Для чего нужны фаза, ноль и заземление? Заземление и зануление – в чем разница? В чем разница между «нулем» и «землей».
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 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 , 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.
Основная цель маркировки многожильных проводов цветной изоляцией при прокладке электрических сетей - упростить и ускорить монтажные работы. Актуальность данной процедуры оправдана, когда разводка выполняется одним человеком, а обслуживание и ремонтные работы - другим.
Создавая электропроект в настоящее время, в качестве проводников используются провода таких цветов:
- «ноль» - синий провод;
- «землю» - желто-зеленый;
- «фазу» - черный (иногда коричневый).
Чаще всего с проблемой поиска «фазы», «ноля» и «земли» сталкиваются владельцы старых домов, так как в былые времена изоляция используемых в бытовых условиях кабелей была только черного либо белого цветов.
В чем разница между «нулем» и «землей»?
Отличие «ноля» от заземления заключается в том, что по нему протекает ток во время подключения нагрузки, а «земля» необходима для защиты от поражения электричеством (ток по этому проводу не течет) и подсоединяется к корпусам приборов.
Отличить эти провода можно 3-мя способами:
- Измерить омметром сопротивление на проводе заземления (как правило, не превышает 4 Ом), убедившись перед этим, что между точками измерений нет напряжения;
- При помощи вольтметра - измерить напряжение между «фазой» и поочередно 2-мя оставшимися проводами, «земля» будет всегда обладать большим значением;
- Померить напряжение между проводом заземления и заземленным прибором (батарея центрального отопления, место очищается от краски, или корпус электрощита) - вольтметр ничего не покажет, а если таким же способом подсоединить к «нулю» - небольшое напряжение будет.
Если же проводка состоит из 2-х проводов, то это - «фаза» и «ноль». А заземления нет - раньше этот проводник не прокладывали.
Как и для чего определять «фазу»?
При установке или замене розетки определять «фазу» не обязательно, так как то, с какой стороны она будет подключена, значения не имеет. С выключателем от люстры дело обстоит иначе - именно к нему должна подаваться «фаза», а «ноль» - непосредственно к лампам.
Если электропроводка одноцветная, определить проводники можно при помощи индикаторной отвертки, рукоять которой изготовлена из прозрачного пластика, а внутри находится диод. Прежде чем приступать к определению, необходимо обесточить дом или помещение, зачистить проводки на концах и развести их по сторонам, чтобы они случайно не коснулись, и не произошло короткое замыкание.
Подключается электричество, берется отвертка за диэлектрическую рукоять, указательный или большой палец кладется на контакт с тыльной стороны розетки. Металлическим концом отвертки нужно коснуться оголенного провода, наблюдая при этом за реакцией отвертки. Лампочка загорелась - «фаза», если нет - «ноль».
Но индикаторной отверткой невозможно определить, где какой проводник, если присутствует 3-й провод - «земля».
Любая электроустановка должна быть заземлена. Это требование Правил устройства электроустановок (ПУЭ) одинаково распространяется на электроприборы с металлическим и пластиковым корпусом, устройства подключения и коммутации: распределительные и вводные щитки, розетки, выключатели.
Для чего необходимо заземление
Если энергоснабжение в помещении организовано в соответствии с ПУЭ, на входе, в распределительном щитке установлены защитные автоматы.
Эти выключатели срабатывают при превышении установленной силы тока: нагревается биметаллическая пластина, происходит ее деформация, и контакты автомата механически размыкаются.
Важно! Именно для этого, автоматы устанавливаются в разрыв фазного проводника. Нулевая шина может быть подключена напрямую.
Происходит разрыв цепи, находящейся под напряжением, электроустановка (или вся цепь) обесточивается, обеспечивая безопасность. Как это работает на практике, и что такое заземление в данной цепочке?
Заземление, это электрический контакт между линией, специально выделенной в электросети, и реальной (физической) землей. То есть шина заземления имеет электрический контакт с грунтом. Одновременно, любая установка, вырабатывающая или распределяющая электрический ток, соединена нулевым проводом с той же землей.
Мы с вами рассматриваем однофазные сети, в которых для питания используются две линии: ноль и фаза. Трехфазные системы в быту применяются редко, поэтому знание этих систем необходимо лишь профессионалам.
Даже если к вам в дом заведено три фазы (такое встречается в частном секторе), для конечного потребления все равно используется два провода: ноль и фаза.
Допустим, у вашей электроустановки (холодильник, бойлер, стиральная машина), особенно с металлическим корпусом, произошла утечка фазы. То есть, провод под напряжением касается корпуса (отсоединился контакт, нарушена изоляция, протекла вода). Прикоснувшись к электроприбору, вы будете поражены электрическим током. Кроме того, сопротивление в точке касания мизерное, вследствие чего произойдет мгновенный нагрев провода, и возгорание электроприбора.
Если ваш бойлер заземлен, электрический ток потечет по пути наименьшего сопротивления, то есть по контуру: фаза - «земля» - нулевая шина. Сила тока спонтанно возрастет, и сработает аварийное отключение в автомате защиты. Никто не пострадает, материальный ущерб не будет нанесен.
Если вы имеете поверхностные знания устройства электроустановок, возникает вопрос: а зачем нужно заземление, если то же самое произойдет между фазным и нулевым проводом? И собственно, чем отличается заземление от зануления?
Разберем ситуацию со схемами
С точки зрения протекания электрического тока, отличия между заземлением от занулением нет. Нулевой провод в любом случае имеет электрический контакт с физической землей.
Соответственно, при замыкании фазы на корпус, произойдет то самое короткое замыкание, и сработает отключение защитного автомата. Разумеется, (при условии правильного подключения: розетка должна иметь третий земляной контакт, как и электроприбор. По этой причине, электрики, нарушая требования Правил устройства электроустановок, часто разводят земляную шину от нулевого контакта вводного щитка.
Представим ситуацию, когда нулевой провод по какой-то причине разорван:
- потеря контакта по причине коррозии (в старых многоэтажках это рабочая ситуация);
- механический разрыв кабеля вследствие ремонтных работ с нарушениями технологии (к сожалению, тоже не редкость);
- несанкционированное вмешательство доморощенного «электрика»;
- авария на подстанции (возможно отключение только нулевой шины).
На схеме это выглядит следующим образом:
При организации защитного зануления, электрическая цепь между физической «землей» и контактом заземления электроприбора разрывается. Установка становится беззащитной. Кроме того, свободная фаза без нагрузки может создать потенциал, равный входному напряжению на ближайшей подстанции. Как правило, это 600 вольт. Можно представить, какой ущерб будет нанесен включенному в этот момент электрооборудованию. При этом утечки тока на физическую землю нет, и защитный автомат не сработает.
Представьте, что в этот момент, вы одновременно коснетесь фазы (пробой на корпус электроустановки), и металлического предмета, имеющего физическую связь с грунтом (водопроводный кран или батарея отопления). Можно получить поражение электротоком при напряжении 600 вольт.
А теперь посмотрим, в чем разница между заземлением и занулением (на нашей схеме). При разрыве нулевой шины, просто пропадет питание на всех электроустановках в этой цепи. Поражения электротоком не будет, ни при каких обстоятельствах: электрическая цепь между физической землей и контактом заземления электроприборов не нарушена. Здоровье мы уже сохранили. Теперь посмотрим, что произойдет с электроустановками. Максимум ущерба - это перегоревшая лампа накаливания, ближайшая к вводному щитку. Причем неприятность произойдет лишь в случае повышения напряжения на фазном проводе. Сила тока возрастет (согласно закону Ома), сработает автомат защиты, и возможно, остальные электроприборы не пострадают.
Именно по этой причине, ПУЭ жестко предписывают: защитное заземление и зануление электроустановок должно быть организовано независимо друг от друга, с помощью разных линий.
Для справки: Обычно используется цветовая маркировка проводов:
- Фаза - коричневого или белого цвета.
- Рабочий ноль - синего цвета.
- Защитное заземление - желто-зеленая оболочка.
Если у вас жилье современной постройки, значит зануление и заземление выполнено согласно Правилам устройства электроустановок. Это легко проверить, взглянув на вводной кабель в щитке. Кроме того, вы сами можете проверить правильность подключения.
Как отличить рабочий ноль и защитное заземление
Разумеется, проверять сопротивление между «нулевым» и «земляным» проводами не следует, особенно если энергосистема под напряжением. В общую щитовую вас тоже никто не пустит. Поэтому, проверять правильность разведения нуля и земли, будем с помощью мультиметра (бытового тестера).
Поскольку точки ввода заземляющих устройств (ноль на подстанции и шина заземления в доме) находятся на удалении друг от друга, между ними есть определенное сопротивление. Грунт, даже влажный, не является идеальным проводником. Если организовать электрическую цепь без нагрузки, мы увидим разницу в потенциалах.
Подключаем измерительный прибор к фазному контакту и рабочему нолю. На схеме это будет цепь «А». Фиксируем значение.
Сразу же подключаем тестер к фазному проводу и контакту защитного ноля. На схеме это цепь «Б». Разницы в потенциале нет: прибор зафиксирует одинаковое значение напряжения. Почему так произошло? При объединении рабочего и защитного ноля, ток в обоих вариантах измерения, фактически протекает по одному и тому же проводу. Сопротивление не меняется, потерь нет, падения напряжения не происходит.
Если ваши результаты измерения показали одинаковое напряжение – проводка подключена с нарушениями Правил устройства электроустановок.
Что произойдет при разнесенном рабочем ноле и защитном заземлении?
При подключении прибора к фазе и нолю, падения напряжения практически нет (на схеме это цепь «А»). Вы увидите действительное значение рабочего напряжения в сети. Подключив тестер к фазному проводу и защитному заземлению, вы замеряете потенциал в длинной цепи. Чтобы замкнуть круг, электрический ток (на схеме цепь «Б») проходит по реальному грунту между точками физических контактов «земли». Учитывая сопротивление грунта, произойдет падение напряжения от 5% до 10%. Прибор покажет более низкое напряжение.
Это говорит о том, что ваша электропроводка организована правильно, у вас имеется настоящее разнесенное защитное заземление. При наличии правильно подобранных автоматов, электрооборудование и пользователи надежно защищены.
Мы разобрались, в чем разница между заземлением и занулением. Польза от правильной организации электроснабжения очевидна.
А как быть, если в вашем доме вообще не предусмотрено защитное заземление
Понятное дело, при проведении капитального ремонта, электрики заменят проводку в соответствии с Правилами устройства электроустановок. Как минимум, в вашем вводном щитке появится три независимых провода: фаза, рабочий ноль и защитное заземление. Останется лишь заменить проводку в розеточной сети.
Но капитальный ремонт может быть выполнен через несколько лет, а вы уже сегодня пользуетесь бойлером и стиральной машинкой без заземления, или того хуже - с защитным занулением. Выход один: организовывать заземление самостоятельно. Если вы живете в частном доме - техническая сторона вопроса существенно упрощается. А вот для многоэтажек, стоимость и сложность работ зависит от этажа.
Как вариант - организовать вскладчину с соседями шину заземления, с распаячными коробками на каждой лестничной клетке.
Шина должна быть неразъемной до самого ввода в грунт. Вблизи фундамента, желательно не в дорожном покрытии, а на клумбе, организуется контур заземления согласно Правилам устройства электроустановок. Каждый жилец подъезда может подключится общей шине и завести «землю» в квартиру. Далее есть два варианта:
- Организовать контактную группу заземления в распределительном щитке, и заменить всю электропроводку на трехжильную.
- Внутри плинтуса, протянуть земляной кабель под каждую розетку, и завести его в монтажные коробочки.
При любом способе, вы защитите и свои электроприборы, и главное - свое здоровье.
Важно! Как нельзя организовывать защитное заземление
То, что «землю» нельзя брать из рабочего ноля, понятно из нашего материала. Есть любители заземлиться на трубы водоснабжения или отопления. Теоретически – стальная труба имеет связь с грунтом. На практике, по стояку могут быть вставки из полипропиленовых труб, и никакого контакта с «реальной землей» нет.
Кроме того, что вы не получаете надежного заземления, ставятся под удар соседи, которые могут получить удар током, просто взявшись за батарею отопления.
Видео по теме
В предназначении и монтаже этих способов защиты от поражения электрическим током путаются даже профессиональные электрики. Речь идет не о всех, но прецеденты есть. А ведь элементарное понятие терминов иногда спасает десятки жизней. Даже если говорить не о поражении током, а о сдаче в эксплуатацию нового частного дома. Если выполнить защиту неправильно, контролирующая организация не разрешит подачу напряжения на вводной щит. И правильно сделает, никому не хочется брать на себя ответственность за жизни людей. Сегодня разберемся, что означают термины и зануление, в чем разница между ними, и когда возможно использование того или иного способа защиты.
В соответствии с ГОСТ 12.1.009–76:
- защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением;
- зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
В ГОСТ Р 50571.2– 94 «Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики» приводится классификация систем заземления электрических сетей: IT, TT, TN–С, TN–C–S, TN–S.
Согласно ПУЭ заземление выполняется (при наличии контура или возможности его монтажа) в обязательном порядке. Заземленными должны быт все металлические корпуса , которые гипотетически могут попасть под напряжение. Если возможность заземления отсутствует, производится защитное зануление с обязательной установкой устройств защитного отключения (УЗО) и автоматических в вводном электрическом .
Конечно, язык, которым написаны ПУЭ и ГОСТ бывает сложен для человека без электротехнического образования, а значит стоит разобрать подробно, что такое заземление и зануление на обычном языке, понятном простому обывателю.
Что такое заземление: как устроено, принцип работы и преимущества такой защиты
Принцип работы заземления в том, чтобы не допустить прохождения электрического тока через тело человека, если в силу каких-либо обстоятельств корпус окажется под напряжением. Такое может случиться при повреждении изоляции жил кабеля. Рассмотрим пример. Жила с поврежденной изоляцией соприкасается с металлическим корпусом . Хозяйка, готовя пищу на кухне, прикасается к , который не заземлен. Это приводит к тому, что ток устремляется к земле, используя человеческое тело, как проводник. Итог может быть самым плачевным, вплоть до летального исхода.
Теперь разберем для чего нужно заземление, как оно работает. Тот же пример, но уже с использованием защиты. Требования к заземлению применяются самые жесткие. При замерах сопротивление контура должно практически отсутствовать, что позволяет току беспрепятственно уходить в землю по шине. Законы физики не дают напряжению протекать через человеческое тело, которое имеет свое сопротивление. У одних оно больше, у других меньше, но наличие его не оспаривается. Получается, что ток утекает по пути наименьшего сопротивления, через заземлитель. Если при этом в схему включено УЗО, оно определит утечку и отключит подачу электроэнергии на прибор.
Что такое зануление электроприборов: возможности применения
Защитное зануление электроприборов используется, если смонтировать заземление невозможно. Такая ситуация может возникнуть в случае, если многоквартирный дом построен в советские времена. Своего контура у таких домов нет, а самостоятельно его устроить не получится.
Защитное зануление – это система, выполняющая отличную от заземления работу. Если второе призвано увести напряжение в землю, исключая возможность поражения электрическим током, то первое выполняется с целью создания (при пробое изоляции и попадания на корпус) короткого замыкания. В этом случае срабатывает автоматика и электричество отключается.
Важная информация! В многоквартирных домах современной постройки и частных секторах в наши дни монтаж зануления запрещен. Это продиктовано целями безопасности проживающих. Автоматика может подвести, что приведет к непоправимым последствиям.
Защитное зануление требует правильного монтажа. Не стоит думать, что достаточно бросить перемычку с нулевого контакта внутри на заземляющий. Это категорически запрещено. Рассмотрим ситуацию, когда уже «подгоревший» ноль подвергается нагрузке короткого замыкания, а автомат еще не успевает сработать. Ноль отгорает, исключив замыкание, но прибор остается под напряжением. Человек, надеясь на отсутствие электричества (света ведь нет, ноль отгорел) на ощупь продвигается к выходу и облокачивается на корпус , находящегося под напряжением. Исход ясен, не так ли?
Зануление и заземление: в чем разница
Разница этих систем в методе осуществления защиты. При устройстве защитного заземления роль отсекателя напряжения при возникновении аварийной ситуации берет на себя УЗО, а в случае монтажа зануления УЗО становится бессильно, сработать может только автомат. Почему так происходит? Устройство защитного отключения реагирует только на токовые утечки, совершенно игнорируя любые перегрузки, включая короткое замыкание. В случае монтажа зануления и включения в схему УЗО без автомата, при коротком замыкании УЗО не срабатывает, а попросту сгорает, не отключив напряжение с линии.
Чем отличается заземление от зануления: обобщение
Заземление отличается от зануления способом защиты и монтажом. Такие системы противоречат друг другу, а значит монтаж схемы с включением обоих вариантов, неприемлем. Зануление устраивается только в многоквартирных домах, не оборудованных собственным контуром. В иных случаях такой монтаж запрещен. О способах его устройства сейчас поговорим подробнее.
Что такое зануление и как его правильно устроить
Схема монтажа выглядит следующим образом. Пришедшая к вводному автомату нейтраль раздваивается, каждая из жил идет на отдельную шину. Одна из шин становится нулевой, а вторая заземляющей. От шины нейтрали жилы идут через автоматику и дальше на все нулевые контакты потребителей квартиры. Заземляющая соединяется с корпусом вводного щита, провод желто-зеленого цвета от нее идет на соответствующие контакты розеток и , которые этого требуют. Соприкосновение заземляющего провода с нулевым после защитной автоматики запрещено.
Важная информация! Неправильный монтаж защитного зануления приводит к отгоранию жил кабелей, пожару. Так же возможно поражение электрическим током вплоть до летального исхода.
Лучший вариант защиты это заземляющее устройство?
Единственно правильный ответ на этот вопрос – да. Это действительно так. , смонтированный по всем правилам, защитит человека намного лучше предыдущего варианта. Улучшить защиту можно при помощи дополнительных устройств – автоматических выключателей, УЗО или дифавтоматов. Ведь что такое защитное заземление? По своей сути это система отвода электрического тока в случае аварии туда, где он не может навредить человеку.
Касаемо заземляющего устройства можно сказать, что оно может быть различным – контур заземления по периметру здания, «треугольник» во дворе или естественный заземлитель. Все правила и способы его монтажа мы обязательно рассмотрим в одной из ближайших тем. Но для общей информации имеет смысл понять определение, что является естественным заземлителем.
Полезно знать! В качестве естественного заземлителя можно использовать любые металлические конструкции, находящиеся под землей, за исключением трубопроводов ГСМ, канализации и предметов, покрытых антикоррозийными составами. Водопроводные трубы для этой цели могут использоваться.
Преимущества и недостатки квартирного зануления
О недостатках такой защиты говорилось сегодня много. Попробуем обобщить информацию. При таком способе нельзя быть уверенным на 100% в своей защите. Особенно, если монтаж выполнен неправильно. Еще одним минусом является то, что при слабом контакте или поврежденном кабеле, автомат просто не успеет сработать. В результате провод отгорит, что потребует ремонта.
А напоследок интересный и познавательный ролик по теме нашего сегодняшнего разговора.
Практически каждый из нас слышал о том, что большинство бытовых приборов нужно заземлять, но мало кто может сказать, для чего, и как оно вообще работает. Еще меньше людей знают, что такое зануление, и совсем немногие могут ответить на вопрос о том, чем отличается ноль от земли. Тем не менее от правильного заземления или зануления зависит человеческая жизнь, поэтому приведенную в этой статье информацию без преувеличения можно назвать жизненно важной.
Предположим, вы купили стиральную машину и установили ее в ванной комнате, подключив к обычной розетке. В этом случае электрическая схема подключения будет выглядеть следующим образом:
Здесь буквами «Г» обозначен источник напряжения (скажем, стоящая во дворе трансформаторная подстанция), «П» — потребитель, то есть ваша стиральная машинка. Пока все в порядке. Генератор вырабатывает ток (слева на рисунке трехфазный, справа — обычный однофазный), этот ток бежит по «фазным» проводам (черного цвета), крутит мотор прибора и возвращается по синему, «нулевому», который на трансформаторной подстанции согласно ТУ обязательно соединен с землей. Корпус прибора, обозначенный серым цветом, естественно, не соединяется с электросетью, а значит, не находится под напряжением и его можно касаться.
Но что произойдет, если сетевое напряжение случайно (сыро, вибрации, перетерлась изоляция, брак и пр.) окажется на металлическом корпусе машинки? Ток как крутил мотор, так и продолжает крутить, все вроде в порядке. Но если вы коснетесь корпуса прибора, часть напряжения пойдет через ваше тело в землю, а что такое поражение электрическим током, известно всем:
Если корпус прибора не заземлен, то при малейшей неисправности оборудования человек может попасть под напряжение.
Причем для того чтобы попасть под опасный для жизни ток, совершенно необязательно стоять на сырой земле — для этого вполне достаточно, к примеру, водопроводных труб, или даже просто бетонного пола ванной комнаты.
Но если бы металлический корпус злосчастной стиральной машинки был соединен с той же землей, то все напряжение с неисправного прибора «стекло» бы в землю, и смертельной опасности не возникло.
Итак, чтобы защитить человека от случайного поражения электрическим током при неисправности оборудования, необходимо соединить открытые металлические части прибора (шасси, кожух и пр.) с землей.
Зануление — что это такое и как его сделать
Поскольку нулевой провод, как говорилось выше, уже заземлен у генератора или на трансформаторной подстанции, то проще всего заземлить кожух прибора, электрически соединив его с нулем прямо в самом приборе или розетке:
В этой схеме нижний провод является одновременно и питающим, и защитным.
Теперь если даже напряжение попадет на корпус устройства, оно стечет через провод, отмеченный красным, в землю. Если ток небольшой (так называемая «утечка»), то вы этого даже не заметите. Если неисправность серьезная, то произойдет короткое замыкание, и в электрощите или на подстанции сработает аварийная система защиты, отключая неисправный потребитель — вашу машинку, а заодно и полдома.
Напряжение с корпуса прибора «стекает» через ноль и для человека безопасно.
Казалось бы, нет ничего проще, но простота эта лишь кажущаяся. Во-первых, длина нулевого проводника от места заземления до вашей стиральной машины может быть очень большой — десятки и даже сотни метров. Если к подстанции подключено много потребителей, скажем, многоквартирный дом, то ток через «ноль» будет приличным, а значит, на проводе будет падать напряжение тем большее, чем длиннее провод. Таким образом, разность потенциалов между нулем в вашей розетке и реальной землей может достигать десятки вольт, что уже небезопасно. Если взяться за корпус прибора с таким потенциалом, стоя на сыром кафеле, можно попасть под опасное напряжение.
Еще один вариант. В результате аварии ноль в том или ином месте отгорает. Все электрооборудование окажется неработоспособным (току некуда течь), но все оно одновременно окажется под высоким напряжением, включая и корпуса зануленных приборов. Малейшее касание, казалось бы, обесточенного оборудования — и человек под током!
Таким образом, несмотря на всю простоту исполнения, зануление имеет существенные недостатки:
- Если длина нулевого провода велика, зануленный прибор все равно окажется под напряжением относительно земли — хоть и не полным сетевым, но не менее опасным.
- В случае обрыва нулевого провода все зануленное оборудование превращается в смертельно опасное. Причем опасность эта увеличивается многократно тем, что с виду оборудование кажется обесточенным — лампы не горят, чайник не греет, машинка не стирает.
Заземление: что это и чем отличается от зануления
Теперь пора выяснить, что такое заземление, а заодно и решить вопрос о том, чем отличается заземление от зануления. По сути, заземление — электрическое соединение с землей. Именно это и делают электрики на подстанциях и в электрощитах — заземляют нулевой провод. Но чем чревато зануление вы уже знаете — это было описано выше. Осталось решить такой вопрос: «Ноль и земля — в чем разница?»
Предположим, в вашей ванной комнате есть гипотетический болт с гайкой, надежно соединенный с землей. Если вы подключите к нему корпус вашей стиральной машины, то она окажется надежно заземлена, причем не «где-то там», на подстанции, а «здесь». Это и есть заземление.
Поскольку заземляющий провод имеет небольшую длину, целостность его легко контролировать визуально, а падения напряжения на нем, в отличие от нулевого провода, не может быть по определению, ведь в обычном режиме заземление не используется для питания электроприборов — для этого служит нулевой провод.
Пользоваться заземленным прибором можно абсолютно безопасно.
Итак, чем отличается ноль от заземления? Ответ очевиден: напряжение на заземлении относительно земли (простите за каламбур) всегда равно нулю. Напряжение же на нулевом проводе относительно земли далеко не всегда равно нулю, а потому утверждение «Прибор занулен, а значит, электробезопасен» не всегда есть истина.
Естественное или искусственное
В зависимости от поставленной задачи можно использовать естественное и ли искусственное заземление.
Естественное заземление, по сути, удачное стечение обстоятельств. Оно не создавалось специально для заземления приборов, но вполне может использоваться в этих целях. К примеру, водопроводный кран. Все трубы, подводящие к нему воду, находятся в земле, а значит, имеют с ней хороший электрический контакт (конечно, если они металлические). Рядом с домом вкопан длинный металлический шест или труба, скажем, молниеотвод. Они тоже могут применяться в качестве рабочего заземления.
Но и тут есть одно «но». Вы уверены, что водопровод надежно соединен с землей, а не лежит, скажем, в бетонных желобах? А может, сосед снизу решил заменить кусок стояка и разрезал его пополам? Неуверены, не знаете. Если вы заземлили прибор, «прикрутив» его кожух к водопроводному крану, и, не дай Бог, произошла авария, то в вышеуказанных случаях под опасным для жизни напряжением окажется весь водопроводный стояк, а значит, и десятки водопроводных кранов в десятках квартир!
Таким образом, естественное заземление можно использовать только в следующих случаях:
- Вы уверены, что используемая арматура (тот же водопровод) надежно соединена с землей и не может быть демонтирована без вашего ведома.
- Вы заземляете устройство, которое по определению не может оказаться под опасным для жизни напряжением. К примеру, корпус автономного приемника для более уверенного приема или жало паяльника, браслет для снятия статического электричества перед монтажом чувствительной к статике аппаратуры.
Во всех других случаях необходимо изготовить заземление самостоятельно, и называться оно будет искусственным.
Делаем искусственный вариант
Самостоятельно изготовить заземление совсем несложно, но потрудиться придется.
Прежде всего придется выкопать яму глубиной метра полтора, а если почва песчаная, то лучше два. В эту яму нужно уложить массивный металлический предмет. Подойдет лист железа, мятая старая бочка, кастрюля или ведро (не эмалированные!), рама какого-либо механизма, решетка, сваренная из арматуры или ненужных труб. Чем больше площадь предмета, тем надежнее будет заземление, но минимум — сплющенное ведро.
Можно поступить и по-другому. В дно ямы вбить толстую метровую трубу, уголок или даже ненужный лом. Площадь такого заземления будет меньше площади той же бочки, но зато оно будет расположено в более низких и сырых областях грунта. Теперь к этому предмету нужно приварить или, используя болты, надежно и прочно прикрутить толстый провод. Это может быть толстая железная проволока «катанка», арматура или просто толстый провод. Место соединения провода с предметом, который будет служить заземлением, нужно защитить от коррозии — покрасить, залить битумом и пр. Осталось закопать яму, утрамбовать землю и хорошенько ее полить обычной водой. Заземление готово!
