Фаза и ноль в электрике: определения понятным, простым языком

Оглавление

Принцип работы сети переменного тока

Чтобы понять, что такое фаза в электричестве, нужно представлять особенности переменного тока. От постоянного он отличается периодическими изменениями, как по значению, так и по направлению. Его характеристики – напряжение в данный момент времени и частота (отношение числа циклов к единице времени). Переменный ток находится в розетках и прямых подключениях к электрическому щиту.

Однофазный ток

Он направляется от распределительного щитка по двум проводам (фазному и нулевому), между которыми находится 220-вольтное напряжение. В электричестве фаза – это провод, по которому электроток направляется к розетке или прибору. Что такое в электричестве ноль? Это, в свою очередь, кабель, идущий от розетки, по которому ток направляется обратно. Иногда вопросом, что такое ноль, интересуются в контексте заземления. Физически это разные провода, хотя их потенциалы совпадают. Однофазный ток можно подвести к потребителю как двумя проводами (без заземления), так и тремя (с ним). Заземление производится для отвода утечки, защиты жильцов от удара током и приборов – от перегрузок.

Двухфазный ток

Это сочетание двух однофазных, смещенных относительно друг друга на 90 °. Конструктивно это выглядит как сочетание двух проводов-фаз (с указанным сдвигом) и двух нулевых.

Трехфазный ток

Здесь конструкция состоит уже из трех фаз тока, каждая из последующих смещена относительно предыдущей на 120 °. По жилым домам такой ток распределяют четырьмя проводами (три фазы и ноль) либо пятью (указанные плюс заземление). После прохождения через распределительный щит розетки в квартире им питают через одну фазу и ноль.

Источники помех на шине Земля

Все помехи, воздействующие на кабели, датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и металлические шкафы автоматики, в большинстве случаев протекают и по заземляющим проводникам, создавая паразитное электромагнитное поле вокруг них и падение напряжения помехи на проводниках.

Источниками и причинами помех могут быть молния, статическое электричество, электромагнитное излучение, «шумящее» оборудование, сеть питания 220 В с частотой 50 Гц, переключаемые сетевые нагрузки, трибоэлектричество, гальванические пары, термоэлектрический эффект, электролитические процессы, движение проводника в магнитном поле и др. В промышленности встречается много помех, связанных с неисправностями или применением не сертифицированной аппаратуры. В России уровень помех регулируются нормативами — ГОСТ Р 51318.14.1, ГОСТ Р 51318.14.2, ГОСТ Р 51317.3.2, ГОСТ Р 51317.3.3, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.11, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 50648. На этапе проектирования промышленного оборудования, чтобы снизить уровень помех, применяют маломощную элементную базу с минимальным быстродействием и стараются уменьшить длину проводников и экранирование.

Как различить фазу, ноль, землю

Проще всего определить назначение проводников по цветовой маркировке. В соответствие с нормами, фазный проводник может иметь любой цвет, нейтраль – голубую маркировку, земля – желто-зеленого цвета. К сожалению, при монтаже электрики цветовая маркировка соблюдается далеко не всегда. Нельзя забывать и вероятности того, что недобросовестный или неопытный электрик легко может перепутать фазу и ноль или подключить две фазы. По этим причинам всегда лучше воспользоваться более точными способами, чем цветовая маркировка.

Определить фазный и нулевой проводники можно с помощью индикаторной отвертки. При соприкосновении отвертки с фазой загорится индикатор, так как по проводнику проходит электроток. Ноль не имеет напряжения, поэтому индикатор загореться не может.

Отличить ноль от земли можно с помощью прозвонки. Сначала определяется и маркируется фаза, затем щупом прозвонки нужно прикоснуться к одному и проводников и клемме заземления в электрощитке. Ноль звониться не будет. При прикосновении к земле раздастся характерный звуковой сигнал.

Цветовая маркировка провода заземления

Правила указывают, какого цвета провод заземления в электрических установках. Это желто-зеленый провод, окраска которого хорошо выделяется на фоне остальных жил. Допускается использование провода с желтой изоляцией и зеленой полосой на ней, или может быть зеленая изоляция с желтой полосой. Не разрешено использовать никакой другой цвет провода земли, как не допускается применять зелено-желтые жилы для монтажа цепей, на которых присутствует или может быть подано напряжение.

Перечисленные правила маркировки соблюдаются в странах постсоветского пространства и в странах Евросоюза. Другие государства маркируют жилы иным образом, что можно видеть на аппаратуре импортного производства.

Основные цвета для маркировки за рубежом:

нейтраль — белый, серый или черный;
защитное заземление — желтый или зеленый.

Стандарты ряда стран допускают использовать в качестве защитного заземления оголенный металл без изоляции.

Провода заземления коммутируются на сборных неизолированных клеммах и соединяют между собой все металлические части конструкции, у которых отсутствует надежный электрический контакт между собой.

Watch this video on YouTube

Применение индикаторной отвертки

Двухпроводная сеть

С такой проводкой придется столкнуться жильцам старых домов. Обозначается этот вариант как TN-C и его суть в том, что нулевой провод, который заземлен на подстанции, также является и заземляющим. То есть, в двухпроводной сети вы просто не найдете заземляющего проводника, так как его функции выполняет ноль. Фаза с нолем определяется элементарно: приложите индикатор к каждой из жил, если произошло соприкосновение с фазой – загорится лампа индикатора.

Стоит заметить, что такой вариант проводки является устаревшим, так как на всех вилках новых электрических приборов предусмотрены три клеммы.

Трехпроводная сеть

Такой тип сети предусматривает ввод в квартиру или дом трех проводников. Трехпроводная сеть делится на несколько видов. Если разбирать систему TN-S, то там защитное заземление и ноль выводятся от питающей подстанции отдельно.

Назначение проводов в таком типе электросети можно узнать таким путем:

в распредкоробке или щитке с помощью индикатора определить фазу;
оставшиеся – это ноль и защитное заземление. Стоит отсоединить один из проводов от щитка;
если вы отключили рабочий ноль, то все электрические приборы в помещении выключатся. Методом исключения получаем определение третьего проводника, который исполняет функции защитного заземления.

Теперь стоит узнать фазу, ноль и землю в розетке (в том случае, если они не указаны различными цветами обмотки). Возьмите патрон, в который вкручена лампа и выведены провода, и прикоснитесь одним из них к фазе, которую вы уже нашли индикатором. Вторым проводом, выходящим из патрона, по очереди прикоснитесь к двум оставшимся жилам. Если на щитке не включен ноль – лампа загорится только при соприкосновении с землей.

При обращении с разводкой типа TN-C-S, защитное заземление и ноль расходятся не от подстанции, а при вводе проводников в помещение. В таком случае стоит руководствоваться планом, который был описан для определения назначения проводов системы TN-S. Также, осмотрев место разделения PEN, по сечению жилы можно отличить рабочий ноль от заземления.

При выполнении заземления системой TT, дом оснащен собственным заземляющим устройством, от которого ведется разводка защиты. В данном случае ноль, фаза и земля определяются с помощью нахождения заземляющего провода по прокладочной трассе.

Понятия нулевой точки в трехфазном трансформаторе

Электроэнергия из ГЭС или ТЭС для снижения напряжения до 380 В подается на трехфазный трансформатор подстанции. Из линии электропередачи ток поступает на входные трехфазные катушки (на каждую с отдельного провода трехфазной сети). Каждая катушка состоит из 3-х фазных обмоток. То есть, у преобразователя 6 обмоток и 12 выводов. На выходные трехфазные катушки электроэнергия подается при помощи электромагнитной индукции.

Трехфазный преобразователь условно можно разделить на 3 однофазных, если взять по одному фазному проводу и каждого присоединить к нулю.

В трехфазном преобразователе концы обмоток катушек можно соединять:

«звездой» (Y);
«звездой» с нулем (Y0);
треугольником (Δ).

Самый экономичный первый вариант, так как позволяет рассчитывать изоляцию по фазному напряжению.

Но откуда берется 0 в трансформаторе? Он появляется, если концы одной или обеих обмоток соединены в «звезду» в одной точке. На подстанции образуется нейтраль, которая там же и заземляется, чтобы снизить напряжение проводов. Начала обмоток подключаются к сети фазными проводами.

Но для подключения к линии электропередачи нужна не точка, а отвод, поэтому требуется ответ на вопрос: откуда берется нулевой провод в трансформаторе? Это вывод с нулевой точки (), который подводится к потребителям вместе с фазными проводами и заземлением.

Нулевой провод бывает:

изолированный (без соединения с шиной заземления в распределительном шкафу);
не изолированный (соединенный с шиной заземления в распределительном шкафу).

В старых домах нулевой провод заземлен, то есть, щиток занулен, но с землей не соединен. В новых постройках ноль и заземление разделяются. Ток проходит по фазному проводу, ноль соединен с нейтралью на подстанции. В щитках для подключения фазных проводов, нуля и заземления предусмотрены отдельные шины.

Нюансы ручной цветовой разметки

Цветовая маркировка проводов с помощью кембрика

Ручная разметка применяется в момент использования проводов одинакового цвета в домах старой застройки. Перед началом работ составляется схема с цветовыми значениями проводников. В процессе укладки помечать токоведущие жилы можно:

стандартными кембриками;
кембриками с термоусадкой;
изоляционной лентой.

Правила допускают использование специальных наборов для маркировки. Точки установки маркеров для обозначения нуля и фазы указаны в ПУЭ и ГОСТе. Это концы провода и места его присоединения к шине.

Специфика разметки двухжильного провода

Термоусадочная трубка для проводов

Если подключение кабеля к сети уже сделано, можно использовать индикаторную отвертку. Сложность использования инструмента заключается в невозможности определения нескольких фаз. Их понадобится прозванивать мультиметром. Для предотвращения путаницы можно пометить электрический проводник цветом:

выбрать трубки с термоусадкой или изоленты для обозначения нуля и фазы;
работать с проводниками не по всей длине, а только на местах соединений и стыков.

Разметка трехжильного провода

При помощи мультиметра можно определить расположение фазы, ноля, и заземления

Для поиска фазы, заземления и нуля в трехжильном проводе целесообразно применять мультиметр. Его ставят на режим переменного напряжения и аккуратно щупами касаются фазы, потом – оставшихся жил. Показатели тестера следует записать и сравнить. В комбинации «фаза-земля» напряжение будет меньшим, чем в комбинации «фаза-ноль».

После уточнения линий можно делать маркировку. Понять, фаза – L или N, поможет соответствующая расцветка. У нуля она будет голубой или синей, у плюса – любой другой.

Порядок разметки пятипроводной системы

Электропроводка с трехфазной сети выполняется только пятижильным кабелем. Три проводника будут фазным, один – нейтральным, один – защитным заземлением. Цветовая маркировка применяется согласно нормативным требованиям. Для защиты используется желто-зеленая оплетка, для нуля – синяя или голубая, для фазы – из перечня разрешенных оттенков.

Как маркировать совмещенные провода

Для упрощения процесса монтажа проводки используются кабели с двумя или четырьмя жилами. Линия защиты тут соединяется с нейтралью. Буквенный индекс провода – PEN, где PE обозначает заземляющий, а N – нулевой проводник.

Согласно ГОСТу, используется особая цветовая маркировка. По длине совмещенный кабель будет желто-зеленым, а кончики и точки соединения – синими.

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.

Зачем нужно зануление

Человечество активно использует электричество, фаза и ноль – важнейшие понятия, которые нужно знать и различать. Как мы уже выяснили, по фазе электричество подается к потребителю, ноль отводит ток в обратном направлении. Следует различать нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники. Первый необходим для выравнивания фазового напряжения, второй используется для защитного зануления.

В зависимости от типа линии электропередач может использоваться изолированный, глухозаземленный и эффективно-заземленный ноль. Большинство ЛЭП, питающих жилой сектор, имеет глухозаземленную нейтраль. При симметричной нагрузке на фазных проводниках рабочий ноль не имеет напряжения. Если нагрузка неравномерна, ток небаланса протекает по нулю, и схема электропитания получает возможность саморегулирования фаз.

Электросети с изолированной нейтралью не имеют нулевого рабочего проводника. В них используется нулевой заземляющий провод. В электросистемах TN рабочий и защитный нулевой проводники объединены на всем протяжении цепи и имеют маркировку PEN. Объединение рабочего и защитного нуля возможны только до распределительного устройства. От него к конечному потребителю пускается уже два нуля – PE и N. Объединение нулевых проводников запрещается по технике безопасности, так как в случае короткого замыкания фаза замкнется на нейтраль, и все электроприборы окажутся под фазным напряжением.

Определение полярности в отсутствии маркировки

Нередки ситуации, когда в самодельных или прошедших ремонт устройствах сгоревшая ранее подводка заменена проводниками одинакового (нейтрального) цвета. При этом не очень понятно, как определить плюс и минус, поскольку на рабочей плате обязательная маркировка также отсутствует.

Для того чтобы разобраться с полярностью «обезличенной» подводки, можно сделать следующее:

Во-первых, обратить внимание на маркировку аккумулятора, у которого должны присутствовать указания на то, где плюс, а где минус;
Во-вторых, (при её отсутствии) можно воспользоваться специальным прибором (мультиметром), позволяющим определять полярность подачи питающего напряжения;
В его отсутствие определиться с полярностью источника питания поможет обычный светодиод, имеющийся в хозяйстве практически у любого мужчины.

Фаза и ноль в розетке – как определить с какой стороны

Чтобы разобраться в том, что такое фаза и ноль в розетке, обычному человеку (не специалисту) нет необходимости углубляться в электротехнические дебри. В качестве примера приведем обычную штепсельную розетку, куда поступает переменный ток.

К розетке идут два электропровода — нулевой и фазный. Ток поступает только по одному из них — фазному (еще его называют рабочей фазой). Второй провод — нулевой (или нулевая фаза).

Ноль и фаза в старых розетках

Чтобы подключить старую розетку, используют два проводника. Одни из них синего цвета (рабочий нулевой проводник). По этому проводу идет ток от источника электричества к бытовому прибору. Если взяться за токоведущий провод, но не дотрагиваться до второго провода, удара током не произойдет.

Второй провод в розетке — фазный. Он бывает самых разных цветов, в том числе синим, зелено-желтым или голубым.

Фаза и ноль в современной розетке

В устройствах современного типа есть три провода. Фаза бывает любого цвета. Помимо фазы и нуля имеется еще один провод (защитный нулевой). Цвет этого проводника — зеленый или желтый.

Через фазу подается напряжение. Ноль используется для защитного зануления. Третий провод нужен как дополнительная защита — для забора лишнего тока во время замыкания. Ток перенаправляется в землю или в обратную сторону — к источнику электричества.

Мультиметр

Прибор представляет собой комбинированное электроизмерительное устройство, способное выполнять несколько функций. Минимальная комплектация включает вольтметр, омметр и амперметр. Отдельные модификации выполнены в виде токоизмерительных клещей. Выпускаются как аналоговые, так и электронные измерители.

Чтобы начать процесс замера, следует переключиться в режим измерения переменного напряжения. Замер осуществляется одним из нескольких методов:

Зажимаем один из имеющихся щупов двумя пальцами. Второй щуп направляем к контакту, который расположен в выключателе или розетке. Если данные на мониторе несущественные (не превышают 10 вольт), речь идет о нуле. Если же прикоснуться к другому контакту, показатель будет выше — это фаза.
Если имеются опасения относительно необходимости притрагиваться к щупу, есть другой путь. Один из стержней направляем в розетку. Вторым стержнем прикасаемся непосредственно к стене рядом с розеткой. Результат будет примерно таким же, как и в случае, описанном выше.
Существует третий способ измерения с помощью мультиметра. Прикасаемся щупом к заземленной поверхности (например, корпусу оборудования). Вторым щупом касаемся измеряемой поверхности. Если провод является фазой, мультитестер обнаружит напряжение в 220 вольт.

Индикаторная отвертка

Индикатор — простой способ определения фазы, доступный даже человеку, впервые занявшемуся этим делом. Контрольная отвертка внешне напоминает стандартную. Отличие состоит в наличии внутреннего устройства у индикаторной отвертки. Рукоять отвертки производится из специального прозрачного пластика. Внутри находится диод. Верхняя часть изготовлена из металла.

Чтобы найти фазу и ноль при помощи отвертки, нужно выполнить такую последовательность операций:

Концом отвертки касаемся контакта.
Нажимаем пальцем на металлическую кнопку вверху отвертки.
Если светодиод загорелся, речь идет о фазе. Если он не реагирует — это ноль.

При работе с индикаторной отверткой рекомендуется придерживаться следующих мер безопасности:

Не дотрагиваться до нижнего конца отвертки во время проведения замеров.
Держать отвертку в чистоте, иначе велик риск нарушения изоляции.
Если нужно определить отсутствие напряжения, вначале проверить работоспособность прибора, совершенно точно находящегося под напряжением.

Не следует путать индикаторную отвертку с приспособлением для прозвона. Отвертка для прозвона снабжена батарейками. При работе с таким устройством для определения нуля и фазы не нужно нажимать на кнопку, так как отвертка будет светиться в любой из возможных ситуаций.

5,00 / 1

Что такое фаза и ноль в электричестве

Очень немного людей понимают суть электричества. Такие понятия как «электрический ток», «напряжение» «фаза» и «ноль» для большинства являются темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день.

Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с «нуля» нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями.

В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Электрический ток и электрический заряд

Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.

Заряд электрона — минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.

Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).

Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.

Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

Непосредственно о таинственных фазе и нуле

Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.

Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).

Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или «стекает» в землю.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому — отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.

Важно

Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ — 50 Гц.

В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.

Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.

Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза — белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас — желто-зеленый.

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной.

Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь.

Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».

Что такое линейное напряжение?

В трехфазной магистрали можно выделить дополнительное напряжение, при подсоединении перемычку между 2 нагруженными кабелями. Значение его выше, т. к. является проекцией на плоскость координат 2 векторов, составляющих угол 120° между собой. Довесок к значению фазового напряжения составляет 73% или рассчитывается как √3-1. Общепринятое линейное напряжение в электролинии всегда составляет 380 вольт.

Напряжение вычисляется в промежутке фаз или между их выводами. При монтаже схемы появляются трудности, заключающиеся в неточности при расчете проводника, что иногда вызывает аварию. Схемы подключения различаются вариантами объединения нагруженных жил и источника электричества. Преимущества однофазной сети:

безопасность эксплуатации оборудования, т. к. опасность в плане поражения исходит от 1 кабеля;
схема применяется для осуществления эффективной разводки, выбора принципа эксплуатации, расчета параметров и выполнения измерений.

Расчеты в системе простые, выполняются с учетом стандартных физических формул. Для замеров показателей цепи используется мультиметр. Характеристики подключения к фазе определяются с помощью специальных вольтметров, токовых датчиков.

Линейное напряжение возникает при прохождении электрического тока в подводнике при объединении источника энергии и приемника. При понижении мощности на участке между выходом генератора и потребителем параметры фазного вольтажа также изменяются. Зная линейные показатели, нетрудно высчитать значение фазного напряжения.