«Все, что нас не убивает, делает нас сильнее». Спорное утверждение. Его точно нельзя отнести к электричеству, потому что воздействие тока на человеческий организм зависит от огромного количества факторов начиная с температуры тела и заканчивая наличием болезней. Разумеется, никто не застрахован от попадания под напряжение. Зато легко можно уменьшить вероятность такого происшествия. В этой статье расскажем подробно про обрыв или отгорание нуля, последствия этого, и меры защиты.
Как известно, наибольшее распространение получили три схемы питания электроприемников: треугольник, звезда и звезда с нулем. Первые две применяются преимущественно там, где нагрузка распределена равномерно по трем фазам. Например, по таким схемам соединяются обмотки электродвигателей или трансформаторов. В жилых и общественных зданиях использую схему соединения «звезда с нулем» - обычная звезда с нулевым проводом. Чем обусловлено ее применение?
Дело в том, что в жилом и общественном секторе нагрузка однофазная: одна квартира (этаж или частный дом) питается от одной фазы, следующая – от второй, еще одна – от третьей, далее – по второму кругу. Так как в вводной щит подходит три фазы напряжения, количество квартир в доме или подъезде кратно трем. Этим пытаются добиться равномерной загрузки трех фаз. Однако нельзя достичь того, чтобы все квартиры включали и выключали электроприборы в одно и то же время. Чтобы сохранить симметричной трехлучевую звезду напряжений (слева), применяют нулевой проводник. Неравномерность электрических нагрузок в виде электрического тока буквально стекает в землю по нулевому проводу (ток на рисунке).
Фото 1: графики эл. нагрузок в виде эл. тока
Сейчас квартиры и офисы наполнены бытовой электроникой – компьютерами, источниками бесперебойного питания, светодиодными лампами. Эти приборы создают токи большой частоты, которые тоже стекают в землю по нулевому проводу. Токи нагревают место плохого контакта – а там наибольшее сопротивление. От нагрева сопротивление растет еще больше, это, в свою очередь, приводит в большему нагреву, в итоге нулевой провод может отгореть. Рассмотрим этот вполне реальный случай; те же рассуждения будут при обрыве нулевого провода по каким-то другим причинам.
Фото 2: обгоревший нуль
Отгореть провод может в разных местах, которые можно свести к двум случаям:
1) обрыв общий: в трехфазном этажном щитке или вводном щите;
2) обрыв индивидуальный: в автомате, защищающем квартиру, или распределительной коробке, или розетке.
В первом случае столкнемся с плачевными последствиями. На квартиру с наименьшей в омах нагрузкой напряжение будет минимальным, в квартире с наибольшей – максимальным, вплоть до 380-400 В (вверху смотрите чертеж справа). Это, разумеется, приведет к повреждению техники, причем обычные автоматические выключатели не смогут защитить квартиру от такого повреждения.
Во втором случае возможны два варианта: или в квартире/розетке просто пропадет напряжение, или напряжение 220-230 В будет даже там, где его совсем не ждут. Может сложиться интересная картина: электроприборы работать не будут, и мультиметр покажет, что в розетке нет напряжения. На самом же деле напряжение будет и на фазе, и на нуле. Напряжение с фазы на ноль может передаться через электрическую цепь какой-нибудь нагрузки, соединяющей фазу и ноль, будь то лампочка или зарядное устройство. И если схема защитного заземления в квартире собрана неправильно, на корпусе микроволновки или стиральной машинки может появиться напряжение в 220 В. Опять же обычный автоматический выключатель этого не заметит. Защита техники от последствий обрыва достигается установкой в щитке реле контроля напряжения.
Фото 3: вольтметры
Перейдем от слов к цифрам. Обозначим напряжение в месте обрыва (или присоединения) нулевого провода как , – сопротивление фазы X или нулевого провода N. – ток в фазе X или нулевом проводе N. Все эти величины комплексные, т.е. в расчетах надо учитывать сдвиг фаз в 120°. Расчеты токов и напряжений в нормальном режиме (вместо подставляем сопротивление нулевого провода) и при обрыве нуля ( ) проводят в таком порядке: ищут напряжение в нулевой точке, вычисляют «искаженное» фазное напряжение и ток в фазе .
В нормальном режиме ток в «нуле» равен суме комплексных фазных токов.
знакомству