Почему отгорает ноль, а не фаза

В том случае, если монтаж кабельных линий был выполнен правильно, отгорание ноля происходит из-за перегрузки нейтрали. Однако при равномерном распределении нагрузки ток в этом проводнике намного меньше, чем в фазных проводах, поэтому непонятно, почему отгорает ноль, а не фаза.

почему отгорает ноль_pochemu otgoraet nol

Что такое ноль

Питание большинства электроустановок и всех жилых районов осуществляется по четырёхпроводной трёхфазной схеме с трёмя фазными проводами и одним нейтральным.

Первоначально трёхфазные сети выполнялись по шестипроводной схеме с отдельным нулём для каждой фазы, позже отдельные нулевые провода были объединены в общую нейтраль и дано современное определение того, что такое ноль.

Особенностью трёхфазного электропитания является то, что все фазы сдвинуты относительно друг друга на 120°, благодаря чему токи в нейтральном проводе не складываются арифметически и, при одинаковой нагрузке в линейных проводах ток в нейтрали отсутствует.

почему отгорает ноль, а не фаза

Такая ситуация возможна только в теории, на практике по нулевому проводнику протекает уравнительный ток, который намного меньше линейных и служит для обеспечения равенства фазного напряжения.

При отгорании ноля и отсутствии такого тока напряжение в розетках, подключенных к разным фазам, распределяется обратно пропорционально мощности включённых электроприборов и может колебаться в диапазоне 0-380В.

Как поступает напряжение в квартиры

К многоквартирным домам и коттеджным посёлкам подходит 380В, а питание большинства бытовых электроприборов 220В. Для этого не требуются какие-либо преобразователи или трансформаторы. Дело в том, что оба этих напряжения присутствуют в трёхфазной электропроводке и носят название линейное и фазное.

как поступает напряжение в квартиру

Линейное напряжение 380В измеряется между двумя линиями или фазными проводами, а фазное 220В имеется между любой из фаз и нейтралью. Соотношение между ними определяется формулой Uл=√3Uф и для подачи в квартиру однофазного питания электропроводка подключается к одной из фаз и нейтрали.

Ток в нуле не равен нулю – правило Кирхгофа

Несмотря на то, что нейтральный провод называют нулём, в нем постоянно протекает уравнительный ток, однако он определяется не только величиной тока в фазных проводах, но и равномерностью распределения нагрузки.

Это связано с тем, что трёхфазная система описывается первым правилом Кирхгофа. Согласно этому закону алгебраическая сумма тока в подходящих проводах равна сумме токов в отходящих.

ток в нулевом проводе_tok v nulevom provode

В данной схеме подходящими являются линейные проводники, а отходящий провод это ноль. Напряжение в разных фазах сдвинуты на 120°, поэтому их алгебраическая сумма при равенстве величины равно нулю.

На самом деле такая ситуация возможна только в лабораторных условиях. Отличаются напряжение в разных фазах и величина нагрузки. Кроме того, совпадение фазы между током и напряжением в одной линии возможно только при подключении к ней исключительно активной нагрузки — нагревателей и ламп накаливания.

Все остальные бытовые приборы в зависимости от своей конструкции и принципа работы сдвигают фазу тока относительно напряжения. В результате токи в разных фазах сдвинуты не на 120°, поэтому их алгебраическая сумма будет отличаться от идеальной и может достигать величины тока в фазных проводах.

Информация! В настоящее время сечение нейтрального проводника в кабельных линиях равно фазным, а четырёхжильные провода заменены пятижильными, в которых более тонкий провод является заземляющим.

Почему отгорает именно ноль

Причина №1. Теоретически больших нагрузок на нейтрали нет, но оказывается, что ноль используется больше чем любая фаза, поэтому нулевой проводник работает больше их всех вместе взятых.

Это происходит потому, что жители приходят домой и включают нагрузку неравномерно (неодновременно). Например, житель первой квартиры пришёл и включил свет, электроплиту и чайники. В результате нагрузка по фазе А выросла. При этом ток идёт через фазу А и возвращается через ноль.

отгорает ноль в однофазной сети

нагрузка по нулевому проводу

Потом хозяин выключил электроприборы и включил ЖК-телевизор, в результате ток в этой фазе уменьшился. В это время житель в квартире два нагрузил фазу В и ток снова пошёл по этой фазе к нейтрали, потом он решил отдохнуть и включает электроприборы житель квартиры три и нагружает фазу C и снова ноль.

неравномерное включение потребителей

В итоге получается, что фазы работают попеременно, нагреваясь и остывая по очереди. При этом ноль работает всё время, поэтому контакт этого проводника во вводном щите в здании просто не успевал остывать. Фазы нагревались и остывали, а контакты ноля грелись постоянно, поэтому он и перегорает.

Причина №2. Есть ещё конечно ряд нюансов, почему отгорает ноль, а не фаза. Например, в наших домах появилось много приборов, которые выдают в сеть повышенные гармоники.

гармоники

Это способствует тому, что токи в нулевом проводе не складываются так, как положено для трёхфазной сети при сдвиге по фазе на 120°.

равномерная нагрузка по фазам

ток в нуле при равномерной нагрузке

Из-за того, что гармоники имеют другую частоту, правильное сложение сдвинутых под разным углом фаз не происходит и ток в нулевом проводнике может быть больше, чем в фазных проводниках.

Вывод

Причиной того, почему отгорает ноль, а не фаза, является постоянная нагрузка этого проводника, в то время как фазы работают попеременно.

Кроме того, его загружают гармоники, образующиеся при работе импульсных блоков питания и отсутствие правильного сложения токов при наличии индуктивных и ёмкостных нагрузок (электродвигателей и электронных приборов).

И поскольку ноль больше нагружен, то он чаще выходит из строя. Для защиты проводов от перегрузки необходимо устанавливать автоматический выключатель, однако в большинстве домов в качестве вводного автомата используется трёхфазное устройство, через которое проходят только фазные провода, а нейтральный проводник остаётся без защиты, причём его сечение меньше, чем у линейных проводников.

Раньше такая схема была оправдана, но с появлением большого количества импульсных блоков питания необходимо модернизировать щитки и кабельные линии с учётом современных требований ПУЭ и других нормативных документов.

Похожие материалы на сайте:
  • Почему ноль бьется током
  • Зачем нужны фаза и ноль
  • что делать если выбивает пробки
Ссылка на основную публикацию