Электричество ноль фаза земля: Фаза в элекстричестве — это плюс или минус: фазный провод

Разное

Содержание

Что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны

Известно, что электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях при помощи генераторов переменного тока. Затем, по линиям электропередач от трансформаторных подстанций электроэнергия поступает потребителям. Разберем подробнее, каким образом энергия подводится к подъездам многоэтажных домов и частным домам. Это даст понять даже чайникам в электрике, что такое фаза, ноль и заземление и зачем они нужны.

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!

Углубляемся в тему

Питание потребителей осуществляется от обмоток низкого напряжения понижающего трансформатора, являющегося важнейшей составляющей работы трансформаторной подстанции. Соединение подстанции и абонентов выглядит следующим образом: к потребителям подводится общий проводник, отходящий от точки соединения трансформаторных обмоток, называемый нейтралью, наряду с тремя проводниками, представляющими собой выводы остальных концов обмоток. Выражаясь простыми словами, каждый из этих трех проводников является фазой, а общий – это ноль.

Между фазами в трехфазной энергетической системе возникает напряжение, называемое линейным. Его номинальное значение составляет 380 В. Дадим определение фазному напряжению — это напряжение между нулем и одной из фаз. Номинальное значение фазного напряжения составляет 220 В.

Электроэнергетическая система, в которой ноль соединен с землей, называется «система с глухозаземленной нейтралью». Чтобы было предельно понятно даже для новичка в электротехнике: под «землей» в электроэнергетике понимается заземление.

Физический смысл глухозаземленной нейтрали следующий: обмотки в трансформаторе соединены в «звезду», при этом, нейтраль заземляют. Ноль выступает в качестве совмещенного нейтрального проводника (PEN). Такой тип соединения с землей характерен для жилых домов, относящихся к советской постройке. Здесь, в подъездах, электрический щиток на каждом этаже просто зануляют, а отдельное соединение с землей не предусмотрено. Важно знать, что подключать одновременно защитный и нулевой проводник к корпусу щитка весьма опасно, потому как существует вероятность прохождения рабочего тока через ноль и отклонения его потенциала от нулевого значения, что означает возможность удара током.

К домам, относящимся к более поздней постройке, от трансформаторной подстанции предусмотрено подведение тех же трех фаз, а также разделенных нулевого и защитного проводника. Электрический ток проходит по рабочему проводнику, а назначение защитного провода заключается в соединении токопроводящих частей с имеющимся на подстанции заземляющим контуром. В этом случае в электрических щитках на каждом этаже располагается отдельная шина для раздельного подключения фазы, нуля и заземления. Заземляющая шина имеет металлическую связь с корпусом щитка.

Известно, что нагрузка по абонентам должна быть распределена по всем фазам равномерно. Однако, предсказать заранее, какие мощности будут потребляться тем или иным абонентом, не представляется возможным. В связи с тем, что ток нагрузки разный в каждой отдельно взятой фазе, появляется смещение нейтрали. Вследствие чего и возникает разность потенциалов между нулем и землей. В случае, когда сечение нулевого проводника является недостаточным, разность потенциалов становится еще значительнее. Если же связь с нейтральным проводником полностью теряется, то велика вероятность возникновения аварийных ситуаций, при которых в фазах, нагруженных до предела, напряжение приближается к нулевому значению, а в ненагруженных, наоборот, стремится к значению 380 В. Это обстоятельство приводит к полной поломке электрооборудования. В то же время, корпус электрического оборудования оказывается под напряжением, опасным для здоровья и жизни людей. Применение разделенных нулевого и защитного провода в данном случае поможет избежать возникновения таких аварий и обеспечить требуемый уровень безопасности и надежности.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме, в которых даются определения понятиям фазы, нуля и заземления:

Надеемся, теперь вы знаете, что такое фаза, ноль, земля в электрике и зачем они нужны. Если возникнут вопросы, задайте их нашим специалистам в разделе «Задать вопрос электрику«!

Рекомендуем также прочитать:

Что такое «фаза», «ноль» и «земля», и зачем они нужны.

Сегодня решил попробовать разобраться с тем, что такое «фаза», «ноль» и «земля».
Небольшой поиск в Гугле по этому поводу выявил, что в основном люди в интернете отвечают на этот вопрос каждый по-своему, где-то неполно, где-то с ошибками.
Я решил разобраться в этом вопросе досконально, в результате чего появилась эта статья.
Достаточно длинная, но в ней всё объяснено, в том числе, что такое фаза, ноль, земля, как это всё появилось и зачем всё это нужно.

Если очень кратко, то фаза и ноль — для электричества, а земля — только для заземления корпусов электроприборов, во имя спасения жизни человека в случае утечки электрического тока на корпус электроприбора.

Если начать с самого начала: откуда берётся электричество?
Все электростанции построены на одном и том же принципе: если магнит вращать внутри катушки (создавая тем самым периодическое «переменное» магнитное поле), то в катушке возникает «переменный» электрический ток (и, соответственно, «переменное» напряжение).
Этот величайший по своему значению эффект называется в физике «ЭлектроДвижущей Силой индукции», она же «ЭДС индукции», была открыта в середине XIX века.

«Переменное» напряжение — это когда берётся обычное «постоянное» напряжение (как от батарейки), и изгибается по синусу, и оно поэтому то положительное, то отрицательное, то снова положительное, то снова отрицательное.

Напряжение на катушке является «переменным» по своей природе (никто его специально не изгибает) — просто потому что таковы законы физики (электричество из магнитного поля можно получить только тогда, когда магнитное поле «переменное», и поэтому получаемое на катушке напряжение тоже всегда будет «переменным»).

Итак, значит, где-то в дебрях электростанции вращается магнит (для примера — обычный, а в реальности — «электромагнит»), называемый «ротором», а вокруг него, на «статоре», закреплены три катушки (равномерно «размазаны» по поверхности статора).

Вращается этот магнит, не человеком, не рабом, и не огромным сказочным големом на цепи, а, например, потоком воды на мощной ГидроЭлектроСтанции (на рисунке магнит стоит на оси турбины в «Генераторе»).

Поскольку в таком случае (случае вращения магнита на роторе) магнитный поток, проходящий через катушки (неподвижные на статоре), периодически меняется во времени, то в катушках на статоре создаётся «переменное» напряжение.

Каждая из трёх катушек соединена в свою отдельную электрическую цепь, и в каждой из этих трёх электрических цепей возникает одинаковое «переменное» напряжение, только сдвинутое («по фазе») на треть окружности (120 градусов из полных 360-ти) друг относительно друга.

Такая схема называется «трёхфазным генератором»: потому что есть три электрических цепи, в каждой из которых (одинаковое) напряжение сдвинуто по фазе.
(на рисунке выше «N-S» — это обозначение магнита: «N» — северный полюс магнита, «S» — южный; также на этом рисунке вы видите те самые три катушки, которые для упрощения понимания маленькие и стоят отдельно друг от друга, но в реальности они по ширине занимают треть окружности и плотно прилегают друг к другу на кольце статора, так как в таком случае получается больший КПД генератора электроэнергии)

Можно было бы с одной такой катушки оба конца проводки просто взять и вести к дому, а там от них чайник запитать.
Но можно сэкономить на проводах: зачем тащить в дом два провода, если можно один конец катушки просто тут же заземлить (воткнуть в землю), а от второго конца вести провод в дом (этот провод назовём «фазой»).
В доме этот провод подсоединяется, например, к одному штырьку вилки чайника, а другой штырёк вилки чайника — заземляется (грубо говоря, просто втыкается в землю).
Получим то же самое электричество: одна дырка в розетке будет называться «фазой», а вторая дырка в розетке будет называться «землёй».

Теперь, раз уж у нас три катушки, сделаем так: скажем, «левые» концы катушек соединим вместе и прямо тут же заземлим (воткнём в землю).
А оставшиеся три провода (получается, это будут «правые» концы катушек) по отдельности потянем к потребителю.
Получится, мы тянем к потребителю три «фазы».

Вот мы и получили «трёхфазный ток», идущий от генератора «трёхфазного тока».
Это «трёхфазное» напряжение идёт по проводам Линии ЭлектроПередач (ЛЭП) к нам во двор, в дворовую подстанцию (домик такой стоит, рядом с детской площадкой, со знаком «осторожно, высокое напряжение»).
И не только «к нам во двор» — по всей огромной России тянули наши предки эти ЛЭПы во времена ударных пятилеток коммунизма (а это огого какая гигантская работа: тянули электричество, прокладывали дороги, осушали болота, заводы строили по всей стране, поднимали целину — это не в офисах под кондиционерами сидеть).

Изобретён этот «трёхфазный ток» был в самом конце XIX века.
Передача электричества в виде именно трёхфазного тока, как некоторые говорят, экономичнее (возможно, меньше потерь в проводах, или что-нибудь типа того), и там ещё, говорят, у него есть разные преимущества над обычным током для промышленного применения.
Например, все вращающиеся штуки на заводах — станки там, двигатели, насосы, и прочее — сделаны именно для трёхфазного тока, поскольку гораздо легче построить вращающуюся штуковину на трёхфазном токе: достаточно просто точно так же подсоединить эти три фазы к трём катушкам на кольце, и в центр вставить металлический стержень с рамкой — и будет он сам крутиться, как только пойдёт ток.
Такой агрегат называется «трёхфазным двигателем».
Поскольку изначально электричеством заморачивались именно на заводах (не было тогда ещё в домах компьютеров, холодильников и люстр), то исторически всё идёт от промышленности в первую очередь.
Поэтому, видимо, ток из электростанции в ЛЭП пускают всегда трёхфазным, с напряжением 35 килоВольтов между фазами (а сила тока в проводах при этом — около 300 Амперов).

Такое высокое напряжение нужно, потому что нужна большая мощность тока: весь город энергию ест, как-никак, да и различные заводы потребляют порою огого сколько мощности: металлургические, например.
Большую мощность тока можно получить либо повышая силу тока, либо повышая напряжение (потому что мощность тока — это сила тока умноженная на напряжение).
При этом чем больше сила тока, тем больше энергии тратится впустую при преодолении сопротивления проводов при передаче электроэнергии на расстояние по проводам (потерянная энергия равняется силе тока в квадрате, умноженной на сопротивление проводов — именно поэтому чем толще провода в ЛЭП, тем экономичнее, потому что чем толще провод, тем меньше его сопротивление).
Поэтому экономически целесообразно повышать мощность передаваемого тока, наращивая не силу тока, а напряжение (напряжению никак не мешает сопротивление проводов — такова его природа).
Потребитель потребляет из розетки именно мощность (силу тока, умноженную на напряжение), а не отдельно ток и не отдельно напряжение, поэтому его не волнует, в каком виде эта мощность к нему в дом придёт по проводам: будет ли там больше тока и меньше напряжения, или, наоборот, больше напряжения и меньше тока — потребителя волнует только мощность в целом.

Поэтому на электростанции, перед передачей электроэнергии в провода ЛЭП, излишнюю силу тока, выработанного электрогенератором, перегоняют в напряжение, а при приёме тока в «подстанции» во дворе вашего дома выполняется обратное преобразование — излишнее напряжение перегоняют обратно в силу тока, поскольку к этому моменту весь путь по ЛЭП уже успешно пройден электроэнергией с минимальными потерями.

Прямо всю силу тока перекачать в напряжение не получится, потому что при гигантских напряжениях в проводах возникают свои сложности (может пробить через изоляцию, например, или зажарить человека, проходящего под ЛЭП, или ещё чего-нибудь).
Вот забавное видео про короткое замыкание ЛЭП в 110 килоВольтов — весёлый феерверк:

Занимательный факт: при длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров возникает ещё один вид потерь — радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц, провод работает как антенна.

Я уже объяснил, что такое «фаза» и что такое «земля», и дальше я объясню, что такое «ноль» («нулевой провод») и зачем он нужен. Объяснение займёт следующие несколько абзацев, и может показаться непростым, но для понимания того, что такое «ноль», придётся понять это объяснение.

Для упрощения, пока представим, что как будто бы трёхфазный генератор стоит не на ГидроЭлектроСтанции, а прямо у нас в квартире. Условно «левые» концы катушек на статоре мы, как и раньше, соединяем вместе.

Такой способ соединения называется соединением по схеме «звезда». Полученная точка соединения трёх фазных проводов называется «нейтралью».

«Нейтраль» обычно заземляют для большей безопасности: если нейтраль не заземлить, то потом когда одна из фаз случайно замкнётся на землю где-нибудь в доме, то полученная электрическая цепь будет разомкнутой — не будет токопроводящего пути от места касания фазой земли в доме обратно на эту фазу на подстанции. А если бы нейтраль заземлили на подстанции, то обратный путь с земли в доме на фазу на подстанции прошёл бы через землю: землю можно в данном случае представить как огромный проводник, хотя строго говоря это и не так, она же не металлическая, но для наглядности можно представить её как один огромный проводник. Итак, при отсутствии заземления «нейтрали» на подстанции, при коротком замыкании фазы на землю ток из фазы в землю не пойдёт (или, может быть, пойдёт, но будет относительно небольшим), и такая неисправность не будет засечена специально созданными для этого приборами («автоматами»), и эти приборы («автоматы») не смогут вовремя предотвратить опасное замыкание фазы на землю, выключив электричество. Подробнее принцип работы «автоматов» описан в конце этой статьи. А если вас заинтересует более подробное объяснение, зачем используется именно заземлённая нейтраль, то можете прочесть его по этой ссылке.

В «нейтральной» точке, как можно посчитать по школьным формулам тригонометрии (или на глаз отмерить по графику с тремя фазами напряжения, который я давал в начале статьи), суммарное напряжение равно нулю. Всегда, в любой момент времени. Вот такая интересная особенность. Поэтому она и называется «нейтралью».

Теперь возьмём и подсоединим к «нейтрали» провод, и этот, получается, уже четвёртый провод тоже будет тянуться рядом с тремя фазными проводами (и ещё рядом будет тянуться пятый провод — это «земля», которой можно будет заземлить корпус подключенного электроприбора).

Получается, от генератора теперь будет идти четыре провода (плюс пятый — «земля»), а не три, как раньше.
Подключим эти провода к какой-нибудь нагрузке (например, к какому-нибудь трёхфазному двигателю, который тоже стоит у нас в квартире).
(на рисунке ниже генератор изображён слева, а трёхфазный двигатель — справа; точка G — это «нейтраль»).

На нагрузке (на двигателе) все три фазных провода тоже соединяются в одну точку (только не напрямую, чтобы не было короткого замыкания, а через некоторые большие сопротивления), и получается ещё одна такая «как бы нейтраль» (точка M на рисунке).
Теперь соединим четвёртый провод (идущий он «нейтрали»; точка G на рисунке) с этой второй «как бы нейтралью» (точка M на рисунке), и получим так называемый «нулевой провод» (идущий от точки G к точке M).

Зачем нужен этот «нулевой» провод?
Можно было бы, как и раньше, не заморачиваться, и просто подсоединять одну из фаз на один шпенёк вилки чайника, а другой шпенёк вилки чайника соединять с землёй, как мы делали раньше, и чайник бы нормально работал.
Вообще, как я понял, так и делали в старых советских домах: там от подстанции в дом заходят только два провода — провод фазы и провод земли.

В новых же домах (новостройках) в квартиры входят уже три провода: фаза, земля и этот «ноль». Это более прогрессивный вариант. Это европейский стандарт.
И правильно соединять фазу именно с нулём, а землю вообще оставить в покое, отдав ей только роль защиты от удара током (именно такой смысл должно нести слово «заземление», и никакого отношения к потреблению тока в розетке оно иметь не должно).
Потому что если все на землю ещё и ток будут пускать, то само заземление станет опасным — абсурд получится, будет поставлен с ног на голову весь смысл заземления.

Теперь немного математики, для тех, кто умеет её считать, и для тех, кто ещё не устал: попробуем посчитать напряжение между фазой и «нейтралью» (то же самое, что между фазой и «нулём»).
(вот ещё ссылка с расчётами, если кто-то захочет заморочиться этим)
Пусть амплитуда напряжения между каждой фазой и «нейтралью» равна U (само напряжение переменное, и скачет по синусу от минус амплитуды до плюс амплитуды).
Тогда напряжение между двумя фазами равно:
U sin(a) — U sin(a + 120) = 2 U sin((-120)/2) cos((2a + 120)/2) = -√3 U cos(a + 60).
То есть, напряжение между двумя фазами в √3 («квадратный корень из трёх») раз больше напряжения между фазой и «нейтралью».
Поскольку наш трёхфазный ток на подстанции имеет напряжение 380 Вольт между фазами, то напряжение между фазой и нулём получается равным 220 Вольтам.
Для этого и нужен «ноль» — для того, чтобы всегда, при любых условиях, при любых нагрузках в сети, иметь напряжение в 220 Вольт — ни больше, ни меньше. Оно всегда постоянно, всегда 220 Вольт, и вы можете быть уверены, что пока вся электрика в доме правильно подсоединена, у вас ничего не сгорит.
Если бы не было нулевого провода, то при разной нагрузке на каждую из фаз возник бы так называемый «перекос фаз», и у кого-то что-то могло бы сгореть в квартире (возможно даже в прямом смысле слова, вызвав пожар). Например, банально могла бы загореться изоляция проводки, если она не является пожаробезопасной.

До сих пор мы для простоты рассматривали случай воображаемого трёхфазного генератора, стоящего прямо в квартире.
Поскольку расстояние от квартиры до дворовой подстанции мало, и на проводах можно не экономить, то можно (и нужно, так же удобнее) перенести этот воображаемый трёхфазный генератор из квартиры в подстанцию.
Мысленно перенесли.
Теперь разберёмся с воображаемостью генератора. Понятно, что реальный генератор стоит не на подстанции, а где-нибудь далеко, на ГидроЭлектроСтанции, за городом. Можем ли мы на подстанции, имея три входящих фазных провода от ЛЭП, как-нибудь их соединить так, чтобы получилось всё то же самое, как если бы генератор стоял прямо в этой подстанции? Можем, и вот как.
В дворовой подстанции приходящее с ЛЭП трёхфазное напряжение снижается так называемым «трёхфазным» трансформатором до 380 Вольт на каждой фазе.
Трёхфазный трансформатор — это в простейшем случае просто три самых обычных трансформатора: по одному на каждую фазу

В реальности его конструкцию немного улучшили, но принцип работы остался тем же самым:

Бывают маленькие, и не очень мощные, а бывают большие и мощные:

Таким образом, входящие фазные провода от ЛЭП не прямо подсоединяются и заводятся в дом, а идут на этот огромный трёхфазный трансформатор (каждая фаза — на свою катушку), из которого уже «бесконтактным» способом, через электромагнитную индукцию, передают электроэнергию на три выходные катушки, от которых она идёт по проводам в жилой дом.
Поскольку на выходе из трёхфазного трансформатора имеются те же самые три фазы, которые вышли из трёхфазного генератора на электростанции, то здесь можно точно так же одни концы (условно, «левые») этих трёх выходных катушек трансформатора соединить друг с другом, чтобы получить «нейтраль» у себя на подстанции. А из нейтрали — вывести в жилой дом четвёртый «нулевой провод», вместе с тремя фазными (идущими от условно «правых» концов этих трёх выходных катушек трансформатора). И ещё добавить пятый провод — «землю».

Таким образом, из подстанции в итоге выходят три «фазы», «ноль» и «земля» (всего — пять проводов), и далее распределяются на каждый подъезд (например, можно распределить по одной фазе в каждый подъезд — получается по три провода заходит в каждый подъезд: одна фаза, ноль и земля), на каждую лестничную площадку, в электрораспределительные щитки (где счётчики стоят).

Итак, мы получили все три провода, выходящие из подстанции: «фаза», «ноль» (иногда «ноль» называют ещё «нейтралью») и «земля».
«фаза» — это любая из фаз трёхфазного тока (уже пониженного до 380 Вольт между фазами на подстанции; между фазой и нулём получится ровно 220 Вольт).
«ноль» — это провод от «нейтрали» на подстанции.
«земля» — это просто провод от хорошего правильного грамотного заземления (например, припаян к длинной трубе с очень малым сопротивлением, вбитой глубоко в землю рядом с подстанцией).

Внутри подъезда фазовый провод по схеме параллельного включения расщипляется на все квартиры (то же самое делается с нулевым проводом и проводом земли).
Соответственно, делиться ток по квартирам будет по правилу параллельного тока: напряжение в каждую квартиру будет идти одно и то же, а сила тока — тем больше, чем больше подключенная нагрузка в каждой квартире.
То есть, в каждую квартиру сила тока будет идти «каждому по потребностям» (и проходить через квартирный счётчик, который это всё будет подсчитывать).

Что может произойти, если все включат обогреватели зимним вечером?
Потребляемая мощность резко возрастёт, ток в проводах ЛЭП может превзойти допустимые рассчитанные пределы, и может либо какой-то из проводов перегореть (провод разогревается тем сильнее, чем больше его сопротивление и чем большая сила тока в нём течёт, и борется с этим сопротивлением), либо просто сама подстанция сгорит (не та, которая во дворе дома, а одна из Главных Подстанций города, которая может оставить без электроэнергии сотни домов, часть города может несколько суток сидеть без света и без возможности приготовить себе еду).

Если ещё у кого-то остался вопрос: зачем тянуть в дом все три провода, если можно было бы тянуть только два — фазу и ноль или фазу и землю?

Только фазу и землю тянуть не получится (в общем случае).
Выше мы посчитали, что напряжение между фазой и нулём всегда равно 220 Вольтам.
А вот чему равно напряжение между фазой и землёй — это не факт.
Если бы нагрузка на всех трёх фазах всегда была равной (см. схему «звезды», когда я объяснял её выше), то напряжение между фазой и землёй было бы всегда 220 Вольт (просто вот такое совпадение).
Если же на какой-то из фаз нагрузка будет значительно больше нагрузки на других фазах (скажем, кто-нибудь включит супер-сварочную-установку), то возникнет «перекос фаз», и на малонагруженных фазах напряжение относительно земли может подскочить вплоть до 380 Вольт.
Естественно, техника (без «предохранителей») в таком случае горит, и незащищённые провода тоже могут загореться, что может привести к пожару в квартире.
Точно такой же перекос фаз получится, если провод «нуля» оборвётся, или даже просто отгорит на подстанции, если по нулевому проводу пойдёт слишком большой ток (чем больше «перекос фаз», тем сильнее ток идёт по проводу нуля).
Поэтому в домашней сети обязательно должен использоваться ноль, и нельзя ноль заменить землёй.
Помню, когда мой отец делал разводку в его квартире в новостройке в Москве, и видел знакомый ему с советской молодости провод земли, а потом видел незнакомый ему провод ноля, то он, недолго думая, просто откусывал кусачками провод ноля, приговаривая, что «а он не нужен»…

Тогда зачем нам в доме нужен провод «земли»?

Для того, чтобы «заземлять» корпусы электроприборов (компьютеров, чайников, стиральных и посудомоечных машин), для того, чтобы от них не било током при прикосновении.

Приборы тоже иногда ломаются.

Что будет, если провод фазы, где-нибудь внутри прибора, отвалится и упадёт на корпус прибора?

Если корпус прибора вы заранее заземлили, то возникнет «ток утечки» (произойдёт короткое замыкание фазы на землю, вследствие чего упадёт ток в основном проводе фаза-ноль, потому что почти всё электричество устремится по пути меньшего сопротивления — по создавшемуся короткому замыканию фазы на землю).

Этот ток утечки будет немедленно замечен либо «автоматом» стоящим в щитке, либо «Устройством Защитного Отключения» (УЗО), тоже стоящим в щитке, и оно сразу разомкнёт цепь.

Почему недостаточно обычного «автомата», и зачем ставят именно УЗО? Потому что у «автомата» и у УЗО разный принцип работы (а ещё, «автомат» срабатывает гораздо позже, чем УЗО).

УЗО наблюдает за входящим в квартиру током (фаза) и исходящим из квартиры током (ноль), и размыкает цепь, если эти токи неодинаковы (в то время как «автомат» измеряет только силу тока на фазе, и размыкает цепь, если ток на фазе превосходит допустимый предел).
Принцип работы УЗО очень прост и логичен: если входящий ток не равен исходящему, то, значит, где-то «протекает»: где-то фаза имеет какой-то контакт с землёй, чего по правилам быть не должно.
УЗО измеряет разность между силой тока на фазе и силой тока на нуле. Если эта разность превышает несколько десятков миллиАмперов, то УЗО немедленно срабатывает и выключает электричество в квартире, чтобы никто не пострадал, прикоснувшись ко сломанному прибору.
Если бы в щитке не стояло УЗО, и вышеупомянутый провод фазы внутри корпуса, скажем, компьютера, отвалился бы, и замкнулся бы на заземлённый корпус компьютера, и лежал бы так себе незамеченным, а, потом, через пару дней, человек стоял бы рядом, и разговаривал по телефону, оперевшись одной рукой на корпус компьютера, а другой рукой — скажем, на батарею отопления (которая тоже фактически является одной гигантской землёй, т.к. протяжённость отопительной сети огромная), то догадайтесь, что бы стало с этим человеком.
А если бы, например, УЗО стояло, но корпус компьютера не был бы заземлён, то УЗО сработало бы только во время прикосновения человека к корпусу и батарее. Но, по крайней мере, оно бы в любом случае мгновенно сработало, в отличие от «автомата», который бы сработал только через некоторый промежуток времени, пусть и маленький, но не мгновенно, как УЗО, и к тому времени человек мог бы быть уже «зажарен». Казалось бы, тогда, можно и не заземлять корпусы электроприборов — УЗО же в любом случае «мгновенно» сработает и разомкнёт цепь. Но кто-нибудь хочет испытать судьбу на предмет того, успеет ли УЗО достаточно «мгновенно» сработать и отключить ток, пока этот ток не нанесёт серьёзных повреждений организму?
Так что и «земля» нужна, и УЗО нужно ставить.

Поэтому нужны все три провода: «фаза», «ноль» и «земля».

В квартире к каждой розетке подходит тройка проводов «фаза», «ноль», «земля».
Например, из щитка на лестничной площадке выходят три этих провода (вместе с ними ещё телефон, витая пара для интернета — всё это называют «слаботочкой», потому что там протекают маленькие токи, неопасные), и идут в квартиру.
В квартире на стене (в современных квартирах) висит внутренний квартирный щиток.
Там эти три провода расщепляются и на каждую «точку доступа» к электричеству стоит свой отдельный «автомат», подписнанный: «кухня», «зал», «комната», «стиральная машина», и так далее.
(на рисунке ниже: сверху стоит «общий» автомат; после которого стоят подписанные «отдельные» автоматы; зелёный провод — земля, синий — ноль, коричневый — фаза: это стандарт цветового обозначения проводов)

От каждого такого «отдельного» автомата своя, отдельная, тройка проводов уже идёт к «точке доступа»: тройка проводов к печке, тройка проводов к посудомойке, одна тройка проводов на все зальные розетки, тройка проводов на освещение, и т.п..

Наиболее популярно сейчас совмещать «главный» автомат и УЗО в одном устройстве (на рисунке ниже оно показано слева). Счётчик электроэнергии ставится между «главным» общим автоматом (который имеет также встроенное УЗО) и остальными, «отдельными», автоматами (синий — ноль, коричневый — фаза, зелёный — земля: это стандарт цветового обозначения проводов):

И вот ещё до кучи схема, по сути, о том же (только здесь главный автомат и УЗО — это разные устройства):

Каждый «автомат» изготовлен на заводе под определённую максимально допустимую силу тока.

Поэтому он «вырубается», если вы даёте слишком большую нагрузку на «точке доступа» (например, включили слишком много всего мощного в розетки в зале).

Также, автомат «вырубится» в случае «короткого замыкания» (замыкания фазы на ноль), чем спасёт вашу квартиру от пожара.

Жизнь человека, при отсутствии правильного заземления электроприборов, автомат без УЗО не спасёт, так как автомат слишком медленно срабатывает (это более грубое устройство, так сказать).

Вроде бы, по этой теме пока всё.

Что такое фаза ноль земля в электрике и зачем они нужны фото

Все знают, что электроэнергия производится на разнообразных электростанциях, благодаря генераторам переменного тока. После она, используя линии электропередач, идет к трансформаторным подстанциям, оттуда поступает к потребителю, то есть нам.

Так вот чтобы понять, что собой представляет фаза, ноль, а также заземление, необходимо на элементарном уровне понимать, каким образом электроэнергия поступает в подъезд или частный дом. Все мы за нее платим, измеряя киловаттами, но ведь это не вода, у которой можно перекрыть кран. Потому давайте рассмотрим ситуацию подробнее.

Ликбез

Давайте разберемся, чем являются ноль и фаза, а затем перейдем к заземлению.

Фаза – это линия непосредственной подачи тока. Следовательно, используя ноль, ток возвращается в обратном направлении, а именно к нулевому контуру. Кроме того он выравнивает фазное напряжения, выполняя стабилизационную роль в фазной проводке.

Земля (заземляющий провод) — не под напряжением в принципе. У него есть одна функция – защита потребителя. Если сказать грубо, то «земля» в случае утечки отведет остаточный ток, не дав ему поразить человека.

Хотелось бы думать, что столь простое объяснение несколько прояснило ситуацию, и теперь вы понимаете какая роль у каждого проводника из комплекта: фаза, ноль, земля. Если вы планируете работать с проводами самостоятельно, то дополнительно, рекомендуем изучить цветовую палитру, которой производители отмечают предназначение полупроводников внутри кабеля.

Детальное рассмотрение

Трансформаторная подстанция выполняет важнейшую работу, а именно делает возможным питание потребителей благодаря обмотке низкого напряжения, которая понижает напряжение от «электросетевого» до «потребительского».

От подстанции к потребителю ведет общий проводник от нейтрали (точка соединение обмоток), и еще 3 проводника, которые являются остальными выводами обмотки. Таким образом каждый из трех проводников – это фаза, а нейтраль – ноль.

Трехфазная энергетическая схема подразумевает возникновение линейного напряжения, с номинальным напряжением в 380 В. Между фазой и нулем возникает фазное напряжение, его то значение и равняется, привычным нам, 220 В.

Как упоминалось выше под названием «земля» скрывается заземление, так и будем его называть. Так вот большинство электрических систем глухозаземленные, это значит, что ноль прямо соединен с землей. Физическая суть такого подключения в том, что в трансформаторе обмотки соединены по принципу «звезды», а нейтраль заземлена.

В данном случае ноль является совмещенным нейтрально-защитным проводником (PEN). Подобное повсеместно встречается в постройках советского времени. Неизвестно с чем это было связано, то ли с экономией, то ли с введением сомнительных инноваций, но в жилых домах того периода повсеместно занулены щитки, а отдельных заземлительных кабелей не предусмотрено.

Главная проблема такой конструкции в невозможности ее преобразования. Народные умельцы пытаются подключить дополнительный защитный кабель прямо к щитку, но это, по крайней мере, небезопасно.

Подобная самодельная «инновация» может привести к тому, что земля начнет простреливать и как душ, так и туалет начнут сопровождаться периодическими разрядами у всех жильцов дома.

Дома построенные в более позднее время, имеют электросеть отличающуюся следующими аспектами:

  1. Вместо общего проводника к щитку идет два проводника, один из которых исполняет роль нейтрали, а второй земли.
  2. Щиток в подъезде имеет отдельную шину-разделитель, которую с корпусом соединяют посредствам металлической связи, она предназначена для подключения нуля, земли и фазы.

Преимуществом подключения с заземлением является то, что заранее неизвестно, сколько тока будет потреблять каждая квартира, а предыдущая схема предполагает близкое к равномерному распределение. В незаземленной схеме возможно возникновение ситуации, когда одна квартира потребляет много, а вторая ничего.

Разность нагрузок начинает смещать нейтраль. Создается ситуация, когда в фазе ток стремится к нулю, а на проводнике-нейтрали напротив растет до 380 В. Кроме того что оборудование при возникновении подобной аварии будет испорчено, его корпус будет находится под напряжением, создавая реальную опасность для людей.

Полезное видео

Дополнительную информацию по данному вопросу вы можете почерпнуть из видео ниже:

Заключение

Будем надеяться, теперь вы знаете значение каждого, из озвученных в названии статьи терминов и как важен проводник «земля». Берегите себя, устанавливая электросеть у себя дома, побеспокойтесь о ней.

Как определить фазу, ноль и землю: правила, способы, советы

Современные отвертки-индикаторы избавят от головной боли человека, пытающегося осмыслить, как определить фазу, ноль, землю. Замечены сложности, расскажем ниже. Для тестирования применяется сигнал, генерируемый отверткой. Понятно, внутри стоят батарейки. Старая советская отвертка-индикатор на базе единственной газоразрядной лампочки негодна. Позволит безошибочно определить фазу. Следовательно, другая цепь – ноль или земля.

Правильно определить фазу

Провода трехжильные

Начнем терминами. Слова ноль русский язык лишен. Зато употреблялось обиходом за счет легкого произношения. Ноль – искаженный нуль, восходящий корнями к латинскому языку. Программист знает: под термином NULL принято подразумевать пустые, неопределенные переменные (лишенные типа). Иногда вид данных удобен для составления алгоритмов (при передаче значений функции).

Теперь попробуем найти фазу. Типичная отвертка-индикатор образована стальным щупом, вслед идет высокоомное сопротивление (к примеру, углерода), ограничивающее ток, источником света выступает газоразрядная лампочка малого размера. Мелочи, но незнающие термина контактная кнопка, определить ноль бессильны. На конце ручки отвертки-индикатора металлическая площадка. Это контактная кнопка, которую потрудитесь касаться пальцем. Иначе лампочка при прикосновении к фазе светиться откажется.

Объясним происходящее. Тело человека наделено емкостью. Не столь велика, хватает пропустить мизерный ток. Фаза начинает колебания, электроны идут в сеть и обратно. Создается небольшой ток. Размер сильно ограничен резистором, убиться, взявшись рукой за контактную площадку отвертки-индикатора, другой за трубу снабжения водой непросто. Обнаружить при помощи инструмента непосредственно землю невозможно.

Обнаружение фазы имеет основополагающее значение, напряжение не должно выходить на патрон люстры при выключенном выключателе. В противном случае обычный процесс замены лампочки может стать опасным, последним. По нормативам, фаза розетки слева. Если выключатели стоят, как принято (включается нажатием вверх), способы определения фазы вырождаются умением найти левую руку, понять, где находится низ:

  1. В розетке фаза занимает левое гнездо. Соответственно, правое считается нулем. Остается провод, изоляция желто-зеленая – земля (в противном случае – резервный провод питания напряжением 220 вольт).

    Неверное положение нуля и фазы евророзетки

  2. В двойном выключателе входные, выходные контакты разнесены по разную сторону. Одни находятся внизу, другие – наверху. Бок, где один-единственный контакт, станет фазой. Два других, соответственно, – нулевым проводом (рабочий плюс защитный). Подразумевается, разводка электрики квартиры сделана верно, в старых домах часть раскладки верна, другая выполнена наоборот.
  3. Для одинарного выключателя столь просто определить фазу не получится, контакты лежат на одном боку (хотя если есть исключение, нуль находится снизу, если выполнены условия, указанные выше). Допускается попросту прозвонить тестером патрон. Сразу говорим, это нарушение техники безопасности, и прибор может сломаться. Поэтому рекомендовать метод штатным не можем. Попробуйте измерить переменное напряжение: 230 вольт окажется лишь меж двумя точками: фаза выключателя и нуль патрона.

Определение положения фазы по цвету изоляции жил провода

Нулевой рабочий провод снабжен синей изоляцией, земля желто-зеленая. Соответственно, на фазу приходится красный (коричневый) цвет. Правило может грубо нарушаться. Дома старой застройки часто оснащались проводами двух жил. Цвет изоляции в каждом случае белый. Отдельные устройства, наподобие датчиков освещенности или движения, имеют другую раскладку. К примеру, нулевой провод черный. Здесь приготовьтесь смотреть руководство по эксплуатации, вариантов раскладки бесчисленное количество.

Найти нулевой провод в квартире

По правилам, корпус подъездного щитка заземлен. Выполняется при помощи солидных размеров клеммы, затянутой мощным болтом в домах старой постройки, жителям современных зданий проще ориентироваться количеством жил. Нулевая шина имеет самое большое число подключений, фазы разводятся по квартирам (добрые электрики вешают стикеры А, В, С; злые – не вешают). Легко проследим по раскладке автоматов защиты, счетчиков.

Штекер 230 вольт Великобритании

В каждом случае общий провод будет нулевым. Цвет не играет решающей роли. Хотя по нормам современные кабели снабжены разукрашенной изоляцией. Обратите внимание – если в доме обустроено заземление, жил на входе минимум 5. Корпус щитка сажается на желто-зеленую. Нулевой провод послужит отводу рабочего тока от приборов (замыкает цепь). Объединение ветвей на стороне потребителя запрещено. Вот тройка правил, помогающих разобраться в подъездном щитке (обратите внимание, по правилам, жилец туда не должен казать носу вовсе – предупредили):

  • Автомат защиты рвет фазу. Встречаются двухполюсные модели, используются сравнительно редко для помещений с особой опасностью (санузел). Поэтому по положению провода удастся сказать: это фаза. Потом стоит автомат вырубить, жилу прозвонить на стороне квартиры. Однозначно даст положение фазы.
  • Напряжение меж нулевым проводом, любой фазой составляет 230 вольт. По ключевому признаку выделим жилу, на другую дающая указанную разницу. Разброс меж фазами составляет 400 вольт. Значения процентов на 10 выше, российские сети стараются соответствовать европейским стандартам.
  • Токовыми клещами измерим значения на жилах. По каждой фазе проявится значение, сумма которых (по трем) должна течь обратно в сеть по нулевому (либо подходящему фазному). Заземление редко используется, ток здесь близкий нулевому при равномерной загрузке веток. Место, где значение больше всего, традиционно является нулевым проводником.
  • Клемма заземления распределительного щитка на виду. Признаку поможет найти нулевой провод в домах с NT-C-S. В других случаях сюда подводится заземление.

Дополнительные сведения о нахождении земли, фазы, нулевого провода

Напоминаем, рассматривались случаи, когда под рукой нет отвертки-индикатора, зато присутствуют токовые клещи, мультиметр. Затем до входа в квартиру обнаруживают землю, фазу, нулевой провод, домашняя сеть прозванивается. Жилы три, методика лежит на поверхности: меж фазой и другим проводом разность потенциалов составит 230 вольт. Обратите внимание, методика непригодна в других случаях. К примеру, разница напряжений меж двумя одинаковыми фазными жилами составляет круглый нуль. Тестером измерить и определить сложно.

Добавим другой способ – промышленностью запрещен. Лампочка в патроне с двумя оголенными проводами. При помощи инструмента находят фазу, возможно жилу замыкать на заземление. Нельзя использовать водопроводные, газовые, канализационные трубы, прочие инженерные конструкции. По правилам, оплетка кабельной антенны снабжена занулением (заземлением). Относительно нее допустимо тестером (запрещенной стандартами лампочкой в патроне) находить фазу.

Для решительных людей порекомендуем пожарные лестницы, стальные шины громоотводов. Нужно зачистить металл до блеска, звонить на участок фазу. Обратите внимание, далеко не все пожарные лестницы заземлены (хотя обязаны быть), шины громоотводов 100%. Если обнаружите столь вопиющий произвол, обратитесь в управляющие организации, при отсутствии реакции – сообщите государственным инстанциям. Указывайте нарушение правил защитного зануления зданий.

Современные отвертки-индикаторы определения фазы, нулевого провода, земли

Когда нельзя понять, какого цвета провода, полезно пользоваться отверткой-индикатором. Инструкция диковинки на батарейках говорит: удастся при помощи щупа найти землю. Спешим огорчить читателей – любой длинный проводник определяется ложно. Разорванная в области пробок фаза, нулевой провод, настоящая земля – ответ один. Не каждая отвертка-индикатор способна выполнять функции одинаково эффективно. Смысл операции следующий:

Отвертка-индикатор

  • Активная отвертка-индикатор способна обнаружить длинный проводник путем излучения туда сигнала, ловли отклика.
  • На практике при плохом качестве контактов волна быстро затухает. Отвертка-индикатор показывает наличие земли на разомкнутой пробке фазы.
  • Для определения земли существует условие – нужно пальцем коснуться контактной площадки. В этом разница меж активной и пассивной отвертками-индикаторами. В первой возможно по этому принципу найти фазу, во второй правильное определение происходит при условии отсутствия контакта с данной областью.

Современная отвертка-индикатор на расстоянии позволит судить, течет ли по проводу ток. Существует специальный дистанционный режим. Обычно даже два: повышенной и пониженной чувствительности. Позволит отсеять неиспользуемую часть проводки. Допустим, известны случаи: строители заводили в дом две фазы вместо одной, путали местами. Пользоваться проводкой нужно с большой осторожностью.

Хочется отметить, на практике измерить сопротивление проводки, прозвонить непросто. Гораздо удобнее определять наличие фазы. Нет опасности сжечь китайский тестер (бывает временами при попытках измерить сопротивление жилы под током). Следует также знать, низкоомные цепи определяются с ошибкой. К примеру, большинство тестеров при прямом замыкании щупов не дают нуль шкалы. Зато если не получится определить землю при помощи активной отвертки-индикатора, плохие контакты – запросто. Если при выключенных пробках огонек горит с пальцем, прижатым к контактной площадке, время задуматься о покупке нового автомата распределительной коробки, скрутки замените современными колпачками.

Часто занимающимся ремонтом рекомендуем выход из положения: маркировка проводов. Лучше делать краской принтера, цвета примерно совпадают:

  1. Красный – фаза.
  2. Синий – нулевой провод.
  3. Желтый – земля.

Обычно водорастворимая краска смывается с трудом. Цвета электрических проводов допустимо проставить колерами принтеров. Приведенная выше система не одинока, часто встречается. В продаже найдем черный цвет. Можете использовать, как заблагорассудится. Обозначение проводов выполняется один раз навсегда. Смыть маркировку проще концентрированной уксусной кислотой, вещество понадобится вознамерившимся отчистить руки (не всегда просто выходит на практике). Напоследок – старайтесь не заляпать одежду.

Фаза и ноль. Работа и измерения. Особенности

У неопытных электриков или хозяев дома появляется вопрос: что же такое фаза и ноль? Раньше они не вникали в то, как устроена электропроводка. А теперь понадобилось отремонтировать розетку, заменить лампочку, и хочется все это сделать самому.

Электросеть разделена на два типа: постоянного и переменного тока. Электрический ток является движением электронов в каком-либо направлении. При постоянном токе электроны двигаются в одну сторону, имеют полярность. При переменном токе электроны меняют свою полярность с определенной частотой.

В первую очередь домашнему умельцу нужно соблюдать электробезопасность, а потом уже думать об устранении неисправности. Некоторые пренебрежительно относятся к опасности попасть под действие тока.

Все части под напряжением должны быть защищены изоляцией, клеммы розеток углублены в корпус таким образом, чтобы не было доступа и нельзя было случайно коснуться рукой. Даже конструкция вилки сделана так, что невозможно попасть под напряжение электрического тока, держась рукой за вилку. Мы уже привыкли к электричеству, и не замечаем опасности при проведении работ по ремонту электрических устройств. Поэтому, лучше освежить в памяти правила безопасности и быть внимательными.

Принцип действия

Сеть электрического переменного тока разделена на фазу и ноль (рабочую и пустую). Нулевая фаза предназначена для образования постоянной электросети при включении устройств, а также для создания заземления. На фазе находится рабочее напряжение.

Для работы электроустройства не важно, где находится фаза, а где ноль. При установке электрических проводов и включении ее в сеть дома нужно учитывать, где фаза и ноль. Проводка прокладывается кабелем с двумя или тремя жилами. В кабеле с двумя жилами находится фаза и ноль, а в кабеле с 3-мя жилами третий провод отводится для заземления. Перед работой нужно точно определить расположение выводов проводов.

Электрический ток заходит от подстанции с трансформатором, преобразующим высокое напряжение до 380 вольт. Низкая сторона трансформатора соединена в звезду. Три вывода соединены в нулевой точке, а оставшиеся выводятся на клеммы фаз.

Узел в нулевой точке подключается к заземляющему контуру подстанции. Ноль расщепляется на рабочий и защитный. Новые строящиеся дома оснащаются проводкой по такой схеме. На входе дома в щите располагается три фазы и два провода расщепленного ноля.

В старых зданиях остается схема проводки старого типа без расщепленного ноля, там вместо пяти проводов идут 4 жилы. Электрический ток от трансформатора проходит по воздуху или под землей к входному щиту, образует систему из трех фаз (питающая сеть 380) на 220. Производится разводка по щитам подъездов. В квартиру поступает кабель с 1-й фазой на 220 В и защитный провод.

Защитный провод не всегда есть в наличии, если старая проводка не переделана. В квартире нулем называется провод, который соединен с заземляющим контуром на подстанции, применяется для образования нагрузки фазы, которая подключена к противоположному выводу на трансформаторе. Защитный ноль из схемы удален, он служит для устранения неисправностей и аварий для отвода тока при повреждениях.

В такой цепи нагрузки распределены равномерно, так как на этажах сделана разводка и выведены щиты к линиям на 220В в распредщите подъезда. Напряжение, подходящее к дому, выполнено звездой. При выключенных в квартире всех устройств и отсутствии нагрузки в розетках, в линии питания тока не будет.

Это является простой рабочей схемой электроснабжения, которая использовалась много лет. Но в любой сети могут возникнуть неисправности, которые связаны с плохими контактами соединений, либо обрывом проводов.

Обрыв провода

Проводник может легко оторваться, или его могут забыть подключить. Это происходит довольно часто, так же, как и могут отгореть провода при некачественном контактном соединении и большой нагрузке. Если в квартире нет соединения потребителя с щитком напряжения, то устройство не будет работать. Какой именно провод разорван, не имеет значения. То же самое получается при обрыве провода одной из фаз, которая питает дом или подъезд. Квартиры, питающиеся от этой линии, не будут иметь возможность получать электричество.

В двух остальных цепях все устройства будут работать в нормальном режиме, а ток ноля будет складываться из оставшихся составляющих. Все вышеописанные обрывы проводников связаны с выключением питания от квартиры, бытовые устройства при этом не ломаются. Опасным случаем может стать момент, когда исчезнет соединение между средней точкой потребителей щита дома и контуром заземления трансформатора подстанции. Это возникает у электриков, не имеющих достаточной квалификации.

Путь прохода тока через ноль к заземлению исчезает. Ток начинает идти по наружным контурам, имеющим напряжение в 380 В. В результате получается что на нагрузках вместо 220В будет 380В. На одном щите окажется небольшое напряжение, а на втором около 380 В. Высокое значение напряжения повредит изоляцию, нарушит работу устройств, приведет к поломкам и выходу из строя приборов.

Чтобы таких ситуаций не было, применяют защитные устройства для блокировки от повышенного напряжения. Они устанавливаются в щиток квартиры, либо внутри дорогостоящих приборов.

Способы определения где фаза и ноль

Любой домашний мастер при электромонтажных работах дома или в другом месте при подключении розетки или люстры сталкивается с вопросом определения фазы и ноля на проводах. Мы расскажем, какие существуют методы и способы правильного определения фазных проводов, нулевых жил, заземляющих защитных проводов. Конечно, для имеющего опыт в таких электромонтажных работах специалиста не доставит большого труда определить фазу и нулевой провод. Но как быть людям, которые не умеют этого делать?

Разберемся, как можно в домашних условиях без специальных инструментов для измерения и электронных приборов своими силами узнать наличие на проводах где фаза и ноль, заземление.

Во время поломок в сети тока часто домашние умельцы применяют недорогую индикаторную отвертку для проверки наличия напряжения китайского изготовления.

Что такое фаза, ноль и земля в электропроводке квартиры?

Источниками электрических систем, устанавливаемых в домах и квартирах, выступают станции и генераторы, состоящие из трех обмоток и фазных проводников. Чтобы в процессе эксплуатации жилища не возникало проблем с использованием и обслуживанием электросети, нужно знать, что такое фаза, ноль и земля в электропроводке квартиры.

 

На рисунке ниже представлена схема расщепления трехфазной сети на однофазные.

Помимо 3-х фаз и 1 ноля кабель имеет еще и заземление, потому от подстанции к объектам подводится провод с пятью жилами. От общедомовых щитков на распределительные приборы отдельных квартир прокладывают однофазный ввод, имеющий фазу, ноль и заземление. За счет этого в сети мы имеем напряжение 220 В, а не изначальные 380 В. В процессе передачи электроэнергии участвует только два проводника – фаза и ноль, заземление имеет другую функцию, заключающуюся в обеспечении безопасности эксплуатации электросети в случае возникновения аварийных ситуаций – появления пробоев в изоляции или токов утечки.

В трехфазной цепи уровень напряжения между двумя любыми фазами составляет 380 В, между фазой и нолем – 220 В.

В общедомовом электрическом щите ноль и земля соединяются и подключаются к установленному контуру заземления. К распределительным щитам квартир эти проводники прокладываются отдельно. В этажных распределительных приборах ноль подключают к специальному контакту, а заземление соединяется с корпусом электрощитка.

В бытовых электросетях используется электрический переменный ток частотой 50 Гц. Он протекает между нулевым и фазным проводником, меняя свое направление 50 раз в секунду.

Ноль и фаза соединяются с точками потребления квартиры. Проводник заземления также подключается к розеткам, но через специальные контакты.

При работе с электрической сетью обязательно нужно помнить, что при соприкосновении фазы с телом человека, через организм пройдет электрический заряд, способный причинить существенный вред здоровью. Именно поэтому установка розеток и выключателей может производиться только при обесточивании линии электроснабжения в квартире.

Если к нулю подключено электрическое устройство с импульсным блоком питания, через нулевой проводник также может проходить электроток, хотя из-за низкого уровня напряжения он редко представляет опасность для человека.

Маркировка и определение фазы, ноля и земли

В электрических кабелях фазный, нулевой и заземлительный проводники имеют изоляцию разных цветов. Маркировка проводов требуется для обеспечения безопасности выполнения электромонтажных работ – прокладки электрических кабелей и установки точек потребления. Маркируются проводники согласно современным требованиям ПУЭ и ГОСТа.

Изоляция заземлительного проводника должна быть окрашена в желто-зеленый цвет. Некоторые производители выпускают кабели, в которых земля имеет чисто желтую или чисто зеленую окраску. Иногда изоляция заземления маркируется желто-зелеными полосами. На электрических схемах заземление обозначается латинскими буквами PE.

Нулевой проводник, именуемый также нейтралью, должен иметь изоляцию синего или светло-голубого цвета. На схемах ноль принято обозначать латинской буквой N.

Сложнее всего обстоят дела с фазным проводником. Различные производители для фазы используют изоляцию черного, белого, коричневого, серого, красного, оранжевого, бирюзового, розового или фиолетового цвета. Чаще всего встречаются черные, белые и коричневые проводники. Фазы обозначаются на схемах латинской буквой L. В сетях 380 В кабели имеют также числовое значение: L1, L2, L3.

Если по маркировке сложно определить тип проводника, всегда можно воспользоваться индикаторной отверткой. С ее помощью легко найти фазу и ноль в розетке или электрическом кабеле. При использовании индикаторов обязательно нужно помнить о технике безопасности.

Электричество и опасность поражения электрическим током

Крис Томпсон

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

1) Основные электрические концепции

Напряжение: «толчок» электронов, чтобы они двигались через проводящую среду
Сопротивление: тенденция материала ограничивать поток электронов через себя
Ток: фактическое количество электронов, которые фактически перемещаются в секунду — пропорционально напряжению и обратно пропорционально сопротивлению
Мощность: произведение напряжения и тока, пропорциональное квадрату напряжения.
«Источники питания с привязкой к земле»: источники питания, которые ищут ответ через землю
«Плавающий»: источники питания, которые не ищут возврата через землю

НАПРЯЖЕНИЕ

Напряжение — это мера разности электрических потенциалов между двумя точками; аналог жидкости — давление. Напряжение означает скопление электронов в одной точке по сравнению с другой и является мерой «силы», доступной для генерации тока.

Источники напряжения включают статическое электричество, провода распределения питания, сетевое электричество, батареи, вплоть до биопотенциалов на клеточных мембранах и небольших напряжений на датчиках сигналов, таких как микрофоны, датчики давления и т. Д.

Более высокое напряжение подтолкнет больше электронов к проводу с заданным сопротивлением и может вызвать дугу на большие расстояния, чем при более низком напряжении. Молния — это статическое электричество, которое накапливается в облаках и может распространяться на большие расстояния. Обычное статическое электричество рассеивается из-за эффекта короны и обычно не может существенно накапливаться во влажной среде. Хотя статическое электрическое накопление может иметь очень высокое напряжение, оно не обеспечивает «запаса» электронов при этом напряжении и не может поддерживать напряжение, когда электроны отводятся.

Когда к одному концу медного провода прикладывается разность потенциалов, электрическое поле распространяется вниз по проводу со скоростью света, и, если они могут найти путь обратно к другому концу электрического поля, электроны выскакивают из дальний конец.

Для протекания электричества должна существовать «цепь», по которой электроны могут течь по проводнику от точки с более высоким напряжением к точке с более низким напряжением.

«Принадлежности для наземных целей»

Источник питания переменного тока 240 В по австралийскому стандарту имеет заземление.

Есть три провода:

активный провод при разности потенциалов 240 АС от земли,

«нейтральный» провод для возврата тока к общей точке заземления (обычно это ответвитель или заземленная медная труба)

заземляющий провод для целей безопасности, подключаемый к любому металлическому шасси вокруг приборов и т. Д.

Электроны из активного провода ищут землю — они будут проходить по любому пути, который им легче всего добраться до земли.Активный провод имеет потенциал на 240 В переменного тока выше, чем предполагаемый обратный провод (нейтральный провод) или резервный предохранительный провод (заземляющий провод). Ток будет течь по активному проводу только тогда, когда он найдет путь к земле.

Источник питания этого типа «ориентирован на землю» или «привязан к земле». Если нет заземления, можно прикасаться к активному проводу, хотя это повредит (см. Емкость ниже). С другой стороны, если ваше тело соединено между активным проводом и полуприличным соединением с землей, ток будет течь, и вы можете умереть.

«Плавучие припасы»

Плавающие блоки питания имеют два «горячих» провода, но только по отношению друг к другу. Каждый провод активен только по сравнению с другим. Они «плывут» по отношению к земле — и они не ищут ее.

Один из способов визуализировать это — представить батарею, плавающую в космосе. Вы можете прикоснуться любым концом к земле, но ток не будет течь, потому что электроны заинтересованы только в том, чтобы добраться до другого конца батареи, и им все равно, если только один конец подключен к земле.

Разделительные трансформаторы работают путем преобразования сетевого питания с заземлением в «плавающее» питание. Затем вы можете без особого беспокойства прикоснуться к любому проводу 240 В после изолирующего трансформатора, даже если вы подключитесь к земле, потому что ни один из проводов сам по себе не пытается подтолкнуть электроны к земле.

Степень изоляции относится к степени, в которой беспотенциальный источник питания действительно «плавающий» или «изолирован» от земли, или к качеству сопротивления или изоляции между двумя объектами, которые должны быть электрически разделены.

Цепи пациента

CF надежно изолированы от земли, поэтому, даже если пациент напрямую подключен к заземлению, требующему 240 В, тока не будет достаточно, чтобы вызвать даже микрошок. Для достижения такой степени изоляции в оборудовании CF используются специальные плавающие незаземленные источники питания.

ВНУТРЕННЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Напряжение не дает никаких указаний ни о том, сколько электронов доступно для непрерывной доставки от источника напряжения («емкость» батареи не измеряется напряжением), ни о том, насколько эффективно источник напряжения может поддерживать это напряжение при потреблении тока. от него.

Статическое электричество в 50 000 вольт от вашего автомобиля в сухой день может вызвать резкий «удар», но не более того, в то время как сетевое электричество 240 В может мгновенно убить вас и будет продолжать подавать энергию, чтобы «приготовить» вас изнутри.

Точно так же большой автомобильный аккумулятор на 12 В может обеспечить достаточно энергии, чтобы расплавить толстый провод, но десять маленьких батареек AAA, соединенных вместе, чтобы сделать 12 В, не смогут сделать то же самое.

Это связано с тем, что подача энергии зависит от способности поддерживать напряжение при подаче электронов.

В статическом электричестве небольшое количество электронов при высоком напряжении хранится на «конденсаторе». За исключением тех, которые хранятся на поверхности конденсатора, подача электронов ограничена. Обычно абсолютное количество электронов очень мало. Поскольку они не могут быть пополнены, все, что вы получаете, — это очень короткий всплеск тока. Как только электроны покидают источник, напряжение быстро падает до нуля — после столь короткого всплеска, который может быть тривиальным.

Напротив, сетевые источники питания предназначены для доставки большого количества электронов (т.е. больших токов) без падения напряжения и для поддержания постоянной мощности без ослабления с течением времени.

Один из способов подумать о способности источника напряжения передавать электрический ток (и передавать мощность) — это представить себе, что существует некоторое внутреннее препятствие для доставки тока — внутреннее «сопротивление» потоку электронов. Физически небольшие батареи с высоким внутренним сопротивлением будут испытывать «падение» напряжения под нагрузкой быстрее, чем большие батареи с меньшим внутренним сопротивлением. Источники питания с высоким напряжением и высоким током — например, сетевое напряжение и большие автомобильные аккумуляторы — более опасны.6

очень высокий

смерть

Статическое электричество

50 000

очень низкий

короткая острая игла, как ощущение

Электроэнергия

240 В переменного тока

высокий, например 10A

макрошок, приготовление пищи, ожоги

Автомобильный аккумулятор

12.5-14 В постоянного тока

очень высокий, например 120A

плавит провода, не действует на людей

Батарейка AA

1,5 В

низкий, например 0,5 А

нет

Батарейка-пуговица

3 В

очень низкий, например 100 мА

нет

трансмембранный потенциал

-70 мВ

чрезвычайно низкий

нет

ЭКГ

1-2 мВ

чрезвычайно низкий

нет

ЭЭГ

30-100 мкВ

чрезвычайно низкий

нет

Таблица 1: напряжение

ДУГА

Напряжение может образовывать дугу в воздухе, а искра может воспламенить горючие газы.

Расстояние, на котором искра может перекрыть разрыв напряжения в сухом воздухе, зависит от напряжения.

Воздух разрывается при напряжении около 30 кВ на сантиметр вокруг сферических электродов. Типичное расстояние дуги между сферическими электродами составляет 3 мм при 10 кВ и 2 см при 50 кВ. Искры легче образуются от игольчатых электродов, проходящих через зазоры 1 см и 5 см соответственно при 10 кВ и 50 кВ. Диатермия работает в этих диапазонах напряжения — отсюда искрение и искрение.

«Искра» от кузова автомобиля в сухой день может разрядить 20-200 миллиджоулей энергии.-12F). Но поскольку напряжение возведено в квадрат, статическое электричество 10 кВ даже на такой крошечной емкости может обеспечить 5 миллиджоулей энергии.

Всего 2 миллиджоуля может воспламенить горючую смесь углеводородного газа, например эфир или бензин. Такое количество энергии легко получить за счет статического электричества. Наверное, неплохо было бы избежать эфира и притереться к кузову перед заправкой бензином 🙂

переменного тока и постоянного тока

Постоянный ток — это то, что мы получаем от источника постоянного напряжения — напряжение постоянно и не меняется со временем, например, простой аккумулятор.

Переменное напряжение означает, что напряжение постоянно меняется. Он может изменяться случайным образом, примеры которых включают сигналы, такие как сигнал ЭЭГ или звук, воспринимаемый микрофоном, или он может постоянно изменяться предсказуемым синусоидальным образом, как в электросети.

Блок питания в Австралии представляет собой сигнал синусоидальной формы с частотой 50 Гц,

Напряжение системы электроснабжения выражается как среднеквадратичное (среднеквадратичное) напряжение.

При заданном среднеквадратичном напряжении при одинаковом внутреннем сопротивлении будет выдана такая же мощность, как при таком же напряжении постоянного тока. Лампочка будет светиться так же ярко при подключении к сети переменного тока 240 В, как и от источника питания 240 В постоянного тока, состоящего из нескольких автомобильных аккумуляторов.

Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения, вычисление среднеквадратичного значения включает получение квадратного корня из средневзвешенного по времени квадрата мгновенного напряжения.(т.е. корень среднего квадратов).

240 В RMS означает 370 В от пика до пика.

Основным преимуществом переменного тока для подачи энергии является то, что он не подвержен электрохимическому повреждению металлов в результате гальванической коррозии. Напряжение постоянного тока, превышающее анодную разность потенциалов, приведет к серьезной коррозии, как это происходит с медными телефонными проводами, подверженными воздействию влаги (телефонные провода имеют напряжение 70 В постоянного тока для питания трубки, а сам звук является переменным током).

Текущий

Ток — это мера количества электронов, текущих по проводу в единицу времени, выраженная в кулонах в секунду или в амперах.18 электронов.

Закон

Ома гласит, что величина тока, протекающего через сопротивление, пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Напряжение 1 В вызывает протекание тока в 1 ампер через сопротивление 1 Ом. Больше напряжения = больше тока; больше сопротивления = меньше тока.

Ток, протекающий через сопротивления, выделяет тепло. При любом заданном напряжении количество тепла падает вместе с сопротивлением.

Количество тепла пропорционально рассеиваемой мощности и выражается в ваттах.

Для любого заданного сопротивления, чем больше напряжение, тем больше ток.

Для обеспечения такой же мощности требуется гораздо меньший ток при более высоких напряжениях. Большие воздушные высоковольтные провода между электростанциями и городами рассчитаны на работу при высоком напряжении — 138–768 кВ, что снижает вес медного провода. Эти кабели проложены по дуге на расстоянии до полуметра.

Мощность

Мощность — это произведение напряжения и тока, выраженное в ваттах (джоулях / сек).2 / R

Лампочка — это небольшой провод с заранее заданным сопротивлением, рассчитанным для пропуска электрического тока, при котором рассеиваемая мощность нагревает ее до состояния, достаточного для того, чтобы светиться.

В следующем примере показано, как пропорциональный ток требуется для обеспечения такой же мощности при более высоких напряжениях:

Галогенный световой шар мощностью 50 Вт, 12 В и сопротивлением 3 Ом, тянет ток 4 А; 4 ампера * 12 вольт = 48 ватт.

Лампа накаливания мощностью 50 Вт, 240 В имеет сопротивление 1200 Ом, что дает ток около 0.2 ампера; 0,2 * 240 = 48 Вт.

Глобус на 240 В едва светится при подключении к автомобильному аккумулятору на 12 В, но, наоборот, галогенная лампа на 12 В, подключенная к 240 В, сразу же взорвется! и оплавить проволоку внутри.

Сопротивление

Сопротивление — это тенденция сопротивляться потоку электронов по проводнику (или по ткани) в ответ на приложенное напряжение.

Проще всего рассматривать сопротивление в терминах постоянного тока, как в приведенных выше примерах, и его можно рассматривать в терминах постоянного тока для низкочастотных среднеквадратичных токов, таких как сигналы переменного тока.

Но для сигналов переменного тока, особенно сигналов переменного тока с более высоким сопротивлением, лучше использовать термин «импеданс». Это связано с тем, что высокочастотные сигналы переменного тока могут проходить через конденсаторы и катушки индуктивности иначе, чем сигналы постоянного тока. Импеданс — это термин, используемый как эквивалент сопротивления на заданной частоте для данной индуктивной или емкостной нагрузки.

И импеданс, и сопротивление делятся на единицы Ом (Ом).

Один вольт дает ток в 1 ампер, если сопротивление (или импеданс) равно 1 Ом.

Медная проволока имеет очень и очень низкое сопротивление. Соленая вода не такой уж плохой проводник, она на одну десятимиллионную лучше меди для куска материала такого же размера. Люди крупнее проводов. Кусок мышцы размером 10х10 см имеет сопротивление лишь 1/1000 сопротивления медной проволоки квадратного сечения 1 мм, что на самом деле является довольно низким сопротивлением. Изоляторы обладают сопротивлением от миллионов до миллиардов раз большим, чем соленая вода.

Допустим, вы касаетесь «активной» сушилки для белья и заземляетесь на кран.Сопротивление 10 кОм (типичное значение для разумной площади поверхности сухой кожи) при приложенном напряжении 240 В позволяет протекать току 240/10 000 А или 240 мА — этого достаточно, чтобы вызвать тетаническое сокращение мышц и сделать невозможным отпускание крана. прикасайтесь к нему или дышите, и через мышцы будет передано 60 Вт тепла, что приведет к перегреву и ожогу мышечных волокон и нервов под кожей. Вы, вероятно, умрете первым от асфиксии или фибрилляции желудочков. С влажной кожей с сопротивлением менее 1 кОм смерть от VF будет немедленной, избавляя вас от агонии от медленного приготовления на> 600 Вт тепла.

Современные медицинские цепи пациента имеют входное сопротивление> 1 МОм, поэтому, если вы подключаетесь к 240 В через один из них, максимально возможный ток составляет 240/1000000 или 0,24 мА, что вы можете почувствовать, но не повредит вам (если только он не непосредственно в миокард).

Сопротивления последовательно

Суммарное сопротивление двух последовательно включенных резисторов (один за другим) складывается из обоих. т.е. Rtot = R1 + R2.

Следовательно, когда два сопротивления появляются последовательно, и одно намного больше другого, самое высокое сопротивление ограничивает прохождение тока.

Воздушные зазоры, пластиковые коробки и электрическая изоляция вокруг проводов обеспечивают высокое сопротивление между активными проводниками внутри и всем, что в противном случае могло бы контактировать с этими проводниками. Изоляция — это основной способ сделать электричество безопасным.

Сопротивления параллельно

Если два резистора соединены бок о бок (параллельно), электричество течет пропорционально по пути наименьшего сопротивления.

Формула: 1 / Rtot = 1 / R1 + 1 / R2.

Два параллельных сопротивления по 1 Ом дают общее сопротивление 0,5 Ом, и ток равномерно распределяется через оба.

Если одно сопротивление составляет 1000 Ом, а другое — всего 1 Ом, то общее сопротивление составляет около 1 Ом, и только 1/1000 электричества проходит через резистор на 1000 Ом.

Неповрежденный заземляющий провод обеспечит гораздо более легкий путь к заземлению для токов утечки, чем через человека, и минимизирует количество тока, который в противном случае мог бы протекать через пациента.

Емкость

Способность больших проводящих поверхностей накапливать электроны при приложении к ним потенциала.

Две большие пластины, расположенные близко друг к другу (но разделенные изолятором), образуют конденсатор.

Конденсатор емкостью 1 Фарад хранит один кулон электронов для потенциала 1 вольт. Он способен выполнять 1 джоуль работы в разряженном состоянии (1 А x 1 В).

Потенциальная энергия этих электронов хранится в электрическом поле между двумя пластинами.Все, что имеет большую площадь поверхности, емкостно связано с окружающими предметами. Облака — это очень большие конденсаторы, и когда они разряжаются, вы получаете молнию.

Конденсаторы не пропускают через них постоянный ток, но переменные токи, особенно высоких частот, могут проходить через них. Импеданс конденсатора (его кажущееся сопротивление) падает с увеличением частоты (Zc = 1 / 2πFC Ом).

Следовательно, конденсатор имеет частотно-зависимое сопротивление (импеданс).Все пациенты связаны емкостью с землей, а у людей емкость есть сама по себе, поэтому вы всегда чувствуете какое-то покалывание при прикосновении к 240 В, даже если нет прямого физического соединения с землей. Металлические кожухи оборудования связаны с любыми компонентами внутри емкостного соединения. Если внутренняя электрическая часть питается от источника питания с заземлением, это соединение приводит к токам «утечки на землю», которые могут выходить через корпус. Заземляющий провод обычно должен обеспечивать путь к земле с низким сопротивлением для этих токов утечки, без которого может ощущаться электрическое покалывание.

Воздействие электричества 50 Гц на мышцы

Микрошоковая фибрилляция 0,1 мА (только при непосредственном воздействии на мышцы)
Порог ощущения через кожу 0,5 мА
Болезненное ощущение 1 мА
Спазм мышц 10-20 мА
Фибрилляция желудочков> 100 мА
Мышечные ожоги> 1000 мА

Ощущение зависит от плотности тока. Малые токи на больших площадях не ощущаются так же, как такие же токи на меньшей площади.Миокард наиболее чувствителен к электричеству 30–100 Гц, поэтому сеть с частотой 50 Гц идеально подходит для индукции фибрилляции. Более высокие частоты (например, диатермия), постоянный электрический ток и переменный ток, который не проходит через сердце, не вызывают фибрилляцию, а скорее нагревают и сжигают мышцы, через которые они проходят, сохраняя кожу и жир.

Микрошок — это термин, описывающий индукцию фибрилляции желудочков небольшими электрическими токами (ниже порога чувствительности кожи) при воздействии на очень небольшие участки мышцы желудочка, обычно с помощью сосудистых катетеров или проводов.Для этого требуется небольшая площадь контакта с сердечной мышцей, чтобы плотность тока была высокой, несмотря на низкий ток.

Тетания нервных стимуляторов имеет частоту 50 Гц, но импульсы имеют ширину всего 200 мкс, тогда как импульсы сетевого питания эффективно имеют ширину 10 мс; такое же количество сетевого тока ощущается в 50 раз сильнее.

3) Меры безопасности при питании от сети

Типичные проблемы:

  • Активное замыкание проводов на корпус прибора
  • Сильная утечка тока в корпус оборудования — недостаточно для срабатывания предохранителя
  • Очень сильный ток через несколько розеток нагревает провода, вызывая возгорание
  • Активный провод замыкает на незаземленную часть оборудования.

Зоны класса Z:

Характеристики:

  • Розетки с заземлением с нейтральным обратным проводом.
  • Коробки предохранителей, ограничивающие максимальный ток через активный провод.
  • Плавкий предохранитель на 8 А для цепей освещения
  • 15 А для мощности
  • Стандарты, ограничивающие ток через любой набор розеток.

Провод заземления:

Заземляющий провод должен всегда хорошо контактировать со всеми металлическими частями любого устройства, к которому может прикасаться пользователь.Если оборудование выходит из строя из-за того, что активный провод соприкасается с корпусом, то ток устремляется на землю, от оборудования поднимается дым, а при очень высоком токе перегорает предохранитель в активной линии, отключая сетевое питание от неисправного устройства. .

Без заземляющего провода эта неисправность останется незамеченной, позволяя протекать сильному току через пациента всякий раз, когда пациент замыкает цепь на землю. Стандарты, ограничивающие ток в любой цепи, жизненно важны для предотвращения чрезмерного нагрева проводов источника питания, ведущего к пожару.

Если утечки на металлические части прибора недостаточно для сгорания предохранителя, заземляющий провод отводит электричество на землю по пути с низким сопротивлением. Пользователь не осознает потенциально опасный характер устройства. Если заземление плохое и возникает замыкание на землю пациента, пользователь может почувствовать «покалывание» или более сильный шок.

Наличие хорошего заземляющего провода на всех точках питания является основным средством безопасности в зонах класса Z.Он может выйти из строя из-за коррозии розеток, выводов или удлинительных кабелей, изгиба штифтов в настенных розетках, а также коррозии или неправильного подключения источника питания. Высокое сопротивление нормальной сухой кожи помогает защитить пациентов от поражения электрическим током в результате многих отказов, которых может быть недостаточно для срабатывания предохранителя. Опасность особенно высока, когда пользователь работает во влажной среде (путь к земле с низким сопротивлением) или использует электроинструменты или удлинители.

Малые бытовые реле утечки тока с сердечником Сбалансированные реле доступны для использования в удлинительных выводах и во взрывоопасных (т. Е. Влажных) зонах, и фактически могут устанавливаться вместе или вместо предохранителей в домашней коробке предохранителей.Они значительно снижают риск поражения электрическим током за счет быстрого отключения электричества даже в случае незначительного сбоя (подробнее позже).

2) Зоны класса B.

Характеристики:

  1. Как для зон класса Z плюс:
  2. Должны использоваться устройства обнаружения утечки на землю, т.е. реле баланса сердечника утечки на землю (УЗО) или изолирующие трансформаторы с мониторами изоляции линии.
  3. Заземляющий провод необходимо регулярно проверять на низкое сопротивление.
  4. Все оборудование, имеющее контуры пациента, должно быть класса BF или CF.

Незначительные отказы оборудования, при которых происходит утечка мощности через цепь заземления (но недостаточная для срабатывания предохранителя), могут привести к летальному исходу, если защитное сопротивление кожи пациента снизится. Поэтому во всех зонах ухода за пациентами, где обычное сопротивление кожи снижается из-за наличия контуров пациента с низким сопротивлением, например, на аппаратах ЭКГ, устройствах для диатермии и т. Д., Необходимо принимать специальные меры для снижения риска поражения электрическим током.

Устройства защитного отключения (УЗО)

УЗО

— более дешевый способ сделать это. Поскольку обычно весь ток, выходящий из части электрического оборудования, возвращается на землю через нейтральный провод, тогда ток, протекающий через активный и нейтральный провода, всегда должен быть одинаковым. Если существует неисправность, при которой электричество утекает на землю по любому другому маршруту, тогда токи в активном и нейтральном проводах больше не будут равны, и в этих обстоятельствах УЗО будет «отключено», и питание как активного, так и нейтрального будет отключено. быть отключенным от розетки, обеспечивающей питание неисправного устройства.

УЗО отключит питание в течение 10–20 миллисекунд (т. Е. Полупериода) при обнаружении тока утечки от 5 до 10 мА или менее. Это защитит от 99,9% случаев макрошока и немедленно определит неисправное оборудование. При срабатывании реле раздастся звуковой сигнал и будет слышен громкий удар, а питание можно восстановить только вручную, нажав переключатель обратно в положение положение «включено». Обычно имеется тестовая кнопка для проверки правильности работы УЗО.

УЗО не обнаруживает неисправности, при которых электричество проходит через тело и обратно через нейтральный провод, однако они случаются очень редко. Он не защитит от микрошока, поскольку ток, в 10 раз превышающий необходимый для фибрилляции, может пройти через пациента без срабатывания реле.

УЗО

обычно подключаются к нескольким розеткам, и в случае срабатывания отключат питание от всех, и продолжают это делать, пока неисправное устройство не будет удалено.Это нежелательно в некоторых областях ухода за пациентами, где могут использоваться системы другого типа.

Разделительные трансформаторы и мониторы изоляции линий.

Это более дорогая альтернатива УЗО и широко используется в операционных, поскольку они не отключают питание при обнаружении неисправности, но обеспечивают безопасность в случае возникновения такой неисправности.

Первый компонент — большой трансформатор (изолирующий трансформатор), установленный в полости стены, который преобразует сетевое питание с заземлением в «плавающее» питание.Беспотенциальный источник питания обеспечивает 240 В между двумя активными проводами, но поскольку источник питания не привязан к земле, наличие цепи заземления через пациента или кого-либо еще совершенно безопасно, и ток не будет течь. Все, что делает цепь с землей, — это ссылка на плавающее питание на землю; через заземление фактически не протекает ток.

Монитор изоляции линии непрерывно проверяет, что беспотенциальный источник питания не привязан к земле, и показывает на шкале, сколько тока может протекать на землю при наличии заземления.Если потенциальный ток заземления будет более 5 мА, раздастся звуковой сигнал, предупреждающий анестезиолога о наличии потери «плавающего» характера питания. Для этого он периодически подключает один из двух активных проводов к земле через очень большое сопротивление. Если другой провод подключен к земле, будет сформирована цепь, и будет течь ток, и это указывает, сколько тока будет протекать через цепь, если любой из двух активных проводов будет подключен к земле.

Как и в случае с УЗО, устройство не подает сигнал тревоги ниже 5 мА, поэтому микрошок все равно может произойти незамеченным, однако макрошок очень маловероятен; только ток, протекающий через пациента между активными проводами, не будет обнаружен.

Класс A — «с защитой сердца» — Зоны

Характеристики:

  • Как для зон класса B
  • Эквипотенциальное заземление.

Только эти области следует использовать при наличии внутрисердечных проводников. Все потенциальные источники тока утечки должны быть эквипотенциально заземлены специальными зелеными кабелями с низким сопротивлением, в том числе анестезиологическим аппаратом, опорами для внутривенных вливаний с установленными на них IMED и т. Д.

Единственное существенное различие между зонами, защищенными от сердечных сокращений, и зонами, защищенными телом, заключается в наличии эквипотенциального заземления.Если вы не используете эквипотенциальные соединители, других преимуществ нет.

Эквипотенциальные заземляющие проводники — это специальные соединители со сверхнизким сопротивлением для использования между оборудованием и стеной, а внутри стены — набор усиленных заземляющих соединителей. Их установка очень дорога. При использовании они значительно повышают безопасность заземления, которое может легко стать изворотливым, если шнуры питания протянуть боком в розетках, разводя контакты при подключении. Большинство стационарных систем мониторинга в отделениях интенсивной терапии и операционной, а также все насосы, смонтированные на стойке и т. Д. (То есть все оборудование, кроме оборудования с двойной изоляцией), должны быть заземлены с помощью EP для обеспечения максимальной безопасности.

Однако теперь, когда пациент редко бывает активно заземлен, и учитывая, что почти все мониторы имеют цепи пациента с защитой от сердечной деятельности, риск внутрисердечного поражения электрическим током очень мал, даже если заземляющий провод в кабеле не очень хороший.

4) Характеристики безопасности электрооборудования

а) Общее строительство

Устройство должно быть изготовлено таким образом, чтобы риск того, что корпус устройства или другая проводящая часть станет активным или частично активным без ведома пользователя, будет небольшим.Если случай стал активным и земля выйдет из строя, человек, замыкающий цепь на землю, может получить удар током. Правильная конструкция устройства, т.е. правильное крепление силовых проводов внутри корпуса, использование методов проектирования с двойной изоляцией и т. Д., Сводит к минимуму этот риск. На основании этих общих конструктивных соображений существует три класса оборудования

Класс 1: с заземлением

Все эти устройства должны быть заземлены. Все электрические устройства пропускают электричество в свои корпуса, и это будет искать обратный путь к земле.Обычно это обеспечивается заземляющим проводом. Существует предел допустимой утечки по проводу заземления, так что в случае выхода из строя заземления пациент не подвергнется риску поражения электрическим током от корпуса (если не возникнет и другая неисправность). Большинство людей почувствуют легкое покалывание от 500 мкА и могут почувствовать, что что-то не так.

Тип контура пациента Утечка на землю (макс.)

  • Класс CF 100 мкА
  • Класс BF 500 мкА
  • Класс B 500 мкА

Класс 2: с двойной изоляцией

Это оборудование не требует заземления, так как снаружи нет проводящих частей, способных проводить ток.Часто внутренние детали заземляются, и тогда возникает ток утечки на землю.

Класс 3: Низкое напряжение

Это менее 40 В постоянного тока. Если используется переменный ток, необходимо использовать специальный изолированный трансформатор. Источники низкого напряжения (особенно постоянного тока) очень безопасны.

б) Цепи пациента

Обычно сопротивление кожи довольно высокое, и это предохраняет от поражения электрическим током. Этот барьер теряется из-за многих схем наблюдения за пациентом и из-за влажного пациента.Малые токи, то есть нормальный ток утечки устройства, могут быть опасными, когда они протекают через каналы с низким сопротивлением к земле. Эта потенциальная проблема снижается во всех устройствах с цепями пациента за счет включения в устройство очень высокого сопротивления для ограничения максимального тока, который может протекать через пациента, до чрезвычайно низких уровней.

Тип контура пациента

Макс.ток (мкА)

Максимальная утечка в контуре пациента (мкА)

Максимальная утечка в контуре пациента (мкА)

Класс CF (A)

50

10

50

Класс BF (B)

5000 (5 мА)

100

500

Класс B (Z)

Безлимитный

100

500

Устройства класса BF будут проводить ток до 5 мА через контур пациента в наихудших условиях, и, хотя это было бы довольно болезненно, не было бы смертельным при нанесении на кожу.Устройства как класса BF, так и устройства класса B пропускают электричество, которое легко может вызвать микрошок из их контуров пациента, и никогда не должны подключаться к какому-либо пациенту с внутрисердечным проводником.

При использовании внутрисердечных проводников всего 100 мкА при 50 Гц может быть фатальным.

Устройства

класса CF имеют достаточно высокий входной импеданс, чтобы не пропускать ток более 50 мкА через пациента в наихудших условиях (например, 240 В, приложенное к пациенту).Устройства с сердечными защищенными контурами пациента — единственный тип, который можно использовать на пациенте, когда присутствует внутрисердечный проводник. Следует проявлять особую осторожность, чтобы внутрисердечный проводник никогда не касался земли или шасси любого ближайшего электронного устройства.

Обратите внимание, что если пациент будет подключен к 240 В через цепь пациента, подключенную к коже, пациент пострадает:

  • Класс B — смерть в результате поражения электрическим током или тяжелых ожогов
  • Класс BF — Болезненное, но не смертельное поражение электрическим током
  • Class CF — вообще ничего.

DIATHERMY — ELECTROSUGRGERY или ESU

ESU Опасности:

электрические ожоги
пожары
кардиостимуляторы
дым
инфекция

В аппаратах ESU используются высокочастотные — радиочастоты или радиочастоты от 100 кГц до 5 МГц — переменного тока для сжигания или разрезания тканей.

Напряжение высокое — 100 — 400В.

Выходы на современных монополярных аппаратах «плавающие».«Заземляющая» площадка на самом деле не соединяется с землей, радиочастотная энергия выходит из наконечника, стремясь только вернуться в площадку.

Наибольшая опасность, если площадка не подключена; ток будет пытаться рассеяться через любые емкостные пути обратно к источнику, вызывая электрические ожоги. Обычно прокладка обеспечивает обратный путь к источнику с очень низким сопротивлением. Без него ожоги могут возникнуть в непредсказуемых местах. Современные монополярные контактные площадки заземления имеют две пластины, и сопротивление между этими двумя площадками непрерывно контролируется с помощью меньшего тестового сигнала переменного тока, который подтверждает, что пластина работает.Подушку нельзя класть на костные выступы, волосы, точки давления и т. Д.

Ожоги могут возникнуть в результате случайного включения системы диатермии, когда кто-то непреднамеренно нажмет на педаль.

Электрическая дуга в результате диатермии с использованием паров для кожи, образующихся на воздухе, легко воспламеняет спирт в кислороде. В среде с чистым кислородом жир может загореться, как и драпировки вблизи места диатермии. Наибольшая опасность возникает, когда избыток спирта скапливается по краям пациента, где пары могут подниматься вокруг операционного поля.Это многократно усиливается, когда либо дополнительный кислород вводится через маску Хадсона (как при операциях под местной анестезией вокруг лица), либо когда есть небольшая утечка вокруг эндотрахеальной трубки или LMA и высокий уровень кислорода в контуре. Спиртовые костры почти незаметны, первым признаком обычно являются тлеющие угли на шторах.

Если у пациента есть токопроводящие имплантаты, например, протезы металлического бедра, ток может течь преимущественно вниз по имплантату, вызывая внутренний нагрев.В идеале возвратную подушку следует разместить на противоположной стороне или между местом диатермии и металлоконструкциями.

Несмотря на то, что пациентам предлагается удалить пирсинг и другие мелкие металлические украшения, это не имеет особого смысла, особенно если они закрыты, поскольку они вряд ли будут иметь какое-либо существенное влияние на проводимость. Ведь хирурги без труда используют всевозможные зажимы и ретракторы.

Аппараты для диатермии могут блокировать работу кардиостимуляторов.Должны быть доступны средства для возврата к фиксированной скорости (например, внешний магнит). Прокладку следует размещать так, чтобы диатермический ток не проходил по проводнику для стимуляции. Если это невозможно, следует использовать биполярную диатермию.

Дымовые шлейфы могут содержать ДНК, канцерогенные клетки и т. Д., Но на сегодняшний день нет доказательств передачи каких-либо заболеваний через диатермический дымовой шлейф.

Диатермия приводит к деваскуляризации тканей, а чрезмерное использование может способствовать расхождению швов и инфицированию раны.

Биполярные наконечники также имеют плавающий выход, который варьируется только между зажимами щипцов.

Плотность тока падает по закону обратных квадратов, поэтому нагрев довольно локализован.

Дуга вызывает сильный локальный нагрев, обезвоживание поверхности пореза, и после обезвоживания эта область проводит хуже, чем «влажные» области (например, точки кровотечения). Затем нагрев постепенно переходит к этим точкам кровотечения.

В режиме резки используются непрерывные синусоидальные волны высокой мощности и более тонкие наконечники для испарения воды в ткани, разрыва ткани и сжигания оставшихся белков и жиров.Слой плазмы является проводящим. Энергия сосредоточена на тканях, которые еще не были разрезаны.

Режим

Coag использует меньше энергии для нагрева ткани в определенной области без образования дуги, вызывая коагуляцию тканей на некоторой глубине.

Режим Fulguration включает резку дугой в диапазоне кВ, иногда с газообразным аргоном для предотвращения возгорания (например, коагулятор аргонового луча). Это хорошо для поверхностного ожога больших участков ткани, где необходимо контролировать глубину ожога.


ПРИЛОЖЕНИЕ 1 — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ БЛОКИ:

Кулон — Единица электрического заряда.Равно 6 X 10 18 электронам.

Ампер — скорость протекания тока. Равно 1 кулон в секунду.

Вольт — Единица электрического давления (разность потенциалов). Выполняет джоуль работы на кулон заряда, V = Дж / c. ЭДС (электродвижущая сила) — вольт.

Ом — единица электрического сопротивления. Равно сопротивлению столба ртути длиной 1 метр, площадь поперечного сечения 1 мм при 0 ° C или один вольт на ампер.

Mho — единица проводимости.Обратная величина сопротивления.

Ватт — Единица мощности. Равно одному джоуль / сек или вольт X ампер. P = VI.

Фарад — Единица емкости конденсатора. Будет заряжаться один кулон на один вольт ЭДС. C = Q / V, где C — емкость в фарадах, Q — заряд в кулонах, V — ЭДС в вольтах.

Генри — единица индуктивности. Катушка имеет индуктивность 1 ч, когда ток, изменяющийся со скоростью один ампер в секунду, индуцирует противоэдс в один вольт.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Отрицательный заряд — избыток электронов.

Положительный заряд — Дефицит электронов.

Нейтральный заряд — количество электронов равно количеству протонов.

Электроскоп — Устройство для обнаружения электрического заряда. У него есть пара листов металлической фольги, которые раздвигаются электрическими силовыми полями.

Закон Кулона — Сила между зарядами изменяется прямо как произведение зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между зарядами.F = k (Q Q) / d2.

DC — Постоянный ток. Электроны текут только в одном направлении. От отрицательного к положительному.

AC — переменный ток. Поток электронов меняется с постоянной скоростью. (т.е. 60 циклов / сек).

Проводник — вещество (обычно металл), которое имеет свободные электроны (частично заполненные орбитали).

Изолятор — вещество (обычно неметалл), не имеющее свободных электронов.

Закон Ома — Ток (в амперах) прямо пропорционален ЭДС (вольтам) и обратно пропорционален сопротивлению (Ом).I = V / R.

Соленоид — Катушка с проводом для концентрации магнитного поля. С подвижным проницаемым сердечником он может управлять механическими устройствами.

Конденсатор — Устройство для накопления электрических зарядов. Два проводника разделены изолятором (диэлектриком).

Индукция — процесс создания тока в проводнике путем перемещения его через магнитное поле

поле. Поле нужно обрезать.

Индуктор — катушка с проводом, предназначенная для создания импеданса (индуктивного реактивного сопротивления) до

переменный ток.

Индуктивное реактивное сопротивление — Противодействие протеканию тока, вызванное самоиндукцией встречных токов в катушках. Катушки противостоят высокочастотному переменному току и имеют низкое реактивное сопротивление постоянному току.

Закон Ленца. Индуцированный ток имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует полю, которое его индуцирует.

Дроссельная катушка — индуктор. Он сопротивляется переменному току при прохождении постоянного тока.

Емкостное реактивное сопротивление — Противодействие протеканию тока, вызванное конденсатором.Конденсаторы — это открытые цепи на постоянный ток. Переменный ток высокой частоты проходит через конденсатор.

Импеданс — комбинированное противодействие протеканию тока за счет сопротивления, индуктивного реактивного сопротивления и емкостного реактивного сопротивления. Это векторная сумма, в которой индуктивное реактивное сопротивление направлено вверх, емкостное реактивное сопротивление — вниз, а сопротивление — в сторону.

Угол запаздывания или опережения — угол, обусловленный вектором импеданса, отсчитываемым от вектора сопротивления. Он показывает соотношение фаз в цепи переменного тока.

Коэффициент мощности — косинус угла запаздывания или опережения.

Закон Ома для цепей переменного тока — ток = вольт / импеданс. I = V / Z.

Мощность в цепях переменного тока — Мощность = (вольт) (амперы) (коэффициент мощности).

Резонанс — Резонансная частота цепи переменного тока — это частота, на которой индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению. На этой частоте два реактивных сопротивления нейтрализуются, и схема действует так, как будто она содержит только сопротивление.Это позволяет нам выбирать определенные частоты. (т.е. для настройки радио и телевизионных станций.

Электролит — раствор, проводящий электричество. Он содержит ионы. (Кислоты, основания, соли).

Ячейка

— два разных проводника в электролите. Создает ЭДС (напряжение).

Батарея — группа ячеек, соединенных вместе, изменяет напряжение или ток.

Коммутатор

— разрезное кольцо на валу двигателя или генератора, которое механически реверсирует

провода при вращении ротора.Он поддерживает вращение двигателя и изменяет переменный ток генератора на постоянный.

Контактные кольца — вращающееся соединение на валу генератора, которое контактирует со щетками для отвода тока от ротора.

Последовательная цепь

— компоненты соединены таким образом, что через каждый компонент должен проходить большой ток.

Параллельная цепь — компоненты соединены таким образом, что между ними будет делиться ток.

Термопара — Соединение двух разных металлов.Когда спай нагревается, возникает ЭДС.

Электрод — проводник, помещенный в раствор или вакуумную трубку. (или храм Франкинштейна).

Анод — обычно положительный электрод.

Катод — обычно отрицательный электрод.

Термоэлектронная эмиссия — нагретый катод испаряет электроны. Источник электронов в электронных лампах.

Движение счетчика Д’Арсенваля — Механизм пружин, магнитов и катушек, которые приводят в действие электрические счетчики.

Гальванометр — измеритель для измерения очень малых токов.

Вольтметр — высокоомный гальванометр для измерения ЭДС. Он подключен параллельно нагрузке.

Амперметр — гальванометр с низким сопротивлением для измерения тока. Он подключен последовательно с нагрузкой.

Ваттметр — Комбинированный вольтметр и амперметр для измерения электрической мощности.

Счетчик ватт-часов — Регистрирующий счетчик для учета потребленной электроэнергии.(Находится на домах).

Сопротивление — трение для электронного потока в проводнике.

Резистор — Устройство для ограничения потока электронов.

Реостат — переменный резистор.

Потенциометр — переменный резистор, который может изменять направление тока, а также сопротивление.

Мост Уитстона — устройство для точного измерения сопротивления.

Электролиз — разложение веществ при пропускании электрического тока через их расплавы или растворы.

Проницаемость — способность проводить магнитное поле. Железо очень проницаемое.

Электромагнит — Катушка из токоведущей проволоки, намотанная вокруг проницаемого сердечника.

Магнитные домены — группы атомов, складывающие свои магнитные поля. Выстраивание доменов намагничивает кусок металла.

Полезные ссылки

РЧБ электробезопасность


Последнее обновление 23 октября 2017 г.
Комментарии? пожалуйста, используйте эту форму.


Фаза Земли — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Фаза Земли , Фаза Земли , Земная фаза или фаза Земли , представляет собой форму непосредственно освещенной солнцем части Земли, если смотреть с Луны (или из другого инопланетного места). От Луны фазы Земли постепенно и циклически меняются в течение примерно месяца, поскольку орбитальные позиции Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца смещаются. [1] [2] [3] [4] [5] [6]

Астронавт НАСА разворачивает американский флаг на половине фазы Земли.

Земля — ​​одна из самых ярких черт лунного неба. Видимый размер Земли в четыре раза больше Луны, если смотреть с Земли. Однако, поскольку орбита Луны эксцентрична, размер Земли в небе может быть немного меньше или больше в разы. Земля показывает фазы, как и Луна для наблюдателей на Земле.Однако фазы противоположны; когда наблюдатель на Земле видит «полную Луну», наблюдатель на Луне видит «новую Землю», и наоборот. Альбедо Земли в три раза выше, чем у Луны (отчасти из-за ее беловатого облачного покрова), и в сочетании с более широкой областью «полная Земля» светится более чем в 50 раз ярче, чем «полная Луна» для наблюдателя. на земле. Этот земной свет, отраженный на затемненной ближней половине Луны, достаточно яркий, чтобы его можно было увидеть с Земли — явление, известное как Earthshine.

В результате синхронного вращения Луны одна сторона Луны («ближняя сторона») постоянно повернута к Земле, а другая сторона, «дальняя сторона», практически не видна с Земли. Это означает, наоборот, что Землю можно увидеть только с ближней стороны Луны и всегда будет невидимо с обратной стороны.

Если бы вращение Луны было чисто синхронным, Земля не имела бы заметного движения в лунном небе. Однако из-за либрации Луны Земля совершает медленное и сложное колебательное движение.Раз в месяц, если смотреть с Луны, Земля очерчивает небольшой овал. Точная форма и ориентация этого овала зависят от вашего местоположения на Луне. В результате вблизи границы ближней и дальней сторон Луны Земля иногда оказывается ниже горизонта, а иногда и над ним.

Чтобы знать, хотя существуют подлинные фотографии Земли, просматриваемой с Луны, многие из них сделаны НАСА, некоторые фотографии, опубликованные в социальных сетях, которые якобы изображают Землю, просматриваемую с Луны, могут быть не настоящими. [7]

Земля и Солнце иногда встречаются в лунном небе, вызывая затмения. На Земле можно было бы увидеть лунное затмение, когда Луна пройдет сквозь тень Земли; Между тем на Луне можно было бы увидеть солнечное затмение, когда Солнце уйдет за Землю. Поскольку видимый диаметр Земли в четыре раза больше, чем у Солнца, Солнце будет скрыто за Землей на несколько часов. Атмосфера Земли будет видна как красноватое кольцо. Во время миссии «Аполлон 15» была предпринята попытка использовать телекамеру лунного движущегося транспортного средства для наблюдения за таким затмением, но камера или ее источник питания вышли из строя после того, как астронавты улетели на Землю. [8]

Тени солнечного затмения, когда Луна блокирует солнечный свет на Земле, с другой стороны, не будут такими впечатляющими для наблюдателей на Луне, наблюдающих за Землей: тень Луны почти сужается к поверхности Земли. Расплывчатое темное пятно будет едва видно. Эффект был бы сопоставим с тенью мяча для гольфа, отбрасываемой солнечным светом на объект на расстоянии 5 м (16 футов). Наблюдатели на Луне с телескопами могли бы различить темную тень как черное пятно в центре менее темной области (полутени), перемещающееся по всему диску Земли.По сути, он будет выглядеть так же, как и Обсерватория глубокого космоса, которая вращается вокруг Земли в лагранжевой точке L1 в системе Солнце-Земля, в 1,5 миллиона км (0,93 миллиона миль) от Земли.

Таким образом, всякий раз, когда на Земле происходит какое-либо затмение, на Луне происходит затмение другого типа. Затмения происходят для наблюдателей как на Земле, так и на Луне, когда два тела и Солнце выстраиваются по прямой линии или сизигии.

  • Фазы заземления
  1. Гэннон, Меган (30 июня 2019 г.).«Если вы на Луне, кажется ли, что Земля проходит через фазы?». Живая наука . Проверено 30 июня 2019.
  2. Staff (13 марта 2013 г.). «Фазы Земли». Futurism.com . Проверено 30 июня 2019.
  3. Staff (21 июня 2008 г.). «Смена фаз Земли с луны». Земля и небо . Проверено 30 июня 2019.
  4. Кинг, Боб (17 октября 2018 г.). «Наблюдение за Землей с Луны». Небо и телескоп .Проверено 30 июня 2019.
  5. Staff (15 июля 1999 г.). «Если вы находитесь на Луне, есть ли у Земли фазы, похожие на фазы Луны? Они будут такими же или обратными?». Калифорнийский университет, Санта-Барбара . Дата обращения 1 июля 2019.
  6. Каин, Фрейзер (13 октября 2014 г.). «Как выглядит Земля с Луны?». Вселенная сегодня . Дата обращения 1 июля 2019.
  7. Эвон, Дэн (15 июля 2019 г.). «Это настоящая фотография Земли с Луны? — Существуют подлинные фотографии, показывающие Землю с Луны, многие из которых сделаны НАСА». Сноупс . Дата обращения 17 июля 2019.
  8. Джонс, Эрик М. (11 июня 2013 г.). «Вернуться на орбиту». НАСА . Проверено 30 июня 2019.

Особые вопросы обеспечения электробезопасности в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В на горнодобывающих предприятиях

2.1 Введение

Одним из факторов поражения электрическим током является ослабление состояния изоляции трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью. до и выше 1000 В.Для повышения эффективности системы электроснабжения необходимо разработать методику определения параметров изоляции при рабочем напряжении. Под эффективностью мы принимаем обеспечение роста электробезопасности и надежности при эксплуатации электроустановок с напряжением до и выше 1000 В. Известный [1] метод определения параметров изоляции «Амперметр-вольтметр» является классическим методом. , так как обеспечивает удовлетворительную точность неизвестных величин, но не обеспечивает безопасности труда при производстве электроустановок и снижает надежность электроснабжения промышленных машин и оборудования.Снижение надежности работы электроустановок и уровня электробезопасности при эксплуатации трехфазных электрических сетей до и выше 1000 В определило, что с помощью метода «Амперметр-вольтметр» необходимо произвести металлическую цепь фазы сети. на землю и измерьте общий ток однофазного замыкания на землю. Поскольку во время замыкания металлической фазы любой фазы на землю, напряжение двух других фаз сети по отношению к земле достигает линейных значений и, таким образом, может привести к короткому замыканию в многофазной сети, которая работает, что определяет надежность снижение мощности производственного оборудования.Снижение электробезопасности определяется тем, что в металлическом замыкании любой фазы электрической сети и заземления контактное напряжение и ступенчатое напряжение будут иметь максимальное значение, и тем самым обеспечить максимальное увеличение вероятности поражения людей электрическим током.

2.2 Метод определения параметров изоляции в электрической сети с изолированной нейтралью

Представленный в работе [6] метод определения параметров изоляции в трехфазной электрической сети с напряжением изолированной нейтрали выше 1000 В на основе измерения Значения модулей линейного напряжения, напряжения нулевой последовательности и фазного напряжения относительно земли при подключении известной активной дополнительной проводимости между электрической сетью измеряемой фазы и землей, имеют значительную погрешность.Существенная погрешность определяется тем, что при определении параметров изоляции используется значение модуля напряжения нулевой последовательности, а значит, необходимо использовать обмотки трансформатора напряжения, позволяющие выделить остаточное напряжение.

На основе вышеизложенных методов определения параметров изоляции в трехфазной сети с напряжением изолированной нейтрали до и выше 1000 В, что обеспечивает удовлетворительную точность определения неизвестных величин за счет исключения измерения модуля остаточного напряжения , эксплуатационная безопасность электроустановок и надежность электросистемы, в связи с исключением измерений полного тока модуля при однофазном замыкании на землю между фазой сети относительно земли.

Метод определения параметров изоляции в трехфазных симметричных сетях с напряжением до и выше 1000 В, основанный на измеренных значениях модулей линейного напряжения, фазных напряжений A и C относительно земли после подключения дополнительных активная проводимость между фазой А и заземлением сети.

В результате измерения значений модулей линейного напряжения и фазного напряжения C и A относительно земли с учетом величины дополнительной активной проводимости по математическим формулам определяются:

y = 1.73UlUАUC2 ‐ UA2go, E1

g = 3Ul2Ul2−3UA2UC2 − UA22−10,5go, E2

b = y2 − g20,5, E3

где Ul — линейное напряжение; UА — напряжение фазы А относительно земли; UСis C — фазное напряжение относительно земли; и go — дополнительная активная проводимость.

Разработанный в реализации метод не требует создания специального измерительного прибора, так как измерительные приборы, то есть вольтметры, доступны в сервисном руководстве. Сопротивление ПЭ-200 используется как активная дополнительная проводимость с R = 1000 Ом, где за счет параллельного и последовательного включения обеспечивает требуемую рассеиваемую мощность.Для переключения в активный режим ожидания используется переключатель нагрузки ячейки большей проводимости.

Разработанный метод обеспечивает удовлетворительную точность, прост и безопасен в реализации в трехфазных электрических сетях с напряжением изолированной нейтрали до и выше 1000 В.

2.3 Анализ погрешности метода определения параметров изоляции в электрической сети с изолированной нейтралью

Полученные математические зависимости для определения полной и активной проводимости изоляции электрической сети обеспечивают легкую и безопасную работу электроустановок с напряжением до и выше 1000 В.

Анализ погрешностей разработанного метода определения параметров изоляции в симметричных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью, основанный на измерении единичного линейного напряжения, фазных напряжений C и A относительно земли после активного подключения дополнительной проводимости между фазой А и электрической сетью и землей выполняется.

Для повышения эффективности разработанного метода определения параметров изоляции в симметричной трехфазной сети с изолированной нейтралью на основе анализа погрешностей для каждой конкретной сети выбирается дополнительная активная проводимость, чтобы обеспечить удовлетворительную точность измерения необходимое количество.

Случайная относительная погрешность определения общей проводимости изоляции и ее компонентов в трехфазных симметричных сетях с напряжением до и выше 1000, исходя из измеренных значений модулей линейного напряжения, фазного напряжения C и A по отношению к Земля после подключения активной дополнительной проводимости между фазой и электрической сетью и землей определяется в соответствии с (1), (2) и (3).

Случайная относительная погрешность определения суммарной проводимости изоляции фаз сети относительно земли определяется по формуле (1):

y = 1.73UlUАUC2 ‐ UA2go,

где Ul, UА, UС и go — значения, определяющие общую проводимость сетевой изоляции и полученные прямым измерением. Относительная среднеквадратичная ошибка определения полной проводимости изоляции фаз сети относительно земли определяется из выражения [28, 29]:

Δy = 1y∂y∂UAΔUA2 + ∂y∂UCΔUC2 + ∂y∂UlΔUl2 + ∂y∂goΔgo20 .5, E4

где ∂y∂UА, ∂y∂UС, ∂y∂Ul и ∂y∂go — частные производные y = f (Ul, UА, UС, go).

Здесь ΔUl, ΔUА, ΔUС, Δgo — абсолютные погрешности значений прямых измерений Ul, UА, UС и g, которые определяются следующими выражениями:

ΔUl = Ul × ΔUl ∗; ΔUС = UС × ΔUС ∗; ΔUА = UА × ΔUА ∗; Δgo = go × Δgo ∗.E5

Для определения погрешностей измерительных приборов примем, что ΔUl ∗ = ΔUА ∗ = ΔUС ∗ = ΔU ∗, где: ΔU ∗ — относительная погрешность цепей измерения напряжения, а Δgо ∗ = ΔR ∗ — относительная погрешность измерения прибор, который измеряет сопротивление между фазой А и землей. Определить функции частных производных y = f (Ul, UА, UС, go) по переменным Ul, UА, UС, go:

∂y∂Ul = 1.73UАUC2 − UA2go; ∂y∂UА = 1.73UlUC2 + UA2UC2− UA22go; ∂y∂UС = −3,46UlUАUСUC2 − UA22go; ∂y∂go = 1.73UlUАUC2 − UA2.E6

Решение уравнения. (4), подставив значения частных производных уравнения. (6) и частные значения абсолютных ошибок (5), в то же время, полагая, что ΔU ∗ = ΔR ∗ = Δ, получаем:

εy = ΔyΔ = 1,73UlUАgoUC2 − UA22 + 4UC4 + UC2 + UA22UC2 − UA220, 5.E7

Полученное уравнение. (7) делится на формулу. (1):

εy = ΔyΔ = 2 + 4UC4 + UC2 + UA22UC2 − UA220,5E8

Полученное уравнение. (8) выражается в относительных единицах, и после пересчета получаем:

εy = ΔyΔ = 2 + 4 + 1 + U ∗ 221 − U ∗ 220,5, E9

где U ∗ = UAUC.

Случайная погрешность определения активной проводимости изоляции фаз сети относительно земли определяется по формуле (2):

g = 3Ul2Ul2−3UA2UC2 − UA22−10.5go,

где Ul, UА, UС, а значения, определяющие активную проводимость изоляции сети и полученные прямым измерением.

Относительная среднеквадратичная погрешность метода при определении активной проводимости фазовой изоляции электрической сети относительно земли определяется из выражения:

Δg = 1g∂g∂UAΔUA2 + ∂g∂UCΔUC2 + ∂g∂UlΔUl2 + ∂g∂ goΔgo20.5, E10

где ∂g∂UА, ∂g∂UС, ∂g∂Ul и ∂g∂go — частные производные, g = f (Ul, UА, UС, go).

Здесь ΔUl, ΔUА, ΔUС, Δgo — абсолютные погрешности величин прямых измерений Ul, UА, UС и go, которые определяются следующими выражениями:

ΔUl = Ul⋅ΔUl ∗; ΔUС = UС⋅ΔUС ∗; ΔUА = UА⋅ΔUА ∗; Δgo = go⋅Δgo ∗ .E11

Для определения точности измерительных приборов примем, что ΔUl ∗ = ΔUА ∗ = ΔUС ∗ = ΔU ∗, где ΔU ∗ — относительная погрешность цепей измерения напряжения и Δgо ∗ = ΔR ∗ — относительная погрешность измерительного прибора, который измеряет сопротивление, подключенное между электрической фазой A и землей.

Определить частные производные g = f (Ul, UА, UС, go) по переменным Ul, UА, UС и go:

∂g∂Ul = 3Ul2Ul2−3UA22UC2 − UA22go; ∂g∂UА = −3Ul2UА3UC2 + 3UA2−2Ul2UC2 − UA23go; ∂g∂UC = −6Ul2UCUl2−3UА2UC2 − UA23go; ∂g∂go = 3Ul2Ul2−3UA22UC2 − UA2−0.5.E12

Решите уравнение. (10), подставив значения частных производных уравнения. (12) и значения частичных абсолютных ошибок (11), при этом, полагая ΔU ∗ = ΔR ∗ = Δ, получаем:

ΔgΔ = 3goUC2 − UA23UC2 − UA222Ul4Ul2−3UA22 − UC2 − UA24 ++ Ul4UA43UC2 − UA2−2Ul22 + UC4Ul2−3UA220.5E13

Полученное уравнение. (13) разделить на уравнение. (2):

εg = ΔgΔ = 2Ul4Ul2−3UA22 − UC2 − UA243Ul2Ul2−3UA2 − UC2 − UA222 ++ Ul4UA43UC2 − UA2−2Ul22 + UC4Ul2−3UA22UC2 − UA223−2Ul22 + UC4Ul2−3UA22UC2 − UA223−9.Ul2U2 в результате уравнения. В (14) значение сетевого напряжения выражается через фазные напряжения в соответствии с тем, что Ul = 1.73Uф:

εg = ΔgΔ = 318Uph5Uph3 − UA22 − UC2 − UA2427Uph3Uph3 − UA2 − UC2 − UA222 ++ 3Uph5UA4UC2 − UA2−2Uph32 + UC4Uph3 − UA22UC2 − UA2227Uph3Uph3 − UA2 − UC2 − UA2220.5E15

Упрощая формулу (15), получаем уравнение(16):

εg = 327Uph3Uph3 − UA2 − UC2 − UA2218Uph5Uph3 − UA22 − UC2 − UA24 ++ 3Uph5UA4UC2 − UA2−2Uph32UC2 − UA22 ++ UC4Uph3 − UA22UC2 − UA220.5E16

Получено E16

. (16) выражается в относительных единицах и после преобразования получаем:

εg = ΔgΔ = 3271 − UA ∗ 2 − ​​UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 22181 − UA ∗ 22 − UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 24 ++ 3UA ∗ 4UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 2−22UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 22 ++ UC ∗ 41 − UA ∗ 22UC2 − UA220.5, E17

где UА ∗ = UAUphand UС ∗ = UСUph.

Метод относительной среднеквадратичной ошибки для определения проводимости фаз емкостной развязки сети относительно земли определяется выражением (3):

Δb = 1b∂b∂yΔy2 + ∂b∂gΔg20.5, E18

или

εb = ΔbΔ = 1 − tan2δ2ΔyΔ2 + ΔgΔ20.5tan2δ.E19

Решение уравнения (19) и подставляя значения математических описаний относительных среднеквадратичных зависимостей полной (8) и активной (16) проводимостей фазовой изоляции электроустановок относительно фазы заземления, получаем следующее уравнение:

εb = ΔbΔ = 1 −tan2δ22 + 4UC4 + UC2 + UA22UC2 − UA22 ++ 927Uph3Uph3 − UA2 − UC2 − UA222 × ··· × 18Uph3Uph3 − UA22 − UC2 − UA24 ++ 3Uph5UA4UC2 − UA2−2Uph32 + UC4Uph3 − UA22UC2 − UAδ9.(21) выражается в относительных единицах и после преобразования получаем:

εb = ΔbΔ = 1 − tan2δ22 + 4UC ∗ 4 + UC ∗ 2 + UA ∗ 22UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 22 ++ 9271 − UA ∗ 2 −UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 222 × ··· × 181 − UA ∗ 22 − UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 24 ++ 3UA ∗ 4UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 2−22 + UC ∗ 41 − UA ∗ 22UC ∗ 2 − ​​UA ∗ 22tan2δ0 .5.E21

По результатам случайных относительных среднеквадратичных ошибок определения активной, емкостной и полной проводимости изоляции фаз сети относительно земли построить зависимость:

εy = Δy ∗ Δ = fU ∗;

εg = Δg ∗ Δ = fUА ∗ UС ∗;

εb = Δb ∗ Δ = fUA ∗ UC ∗ tanδ,

показано на рисунках 1–3.Математические зависимости относительных среднеквадратичных ошибок суммарной — εy, активной — εg и емкостной — εb проводимостей фазовой изоляции электрической сети с изолированной нейтралью на графических иллюстрациях (рисунки 1–3) характеризуют изменение погрешности в зависимости от величины дополнительная активная проводимость gо, которая вставляется между фазой A электрической сети и землей.

Рисунок 1.

Анализ погрешности определения полной проводимости сетевой изоляции.

Рисунок 2.

Анализ погрешности определения активной проводимости сетевой изоляции. UC ∗ = 1,1; 1,2; 1,3; 1.4.

Рисунок 3.

Анализ погрешности определения емкостной проводимости изоляции сети при tg δ = 1,0. UC ∗ = 1,1; 1,2; 1,3; 1.4.

При определении параметров изоляции в симметричной трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью на основе метода анализа ошибок для каждой конкретной сети выберите дополнительную активную проводимость, чтобы обеспечить требуемую удовлетворительную точность.

При определении суммарной проводимости изоляции фаз сети относительно земли выбрана такая дополнительная активная проводимость, значения находились в пределах U * = 0,2–0,8, при этом, как показано на рисунке 1, погрешность не превышает 5%. при использовании средств измерений с классом точности 1,0 и 2,5% при использовании средств измерений с классом точности 0,5.

При определении значения активной проводимости в трехфазной электрической сети с напряжением изолированной нейтрали до 1000 В и выше выберите это дополнительное gо, чтобы UА ∗ = 0.2–0,8, при UС ∗ = 1,1–1,6, то исходя из графических иллюстраций рисунка 2 погрешность не превышает 3,5% при использовании средств измерений с классом точности 1,0.

При определении емкостной проводимости изоляции фаз сети относительно земли выбор дополнительной активной проводимости gо основан на графических иллюстрациях рисунка 3 так, чтобы UА ∗ = 0,2–0,8, когда UС ∗ = 1.

ExploreLearning Gizmos: Math & Science Симуляторы

Мы здесь, чтобы помочь в случае закрытия школы.Смотрите наши ресурсы
    • О ExploreLearning
    • Блог и новости
    • Карьера
    • Подробнее о
  • Найдите вещицы

    Вещи по
    Academic Standard
    Вещи по
    классу и теме
    Вещи по учебнику

    Бесплатные вещицы

    Увидеть все

    Посмотреть все бесплатные вещицы

  • Учить больше

    • О Gizmos
    • О случаях STEM
    • Исследования
    • Профессиональное развитие
    • Бесплатный счет
    • Покупка вещиц
    • Запросить демонстрацию
    • О программе ExploreLearning
    • Блог и новости
    • Карьера
  • Войти / Зарегистрироваться

    Имя пользователя

    пароль

    Помощь при входе?
    Авторизоваться

    Набор учеников

Факты о Земле | Поверхность, Атмосфера, Спутники, История и Определение

Основные факты и резюме

  • Осознание того, что Земля является планетой и планетой среди многих других, было установлено «сравнительно» недавно, в 17, -м, годах — это осознание было осуществлено объединенными силами древних философов, математиков и астрономов.
  • Платон правильно вывел, что Земля сферическая, но эта идея пустила корни и была доказана гораздо позже.
  • Название «Земля» — возрастом не менее 1000 лет, это германское слово, которое просто переводится как «земля». Неизвестно, кто его придумал, но это единственная планета, которая не была названа в честь греческого или римского бога.
  • Однако греческий эквивалент Земли — Гайя — terra mater — мать Земля, а римский эквивалент — Теллус — плодородная почва.
  • Земля образовалась примерно 4,5 миллиарда лет назад — почти треть возраста Вселенной — в результате аккреции из солнечной туманности.
  • Земля — ​​третья планета от Солнца, на расстоянии 1 а.е. или 147 миллионов км / 91 миллиона миль.
  • Это пятая по величине планета Солнечной системы и самая большая из планет земной группы.
  • Он имеет экваториальный радиус 6,371 км / 3,958 миль и полярный радиус 6,356 км / 3,949 миль, что означает, что он не полностью сферический, а скорее выпуклый на экваторе из-за вращения.
  • Земля имеет диаметр 12,742 км / 7,917 миль.
  • Земля имеет массу около 6,6 секстиллионов тонн и объем около 260 миллиардов кубических миль / 1 триллион кубических километров.
  • Площадь поверхности Земли составляет около 197 миллионов квадратных миль / 510 миллионов квадратных километров.
  • Около 71% поверхности покрыто водой и 29% сушей.
  • Вода 3% пресная и 97% соленая. Из этих 3% пресной воды более 2% заморожено в ледяных покровах и ледниках, а это означает, что менее 1% пресной воды содержится в озерах, реках и под землей.
  • Что касается суши, то на азиатский континент приходится около 30% всей суши, на котором проживает около 60% населения мира.
  • Атмосфера Земли состоит из примерно 78% азота, 21% кислорода, 0,97% аргона и углекислого газа и примерно 0,04% других газов и водяного пара. Смесь газов обычно известна как воздух.
  • Толщина атмосферы составляет около 96 километров.
  • Атмосфера Земли разделена на 6 слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера и ионосфера.
  • Самые высокие температуры на Земле могут достигать более 110 градусов по Фаренгейту / 48 градусов Цельсия, а самые низкие — около -126 градусов по Фаренгейту / -88 градусов Цельсия, может быть, даже ниже.
  • Земля имеет самую большую плотность из всех планет Солнечной системы — 5,51 г / см³ и гравитацию 9,807 м / с² или 1 г.
  • Это говорит о том, что ядро ​​Земли твердое, состоящее из железа и никеля, радиусом около 759 миль / 1,221 километра. По оценкам, температура в ядре составляет около 9.800 градусов по Фаренгейту / 5,400 градусов по Цельсию. Это горячее, чем поверхность Солнца.
  • Вместе с внутренним ядром Земля также имеет внешнее ядро, причем кора является мантией и самым толстым слоем. Это вязкая смесь расплавленной породы толщиной около 2,900 км и консистенцией карамели.
  • Самый внешний слой — земная кора — в среднем достигает 30 км на суше. Но на дне океана кора более тонкая и простирается примерно на 5 км от морского дна до верхней части мантии.
  • У Земли есть только один спутник — Луна — и несколько временных искусственных спутников.
  • Ось Земли наклонена на 23,5 градуса от плоскости ее орбиты вокруг Солнца. Наклон колеблется от 22,1 до 24,5 градусов, вызывая сезоны и даже хаотические времена года. Он меняет положение каждые 40 000 лет.
  • Земля совершает оборот в день — с запада на восток — каждые 23,9 часа. Один оборот в год — обход Солнца — выполняется за 365 дней. Орбита Земли имеет эллиптическую или овальную форму.
  • Магнитосфера Земли действует как щит от солнечного и космического излучения. Он имеет форму слезы, которая выходит в космос на расстоянии 36 000 миль / 57,936 км, и это одна из причин, по которой жизнь сумела развиться.

С древних времен Землю учили находиться в центре Вселенной, а другие небесные объекты вращаются вокруг нее. Некоторые считали, что Земля плоская, в то время как древние греки, такие как Платон, правильно пришли к выводу, что Земля была сферой.

Вскоре после этого греческий астроном Птолемей предложил идею о том, что планеты находятся в крошечных сферах и делают круги, вращаясь вокруг Земли.

В 16 годах польский математик и астроном Николай Коперник создал гелиоцентрическую модель Солнечной системы, в которой все вращалось вокруг Солнца.

Позже, в 17 годах Галилео Галилей наблюдал и открыл Юпитер и то, что у него были собственные луны, и что Венера проходила фазы, подобные Луне.

Наблюдения продолжались, идеи были поддержаны, и, наконец, было установлено, что Земля была планетой среди многих других. Название нашей планеты произошло от англосаксонского слова «эрда» и германского слова «эрде» — оба они означают почву или землю.

Старая английская версия этих слов стала «eor (th) e» или «ertha», которая позже превратилась в «Earth». Во многих других языках используются некоторые формы вариаций или собственных имен, например: Aarde, Terre, Tera, Jorden, Nchi, Bumi и многие другие.Нас, населяющих Землю, можно назвать: землянами, землянами, терранами или геями.

Формация

Считается, что Земля образовалась около 4,5 миллиардов лет назад. По оценкам, продолжительность этого образования составляла от 10 до 20 миллионов лет.

Теория утверждает, что солнечная туманность разделяет объем молекулярного облака посредством гравитационного коллапса, которое начинает вращаться и превращаться в околозвездный диск.

Планеты вырастают из этого диска под действием силы тяжести, увлекая кружащиеся пыль и газ.Постепенно атмосфера и океаны Земли формировались в результате вулканической активности и выделения газов.

Считается, что водяной пар конденсировался в океанах, пополняясь водой и льдом от астероидов, протопланет и комет.

Атмосферная оранжерея предохраняла океаны от замерзания, когда только что сформировавшееся Солнце имело только 70% от его нынешней светимости. Когда было установлено магнитное поле Земли, это помогло предотвратить разрушение атмосферы солнечным ветром.

Кора, образовавшаяся, когда расплавленный внешний слой Земли охладился и превратился в твердое тело. Есть две модели, которые предполагают, что суша неуклонно росла до современных форм или, что более вероятно, быстро росла в начале истории Земли, после чего следовала долгосрочная стабильная континентальная область. Постоянная потеря тепла из недр Земли помогла континентам сформироваться через тектонику плит.

В течение сотен миллионов лет суперконтиненты собирались, а затем распадались.Около 750 миллионов лет назад самый ранний из известных суперконтинентов Родиния начал распадаться.

Позднее континенты воссоединились и снова объединились, образуя Паннотию около 600–540 миллионов лет назад. Это произошло снова, и суперконтинент Пангея сформировался, но также распался около 180 миллионов лет назад.

Существуют закономерности, которые предполагают, что ледниковые периоды начались около 40 миллионов лет назад и усилились в плейстоцене около 3 миллионов лет назад. Многие высокоширотные регионы подвергались повторяющимся циклам оледенения и таяния, которые повторяются примерно каждые 40.От 000 до 100 000 лет. Считается, что последнее континентальное оледенение закончилось 10 тысяч лет назад.

Расстояние, размер и масса

Земля — ​​третья планета от Солнца, на расстоянии 1 а. Е. Или 147 миллионов км / 91 миллиона миль. Он расположен в зоне Златовласки, где температура как раз подходит для существования жидкой воды и развития жизни.

В зависимости от их текущего орбитального положения, Венера или Меркурий являются ближайшими планетами к Земле. Он имеет экваториальный радиус 6.371 км / 3,958 миль и полярный радиус 6,356 км / 3,949 миль, что означает, что он не полностью сферический, а скорее выпуклый на экваторе из-за вращения.

Диаметр Земли составляет около 12,742 км / 7,917 миль, это пятая по величине планета Солнечной системы и самая большая из планет земной группы (Венера, Меркурий, Марс).

Земля настолько велика, что, если бы ее освятили, внутри нее могло бы поместиться почти 50 лун. Земля имеет массу около 6,6 секстиллионов тонн и объем около 260 миллиардов кубических миль / 1 триллион кубических километров.У него самая большая масса из всех планет земной группы и самая большая плотность из всех планет — 5,51 г / см³. Массовый состав Земли в основном состоит из железа 32,1%, кислорода 30,1%, кремния 15,1%, магния 13,9%, серы 2,9%, никеля 1,8%, никеля 1,8%, кальция 1,5% и алюминия 1,4%. Остальные 1,2% составляют следовые количества других элементов.

Орбита и вращение

Земля совершает полный оборот вокруг своей оси каждые 23,9 часа. Земля совершает один оборот вокруг Солнца за 265,25 дней в году.Чтобы календари поддерживали согласованность с этой орбитой, каждые 4 года добавляется один день — это называется високосным днем ​​- а также високосным годом.

Средняя орбитальная скорость Земли составляет 29,78 км / с (107 208 км / ч; 66 616 миль в час), что достаточно, чтобы покрыть диаметр планеты за 7 минут и расстояние до Луны за 4 часа.

Строение — геология

Земля состоит из четырех основных слоев: внутреннего ядра в центре, внешнего ядра, окружающего его, мантии и коры.

Поскольку у нее самая большая плотность среди всех планет Солнечной системы — 5,51 г / см³, а также сила тяжести 9,807 м / с² или 1 г, ядро ​​Земли является твердым. Он сделан из железа и никеля в радиусе примерно 759 миль / 1,221 километра. По оценкам, температура в ядре составляет около 9,800 градусов по Фаренгейту / 5,400 градусов по Цельсию. Это горячее, чем поверхность Солнца.

Вместе с внутренним ядром Земля также имеет внешнее ядро, причем кора является мантией и самым толстым слоем.Это вязкая смесь расплавленной породы толщиной около 2,900 км и консистенцией карамели.

Самый внешний слой — земная кора — составляет в среднем около 30 км на суше. Но на дне океана кора более тонкая и простирается примерно на 5 км от морского дна до верхней части мантии. Кора в некотором смысле плавает на мантии из-за меньшей плотности.

Это не сплошной кусок, а разбитый на огромные тектонические плиты. Эти плиты движутся, движимые потоком горных пород в мантии, который, в свою очередь, питается от тепла.

Ядро нагревает нижнюю часть мантии, вызывая конвекцию, приводящую к поднятию более теплого вещества. Капле требуется от 50 000 до 60 000 лет, чтобы переместиться на один километр.

Хотя горячий материал поднимается к поверхности, он блокируется коркой. Магматическая порода давит на пластины, заставляя их медленно скользить.

За миллионы лет геология поверхности Земли резко изменилась из-за этого. Там, где корка более слабая, магма может протолкнуться, извергаясь на поверхность, образуя вулканы.

Из-за вулканов материал выходит из скважин, создавая новую землю, и они также выкачивают газ, который в значительной степени способствовал формированию атмосферы Земли.

Внутри Земли очень жарко — сравнимо с поверхностью Солнца. Большая часть тепла осталась с момента образования Земли. Набирая массу, он начал сжиматься под действием собственной силы тяжести — сжатие добавляло тепла материалу. Такие элементы, как уран, также вносят вклад в тепло Земли, поскольку атомы радиоактивно распадаются.

Еще один источник тепла: плотные материалы, такие как железо и никель, которые опускаются к центру, нагреваясь из-за трения.

Как таковое ядро ​​сильно нагревается из-за:

  • Тепло, оставшееся после образования Земли
  • Сжимающий эффект силы тяжести
  • Радиоактивный распад от таких элементов, как уран
  • Трение

Поверхность Земли постоянно движется. Расплавленная лава поднимается из-под поверхности и движется в образовавшуюся пропасть. Новая порода помогает раздвигать плиты и по мере охлаждения становится частью постоянно восстанавливающейся корки.

Когда океанические плиты встречаются с континентальными плитами, они опускаются вниз. Это создает трение внизу, и давление заставляет расплавленную породу подниматься вверх, чтобы извергнуться на кору в виде пепла и лавы.

Многие вулканы образовались таким образом, но существует второй тип столкновения: когда две континентальные плиты сходятся, когда одна плита скользит под другой, более легкая масса на поверхности толкается и складывается вверх, образуя горные цепи.

Третий тип взаимодействия пластин возникает, когда пластины встречаются под косым углом друг к другу.Давление и трение между поверхностями предотвращают скольжение, а когда напряжение становится слишком большим, плиты сдвигаются, скользя по линии разлома. Иногда сильные подземные толчки приводят к разрушительным землетрясениям.

Поверхность

Площадь поверхности Земли составляет около 197 миллионов квадратных миль / 510 миллионов квадратных километров. Около 71% поверхности покрыто водой и 29% сушей.

Вода 3% пресная и 97% соленая. Из этих 3% пресной воды более 2% заморожено в ледяных покровах и ледниках, а это означает, что менее 1% пресной воды содержится в озерах, реках и под землей.

Что касается суши, то азиатский континент занимает около 30% всей суши, на нем проживает около 60% населения мира. Земля разделена на 7 континентов, которые каждый год постоянно «перемещаются» на несколько сантиметров. Примерно за 250 миллионов лет было выдвинуто около четырех фундаментальных сценариев формирования следующего суперконтинента: Новопангея, Пангея Ультима, Аурика и Амасия.

Новопангеа кажется наиболее вероятным сценарием, исходя из текущих оценок. Америка столкнется с дрейфующей на север Антарктидой, а затем в уже столкнувшуюся Африку-Евразию.

Самая большая высота на Земле — гора Эверест на высоте 8848 м \ 29 029 футов над уровнем моря. Самая низкая точка на суше находится в Мертвом море — 420 м / 1,377 футов ниже уровня моря. Средняя глубина Мирового океана составляет около 4 километров. Большинство вулканов скрыто под этими океанами. Гавайский вулкан Мауна-Кеа — вулкан, намного более высокий, чем гора Эверест, и даже самая длинная горная цепь Земли — в четыре раза длиннее, чем Анды, Скалистые горы и Гималаи вместе взятые — находится под водой на дне Северного Ледовитого и Атлантического океанов.

Форма Земли почти сферическая. Из-за скорости вращения Земли на полюсах наблюдается небольшое сужение полюсов и выпуклость вокруг экватора. Это делает форму Земли приблизительно сплюснутой сфероидом. Точка на поверхности, наиболее удаленная от центра масс Земли, — это вершина экваториального вулкана Чимборасо в Эквадоре.

Атмосфера

Атмосфера Земли представляет собой слой газа над корой. Он не твердый и поэтому с высотой исчезает. Граница между атмосферой Земли и космосом проходит на высоте 100 км / 62 миль.Это называется линией Кармана. Технически любой, кто поднимается выше, считается «космонавтом».

Атмосфера по объему состоит из примерно 78% азота, 21% кислорода, 1% аргона, а остальное — набор газовых примесей. Водяной пар также присутствует, почти весь он ниже высоты 8-15 км / 4,9-9 миль.

Эта часть атмосферы является самой теплой внизу, создавая конвекцию в воздухе, которая, в свою очередь, создает восходящие потоки воздуха. Они несут воду, образуя облака, и поэтому у нас есть погода.

Озоновый слой расположен на высоте в среднем 25 км / 15,5 миль. Это молекула кислорода, которая очень хорошо поглощает солнечный ультрафиолетовый свет. Этот тип света опасен для биологических молекул, поэтому озоновый слой имеет решающее значение для нашей защиты и выживания.

Атмосферу Земли можно разделить на 6 основных слоев:

(1). Тропосфера — Самая низкая начинается с уровня земли и простирается вверх примерно до 10 км / 6,2 мили. Здесь большая часть погоды и присутствует большая часть облаков.

(2). Стратосфера — Она простирается от верха тропосферы примерно до 50 км / 31 мили над землей. Здесь присутствует озоновый слой. В отличие от тропосферы, она нагревается вверх, что означает отсутствие турбулентности, благоприятной для полетов на коммерческих реактивных самолетах.

(3). Мезосфера — Она простирается вверх до высоты около 85 км / 53 миль над планетой. Большинство метеоров сгорает в мезосфере, и, в отличие от стратосферы, температура снова падает, и максимальная температура достигает -90 градусов по Цельсию / -130 градусов по Фаренгейту.Воздух здесь слишком разреженный, чтобы дышать, а давление значительно ниже 1% от давления на уровне моря.

(4). Термосфера — слой с очень редким воздухом, высокоэнергетическим рентгеновским излучением и солнечным излучением, которое присутствует, но поглощается термосферой. Это значительно повышает температуру, и в этом слое вокруг Земли вращается большинство спутников. Полярные сияния, северное и южное сияние, происходят в термосфере. Верхняя часть термосферы колеблется в пределах 500-1000 км / 311-621 миль над землей.

(5). Экзосфера — Считается последней границей газовой оболочки Земли. Воздух здесь очень разреженный и просачивается в космос. Вершина снова меняется: 100 000–190 000 км / 62 000–120 000 миль над поверхностью Земли. Последнее значение примерно на полпути до Луны.

(6). Ионосфера — Это не отдельный слой, как предыдущие. Это скорее серия областей в частях мезосферы и термосферы, где высокоэнергетическое излучение Солнца выбивает электроны из их родительских атомов и молекул.Электрически заряженные атомы и молекулы называются ионами, наделяющими эту область некоторыми особыми свойствами.

Магнитосфера

Внешнее ядро ​​Земли сделано из жидкого металла, проводящего электричество. Жидкость конвектирует, и это движение создает магнитные поля. Вращение Земли помогает организовать это движение в виде огромных цилиндрических ролей, которые совпадают с осью Земли.

Создает магнитное поле, подобное стержневому магниту, с северным и южным полюсами.Это поле окружает Землю и отклоняет большинство заряженных частиц от солнечного ветра. Без этого геомагнитного поля солнечный ветер напрямую ударил бы в атмосферу Земли, размывая воздух.

Марс не имеет сильного магнитного поля, и считается, что из-за этого его атмосфера в основном разрушена.

Некоторые частицы солнечного ветра улавливаются магнитным полем Земли и направляются вниз в атмосферу. Там они врезаются в молекулы воздуха примерно на 150 км / 93.2 мили вверх. Это возбуждает молекулы, которые реагируют, излучая свет разных цветов. Это свечение называется полярным сиянием.

Полярные сияния случаются около геомагнитных полюсов, далеко на севере и юге. В зависимости от формы магнитного поля они образуют ленты и листы.

Анализ показал, что перемагничивание происходит в среднем каждые 40 000 лет. Когда это произойдет, стрелки компаса, вероятно, будут указывать во многих разных направлениях в течение нескольких столетий, пока выполняется переключение.После этого юг станет севером и наоборот.

Осевой наклон

Земля вращается вокруг Солнца, причем один полюс постоянно наклонен к нему. Этот наклон показывает, сколько света достигает заданной точки на поверхности Земли. Ось Земли наклонена к эклиптике Солнца примерно на 23,4 градуса. Это отвечает за сезонные изменения Земли и суточный цикл.

Гидросфера

Земля в настоящее время является единственной известной планетой с водой на поверхности.Гидросфера Земли, называемая «Голубой планетой», состоит в основном из океанов, внутренних морей, озер, рек и подземных вод на глубине до 2 000 м / 6 600 футов.

Самое глубокое подводное место — Глубина Челленджера Марианской впадины в Тихом океане с глубиной 10,911 м / 35,799 футов. Масса океанов составляет около 1/4400 общей массы Земли.

Обитаемость — биосфера

Формы жизни населяют экосистемы, совокупность которых иногда называют биосферой.Предполагается, что эволюция биосферы началась примерно в 3,5 млрд лет назад. Биосфера разделена на биомы, населенные в целом похожими растениями и животными. В 2016 году ученые сообщили об идентификации набора из 335 генов последнего универсального общего предка (LUCA) всех организмов, живущих на Земле.

Происхождение жизни на Земле до сих пор остается спорным. Есть две основные устойчивые теории, которые предполагают, что жизнь здесь возникла в результате химических реакций или что жизнь была принесена сюда в результате процесса, называемого панспермией.

Химические реакции привели к появлению первых самовоспроизводящихся молекул около 4 миллиардов лет назад. Спустя полмиллиарда лет возник последний общий предок всей нынешней жизни.

Фотосинтез позволил формам жизни напрямую собирать энергию Солнца. Образовавшийся молекулярный кислород накапливался в атмосфере и за счет взаимодействия с ультрафиолетовым солнечным излучением образовывал защитный озоновый слой в верхних слоях атмосферы.

Более мелкие клетки превратились в более крупные и привели к развитию сложных клеток, называемых эукариотами.Одним из самых ранних свидетельств существования жизни являются окаменелости микробного мата, обнаруженные в песчанике возрастом 3,48 миллиарда лет в Западной Австралии.

Теория панспермии предполагает, что жизнь существует по всей Вселенной, распределена космической пылью, метеороидами, астероидами, кометами, а также космическими кораблями, несущими непреднамеренное заражение микроорганизмами.

По сути, такие организмы, как экстремофилы, могут попасть в ловушку в мусоре, выброшенном в космос после столкновения планет с другими небольшими объектами.Эти организмы могут путешествовать в спящем состоянии до тех пор, пока не достигнут подходящих планет, на которых есть подходящие условия для жизни, чтобы процветать и развиваться.

Картография

Около 80% океанов Земли не нанесено на карту, а около 65% Земли остается неизученным. Нет карт, которые действительно могли бы точно изобразить Землю. Самая известная модель — Меркатор — ошибочна, потому что линейный масштаб увеличивается с широтой.

Это искажает размер географических объектов вдали от экватора и передает искаженное восприятие общей геометрии планеты.

Вероятно, самая точная карта — это карта мира AuthaGraph, потому что она складывает Землю в трехмерный глобус.

Спутников

У Земли есть один естественный спутник Луна и несколько других искусственных спутников, таких как астероиды или большие скалы, захваченные земным притяжением. Они находятся в ловушке лишь временно на месяцы или даже годы, прежде чем вернуться на орбиту вокруг Солнца.

Считается, что Луна образовалась после столкновения миллиарды лет назад.Большой кусок камня врезался в Землю и сместил часть ее недр. Получившиеся куски слиплись и образовали нашу Луну. Это, по крайней мере, самая распространенная теория, исследования продолжаются.

Луна

С древних времен человечество использовало Луну для измерения течения месяцев из-за ее движущихся фаз от полнолуния до новолуния и обратно.

Ее называют луной, потому что она использовалась для измерения месяцев. Слово «луна» восходит к древнеанглийскому слову «mna».Его происхождение происходит от латинских слов «metri», что означает измерять, и «mensis», что означает месяц.

Луна Земли — пятая по величине из всех лун Солнечной системы. По сравнению с Землей Луна довольно большая, она составляет четверть диаметра планеты. Это самое большое соотношение, намного большее, чем у любой другой луны, вращающейся вокруг планеты.

Луна имеет диаметр около 3,470 км / 2,156 миль, и в среднем она находится на расстоянии около 380,000 км / 236,121 миль от Земли.Это означает, что 30 Земли могут уместиться между ними, чтобы преодолеть расстояние. Луна имеет радиус 1,737 км. Он даже не шире Соединенных Штатов.

Структура Луны аналогична структуре Земли: внутреннее ядро ​​из твердого железа, внешнее жидкое ядро, толстая мантия и корка из более легких материалов наверху.

Считается, что ядро ​​имеет радиус около 350 км / 217, при этом присутствуют высокие температуры, но не такие высокие, как в ядре Земли. Нижняя мантия может быть толстым флюидом, но, в отличие от мантии Земли, верхняя часть твердая.

Луна приливно привязана к Земле, что означает, что она всегда показывает нам только одну сторону своей поверхности. Сторона, которую мы видим, называемая ближней стороной, делится на два различных типа регионов:

— Высокогорье, сильно изрезанное кратерами

— Мария (лат. Моря), более темные и гладкие.

Луна может также служить щитом от космических объектов. Высокогорье было покрыто кратерами в результате столкновений астероидов и комет на протяжении эонов. Возраст горных пород из этих регионов составляет около 4 миллиардов лет, почти столько же, сколько и сама Луна.

В районе Марии не так много кратеров. Они моложе, на вид около 3,5 миллиардов лет. Марии сделаны из более темного базальтового материала, что означает, что они, вероятно, образовались из лавы, затопившей старые области.

Темная сторона Луны, называемая «обратной стороной», оставалась для нас загадкой на протяжении большей части нашего существования. В 1959 году Советский Союз запустил космический зонд «Луна-3» вокруг Луны, сфотографировав обратную сторону.

Ожидалось, что обратная сторона будет похожа на ближнюю.Однако обратная сторона была совершенно иной, марии почти не было. Корка на дальней стороне толще, чем на ближней.

Единственное объяснение этому связано с тем, как образовалась Луна. Самая известная теория — это гипотеза гигантского удара. Планета размером с Марс врезалась в молодую Землю не лобовым столкновением, а скорее столкновением с травой.

Материал с обеих планет был выброшен в космос и позже сформировал Луну. Хотя по составу она похожа на Землю, некоторые горные породы показывают своеобразное соотношение различных видов атомов кислорода, называемых изотопами, что, возможно, является веским доказательством этой теории.Кроме того, Луна, вероятно, была ближе к Земле и пострадала от высоких температур Земли в то время, в то время как обратная сторона позже пострадала во время поздней тяжелой бомбардировки.

Есть вероятность, что на Луне есть вода. Глубокие кратеры возле полюсов Луны имеют полы, на которые не проникает солнечный свет. Удары кометы могут распространять воду по всей Луне, большая часть которой разрушается солнечным светом, однако она может собираться в этих темных кратерах.

Фактически, вода уже была обнаружена на Луне, но вода на полюсах остается немного гипотетической, но очень вероятной.

Луна помогает нашей планете сделать нашу планету более пригодной для жизни, смягчая колебания Земли вокруг своей оси, что приводит к относительно устойчивому климату. Он также вызывает приливы, создавая ритм, которым руководствовалось человечество на протяжении тысячелетий.

Раньше на Луне были действующие вулканы, но теперь они бездействуют. Он также имеет тонкую и слабую атмосферу, называемую экзосферой.

Расположение

Земля вместе с Солнечной системой расположена в Млечном Пути и вращается на расстоянии около 28 000 световых лет от его центра.Это примерно на 20 световых лет выше галактической плоскости в рукаве Ориона.

Узнать | OpenEnergyMonitor

3-фазное питание

История

Первые электрические системы генерировали постоянный ток с помощью динамо-машин. Вскоре стало понятно, что существуют серьезные ограничения на площадь и количество обслуживаемых клиентов, и на смену пришел переменный ток, который, как мы все знаем, можно преобразовать из одного напряжения в другое с минимальными потерями. Очень быстро (в 1885 году) итальянец Галилео Феррарис понял, что две обмотки, установленные под углом друг к другу, могут создавать вращающееся магнитное поле, что очень помогает, когда требуется движение, и всего через два года появился трехфазный генератор переменного тока.

Что такое трехфазное питание?

Трехфазное питание состоит из 3 связанных источников напряжения, питающих одну и ту же нагрузку. Это значительное улучшение по сравнению с однофазным или двухфазным питанием. Три волны напряжения или тока следуют друг за другом на ⅓ цикла, и (в идеале) , если вы суммируете токи вместе в любой момент, они идеально сбалансируются. В качестве механической аналогии представьте колесо с тремя эластичными ремнями, прикрепленными к ободу на расстоянии 120 ° друг от друга, и все они связаны вместе в центре.Силы там идеально сбалансированы, узел остается в центре колеса. Полосы представляют собой напряжения или токи, и легко увидеть, что все идеально сбалансировано.

Что еще более важно, мощность является непрерывной и постоянной, поэтому трехфазные двигатели работают более плавно (мы все слышали дребезжание бутылок в холодильнике, который обычно приводится в действие однофазным двигателем, который вибрирует в результате удвоенных импульсов мощности. частота сети).

Есть важные преимущества для энергокомпаний.Если все токи точно уравновешены, нейтральный проводник им не нужен. Посмотрите на воздушную линию высокого напряжения, и вы увидите 6 пучков основных проводов и один тонкий провод наверху. Три пучка на одной стороне — это три фазы одной цепи, вторая цепь — на другой стороне, а единственный проводник — это земля, которая, вероятно, имеет сердцевину оптического волокна для сигнализации и связи. Нет нулевого проводника. Точно так же можно сэкономить на количестве железа в трансформаторах, потому что магнитные потоки уравновешиваются там, где они встречаются.

Главное преимущество — моторы. Трехфазные токи создают вращающееся магнитное поле внутри двигателя, поэтому двигатель начинает вращаться самостоятельно. Никакого специального механизма не требуется. например Конденсатор фазового сдвига и дополнительная обмотка обычно используются с однофазным двигателем.

Именование

Традиционно в Великобритании три фазы обозначались красным, желтым (или белым) и синим цветами; с черным для нейтрали и зеленым для земли. Панъевропейская гармонизация в 2004 году привела к появлению стандарта: линия 1 — коричневый, линия 2 — черный, линия 3 — серый, нейтральный — синий, земля — ​​зеленые / желтые полосы.[Исчерпывающую таблицу цветов, используемых в разных странах, можно найти здесь: https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_electric_power].

Примечание: фазный провод — «Линия», а не «Под напряжением». Под напряжением понимается состояние цепи, нейтральный проводник, по которому проходит ток, считается «живым».

Определение трехфазного источника питания

Очевидный способ узнать, есть ли у вас трехфазное питание, — это найти счетчик и распределительный щит / потребительский блок. Не считая зеленого или зелено-желтого заземляющих кабелей, если у вас есть четыре достаточно толстых кабеля, подключаемых к счетчику, два из которых идут к вашему потребительскому блоку или плате предохранителей, у вас нет трехфазного источника питания.Если у вас есть восемь достаточно толстых кабелей, подключенных к счетчику, четыре из которых идут к вашему потребительскому блоку или плате предохранителей, а ваш главный автоматический выключатель имеет 3 или 4 секции с одним рычагом управления, работающим со всеми тремя или четырьмя — известные как полюсный или 4-полюсный автоматический выключатель, тогда у вас будет трехфазное питание.

(a) Однофазный счетчик (Великобритания)
(b) Однофазный двухполюсный автоматический выключатель
(c) Клеммная колодка трехфазного счетчика с 8 основными и 2 вспомогательными клеммами.
(d) 3-полюсный автоматический выключатель в 3-фазной установке.(Германия)

Математика трехфазного источника питания

При работе с однофазной сетью питания и чисто резистивными (или почти такими) нагрузками достаточно обычных математических расчетов (V = I.R, P = V² / R и т. Д.). Когда учитываются реактивные компоненты (катушки индуктивности, конденсаторы), нам необходимо графическое представление, которое поможет нам визуализировать взаимосвязь между напряжением и током в различных частях цепи. Для этого мы используем устройство, называемое «фазором». Вектор — это просто линия, которая имеет длину, направление и вращается.Длина представляет собой величину напряжения или тока, угол — его отношение к некоторому эталону (который мы можем выбрать в соответствии с нашими обстоятельствами). Мы можем проиллюстрировать взаимосвязь между тремя напряжениями трехфазного источника питания с тремя векторами, разнесенными на 120 °. Если подключить к питанию 3-канальный осциллограф, то мы увидим что-то вроде этого:

Векторы вращаются с частотой питания. Три вектора разнесены на 120 °, а три формы напряжения разнесены на 120 ° — 1 полный цикл составляет 360 °.

Схема иллюстрирует одно из основных свойств трехфазного источника питания. Если напряжение соответствует британскому стандарту 240 В, то есть напряжение между одной линией и нейтралью, длина стрелки представляет это. Напряжение между любыми двумя фазами явно больше. Тригонометрия покажет, что на самом деле оно в √3 раза больше — расстояние между кончиками стрелок, поэтому линейное напряжение составляет 415,7 В (обычно это 415 В). Кроме того, линейные напряжения сдвинуты по фазе на 30 ° относительно напряжений между фазой и нейтралью.Мощность, выдаваемая трехфазной системой, в три раза превышает мощность на фазу, или при единичном коэффициенте мощности: 3 × напряжение фаза-нейтраль × линейный ток или √3 × линейное напряжение × линейный ток.

В существующем виде эта диаграмма иллюстрирует взаимосвязь между тремя напряжениями. Его не нужно ограничивать напряжением, мы можем использовать его и для тока. Его настоящая ценность приходит, когда мы показываем и то, и другое вместе.

Влияние несбалансированных нагрузок

Предположим, небольшая фабрика снабжается электроснабжением от подстанции.На подстанции заземлена нейтральная точка вторичных обмоток трансформатора. Кабели питают два завода, на первом из которых есть нагрузки, подключенные между каждой из фаз и нейтралью. Вопрос в том, как это влияет на напряжение, получаемое второй фабрикой?

Обмотки трансформатора подстанции и кабель имеют полное сопротивление (для простоты предположим, что это только сопротивление, и они равны), которые в сумме представлены линией R .Мы также предположим, что заводские нагрузки имеют одинаковое сопротивление.

Комбинация образует делитель напряжения, поэтому напряжение, полученное первой фабрикой, уменьшается на коэффициент R нагрузка / (R строка + R нагрузка ). Поскольку нагрузки равны, ток нейтрали отсутствует, поэтому напряжение нейтрали равно нулю.

Если нагрузки неравны, все начинает усложняться, поэтому используйте нашу векторную диаграмму. Для ясности диаграммы мы предположим, что нагрузка на линии 3 очень мала, но что две другие нагрузки очень велики (намного больше, чем разрешено в реальном мире).Векторная диаграмма выглядит так:

В (а) длинные стрелки представляют собой напряжения холостого хода трансформатора. Напряжение на линии 1 (красный) уменьшается из-за падения напряжения на линии 1 R , в то же время напряжение нейтрали повышается по направлению к линии 1 (короткие стрелки). То же самое происходит со строкой 2 (желтой). Линия 3 (синяя) несет очень небольшой ток, который мы игнорируем, поэтому ее напряжение остается прежним. В результате (b) нейтральная точка перемещается к средней точке между линиями 1 и 2 (т.е.e вдали от линии 3), напряжения между линией 1 и нейтралью и между линией 2 и нейтралью значительно снижаются, в то время как напряжение между линией 3 и нейтралью значительно увеличивается. Теперь на нейтральном проводе есть напряжение в противофазе с линией 3. Углы между тремя напряжениями больше не 120 °.

В реальном мире, хотя кабели в первом приближении являются чисто резистивными, этого нельзя сказать об импедансе трансформатора и нагрузке, которые, вероятно, в разной степени обладают индуктивностью.Это означало бы, что векторы падения напряжения больше не параллельны линейным напряжениям, и вводятся дополнительные фазовые сдвиги. Однако принцип остается прежним.

Измерение трехфазной мощности

Для измерения трехфазной мощности вам понадобятся 3 ваттметра или — в терминах OpenEnergyMonitor — 3 emonTx (см. Примечание) . Вы просто измеряете три фазы так же, как измеряете три однофазные установки. Вам понадобится трансформатор тока и монитор напряжения на каждой фазе, а общая мощность — это сумма трех мощностей.

Если у вас 3-проводная симметричная система и нет нейтрального соединения, то можно показать, что вам нужны только два ваттметра или emonTx, а общая мощность составляет , все еще сумма двух мощностей. В этом случае вы будете измерять линейное напряжение, а не линейное напряжение, поэтому вам нужны трансформаторы напряжения, которые могут безопасно работать при 440 вольт.

Приблизительный метод оценки 3-фазной мощности с немодифицированным emonTx

Если доступ к измерению напряжений трех фаз затруднен, или вы не хотите добавлять дополнительное оборудование или использовать 3 модуля emonTxs, то можно измерить напряжение на одной фазе и использовать это измерение для получения приблизительного значения для напряжения на двух других фазах.Этот метод предполагает, что напряжения будут относительно близкими друг к другу, а фазовые возмущения будут небольшими — хотя, как мы видели выше, ни то, ни другое не обязательно. Если система питания достаточно хорошо сбалансирована (что должно быть), вполне вероятно, что этот метод, тем не менее, будет более точным, чем простой расчет на номинальное предполагаемое напряжение и коэффициент мощности.

Принцип состоит в том, чтобы измерять напряжение первой фазы через определенные интервалы (в соответствии с обычными схемами эскиза и библиотечными процедурами).Измеренное напряжение сразу используется для расчета мощности и т. Д. В первой фазе, а затем сразу сохраняется. Спустя цикла сохраненное значение извлекается и используется с текущим измерением второй фазы для расчета мощности, а затем ⅓ цикла с текущим измерением третьей фазы для расчета этой мощности.

Мощность и другие измерения на первой фазе (той, на которой мы измерили напряжение) будут точными (в пределах нормы). Точность измерений для двух других фаз будет снижена, потому что в первую очередь, как уже упоминалось, напряжения трех фаз не будут точно отслеживать друг друга.Также существует внутреннее предположение, что фазовые отношения напряжений остаются постоянными, что не обязательно будет верным, и, наконец, фазовая ошибка будет внесена в две неконтролируемые фазы при изменении частоты сети.

См. Примерную трехфазную прошивку emonTx V3.4

Трехфазный монитор Full Fat с использованием 3 x emonTx

Опасности

Основная опасность, конечно же, заключается в более высоком напряжении между линиями — около 400 В.Вероятность того, что поражение электрическим током в результате случайного контакта будет смертельным, намного выше. По этой причине не рекомендуется располагать розетки, питаемые от разных фаз в одном помещении.

Существует менее очевидная опасность, связанная с возможностью отключения одной фазы, тогда трехфазный двигатель может выйти из строя, поскольку он будет работать только на одной фазе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *