Каждый электрик желает знать, где сидит фаза. Народная мудрость.
Когда речь идет о бытовой электрической сети, то в ней всегда присутствуют понятия "ноль" и "фаза". Так обозначаются проводники однофазной электрической сети. Казалось бы, что при подключении нагрузки ток в обоих проводах должен быть одинаков. Да, в доме или квартире так и будет. Различия начинаются дальше. Объясню подробнее.
Как устроена электросеть
От электростанции или понижающей подстанции к бытовым потребителям, как можно наблюдать, ток идет по четырем проводам. Три из них это фазы (их еще называют линейные провода) и один - нейтраль. График переменного тока представляет собой синусоиду и в каждой фазе он сдвинут относительно соседней на 120 градусов. Это очень удобно в промышленности, поскольку позволяет использовать эффективные и простые асинхронные двигатели. В быту нет необходимости в такой сложной системе, поэтому для каждого из потребителей используется один из фазных проводов. Вопрос - откуда взять второй провод?
Генераторы или трансформаторы подстанций для работы с трехфазным током имеют три обмотки, которые могут соединяться "звездой" или "треугольником" При соединении "звездой" провод нейтрали подсоединяется к точке соединения обмоток. При равномерной нагрузке, ток в нулевом проводе - "нейтрали" равен нулю, поэтому дли питания предприятий этот провод практически не используется. Он нужен лишь для однофазных потребителей.
Чтобы нагрузить подходящую к дому электрическую сеть равномерно, подключение квартир чередуют по каждой из трех фаз. Так же поступают и при подключении частных домов на улице. Вот и получается, что через выходящий из квартиры нулевой проводник проходит ток, такой же, как и через фазный, но поскольку квартир много и они подключены к разным фазам, то результирующий ток в нейтрали будет равен нулю.
Как обеспечивается безопасность
В теории прикосновение к нулевому проводнику безопасно, поскольку его потенциал равен так же нулю. На практике, стоя на заземленной поверхности, прикасаясь к, казалось бы, безопасному проводу, можно получить неслабый удар током. Для повышения безопасности на стороне подстанции точу соединения фаз и нейтраль заземляют. Такая сеть называется сетью с эффективно заземленной нейтралью или, в соответствии с международным обозначением - TN-C.
Данная сеть имеет тот недостаток, что при обрыве нулевого проводника электрический прибор оказывается под фазным напряжением. Для увеличения безопасности стали использовать систему TN-S, в которой от подстанции к потребителю подходило два нейтральных провода - рабочий и защитный, которые объединялись в самой подстанции. При обрыве нуля или коротком замыкании внутри устройства оно переставало функционировать, но оставалось в то же время, соединенным с заземлением.
Существует множество разновидностей систем питания с различной степенью защищенности, но в рамках одной статьи подробно рассмотреть все довольно затруднительно, да и конечному потребителю такие особенности не особо важны.
В отдельной статье я расскажу, как отличить фазный провод о нейтрального, какие приборы и устройства при этом можно использовать.