Переменный электрический ток – вещь коварная. Коварен он тем, что человек не может при помощи органов чувств определить, есть напряжение или оно отсутствует. Но есть и другое коварство - порой даже простые вопросы, например, почему фаза бьёт током, а ноль не бьёт, способны поставить в тупик даже самого матёрого электрика. Вот где настоящее коварство!
Известно, что ток – это направленное движение электронов. А если ток протекает в замкнутой цепи, то где же та грань, после которой опасные электроны, становятся безопасными? Так ли это на самом деле?
Статьи на эту интересную тему будут приведены в конце.
Что такое фаза?
Справедливости ради нужно отметить, что понятие «фаза» широко используется для обозначения самых разных явлений. Например, всем известны словосочетания: фаза быстрого или медленного сна, а также фаза Луны. Казалось бы, какое отношение всё это имеет к электротехнике?
Может, для некоторых, это будет открытием, но слово «фаза» к нам пришло из греческого языка и обозначало оно ступень, стадию или период некоего процесса.
Что такое фаза для переменного тока?
Перейдём к переменному току. Как нам известно из школьного курса физики, переменный ток отличается от постоянного тока тем, что с течением времени он меняется не только по величине, но и по направлению.
Хотя под такое определение подходит любой ток, меняющийся как угодно произвольно, нам интересен переменный ток, изменяющийся по синусоидальному закону.
Всю эту красоту можно описать формулой:
i=Im*sinωt
где Im – это амплитуда, то есть наибольшее значение переменной величины;
ωt – это и есть некий угол или фаза. Другими словами – это независимая переменная, описывающая колебательный процесс, от которой зависит значение функции. Фаза меняется пропорционально времени.
Сдвиг по фазе
Не будем дальше лезть в дебри электротехники, а вспомним устройство трёхфазного генератора. Если всё упростить, то мы имеем три обмотки в статоре, расположенные под углом в 120° относительно друг друга и ротор с постоянным магнитом.
Ротор вращается, соответственно, в обмотках будет наводиться переменный ток. Ну а раз, обмотки смещены относительно друг друга на 120°, то и получаемые синусоиды будут смещены на аналогичную величину. Иными словами, синусоидальные токи будут сдвинуты по фазе. На графике показаны напряжения, которые будут иметь разные фазы. На рисунке они обозначаются разным цветом и буквами А, В и С.
Почему бьёт?
Вроде бы всё понятно, но по-прежнему нет ответа на вопрос: почему фаза бьёт током, а ноль не бьёт? Настало время перейти к решению и этого вопроса.
Однако начнём, как всегда, издалека. ;))) Внимательные читатели, наверняка уже заметили, что каждая фазная обмотка на генераторе имеет начало и конец.
Хорошо, по-другому ведь и быть не должно, так? А сколько проводов на линии электропередач 380 В? Как правило, там четыре провода: три фазных и один нулевой. Как же подключать фазы?
На рисунке обмотки трансформатора и обмотки некоего потребителя, например, трёхфазного электродвигателя подключены по схеме «звезда». Конечно, есть и другие способы подключения, но сейчас, звезда нас вполне устраивает. Также на рисунке не указаны системы заземления, ведь для ответа на наш вопрос не нужно разбирать всё типы таких систем.
Важно другое – разность потенциалов. Напряжение между двумя фазами, то есть линейное напряжение, равно 380 В, а напряжение между фазным и нулевым проводом, то есть фазное напряжение равно 220 В. В свою очередь, потенциал нулевого рабочего проводника равен потенциалу земли, то есть напряжение на нём, теоретически, равно 0 В.
Итак, если человек, стоя на земле, потенциал которой равен 0 В, прикоснётся к фазному проводу (или к металлическому корпусу, на котором присутствует потенциал фазы, как на картинке), то он станет элементом электрической цепи и через его тело будет протекать ток. Сила тока будет зависеть от сопротивления тела человека.
Можно предположить, что, прикоснувшись к нулевому проводу, у которого потенциал равен нулю, человек не получит удар током. Ведь в таком случае нет и разности потенциалов. А значит, тока не будет, и удара тоже.
Заключение
В теории теперь всё понятно. Но в реальной жизни всё может оказаться намного сложнее. Ведь по нулевому проводнику может протекать уравнительный ток, если фазы нагружены неравномерно. Да и заземляющий проводник может быть повреждён. Тогда на нулевом проводнике или корпусах оборудования может появиться опасное напряжение.
Так, что для собственной безопасности лучше считать, что любой проводник находится под напряжением, если обратное не доказано при помощи проверенных указателей напряжения.
Берегите себя и соблюдайте требования правил эксплуатации электроустановок!
Статьи в тему:
-----------------------------------
Подписывайтесь на Дзен СамЭлектрик.ру и делитесь опытом в комментариях!
Внимание! Автор делится своим мнением и не гарантирует, что всё написанное на этой странице - истина. За ваши действия и за вашу безопасность ответственны только вы!
Скачать
свежие версии ПУЭ, СП, а также полезные книги и файлы можно с блога СамЭлектрик.ру.