Почему нельзя делать опыт короткого замыкания фазы при включенном нулевом проводе

Обновлено: 05.05.2024

Длинное замыкание, что это? Основы электричества простыми словами.

Приветствую на своём канале, в прошлой статье , мы разобрали, что такое фаза и ноль. Из неё мы поняли, что все электроприборы соединяют фазу и ноль вместе и поэтому работают.

Однако, тогда возникает вопрос, если мы на прямую возьмём фазовый провод и нулевой и соединим их вместе, будет что? Правильно, всё пыхнет, задымится, вышибет автоматы, пожар, катастрофа, спасаем детей, собак и кошек, любимая - бросай всё и спасайся сама. Что то я расфантазировался. Вернёмся к теме.

Случится короткое замыкание - это всем понятно, но почему? Ведь почти все электроприборы, подключённые к сети делают тоже самое. Соединяют фазу и ноль.

Очень интересное и не совсем понятное явление, будем разбираться.

Если мы соединяем провода друг с другом, получаем что? - Правильно. Короткое замыкание.

Если мы соединяем провода через "нагрузку", лампочку к примеру, получаем что? - Неправильно. Получим мы, не "ничего", а так называемое "Длинное замыкание".

То есть, ток будет проходить через лампочку, которая является сопротивлением и забирает свою часть преобразуя электрическую энергию, в тепловую.

Но, если мы соединяем провода без нагрузки (лампочки), сопротивления нет, сила тока многократно увеличивается, ток стремится как можно быстрее убежать по пути наименьшего сопротивления. Проводка, люди, кони и имущество, просто не могут выдержать такого потока мощной разрушительной энергии и всё горит и плавится.

Ток короткого замыкания, во много раз превышает токи штатной, "нормальной" работы электросети.

Почему ток резко возрастает, объясняет закон Ома.

Если коротко, он говорит о том, что ток равен напряжению разделённому на сопротивление (i=u/r).

Из этого следует, что если убрать из этой формулы сопротивление (именно это происходит при к.з. - мы делаем значение сопротивления очень маленьким), cила тока, резко возрастает.

Проводка не рассчитана на такое количество энергии, а деваться ей куда то нужно. Поэтому, при КЗ провода очень быстро нагреваются и плавятся, а их изоляция от нагрева загорается.

Представьте водопроводную трубу, идёт эта труба к небольшому фонтанчику, в трубе куда больший напор воды, чем тот, что бьёт из фонтанчика, напор и количество воды фонтанчика, регулируется сопротивлением - краном, который, пропускает лишь малую часть.

Всё хорошо, всё здорово.

Нужно исправлять ситуацию, берём большую кувалду и шарахаем по трубе сделав огромное технологическое отверстие!

Вся вода, устремится выплеснутся именно из этой бреши, а не из фонтанчика. Почему? Да потому что, там для неё путь наименьшего сопротивления. И конечно же поток будет куда сильнее.

Подведём итог: Подключая прибор в сеть, мы просто открываем кранчик фонтанчика, а соединяя разнопотенциальные провода - ударяем кувалдой по трубе.

В первом случае, это штатная работа, во втором, аварийная и нужно срочно отключать бушующую энергию от источника пока всё не затопило, а в случае с электрикой, пока всё не сгорело.

Для этих целей существуют автоматические выключатели, как только проходящий через них ток начинает превышать допустимые значения, они размыкают цепь.

О том, как правильно выбрать автоматические выключатели и осуществить их монтаж, я расскажу в своей следующей статье, подписывайтесь чтобы не пропустить. было интересно? - Оставляйте комментарии, ставьте лайки.

Почему нельзя делать опыт короткого замыкания фазы при включенном нулевом проводе?

Смотря где такой опыт проводится.. .
Например сетях до 1 кВ, где по умолчанию есть ноль, измеряют ток однофазного к. з. (к. з. на землю) с помощью специального прибора.

Остальные ответы

Потому что надо сначало сдать технику безпастности, и изучить что куда включать!

А куда ты её можешь ещё замкнуть кроме нуля?

Я не знаю что у тебя там за опыты. Мне по работе приходится подобное делать. Все это называется измерение тока КЗ. Меряется блоком приборов: замыкатель и измеритель. Но просто так замыкать между собой фазу и ноль категорически не советую.

Теоретические основы электротехники в экспериментах и упражнениях. Практикум в среде Electronics Workbench

В пособии приведены основные сведения о системе схемотехничекого моделирования Electronics Workbench. На примерах решения типовых задач по электротехнике показаны основные возможности программы. Сборник содержит описания лабораторных работ по установившимся режимам линейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами, переходным процессам линейных электрических цепей и установившимся режимам нелинейных цепей с методическими указаниями по их выполнению с учетом специфики среды Electronics Workbench. Предназначено для самостоятельной работы студентов Электротехнического института Томского политехнического университета.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.

Роль нулевого провода

б) Нулевой провод необходим на случай аварийного режима:

- Короткое замыкание фазы. Если нет нулевого провода, то на оставшихся фазах нагрузки, вместо фазного напряжения будет действовать линейное напряжение (в корень из 3 раз большее), что приведет к выходу оборудования из строя. Если нулевой провод подключен, напряжение на нагрузках не изменится.

- Обрыв фазы. При отсутствии нулевого провода оставшиеся фазы оказываются соединены последовательно и включены на линейное напряжение, следовательно, напряжение на них уменьшится. Если нулевой провод подключен, напряжение на нагрузках не изменится.

Практически ток в нулевом проводе в 2 – 3раза меньше тока в линейных проводах, поэтому нулевой провод выполняется меньшим сечением. Обрыв нулевого провода крайне нежелателен, поэтому предохранители в него не ставят.

Пример:

Нагрузка соединена звездой,

Характер нагрузки индуктивный. Определить: I_Ф, I_Л, R_Ф, P, S, Q.

Ток в нулевом проводе равен 0, следовательно, нагрузка равномерная.

Определим мощности цепи:

Построим векторную диаграмму:

Руководство к лабораторным работам по теоретическим основам электротехники в программной среде Electronics Workbench. Часть 1

Руководство предназначено для студентов всех направлений и специальностей электротехнического института, электротехнических специальностей физико-технического, инженерно-экономического и заочного факультетов Томского политехнического университета, учебные планы которых включают дисциплину "Теоретические основы электротехники" (ТОЭ). Руководство разработано на кафедре ТОЭ ТПУ и посвящено исследованию установившихся режимов линейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами на их физических моделях. В нем содержатся методические указания по моделированию физических лабораторных работ в программной среде Electronics Workbench (EWB).

Подготовка к работе

Проработав теоретический материал, ответить на вопросы.

Какая нагрузка считается симметричной? Какой трехфазный источник называют симметричным?

1. Что такое фазные и линейные напряжения? Записать уравнения связи между линейными и фазными напряжениями при соединении нагрузки симметричной и несимметричной звездой.

2. В схеме без нулевого провода (рис. 9.2, а) уменьшение (увеличение) активной нагрузки фазы А приводит к смещению нулевой точки нагрузки на диаграмме напряжений. В какую по сравнению с симметричной звездой сторону?

3.
Куда сместится нулевая точка на диаграмме в случае короткого замыкания фазы А и куда – при обрыве этой фазы?

4. Возможно ли смещение нейтральной точки нагрузки на диаграмме напряжений при включенном нулевом проводе, если его сопротивление равно нулю?

5. Почему нельзя делать опыт короткого замыкания фазы при включенном нулевом проводе.

6.
Для случая включения в фазу А катушки с параметрами R, L (цепь без нулевого провода) на диаграмме построены все напряжения и токи двух других фаз (рис. 9.3).

7. Как, зная токи в фазах В и С, по диаграмме определить направление вектора тока фазы А и угол сдвига фаз j катушки? И как затем рассчитать ее параметры, используя измеренные ток и напряжения на катушке?

8. Куда сместится нейтральная точка n на диаграмме рис. 9.3,б, если в фазу А схемы рис. 9.3,а вместо катушки включить конденсатор?

Программа работы

1. Измерить линейные и фазные напряжения трехфазного генератора. Значения этих напряжений внести в табл. 9.2 и 9.3 соответственно (столбец «Примечание»).

Таблица 9.1

Вариант
R₁	кОм	4,7	2,2	4,7	2,2	4,7	2,2	4,7	2,2	4,7	2,2
R₂	Ом
C	мкФ	1,22	1,47	1,22	1,47	1,22	1,47
Ос. фаза	А	А	В	С	В	С	А	В	С	А

2. Собрать схему, показанную на рис. 9.1,а, и снять показания приборов в симметричном режиме. Подсчитать отношение U_Л /U_Ф.

Результаты измерений внести в верхнюю строку табл. 9.2.

Таблица 9.2

Данные опыта	Результаты расчета	Режим работы особой фазы	Примечание U_Ф = В
U_А	U_В	U_С	U_nN	I_А	I_В	I_C	U_nN
В	В	В	В	мА	мА	мА	В	U_Л = В U_Л /U_Ф=
R=1кОм	Сим.рeжим
а)	Цепь без нулевого провода
б)
в)
г)
д)
КЗ

3. Снять показания приборов в трехпроводной цепи (без нулевого провода) в следующих режимах (изменение нагрузки производится в особой фазе):

а) уменьшение активной нагрузки, для чего сопротивление R=1 кОмследует заменить на R₁ > R ;

б) увеличение активной нагрузки, для чего сопротивление R следует заменить на R₂ < R ;

в) отключение нагрузки (удалить резистор, оборвав особую фазу);

г) включение индуктивности L в особую фазу;

д) включение емкости C в особую фазу.

4. Снять показания приборов в режиме короткого замыкания особой фазы, для чего необходимо заменить миниблок нагрузки переходником в виде штепсельной вилки.

Результаты всех измерений (пп. 3, 4) внести в табл.9.2.

5. Вычислить токи в фазах нагрузки по закону Ома (пп. 2, 3, 4). В режиме короткого замыкания ток особой фазы определить из диаграммы по первому закону Кирхгофа. Результаты вычислений также внести в табл. 9.2.

6. Построить топографические диаграммы напряжений, совмещенные с лучевыми диаграммами токов для всех режимов.

Всего 7 диаграмм, построение каждой из которых следует начинать с неизменного для всех диаграмм равностороннего треугольника линейных напряжений. Положение нейтральной точки нагрузки n на диаграммах несимметричных режимов п. 3 при отсутствии нулевого провода определяется с помощью засечек циркулем.

7. Определить напряжение смещения нейтралей U_nN из диаграмм для трехпроводной цепи. Результаты также внести в табл.9.2 и построить графики зависимостей U_Ф особой фазы и U_nN от тока этой фазы при изменении её активной нагрузки от холостого хода до короткого замыкания.

8. Собрать цепь по схеме рис. 9.1,б и снять показания приборов в симметричном режиме работы. Убедиться, что фазные токи равны, а ток в нулевом проводе отсутствует.

9. Исследовать четырехпроводную (с нулевым проводом) цепь в тех же режимах, что и в п. 3. Результаты измерений внести в табл.9.3.

Таблица 9.3

Данные опыта и расчета	Режим работы особой фазы	Примечание U_Ф = В
I_А	I_В	I_C	I_NO	I_NP
мА	мА	мА	мА	мА	U_Л = В
а)	Цепь с нулевым проводом
б)
в)
г)
д)

10. Построить лучевые диаграммы токов, совмещенные с топографическими диаграммами напряжений для всех режимов п. 8.

Указание. Всего 5 диаграмм, построение каждой из которых следует начинать с неизменных для всех диаграмм равностороннего треугольника линейных напряжений и фазных напряжений, соединяющих центр тяжести треугольника с его вершинами.

11. Определить ток в нулевом проводе I_NP по первому закону Кирхгофа из диаграмм. Результаты также внести в табл. 9.3.

Порядок выполнения экспериментальной части

1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.

2. Собрать электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рис.1), используя в качестве приёмников z_фнабор сопротивлений R_ф. Установить симметричную нагрузку (R_a = R_b = R_c)и показать схему преподавателю или лаборанту.

3. Замкнуть ключ S, включить напряжение с помощью автоматического выключателя QF и измерить линейное напряжение U_л,фазные напряжения приёмника U_a, U_b, U_c, фазные токи I_a, I_b, I_c и ток в нулевом проводе I_n. Убедиться, что в симметричном режиме .Полученные значения занести в таблицу.

4. Отключить нулевой провод и повторить предыдущие измерения, дополнительно измерив смещение нейтрали U_nN. Полученные значения напряжений и токов занести в таблицу.

5. Исследовать несимметричные режимы работы трёхфазной цепи с нулевым проводом и без нулевого провода, уменьшая и увеличивая сопротивление в заданной преподавателем фазе. Полученные значения напряжений и токов занести в таблицу.

6. Исследовать режим холостого хода в заданной фазе трёхфазной цепи с нулевым проводом и без него. Полученные значения напряжений и токов занести в таблицу.

7. Исследовать режим короткого замыкания в заданной фазе трёхфазной цепи без нулевого провода. Полученные значения напряжений и токов занести в таблицу.

8. Исследовать несимметричный режим работы трёхфазной цепи с нулевым проводом и без нулевого провода, включив в заданную фазу вместо сопротивления R_фконденсатор, выбрав его ёмкость С равной 20 - 40 мкФ. Полученные значения напряжений и токов занести в таблицу.

9. По экспериментальным данным построить векторные диаграммы напряжений и токов (см. Приложение), для режимов, указанных в таблице.

10. По результатам физического эксперимента сделать выводы.

Режим	Нулевой провод	Напряжения, В	Токи, мА	Диаграмма
U_a	U_b	U_c	U_nN	I_a	I_b	I_c	I_n
Симметричная нагрузка	вкл.
откл.
Уменьшенное сопротивление фазы……	вкл.
откл.
Увеличенное сопротивление фазы……	вкл.	+
откл.	+
Холостой ход в фазе……..	вкл.
откл.	+
К. з. в фазе……..	откл.	+
Конденсатор в фазе…….	вкл.	+
откл.	+

Контрольные вопросы

1. Каково соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями в симметричной трёхфазной цепи при соединении приёмников звездой ?

2. Каково назначение нулевого провода ?

3. Чему равен ток в нулевом проводе ?

4. Как вычислять мощность, потребляемую трёхфазной цепью при соединении приёмников звездой ?

5. Почему опыт короткого замыкания в одной из фаз можно проводить только при отключенном нулевом проводе ?

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Векторная диаграмма напряжений для соединения приёмников звездой без нулевого провода строится методом засечек. Откладываются в масштабе напряжений из точки N три вектора фазных напряжений трёхфазного генератора U_A, U_B, U_C. Из концов построенных векторов делаются засечки радиусами, равными соответственно фазным напряжениям приёмника U_a, U_b, U_c.Точка пересечения трёх засечек с некоторой погрешностью даёт точку n, которая определяет положение вектора напряжения смещения нейтрали U_nNи положения векторов U_a, U_b, U_c. Диаграмма токов строится относительно векторов фазных напряжений нагрузки.

Фаза на нулевом проводе.

В новостройке переносили розетку. При отключенном вводном квартирном автомате (разрывает фазу и ноль) дважды ударило током – когда снимали последний провод с розетки и когда раскручивали два провода заземления в распаячной коробке (перед этим скрутки фазных и нулевых проводов раскрутились без проблем). Вызвала электрика из ЖЭУ– при отключенном автомате, лампочка тестовой отвертки горела на нулевом проводе, а на фазе и земле не горела. Оказалось, что в этажном щитке (на четыре квартире) к моей нулевой шине (после автомата) был подключен какой-то левый провод, а второй провод этого же кабеля был подключен к фазной клемме до автомата. Снизу в щиток приходят три толстых (около 1 см диаметром) многожильных фазных провода подписанные А, В и С. От клеммы фазы А и С отходит по одному толстому проводу (каждый на одну квартиру), от клеммы фазы В два толстых провода (на две квартиры) и еще один тонкий, который соединяется с проводом прикрученным к моей нулевой .шине в кабель и уходит куда-то наверх (на техэтаж?). Моя квартира (третья на этаже) возможно подключена к этой же самой клемме фазы В, но точно сейчас сказать нельзя щиток уже закрыт. Вся проводка от строителей разноцветеная ( белый, синий, желто-зеленый), а в «левом» кабеле оба провода белого цвета, электрик сказал, что подключить его могли антеннщики (или, как я думаю, домофонщики). Электрик снял провод с моей нулевой шины и прикрутил к нулевой клемме до автомата и все стало нормально –лампочка на отвертке на нулевом проводе гореть перестала.
Скажите пожалуйста, чем для моей проводки было опасно такое подключение? Почему вообще нулевой провод оказался под напряжением – получается на другом конце левого кабеля был какой-то включенный прибор?
Есть ли вероятность, что у меня в квартире было сразу две фазы, или это сразу же было заметно? Перед заменой розетки работал перфоратор и лампочка горела вроде как обычно, других электроприборов нет.
А если у меня на нулевом и фазном проводе была одна и та же фаза (вот это мой мозг уже не в состоянии осилить -в электрике я к сожалению не разбираюсь). Или в этом случае ничего страшного, все бы работало нормально, пока не отключили автомат и не замкнули ноль и землю? Меня вообще-то напугал вид земляного провода до распаечной коробки– медь была покрыта черным налетом даже под изоляцией. Или это просто следствие короткого замыкания – когда ударило током при распутывании проводов? Но тогда получается, что в таком же состоянии у меня вся проводка до щитка?
Помогите, пожалуйста, разобраться.

Короткое замыкание между нулём и землёй

Подскажите, пожалуйста, в электрике не совсем шарю.
После ремонта при включении дифференциального автомата на розетки ванной его стало сразу выбивать. При тестировании разных кейсов понял, что где-то соединяются ноль и фаза (видимо, когда сверлили натяжной потолок).

Подскажите, разве может быть короткое замыкание между нулём и землёй? Разве короткое замыкание не должно происходить с фазой?

08.06.2020 в 11:08

OrangeMarik написал:
Подскажите, разве может быть короткое замыкание между нулём и землёй? Разве короткое замыкание не должно происходить с фазой?

Короткое замыкание происходит там, где его устроили кривые руки или другие причины. А для кривых рук, как известно, никаких ограничений нет.

Да, замыкание между нулём и землёй тоже приводит к мгновенному срабатыванию выключателей дифференциального тока. Ищите, устраняйте замыкание.

08.06.2020 в 12:09

AlexeyL , Спасибо за ответ.

Боимся, что провод может быть пробит не там, где потолок крепился, а где-то в плитах перекрытия (исходная проводка была в плитах, потом дополняли её по потолку.

Если это дело не в натяжном потолке, а в плитах перекрытия, то можно ли для этой группы просто землю обрезать и не подключать её? Тогда же не будет короткого замыкания?

08.06.2020 в 12:21

OrangeMarik написал:
Если это дело не в натяжном потолке, а в плитах перекрытия, то можно ли для этой группы просто землю обрезать и не подключать её? Тогда же не будет короткого замыкания?

Нельзя. Срабатывание диффа указывает на утечку с N или L. Не обязательно на линию PE. Возможно на арматуру, на какую-то металлоконструкцию. Через непросредственный пробой изоляции крепежом или через дефект изоляции в мокрую среду. Хорошо если N. До поры до времени это условно-безопасно. Если L, опасно для жизни.

В общем случае до устранения причин срабатывания дифференциальной защиты пользоватья аварийной линией нельзя.

08.06.2020 в 12:51

OrangeMarik написал:
то можно ли для этой группы просто землю обрезать и не подключать её? Тогда же не будет короткого замыкания?

Неизвестно. Как уже сказали, замыкание может быть не на провод PE, а на другое железо.

Расскажите подробно, как и что Вы тестировали? Нюанс в том, что в нормальной, исправной проводке многоквартирного дома ноль и земля обязательно соединены накоротко на вводе в дом, и прозванивание между ними не даст короткого замыкания только в том случае, если рабочий ноль где-то разорван двухполюсным автоматом или УЗО.

08.06.2020 в 14:59

AlexeyL , как и что я тестировал:

Подключил фазу этой группы к простому автомату, ноль не подключал, землю оставил подключённой - автомат не вырубило, на конце группы в подрозетнике фаза была под напряжением.

Подключил ноль этой группы к простому автомату (то есть ноль группы использовал как фазу), фазу не подключал, землю оставил подключённой - автомат вырубило.

Я так понял, что фаза не пробита, пробиты только ноль и земля. Поэтому если землю просто везде убрать, то вроде должно всё нормально заработать (единственное, что без земли).

P.S. извиняюсь, в электрике не сильно понимаю, поэтому не всю терминологию могу понимать.

08.06.2020 в 15:45

OrangeMarik написал:
Я так понял, что фаза не пробита, пробиты только ноль и земля.

Похоже на правду. Но способы Ваши были весьма рискованными для жизни: разумнее купить простейший мультиметр, умеющий измерять сопротивление.

OrangeMarik написал:
Поэтому если землю просто везде убрать, то вроде должно всё нормально заработать (единственное, что без земли).

Будет опасно (поскольку без земли), и может выбивать непредсказуемо. Поскольку дифавтомат способен реагировать на любые нарушения изоляции, в том числе на контакт между нулём и сторонними проводящими частями. А изоляция на нуле нарушена, это мы уже знаем.

Для начала, я бы разобрал и проверил все розетки на повреждённой линии. Очень часто внезапное замыкание случается именно в них, из-за неудачной укладки проводов в подрозетнике.

Кстати, что Вы включаете в эти розетки? Фену заземление не нужно, а вот стиральной машине - необходимо без вариантов.

Читайте также: