Почему на фазе и на нуле напряжение

35

НАПРЯЖЕНИЕ НА НУЛЕВОМ ПРОВОДЕ

Давайте разберемся почему на нулевом проводе появляется напряжение, чем это грозит и что следует предпринять для предотвращения возможных неприятностей и последствий.

Сразу обратимся к схеме (рис.1) и определим основную причину появления напряжения там, где его по определению быть не должно.

Для этого немного видоизменим рисунок (рис.2) и рассмотрим распределение потенциалов на различных участках электрической цепи. В данном случае цепь берем однофазную, как сделано в квартирах и большинстве частных домов.

• с одной стороны обмотки трансформатора берем фазу (L);
• другая заземлена (N).

Земля является точкой нулевого потенциала, фаза – источником напряжения 220 Вольт, ток течет от фазы через потребитель на ноль, далее на землю.

В контексте данной статьи под напряжением будем понимать разность потенциалов (как и положено) между рассматриваемыми точками (1 или 2) и точной нулевого потенциала (0).

• I=U/R;
• U=I*R.

Итак, нулевой провод от потребителя до ТП обладает сопротивлением Rn. Кстати, чем больше ток (мощнее нагрузка) тем падение напряжения, а значит потенциал в точке 2 выше.

Другое дело, что при нормальных условиях (отсутствии неисправностей и качественных соединениях) это значение невелико. Например, при суммарном сопротивлении нулевого провода 1 Ом при токе 1 Ампер падение напряжения составит 1 В.

То есть в точке 2 будем иметь 1 Вольт, что, в принципе, немного. Я здесь все упрощаю, поскольку целью является продемонстрировать причины возникновения на нулевом проводе напряжения, а не оценить его точное значение.

Если по каким то причинам наше сопротивление Rn увеличивается, например за счет нарушения где то контакта, то потенциал в рассматриваемой точке растет. Визуально это проявится уменьшением яркости свечения в квартире ламп, прекращением или ухудшением работы бытовых электроприборов.

Кстати, при прикосновении к этому месту можно получить чувствительный удар током, поскольку сопротивление вашего тела Rдоп (рис.3) создаст путь для протекания части тока, определяемого вашим сопротивлением и напряжением в точке 2. Для значений 2 кОм и 50 Вольт соответственно эта величина составит 25 миллиампер.

Это уже неприятно, особенно, если учесть, что 100 мА – смертельно опасное значение.

В месте нарушения контакта нулевой провод (пока в сеть включены потребители) будет греться и закончится это может пожаром или отгоранием нуля. Переходим к рисунку 4.

В этом случае цепь размыкается, ток по нулевому проводу не течет и потенциал в точке 2 составит полноценные 220 Вольт. Это покажет индикаторная отвертка, а прикосновение к этой части может закончиться летальным исходом.

При пробое фазы на корпус прибора (если он токопроводящий), на нем, естественно, будет то же самое напряжение.

Кстати, обрыв нуля может быть вызван и другими причинами, например, механическим повреждением при проведении ремонтно строительных работ. Впрочем, вопрос почему это произошло вторичен, главное следствие, которое только что мы рассмотрели.

Поскольку данная ситуация опасна при использовании электроприборов закономерен вопрос защиты.

• применение заземления;
• использования УЗО и дифавтоматов.

Защитное заземление настоятельно рекомендуется дополнять устройствами защитного отключения (УЗО) или дифференциальными автоматами, которые, кстати, могут обеспечит защиту и при отсутствии штатной системы заземления.

Почему на нулевом проводе появляется напряжение

Во время эксплуатации электроприборов иногда возникает ситуация, при которой они не работают или выходят из строя, причём происходит это одновременно во всей квартире.

Это указывает на проблемы с параметрами электросети и, в некоторых случаях, при проверке наличия напряжения индикатор показывает наличие напряжения на нулевой клемме в розетке. Это аварийная ситуация и для её устранения необходимо знать, почему на нулевом проводе появляется напряжение.

Почему индикатор показывает напряжение на нуле

Простейшим прибором, указывающим на наличие напряжения, является индикаторная отвёртка, показывающая потенциал между жалом прибора и землёй. При прикосновении щупа к элементу электропроводки, находящемуся под напряжением, загорается сигнальная лампочка. Чувствительность прибора зависит от конструкции индикатора:

• неоновая лампа — от 90В;
• светодиод или ЖК-дисплей — от 12В.

В обычной ситуации напряжение на нулевом проводе отсутствует или недостаточно для свечения индикаторной лампы. Если он горит, то возможны два варианта:

• На нулевом проводе находится та же фаза, что и на фазном проводе. В этом случае при измерении напряжения в розетке вольтметр покажет отсутствие потенциала. Электроприборы работать не будут, но их желательно отключить до выяснения причины неисправности. Причина этого явления чаще всего в обрыве нейтрали и напряжение должно исчезнуть после отключения всех аппаратов от сети.
• На нейтральной клемме имеется другая фаза. В этом случае напряжение в розетке или клеммах двухполюсного автомата значительно превышает 220В и может достигать 380В. Необходимо немедленно выключить вводной автоматический выключатель или все светильники и вынуть все вилки из розеток. Такая ситуация возникает при обрыве нейтрали или коротком замыкании между фазным и нулевым проводниками.

Зачем нужен нулевой провод

Электроснабжение жилых районов и большинства промышленных предприятий осуществляется при помощи трёхфазных понижающих трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в «звезду». Средняя точка звезды соединена шиной с контуром заземления, поэтому такая схема называется «TN».

Первоначально это была четырёхпроводная система, в которой функции нейтрального и заземляющего проводников были объединены в проводнике «PEN», однако она не обеспечивала необходимый уровень безопасности. В этой схеме по нейтральному проводу протекает уравнительный ток, вызванный неравномерной нагрузкой на разных фазах.

Попадание напряжения на корпус электрооборудования может привести к электротравмам, поэтому для повышения электробезопасности в 30-е годы ХХ века была разработана пятипроводная система заземления TN-S.

Основной особенностью этой схемы является наличие дополнительного заземляющего провода РЕ, проложенного от глухозаземлённой нейтрали питающего трансформатора без каких-либо разрывов и выключателей до заземляющей клеммы в розетке или корпуса электроприбора.

Система заземления TN-S является самой безопасной из существующих, однако замена на неё ранее установленной схемы TN-С является дорогостоящим мероприятием, поэтому был разработан компромиссный вариант — система TN-С-S.

В этой схеме используется четырёхпроводная схема электропередач, в которой провод PEN во вводном щитке в здании разделяется на два проводника — PE и N. Место разделения подлежит обязательному разделению.

Напряжение между фазой, нулем и заземлением

Современная квартирная электропроводка выполнена при помощи трёх проводов — фазный «L», нейтраль «N» и заземление «РЕ». Напряжение между ними нормируется ПУЭ и другими нормативными документами и определяется техническим состоянием сетей электроснабжения.

Какое напряжение между нулем и заземлением

В идеальных условиях напряжение между нейтральным и нулевым проводниками отсутствует. Именно такая ситуация возникает возле нулевой точки трансформатора или места разделения проводника PEN на РЕ и N во вводном щитке в здании, но по мере увеличения длины нейтрального провода между этими проводниками появляется и растёт напряжение.

Это связано с тем, что нагрузка по фазам в трёхфазной сети распределена неравномерно и по нейтрали протекает уравнительный ток, отсутствующий в заземляющем проводе. Соответственно, в этом проводнике происходит падение напряжение и разность потенциалов между землёй и нейтралью составляет именно эту величину.

Такое напряжение не нормируется ни в одном из документов, но на практике при большой протяжённости линий электропередач может достигать 20-30В или даже больше. В некоторых случаях между этими клеммами можно даже подключить лампочку 12-36В.

Кроме обычного падения напряжения из-за протекания уравнительных токов возможно значительное напряжение между нейтралью и землёй в аварийной ситуации, вызванной обрывом нулевого провода и (или) коротким замыканием между нулём и фазой.

В этом случае уравнительный ток отсутствует, индикатор показывает напряжение на нулевом проводе, а в сети появляется перекос фаз. При этом напряжение между этими нулём и заземлением может достигать 220В.

Напряжение между фазой и нулевым и заземляющим проводниками

Напряжение между фазой и нулевым и заземляющим проводниками так же может быть различным:

• Возле трансформаторной подстанции оно одинаковое. Из-за отсутствия падения напряжения в проводах оно равно выходному напряжению трансформатора;
• На значительном удалении от подстанции разница в напряжении между фазой и нулевым и заземляющим проводниками определяется падением напряжения в нейтральном проводе. Поэтому разность потенциалов между фазой и нейтралью может быть как больше, так и меньше, чем между фазой и землёй.
• При обрыве нейтрали напряжение между фазой и землёй составляет 220В, а между фазным проводом и нейтралью может достигать 380В. Это может привести к выходу из строя всех подключённых к сети электроприборов.

Почему ноль бьется током

При прикосновении к элементам, находящимся под напряжением, человек попадает под разность потенциалов между местом контакта и землёй, поэтому в обычных условиях ноль током ударить не может.

Наличие значительного потенциала на нейтральной клемме указывает на аварийную ситуацию. Существует несколько причин, почему на нулевом проводе появляется напряжение.

Обрыв нуля в квартире

Самой частой причиной того, что горит индикатор на нуле, является обрыв или плохой контакт на соединении в цепи нейтрального проводника. В том случае, если обрыв произошёл в однофазной электропроводке в квартире, напряжение на нулевую клемму попадает через включённые в розетку электроприборы на обоих контактах будет присутствовать одна и та же фаза.

Поэтому между ними будет отсутствовать разность потенциалов и при измерении напряжения вольтметром прибор покажет его отсутствие.

Такая ситуация чаще всего возникает при проведении ремонтных работ в помещении и не приводит к выходу из строя электроприборов. Кроме того, обрыв нуля может быть при выходе из строя автоматического выключателя.

Обрыв нейтрали в питающем кабеле

Намного хуже, если оборван нейтральный провод на участке между этажным щитком и местом разделения проводника PEN на РЕ и N или подключением нейтрали к питающему трансформатору. При этом по кабелю перестаёт протекать уравнительный ток и на этой клемме появляется напряжение.

Его величина, а так же напряжение в розетке зависит от равномерности распределения нагрузки по фазам и может достигать 220 и 380В соответственно. В этом случае необходимо немедленно отключить вводной автомат и обратиться в электроснабжающую компанию.

Замыкание фазы на нуль

Ещё одной причиной того, почему нулевой провод показывает напряжение, может быть короткое замыкание между фазным и нулевым проводниками с последующим перегоранием нейтрали. Чаще всего это происходит в воздушных линиях электропередач. При этом на нулевой клемме в розетке появляется ещё одна фаза и напряжение в сети составит 380В.

Необходимые действия такие же, как и в предыдущей ситуации — выключить питание линии и обратиться в соответствующие службы.

Наведенное напряжение

Наведённое напряжение, или наводка, может появляться на отключённых проводах линии электропередач большой протяжённости, проложенных рядом с действующей линией высокого напряжения.

В этом случае провода являются как бы обмотками трансформатора и на отключённой линии может появиться напряжение, достаточное для получения электрического удара. Ток при этом будет небольшим, но достаточным для того, чтобы испытать неприятные ощущения. Поэтому перед работой на отключённых кабелях необходимо проверить, есть ли напряжение на нулевом проводе.

Перекос фаз

В частном секторе, сельской местности и в отдельностоящих зданиях, расположенных на значительном удалении от трансформаторной подстанции может быть ещё одна причина, почему ноль бьётся током. Это связано с падением напряжения в нейтральном проводнике при протекании по нему уравнительных токов.

Большинство воздушных линий было проложено ещё в советское время, когда самым мощным электроприбором был утюг, а на вводе в квартиру устанавливался предохранитель 5А.

Сейчас во многих домах имеются кондиционеры, электрические бойлеры, а обогрев частных домов осуществляется при помощи электроотопления. Это приводит к росту тока в проводах и, как следствие, уравнительных токов.

При этом в проводах происходит падение напряжения, в результате чего фазное напряжение может понизиться до 170-180В, а на нулевом проводнике оно может достигать 20-30В.

Устранить такую неисправность невозможно, для этого необходимо менять линии электропередач, поэтому в подобных ситуациях рекомендуется установить стабилизатор.

Вывод

Существует ряд причин, почему на нулевом проводе появляется напряжение:

• плохой контакт или обрыв нейтрали;
• питающего кабеля недостаточного сечения;
• неравномерного распределения нагрузки по фазам;
• большой протяжённости линии и однофазной нагрузки;
• короткого замыкания между фазным и нейтральным проводами.

В большинстве случаев такая ситуация является аварийной и требует немедленного отключения питания.

Напряжение между нулем и землей 40 вольт.Откуда оно?

В старом здании 5 лет назад поменяли проводку и вот на розетке новой между нулем и землей напряжение 40 вольт.Розетка не работает.Откуда оно взялось?Что может пробивать и где искать проблему?

Вполне вероятно, что проводку меняли не всю и целиком, а кусками. Используя местами части старой проводки. Это обычно делают, чтобы сэкономить провод и не долбить лишних дыр в перекрытиях и стенах. Так же возможно, что что-то где-то заземлено неправильно — например к батарее.. а ноль и земля в 3-х жильном проводе пересекается.. причин может быть много.. в старых зданиях такое часто бывает. Каждый заглянувший электрик привносит свою лепту и потом черт ногу сломит что где и как, пока всю проводку не поменяешь ЦЕЛИКОМ! А наведенное напряжение.. ну.. да. Извините в сети 220, наводнить ноль на 40 вольт. Это рядом в стене должна идти линия на 10.000 вольт.

Две фазы в розетке. Причины. Что делать?

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Иногда в электрической проводке возникает интересная неисправность, которая приводит неопытного электрика или простого любителя в затруднительное положение. Такой неисправностью является возникновение второй фазы в розетке, которая там оказывается на месте нуля, что заставляет сильно призадуматься.

На самом же деле на обоих гнездах розетки присутствует одна и та же фаза, так как в однофазной электрической сети переменное напряжение 220В формируется одним фазным и одним нулевым проводниками, и второй фазы там быть не может. Но именно понимание этого и вызывает некоторое недоумение, когда на месте штатного нуля обнаруживается фаза.

Если бы в розетке действительно оказалась вторая фаза, то напряжение между обеими фазами составило бы 380В и все включенные бытовые приборы пришлось бы нести в ремонтную мастерскую.

Немного теории.

Не вдаваясь в технические подробности можно сказать так, что однофазная электрическая сеть это такой способ передачи электрического тока, когда к потребителю (нагрузке) переменный ток течет по одному проводу, а от потребителя возвращается по другому проводу.

Возьмем, к примеру, замкнутую электрическую цепь, состоящую из источника переменного напряжения, двух проводов и лампы накаливания. От источника напряжения к лампе ток течет по одному проводу и, пройдя через нить накала лампы, раскалив ее, ток возвращается к источнику напряжения по другому проводу. Так вот, провод, по которому ток течет к лампе, называют фазным или просто фазой (L), а провод, по которому ток возвращается от лампы, называют нулевым или просто нулем (N).

При разрыве, например, фазного провода, цепь размыкается, движение тока прекращается и лампа гаснет. При этом участок фазного провода от источника напряжения и до места разрыва будет находиться под током или фазным напряжением (фазой). Остальная же часть фазного и нулевого проводов будут обесточены.

При разрыве нулевого провода движение тока также прекратится, но теперь под фазным напряжением окажутся фазный провод, оба вывода лампы и часть нулевого провода, отходящего от цоколя лампы к месту разрыва.

Убедиться в наличии фазы на обоих выводах лампы и на нулевом проводе, отходящем от лампы, можно индикаторной отверткой. Но если на этих же выводах и проводе измерить напряжение вольтметром, то он ничего не покажет, так как в этой части цепи присутствует одна и та же фаза, которую относительно себя измерить нельзя.

Вывод: между одной и той же фазой никакого напряжения нет. Напряжение есть только между нулевым и фазным проводом.

Совет. Для определения наличия фазы и напряжения в электрической сети необходимо совместное использование индикаторной отвертки и вольтметра. В качестве вольтметра можно использовать мультиметр.

А теперь перейдем к практике и рассмотрим некоторые ситуации с нулем, которые можно самостоятельно определить и по возможности устранить без привлечения службы коммунэнерго:

1. Обрыв нуля во входном щитке дома или квартиры;
2. Обрыв нуля на входе или внутри распределительной коробки;
3. Замыкание нулевой жилы на фазную при механическом повреждении изоляции.

1. Обрыв нуля во входном щитке дома или квартиры.

Во входном щитке дома или квартиры нулевой провод может оборваться на вводном автоматическом выключателе или на нулевой шине. Как правило, ослабляется винтовое соединение, из-за чего теряется контакт между проводом и зажимом, или, в редких случаях, нулевой провод обламывается на зажиме и повисает в воздухе.

Также из-за плохого контакта между зажимом и проводом происходит нагрев и обгорание провода и, как следствие, между ними образуется большое переходное сопротивление в виде нагара, которое постепенно переходит в обрыв.

При отсутствии нуля все электрические приборы в доме работать не будут. Но если останется включенный в розетку хоть один бытовой прибор или останется включенный выключатель света, фаза через радиокомпоненты блока питания бытовой техники или нить накала лампы беспрепятственно пройдет на нулевую шину, а с шины на все нулевые провода электрической проводки. И как следствие, на обоих гнездах розеток и контактах выключателей будет присутствовать фаза. Это объясняется тем, что все нулевые провода электрической проводки соединяются вместе на нулевой шине.

Для определения такой неисправности достаточно отключить из розеток все бытовые приборы и отключить все выключатели света или выкрутить лампочки. После этих действий вторая фаза из розеток и контактов выключателей пропадет. Лечится неисправность восстановлением контактов на зажимах вводного автомата или на нулевой шине.

2. Обрыв нуля на входе или внутри распределительной коробки.

При обрыве нулевой жилы перед распределительной коробкой или в самой коробке проблема с нулем и работой электрооборудования будет именно в том помещении дома или квартиры, в которое распределяет напряжение данная коробка. При этом в соседних помещениях все будет работать в штатном режиме.

На рисунке выше видно, что перед левой распределительной коробкой произошел разрыв нулевой жилы провода, и фаза через нить накала лампы (нагрузку) попадает на розеточный ноль.

При поиске такой неисправности вскрывается проблемная коробка и находится скрутка общего нуля (она самая толстая в коробке). Жилы скрутки отрезаются, заново разделываются и опять скручиваются вместе.

Совет. Если провод медный, то скрутку желательно пропаять.

Когда ноль обрывается перед распределительной коробкой, как показано на верхнем рисунке, для поиска обрыва часто приходится вскрывать в стене штробу с этим проводом, чтобы найти место повреждения.

При поиске такой неисправности сначала в коробке находят скрутку с общим нулем и раскручивают на отдельные жилы. Затем каждая нулевая жила вызванивается до розеток и до потолка. Жила, которая не прозвонится, и будет являться входящим проводом в коробку.

Далее этот провод продергивается и вскрывается штукатурка в стене для поиска места повреждения провода. Однако такая неисправность относится к разряду трудновыполнимых, потому как ковырять стену мало кто берется – проще проложить новую трассу.

3. Замыкание нулевой жилы на фазную при механическом повреждении изоляции.

Может возникнуть ситуация, когда при сверлении отверстия, вкручивании самореза или забивании гвоздя в стену нарушается электрическая проводка. В довесок к этому, повреждение проводки сопровождается коротким замыканием, из-за которого провод повреждается полностью или частично. Лечится такая неисправность вскрытием места повреждения и восстановлением поврежденного участка провода.

Иногда при такой неисправности можно также наблюдать две фазы в розетке.
В момент замыкания происходит сварка фазной и нулевой жилы вместе, и поэтому фаза беспрепятственно попадает на нулевую жилу. Причем даже при выключенном из розеток электрооборудования и отключенных выключателей освещения фаза будет присутствовать на тех розетках и выключателях, на которые подается напряжение от этого провода.

Лечится неисправность восстановлением поврежденного участка проводки.

Если же остались вопросы, то в дополнение к статье посмотрите видеоролик, где также раскрыта тема обрыва нуля.

В этой статье мы рассмотрели только самые распространенные неисправности, возникающие в однофазной электрической сети при повреждении нулевой жилы провода. Теперь если у Вас в розетке появятся две фазы, Вы сможете легко определить и устранить подобную неисправность.
Удачи!