратите внимание на то, как полярность напряжения на проволочных катушках меняется на противоположные по мере прохождения противоположных полюсов вращающегося магнита. При подключении к нагрузке эта реверсивная полярность напряжения создает реверсивное направление тока в цепи. Чем быстрее вращается вал генератора, тем быстрее будет вращаться магнит, что приведет к появлению переменного напряжения и тока, которые чаще меняют направление за заданный промежуток времени.

Хотя генераторы постоянного тока работают по тому же общему принципу электромагнитной индукции, их конструкция не так проста, как их аналоги переменного тока. В генераторе постоянного тока катушка с проводом установлена ​​на валу, где магнит находится на генераторе переменного тока, и электрические соединения с этой вращающейся катушкой выполняются через неподвижные угольные «щетки», контактирующие с медными полосками на вращающемся валу. Все это необходимо для переключения изменяющейся выходной полярности катушки на внешнюю цепь, чтобы внешняя цепь видела постоянную полярность:

Рисунок 4.3 Работа генератора постоянного тока

Генератор, показанный выше, будет производить два импульса напряжения на один оборот вала, причем оба импульса имеют одинаковое направление (полярность). Чтобы генератор постоянного тока вырабатывал постоянное напряжение , а не короткие импульсы напряжения каждые 1/2 оборота, имеется несколько наборов катушек, периодически контактирующих с щетками. Схема, показанная выше, немного упрощена, чем то, что вы видите в реальной жизни.

Проблемы, связанные с замыканием и разрывом электрического контакта с движущейся катушкой, должны быть очевидны (искрение и нагрев), особенно если вал генератора вращается с высокой скоростью.Если атмосфера, окружающая машину, содержит легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, практические проблемы искрообразования щеточных контактов еще больше. Генератор переменного тока (генератор переменного тока) не требует для работы щеток и коммутаторов, поэтому он невосприимчив к этим проблемам, с которыми сталкиваются генераторы постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Преимущества переменного тока перед постоянным током с точки зрения конструкции генератора также отражены в электродвигателях. В то время как двигатели постоянного тока требуют использования щеток для электрического контакта с движущимися катушками проволоки, двигатели переменного тока этого не делают.Фактически, конструкции двигателей переменного и постоянного тока очень похожи на их аналоги-генераторы (идентичны для этого руководства), двигатель переменного тока зависит от реверсивного магнитного поля, создаваемого переменным током через его неподвижные катушки провода для вращения вращающегося магнита. вокруг его вала, а двигатель постоянного тока зависит от контактов щетки, замыкая и размыкая соединения, для обратного тока через вращающуюся катушку каждые 1/2 оборота (180 градусов).

Трансформаторы

Итак, мы знаем, что генераторы переменного тока и двигатели переменного тока имеют тенденцию быть проще, чем генераторы постоянного тока и двигатели постоянного тока.Эта относительная простота означает большую надежность и более низкую стоимость производства. Но для чего еще нужен AC? Конечно, это должно быть что-то большее, чем детали конструкции генераторов и двигателей! Действительно есть. Существует эффект электромагнетизма, известный как взаимная индукция , при котором две или более катушек провода размещены так, что изменяющееся магнитное поле, создаваемое одной, индуцирует напряжение в другой. Если у нас есть две взаимно индуктивные катушки, и мы запитываем одну катушку переменным током, мы создадим переменное напряжение в другой катушке.При использовании в таком виде это устройство известно как трансформатор :

.
Рисунок 4.4 Трансформатор «преобразует» переменное напряжение и ток.

Основное значение трансформатора — его способность повышать или понижать напряжение с катушки с питанием на катушку без питания. Напряжение переменного тока, индуцированное в обмотанной («вторичной») катушке, равно напряжению переменного тока на питаемой («первичной») катушке, умноженному на отношение витков вторичной катушки к виткам первичной катушки. Если вторичная обмотка питает нагрузку, ток через вторичную обмотку прямо противоположен: ток первичной обмотки умножается на соотношение первичных и вторичных витков.Эта взаимосвязь имеет очень близкую механическую аналогию, в которой крутящий момент и скорость используются для представления напряжения и тока соответственно:

Рисунок 4.5 Зубчатая передача умножения скорости снижает крутящий момент и увеличивает скорость. Понижающий трансформатор понижает напряжение и увеличивает ток.

Если передаточное число обмоток изменено так, что первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка, трансформатор «увеличивает» напряжение от уровня источника до более высокого уровня на нагрузке:

Рисунок 4.6-ступенчатая понижающая передача увеличивает крутящий момент и снижает скорость. Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и уменьшает ток.

Способность трансформатора с легкостью повышать или понижать переменное напряжение дает переменному току преимущество, не имеющее себе равных с постоянным током, в области распределения мощности на рисунке ниже. При передаче электроэнергии на большие расстояния гораздо эффективнее делать это с помощью повышенных напряжений и пониженных токов (провод меньшего диаметра с меньшими резистивными потерями мощности), затем понижать напряжение и повышать ток для промышленность, бизнес или потребительское использование.

Рисунок 4.7 Трансформаторы обеспечивают эффективную передачу электроэнергии высокого напряжения на большие расстояния.

Трансформаторная технология сделала возможным распределение электроэнергии на большие расстояния. Без возможности эффективно повышать и понижать напряжение было бы непомерно дорого строить энергосистемы для чего-либо, кроме использования на близком расстоянии (в пределах нескольких миль максимум).

Какими бы полезными ни были трансформаторы, они работают только с переменным током, а не с постоянным током. Поскольку явление взаимной индуктивности зависит от изменяющихся магнитных полей , а постоянный ток (DC) может создавать только постоянные магнитные поля, трансформаторы просто не будут работать с постоянным током.Конечно, постоянный ток может прерываться (пульсировать) через первичную обмотку трансформатора для создания изменяющегося магнитного поля (как это делается в автомобильных системах зажигания для выработки питания высоковольтной свечи зажигания от низковольтной батареи постоянного тока), но Импульсный постоянный ток не так уж отличается от переменного тока. Возможно, именно поэтому переменный ток в большей степени, чем какая-либо другая причина, находит такое широкое применение в энергосистемах.

• DC означает «постоянный ток», что означает напряжение или ток, который сохраняет постоянную полярность или направление, соответственно, с течением времени.
• AC означает «переменный ток», что означает напряжение или ток, который со временем меняет полярность или направление соответственно.

Электромеханические генераторы переменного тока

• , известные как генераторы переменного тока , имеют более простую конструкцию, чем электромеханические генераторы постоянного тока.

Конструкция двигателей переменного и постоянного тока

• очень точно соответствует принципам конструкции генератора.
• Трансформатор представляет собой пару взаимно индуктивных катушек, используемых для передачи мощности переменного тока от одной катушки к другой.Часто количество витков в каждой катушке устанавливается так, чтобы создать увеличение или уменьшение напряжения от активной (первичной) катушки к обмотке без питания (вторичной).
• Вторичное напряжение = Первичное напряжение (вторичные витки / первичные витки)
• Вторичный ток = первичный ток (первичные витки / вторичные витки)

Измерения величины переменного тока

На данный момент мы знаем, что переменное напряжение меняется по полярности, а переменный ток — по направлению.Мы также знаем, что переменный ток может изменяться множеством различных способов, и, отслеживая изменение во времени, мы можем построить его в виде «формы волны». Мы можем измерить скорость чередования, измерив время, необходимое для развития волны, прежде чем она повторится («период»), и выразить это как количество циклов в единицу времени или «частоту». В музыке частота такая же, как тон , что является важным свойством, отличающим одну ноту от другой.

Однако мы сталкиваемся с проблемой измерения, если пытаемся выразить, насколько велика или мала величина переменного тока.С постоянным током, где величины напряжения и тока обычно стабильны, у нас нет проблем с выражением того, сколько напряжения или тока у нас есть в любой части цепи. Но как дать единичное измерение величины чему-то, что постоянно меняется?

Способы выражения величины сигнала переменного тока

Один из способов выразить интенсивность или величину (также называемую амплитудой ) величины переменного тока — это измерить высоту его пика на графике формы волны.Это известно как пик или пик или пик , значение формы сигнала переменного тока:

Рисунок 4.8 Пиковое напряжение формы сигнала.

Другой способ — измерить общую высоту между противоположными вершинами. Это известно как размах сигнала (от пика до пика) (P-P) сигнала переменного тока:

Рис. 4.9. Размах напряжения сигнала.

К сожалению, любое из этих выражений амплитуды сигнала может вводить в заблуждение при сравнении двух разных типов волн. Например, прямоугольная волна с пиком 10 вольт, очевидно, представляет собой большее количество напряжения в течение большего количества времени, чем треугольная волна с пиком 10 вольт.Влияние этих двух напряжений переменного тока, питающих нагрузку, будет совершенно различным:

Рисунок 4.10 Прямоугольная волна дает больший эффект нагрева, чем такая же треугольная волна максимального напряжения.

Один из способов выразить амплитуду различных форм волны более эквивалентным способом — это математически усреднить значения всех точек на графике формы волны до единого совокупного числа. Это измерение амплитуды известно просто как среднее значение сигнала.Если мы усредним все точки на осциллограмме алгебраически (то есть с учетом их знака , положительного или отрицательного), среднее значение для большинства сигналов технически будет равно нулю, потому что все положительные точки компенсируют все отрицательные точки на протяжении полный цикл:

Рисунок 4.11 Среднее значение синусоиды равно нулю.

Это, конечно, будет верно для любой формы волны, имеющей участки равной площади выше и ниже «нулевой» линии графика. Однако, как практическая мера совокупного значения формы волны, «среднее» обычно определяется как математическое среднее абсолютных значений всех точек за цикл.Другими словами, мы вычисляем практическое среднее значение сигнала, рассматривая все точки на волне как положительные величины, как если бы форма сигнала выглядела так:

Рис. 4.12 Форма волны, измеренная измерителем «среднего отклика» переменного тока.

Нечувствительные к полярности движения механических счетчиков (счетчики, рассчитанные на одинаковую реакцию на положительные и отрицательные полупериоды переменного напряжения или тока) регистрируются пропорционально (практическому) среднему значению формы волны, потому что инерция стрелки по отношению к напряжению пружина естественным образом усредняет силу, создаваемую изменяющимися значениями напряжения / тока с течением времени.И наоборот, чувствительные к полярности движения измерителя бесполезно вибрируют при воздействии переменного напряжения или тока, их стрелки быстро колеблются около нулевой отметки, указывая истинное (алгебраическое) среднее значение нуля для симметричной формы волны. Когда в этом тексте упоминается «среднее» значение формы сигнала, предполагается, что подразумевается «практическое» определение среднего значения, если не указано иное.

Другой метод получения совокупного значения амплитуды сигнала основан на способности сигнала выполнять полезную работу при приложении к сопротивлению нагрузки.К сожалению, измерение переменного тока, основанное на работе, выполняемой осциллограммой, не совпадает со «средним» значением этой формы сигнала, потому что мощность , рассеиваемая данной нагрузкой (работа, выполняемая в единицу времени), не прямо пропорциональна величине того и другого. приложенное к нему напряжение или ток. Напротив, мощность пропорциональна квадрату напряжения или тока, приложенного к сопротивлению (P = E ² / R и P = I ² R). Хотя математика такого измерения амплитуды может быть непростой, польза от этого есть.

Рассмотрим ленточную пилу и лобзик, две части современного деревообрабатывающего оборудования. Пилы обоих типов режут дерево с помощью тонкого зубчатого металлического полотна с приводом от двигателя. Но в то время как ленточная пила использует непрерывное движение полотна для резки, лобзик использует возвратно-поступательное движение. Сравнение переменного тока (AC) с постоянным током (DC) можно сравнить со сравнением этих двух типов пил:

Рисунок 4.13. Аналогия постоянного и переменного тока ленточной пилой.

Проблема попытки описать изменяющиеся величины переменного напряжения или тока в одном совокупном измерении также присутствует в этой аналогии с пилой: как бы мы могли выразить скорость полотна лобзика? Полотно ленточной пилы движется с постоянной скоростью, подобно тому, как проталкивается постоянное напряжение или постоянный ток с постоянной величиной.С другой стороны, полотно лобзика движется вперед и назад, скорость его вращения постоянно меняется. Более того, возвратно-поступательное движение любых двух лобзиков может быть неодинаковым, в зависимости от механической конструкции пил. Один лобзик может двигать лезвие синусоидальным движением, а другой — треугольником. Оценка лобзика на основе его максимальной скорости вращения полотна может ввести в заблуждение при сравнении одного лобзика с другим (или лобзика с ленточной пилой!). Несмотря на то, что эти разные пилы перемещают свои полотна по-разному, они равны в одном отношении: все они режут древесину, и количественное сравнение этой общей функции может служить общей основой для оценки скорости полотна.

Представьте себе лобзик и ленточную пилу бок о бок, оснащенные одинаковыми лезвиями (одинаковым шагом зубьев, углом и т. Д.), Одинаково способными резать одинаковую толщину одного и того же вида древесины с одинаковой скоростью. Можно сказать, что эти две пилы были эквивалентны или равны по своей режущей способности. Можно ли использовать это сравнение, чтобы приписать «эквивалентную» скорость полотна ленточной пилы возвратно-поступательному движению полотна лобзика; связать эффективность лесозаготовки одного с другим? Это общая идея, используемая для присвоения измерения «эквивалента постоянного тока» любому переменному напряжению или току: независимо от величины постоянного напряжения или тока, будет происходить такое же количество рассеяния тепловой энергии через равное сопротивление:

Рисунок 4.14 Среднеквадратичное напряжение вызывает тот же эффект нагрева, что и такое же напряжение постоянного тока.

Каким образом среднеквадратичное значение (СКЗ) связано с переменным током?

В двух приведенных выше схемах у нас одинаковое сопротивление нагрузки (2 Ом), рассеивающее одинаковую мощность в виде тепла (50 Вт), одна питается от переменного тока, а другая от постоянного тока. Поскольку изображенный выше источник переменного напряжения эквивалентен (с точки зрения мощности, подаваемой на нагрузку) 10-вольтовой батарее постоянного тока, мы бы назвали это «10-вольтовым» источником переменного тока. Более конкретно, мы бы обозначили его значение напряжения как 10 вольт RMS .Квалификатор «RMS» означает Среднеквадратическое значение , алгоритм, используемый для получения значения эквивалента постоянного тока из точек на графике (по сути, процедура состоит из возведения в квадрат всех положительных и отрицательных точек на графике формы сигнала, усреднения этих квадратов значений. , а затем извлечение квадратного корня из этого среднего, чтобы получить окончательный ответ). Иногда вместо «RMS» используются альтернативные термины эквивалент или эквивалент постоянного тока , но количество и принцип одинаковы.

Измерение амплитуды

RMS — лучший способ связать величины переменного тока с величинами постоянного тока или другими величинами переменного тока с различной формой волны при измерении электрической мощности. По другим соображениям лучше всего использовать измерения от пика до пика. Например, при определении правильного размера провода (допустимой нагрузки) для передачи электроэнергии от источника к нагрузке лучше всего использовать измерение среднеквадратичного тока, поскольку основная проблема с током — это перегрев провода, который является функцией рассеивание мощности, вызванное током через сопротивление провода.Однако при оценке изоляторов для работы в высоковольтных системах переменного тока измерения пикового напряжения являются наиболее подходящими, поскольку здесь основной проблемой является «пробой» изолятора, вызванный кратковременными скачками напряжения независимо от времени.

Инструменты, используемые для измерения амплитуды сигнала

Измерения размаха и пика лучше всего выполнять с помощью осциллографа, который может захватывать пики формы сигнала с высокой степенью точности благодаря быстрому срабатыванию электронно-лучевой трубки в ответ на изменения напряжения.Для измерений RMS будут работать аналоговые измерительные устройства (D’Arsonval, Weston, железная лопасть, электродинамометр), если они были откалиброваны в значениях RMS. Поскольку механическая инерция и демпфирующие эффекты движения электромеханического измерителя делают отклонение стрелки естественным образом пропорциональным среднему значению переменного тока, а не истинному среднеквадратичному значению, аналоговые измерители должны быть специально откалиброваны (или откалиброваны неправильно, в зависимости от как вы на это смотрите), чтобы указать напряжение или ток в единицах RMS.Точность этой калибровки зависит от предполагаемой формы волны, обычно синусоидальной волны.

Электронные счетчики, специально разработанные для измерения среднеквадратичных значений, лучше всего подходят для этой задачи. Некоторые производители инструментов разработали хитроумные методы определения среднеквадратичного значения любой формы волны. Один из таких производителей производит измерители True-RMS с крошечным резистивным нагревательным элементом, питаемым напряжением, пропорциональным измеряемому. Эффект нагрева этого элемента сопротивления измеряется термически, чтобы получить истинное среднеквадратичное значение без каких-либо математических вычислений, только законы физики в действии в соответствии с определением среднеквадратичного значения.Точность этого типа измерения RMS не зависит от формы волны.

Взаимосвязь пика, размаха, среднего и среднеквадратичного значения

Для «чистых» сигналов существуют простые коэффициенты преобразования для приравнивания значений пикового, разностного, среднего (практического, а не алгебраического) и среднеквадратичного значений друг к другу:

Рисунок 4.15 Коэффициенты преобразования для распространенных сигналов.

В дополнение к измерениям RMS, среднего, пика (пика) и размаха сигнала переменного тока существуют соотношения, выражающие пропорциональность между некоторыми из этих фундаментальных измерений.Пик-фактор , например, сигнала переменного тока, представляет собой отношение его пикового (пикового) значения, деленного на его среднеквадратичное значение. Форм-фактор сигнала переменного тока — это отношение его среднеквадратичного значения к его среднему значению. Сигналы прямоугольной формы всегда имеют пик и коэффициент формы, равные 1, поскольку пик такой же, как среднеквадратичное и среднее значения. Синусоидальные сигналы имеют среднеквадратичное значение 0,707 (величина, обратная квадратному корню из 2) и форм-фактор 1,11 (0,707 / 0,636). Сигналы треугольной и пилообразной формы имеют среднеквадратичное значение 0.577 (величина, обратная квадратному корню из 3) и форм-фактор 1,15 (0,577 / 0,5).

Имейте в виду, что показанные здесь константы преобразования для пиковых, среднеквадратичных и средних амплитуд синусоидальных, прямоугольных и треугольных волн верны только для чистых форм этих форм волны. Среднеквадратичные и средние значения искаженных форм волн не связаны одним и тем же соотношением:

Рис. 4.16. Сигналы произвольной формы не имеют простого преобразования.

Это очень важная концепция, которую необходимо понимать при использовании аналогового движения измерителя Д’Арсонваля для измерения переменного напряжения или тока.Аналоговый механизм Д’Арсонваля, откалиброванный для индикации среднеквадратичной амплитуды синусоидальной волны, будет точным только при измерении чистых синусоидальных волн. Если форма сигнала измеряемого напряжения или тока не является чистой синусоидой, показание измерителя не будет истинным среднеквадратичным значением формы сигнала, потому что степень отклонения стрелки в аналоговом перемещении измерителя Д’Арсонваля равна пропорционально среднему значению сигнала, а не среднеквадратичному значению. Калибровка измерителя RMS получается путем «перекоса» диапазона измерителя так, чтобы он отображал небольшое кратное среднему значению, которое будет равно среднеквадратичному значению для определенной формы волны и только для конкретной формы волны .

Поскольку форма синусоидальной волны является наиболее распространенной в электрических измерениях, она является формой волны, принятой для калибровки аналогового измерителя, а небольшое кратное, используемое при калибровке измерителя, составляет 1,1107 (форм-фактор: 0,707 / 0,636: отношение среднеквадратичных значений деленное на среднее значение для синусоидального сигнала). Любая форма волны, отличная от чистой синусоидальной волны, будет иметь другое соотношение среднеквадратичных и средних значений, и, таким образом, измеритель, откалиброванный для синусоидального напряжения или тока, не будет показывать истинное среднеквадратичное значение при считывании несинусоидальной волны.Имейте в виду, что это ограничение применяется только к простым аналоговым счетчикам переменного тока, не использующим технологию True-RMS.

• Амплитуда сигнала переменного тока — это его высота, изображенная на графике во времени. Измерение амплитуды может принимать форму пика, размаха, среднего или среднеквадратичного значения.
• Пиковая амплитуда — это высота сигнала переменного тока, измеренная от нулевой отметки до самой высокой положительной или самой низкой отрицательной точки на графике.Также известен как гребень амплитуда волны .
• Полная амплитуда — это общая высота сигнала переменного тока, измеренная от максимальных положительных до максимальных отрицательных пиков на графике. Часто обозначается как «П-П».
• Средняя амплитуда — это математическое «среднее» всех точек сигнала за период одного цикла. Технически, средняя амплитуда любой формы волны с участками равной площади выше и ниже «нулевой» линии на графике равна нулю.Однако в качестве практической меры амплитуды среднее значение сигнала часто рассчитывается как математическое среднее абсолютных значений всех точек (принимая все отрицательные значения и считая их положительными). Для синусоиды среднее значение, вычисленное таким образом, составляет примерно 0,637 от его пикового значения.
• «Среднеквадратичное значение» означает среднеквадратическое значение и представляет собой способ выражения величины переменного напряжения или тока в терминах, функционально эквивалентных постоянному току. Например, среднеквадратичное значение 10 вольт переменного тока — это величина напряжения, при которой через резистор заданного значения рассеивается такое же количество тепла, как и у источника питания постоянного тока на 10 вольт.Также известен как «эквивалент» или «эквивалент постоянного тока» для переменного напряжения или тока. Для синусоидальной волны среднеквадратичное значение составляет примерно 0,707 от его пикового значения.
• Пик-фактор сигнала переменного тока — это отношение его пика (пик) к его среднеквадратичному значению.
• Форм-фактор сигнала переменного тока — это отношение его среднеквадратичного значения к его среднему значению.
• Аналоговые, электромеханические движения счетчика реагируют пропорционально среднему значению переменного напряжения или тока.Когда требуется индикация среднеквадратичного значения, калибровка измерителя должна быть соответственно «искажена». Это означает, что точность показаний RMS электромеханического измерителя зависит от чистоты формы волны: от того, точно ли она совпадает с формой волны, используемой при калибровке.

Рисунок 4.17. Принципиальная схема однофазной энергосистемы мало что говорит о проводке практической силовой цепи.

Изображенная выше очень простая цепь переменного тока. Если бы рассеиваемая мощность нагрузочного резистора была значительной, мы могли бы назвать это «цепью питания» или «системой питания», а не рассматривать ее как обычную цепь.Различие между «силовой цепью» и «обычной цепью» может показаться произвольным, но с практической точки зрения это определенно не так.

Анализ практических цепей

Одной из таких проблем является размер и стоимость проводки, необходимой для подачи питания от источника переменного тока на нагрузку. Обычно мы не задумываемся об этом, если мы просто анализируем цепь ради изучения законов электричества. Однако в реальном мире это может стать серьезной проблемой.Если мы дадим источнику в приведенной выше схеме значение напряжения, а также дадим значения рассеиваемой мощности для двух нагрузочных резисторов, мы сможем определить потребности в проводке для этой конкретной схемы:

С практической точки зрения, проводка для нагрузок 20 кВт при 120 В перем. Тока довольно значительна (167 А).

[латекс] I = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I = \ frac {10kW} {120V} [/ латекс]

[латекс] I = 83,33A \ text {(для каждого нагрузочного резистора)} [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = I_ \ text {load # 1} + I_ \ text {load # 2} [/ latex]

[латекс] P_ {total} = (10 кВт) + (10 кВт) [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = (83.33 A) + (83,33 A) [/ латекс]

[латекс] P_ {total} = (20кВт) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I_ {total} = 166,67 A} [/ латекс]

Из приведенного выше примера, 83,33 ампера для каждого нагрузочного резистора на рисунке выше в сумме дают 166,66 ампера полного тока цепи. Это немалое количество тока, и для него потребуются медные проводники сечением не менее 1/0 калибра. Такая проволока имеет диаметр более 1/4 дюйма (6 мм) и весит более 300 фунтов на тысячу футов.Учтите, что медь тоже не из дешевых! В наших интересах найти способы минимизировать такие затраты, если мы проектируем энергосистему с проводами большой длины.

Один из способов сделать это — увеличить напряжение источника питания и использовать нагрузки, рассчитанные на рассеивание 10 кВт каждая при этом более высоком напряжении. Нагрузки, конечно, должны иметь более высокие значения сопротивления, чтобы рассеивать ту же мощность, что и раньше (по 10 кВт каждая) при более высоком напряжении, чем раньше. Преимущество будет заключаться в меньшем потреблении тока, что позволяет использовать меньший, более легкий и дешевый провод:

[латекс] I = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I = \ frac {10кВт} {240V} [/ латекс]

[латекс] I = 41.67 A \ text {(для каждого нагрузочного резистора)} [/ latex]

[латекс] I_ {total} = I_ \ text {load # 1} + I_ \ text {load # 2} [/ latex]

[латекс] P_ {total} = (10 кВт) + (10 кВт) [/ латекс]

[латекс] I_ {total} = (41,67 A) + (41,67 A) [/ латекс]

[латекс] P_ {total} = (20кВт) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I_ {total} = 83,33 A} [/ латекс]

Теперь у наших общий ток цепи равен 83.33 ампера, вдвое меньше, чем было раньше. Теперь мы можем использовать проволоку калибра 4, которая весит меньше половины того, что проволока калибра 1/0 на единицу длины. Это значительное снижение стоимости системы без снижения производительности. Вот почему разработчики систем распределения электроэнергии предпочитают передавать электроэнергию с использованием очень высоких напряжений (многие тысячи вольт): чтобы извлечь выгоду из экономии за счет использования меньшего, более легкого и более дешевого провода.

Опасности повышения напряжения источника

Однако это решение не лишено недостатков.Еще одна практическая проблема с силовыми цепями — опасность поражения электрическим током от высокого напряжения. Опять же, обычно это не то, на чем мы концентрируемся при изучении законов электричества, но это очень серьезная проблема в реальном мире, особенно когда имеют дело с большими объемами энергии. Повышение эффективности, достигаемое за счет увеличения напряжения в цепи, представляет повышенную опасность поражения электрическим током. Электрораспределительные компании решают эту проблему, протягивая свои линии электропередач вдоль высоких опор или башен и изолируя линии от несущих конструкций с помощью больших фарфоровых изоляторов.

В точке использования (потребителя электроэнергии) все еще остается вопрос, какое напряжение использовать для питания нагрузок. Высокое напряжение обеспечивает большую эффективность системы за счет уменьшения тока в проводнике, но не всегда целесообразно держать силовую проводку вне досягаемости в точке использования, как это можно сделать в распределительных системах. Этим компромиссом между эффективностью и опасностью разработчики европейских энергосистем решили рискнуть, поскольку все их домашние хозяйства и бытовая техника работают при номинальном напряжении 240 вольт вместо 120 вольт, как в Северной Америке.Вот почему туристы из Америки, посещающие Европу, должны иметь небольшие понижающие трансформаторы для своих портативных приборов, чтобы понижать мощность 240 В переменного тока (вольт переменного тока) до более подходящих 120 В переменного тока.

Решения для подачи напряжения потребителям

Понижающие трансформаторы в конечной точке энергоснабжения

Есть ли способ одновременно реализовать преимущества повышения эффективности и снижения угрозы безопасности? Одним из решений может быть установка понижающих трансформаторов в конечной точке энергопотребления, как это должен делать американский турист, находясь в Европе.Однако это было бы дорого и неудобно для чего угодно, кроме очень малых нагрузок (где трансформаторы можно построить дешево) или очень больших нагрузок (где стоимость толстых медных проводов превысила бы стоимость трансформатора).

Две нагрузки низкого напряжения в серии

Альтернативным решением может быть использование источника более высокого напряжения для подачи питания на две последовательно соединенные нагрузки с более низким напряжением. Этот подход сочетает в себе эффективность высоковольтной системы с безопасностью низковольтной системы:

Рисунок 4.18 Последовательно подключенные нагрузки 120 В переменного тока, управляемые источником 240 В переменного тока при общем токе 83,3 А.

Обратите внимание на обозначения полярности (+ и -) для каждого показанного напряжения, а также на однонаправленные стрелки для тока. По большей части я избегал обозначать «полярности» в цепях переменного тока, которые мы анализировали, даже несмотря на то, что обозначения действительны для обеспечения системы отсчета для фазы. В следующих разделах этой главы фазовые отношения станут очень важными, поэтому я введу эти обозначения в начале главы для вашего ознакомления.

Ток через каждую нагрузку такой же, как и в простой 120-вольтовой цепи, но токи не складываются, потому что нагрузки включены последовательно, а не параллельно. Напряжение на каждой нагрузке составляет всего 120 вольт, а не 240, поэтому запас прочности выше. Имейте в виду, что у нас все еще есть полные 240 вольт на проводах системы питания, но каждая нагрузка работает при пониженном напряжении. Если кто-то и будет шокирован, скорее всего, это произойдет из-за контакта с проводниками конкретной нагрузки, а не из-за контакта с основными проводами энергосистемы.

Модификации конструкции с двумя сериями нагрузок

У этой конструкции есть только один недостаток: последствия отказа одной нагрузки разомкнутой или выключенной (при условии, что каждая нагрузка имеет последовательный переключатель включения / выключения для прерывания тока) не благоприятны. В случае последовательной цепи, если бы одна из нагрузок разомкнулась, ток остановился бы и в другой нагрузке. По этой причине нам необходимо немного изменить дизайн:

Рисунок 4.19 Добавление нейтрального проводника позволяет управлять нагрузками индивидуально.\ circ [/ латекс]

[латекс] I_1 = \ frac {P_1} {E_1} [/ латекс]

[latex] = \ frac {10kW} {120V} [/ latex]

[латекс] I_1 = 83,33 А [/ латекс]

[латекс] I_2 = \ frac {P_2} {E_2} [/ латекс]

[latex] = \ frac {10kW} {120V} [/ latex]

[латекс] I_2 = 83,33 А [/ латекс]

[латекс] P_ {всего} = (10кВт) + (10кВт) [/ латекс]

[латекс] = (20кВт) [/ латекс]

Двухфазная система питания

Вместо одного источника питания на 240 вольт мы используем два источника питания на 120 вольт (в фазе друг с другом!) Последовательно для получения 240 вольт, затем подводим третий провод к точке соединения между нагрузками, чтобы справиться с возможностью одного загрузочное отверстие.Это называется энергосистемой с расщепленной фазой . Три провода меньшего размера по-прежнему дешевле, чем два провода, необходимые для простой параллельной конструкции, поэтому мы все еще впереди по эффективности. Проницательный наблюдатель заметит, что нейтральный провод должен передавать только разницы тока между двумя нагрузками обратно к источнику. В приведенном выше случае при идеально «сбалансированных» нагрузках, потребляющих одинаковое количество энергии, нейтральный провод пропускает нулевой ток.

Обратите внимание на то, как нейтральный провод подключен к заземлению со стороны источника питания.Это обычная особенность энергосистем, содержащих «нейтральный» провод, поскольку заземление нейтрального провода обеспечивает минимально возможное напряжение в любой момент времени между любым «горячим» проводом и заземлением.

Важным компонентом системы с разделенной фазой является двойной источник переменного напряжения. К счастью, спроектировать и построить его нетрудно. Поскольку большинство систем переменного тока в любом случае получают питание от понижающего трансформатора (понижая напряжение с высоких уровней распределения до напряжения пользовательского уровня, например 120 или 240), этот трансформатор может быть построен с вторичной обмоткой с центральным отводом:

Рисунок 4.20 Американское питание 120/240 В переменного тока поступает от сетевого трансформатора с центральным ответвлением.

Если переменный ток поступает непосредственно от генератора (генератора переменного тока), катушки могут быть аналогичным образом с центральным отводом для того же эффекта. Дополнительные расходы на включение центрального отвода в обмотку трансформатора или генератора минимальны.

Здесь действительно важны обозначения полярности (+) и (-). Это обозначение часто используется для обозначения фазировки нескольких источников напряжения переменного тока , поэтому ясно, помогают ли они («повышают») друг друга или противостоят («компенсируют») друг друга.Если бы не эта маркировка полярности, фазовые отношения между несколькими источниками переменного тока могли бы быть очень запутанными. Обратите внимание, что на схеме источники с расщепленной фазой (каждый 120 В ± 0 °) с отметками полярности (+) — (-), как и батареи с последовательным подключением, альтернативно могут быть представлены как таковые:

Рисунок 4.21 Источник 120/240 В переменного тока с разделенной фазой эквивалентен двум последовательным источникам переменного тока 120 В переменного тока.

Чтобы математически рассчитать напряжение между «горячими» проводами, мы должны из вычесть напряжений, потому что их отметки полярности показывают, что они противоположны друг другу:

Полярный

[латекс] \ begin {align} & 120 \ angle 0 \ text {°} \\ — & 120 \ angle 180 \ text {°} \\ = & \ pmb {120 \ angle 0 \ text {°}} \ конец {align} [/ latex]

Прямоугольный

[латекс] \ begin {align} & 120 + \ text {j} 0 \ text {V} \\ — & (- {120} + \ text {j} 0) \ text {V} \\ = & \ pmb {240 + \ text {j} 0 \ text {V}} \ end {align} [/ latex]

Если мы отметим общую точку подключения двух источников (нейтральный провод) одинаковым знаком полярности (-), мы должны выразить их относительные фазовые сдвиги как разнесенные на 180 °.В противном случае мы бы обозначили два источника напряжения, прямо противоположных друг другу, что дало бы 0 вольт между двумя «горячими» проводниками. Почему я трачу время на уточнение отметок полярности и фазовых углов? В следующем разделе будет больше смысла!

Системы электропитания в американских домах и легкой промышленности чаще всего бывают двухфазными, обеспечивая так называемое питание 120/240 В переменного тока. Термин «разделенная фаза» просто относится к источнику питания с разделенным напряжением в такой системе. В более общем смысле этот тип источника питания переменного тока называется однофазным , потому что оба сигнала напряжения синфазны или синхронизированы друг с другом.

Термин «однофазный» противопоставляется другому типу энергосистемы, называемому «многофазный», который мы собираемся изучить подробно. Приносим извинения за длинное введение, приведшее к заглавной теме этой главы. Преимущества многофазных систем питания становятся более очевидными, если сначала хорошо разбираться в однофазных системах.

• Однофазные системы питания определяются наличием источника переменного тока только с одной формой волны напряжения.
• Система питания с расщепленной фазой — это система с несколькими (синфазными) источниками переменного напряжения, подключенными последовательно, обеспечивающими питание нагрузки более чем одним напряжением и более чем двумя проводами. Они используются в первую очередь для достижения баланса между эффективностью системы (низкие токи в проводниках) и безопасностью (низкие напряжения нагрузки).
• Источники переменного тока с разделенной фазой могут быть легко созданы путем отвода обмоток катушек трансформаторов или генераторов переменного тока по центру.

Фаза переменного тока

Все начинает усложняться, когда нам нужно связать два или более переменного напряжения или тока, которые не совпадают друг с другом.Под «несоответствием» я подразумеваю, что две формы сигнала не синхронизированы: их пики и нулевые точки не совпадают в одни и те же моменты времени. График на рисунке ниже иллюстрирует это.

Рис. 4.22. Формы волн вне фазы

Две волны, показанные выше (A и B), имеют одинаковую амплитуду и частоту, но они не совпадают друг с другом. Технически это называется фазовым сдвигом . Ранее мы видели, как можно построить «синусоидальную волну», вычислив тригонометрическую синусоидальную функцию для углов от 0 до 360 градусов, то есть полного круга.Начальной точкой синусоидальной волны была нулевая амплитуда при нулевом градусе, прогрессирующая до полной положительной амплитуды при 90 градусах, нуля при 180 градусах, полной отрицательной при 270 градусах и возврата к начальной точке нуля при 360 градусах. Мы можем использовать эту угловую шкалу вдоль горизонтальной оси нашего графика формы волны, чтобы выразить, насколько далеко одна волна отличается от другой:

Рис. 4.23. Волна A опережает волну B на 45 °.

Сдвиг между этими двумя формами волны составляет около 45 градусов, причем волна «A» опережает волну «B».Выборка различных фазовых сдвигов представлена ​​на следующих графиках, чтобы лучше проиллюстрировать эту концепцию:

Рисунок 4.24 Примеры фазовых сдвигов.

Поскольку формы сигналов в приведенных выше примерах имеют одинаковую частоту, они будут отклоняться от шага на одинаковую угловую величину в каждый момент времени. По этой причине мы можем выразить фазовый сдвиг для двух или более сигналов одной и той же частоты как постоянную величину для всей волны, а не просто выражение сдвига между любыми двумя конкретными точками вдоль волн.То есть можно с уверенностью сказать что-то вроде: «Напряжение« A »сдвинуто по фазе на 45 градусов с напряжением« B »». Какая бы форма волны ни была впереди в своем развитии, говорят, что опережают , а следующая — отстает от . Фазовый сдвиг, как и напряжение, всегда является измерением относительно двух вещей. На самом деле не существует такой вещи, как форма волны с абсолютным измерением фазы , потому что не существует известного универсального эталона для фазы. Обычно при анализе цепей переменного тока форма волны напряжения источника питания используется в качестве эталона для фазы, это напряжение указано как «xxx вольт при 0 градусах».”Любое другое переменное напряжение или ток в этой цепи будет иметь фазовый сдвиг, выраженный в терминах относительно этого напряжения источника. Это то, что делает расчеты цепей переменного тока более сложными, чем вычисления постоянного тока. При применении закона Ома и закона Кирхгофа величины переменного напряжения и тока должны отражать фазовый сдвиг, а также амплитуду. Математические операции сложения, вычитания, умножения и деления должны оперировать этими величинами фазового сдвига, а также амплитуды. К счастью, существует математическая система величин, называемая комплексными числами , , идеально подходящая для этой задачи представления амплитуды и фазы.Поскольку комплексные числа так важны для понимания цепей переменного тока, следующая глава будет посвящена только этому предмету.

• Фазовый сдвиг — это когда две или более формы сигналов не совпадают друг с другом.
• Величина фазового сдвига между двумя волнами может быть выражена в градусах, как определено в градусах на горизонтальной оси графика формы волны, используемой при построении тригонометрической синусоидальной функции.
• Форма волны , опережающая , определяется как одна форма волны, которая опережает другую в своем развитии.Сигнал , отстающий от , — это сигнал, который отстает от другого. Пример:

• Расчеты для анализа цепей переменного тока должны учитывать как амплитуду, так и фазовый сдвиг сигналов напряжения и тока, чтобы быть полностью точными. Это требует использования математической системы под названием комплексных чисел .

Что такое двухфазные системы питания?

Двухфазные энергосистемы обеспечивают высокий КПД проводников. и — низкий риск для безопасности за счет разделения общего напряжения на меньшие части и питания нескольких нагрузок с этими меньшими напряжениями при одновременном потреблении токов на уровнях, типичных для системы полного напряжения.Между прочим, этот метод работает так же хорошо для систем питания постоянного тока, как и для однофазных систем переменного тока. Такие системы обычно называют трехпроводными системами , а не расщепленными фазами , потому что понятие «фаза» ограничивается переменным током.

Но из нашего опыта работы с векторами и комплексными числами мы знаем, что напряжения переменного тока не всегда складываются, как мы думаем, если они не совпадают по фазе друг с другом. Этот принцип, применяемый к энергосистемам, может быть использован для создания энергосистем с еще более высоким КПД проводников и меньшей опасностью поражения электрическим током, чем с расщепленной фазой.

Два источника напряжения, не совпадающих по фазе на 120 °

Предположим, что у нас есть два источника переменного напряжения, подключенных последовательно, как и в системе с расщепленными фазами, которую мы видели раньше, за исключением того, что каждый источник напряжения сдвинул фазу на 120 ° друг с другом: (рисунок ниже)

Пара источников 120 В перем. Тока, фазированных под углом 120 °, аналогично разделенной фазе.

Поскольку каждый источник напряжения составляет 120 вольт, и каждый нагрузочный резистор подключен непосредственно параллельно своему соответствующему источнику, напряжение на каждой нагрузке должно также составлять 120 вольт.Учитывая ток нагрузки 83,33 А, каждая нагрузка все равно должна рассеивать 10 киловатт мощности. Однако напряжение между двумя «горячими» проводами не составляет 240 вольт (120 ∠ 0 ° — 120 ∠ 180 °), потому что разность фаз между двумя источниками не равна 180 °. Вместо этого напряжение:

[латекс] E_ {total} = (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) — (120 \ text {V} \ angle \ text {120 °}) [/ latex]

[латекс] \ pmb {E_ {total} = 207,85 \ text {V} \ angle \ text {-30 °}} [/ латекс]

Условно мы говорим, что напряжение между «горячими» проводниками составляет 208 вольт (округляя в большую сторону), и, таким образом, напряжение системы питания обозначено как 120/208 В.

Если мы посчитаем ток через «нейтральный» провод, то обнаружим, что он не равен нулю, даже при сбалансированном сопротивлении нагрузки. Закон Кирхгофа говорит нам, что токи, входящие и выходящие из узла между двумя нагрузками, должны быть равны нулю:

[латекс] I _ {\ text {load # 1}} + I _ {\ text {load # 2}} + I _ {\ text {нейтральный}} = 0A [/ latex]

[латекс] \ begin {align} I _ {\ text {нейтральный}} = & -I _ {\ text {load # 1}} — I _ {\ text {load # 2}} \\ = & — (83.33 A \ angle \ text {0 °}) — (83,33 A \ angle \ text {120 °}) \\ = & \ pmb {83,33 A \ angle \ text {240 °}} \ text {или} \ pmb { 83,33 A \ angle \ text {-120 °}} \ end {align} [/ latex]

Итак, мы обнаруживаем, что «нейтральный» провод несет полный ток 83,33 А, как и каждый «горячий» провод.

Обратите внимание, что мы по-прежнему передаем 20 кВт общей мощности двум нагрузкам, при этом «горячий» провод каждой нагрузки, как и раньше, выдерживает 83,33 А. При одинаковом количестве тока через каждый «горячий» провод, мы должны использовать медные проводники одинакового сечения, поэтому мы не снизили стоимость системы по сравнению с системой с разделением фаз 120/240.Однако мы добились повышения безопасности, потому что общее напряжение между двумя «горячими» проводниками на 32 вольт ниже, чем было в системе с расщепленной фазой (208 вольт вместо 240 вольт).

Три источника напряжения вне фазы 120 °

Тот факт, что нейтральный провод пропускает ток 83,33 А, открывает интересную возможность: поскольку он в любом случае несет ток, почему бы не использовать этот третий провод в качестве еще одного «горячего» проводника, запитав другой нагрузочный резистор третьим источником 120 В, имеющим фазу. угол 240 °? Таким образом, мы могли бы передавать на больше мощности (еще 10 кВт) без необходимости добавления дополнительных проводников.Посмотрим, как это может выглядеть:

Рис. 4.25. Если третья нагрузка смещена под углом 120 ° к двум другим, токи такие же, как и для двух нагрузок.

Многофазная цепь

Схема, которую мы анализировали с тремя источниками напряжения, называется многофазной схемой . Префикс «поли» просто означает «более одного», как в « поли, теизм» (вера в более чем одно божество), « поли, гон» (геометрическая форма, состоящая из нескольких отрезков линии: например, пятиугольник и шестиугольник ) и « поли атомный» (вещество, состоящее из нескольких типов атомов).Поскольку все источники напряжения находятся под разными фазовыми углами (в данном случае три разных фазовых угла), это схема « poly phase». В частности, это трехфазная цепь , которая используется преимущественно в крупных системах распределения электроэнергии.

Однофазная система

Давайте рассмотрим преимущества трехфазной системы питания по сравнению с однофазной системой с эквивалентным напряжением нагрузки и мощностью. Однофазная система с тремя нагрузками, подключенными напрямую параллельно, будет иметь очень высокий общий ток (83.33 раза по 3, или 250 ампер.

Рисунок 4.26 Для сравнения, три нагрузки по 10 кВт в системе 120 В переменного тока потребляют 250 А.

Для этого потребуется медный провод калибра 3/0 ( очень большой, большой!), По цене около 510 фунтов на тысячу футов и со значительной ценой. Если бы расстояние от источника до нагрузки составляло 1000 футов, нам потребовалось бы более полутонны медного провода для выполнения этой работы.

Двухфазная система

С другой стороны, мы могли бы построить двухфазную систему с двумя нагрузками по 15 кВт, 120 вольт.

Рисунок 4.27. Система с разделенной фазой потребляет половину тока 125 А при 240 В переменного тока по сравнению с системой на 120 В переменного тока.

Наш ток вдвое меньше того, что было при простой параллельной схеме, что является большим улучшением. Мы могли бы обойтись без использования медного провода калибра 2 при общей массе около 600 фунтов, из расчета около 200 фунтов на тысячу футов с тремя участками по 1000 футов каждый между источником и нагрузками. Однако мы также должны учитывать повышенную угрозу безопасности, связанную с наличием в системе 240 вольт, даже если каждая нагрузка получает только 120 вольт.В целом существует большая вероятность поражения электрическим током.

Трехфазная система

Если сравнить эти два примера с нашей трехфазной системой (рис. Выше), преимущества очевидны. Во-первых, токи в проводниках немного меньше (83,33 ампер против 125 или 250 ампер), что позволяет использовать гораздо более тонкий и легкий провод. Мы можем использовать провод калибра 4 с плотностью около 125 фунтов на тысячу футов, что составит 500 фунтов (четыре участка по 1000 футов каждый) для нашей примерной схемы.Это обеспечивает значительную экономию затрат по сравнению с системой с разделением фаз, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что максимальное напряжение в системе ниже (208 против 240).

Остается ответить на один вопрос: как вообще мы можем получить три источника переменного напряжения, фазовые углы которых разнесены точно на 120 °? Очевидно, что мы не можем отводить по центру обмотку трансформатора или генератора переменного тока, как мы это делали в системе с расщепленной фазой, поскольку это может дать нам только формы волны напряжения, которые либо совпадают по фазе, либо не совпадают по фазе на 180 °.Возможно, мы могли бы придумать способ использования конденсаторов и катушек индуктивности для создания фазовых сдвигов на 120 °, но тогда эти фазовые сдвиги также будут зависеть от фазовых углов наших импедансов нагрузки (замена резистивной нагрузки емкостной или индуктивной нагрузкой изменится. все!).

Лучший способ получить нужный сдвиг фаз — это генерировать его у источника: сконструировать генератор переменного тока (генератор переменного тока), обеспечивающий мощность таким образом, чтобы вращающееся магнитное поле проходило через три набора проволочных обмоток, каждая установите на расстоянии 120 ° по окружности машины, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 4.28 (a) Однофазный генератор переменного тока, (b) Трехфазный генератор переменного тока.

Вместе шесть «полюсных» обмоток трехфазного генератора переменного тока соединены, чтобы образовать три пары обмоток, каждая пара вырабатывает переменное напряжение с фазовым углом 120 °, смещенным от любой из двух других пар обмоток. Межсоединения между парами обмоток (как показано для однофазного генератора переменного тока: перемычка между обмотками 1a и 1b) для простоты не показаны на чертеже трехфазного генератора.

В нашей примерной схеме мы показали три источника напряжения, соединенных вместе в конфигурации «Y» (иногда называемой конфигурацией «звезда»), с одним выводом каждого источника, привязанным к общей точке (узлу, к которому мы подключили «нейтраль»). Дирижер). Обычный способ изобразить эту схему подключения — нарисовать обмотки в форме буквы «Y», как показано на рисунке ниже.

Рисунок 4.29. Y-образная конфигурация генератора.

Конфигурация «Y» — не единственный доступный нам вариант, но, вероятно, поначалу ее легче всего понять.Подробнее об этом мы поговорим позже в этой главе.

• Однофазная система питания — это система, в которой имеется только один источник переменного напряжения (одна форма волны напряжения источника).
• Система питания с расщепленной фазой — это система, в которой есть два источника напряжения, сдвинутых по фазе на 180 ° друг от друга, которые питают две последовательно соединенные нагрузки. Преимуществом этого является возможность иметь более низкие токи в проводниках при сохранении низкого напряжения нагрузки по соображениям безопасности.
• Многофазная система питания использует несколько источников напряжения, находящихся под разными углами фаз друг от друга (много «фаз» формы волны напряжения в работе). Многофазная система питания может обеспечивать большую мощность при меньшем напряжении с проводниками меньшего сечения, чем однофазные или двухфазные системы.
• Источники сдвинутого по фазе напряжения, необходимые для многофазной системы электроснабжения, создаются в генераторах переменного тока с несколькими наборами обмоток проводов. Эти наборы обмоток расположены по окружности вращения ротора под желаемым углом (-ами).

Трехфазный генератор переменного тока

Давайте возьмем схему трехфазного генератора переменного тока, представленную ранее, и посмотрим, что происходит при вращении магнита.

Рисунок 4.30 Трехфазный генератор переменного тока

Фазовый сдвиг на 120 ° является функцией фактического углового сдвига трех пар обмоток. Если магнит вращается по часовой стрелке, обмотка 3 будет генерировать свое пиковое мгновенное напряжение ровно 120 ° (вращения вала генератора) после обмотки 2, которое достигнет своего пика 120 ° после обмотки 1.Магнит проходит через каждую пару полюсов в разных положениях во вращательном движении вала. То, где мы решим разместить обмотки, будет определять величину фазового сдвига между формами сигналов переменного напряжения обмоток. Если мы сделаем обмотку 1 нашим «эталонным» источником напряжения для фазового угла (0 °), то обмотка 2 будет иметь фазовый угол -120 ° (120 ° с запаздыванием или 240 ° вперед), а обмотка 3 — угол -240 °. (или 120 ° вперед).

Последовательность фаз

Эта последовательность фазовых сдвигов имеет определенный порядок.Для вращения вала по часовой стрелке порядок 1-2-3 (сначала обмотка 1 пика, затем обмотка 2, затем обмотка 3). Этот порядок повторяется, пока мы продолжаем вращать вал генератора.

Рисунок 4.31 Чередование фаз по часовой стрелке: 1-2-3.

Однако, если мы обратим вращение вала генератора переменного тока (повернем его против часовой стрелки), магнит пройдет мимо пар полюсов в противоположной последовательности. Вместо 1-2-3 у нас будет 3-2-1.Теперь форма волны обмотки 2 будет впереди на 120 ° впереди 1 вместо запаздывания, а 3 будет еще на 120 ° впереди 2.

Рисунок 4.32 Последовательность фаз при вращении против часовой стрелки: 3-2-1.

Порядок последовательностей сигналов напряжения в многофазной системе называется чередованием фаз или чередованием фаз . Если мы используем многофазный источник напряжения для питания резистивных нагрузок, чередование фаз не будет иметь никакого значения. Независимо от того, 1-2-3 или 3-2-1, значения напряжения и тока будут одинаковыми.Как мы вскоре увидим, есть некоторые применения трехфазного питания, которые зависят от того, имеет ли чередование фаз ту или иную сторону.

Детекторы чередования фаз

Поскольку вольтметры и амперметры были бы бесполезны для определения чередования фаз в действующей системе питания, нам нужен какой-то другой инструмент, способный выполнять эту работу.

В одной оригинальной схеме используется конденсатор для введения фазового сдвига между напряжением и током, который затем используется для определения последовательности путем сравнения яркости двух индикаторных ламп на рисунке ниже.

Рисунок 4.33 Детектор последовательности фаз сравнивает яркость двух ламп.

Две лампы имеют одинаковое сопротивление нити накала и одинаковую мощность. Конденсатор рассчитан на то, чтобы иметь примерно такое же реактивное сопротивление на системной частоте, что и сопротивление каждой лампы. Если бы конденсатор был заменен резистором, равным сопротивлению ламп, две лампы светились бы с одинаковой яркостью, схема сбалансирована. Однако конденсатор вносит фазовый сдвиг между напряжением и током в третьем плече цепи, равный 90 °.Этот фазовый сдвиг больше 0 °, но меньше 120 ° приводит к смещению значений напряжения и тока на двух лампах в соответствии с их фазовым сдвигом относительно фазы 3.

Обмен горячими проводами

Существует гораздо более простой способ изменить последовательность фаз, чем реверсирование вращения генератора: просто поменяйте местами любые два из трех «горячих» проводов, идущих к трехфазной нагрузке.

Этот трюк станет более понятным, если мы еще раз посмотрим на последовательность фаз трехфазного источника напряжения:

1-2-3 вращение: 1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3.. .

3-2-1 вращение: 3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1. . .

То, что обычно обозначается как чередование фаз «1-2-3», можно также назвать «2-3-1» или «3-1-2», идя слева направо в числовой строке выше? Точно так же противоположное вращение (3-2-1) можно так же легко назвать «2-1-3» или «1-3-2».

Начиная с чередования фаз 3-2-1, мы можем попробовать все возможности для замены любых двух проводов за раз и посмотреть, что произойдет с результирующей последовательностью на рисунке ниже.

Рисунок 4.34. Все возможности перестановки любых двух проводов.

Независимо от того, какую пару «горячих» проводов из трех мы выберем для замены, чередование фаз в конечном итоге меняется на противоположное (1-2-3 меняются на 2-1-3, 1-3-2 или 3-2. -1, все равнозначно).

• Чередование фаз или последовательность фаз — это порядок, в котором формы волны напряжения многофазного источника переменного тока достигают своих соответствующих пиков. Для трехфазной системы есть только две возможные последовательности фаз: 1-2-3 и 3-2-1, соответствующие двум возможным направлениям вращения генератора.
• Чередование фаз не влияет на резистивные нагрузки, но влияет на несбалансированные реактивные нагрузки, как показано в работе схемы детектора поворота фаз.
• Чередование фаз можно изменить, поменяв местами любые два из трех «горячих» выводов, подающих трехфазное питание на трехфазную нагрузку.

Трехфазное соединение звездой (Y)

Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив три источника напряжения вместе в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»).Такая конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника.

Рисунок 4.35 Трехфазное соединение «Y» имеет три источника напряжения, подключенных к общей точке.

Если мы нарисуем схему, показывающую, что каждый источник напряжения представляет собой катушку с проводом (генератор переменного тока или обмотку трансформатора), и произведем небольшую перестановку, конфигурация «Y» станет более очевидной на рисунке ниже.

Рисунок 4.36. Трехфазное четырехпроводное соединение «Y» использует «общий» четвертый провод.

Три проводника, идущие от источников напряжения (обмоток) к нагрузке, обычно называются линиями , а сами обмотки обычно называются фазами . В системе с Y-соединением может или не может быть (рисунок ниже) нейтральный провод, присоединенный к точке соединения посередине, хотя это, безусловно, помогает облегчить потенциальные проблемы, если один из элементов трехфазной нагрузки выйдет из строя, как обсуждалось. ранее.

Рисунок 4.37 Трехфазное трехпроводное соединение «Y» не использует нейтральный провод.

Значения напряжения и тока в трехфазных системах

Когда мы измеряем напряжение и ток в трехфазных системах, нам нужно уточнить значение , где мы измеряем . Напряжение сети означает величину напряжения, измеренного между любыми двумя проводниками линии в сбалансированной трехфазной системе. В приведенной выше схеме линейное напряжение составляет примерно 208 вольт. Фазное напряжение относится к напряжению, измеренному на любом одном компоненте (обмотка источника или сопротивление нагрузки) в сбалансированном трехфазном источнике или нагрузке.Для схемы, показанной выше, фазное напряжение составляет 120 вольт. Термины линейный ток и фазный ток следуют той же логике: первый относится к току через любой один линейный проводник, а второй — к току через любой один компонент.

Источники и нагрузки, подключенные по схеме Y, всегда имеют линейные напряжения выше фазных, а линейные токи равны фазным токам. Если источник или нагрузка, подключенные по схеме Y, сбалансированы, линейное напряжение будет равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3:

.

Для цепей «Y»:

[латекс] \ begin {align} \ tag {4.1} \ text {E} _ {\ text {line}} & = \ sqrt {3} \ text {E} _ {\ text {phase}} \\ \ text {I} _ {\ text {line}} & = \ text {I} _ {\ text {phase}} \ end {align} [/ latex]

Однако конфигурация «Y» не единственная допустимая для соединения трехфазного источника напряжения или элементов нагрузки.

Трехфазная конфигурация, треугольник (Δ)

Другая конфигурация известна как «Дельта» из-за ее геометрического сходства с одноименной греческой буквой (Δ). Обратите внимание на полярность каждой обмотки на рисунке ниже.

Рисунок 4.38 Трехфазное, трехпроводное соединение Δ не имеет общего.

На первый взгляд кажется, что три таких источника напряжения создают короткое замыкание, электроны текут по треугольнику, и ничто иное, как внутренний импеданс обмоток, сдерживает их. Однако из-за фазовых углов этих трех источников напряжения это не так.

Закон Кирхгофа о напряжении при соединении треугольником

Для быстрой проверки этого можно использовать закон Кирхгофа, чтобы увидеть, равны ли три напряжения вокруг контура нулю.Если они это сделают, тогда не будет доступного напряжения для проталкивания тока вокруг этого контура и, следовательно, не будет циркулирующего тока. Начиная с верхнего витка и двигаясь против часовой стрелки, наше выражение KVL выглядит примерно так:

[латекс] (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text {240 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text { 120 °}) [/ латекс]

Все равно нулю?

Да!

Действительно, если мы сложим эти три векторные величины вместе, они в сумме дадут ноль.Еще один способ проверить тот факт, что эти три источника напряжения могут быть соединены вместе в петлю без возникновения циркулирующих токов, — это разомкнуть петлю в одной точке соединения и рассчитать напряжение на разрыве:

Рисунок 4.39 Напряжение в открытом состоянии Δ должно быть нулевым.

Начиная с правой обмотки (120 В ∠ 120 °) и продвигаясь против часовой стрелки, наше уравнение KVL выглядит следующим образом:

[латекс] (120 \ text {V} \ angle \ text {120 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text {0 °}) + (120 \ text {V} \ angle \ text { 240 °}) + \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

[латекс] 0 + \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

[латекс] \ text {E} _ {\ text {break}} = 0 [/ латекс]

Конечно, на разрыве будет нулевое напряжение, что говорит нам о том, что ток не будет циркулировать в треугольной петле обмоток, когда это соединение будет выполнено.

Установив, что трехфазный источник напряжения, подключенный по схеме Δ, не сгорит до резкости из-за циркулирующих токов, переходим к его практическому использованию в качестве источника питания в трехфазных цепях. Поскольку каждая пара линейных проводов подключается непосредственно к одной обмотке в цепи Δ, линейное напряжение будет равно фазному напряжению. И наоборот, поскольку каждый линейный проводник присоединяется к узлу между двумя обмотками, линейный ток будет векторной суммой двух соединяющихся фазных токов.Неудивительно, что результирующие уравнения для Δ-конфигурации выглядят следующим образом:

Для цепей Δ («Дельта»):

[латекс] \ begin {align} \ tag {4.2} \ text {E} _ {\ text {line}} & = \ text {E} _ {\ text {phase}} \\ \ text {I} _ {\ text {line}} & = \ sqrt {3} \ text {I} _ {\ text {phase}} \ end {align} [/ latex]

Анализ цепи примера соединения треугольником

Давайте посмотрим, как это работает на примере схемы: (Рисунок ниже)

Когда каждое сопротивление нагрузки получает 120 В от соответствующей фазной обмотки источника, ток в каждой фазе этой цепи будет 83.33 ампера:

[латекс] I \: = \ frac {P} {E} [/ латекс]

[латекс] I \: = \ frac {10 кВт} {120 В} [/ латекс]

[латекс] \ pmb {I = 83.33A} \ text {(для каждого нагрузочного резистора и обмотки источника)} [/ латекс]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = √3 \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = √3 (83,33 A) [/ латекс]

[латекс] \ pmb {\ text {I} _ {\ text {line}} = 144,34 A} [/ латекс]

Преимущества трехфазной системы Delta

Таким образом, ток каждой линии в этой трехфазной системе питания равен 144.34 ампера, что значительно больше, чем линейные токи в системе с Y-соединением, которую мы рассматривали ранее. Можно задаться вопросом, не потеряли ли мы все преимущества трехфазного питания здесь, учитывая тот факт, что у нас такие большие токи в проводниках, что требует более толстого и более дорогостоящего провода. Ответ — нет. Хотя для этой схемы потребуется три медных проводника калибра 1 (на расстоянии 1000 футов между источником и нагрузкой это составляет чуть более 750 фунтов меди для всей системы), это все же меньше, чем 1000+ фунтов меди, необходимых для Однофазная система, обеспечивающая одинаковую мощность (30 кВт) при одинаковом напряжении (120 В между проводниками).

Одним из явных преимуществ системы с Δ-соединением является отсутствие нейтрального провода. В системе с Y-соединением нейтральный провод был необходим на случай, если одна из фазных нагрузок выйдет из строя (или отключится), чтобы не допустить изменения фазных напряжений на нагрузке. Это не обязательно (или даже возможно!) В схеме с Δ-соединением. Когда каждый элемент фазы нагрузки напрямую подключен к соответствующей обмотке фазы источника, фазное напряжение будет постоянным независимо от обрывов в элементах нагрузки.

Пожалуй, самым большим преимуществом источника с подключением по схеме Δ является его отказоустойчивость. Одна из обмоток трехфазного источника, подключенного по схеме Δ, может открыться при отказе (рисунок ниже) без влияния на напряжение или ток нагрузки!

Рис. 4.40. Даже при отказе обмотки источника линейное напряжение по-прежнему составляет 120 В, а напряжение фазы нагрузки по-прежнему составляет 120 В. Единственная разница заключается в дополнительном токе в оставшихся функциональных обмотках источника.

Единственным последствием разрыва обмотки источника для источника, подключенного по схеме Δ, является увеличение фазного тока в остальных обмотках.Сравните эту отказоустойчивость с системой с Y-соединением и обмоткой с открытым источником на рисунке ниже.

Рис. 4.41. Разомкнутая обмотка источника «Y» уменьшает вдвое напряжение на двух нагрузках подключенной нагрузки Δ.

При Δ-подключенной нагрузке два сопротивления испытывают пониженное напряжение, в то время как одно остается на исходном линейном напряжении, 208. Нагрузка, подключенная по схеме Y, постигает еще худшую судьбу (рисунок ниже) с таким же отказом обмотки в схеме с Y-подключением. источник.

Рисунок 4.42 Обмотка с открытым истоком системы «Y-Y» снижает вдвое напряжение на двух нагрузках и полностью теряет одну нагрузку.

В этом случае два сопротивления нагрузки испытывают пониженное напряжение, а третье полностью теряет напряжение питания! По этой причине источники с Δ-соединением предпочтительнее для надежности. Однако, если требуются двойные напряжения (например, 120/208) или предпочтительны для более низких линейных токов, предпочтительной конфигурацией являются системы с Y-соединением.

• Проводники, подключенные к трем точкам трехфазного источника или нагрузки, называются линиями .
• Три компонента, составляющие трехфазный источник или нагрузку, называются фазами .
• Напряжение линии — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
• Фазное напряжение — это напряжение, измеренное на отдельном компоненте трехфазного источника или нагрузки.
• Линейный ток — это ток через любую линию между трехфазным источником и нагрузкой.
• Фазный ток — это ток через любой компонент, содержащий трехфазный источник или нагрузку.
• В симметричных Y-цепях линейное напряжение равно фазному напряжению, умноженному на квадратный корень из 3, а линейный ток равен фазному току.
• Для цепей «Y»:

[латекс] \ text {E} _ {\ text {line}} = \ sqrt {3} \ text {E} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

• В симметричных Δ-цепях линейное напряжение равно фазному напряжению, а линейный ток равен фазному току, умноженному на квадратный корень из 3.
• Для цепей Δ («Дельта»):

[латекс] \ text {E} _ {\ text {line}} = \ text {E} _ {\ text {phase}} [/ latex]

[латекс] \ text {I} _ {\ text {line}} = \ sqrt {3} \ text {I} _ {\ text {phase}} [/ latex]

• Трехфазные источники напряжения с Δ-соединением обеспечивают большую надежность в случае выхода из строя обмотки, чем источники с соединением по схеме «треугольник». Однако источники, подключенные по схеме Y, могут выдавать такое же количество энергии при меньшем линейном токе, чем источники, подключенные по схеме Δ.

Электричество 101: Основы | Промышленное управление

Цель этой Info-Tec — помочь вам понять основы электрических систем.Многие проблемы, возникающие при обслуживании, связаны с электрическими проблемами или проблемами, связанными с электричеством.

В настоящее время широко используются два типа электрического тока: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).

Переменный ток вырабатывается всеми электроэнергетическими предприятиями. AC очень «гибкий». Его напряжение может быть легко повышено или понижено трансформаторами. Переменный ток можно преобразовать в постоянный для конечного использования с помощью выпрямителей или твердотельных устройств.

Постоянный ток всегда течет в одном направлении.Переменный ток сначала течет в одном направлении, затем меняет направление и течет в противоположном направлении. Ток «чередуется», следовательно, переменный ток. Когда переменный ток меняет направление, он не перескакивает от полного значения в одном направлении к полному значению в другом направлении. Он постепенно нарастает до максимума, постепенно спадает до нуля, а затем повторяется в обратном направлении. См. Рисунок 1.

Рисунок 1.

Один из периодов нарастания и возврата к нулю в одном направлении потока — это чередование.Два чередования, одно в одном направлении, а другое в противоположном, — это цикл. Переменный ток в этой стране генерируется с частотой 60 циклов в секунду. Старое оборудование будет идентифицироваться в циклах (CY), а новое оборудование — в герцах (HZ). CY и HZ означают одно и то же. (CY был изменен на HZ в честь немецкого физика Генриха Герца, который разгадал тайну циклов переменного тока.)

Электроэнергия имеет две характеристики:

1. Напряжение . Также называется «потенциальной» или электродвижущей силой (ЭДС). Это «давление» электричества. Электричество не обязательно должно протекать, чтобы иметь напряжение. Если вольтметр подключен к «живой» цепи, он покажет напряжение независимо от того, подключена ли цепь к нагрузке или нет. Это можно сравнить с водой в трубе и манометром. Напряжение — это мера электрического «давления» или потенциала.

2. Сила тока. Это «скорость протекания» тока. Это «галлоны в минуту».Если по трубе течет вода, то есть сопротивление ее потоку. Будет падение давления от одного конца трубы к другому, в зависимости от размера трубы, длины трубы и скорости потока. То же самое и с электричеством. Проволока оказывает сопротивление. Чем меньше размер провода, тем он длиннее, количество электроэнергии (AMPS), которое он переносит, определяет падение давления, или, с точки зрения электричества, падение напряжения.

Другой немецкий физик, Г.С. Омс, разработал формулу, известную как «Закон Ома».Он обнаружил, что напряжение — это произведение ампер и Ом (мера сопротивления, которую он назвал в честь себя) в резистивной цепи. Для описания этих ценностей были установлены символы. E для напряжения, I для тока и R для сопротивления. Следовательно, напряжение равно амперам, умноженным на ом: E = I x R. Это краеугольная формула, на которой строится знание электричества. Все значения в законе Ома могут быть рассчитаны по отношению к остальным значениям. Например, ампер равен напряжению, разделенному на сопротивление, или:

I =

E

R

Простой способ запомнить различные математические формы, в которых выражается закон Ома, показан на рисунке 2.Если какой-либо из трех символов покрыт, два оставшихся непокрытыми будут в надлежащей форме. Например;

E, если покрыто, равно I x R

I, если покрыто, равно

евро.

R

R, если покрыто, равно

E

Я

Рисунок 2.

Цепи переменного тока подразделяются на два основных класса: однофазные (SF) и трехфазные (3F).Есть два этапа, но его использование настолько минимально, что мы не будем обсуждать его.

Если в цепи только два провода, она должна быть однофазной (не считая постоянного тока, который мы не рассматриваем в настоящее время). Если в цепи три провода, она может быть трехфазной или однофазной! Легко отличить трехпроводную однофазную от трехпроводной трехфазной. В однофазной сети два — это провода под напряжением, а один — нейтраль. В обычном жилом или легком коммерческом здании с трехпроводным питанием 115/230 вольт два горячих провода входят в служебный шкаф и имеют предохранители или используют сбрасываемые перегрузки, но нейтраль проходит через шкаф без какого-либо переключателя или предохранителя.Этот тип входа однофазный, хотя и трехжильный. Это действительно двухпроводная однофазная схема на 230 В с нейтралью. От него можно взять две и более цепи по 115 вольт и одну или несколько цепей на 230 вольт. Если между горячим проводом и нейтралью поставить вольтметр, он покажет 115 вольт. Между двумя горячими проводами он покажет 230 вольт. См. Рисунок 3.

Рисунок 3.

На рис. 3 показано, как будет выглядеть типичный трехпроводной входной выключатель 115/230 В.(Примечание: в некоторых случаях старых систем переключатель может быть трехполюсным и размыкать нейтраль. Это небезопасно и должно быть заменено). Трехпроводные трехфазные системы обычно распространяются только на промышленные и крупные торговые площади. Как видно из названия, трехфазный ток имеет три тока, протекающие по трем проводам. В обычной трехфазной нейтрали нет; все три провода горячие. Между любыми двумя из трех проводов есть однофазный ток, но никогда не 110, 115 или 120 вольт.Обычно напряжение каждой фазы будет 208, 220, 230, 440, 550 или выше.

Трехфазные токи следуют друг за другом с интервалом в треть цикла. См. Рисунок 4.

Рисунок 4.

Если вольтметр используется для проверки трехфазного тока, полное напряжение будет обнаружено между любыми двумя из трех проводов. Напряжение чуть больше половины будет обнаружено от любого провода к земле.

В Милуоки компания WEPCO использовала только 230-вольтовую заземленную трехфазную систему.Они больше не используют его, но многие из этих систем с «заземленной фазой B» были установлены (компания Climatic Control обслуживается трехфазной системой с заземленной фазой B), и многие из них все еще существуют. В этой трехфазной системе одна из фаз заземлена (заземляющая ветвь). Эту систему легко принять за трехпроводную, 115/230 вольт и однофазную, поскольку на входе будет двухполюсный выключатель с двумя предохранителями, а третья линия будет сплошной. Проверка с помощью вольтметра покажет разницу. Даже при заземленной фазе напряжение между любыми двумя из трех проводов будет составлять 230 вольт (в заземленной фазе B всегда было 230 вольт).Если каждый провод заземлен, на двух ножках будет отображаться полное напряжение, а на одной ножке — 0 вольт. Это наземная нога. Помните, что в однофазной системе на 115/230 вольт будет 115 вольт между нейтралью и горячими проводами и 230 вольт между двумя горячими проводами.

Трехфазные цепи не предназначены для однофазного использования 115 В. Хотя от разогретой ноги до земли можно получить около 115 вольт, использование этой схемы запрещено электрическими правилами. Это опасная практика.

В настоящее время используются три основных трехфазных распределительных системы. Небольшие коммерческие здания и некоторые небольшие промышленные предприятия, на которые приходится около 50 процентов электрической нагрузки в виде однофазной сети на 120 вольт, будут иметь трехфазную четырехпроводную систему с напряжением 208/120 вольт. См. Рисунок 5.

Рисунок 5.

Есть три горячие линии (A, B и C), а также нейтраль (N), которая заземлена. Однофазные 120-вольтовые нагрузки питаются от линии к нейтрали (C к N, A к N или B к N), а трехфазные 208 Вольт — по линиям A, B и C.

Рисунок 6.

На рисунке 6 представлена ​​схема трехфазной четырехпроводной системы с напряжением 480/276 В. Эта система обслуживает отели, торговые центры и т. Д. Трансформаторы используются для получения однофазных цепей на 120 вольт.

Рисунок 7.

На рисунке 7 показана система, используемая на крупных промышленных предприятиях, где большую часть нагрузки составляют двигатели. Это трехфазная система с напряжением 480 В. В этой системе используются трансформаторы для обеспечения требований к напряжению 120/240 вольт.

Термины «заземление» или «заземленный» и «заземление» могут вводить в заблуждение. «Заземление» — это соединение провода, ленты или другого проводника от металлического корпуса вокруг части электрического оборудования к водопроводной трубе, заглубленной пластине, стержню или другому проводящему материалу, контактирующему с землей. Это называется «заземлением» оборудования. Это сделано в целях безопасности, а также для устранения или уменьшения помех (RFI).

Термин «земля» имеет другое значение. Когда по какой-либо причине ток проходит через изоляцию или вокруг нее к открытым металлическим частям, которые затем становятся горячими или «находящимися под напряжением», это называется «землей».«Заземления» можно избежать за счет хорошей конструкции оборудования и регулярного технического обслуживания. Основания случаются и могут быть опасными. Оборудование следует защитить путем его «заземления».

Низкое напряжение всегда возникает из-за того, что проводка или трансформатор недостаточно велики для подачи такого тока, который требуется нагрузкам или нагрузкам. Когда в проводе течет ток, всегда есть некоторое падение напряжения. Этого может быть недостаточно, чтобы повлиять на работу оборудования, но некоторое падение напряжения существует всегда. Нет смысла проверять падение напряжения в цепи, если не включены все нагрузки в этой цепи.Разделение нагрузок или добавление дополнительных цепей обычно может исправить перегрузку цепей, вызывающую низкое напряжение.

Если на служебном входе наблюдается низкое напряжение, это может быть ошибка электроснабжения. Спрос на электрические услуги рос быстрее, чем коммунальные предприятия смогли увеличить свои услуги. Известно, что в некоторых случаях коммунальные предприятия устанавливают ответвления на своих трансформаторах, чтобы подавать более высокое вторичное напряжение для компенсации падений напряжения в периоды повышенного спроса.В этих зонах при снижении нагрузки напряжение на отдельном служебном входе может значительно увеличиться по сравнению с нормальным. Это приводит к проблемам с перенапряжением. Перенапряжение приводит к перегреву двигателей, перегоранию конденсаторов и значительному сокращению срока службы лампочек, нагрузок резистивного типа, а также может нанести ущерб твердотельным устройствам.

В дополнение к обычным цепям на 120 В, цепям электроприборов на 230 В и трехфазным цепям почти во всех зданиях будет использоваться одна или несколько цепей «низкого напряжения».Цепи низкого напряжения — это любые цепи ниже 30 вольт, обычно 24 вольт. Цепи на 24 В обычно являются цепями управления. Сила тока в этих системах обычно небольшая, менее 5 ампер.

Поскольку напряжение и сила тока очень низкие, проводка может быть намного меньше и, следовательно, намного дешевле в установке, чем проводка с «линейным» напряжением. Низкое напряжение также намного безопаснее.

Так же, как напряжение электричества измеряется в вольтах, а скорость протекания тока измеряется в амперах, мощность измеряется в ваттах.Один ватт — это мощность, производимая одним вольт на один ампер. Ватты находятся путем умножения вольт на ампер. При постоянном постоянном токе найти мощность просто. Это вольты, умноженные на амперы. Однако при переменном токе напряжение и сила тока меняются в зависимости от цикла. (Помните, сначала это 0, затем до максимума в одном направлении, затем снова до 0 и максимум в другом направлении. Эффективное напряжение и сила тока будут меньше максимальных. Эффективные значения называются «Корень — Среднее — Квадрат», или RMS. RMS равно.707 раз больше максимальных значений. Следовательно, в цепи переменного тока на 120 В, 10 А фактические максимальные значения составляют почти 170 вольт и чуть более 15 ампер. Это верно только для цепей постоянного тока и чисто резистивных цепей переменного тока, таких как нагреватели.

Возможно, выдающееся преимущество переменного тока перед постоянным состоит в том, что переменный ток можно легко повышать или понижать с небольшими потерями с помощью трансформаторов.

Как известно, даром что-то не получить. Выход машины будет в некоторой степени пропорционален входу.Необходимо ввести больше, чем вынуть, поскольку часть ввода теряется и используется машиной. Эффективность — это выходная энергия, деленная на входящую энергию. Трансформатор — это машина без движущихся частей. Это очень эффективно: от 98 до 99 процентов. 1–2 процента потеряли мощность или мощность. Если вторичная обмотка трансформатора составляет 24 В, и это трансформатор «40 ВА», потребляемый ток (в амперах) может составлять 1,667 ампера, прежде чем произойдет перегрузка.

Трехфазные трансформаторы — это однофазные трансформаторы, соединенные вместе.Один метод соединения трех катушек известен как «дельта», а другой — «звезда» или «Y». Обычно токи, протекающие в каждом из трех проводов трехфазного тока, равны. Падение напряжения в каждой фазе одинаковое, и вольтметр должен показывать одинаковое напряжение на клеммах двигателя для всех трех фаз. См. Рисунок 8.

Рисунок 8.

Если напряжения не равны, некоторые из причин могут быть:

• Однофазная цепь отключена от одной из трех фаз.

• Частичное заземление или короткое замыкание в обмотках двигателя.

• Изъеденные или перегоревшие контакты в контакторе пускателя двигателя.

• Корродированные клеммы.

• Ослабленные провода.

• Всегда находите причину и устраняйте трехфазный дисбаланс.

Если перегорает предохранитель, срабатывает прерыватель или отсоединяется провод, то все, что вызывает «размыкание» одной фазы трехфазной цепи, остается только одна фаза, а не две! Это известно как «однофазное».Если это происходит при работающем двигателе, он может продолжать работать при небольшой нагрузке. Если полностью разгрузить, может даже запуститься. В любом случае, если его быстро не отключить, он сгорит. Трехфазные двигатели обычно дороги, и вложения в устройство защиты от пониженного напряжения, перенапряжения, потери фазы и дисбаланса фаз — дешевая страховка. Предохранители защищают от короткого замыкания и заземления и не предназначены для защиты электродвигателей от определенных перегрузок электродвигателя. В большинстве случаев чрезмерное падение напряжения, однофазность, несимметричные фазы, как правило, находятся в помещении пользователя.Бизнес вырос, и вместе с другими устройствами было добавлено гораздо больше или больше двигателей, что увеличило нагрузку на исходную услугу. Перед вызовом утилиты убедитесь, что проблемы с утилитами. Пользователь должен обновить службу в соответствии с текущими требованиями.

Активная, реактивная и полная мощность

Требуемый источник питания электрической цепи зависит от

• активной мощности — фактическая потребляемая мощность электрического сопротивления в цепи
• реактивная мощность — мнимая индуктивная и емкостная потребляемая мощность в цепи

Требуемый источник питания называется полной мощностью и представляет собой комплексное значение, которое может быть выражено в виде треугольника Пифагора, как показано на рисунке ниже.

Полная мощность — S

Полная мощность — это мощность, подаваемая в электрическую цепь (обычно от поставщика энергии в сеть) для покрытия реальной и реактивной мощности, потребляемой нагрузкой.

Полная мощность может быть рассчитана как

S = (Q ² + P ² ) ^1/2 (1)

где

S = полное напряжение питания цепи ( вольт-ампер, ВА)

Q = потребляемая реактивная мощность в нагрузке (вольт-ампер, реактивная, ВАр)

P = активная мощность, потребляемая в нагрузке (ватт, Вт)

Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) — напряжение системы переменного тока, умноженное на текущий ток.Полная мощность — это комплексное значение и векторная сумма активной и реактивной мощности, как показано на рисунке выше.

Однофазный ток

S = UI (2a)

где

U = электрический потенциал (В)

I = ток (A)

Трехфазный ток

S

= 3 ^1/2 UI

= 1.732 U I (2b)

Active Power — P

Active — или Real или True — мощность выполняет фактическую работу в нагрузке. Активная мощность измеряется в Вт (Вт) и представляет собой мощность, потребляемую электрическим сопротивлением.

• Истинная мощность — это ток в фазе с напряжением, умноженный на напряжение

Однофазный ток

P = UI cos φ

= UI PF (3a)

где

φ = фазовый угол между электрическим потенциалом (напряжением) и током

PF = cos φ

= коэффициент мощности

Трехфазный ток

P = 3 ^1/2 UI cos φ

= 1.732 U I PF (3b)

Постоянный ток

P = U I (3c)

Реактивная мощность — Q

Реактивная мощность — это мнимая или комплексная мощность в емкостной или индуктивной нагрузке. Реактивная мощность представляет собой обмен энергией между источником питания и реактивными нагрузками, при котором полезная мощность не увеличивается и не теряется. Чистая средняя реактивная мощность равна нулю. Реактивная мощность накапливается и разряжается асинхронными двигателями, трансформаторами, соленоидами и конденсаторами.Чистая катушка индуктивности и чистый конденсатор не потребляют никакой энергии, поскольку в течение полупериода, какая бы мощность ни принималась от источника этими компонентами, та же самая мощность возвращается к источнику.

Реактивная мощность должна быть минимизирована, поскольку она увеличивает общий ток, протекающий в электрической цепи, не создавая никакой работы для нагрузки. Повышенные реактивные токи приводят только к невосстановимым потерям мощности из-за сопротивления линии электропередачи.

Увеличение реактивной и полной мощности приведет к уменьшению коэффициента мощности — PF .

Реактивная индуктивная мощность измеряется в реактивных вольт-амперах (ВАР).

• Реактивная мощность — это ток, не совпадающий по фазе с напряжением, умноженным на напряжение

Однофазный ток

Q = UI sin φ (4a)

, где

φ = фазовый угол

Трехфазный ток

Q = 3 ^1/2 UI sin φ

= 1.