Что такое фаза, как определить фазу и ноль в электричестве

Что такое фаза в электричестве — определение понятия

Фаза в электричестве – это разговорное название провода, находящегося под напряжением относительно другого, который называют нуль. Это название произошло из-за того что вырабатываемый на подстанциях ток, подающийся в дома, является переменным, то есть ЭДС, создаваемые на подстанциях, имеют одну и ту же частоту (для России и стран СНГ она составляет 50 Гц), но сдвинуты относительно друг друга во времени на определённый фазовый угол. В дома обычно подаются все три фазы и нет никакого значения, к какой фазе подключена ваша квартира.

Рисунок 1. Электрика и электричество – схематическое изображение фазы, нуля и земли

На рис. 1 схематично нарисована схема проведения электрического тока в квартиру от общей системы. Буквами $L1$, $L2$, $L3$ обозначены 1-3 фазы, а буквой $N$ – нулевой провод.

На рис. 2 показано схематическое подключение тока к квартире от трасформатора, буквой $L_T$ обозначена фаза на трансформаторе, буквой $L$ – фаза в квартире, а буква $R_H$ – это подключенный электроприбор, обладающий некоторым сопротивлением $R_H$.

От трансформатора идёт 2 провода, один – так называемый фазовый провод с напряжением, а другой – нулевой провод, от которого отведено заземление, осуществляемое помещением контакта в землю. Существуют и другие источники заземления помимо собственно земли, на данных рисунках заземление обозначено буквами $Змл$.

На рис. 3 изображён случай, когда нулевой заземлённый провод не проведён в квартиру от подстанции, а заземлён непосредственно в квартире. Напряжение $L_T$ между нулём и фазой будет одинаково для рисунков 2 и 3, однако, не рекомендуется заземлять напряжение от трансформатора непосредственно в квартире.

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.

Переменный ток, который получают при помощи вращения в магнитном потоке проводника или системы проводников, соединенных в одну катушку, называется однофазным переменным током.

Как правило, для передачи однофазного тока используют 2 провода. Называются они фазным и нулевым соответственно. Напряжение между этими проводами составляет 220 В.

Однофазное электропитание. Однофазный ток можно подвести к потребителю двумя различными способами: 2-проводным и 3-проводным. При первом (двухпроводном), для подведения однофазного тока используют два провода. По одному протекает фазный ток, другой предназначен для нулевого провода. Таким образом электропитание подведено почти во все, построенные в бывшем СССР, дома. При втором способе для подведения однофазного тока — добавляют ещё один провод. Называется такой провод заземлением (РЕ). Он предназначен для предотвращения поражения человека электрическим током, а так же для отвода токов утечки и предотвращения приборов от поломки.

Двухфазный ток.

Двухфазным электрическим током называется совокупность двух однофазных токов, сдвинутых по фазе относительно друг друга на угол Pi2 или на 90 °.

Наглядный пример образования двухфазного тока. Возьмем две катушки индуктивности и расположим их в пространстве таким образом, чтобы их оси были взаимно перпендикулярны, после чего запитаем систему катушек двухфазным током, как результат получим в системе два магнитных потока. Вектор результирующего магнитного поля будет вращаться с постоянной угловой скоростью, как следствие, возникает вращающееся магнитное поле. Ротор с обмотками, изготовленными в виде короткозамкнутого «беличьего колеса» или представляющий собой металлический цилиндр на валу, будет вращаться, приводя в движение механизмы.

Передают двухфазные токи при помощи двух  проводов: двумя фазными и двумя нулевыми.

Трехфазный ток.

Трехфазной системой электрических цепей называется система, которая состоит из трех цепей, в которых действуют переменные, ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 1/3 периода(φ=2π/3). Каждую отдельную цепь такой системы коротко называют ее фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях называют просто трехфазным током. Трехфазный ток легко передаётся на дальние расстояния. Любая пара фазных проводов имеет напряжение 380 В. Пара – фазный провод и нуль — имеет напряжение 220 В.

Распределение трёхфазного тока по жилым домам выполняется двумя способами: 4-проводным и 5-проводным. Четырёхпроводное подключение выполняется тремя фазными и одним нулевым проводом. После распределительного щита для питания розеток и выключателей используют два провода — одну из фаз и нуль. Напряжение между этими проводами будет составлять 220В.

Пятипроводное подключение трехфазного тока — в схему добавляется защитный, заземляющий провод (РЕ). В трёхфазной сети фазы должны нагружаться максимально равномерно, в противном случае может произойти перекос фаз. От того, какая электропроводка используется в доме, зависит какое электрооборудование можно в неё включать. К примеру, заземление обязательно, если в сеть включаются приборы с большой мощностью — холодильники, печи, обогреватели, электронные бытовые приборы — компьютеры, телевизоры, устройства, связанные с водой — джакузи, душевые кабины (вода проводник тока). Трехфазный ток необходим для электропитания двигателей (актуальных для частного дома).

Устройство бытовой электропроводки

Стандартная схема электрической проводки содержит следующие элементы:

• многотарифный электросчетчик;
• выключатель-автомат с номинальным значением тока 25 А;
• механизм отключения, предохраняющий от короткого замыкания и перегрузок сети;
• дифференциальный автоматический выключатель с порогом срабатывания 30 мА (ток утечки), он защищает розетки;
• шкаф для монтажа с шинами (ноль и заземление) и дощечками для установки выключателей;
• несколько автоматов для освещения с номинальным значением тока 10 А;
• кабели с коробками распределения, направляющиеся к розеткам и приборам, освещающим помещения.

Часто владельцы квартир интересуются, фаза это плюс или минус, и в чем разница между нолем и землей. Поскольку электрическая фаза обладает переменным потенциалом, то показатель оного в проводе фазы становится то положительным, то отрицательным. Посему утверждать, что фаза это минус (либо плюс), будет некорректно – эти понятия лежат в разных плоскостях.

Теперь о том, чем нуль отличается от земли. Отличие в том, что через нулевой провод проходит ток и размыкается автоматами (к примеру, вводным). Для заземления в многоквартирном доме нужно подсоединиться к расположенной в стояке жиле, предназначенной специально для этого. Любое другое место, в том числе и щитковый корпус, применять для заземления строго запрещено – это грозит серьезными проблемами для здоровья жильцов.

Устройство бытовой электропроводки

Что происходит в нуле и фазе при обрыве провода.

Обрыв электрического провода часто обусловлен элементарной рассеянностью мастера – забыть присоединить к определенному прибору в доме фазу тока или ноль – проще простого. Кроме того, нередки случаи отгорания нуля на подъездном щитке в связи с высокой нагрузкой на систему.

В случае обрыва соединения любого электроприбора в доме со щитком, этот прибор перестает работать – ведь цепь не замкнута. При этом не имеет значения, какой именно провод разорван – ноль или фаза тока.

Аналогичная ситуация происходит, когда разрыв наблюдается между распределительным щитком многоквартирного дома и щитом конкретного подъезда – все квартиры, подключенные к щиту подъезда, окажутся обесточены.

Вышеописанные ситуации не вызывают серьезных сложностей и не представляют опасности. Они связаны с обрывом лишь одного проводника и не несут в себе угрозы безопасности электроприборов или людей, находящихся в квартире.

Самая опасная ситуация – исчезновение соединения между заземлительным контуром подстанции и средней точкой, к которой подключена нагрузка внутридомового электрощита.

В этом случае электрический ток пойдет по контурам AB, BC, CA, а общее напряжение на этих контурах – 380 В. В связи с этим возникнет очень неприятная и опасная ситуация – на одном электрощитке может вовсе не быть напряжения, так как хозяин квартиры посчитал нужным отключить электроприборы, а на другом возникнет высокое напряжение близкое к 380 вольтам. Это вызовет выход из строя большинства электроприборов, ведь номинальное напряжение работы для них – 240 вольт.

Конечно, такие ситуации можно предотвратить – существуют достаточно дорогостоящие решения для защиты от скачков напряжения. Некоторые производитель встраивают их в свои приборы.

Как определить ноль и фазу собственными силами.

Для определения нуля и фазы тока существуют специальные отвертки-тестеры.

Она работает по принципу прохождения тока низкого напряжения через тело человека, использующего ее. Отвертка состоит из следующих частей:

• Наконечник для подключения к фазовому потенциалу розетки;
• Резистор, снижающий амплитуду электротока до безопасных пределов;
• Светодиод, загорающийся при наличии потенциала фазы тока в цепи;
• Плоский контакт для создания цепи сквозь тело оператора.

Принцип работы с отверткой-тестером показан на картинке ниже.

Кроме тестовых отверток, существуют и другие способы определить, к какому контакту розетки подключена фаза тока, а к какому – ноль. Некоторые электрики предпочитают пользоваться более точным тестером, используя его в режиме вольтметра.

Показания стрелки вольтметра означают:

1.    Наличие напряжения 220 В между фазой и нулем

2.    Отсутствие напряжения между землей и нулем

3.    Отсутствие напряжения между фазой и нулем

Вообще-то, в последнем случае стрелка должна показывать 220 В, но в данном конкретном случае центральный контакт розетки не подключен к потенциалу земли.

Зануление в квартире

Это соединение зануляющего кабеля с нулевым проводником электросети и корпусом прибора. Предполагается, что процедура обеспечивает ускорение отключения устройства от сети при прикосновении к опасному месту, если напряжение выше некоторого порога. Но она сопряжена с дополнительной опасностью: при разрыве нуля все приборы, подключенные в этот момент к сети квартиры, будут на поверхности иметь фазу (а не ноль), что создает существенную угрозу для здоровья жильцов. Поэтому проведение таких монтажных работ жестко регламентируется.

Знать, что именно называется фазой в электросети, и как ее обнаружить, чрезвычайно важно при проведении электромонтажных работ. В противном случае высок риск нанести ущерб здоровью квартирантов или состоянию электроприборов.

Что такое «плюс» и «минус» в электричестве

Электроэнергия приходит в дом по проводам, протянутым от подстанции, которая получает энергию от источника, вырабатывающей ее (гидро-, тепло-, атомной электростанции). В зависимости от необходимого потребления мощности, различают вольтаж. Для крупных промышленных предприятий используют ток в 1000В, любая многоэтажка потребляет много энергии, для работы лифта необходимо 380В, а в квартирах – 220В.

Схема подводки электричества к дому

Иногда, в частных домах может быть использовано напряжение в 380В, если потребление довольно высокое и требует большой мощности. Для таких домов используют кабель в 5 жил (5 проводников). Эту сеть называют трехфазной, где 3 жилы-фазы разветвляются на потребителей, 1 жила – нулевая и 1 жила — заземляющая.

Трехфазный кабель

Важно! Электрический ток всегда движется в одном направлении и для правильной работы ему нужен замкнутый круг.

В стандартных квартирах рабочим напряжением является 220В, называется такая сеть однофазной, и в ней используется 2 или 3 проводника. Если в квартиру заведен 3‐х жильный кабель, то, для подключения розеток, рекомендуется использовать все 3 жилы, где 3-я используется для безопасности – заземление. В любом случае, в таком проводе только 1 сердечник под напряжением (фаза – это «плюс» или «минус»).

Итак, обычный электрический кабель для однофазной сети имеет 2 или 3 жилы:

• Фаза («плюс») — провод, по которому напряжение приходит к электроприбору. Это энергия, на которой работают все электроприборы, освещение.
• Ноль («минус») — провод, по которому ток возвращается. Также, ноль выравнивает фазное напряжение.
• Заземление – нужно для защиты человека от удара электротоком, при повреждении изоляции или неисправности электроприбора.

Однофазный провод

Соединять «плюс» с «минусом» нельзя, произойдет короткое замыкание, что приведет к отсечению электричества автоматическим выключателем или выбиванию пробок.

Важно! Автоматический выключатель не сработает при неисправном электроприборе и потребителя ударит током. Чтобы этого не произошло, используют заземление. Если заземление в доме не предусмотрено, устанавливают УЗО для зашиты человека от поражения электрическим током.

Характеристики проводов «плюса» и «минуса»

Если электрический кабель имеет 2 проводника, то один из них «плюс» (фаза), а второй «минус» (ноль).
Необходимо обязательно знать полярность при подключении электроприбора, в противном случае существует риск порчи оборудования.

Важно! Чаще всего «плюс» и «минус» помечают буквами, символами или определенным цветом, предусмотренным ГОСТом.

Маркировка латинскими буквами

В схемах электросети фазу («плюс») отмечают латинской буквой L, такую же маркировку используют на проводах, если нет цветовой разницы. Латинская буква N – означает «ноль» или «минус». Заземление же маркируют как PE или PEN.

Иногда, при работе с проводкой, не имеющей никаких опознавательных знаков, используют маркеры, которые надеваются на провода в виде цветных колец с пометками. Другим вариантом разметки может быль термоусадочная лента разных цветов. Она надевается на кабель соответствующего напряжения и, для закрепления на носителе, подогревается.

Цветное обозначение проводов «плюс» и «минус»

Во избежание короткого замыкания в сети провода, «плюс» и «минус» нельзя путать ни в коем случае.
Маркировка электропроводки необходима для быстроты и легкости определения напряжения. Это является одним из требований ПУЭ.

Для точного обозначения производители делают «минус» голубого или зеленого цвета, а «плюс» – коричневого, красного, черного или белого цвета. Если в кабеле 3 проводника и один желтый с продольными зелеными линиями, то это – заземление.

Маркировка проводов по цвету

Важно! Перед началом работы лучше проверить все провода на наличие напряжения, несмотря на маркировки по цвету, чтобы избежать опасности короткого замыкания или удара током. Прокладывать проводку мог неопытный электрик или человек, не имеющий представление о маркировке, и цвета могут не соответствовать.

Существует два вида тока в электричестве. Постоянный ток не может быть передан на большое расстояние, поэтому в быту используют переменный ток. Постоянный ток используют в следующих направлениях:

• В промышленности, строительном оборудовании, строительстве, сельском хозяйстве;
• В городских транспортных средствах (трамваи, троллейбусы, метро, поезда);
• На электрических подстанциях, где он трансформируется в переменный ток, и его передают потребителю.

Важно! Только два проводника используется в сетях постоянного тока. Здесь не бывает фазы или ноля, только «плюс» и «минус».

В данном случае, используют «плюс» с красным цветом, а синим обозначают провод с «минусом».

Обозначение L в электрике

«L» — начало слова Line, такой буквой помечают фазу. Отсюда пошел термин «линейное напряжение». В цепях с переменным током фазы находятся под нагрузкой и обязательно покрыты цветной изоляцией.

При неосторожном прикосновении к таким оголенным жилам можно получить ожог, травму, а при их замыкании — повреждение или возгорание оборудования.

Маркировка проводов с помощью букв

Существует международная аббревиатура, которая используется в любой стране мира. Фазный провод обозначают буквой «L», нулевой — «N», заземление — сочетанием «PE».

Обозначение N

Буквой «N» (Neutral) обозначают нейтральный провод. Его подключают к общей точке соединения обмоток, которые включены по типу звезды (на электростанции — к генератору, на подстанции — к трансформатору).

В странах, ранее входивших в состав СССР, его еще называют нулевой провод, или просто нуль.

Обозначение PE

Жила, соединенная с заземлением, имеет обозначение «PE». Такую аббревиатуру данный провод получил от английского словосочетания protective earthing.

Его применение позволяет защитить персонал предприятия или пользователей электросетей от удара током при неисправном электрооборудовании.

Как обозначаются плюс и минус

Иногда требуется прокладка цепи постоянного тока:

• в электротранспорте;
• на подстанциях, для питания автоматики и цепей защиты;
• в разных отраслях промышленности, строительства, народного хозяйства и т.д.

При создании таких цепей используют провод с 2 или 3 жилами, в нем:

• плюс — красный;
• минус — черный;
• заземление — серый или белый.

При создании цепи постоянного тока от трехпроводной сети цвет плюсовой жилы должен быть аналогичным цвету фазы в трехжильном кабеле.

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.

Обратите внимание! Любое напряжение, превышающее 50 вольт, опасно для жизни.

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.

Обратите внимание! Не имеет практического значения, справа или слева расположены фаза и ноль. Однако чаще всего фаза расположена слева, а ноль — справа.

Простое объяснение

Итак, для начала простыми словами расскажем, что собой представляют фазный и нулевой провод, а также заземление. Фаза — это проводник, по которому ток приходит к потребителю. Соответственно ноль служит для того, чтобы электрический ток двигался в обратном направлении к нулевому контуру. Помимо этого назначение нуля в электропроводке — выравнивание фазного напряжения. Заземляющий провод, называемый так же землей, не находится под напряжением и предназначен для защиты человека от поражения электрическим током. Подробнее о заземлении вы можете узнать в соответствующем разделе сайта.

Надеемся, наше простое объяснение помогло разобраться в том, что такое ноль, фаза и земля в электрике. Также рекомендуем изучить цветовую маркировку проводов, чтобы понимать, какого цвета фазный, нулевой и заземляющий проводник!

Для чего нужно знать, где фаза?

Определение фазного проводника необходимо в таких случаях:

• Монтаж выключателей. Выключатели на свет размыкают исключительно фазу. Если перепутать и посадить на выключатель ноль, тогда патрон всегда будет находиться под напряжением и замена лампочек или ремонт патрона может быть опасной для жизни человека.
• Монтаж автоматов. Обычно автоматы применяются одноконтактные, и на них заходит только фаза. Ноль же остается неразмыкаемым. Поэтому, чтобы не перепутать и не завести ноль на автомат, необходимо четко определить фазный провод.

Стоит ли искать фазу лампочкой?

Некоторые электрики предпочитают искать фазу контрольной лампочкой. Для этого они берут обычную лампу накаливания, патрон и два многожильных провода. Провода соединяются с патроном, а лампочка соответственно вкручивается в него. Затем один конец провода прикасается к металлической трубе отопления, а второй вставляется в контакт для поиска фазы. Где лампочка загорелась, там и фаза.

Мы такой способ не рекомендуем, так как он чреват поражением тока – при неосторожном движении можно коснуться оголенного провода. Также были случаи, когда лампа накаливания взрывалась в момент прикосновения к фазе. По этим причинам лучше воздержаться от подобного «народного» метода определения фазы и воспользоваться специализированными приборами.

Линии электропередач сверхвысокого напряжения. Расщепление фазы

Определение 1

Линия электропередачи сверхвысокого напряжения – это линия электропередачи, функционирующая под напряжением 300, 500, 750 или 1150 киловольт.

Линии передачи сверхвысокого напряжения являются системообразующими, так как образуют единую энергосистему государства и обеспечивают энергетическую связь с соседними странами. Основное назначение таких линий заключается в минимизации потерь при передаче больших мощностей. По это причине к линиям передачи сверхвысокого напряжения предъявляются особые требования. И одно из конструктивных решений, которое способно обеспечить высокую надежность линии – расщепление фазного провода.

Ты эксперт в этой предметной области?Предлагаем стать автором СправочникаУсловия работы

Расщепленная фаза представляет собой конструкцию из нескольких проводов, ориентированных в пространстве таким образом, что они находятся в вершинах правильных треугольников. В настоящее время фазы сверхвысокого напряжения расщепляются следующим образом:

1. 330 киловольт – по два провода в фазе.
2. 500 киловольт – по три провода в фазе.
3. 750 киловольт – по четыре провода в фазе.
4. 1150 киловольт – по восемь проводов в фазе.

Расщепление фазы не только значительно увеличивает надежность линии, но и увеличивает пропускную способность, уменьшает генерацию помех (при высокочастотной связи) и способствует снижению потерь из-за коронных разрядов.

Конструктивные особенности линий электропередачи сверхвысокого напряжения

Одной из конструктивных особенностей сверхвысокой линии передач является увеличенные габариты, визуально заметны расстояния между фазными проводами и землей, между фазными проводами, а также большая длина изоляционных гирлянд.

Определение 2

Изолятор линии электропередачи – это устройство, которое предназначено для изоляции проводов линии электропередачи от опорной конструкции.