Фаза и ноль

Что такое фаза и ноль в электричестве – просто о сложном

Передача электрического тока осуществляется по трехфазным сетям, при этом большинство домов имеет однофазные сети. Расщепление трехфазной цепи осуществляется с помощью вводно-распределительных устройств (ВРУ). Простым языком этот процесс можно описать следующим образом. К электрощитку дома подводится трехфазная цепь, состоящая из трех фазных, одного нулевого и одного заземляющего проводов. Посредством ВРУ цепь расщепляется – к каждому фазному проводу добавляется один нулевой и один заземляющий, получается однофазная сеть, к которой и подключаются отдельные потребители.

Буквенная маркировка проводов

Для бытовых и промышленных электролиний применяются изолированные провода с внутренними токопроводящими жилами. Изделия отличаются в зависимости от цвета изоляционного покрытия и маркировки. Обозначение фазы и нуля в электрике ускоряет ремонтные и монтажные работы.

Маркировка кабелей в электрических установках под напряжением до 1000 В регулируется ГОСТ Р 50462-2009:

• в п. 6. 2.1 указывается, что нулевой проводник маркируется как N;
• пункт 6.2.2. гласит, что провод защиты с заземлением обозначается PE;
• в п. 6.2.12 сказано, что в электрике L является фазой.

Понимание маркировки упрощает монтажные работы в хозяйственных, жилых и административных зданиях.

L – обозначение фазы

В сети переменного тока под напряжением находится фазный провод. В переводе с английского слово Line имеет значение активный проводник, линия, поэтому маркируется буквой L. Фазные проводники обязательно покрываются цветной изоляцией, поскольку, находясь в оголенном состоянии, могут стать причиной ожогов, травм человека, возгорания или выхода из строя различного оборудования.

N – буквенный символ нуля

Знак нулевого или нейтрального рабочего кабеля – N, от сокращения терминов neutral или Null. При составлении схемы так маркируются клеммы коммутации нуля в однофазной или трехфазной сети.

Слово «ноль» используется только на территории стран СНГ, во всем мире жила называется нейтраль.

PE – индекс заземления

Если проводка заземлена, применяется буквенный маркер PE. С английского значение Protective Earthing переводится как провод заземления. Аналогично будут обозначаться зажимы и контакты для коммутации с заземляющим нулем.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.

Откуда берется ноль в электросети

Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.

Фаза, ноль и земля в проводе

Зачем нужен нуль

Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.

Домашняя электропроводка: находим ноль и фазу

Установить в домашних условиях, где какой провод находится, можно разными способами. Мы разберем только самые распространенные и доступные практически любому человеку: с использованием обычной электрической лампочки, индикаторной отвертки и тестера (мультиметра).

Про цветовую маркировку фазных, нулевых и заземляющих проводов на видео:

Проверка с помощью электролампы

Перед тем, как приступить к такой проверке, нужно собрать с использованием лампочки устройство для проверки. Для этого ее следует вкрутить в подходящий по диаметру патрон, после чего закрепить на клемме провода, сняв изоляцию с их концов стриппером или обычным ножом. Затем проводники лампы нужно поочередно прикладывать к тестируемым жилам. Когда лампа загорится, это будет означать, что вы нашли фазный провод. Если проверяется кабель на две жилы, уже понятно, что вторая будет нулевой.

Проверка индикаторной отверткой

Хорошим помощником в работе, связанной с электрическим монтажом, является индикаторная отвертка. В основе работы этого недорогого инструмента лежит принцип протекания сквозь корпус индикатора емкостного тока. В ее состав входят следующие основные элементы:

• Металлический наконечник, имеющий форму плоской отвертки, который прикладывается к проводам для проверки.
• Неоновая лампочка, загорающаяся при прохождении сквозь нее тока и сигнализирующая таким образом о фазовом потенциале.
• Резистор для ограничения величины электрического тока, который защищает устройство от сгорания под воздействием мощного потока электронов.
• Контактная площадка, позволяющая при прикосновении к ней создать цепь.

Профессиональные электромонтеры используют в своей работе более дорогие светодиодные индикаторы с двумя встроенными элементами питания, но простенькое устройство китайского производства вполне доступно любому человеку и должно иметься у каждого хозяина дома.

Если вы проверяете наличие напряжения на проводе с помощью этого прибора при дневном свете, то придется приглядываться в ходе работы более внимательно, так как свечение сигнальной лампы будет плохо заметно.

При касании жалом отвертки фазного контакта сигнализатор загорается. При этом ни на защитном нуле, ни на заземлении светиться он не должен, в противном случае можно сделать вывод, что в схеме подключения имеются неполадки.

Пользуясь этим индикатором, будьте внимательны, чтобы нечаянно не коснуться рукой провода под напряжением.

Про определение фазы наглядно на видео:

Проверка мультиметром

Для определения фазы с помощью домашнего тестера прибор нужно поставить в режим вольтметра и измерить попарно величину напряжения между контактами. Между фазой и любым другим проводом этот показатель должен составлять 220 В, а прикладывание щупов к заземлению и защитному нулю должно показывать отсутствие напряжения.

Электросеть разделена на два типа: постоянного и переменного тока. Электрический ток является движением электронов в каком-либо направлении. При постоянном токе электроны двигаются в одну сторону, имеют полярность. При переменном токе электроны меняют свою полярность с определенной частотой.

В первую очередь домашнему умельцу нужно соблюдать электробезопасность , а потом уже думать об устранении неисправности. Некоторые пренебрежительно относятся к опасности попасть под действие тока.

Все части под напряжением должны быть защищены изоляцией, клеммы розеток углублены в корпус таким образом, чтобы не было доступа и нельзя было случайно коснуться рукой. Даже конструкция вилки сделана так, что невозможно попасть под напряжение электрического тока, держась рукой за вилку. Мы уже привыкли к электричеству, и не замечаем опасности при проведении работ по ремонту электрических устройств. Поэтому, лучше освежить в памяти правила безопасности и быть внимательными.

Принцип действия

Сеть электрического переменного тока разделена на фазу и ноль (рабочую и пустую). Нулевая фаза предназначена для образования постоянной электросети при включении устройств, а также для создания заземления. На фазе находится рабочее напряжение.

Для работы электроустройства не важно, где находится фаза, а где ноль. При установке электрических проводов и включении ее в сеть дома нужно учитывать, где фаза и ноль. Проводка прокладывается кабелем с двумя или тремя жилами. В кабеле с двумя жилами находится фаза и ноль, а в кабеле с 3-мя жилами третий провод отводится для заземления. Перед работой нужно точно определить расположение выводов проводов.

Электрический ток заходит от подстанции с трансформатором, преобразующим высокое напряжение до 380 вольт. Низкая сторона трансформатора соединена в звезду. Три вывода соединены в нулевой точке, а оставшиеся выводятся на клеммы фаз.

Узел в нулевой точке подключается к заземляющему контуру подстанции. Ноль расщепляется на рабочий и защитный. Новые строящиеся дома оснащаются проводкой по такой схеме. На входе дома в щите располагается три фазы и два провода расщепленного ноля.

В старых зданиях остается схема проводки старого типа без расщепленного ноля, там вместо пяти проводов идут 4 жилы. Электрический ток от трансформатора проходит по воздуху или под землей к входному щиту, образует систему из трех фаз (питающая сеть 380) на 220. Производится разводка по щитам подъездов. В квартиру поступает кабель с 1-й фазой на 220 В и защитный провод.

Защитный провод не всегда есть в наличии, если старая проводка не переделана. В квартире нулем называется провод, который соединен с заземляющим контуром на подстанции, применяется для образования нагрузки фазы, которая подключена к противоположному выводу на трансформаторе. Защитный ноль из схемы удален, он служит для устранения неисправностей и аварий для отвода тока при повреждениях.

В такой цепи нагрузки распределены равномерно, так как на этажах сделана разводка и выведены щиты к линиям на 220В в распредщите подъезда. Напряжение, подходящее к дому, выполнено звездой. При выключенных в квартире всех устройств и отсутствии нагрузки в розетках, в линии питания тока не будет.

Это является простой рабочей схемой электроснабжения, которая использовалась много лет. Но в любой сети могут возникнуть неисправности, которые связаны с плохими контактами соединений, либо обрывом проводов.

Обрыв провода

Проводник может легко оторваться, или его могут забыть подключить. Это происходит довольно часто, так же, как и могут отгореть провода при некачественном контактном соединении и большой нагрузке. Если в квартире нет соединения потребителя с щитком напряжения, то устройство не будет работать. Какой именно провод разорван, не имеет значения. То же самое получается при обрыве провода одной из фаз, которая питает дом или подъезд. Квартиры, питающиеся от этой линии, не будут иметь возможность получать электричество.

В двух остальных цепях все устройства будут работать в нормальном режиме, а ток ноля будет складываться из оставшихся составляющих. Все вышеописанные обрывы проводников связаны с выключением питания от квартиры, бытовые устройства при этом не ломаются. Опасным случаем может стать момент, когда исчезнет соединение между средней точкой потребителей щита дома и контуром заземления трансформатора подстанции. Это возникает у электриков, не имеющих достаточной квалификации.

Путь прохода тока через ноль к заземлению исчезает. Ток начинает идти по наружным контурам, имеющим напряжение в 380 В. В результате получается что на нагрузках вместо 220В будет 380В. На одном щите окажется небольшое напряжение, а на втором около 380 В. Высокое значение напряжения повредит изоляцию, нарушит работу устройств, приведет к поломкам и выходу из строя приборов.

Чтобы таких ситуаций не было, применяют защитные устройства для блокировки от повышенного напряжения. Они устанавливаются в щиток квартиры, либо внутри дорогостоящих приборов.

Способы определения где фаза и ноль

Любой домашний мастер при электромонтажных работах дома или в другом месте при подключении розетки или люстры сталкивается с вопросом определения фазы и ноля на проводах. Мы расскажем, какие существуют методы и способы правильного определения фазных проводов, нулевых жил, заземляющих защитных проводов. Конечно, для имеющего опыт в таких электромонтажных работах специалиста не доставит большого труда определить фазу и нулевой провод. Но как быть людям, которые не умеют этого делать?

Разберемся, как можно в домашних условиях без специальных инструментов для измерения и электронных приборов своими силами узнать наличие на проводах где фаза и ноль, заземление.

Во время поломок в сети тока часто домашние умельцы применяют недорогую индикаторную отвертку для проверки наличия напряжения китайского изготовления.

Она действует по закону емкостного тока, проходящего по телу человека. Такая отвертка состоит из следующих деталей:

• Наконечник металлический, заточенный под отвертку, присоединяется к фазе.
• Резистор для ограничения тока, который уменьшает амплитуду тока до небольшой величины.
• Лампочка неоновая, начинает светиться при прохождении тока, показывает наличие фазы на проводнике.
• Площадка для касания пальцем человека, чтобы создавалась цепь тока по телу через землю.

Квалифицированные специалисты применяют для контроля фазы приборы с качественными деталями и имеющими несколько функций, с индикаторами под отвертку, светодиод светится с помощью транзисторной схемы, подключенной от батареек на 3 вольта.

Такие устройства кроме фазы могут решать другие вспомогательные задачи. Они не имеют клеммы для контакта пальцем. Как проверять наличие фазы в розетках индикатором, показано на рисунке.

Днем плохо видно, как светится лампочка, требуется приглядываться. Там, где лампочка светится, есть фаза. На рабочем нуле и защитном заземлении лампочка не будет гореть. Если лампа светится в других случаях, то это говорит о том, что имеются неисправности в схеме.

Во время работы с такой отверткой нужно проверить исправность ее изоляции, не касаться вывода индикатора без изоляции под напряжением. Также с помощью тестера можно в розетке определить наличие напряжения.

Показания на тестере:

• 220 В между фазой и нолем.
• Нет напряжения между защитным нолем и рабочим.
• Нет напряжения между защитным нолем и фазой.

Последний вариант – это исключение. При нормальной схеме стрелка будет показывать разность потенциалов 220 В. Но в наших розетках его нет, так как здание дома старое, электропроводка не изменялась. После реконструкции электропроводки вольтметр покажет напряжение 220 В.

Особенности нахождения неисправности

Состояние схемы электропроводки не всегда определяется путем обычной проверки напряжения. На выключателях имеется различное положение, которое иногда вводит в заблуждение электрика. На рисунке изображен случай, при выключенном выключателе на проводе фазы светильника нет напряжения при исправной проводке.

Поэтому, при измерениях в поиске поломок нужно проводить тщательный анализ возможных случаев.

Цветовка проводов

Определить, на какой жиле есть напряжение, а на какой нет, довольно просто. Существует много способов вычисления где находятся фаза и ноль.

Одним из методов является определение по цвету изоляции проводов. Каждая жила в кабеле и в электрооборудовании окрашена цветом изоляции определенной расцветки, определенной стандартом. Зная цвета распределения функциям проводов, можно легко произвести установку электропроводки.

Рабочие фазы подключают проводами с черным цветом изоляции, либо может быть коричневый или серый цвет. Нулевой провод монтируют в светло-синей изоляции. При установке вспомогательного дополнительного заземления применяют проводники с зеленым или желтым цветом изоляции.

Методы определения

Существует несколько способов, позволяющих отличить «ноль» от «земли».

Цветовая маркировка проводов

Профессиональные и добросовестные электрики никогда не будут монтировать проводку без соблюдения цветовой маркировки. При условии, что монтаж осуществлялся с соблюдением основных правил ПУЭ, каждый проводник имеет определенный цвет в зависимости от выполняемой функции:

1. Синяя/голубая оболочка используется для маркировки нулевого проводника.
2. Желто-зеленая оболочка (полосками) применяется для обозначения заземляющей жилы.
3. С фазным проводом сложнее, поскольку он может иметь оболочку белого, черного, красного, оранжевого и других цветов. Независимо от выбранного цвета «фазы» такой монтаж будет правильным.

Синим маркируется ноль, зелено-желтым – земля, красным – фаза

Помните: даже если были обнаружены жилы соответствующих цветов, по которым можно определить «фазу», «ноль» и «землю», не стоит спешить с выводами. Быть полностью уверенным в правильности монтажа можно исключительно при условии, что вы выполнили его самостоятельно. В остальных ситуациях подобный метод поиска «ноля» и «земли» будет некорректным. Поэтому переходите к остальным способам.

Дифференциальный ток

Намного проще отличить «ноль» от «земли», если на обслуживаемом участке имеется устройство защитного отключения (УЗО) либо дифференциальный автомат. Воспользуйтесь лампой с проводами, подключите прибор к фазе и одному из двух проводников. Если защита не сработала, то лампочка подключена правильно — к паре фаза-ноль. Если сработало УЗО и ветка оказалась обесточенной, то была задействована пара фаза-земля.

Если УЗО не сработало в обоих случаях, то возможны проблемы с функциональностью оборудования. О работоспособности устройства дифференциальной защиты можно судить по проведенному испытанию. На любом подобном оборудовании есть кнопка «Тест». Нажмите на нее.

Примечание. Защитное устройство может не сработать по другой причине: если протекающий через лампу ток ниже номинального дифференциального значения (при котором оборудование должно выполнять обесточивание цепи). К примеру, лампа накаливания пропускает ток около 20-40 мА. Если используется УЗО на 100 мА, то логично, что прибор не сработает.

Заземляющие контакты на розетках

Этот способ подходит для любого объекта, на котором используются двухполюсный вводный автомат и заземляющие розетки. Отключите автомат, что гарантирует отсутствие связи между «нолем» и «землей». Сделайте аналогичное со всеми бытовыми приборами. Возьмите мультиметр, активируйте режим «Прозвонка» и выполните процедуру между заземляющим контактом на розетке и двумя неизвестными проводами.

Когда заземляющий контакт розетки будет соединен с «нолем», на мультиметре будет показано огромное сопротивление, с «землей» — приближенное к нулевому значению. Данный метод поможет убедиться в правильности подключения заземляющих розеток.

Использование мультиметра

Перед проверкой токоведущих жил с помощью мультиметра следует зачистить проводку. Не забывайте о мерах предосторожности и обязательно выполните обесточивание электрической сети на обслуживаемом объекте.

Если электрическая проводка не имеет цветовой/символьной маркировки либо монтаж выполнялся неизвестным мастером, тогда воспользуйтесь мультиметром. Однако сперва при помощи индикаторной отвертки определите «фазу». Настройте мультиметр, выбрав диапазон замера переменного напряжения более 220 В. Можно взять измерительный прибор любого типа. Не имеет значения конкретный размер диапазона: главное — выставить его выше 220 В.

На паре фаза-земля напряжение будет меньше

Соедините через мультиметр «фазу» с одним, а затем — другим проводником. На паре фаза-ноль значение напряжения будет ненамного выше, чем на паре фаза-земля. Это позволит отличить «ноль» от «земли».

Примечание. Определение «земли» при помощи мультиметра актуально для более старых электрических сетей, построенных по конфигурации ТТ. Для современных топологий TN-C-S метод неактуален. Во втором случае нулевой и заземляющий проводники разделяются уже внутри здания, поэтому электрически являются идентичными и связанными между собой. У них одинаковое сопротивление, а, значит, при использовании мультиметра на обеих парах будет равная разница потенциалов.

Не подходит мультиметр для поиска заземляющего проводника в электрической сети TN-S. «Ноль» и «земля» разделены от источника энергии до потребителя. Из-за разной длины проводов будет совершенно иное сопротивление, которое обуславливает полученную разницу в напряжении. Может оказаться, что разница потенциалов на паре фаза-земля будет выше, нежели на паре фаза-ноль.

Отключение нулевого провода (электрический щиток)

Убедитесь, что электрические приборы были отключены от сети, благодаря чему ток гарантированно не будет поступать на нулевой проводник. Загляните в распределительный щиток, расположение которого регламентируется правилами ПУЭ, отсоедините нулевой провод (открутите зажимы, вытащите кабель из вводного автомата и заизолируйте). Либо удалите проводник с нулевой шины, которая используется для дальнейшего разветвления нейтрали. В квартире или частном доме останутся два работающих проводника — заземляющий и фазный.

Вновь возьмите в руки мультиметр, измерьте напряжение между фазой (определяется индикаторной отверткой) и двумя другими проводниками. Напряжение появится исключительно между «фазой» и «землей», поскольку нулевой провод отключен от щитка.

Примечание. Существует такое понятие, как «наведенное напряжение». Не вдаваясь в подробности, отметим, что вследствие него при измерении пары фаза-ноль мультиметр покажет вольтаж, отличный от «0» (обычно не более 10 В).

Метод прозвонки

Прозвонка — один из самых популярных методов, использующихся мастерами для поиска мест обрыва электропроводки. Он подходит для определения «ноля» и «земли». Данный способ актуален при условии, что вы знаете расположение нулевого и заземляющего проводников на одном из концов. Например, когда прозвонка осуществляется от распределительного щитка, но по какой-то причине на другом конце провода имеют другую цветовую маркировку (либо одинакового цвета).

Произведите полное обесточивание. Прозвонка может выполняться профессиональными приборами (на любых моделях мультиметра имеется соответствующая функция) или обычной схемой из лампочки, батарейки и проводов.

Если длина измеряемых проводников небольшая, то воспользуйтесь куском кабеля, подсоединив отрезок к концам участка. Если требуется прозвонить проводник, идущий от распределительного щитка до розетки в дальней комнате, то лучше воспользоваться известной жилой: до обесточивания индикаторной отверткой определите и промаркируйте «фазу» (на обоих концах).

Один щуп мультиметра (или самодельного прибора) подключите к отмеченному фазному проводу, другой — к одному, а затем — другому неизвестному проводнику. Переходите к противоположному концу линии. Подключите поочередно два конца неопределенных жил к промаркированному фазному кабелю. Обозначьте их.

Способы для трехжильной проводки

В этом случае третьим проводом будет заземление. Фаза без труда находится пробником (как это сделать было описано выше). Чтобы найти ноль и землю, для их определения следует воспользоваться мультиметром или тестером.

Порядок действий должен быть следующим:

1. при помощи пробника определяем фазу;
2. измеряем напряжение между фазой и оставшимися двумя проводами;
3. разность потенциалов между нулем и фазой будет в районе 220В, напряжение между землей и фазой будет меньше этого значения.

Собственно, имея мультиметр, можно определить землю, ноль и фазу без индикатора напряжения. Расскажем, как это сделать, пользуясь моделью M820D.

Мультиметр M820D

Для этой цели необходимо выставить диапазон измерений переменного тока больше 220В. Щупы подключаются к гнездам V и СОМ (показаны на фотографии ниже).

Гнезда для подключения щупов

Поочередно меряем напряжение между тремя проводами, там где будет около 220В, одна жила — фаза, вторая – ноль. Соответственно, третий провод – земля.

Видео: определение фазы и ноля индикаторной отверткой и мультиметром (2 способа)

Далее необходимо определить, какой из двух проводов фаза, а какой ноль. С этой целью измеряем напряжение между каждым из них и заземляющим проводом. Наибольшее напряжение будет между фазой и землей.

Заземление, его функция

Современное электрооборудование может полноценно функционировать при наличии защиты от случайного удара током. С этой целью разработаны специальные устройства, которые называют заземляющими.

Заземление представляет собой специально организованную систему для обеспечения безопасных условий работы электроприборов и оборудования.

Термин «заземление» появился от определения земли, почвы или грунта, в которые отводятся опасные токи. Защитная система, выполняющая функцию земли, состоит из нескольких частей:

• в начале сети расположен корпус заземляющего элемента, выходящий из контактной точки;
• в конце присутствует элемент ЗУ, который погружают в землю.

Изображение демонстрирует устройство заземления, применимое для жилых объектов и помещений.

Стандартная техническая документация определяет заземление, как специально организованную систему корпусов из металла, которыми оснащены агрегаты, и заземляющего контура. Согласно особенностям исполнения заземления, его можно назвать преднамеренным электрическим контактом с грунтом, целью которого является защита оборудования.

Подключение заземления выполняется с учетом действующих стандартов. Основные требования по ПУЭ, которые предъявляются к ЗУ:

1. Заземляющее устройство, дополненное набором проводников и прутьев из металла, должно эффективно выполнять функцию отвода опасных токов в грунт.
2. При подключении электрооборудования необходимо заземлить все элементы, в том числе створки щитков.
3. Величина суммарного переходного сопротивления контактов ЗУ не превышает 4-30 Ом.
4. Система выравнивания потенциалов обязательно применяется в процессе монтажа заземления для устранения неравномерности распределения напряжений.

Основным назначением заземляющих устройств является обеспечение безопасного режима работы людей с электрооборудованием. Поэтому перед запуском техники заземление тестируется на эффективность и надежность.

Нужно подобрать материалы для студенческой работы?