Nulový vodič v třífázových systémech: účel, připojení a ochrana

Nulový vodič je vodič, který se připojuje ke společnému bodu třífázových zátěží a slouží k udržení symetrie a rovnováhy napětí v systému. Nulový vodič také plní následující funkce:

• Chrání před přepětím a zkraty, protože poskytuje cestu pro únik proudu.
• Uzemnění a zabránění úrazu elektrickým proudem při připojování krytů elektrických zařízení k zemi.
• Dopad na provoz elektrického zařízení, protože umožňuje připojit jednofázové spotřebiče k třífázové síti.

Nulový vodič má řadu vlastností, jako je průřez, barva, označení a způsob připojení, které jsou upraveny pravidly a předpisy pro použití elektrické energie.

Jedním z nejdůležitějších ekonomických problémů napájení je snížení hmotnosti vodičů elektrické sítě pro daný přenášený výkon a určité procento ztrát v síti. Lze toho dosáhnout nejen zvýšením napětí v síti, ale i kombinací více nezávislých sítí a v některých vodičích lze vytvořit proudy, které se vzájemně kompenzují. To umožňuje snížit buď počet vodičů, nebo jejich průřez.

Již v prvních letech rozvoje elektrotechniky, kdy se přenos výkonu prováděl při konstantním napětí, byla tato myšlenka využita v tzv. třívodičovém systému navrženém Dolivo-Dobrovolským.

Nechť existují dva stejné (napětí a výkon) zdroje konstantního napětí U, z nichž každý slouží svým vlastním spotřebitelům.

Síť se skládá ze čtyř vodičů. Pokud spojíte dva vodiče do tzv. vyrovnávacího (nulového) vodiče, pak se v něm sečtou opačně směrované proudy, takže se může výrazně zmenšit průřez vodiče.

Při symetrické zátěži (I1=I2) se vyrovnávací vodič ukazuje jako nadbytečný a úspora vodičů dosahuje 50°. Při změně zátěže (bez vyrovnávacího vodiče) dojde k přerozdělení napětí mezi nimi, což je nežádoucí.

Vyrovnávací vodič výrazně snižuje nesymetrické rozložení napětí. Pokud lze zanedbat vnitřní odpor zdrojů a odpor vedení, pak je asymetrie téměř zcela eliminována. Podobná myšlenka je základem konstrukce vícefázových systémů střídavého proudu.

Vícefázový symetrický systém je soubor několika střídavých napětí stejné amplitudy a frekvence, symetricky posunutých ve fázi s časem. Třífázový systém získal praktické rozdělení (viz – Třífázový EMF systém).

Třífázový (a jakýkoli vícefázový) systém má řadu výhod ve srovnání s jednofázovým systémem: umožňuje ušetřit na hmotnosti vodičů elektrické sítě, poskytuje rovnoměrnější zatížení motoru otáčejícího se třífázové napětí elektrický generátor, a konečně umožňuje vytvořit rotující magnetické pole, které je široce používáno v elektromotorech .

Pokud by se místo třífázové soustavy použila soustava jednofázová (stejného výkonu a stejného napětí), pak by byly potřeba pouze dva vodiče, ale jejich průřez by se musel počítat na trojnásobek proudu. V porovnání s jednofázovým systémem ušetří třífázový systém 30 – 40 % hmotnosti vodičů.

Bez ohledu na spínací obvod generátoru (spotřebitel obvykle neznámý) lze zátěž třífázového systému zapnout také dvěma způsoby – trojúhelníkem nebo hvězdou.

V prvním případě je napětí na každém ze spotřebitelů rovno lineární a nemění se, když je narušena symetrie zátěží. Proud ve spotřebiči (fázi) se liší od proudu ve vedení.

Když jsou spotřebiče zapnuty jako hvězda, proud v každé zátěži se rovná odpovídajícímu lineárnímu proudu, ale napětí na každé zátěži (fázi) se liší od lineárního.

Při změně zátěže se proudy automaticky přerozdělí a jejich součet (výsledný ve společném bodě zátěže) se vždy změní na nulu. Současně dochází k odpovídajícímu přerozdělení napětí mezi nestejným zatížením.

Tato nevýhoda je odstraněna, pokud je k dispozici nulový vodič (připojený ke společnému bodu zátěží), protože umožňuje, aby součet tří fázových proudů zůstal odlišný od nuly, tj. při asymetrické zátěži je nulový vodič 3. -fázový systém pomáhá udržovat konstantní napětí napříč zátěží.

Nulový vodič v třífázových systémech je tedy důležitý pro zajištění spolehlivého a bezpečného provozu elektrického zařízení, ale také vyžaduje použití dalších opatření k jeho ochraně.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Zjednodušte si výpočty elektrických obvodů, parametrů zařízení a dalších elektrotechnických úkolů s touto praktickou aplikací: Online kalkulačka elektrotechniky

Rozvíjejte své profesní dovednosti s katalogem specializovaných kurzů pro technické profesionály – vyberte si vhodný formát a témata.

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí:

Uzemnění je záměrné vytvoření kontaktu mezi elektrickým zařízením připojeným k elektrické síti a uzemňovacím zařízením. Je určen k odvedení proudu v případě prasknutí krytu, který se objeví na kovových částech domácích spotřebičů, když dojde k nehodě. Uzemnění automaticky odpojí napětí v důsledku činnosti proudového chrániče (RCD).

Když je zařízení chráněno tímto způsobem, pak v případě jakéhokoli lidského kontaktu s domácími spotřebiči již nebude proud zbývající na zařízení nebezpečný. Pokud nebylo zařízení při instalaci uzemněno, proud prochází tělem osoby, která se ho dotýká. I když toto zbytkové napětí bude patrné, nebude nebezpečné.

Jaký je rozdíl mezi „nulou“ a „zemí“ v elektrotechnice?

Někteří elektrikáři se zkušenostmi nemohou vždy správně odpovědět na otázku „co se stane, když se místo nuly použije zem“ nebo jaký je rozdíl mezi uzemněním a uzemněním. Je důležité to pochopit, abyste se ve své práci vyvarovali chyb.

Pokud je provedeno uzemnění, je tělo zařízení připojeno k nulovému vodiči. Po provedení uzemnění je tělo elektrického zařízení připojeno k uzemněnému obvodu sestávajícím z kovových kolíků zaražených do země.

Připojená země místo nuly: rizika a důsledky chyb

Pokud je zásuvka místo uzemnění uzemněna, pokud je v elektrickém obvodu proudový chránič, vyrazí ji. Pokud není žádné ochranné zařízení, vzniká potenciál, který je nebezpečný pro ostatní spotřebitele, pokud je jejich zemnicí vodič připojen k vašemu.

Je důležité vědět! Vaše zařízení mohou stále fungovat a s největší pravděpodobností nepocítíte rozdíl, zvláště když je uzemnění provedeno dobře.

Další problémy, když se „ochranná nula“ v elektrickém panelu rozbije:

• Jedná se o nelegální připojení k síti (obcházení elektroměru).
• Zařízení, včetně vybavení sousedů, může shořet.
• Při připojení domácích spotřebičů k zásuvce poškozeného vedení budou všechny zemnící kontakty pod napětím.

Popis videa

Uzemnění místo nuly v zásuvce. Co se bude dít.

Vypořádejte se proto s absencí „nuly“ ve vaší elektroinstalaci. Pokud je „pracovní 0“ vedoucí do elektrické zásuvky poškozená, najděte místo poškození neutrálního obvodu.

Místo poškozené „nuly“ můžete použít zemnící vodič. K tomu je třeba provést nové označení:

• na nulové čáře;
• v zásuvkách;
• v elektrickém panelu.

Trouba a myčka musí být zapojeny do různých skupin. Každé vedení musí být vybaveno samostatným ochranným jističem. Proudový chránič lze nainstalovat jako společný pro celý elektrický obvod.

Zemnící vodič je také pro všechny stejný, lze jej odebrat z jiného vedení.

Uzemňovací zařízení

Liší se způsobem provádění postupu pro uzemnění nulového vodiče na sekundární cívce výkonového transformátoru a domácích spotřebičů, které využívají elektřinu.

Konkrétní příklad je uveden pro elektrickou rozvodnu (TS). V něm je sekundární vinutí TP vybaveno 3 cívkami, které jsou vzájemně spojeny v Y/Y, nazývané „hvězda“.

Viz také:
Jak určit fázi a nulu – základní metody a jejich aplikace krok za krokem

Konec jednoho z nich je spojen do jednoho středu – to je neutrální bod „N“ nebo „nula“. Nulový vodič je přímo připojen k nabíječce (uzemňovací zařízení).

Neobsazené konce vinutí jsou připojeny ke kabelům 3-fázové sítě. Tyto vodiče jsou rozšířeny na spotřebitele elektrické zátěže (domácí spotřebiče). Mohou existovat jak jednofázové, tak třífázové sítě, v závislosti na typu zařízení. Takové spojení „pracovní nuly“ se nazývá pevně uzemněné. Tato metoda se používá v zemnících smyčkách TN. Všechny typy uzemňovacích systémů jsou popsány dále v tomto článku.

Zde je nutný nulový vodič jako ochranný mechanismus pro elektrická zařízení připojená k síti. Zemnící systém také chrání lidi před účinky elektrického proudu, protože má přímé kontaktní spojení s půdou.

Typy zemnících smyček (systémů)

Existují tři typy uzemňovacích systémů:

Nulový bod vinutí transformátoru je pevně uzemněn. Neizolované části, které mohou vést elektrický proud, jsou připojeny k uzemněné „pracovní nule“. Vodič v takovém obvodu se nazývá PE (neutrální ochranný vodič).

Nulový vodič vinutí transformátoru je pevně uzemněn. Neizolované části, které mohou vést elektrický proud, jsou připojeny k základně půdy přes uzemňovací zařízení.

Viz také:
Jak správně připojit RCD – obvody pro jednofázové a třífázové sítě

Nulový vodič vinutí transformátoru je izolován od zemnící základny. Lze jej uzemnit pomocí nabíječky, která má vysoký odpor. U této možnosti jsou neizolované části vinutí uzemněny pomocí místního zařízení (ZD), které není připojeno k transformátoru.

Všechny 3 typy systémů jsou určeny k ochraně osob a elektrických spotřebičů před účinky elektrického proudu. Z hlediska ochrany lidí jsou rovnocenné. Mají však určité rozdíly v:

• bezpečnostní;
• možnosti opravy;
• bezporuchový provoz domácích spotřebičů.

Na schematických plánech jsou označeny 2 písmeny:

• První kód ukazuje spojení mezi „pracovní nulou“ vinutí transformátoru a zemnicí základnou: T – uzemněno; I – izolovaný od země.
• Druhé označení označuje kontakt neizolovaných vodivých částí se zemnicí základnou: T – uzemněno; N – pevně připojen k uzemněnému „neutrálu“ transformátoru.

Tyto otázky jsou velmi důležité, proto se podívejme na každý ze 3 typů systémů podrobněji.

Popis videa

Země místo nuly.

TN

Odkryté vodivé části jsou neizolované plochy elektrických instalací, kterých se lze dotknout. Při běžném provozu není do těchto oblastí domácích elektrických spotřebičů přiváděno žádné napětí. Vše však bude naopak: pokud se izolace zničí, na těle se objeví potenciál.

Příčiny poškození souvisí především se specifickými faktory:

• technologie stárnutí;
• fyzické zničení;
• dlouhá životnost při vysokých rychlostech;
• nahromaděné nečistoty;
• vlhkost na povlaku umístěném v blízkosti těla;
• vliv klimatu;
• závada způsobená výrobcem.

Viz také:
Co se stane, když si spletete fázi a nulu, a jak vše udělat správně

Současně je typ systému TN rozdělen na 3 další subsystémy:

Neutrál: pracovní “N”, ochranné “PE” vodiče jsou spojeny v jediném vodiči “PEN” v celém uzemnění. Toto je standardní schéma. Tento systém je jedním z prvních. Přestože se nachází v bytovém fondu postaveném před 1995. lety, stále funguje. Pokládá se 4žilovým kabelem, který obsahuje 3 fáze a 1 nulu.

Hlavní nevýhodou tohoto typu uzemnění je pouze jeden ochranný vodič „PEN“ pro celý systém. Proto TN-C neposkytuje požadovaný stupeň elektrické bezpečnosti.

Systém, ve kterém jsou nulové: pracovní „N“, ochranné „PE“ vodiče odděleny v celém uzemnění.

V současné době je téměř každé moderní zařízení napájeno přes spolehlivé napájecí zdroje (spínané), které nemají galvanické oddělení od elektrické sítě 220 V.

To se vysvětluje skutečností, že takové zařízení má vestavěné speciální filtry, které potlačují vysokofrekvenční rušení. Jsou připojeny přes kondenzátory k vodivému tělesu instalace. Vysokofrekvenční rušení se objevuje v elektrické síti prostřednictvím:

• oddělovací kondenzátory;
• ochranný zemnící vodič „PE“;
• 3-pólová zástrčka;
• svod elektrické zásuvky do země.

Jedná se o systém, kde jsou funkce nuly: pracovní „N“, ochranné „PE“ vodiče sloučeny do jednoho vodiče v určité jeho části v celém uzemnění, počínaje napěťovým transformátorem.

Viz také:
Co se stane, když propojíte dvě fáze: hlavní koncepty

Závěr

Pokud místo neutrálu provedete uzemnění, existuje nebezpečí vzniku potenciálu na těle zařízení, pokud je porušena izolace. Když zařízení není uzemněno, při dotyku kovu holou rukou proteče tělem proud, který vytvoří náboj. To je pro člověka velmi nebezpečná situace.