Nulový vodič v třífázovém obvodu: účel a funkce
Fráze o „nulové vyhoření„Každý z nás už to asi slyšel.“ Proč má tajemná nula tendenci neustále vyhořet? Abychom do této problematiky vnesli trochu jasno, je potřeba si připomenout něco ze středoškolského kurzu fyziky.
Pro jednofázový obvod je „neutrální“ jednoduše název pro vodič, který nemá vysoký potenciál vzhledem k zemi. Druhý vodič v jednofázovém obvodu se nazývá „fáze“ a má vysoký potenciál střídavého napětí vůči zemi (u nás nejčastěji jen 220 V). Jednofázová nula nevykazuje žádnou tendenci k vyhoření.
Problém je v tom, že všechny elektrické komunikace (tj. elektrické vedení) jsou třífázové. Uvažujme obvod „hvězda“, ve kterém se objevuje pojem „neutrální vodič“.
Střídavé proudy každé fáze ve třech stejných zátěžích jsou fázově posunuty přesně o jednu třetinu a v ideálním případě se navzájem ruší, takže zátěž v takovém obvodu se obvykle nazývá třífázová koncentrovaná zátěž. Při takovém zatížení je vektorový součet proudů ve středu nulový. Nulový drát, připojený ke střednímu bodu, prakticky není potřeba, protože jím neprotéká žádný proud. Menší proud se objeví pouze tehdy, když zátěže na každé fázi nejsou úplně stejné a vzájemně se úplně neruší. V praxi má mnoho typů třífázových čtyřžilových kabelů neutrální jádro polovičního průřezu. Nemá smysl plýtvat nedostatkovou mědí na vodiči, kterým neprotéká prakticky žádný proud. Třífázová nula také nevykazuje tendenci k vyhoření při třífázové koncentrované zátěži.
Zázraky začínají, když jsou jednofázové zátěže připojeny k třífázovým obvodům. Na první pohled je to stejný případ, ale je tu jeden malý rozdíl. Každá jednofázová zátěž je zcela náhodně vybrané zařízení, to znamená, že jednofázové zátěže nejsou stejné. Je bláhové si myslet, že různé jednofázové spotřebiče budou odebírat vždy stejný proud. Jednofázové zátěže v třífázových obvodech se vždy snaží co nejvíce přiblížit třífázové zátěže. To znamená, že při připojování jednofázových spotřebičů do třífázové sítě se snaží rozdělit svůj výkon do různých fází tak, aby každá fáze nesla přibližně stejnou zátěž. Úplné rovnosti ale není dosaženo nikdy a je jasné proč. Spotřebitelé náhodně zapínají a vypínají svá elektrická zařízení, čímž neustále mění zátěž své fáze.
V důsledku toho téměř nikdy nedochází k úplné kompenzaci fázových proudů ve středním bodě, ale proud v nulovém vodiči obvykle nedosahuje maximální hodnoty rovné nejvyššímu proudu v jedné z fází. To znamená, že situace je nepříjemná, ale předvídatelná. Veškeré rozvody jsou na to určeny, a nulové vyhoření obvykle se to nestane, a pokud ano, je to extrémně vzácné.
Tato situace se vyvinula v 90. letech XNUMX. století. Co se do této doby změnilo? Spínané napájecí zdroje se rozšířily. Tento zdroj energie se používá téměř pro všechna moderní domácí zařízení (televizory, počítače, rádia atd.). Celý proud takového zdroje proteče pouze jednu třetinu půlcyklu, to znamená, že charakter odběru proudu je velmi odlišný od charakteru odběru proudu klasickými zátěžemi. V důsledku toho vznikají v třífázové síti další pulzní proudy, které nejsou ve středním bodě kompenzovány. K tomu nezapomeňte přidat nekompenzované proudy způsobené přítomností jednofázových zátěží v třífázové síti. V takové situaci často prochází neutrálním vodičem proud, který se blíží nebo překračuje největší proud jedné z fází. Toto jsou podmínky příznivé pro „nulové vyhoření“.
Vodiče v třífázových kabelech mají stejný průřez, vypočtený podle maximálního zatěžovacího výkonu, proto má nulový vodič stejný průřez jako kterýkoli z fázových vodičů a dnes jím může protékat více proudu než skrz jakýkoli fázový vodič. Ukazuje se, že nulový vodič pracuje za podmínek přetížení a zvyšuje se pravděpodobnost jeho spálení.
A tak jsme v 90. letech minulého století, aniž bychom to sami tušili, vstoupili do éry „nulového vyhoření“. Každým dnem se situace zhoršuje. S vysokou pravděpodobností „nulového vyhoření“ je třeba počítat i při budování domovních elektroinstalací.
Nulový vodič je vodič používaný k vyrovnání napětí ve fázích. Pokud chybí nebo je poškozen, zařízení připojená k fázi mohou shořet a dokonce může dojít k požáru. Proto je nutné znát zásady práce s ním.
Co je neutrální vodič?
Při práci s elektřinou vyžaduje nulový vodič zvláštní pozornost. Co to je, není vždy známo lidem, kteří se profesionálně nezabývají elektrickými sítěmi, a často mají mylnou představu, že neutrální kabel je pouze uzemnění. Ve skutečnosti nulový vodič spojuje nuly instalací v třífázových obvodech. Když je na každou z těchto tří fází aplikována jiná zátěž, objeví se neutrální posun, což způsobí narušení symetrie napětí, to znamená, že porušení symetrie zátěže vede k tomu, že někteří spotřebitelé obdrží snížené napětí, zatímco jiní obdrží zvýšenou.
Při jeho snížení začne připojené elektrické zařízení pracovat nesprávně a při jeho velkém zvýšení se přetížením porouchá jakákoliv elektronika a může dojít k požáru. Vyrovnání zajišťuje rovnováhu mezi přepětím a podpětím. To je role nulového vodiče v elektrickém obvodu.
Princip činnosti nulového vodiče
Tento vodič, spojující nuly elektrických instalací s různým zatížením, vyrovnává vedení s vysokým napětím a vedení s nízkým napětím. Nárůst a pokles jsou důsledkem toho, že každý z nich zaměstnává spotřebitele s různou spotřebou energie.
Jaké je nebezpečí poškození nulového vodiče? 
Za prvé, každý, kdo pracuje s vysokonapěťovými elektrickými sítěmi, by si měl být vědom důsledků přerušení nuly, protože přerušení může vést nejen ke zničení drahého zařízení a požárům, ale také ke smrti uživatelů tohoto zařízení. Zajišťuje stejné potenciální rozdíly ve vedení s různým zatížením. A teď si představte, že žádná rovnost neexistuje. Na jednom bude například 340 voltů a na druhém jen 100 voltů. To znamená, že na vedení s větším potenciálovým rozdílem dojde k vyhoření zařízení k němu připojeného. A nezapomeňte, že izolace může být také porušena.
- mechanické poškození člověkem nebo přírodními podmínkami,
- zkrat, který vedl k vyhoření,
- špatné spojení,
- stará elektroinstalace.
Úkoly a účel nulového vodiče
Hlavním úkolem je vyrovnat napětí ve fázích. Rozdíl potenciálů v každé fázi musí být stejný. To samozřejmě neznamená, že díky němu bude ve všech třech fázích naprosto stejné napětí. Ne, potenciální rozdíl se bude mírně lišit kvůli odporu samotného neutrálu, ale zůstane v normálních mezích.
Znovu uzemněte nulový vodič
Opakované uzemnění – uzemnění, které se opakuje po celé délce nulového kabelu. Pokud znovu uzemníte nulový ochranný vodič obvodu, sníží se pravděpodobnost úrazu elektrickým proudem v důsledku oddělení nulového kabelu a připojení fáze k tělu po místě, kde došlo k přerušení, ale bude zcela neodstraní nebezpečí, tj. nepovede ke stejným bezpečnostním podmínkám, jaké existovaly před rozpadem.
Co je zemnící a neutrální vodič
Nulový vodič také vyrovnává potenciály v několika fázích. Úkolem neutrálu je podle PUE poskytovat proud spotřebitelům. Musí být připojen k pevně uzemněnému neutrálnímu bodu transformátoru. V soukromých domech a bytech, kde se používají jednofázové elektrické sítě, musí být k provozu zařízení dva kabely: fázové a nulové. „Nula“ je připojena k „země“ a její potenciál se musí rovnat 0. Je připojen k „země“ pomocí zemní smyčky. V souladu s tím by nemělo být žádné napětí. Pokud dojde k přerušení komunikace s ním během provozu zařízení, bude pod stejným napětím jako ve fázi, respektive – 220. Na moderních schématech je označeno písmenem N a v sovětských dokumentech, již zastaralých, číslem 0 Podle PUE musí být kabel pokryt modrou izolací.
Zemnící vodič je podle PUE nutný z bezpečnostních důvodů. Za normálních podmínek na něm není žádné napětí a jako vodič funguje pouze v případě, že je poškozena izolace vodivé fáze nebo neutrálu. Proto je nutné uzemnění, aby v případě poruchy nevznikly další problémy. Například, když je ochrana vaší chladničky poškozena a chladnička samotná není uzemněna, dotyk se bude rovnat dotyku s fází 220 V, ale pokud je chladnička uzemněna, nezpůsobí elektrický šok, protože potenciál zmizí do země.
Ochranný vodič je označen písmeny „PE“. Podle pravidla musí být jeho izolace natřena žlutými a zelenými pruhy. Pokud má schéma označení „PEN“, znamená to, že nulový a ochranný vodič jsou spojeny do jednoho. Takový kabel by měl být natřen modrou barvou se žlutými a zelenými pruhy na koncích.
Pro vyrovnání různých napětí jsou všechny konce fázových vinutí spojeny do uzlu, který se nazývá neutrální bod, pro který se při zapojení do „hvězdy“ používá neutrální vodič. Hvězdicový obvod s neutrálem se v praxi používá, protože v něm při jakékoliv zátěži nedochází k fázovému nesymetrickému napětí, tzn. všechna fázová napětí jsou stejná.
Pokud vezmete v úvahu vše výše uvedené, pak pravděpodobně chápete zásadní význam neutrálního kabelu, který vyrovnává napětí v několika fázích, protože jeho absence hrozí vážnými problémy – od poškození a ztráty zařízení až po požáry a dokonce i riziko smrtelného elektrický šok osobě.