Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Секреты электрика » Почему греется нулевой провод
Количество просмотров: 132830
Комментарии к статье: 11


Почему греется нулевой провод


Нагрев нулевого провода может привести к его отгоранию и аварии в электросети. Чаще всего это происходит при неравномерном распределении нагрузок по фазам в трехфазной электросети и из-за плохого контакта. В этой статье мы расскажем почему греется нулевой провод и что делать в этой ситуации.

Ток в трёхфазной цепи

Чтобы причины нагрева нуля нужно понять, как работает трехфазная сеть. Нагрузка в трёхфазной сети может быть соединена звездой и треугольником, также могут быть соединены обмотки питающего трансформатора. У обмотки есть два вывода — конец и начало.

Ток в трёхфазной цепи

Если концы обмоток трехфазного трансформатора соединяются в одной точке — тогда говорят, что это схема соединения звездой. В точке их соединения (О), согласно законам Кирхгофа, ток будет всегда равен нулю, то есть перетекать от фазы к фазе. Если нагрузка в каждой из фаз (a, b, c) одинакова, то будут равны и напряжения на началах обмоток (A, B, C) как и ток в них. Что проиллюстрировано на векторной диаграмме ниже, где фазы токов и напряжений обозначены векторами и сдвинуты на треть периода друг относительно друга (120 градусов).

R1=R2=R3

I=I1+I2+I3=0

Векторная диаграмма

Примечание:

Симметричной называют такую трехфазную нагрузку, у которого сопротивление нагрузки (соответственно и потребляемый ток или мощность) каждой из трех фаз одинаково.

Но как только ток в фазах начинает отличаться, когда нагрузка по фазам отличается мощностью, то и напряжения на фазах начинают отличаться друг от друга. Это называется перекосом фаз.

Перекос фаз на векторной диаграмме

Чтобы решить эту проблему к точке соединения звезды трансформатора подключают точку соединения звезды нагрузки. Это называется нейтраль, или нулевой провод, или просто ноль.

Электрическая сеть

Электроснабжение в быту для чайников

Мы плавно подошли к практике, при подключении однофазных потребителей в трёхфазную сеть нагрузки зачастую неравны, то есть несимметричны.

Электроснабжение в быту

Такое зачастую встречается в многоквартирных домах. В дом заводятся три фазы и ноль, в каждую квартиру заводится одна фаза и ноль. В одной квартире включён только холодильник и лампочка, в другой работает мощный электрообогреватель, а в третьей вообще ничего не включено. То есть нагрузки в фазах не одинаковы. В настоящее время часто в квартирах встречается и трёхфазный ввод, но ситуация от этого не изменяется.

В частных домах ситуация аналогична — на улице по опорам проходит трехфазная ЛЭП, а в дома заводится 1—3 фазы и ноль.

Ввод в дом

Что будет если ухудшится контакт в нулевом проводе или он отгорит? Перекос фаз и ток в нуле:

 

Всё-таки почему греется

В результате неравномерного распределения нагрузки по фазам в домах и квартирах по нулевому проводнику начинает протекать ток. Вы замечали, что в толстых 4 жильных кабеля 3 «фазных» жилы с одинаковой площадью поперечного сечения, а четвертая жила «нулевая» или «земляная» обычно тоньше?

Жилы электричсекого кабеля

Это как раз-таки связано с тем, что при симметричной нагрузке по ней вообще не будет протекать ток, а при не симметричной нагрузке ток должен быть меньше чем в фазной жиле. Но так бывает не всегда.

При нелинейных нагрузках, а также нагрузках, которые потребляют ток прерывисто (импульсные блоки питания, а они сейчас используются повсеместно) токи в фазах не компенсируют друг друга, к тому же они насыщаются различными гармоническими составляющими... Всё это является причиной того, что токи в точке соединения звезды просто не компенсируются и может оказаться так, что ток в нулевом проводе будет больше чем в фазном.

Ток нулевого провода

При протекании электрического тока проводник нагревается, это безупречная работа закона Джоуля-Ленца на практике. Он гласит, что чем больше сопротивление проводника и чем дольше протекает электрический ток, тем больше выделится тепла на нём.

Также вспомним, о том, что чем меньше сечение проводника и чем больше его длина, тем больше сопротивление. Кроме того, от качества контактов на соединении клемм и проводов также зависит переходное сопротивление. Простыми словами, чем больше площадь соприкосновения контактов и чем сильнее они прижаты друг к другу – тем меньше переходное сопротивление и тем меньше их нагрев.

В таком контакте как на рисунке ниже поверхности плоские, площадь будет равна площади наконечника, касающейся шайбы, плюс сопротивление самой шайбы и площадь её соприкосновения с медной шиной. Если все составляющие в хорошем состоянии, не имеют окислов и нагара – итоговое переходное сопротивление будет низким.

Электрические контакты

Если поверхности подгорели, окислены или ржавые, контакт получается таким как изображено на иллюстрации ниже. Здесь явно видно, что касания происходят в отдельных точках, а не по всей площади.

Электрический контакт

В клеммниках типа ВАГО и других пружинных клеммниках площадь касания пластины с круглой токопроводящей жилой достаточно маленькая, поэтому основная сфера применения таких клеммников — цепи с током 8-16 Ампер, за редкими случаями, когда клеммник конструктивно способен пропустить больший ток. 

В винтовых клеммниках и шинах площадь контакта в большей степени определяется площадью винта, которым прижимается токопроводящая жила. Ниже вы видите клеммники в полиэтиленовой оболочке.

Клеммники в полиэтиленовой оболочке

Внутри полиэтиленового корпуса расположена втулка из материала похожего на латунь и два винта. Из-за конструкции винтовыми клеммниками нельзя соединять голые многопроволочные провода. Их нужно лудить или обжимать наконечниками НШВИ.

Поэтому при аналогичном принципе действия клеммная колодки на карболитовом основании обеспечивают контакт лучше, за счет прижимной квадратной пластины-шайбы. Кроме того, вы можете сделать кольцо из провода и обернуть им винт или использовать наконечники типа НКИ.

Электрический клеммник

Если вам интересны способы и средства для соединения проводов – пишите в комментариях и мы сделаем обзор всех видов с перечислением преимуществ и недостатков каждого из них.

Где греется

Почему греется ноль мы разобрались, а теперь давайте разберемся где это происходит чаще всего. В первую очередь ноль может отгореть в распределительном щите на вводе в здание. Это самая распространенная ситуация, потому что в этом месте на нулевой провод ложится нагрузка со всех квартир и со всех трёх фаз.

Далее часто возникают проблемы на нулевой шине в подъездном электрощите. Если шины вообще есть, и не подсоединено как на фотографии ниже.

Ноль на скрутках

Часто шина закреплена непосредственно на корпусе подъездного электрощита, тогда это выглядит так как показано ниже.

Нулевая шина

В клеммниках автоматических выключателей греется ноль, вплоть до обугливания частей его корпуса.

Если у вас старая электропроводка и установлены пробки с предохранителями или автоматические пробки, то обратите внимание как на винтовые клеммники, так и на сам цоколь пробки. Резьба и центральный контакт могут окисляться и подгорать, что проиллюстрировано на рисунке ниже.

Резьба и центральный контакт могут окисляться и подгорать

Общие шины очень часто подвержены проблеме подгорания нуля. Это связано с их устройством и соблюдением правил работы с ними. Винтовой способ подключения проводников, хоть и безусловно удобен, но такие контакты нужно хотя бы изредка ревизировать – зачищать и протягивать, иначе вы получите то что изображено на рисунке ниже.

Подгорание нуля

А в нормальном состоянии она должна выглядеть так:

Контактные шины в электрощите

Решение проблем вызванных нагревом простое — зачистить контакты, проводники и заново протянуть. Если клеммник был сильно перегрет — заменить его, если провод грелся в автомате, возможно автомат тоже нужно будет заменить!

Что происходит дальше и как избежать последствий?

По мере нагрева начинает подгорать и ухудшаться контакт. Ослабевают винтовые зажимы в связи с тепловым расширением и последующим охлаждение после снятия нагрузки. Это вызывает лавинообразный процесс роста сопротивления и нагрева соединения. В результате ноль рано или поздно отгорает полностью. При этом внешне может казаться что он всё еще находится в клеммнике, а фактически все прилегающие поверхности будут покрыты слоем окислов и нагара.

После чего происходит то явление о котором мы говорили в начале статьи – перекос фаз.

Примечание:

О том что ноль скоро отгорит можно косвенно судить по участившимся просадкам и возрастаниям напряжения, особенно если у вас выполнен трёхфазный ввод и установлены вольтметры или реле напряжения и индикацией величины напряжения в сети. Если напряжения постоянно стабильны (или отклонения несущественны) – у вас всё впорядке с проводкой.

При перекосе фаз нагрузка, в нашем случае частные дома или квартиры оказываются включенными последовательно на 380 Вольт. Напряжения распределятся согласно закону Ома – там где будет включена бОльшая нагрузка – напряжение просядет (сопротивление нагрузки маленькое), а в той квартире где включен минимум электроприборов напряжение повысится (сопротивление нагрузки высокое).

Последствием перекоса фаз в лучшем случае будет отгорание проводников на вводе, выбивание автомата и прочее. В худшем случае из-за возросшего тока может оплавиться изоляция электропроводки и произойти возгорание.

Чтобы обезопасить своё жильё от последствий отгорания нуля рекомендуем установить реле контроля напряжения, а еще лучше в паре с УЗИП. Стабилизатор напряжения на вводе в квартиру в этой ситуации может не решить проблему и сам выйти из строя.

Схему подключения реле напряжения вы видите ниже.

Схемы подключения реле напряжения

В качестве таких устройств мы можем порекомендовать популярные модели:

  • УЗМ-50Ц (комбинированное устройство с функцией вольт-амперметра);

  • Digitop VA-32 (недорогой, но надёжный вариант, модель может отличаться в зависимости от номинального тока);

  • РН-106.

Алексей Бартош

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Секреты электрика

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 

Здесь можно оствавить комментарий, задать вопрос и просто пообщаться: 
Чат по электротехнической тематике 

О сайте Электрик Инфо и авторах статей



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Что такое симметричная и несимметричная нагрузка
  • Почему в нейтральном проводе не устанавливают предохранитель и сечение его ...
  • Не работает розетка, что делать?
  • Обрыв общего нулевого провода в подъездном электрощите: опасность перенапря ...
  • Трёхфазная система электроснабжения
  • Можно ли электрический кабель большего сечения соединить с меньшим?
  • Почему плохой контакт это главная причина пожаров
  • Защита домашней электропроводки от обрыва нуля
  • Почему выключатель размыкает фазу, а не ноль?
  • Почему электротехника - наука о контактах
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Секреты электрика

    Уроки для электриков, FAQ, Электрощитки, Диагностика электротропроводки, Электрические провода, Электроснабжение

      Комментарии:

    #1 написал: Alex Gall | [цитировать]

    Не думаю что в статье до конца разобрались в вопросе "почему греется нулевой провод.

    Несиметрия нагрузок действительно вызывает ток в нулевом проводе трехфазной системы. Именно трехфазной, т.е. на обычного "однофазного пользователя" это никак не влияет и у него ноль не перегревается. Это происходит до него, в 3ф питающей линии и никак от него не зависит.
    Но надо учесть, что в трехфазной линии такая несимметрия не может дать ток в нуле больший чем ток в фазном проводе. НЕ МОЖЕТ! Потому что есть сдвиг напряжения в разных фазах на 120 градусов, который просто не позволит этому произойти. Именно поэтому при равномерной нагрузке по фазам ток в нулевом проводе будет равен нулю, даже если во всех фазах он будет максимально возможным для данной линии.  То есть токи разных фаз как бы взаимо вычитаются в нейтрали.

    А вот  нелинейные нагрузки, все импульсные потребители, включая газоразрядные лампы (люминисцентное освещение) может привести к перегреву нуля. Таких нагрузок сейчас действительно очень много и при их значительной доле в общей потребляемой мощности во всех трех фазах, ток в нулевом проводе может увеличиться в три раза по сравнению с током в фазах.
    Почему? Все очень просто, виноваты те самые "гармонические составляющие", о которых сказано в статье. А еще точней их третьи (и кратные трём) гармоники - 3, 9 и т.д. В основном конечно третья влияет, поскольку по величине самая заметная. Если нарисовать на синусоидах всех трех фаз их третьи гармоники, то станет видно, что если основные гармоники разных фаз взаимо вычитаются в нуле, то токи третьей гармоники арифметически складываются. Поэтому ток в нуле и может быть теоретически в три раза больше чем в фазном. Но это в тех сетях, которые полность нагружены  импусными потребителями.
    "На пальцах" это сложновато для понимания, но подробней об этом можно почитать (посмотреть картинки) в книге Е.А. Каминского "Звезда, треугольник, зизаг". Ссылок на эту книгу в сети - море, много раз переиздавалась.

      Комментарии:

    #2 написал: Виталий | [цитировать]

    Хотя провод и называется "нулевым", но поскольку в нем может протекать ток, создающий падение напряжения, то в проводе возникают определенные напряжения по отношению к земле. Ток в нулевом проводе и соответственно напряжение по отношению к земле могут иметь место при неравномерной нагрузке фаз осветительной и силовой сети или при однофазных коротких замыканиях, причем кратковременно — при замыканиях на заземленные корпуса и длительно — при замыканиях на незаземленные части или непосредственно на землю. Напряжение на нулевом проводе может также возникнуть при обрыве нулевого провода за местом этого обрыва через включенные в сеть однофазные электроприемники. 

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей | [цитировать]

    У нас стоит зерноочистительная машина 380в. Отгорел минусовой провод в щите. В чем причина?

      Комментарии:

    #4 написал: Иван | [цитировать]

    Незатянутый нулевой провод (N-провод, но чаще прямой PEN-провод) — распространенная проблема и да, он может повредить электронику. Я лично нанес большой ущерб после отгоревшего N проводника в распределительном щите, когда 11 приборов ушло примерно за 20 минут. Однако за последние 2 года или около того я помню как минимум две печи, которые работали около 14-30 дней, а затем возникла проблема. Я лично проверил их и не обнаружил никаких проблем с выводами, проводкой или измерениями. Тем не менее примерно через месяц проблема повторилась. Пока (после второго гарантийного ремонта) продолжают работать, один около 1,5 года, другой около 1/2 года. Другая варочная панель все еще ждет своего второго ремонта. Плохо затянутый нулевой провод имеет какой-то контакт, но он греется и искрит до полного разрыва контакта, хотя бы на короткое время, и этого достаточно, напряжение поднимается до 400В и дело сделано. Клемма и изоляция проводника имеют видимые повреждения, почернение, поэтому визуальный осмотр всей линии — самый простой поиск неисправности. Также должен быть виден неподключенный или отсоединенный провод.

      Комментарии:

    #5 написал: Павел | [цитировать]

    Можно по подробнее по клемникам, клемным колодкам и шинам? И ещё хотелось бы статью по УЗИПам. Статью по ссылке здесь почитал, но судя по описанию работы УЗИП необходимо наличие заземления. Тогда вопрос как быть в старых многоэтажках. Также интересно глянуть варианты подключения УЗИП. На втором рисунке я так понимаю после реле напряжения стоит УЗИП - тогда куда варистор перепускает скачёк напряжения если нет заземления, на ноль?
      Комментарии:

    #6 написал: Эдуард | [цитировать]

    Очень полезная статья. 

      Комментарии:

    #7 написал: Опытный электрик | [цитировать]

    Обычно греющийся нулевой провод указывает на проблему в электрической сети. Это может быть вызвано несколькими причинами:

    1. Перегрузка схемы: Если мощность, потребляемая на участке, превышает его рассчитанную мощность, то это может привести к перегрузке и, следовательно, к греющемуся проводу.

    2. Нарушение заземления: Если заземление недостаточно хорошее или вообще отсутствует, то токи в цепи заземления могут привести к греющемуся нулевому проводу.

    3. Повреждение изоляции: Если изоляция провода повреждена, то ток может протекать через неправильные пути и вызывать нагревание.

    4. Проблема в распределительной коробке: Если нулевой провод подключен к неправильному месту в распределительной коробке, то это может привести к греющемуся проводу.

    5. Проблема в электрической арматуре: Если электрическая арматура, такая как выключатель или розетка, повреждена или неисправна, то это может привести к греющемуся проводу.

    В любом случае, греющийся нулевой провод может быть серьезной проблемой, которую нужно решать с помощью квалифицированного электрика.

      Комментарии:

    #8 написал: віктор | [цитировать]

    Дякую отримав гарну інформацію.
      Комментарии:

    #9 написал: Алексей | [цитировать]

    Нагрев нулевого провода может привести к различным негативным последствиям, включая перегрев и возгорание проводки, а также выход из строя электрических устройств. Чтобы избежать этих проблем, необходимо регулярно проверять состояние проводки и оборудования, не перегружать сеть и выбирать провода с соответствующим сечением. Также важно следить за исправностью приборов и правильно их устанавливать.

      Комментарии:

    #10 написал: Алексей | [цитировать]

    у нас в Садовом Товарищество стоит более 30 лет трансформатор 10Кв. Последние два года появился перекос фаз... на одной около 180 вольт, на другой более 270 вольт!... третяя фаза доходит до середины улицы и заканчивается... Можете подсказать, как решить нашу проблему?!...
    и ещё... трансформатор опечатан печатью РЭС, но они его не обслуживают!!!?...
      Комментарии:

    #11 написал: Игорь | [цитировать]

    Нулевой провод даже сим нагрузке  в 3ф сети будет греться  больше фазного.Представим три розетки от разных фаз но с общим нулем.к каждой подключена лампочка 230ватт все симметрично... подключаем амперметры в разрыв фазных проводов  к каждй лампе получаем 1А  1А 1А   и еще один амперметр в разрыв нулевого провода...Ой 3А и совсем не ноль!!! 

    Добавление комментария

    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.