Трехфазная нагрузка, соединенная по схеме «Звезда»

Защита от обгорания или обрыва нуля

Исследование последствий нарушений в работе трехфазных линий и их ответвлений показали, что необходимо принимать какие-то меры для предотвращения этих явлений. Надежная защита от обрыва нуля в однофазной сети позволяет:

• сохранить в целостности бытовые приборы;
• обеспечить защищенность пользователя от удара током;
• предупредить случайное возгорание ветхой электропроводки и возникновение пожара.

Второй прибор для защиты от потерь фазы используется обычно в частных хозяйствах с целью отключения нагрузок при возникновении опасной ситуации. Принцип его работы состоит в уменьшении проводимости внутренних цепей при значительных перепадах потенциала. Самый эффективный способ предупреждения опасных последствий в трехфазных сетях – использование повторного заземления, устройство которого в многоквартирных домах связано с большими затруднениями.

Обрыв нуля в трехфазной сети

Обрыв нуля в трехфазной сети может произойти, как от перегрузки, так и от короткого замыкания, или же от того, что в местах соединения плохой контакт. Переходное сопротивление в каком-либо месте этого нулевого провода слишком большое или часть нулевого провода выполнена проводом меньшего сечения. Тогда в этом месте может образоваться разрыв (проводник отгорит).

В электролинии, которая расположена после обрыва, получается перекос фаз. Напряжение, которое поступает в каждую из квартир, будет зависеть от общей суммарной мощности всех электроприборов, подключенных к сети в этих квартирах. В одну часть квартир многоквартирного дома поступает повышенное напряжение, в другие квартиры – пониженное.

Для бытовой техники (любой) очень опасно повышенное напряжение. В квартирах, которые подключены с разных фаз, включение некоторых приборов при обрыве нуля будет не параллельно (на напряжение 220 В), а последовательно (на напряжение 380 В) .

Согласно закону Ома, напряжение (380 В) распределится так, что на маломощных устройствах с большим сопротивлением (компьютеры, телевизоры, DVD-плейеры) напряжение будет повышенное, а на мощных устройствах с небольшим сопротивлением (электрочайник, утюг, пылесос) – пониженное. В итоге: телевизор сгорит, а чайник не закипит.

При пониженном напряжении из строя выходит в основном техника, которая имеет электродвигатели (холодильники, вентиляторы, вытяжки, кондиционеры, стиральные машины и другие). Пусковые токи электродвигателя при понижении напряжения возрастают: мощность та же, напряжение упало, ток вырос. Электродвигатель сгорит, так как его обмотка не выдерживает увеличенный пусковой ток.

Для того чтобы защитить приборы от перепада напряжений (защита от обрыва нуля), необходимо применение специальных устройств – реле минимального и максимального напряжения. Они контролируют величину напряжения в квартире и их можно устанавливать и в квартире, и в квартирный щиток на лестничной клетке. Выходное напряжение они не стабилизируют, но, отключив напряжение, спасут бытовую технику. При недопустимых отклонениях напряжения реле срабатывает и отключает квартиру от электросети.

По начальному состоянию контактов

Замкнутое, разомкнутое, переключающимися контактами

По типу управляющего сигнала

Рис.1 Реле напряжения “Зубр”, “ZUBR”

Установка реле напряжения — защита от обрыва нуля. Что такое реле напряжения. Это — устройство защиты приборов, от перепадов напряжения, и предназначено (служит, используются) для автоматического отключения напряжения, при его изменении в аварийный предел, в результате обрыва нуля или других непредвиденных аварийных моментах. И автоматического включения, через заданный промежуток времени, после нормализации напряжения. Реле напряжения позволяет защитить электроприборы подключенные к электросети от опасных для них перепадов напряжения. При всех недопустимых изменениях напряжения (снижении или повышении, как резком так и постепенном), реле напряжения. отключит электроприборы от сети до тех пор, пока напряжение в сети не вернется в допустимые пределы.

Пару случаев из жизни:

1. Электрики ремонтировали ввод в подъезд. И во время ремонта на несколько секунд был отключен рабочий ноль. Произошло очень неприятное. Вернувшись домой вечером, люди обнаружили, что у них погорели телевизоры, зарядки, и т.п. — то, что у нас постоянно включено в розетки. Хорошо, что ещё не произошел пожар.

2. Пришёл электромонтер по вызову, жалоба — плавает напряжение. Меряет напряжение (всё выключено) — почти 300 вольт. Затем при включении лампы накаливания напряжение падает до 70В… Оказалось, в этажном щитке выгорел болт, на который приходит ноль. Произошел обрыв нуля, перекос фаз, напряжения пошли вразнос. Заменил болт, восстановил контакт, напряжение нормализовалось.

Как видно, такие проблемы происходят из-за неправильных действий «электриков» либо из-за самопроизвольного обрыва (отгорания) нулевого провода в старом жилом фонде.

В этой статье рассказывается подробно, почему такое бывает и как с этим бороться.

Защитный нулевой провод: подключение

Параллельно, а не последовательно! Защитный провод прокладывается напрямую от каждой розетки или выключателя к распределительному щитку на этаже или общему электрическому шкафу на вводе электроэнергии в дом.

Последовательное подключение

предусматривает, что защитный нулевой проводник идет от одной розетки к другой, оттуда – к третьей и так далее, и только самое последнее устройство в этом ряду подключается непосредственно к заземляющей шине в распределительном щитке. Нетрудно догадаться, что при обрыве одного из участков этой цепи часть розеточной сети останется без защиты.

На фото: Розетка – для приборов, а не для подключения других розеток!

Усовершенствовать последовательное подключение можно следующим образом: розетки или выключатели присоединяются к системе защитного заземления последовательно, однако к распределительному щитку подключается не только самое первое устройство в цепи, но и самое последнее. То есть группа розеток, напрямую связанных между собой, образуют как бы замкнутый круг.

В этом случае при обрыве одного из участков защитного провода работоспособность системы заземления не нарушается. Ну а неисправность, возникшая одновременно на двух отрезках проводки, является достаточно редким явлением, однако полностью исключить ее вероятность нельзя. Вот почему ПУЭ категорически настаивает на параллельном способе подключения защитного нулевого провода. И даже если это правило не может быть соблюдено в силу ряда объективных причин, будет очень сложно уговорить инспектора Энергонадзора подписать разрешение на эксплуатацию такой сети.

В статье использованы изображения eksstroy.comstroy.ru orioplast.ru remontilla.ru

Обрыв нуля в трехфазной сети

Обрыв нуля в трехфазной сети может произойти, как от перегрузки, так и от короткого замыкания, или же от того, что в местах соединения плохой контакт. Переходное сопротивление в каком-либо месте этого нулевого провода слишком большое или часть нулевого провода выполнена проводом меньшего сечения. Тогда в этом месте может образоваться разрыв (проводник отгорит).

В электролинии, которая расположена после обрыва, получается перекос фаз. Напряжение, которое поступает в каждую из квартир, будет зависеть от общей суммарной мощности всех электроприборов, подключенных к сети в этих квартирах. В одну часть квартир многоквартирного дома поступает повышенное напряжение, в другие квартиры – пониженное.

Для бытовой техники (любой) очень опасно повышенное напряжение. В квартирах, которые подключены с разных фаз, включение некоторых приборов при обрыве нуля будет не параллельно (на напряжение 220 В), а последовательно (на напряжение 380 В) .

Согласно закону Ома, напряжение (380 В) распределится так, что на маломощных устройствах с большим сопротивлением (компьютеры, телевизоры, DVD-плейеры) напряжение будет повышенное, а на мощных устройствах с небольшим сопротивлением (электрочайник, утюг, пылесос) – пониженное. В итоге: телевизор сгорит, а чайник не закипит.

При пониженном напряжении из строя выходит в основном техника, которая имеет электродвигатели (холодильники, вентиляторы, вытяжки, кондиционеры, стиральные машины и другие). Пусковые токи электродвигателя при понижении напряжения возрастают: мощность та же, напряжение упало, ток вырос. Электродвигатель сгорит, так как его обмотка не выдерживает увеличенный пусковой ток.

Для того чтобы защитить приборы от перепада напряжений (защита от обрыва нуля), необходимо применение специальных устройств – реле минимального и максимального напряжения. Они контролируют величину напряжения в квартире и их можно устанавливать и в квартире, и в квартирный щиток на лестничной клетке. Выходное напряжение они не стабилизируют, но, отключив напряжение, спасут бытовую технику. При недопустимых отклонениях напряжения реле срабатывает и отключает квартиру от электросети.

По начальному состоянию контактов

Замкнутое, разомкнутое, переключающимися контактами

По типу управляющего сигнала

Рис.1 Реле напряжения “Зубр”, “ZUBR”

Установка реле напряжения — защита от обрыва нуля. Что такое реле напряжения. Это — устройство защиты приборов, от перепадов напряжения, и предназначено (служит, используются) для автоматического отключения напряжения, при его изменении в аварийный предел, в результате обрыва нуля или других непредвиденных аварийных моментах. И автоматического включения, через заданный промежуток времени, после нормализации напряжения. Реле напряжения позволяет защитить электроприборы подключенные к электросети от опасных для них перепадов напряжения. При всех недопустимых изменениях напряжения (снижении или повышении, как резком так и постепенном), реле напряжения. отключит электроприборы от сети до тех пор, пока напряжение в сети не вернется в допустимые пределы.

Пару случаев из жизни:

1. Электрики ремонтировали ввод в подъезд. И во время ремонта на несколько секунд был отключен рабочий ноль. Произошло очень неприятное. Вернувшись домой вечером, люди обнаружили, что у них погорели телевизоры, зарядки, и т.п. — то, что у нас постоянно включено в розетки. Хорошо, что ещё не произошел пожар.

2. Пришёл электромонтер по вызову, жалоба — плавает напряжение. Меряет напряжение (всё выключено) — почти 300 вольт. Затем при включении лампы накаливания напряжение падает до 70В… Оказалось, в этажном щитке выгорел болт, на который приходит ноль. Произошел обрыв нуля, перекос фаз, напряжения пошли вразнос. Заменил болт, восстановил контакт, напряжение нормализовалось.

Как видно, такие проблемы происходят из-за неправильных действий «электриков» либо из-за самопроизвольного обрыва (отгорания) нулевого провода в старом жилом фонде.

В этой статье рассказывается подробно, почему такое бывает и как с этим бороться.

Виды повреждений

На стояке подъезда

Для начала в общих чертах рассмотрим, что собой представляет электросеть городского многоэтажного дома. Источником питания в данном случае является трансформаторная подстанция, от которой протянуты провода к главному распределительному щиту постройки. Напряжение в главном щитке трехфазное, то есть сеть 380 Вольт. Отсюда уже выводятся группы проводов на каждую квартиру. В самих квартирах сеть уже однофазная – 220 В. Если произойдет обрыв общего нуля на стояке подъезда, это может стать причиной выхода бытовой техники из строя. Приводит это к неравенству — в трехфазной схеме питания произойдет перекос фаз и вместо симметричной нагрузки образуется несимметричная, проходящая в четырехпроводной цепи.

Простыми словами можно это объяснить так: от главного щитка в подъезде к каждой отдельной квартире подается одинаковое напряжение – 220 В. Если произойдет обрыв нулевого провода, может получиться так, что к одной квартире поступит 300 Вольт, а к другой 170 (как пример). Результат – перенапряжение и «недонапряжение» станет причиной выхода электроприборов из строя. Обычно если происходит повреждение нуля, ломается техника, имеющая двигатель: стиральная машина, холодильник, кондиционер и т.д. Помимо этого может произойти пожар, что еще хуже.

Что собой представляет перекос фаз

Внутри жилого помещения

Совсем противоположная ситуация может произойти при обрыве нуля в однофазной сети 220 Вольт, то есть внутри Вашей квартиры, частного дома либо на даче. В этом случае последствием может стать поражение человека электрическим током. Происходит это потому, что в розетке у Вас появиться одноименная фаза на обоих зажимах. Сейчас мы расскажем, чем вызвано появление так называемой второй фазы.

От Вашего вводного щитка ток проходит по фазному проводу, а так как большинство потребителей электроэнергии постоянно подключены к сети (та же люстра), при обрыве напряжение перейдет от фазы к нулю. Результат – в двух отверстиях розетки будет присутствовать электрический ток. Но это еще не самое страшное, т.к. главная опасность заключается в том, что удар током может произойти от любой техники. Причина этому – неправильная система заземления сети в квартире либо доме. Если Вы подключите «землю» в распределительном щитке к нулевой шине (чего делать нельзя), при прикосновении к заземленному корпусу бытовой техники Вас сразу же ударит током. Последствия, как Вы понимаете, могут быть плачевными. Сразу же предоставляем к Вашему вниманию правильный вариант защиты от обрыва нуля в доме — сеть с системой заземления TN-S:

Подведя итог по поводу последствий обрыва нуля в трехфазной и однофазной сети, следует отметить следующее: при повреждении нулевого провода на стояке подъезда опасность распространиться на бытовую технику, а при повреждении рабочего нуля в самой квартире угроза распространится на Вас.

Увидеть, что может произойти, если оборвется нулевая жила, Вы можете на данном видео:

Наглядный обзор неисправности

https://youtube.com/watch?v=uMsJulmYTqg

Наиболее вероятные причины нагрева

На тематических форумах периодически возникают споры относительно причин, вызывающих нагрев жил с нулевым потенциалом при нормальном состоянии фазных проводов бытовой сети. Несмотря многочисленные дискуссии по данному вопросу, существует всего три фактора, способные вызвать рассматриваемое негативное воздействие:

1. Низкая надежность электрического контакта.
2. Влияние высших гармоник.
3. Повышенная нагрузка на ноль.

https://youtube.com/watch?v=igDQ9hpWy8A

Указанная причина наиболее характерна для старых проводок из алюминиевых проводов. Недостатки этого материала неоднократно описывались в других публикациях на нашем сайте, но не будет лишним еще раз кратко перечислить их:

• Образование оксидной пленки на проводе, что вызывает рост сопротивления контакта.
• Пластичность материала требует регулярного подтягивания соединений.
• Перегрев алюминиевого провода повышает его хрупкость.

Учитывая, что внимание чаще уделяется электрическим контактам фазных проводов, про нулевую шину часто забывают. В результате со временем увеличивается сопротивление контакта, он нагревается и рано или поздно отгорает

Ради справедливости следует заметить, что данная проблема может наблюдаться и у медных проводов. Пример плохого контакта с нулевой шиной в квартирном щитке продемонстрирован на фото.

Перегрев нулевых проводов из-за плохого контакта

Характерно, что приведенная проблема чаще всего проявляется именно в квартирных щитках, а не электроточках. Это объясняется тем, что на контактные соединения проводов с нулевой шиной приходится более значительная нагрузка, чем на отдельную розетку.

С появлением большого числа электропотребителей, создающих нелинейные нагрузки, происходит повышение тока, идущего через рабочий ноль. Это может привести к отгоранию последнего в старых энергосистемах. Примеры бытовых электроприборов вызывающих нелинейность:

• Микроволновые, индукционные, а также дуговые электропечи.
• Светодиодные и газоразрядные источники света.
• Все устройства с импульсными БП.
• Инверторные электрические машины и т.д.

Чтобы не допустить обрыва нуля вследствие влияния высших гармоник, в некоторые нормативные документы были внесены изменения

В качестве примера можно привести ГОСТ 30804.4.30 2013, в котором предписывается при расчетах принимать во внимание гармоники, чей порядок от 40-го и выше. В ГОСТе 50571.5.52 2011 рекомендуется выбирать сечение кабеля в зависимости от самой нагруженной токоведущей жилы, при этом должна учитываться и токовая нагрузка рабочего нуля

К сожалению, рамки текущей статьи не позволяют более полно раскрыть тему высших гармоник, но мы обязательно к ней вернемся в одной из последующих публикаций на нашем сайте.

Иногда можно услышать, что перегрев провода нуля связан с повышенной нагрузкой из-за подключения соседа к шине РЕ с целью воровства электричества. Такой вариант интересен, но не реализуемый. В одной из наших публикаций, где описывались различные конструкции электросчетчиков, рассматривалась их устойчивость к различным способам воровства электрической энергии.

Как уже упоминалось выше, в нулевом рабочем проводе ток может превысить фазный только в случаях проявления высших гармоник. Подключение соседа к нулю (в Вашем щитке) вызовет перегрев данного провода, если в результате таких действий образуется плохой контакт с общей шиной.

Убедившись в отключении питания, ослабьте проблемный контакт (как правило, это винтовой зажим), чтобы извлечь из него провод. Произведите его зачистку, а также зажима. Если разводка щитка выполнена многожильным медным проводом, то его концы необходимо залудить или обжать. После этого можно собрать контакт. Следует учитывать, что «пережатие» провода винтовым соединением также нежелательно, как и слабый зажим.

Прямой контакт меди и алюминия недопустим, поскольку эти материалы образуют гальваническую пару, в результате электрическое сопротивление такого соединения довольно быстро возрастет.

Если монтаж выполнен при помощи тонких проводов, то желательно произвести их замену. Как правильно подобрать сечение в зависимости от тока нагрузки, рассказано на нашем сайте.

Наиболее оптимальный вариант для данного случая — установка реле напряжения.

Реле напряжения

Это устройство обеспечит защиту, как от падения напряжения, так и его чрезмерного увеличения. В качестве альтернативного решения можно предложить установку стабилизатора на всю квартиру. Несмотря на более высокую стоимость преимущества очевидны – «проседание» или перенапряжение не будет вызывать отключение подачи электроэнергии.

Процесс отгорания нуля в трехфазной сети

Достаточно часто питание используемой в быту техники осуществляется строго в однофазном режиме. Стоит понимать, что снабжение их электрической энергией производится по специальным кабелям, которые характеризуются, как трехфазные.

Важно! Вся современная качественная кабельная продукция должна быть рассчитана строго на определенные условия, которые потребуется соблюдать в процессе прокладки проводов и их последующей эксплуатации. Именно по этой причине максимально безопасное их использование автоматически подразумевает определенные допустимые нагрузки и условия применения

Фразу «Отгорел ноль!» очень часто можно услышать от электрика, который на профессиональном уровне занимается одноименными работами. Мало, кто понимает значение данной фразы. Стоит знать, что в сети, которая характеризуется, как трехфазная, ноль отгорает довольно часто, что же касается однофазной, то здесь нет. Почему так происходит? Какие планы стоит строить на будущее, то есть будет данный «ноль» отрабатывать свои функции или не будет?

Более подробное рассмотрение подобного вопроса даст возможность всем собственникам трехфазного снабжения энергией в жилых домах или иных объектах недвижимости не только ясно понять всю суть происходящего процесса, но также предотвратить все вероятные действия, которые могли привести к отгоранию нуля. Это автоматически может привести к тому, что значительно снизится вероятность появления проблем, которые могут быть связаны с подобным процессом.

Ноль в стандартной цепи однофазной

В обычных однофазных целях под понятием «ноль» подразумевается один только из двух основных проводников, который не имеет требуемого потенциала относительно «земли».

Фаза, то есть второй проводник, в отличие от первого имеет подобный потенциал. Обычно в стандартных бытовых условиях он равняется примерно 220 В. Ток, который течет по данной фазе, постоянно равен тому , который перемещается по «нулю». Определенных тенденций к проблемам «отгорания нуля» в стандартной однофазной линии нет. Кроме того, подобные линии очень надежно защищены особой недорогой по стоимости автоматической системой.

Ноль в трехфазной цепи

Перед тем, как более подробно рассмотреть данный вопрос, необходимо отметить, что трехфазные линии могут быть двух основных типов. Они отличаются по методу подключения общей нагрузки к фазам, что именуются, как «звезда» и особый «треугольник». В последнем случае, столь необходимого соединения «треугольник»- ноль, просто нет, потому он не отгорает. Что же касается трехфазной схемы нагрузки по такой схеме, как «звезда», данное явление может появиться, как специальный проводник. Именно его работа и будет рассмотрена более подробно.

По всем трем из присутствующих фаз при совершенно равной по параметрам нагрузке перемещаются токи, имеющие равные показатели. Они изменены немного по особой временной фазе примерно на 120 градусов, то есть на одну третью часть общего периода. При сложении данные показатели равны, но особым образом смещенные значения параметров векторов перемещающегося тока дают в значении ноль. В такой ситуации нагрузка зовется трехфазной и одновременно сосредоточенной. Подобный ток по специальному одноименному проводу проводится только если сложится идеальная ситуация. В таком случае полностью обесточенный «ноль», по сути, и не нужен совсем.

Где греется нулевой провод

Чаще всего ноль греется в щите на вводе в дом или другом распределительном щите. Это может быть нагрев в клеммнике на вводном автомате. Также это явление наблюдается, если у вас установлены автоматические пробки или пробки с плавкими предохранителями, но в этом случае есть больше мест, которые могут греться. Здесь могут нагреваться винтовые клеммы для подсоединения провода и резьба (цоколь) пробки, а также другие соединения.

Простыми словами есть три фактора, почему нагревается нулевой провод или клемма:

1. Слишком высокая нагрузка.
2. Плохой контакт из-за слабой затяжки проводов.
3. Плохой контакт из-за окислов или нагара.

Если клеммы покрыты нагаром, то происходит лавинообразный процесс усугубления ситуации. Например, нагар появился из-за плохой обжимки или кратковременных перегрузок проводки, в результате возросло переходное сопротивление контакта. Любое сопротивление греется, когда через него протекает ток, а из-за этого нагрева нагара становится еще больше. Рассмотрим каждую из причин на примере ситуаций и их решений.

Важно! Перед выполнением всех работ в электропроводке нужно обесточить электросеть. Если нет возможности это сделать, то с помощью индикаторной отвертки убедитесь, что это ноль, а не фаза

Также, если вы отключите нулевой провод, а фазу не отключите, и при этом хоть один из выключателей освещения или электроприборов будет включен в сеть, то у вас появится «две фазы», то есть на нулевом проводнике появится потенциал фазы опасный для жизни.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Другие полезные материалы: Выбор электродвигателя для компрессора Как определить параметры двигателя без шильдика? Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Похожие записи:

Для чего нужно заземление электрооборудования Сколько потребляет холодильник электроэнергии в час: расчет среднего потребления квт Как штробить несущие стены Схема подключения механического терморегулятора Топ–8 лучших ламп для роста растений: правила выбора фитолампы Инвертор 12 220 повышенной мощности своими руками