Для чего нужно заземление электрооборудования

Действительно ли вам нужна земля?

Как мы уже узнали, каждой электрической схеме нужна хотя бы одна цепь возврата тока к источнику, в этом смысле всем схемам нужна «земля». Обычно, эта «земля» также выступает в качестве базисного узла, относительно которого могут быть измерены все напряжения, присутствующие в схеме. Тем не менее, не все цепи подключаются к сети питания (например, устройства с питанием от батарей), поэтому им не нужно «заземление на землю», или, если точнее, цепь возврата тока через землю. Подобно им, устройствам в корпусах из неэлектропроводящих материалов также не нужна цепь возврата тока через шасси для обеспечения безопасности. Что им нужно – это лишь иметь возможность как-то по другому назвать цепь возврата тока, чтобы избежать путаницы с заземлением, однако эта проблема выходит за рамки данной статьи.

Теперь вы знаете о каждом из этих типов «земли»

Важно также уметь узнавать их на схеме, чтобы ваши электронные устройства могли работать правильно и безопасно. Ниже вы найдете наиболее часто используемые обозначения сигнальной земли, заземления на шасси и заземления на землю

Поскольку это стандартные символы, вы можете также столкнуться со схемами, в которых символы будут другими. Если это произошло, обязательно проверьте их значения — это поможет обеспечить вашу безопасность.

Мы надеемся, что эта статья помогла прояснить некоторую путаницу в том, что такое «земля». Термин многозначный и, в зависимости от контекста, может означать цепь возврата тока, базисный узел или и то, и другое. Помните, что это лишь вершина айсберга. О «землях» написаны целые книги, и о том, как следует организовывать цепи возврата сигнала в различных устройствах.

Теперь у вас есть базис для понимания этих книг, а также принятия правильных конструктивных решений при разработке собственных схем. Тщательно продумывая пути возврата сигнала, вы можете минимизировать перекрестные помехи различных участков цепи и сделать эксплуатацию вашего изделия безопасным, что поможет вам хорошо спать по ночам. Получайте удовольствие от разработки схем и помните, что земля – для картошки и морковки!

История заземления

В самых старых системах бытового электроснабжения переменного тока, которых теперь уже не найдешь, у конечного потребителя заземления не было (система TT, заземлялась только нейтраль на подстанции, если вторичная обмотка трансформатора соединялось звездой).

Это была однофазная сеть, распределяющаяся ток от понижающей обмотки трансформатора подстанции. Здесь вопрос о том, что такое фаза или нулевой провод даже не возникал – оба провода по отношению к земле были равноправными. Человек мог стоять на земле и держаться за любой из проводов по отдельности. При этом он ничего не чувствовал.

Наиболее старые трансформаторы, питающие однофазную сеть, имели схему, показанную на следующем рисунке. Первичные обмотки соединялись треугольником, нейтрали не было, и заземлялся только корпус трансформатора на месте установки. Теперь таких уже давно нет или они применяются где-то для полевых условий в сельском хозяйстве.

Поражение током происходило, если человек дотрагивался до двух проводов одновременно или, если один из проводов был кем-либо заземлен, а человек дотрагивался до другого. Старые электроплитки делались с открытой спиралью, люди готовили в металлической посуде и касались токоведущих частей. Старые телевизоры, например, изготавливались с автотрансформатором ради простоты конструкции и человек, дотрагиваясь до металлического шасси такого аппарата, фактически находился под напряжением сети.

Проблема возникла, когда жилой сектор стал снабжаться промышленным способом подключения (как на первом рисунке). Это произошло потому, что мощность, потребляемая частным сектором, значительно выросла, а в городах он фактически был перемешан с промышленностью (дома-хрущевки).

Тогда человек, стоящий на влажном полу, или держащийся за батарею, получал сильное поражение током с вероятностью 50%, в зависимости от того, как он включил вилку электроприбора в розетку. Если фаза тока попадала на шасси такого старого телевизора или радиоприемника, то прикосновение к нему было опасно для жизни.

https://youtube.com/watch?v=V5KKkMDM-WA

Промышленность в области ширпотреба быстро перешла на производство нагревательных приборов с закрытым и изолированным нагревательным элементом (ТЭНы), а бытовые радио и телевизионные приборы стали производить исключительно с трансформаторами, где первичная обмотка была полностью изолирована от остальной части прибора, что сделало их безопасными для людей.

Но почему появилось заземление в промышленности? Нам надо рассмотреть и этот вопрос. В принципе, ни для работы потребителей, ни для транспортировки электроэнергии ничего заземлять не требуется.

Трехфазная система переменного тока была принята только потому, что это упрощало конструкцию электродвигателей, так необходимых станкам и машинам в промышленности. По трехфазной схеме в треугольник можно соединять и нагревательные приборы, пример тому – тэны, рассчитанные на 380 В.

Трехфазные системы могут соединяться звездой (первый рисунок). Такое соединение стало очень распространенным, так как оно позволяет без больших проблем питать трехфазные потребители напряжением 380 В, и в то же время, без лишних расходов устроить однофазные сети 220 В. Это хороший способ сэкономить на трансформаторах.

Так появился проводник, который назвали нейтралью (N). Его также называют – нулевой провод. При равном токе по всем фазам ток в нулевом проводе равен нулю. Энергетики стараются распределить нагрузку равномерно. Но это не всегда получается. Вот простой пример. Пусть на заводе был запитан офисный корпус. Для этого была выделена одна фаза.

Затем к этой же фазе подключили жилой дом недалеко. Остальные две фазы оказываются неуравновешены и в нейтрали появляется значительный ток. Это приводит ко всякого рода неопределенностям при измерениях. К тому же, как бы ровно не распределили нагрузку, на корпусах электрооборудования появляются опасные напряжения, если нейтраль оборвана.

Что говорится в ГОСТ и ПУЭ о цветовой маркировке

ГОСТ №23594 от 1979г.
Правила технической эксплуатации электрических установок (ПТЭЭП).
Правила устройства электрических установок.

ПТЭЭП предписывает, что жилы электропроводки необходимо подключать к источнику электроэнергии соответственно с условным обозначением проводов. Расцветка фаз, как и нуль и провод «земля» имеют свои, индивидуальные цвета. Когда кабель содержит жилы в оплётке одного цвета, то на выходах каждого провода следует поставить буквенное обозначение. Аналогичными обозначениями маркируется и распределительная электрощитовая, к которой подключается питающий кабель.

Правила ПУЭ относительно маркировки электропроводки прописывают следующее:

Электрощиту при его установке присваивают идентификационное наименование, или порядковый номер, который заносится в общий план-схему электросети здания. Исключение – когда в многоквартирном доме электрощитки располагаются индивидуально, в каждой квартире.
На внутренней поверхности электрощитовой крепится таблица, на которой указаны все потребители, подключённые к данному распределительному устройству.
После установки щитка и подсоединения всей электрораспределительной системы, специалист-монтажник должен оставить схему сборки потребителю, либо прикрепить её внутри щитовой. Это делается для удобства и безопасности проведения дальнейших ремонтных или монтажных работ, при необходимости подключения к щитовой новых потребителей.

Кроме того, ПУЭ и ПТЭЭП содержат такие нормативные положения:

Каждой линии кабеля должно присваиваться собственное наименование, либо порядковый номер.
На кабелях, проложенных открытым способом, должны закрепляться номерные бирки.
На автоматических устройствах аварийного отключения также должна наноситься маркировка подключенной к ним электропроводки.

Согласно правилам ГОСТа №23594, принятого ещё в бытность СССР в 1979г., но действующего до сих пор, все жилы токопроводящего кабеля должны подключаться по их расцветке. На план-схемах они должны обозначаться индивидуальным буквенным или цифровым обозначением. Если оплётка жил кабеля одноцветная, то маркируются отдельные провода на входе и выходе при помощи бирок, пломб или разноцветных ПВХ-трубок.

Маркирование проводов для электросетей 3-фазного и постоянного тока (цвета проводов)

Цвета проводов. Окраска фазы

В случаях, если монтаж электроустановки выполнен при помощи жестких металлических шин, применяется окраска шин несмываемой краской следующих цветов:

желтый — фаза А (L1);
зеленый — фаза В(L2);
красный — фаза С (L3);
голубой — нулевая шина;

Они выглядят в виде продольных и наклонных полос. Полосы желтого и зеленого цвета — шина заземления. Обычно расцветка фаз сохраняется в пределах всего устройства, но не обязательно на всей поверхности шины. Допускается маркировать обозначение фазы только в местах подсоединения. Еще на окрашенной поверхности можно продублировать цвет символами «ЖЗК» для краски соответствующих цветов.

В случае недоступности шин для осмотра, когда на них присутствует напряжение, вполне допустимо их не окрашивать. Цвет фазных проводов, подключенных к жестким шинам, может не совпадать с ними по расцветке, поскольку видна разница в принятых системах обозначений гибких проводников и жестких стационарных распределительных шин.

Цвет нейтрали (цвета проводов)

Он же нулевой рабочий проводник. Его цвет оговаривают стандарты ГОСТ, поэтому при взгляде на монтаж силовой установки не должен возникать вопрос, синий провод — это фаза или ноль. По стандарту синий цвет и оттенки голубого приняты для обозначения нейтрали (рабочего заземления). Использовать другие цвета окраски для обозначения нейтральных жил не разрешается. Единственно допустимый вариант использование синей и голубой изоляции для обозначение отрицательного полюса или средней точки в цепях постоянного тока. Больше такая расцветка нигде не используется.

Цвет заземления (цвета проводов)

Цвета проводов. Окраска фазы

Чаще всего в электросетях заземление обозначается двухцветной окраской. А именно это жёлтый фон с проходящей по нему зелёной или чёрной полоской. Для совмещённых PEN-проводников концы дополнительно маркируются голубыми метками на концах. То есть получается такой желто-голубой окрас. Еще могут быть добавлены жёлтые или зелёные метки на общем голубом фоне.

При сборке электрощита на 380 вольт трёхфазной сети стандартно применяется такая цветовая индикация жил кабеля:

Красный или коричневый – фаза А.
Чёрный – фаза В.
Серый, белый – фаза С.
Голубой – нулевая жила.
Жёлто-зелёный – «земля».

Правила диктуют, какого цвета проводов заземления в электрических установках. Это желто-зеленый провод, окраска которого хорошо выделяется на фоне остальных жил. Любой другой цвет для обозначения провода земли использовать категорически нельзя. Так же, как и не допускается применять зелено-желтые жилы для монтажа цепей, на которых присутствует или может быть подано напряжение. Перечисленные правила маркировки соблюдаются в странах постсоветского пространства и в странах Евросоюза. Для других государств установлены свои правила. Они маркируют жилы иным образом, что можно видеть на аппаратуре импортного производства.

Основные цвета проводов для маркировки за рубежом:

нейтраль — белый, серый или черный;
защитное заземление — желтый или зеленый.

Есть даже такие стандарты для некоторых стран, где допускается использование в качестве защитного заземления оголенного металла без изоляции. Провода заземления коммутируются на сборных неизолированных клеммах и соединяют между собой все металлические части конструкции, у которых отсутствует надежный электрический контакт между собой.

Классификация систем заземления ↑

В зависимости от схемы соединения и количества нулевых защитных и рабочих проводником можно выделяются следующие системы заземления электроустановок:

TN-C;
TN-C-S;
TT;
IT.

Первая буква в названии системы говорит о типе заземления источника питания:

I – токоведущие части полностью изолированы от земли;
T – нейтраль источника питания соединяется с землей.

По второй букве можно определить, каким образом заземлены открытые проводящие части электроустановки:

N – непосредственная связь с точкой заземления источника питания;
T – непосредственная связь с землей.

Буквы, стоящие сразу за N, через дефис, говорят о способе устройства защитного PE и рабочего N нулевых проводников:

C – функции проводников обеспечиваются одним проводником PEN;
S – функции проводников обеспечиваются разными проводниками.

Устаревшая система TN-C ↑

Такое заземление электроустановок используется в трехфазных четырехпроводных и однофазных двухпроводных сетях, которые преобладают в зданиях старого образца. К сожалению, эта система, несмотря на свою простоту и доступность, не позволяет достичь высокого уровня электробезопасности и на вновь строящихся зданиях не применяется.

Для модернизации старых домов TN-C-S ↑

Защитное заземление электроустановок такого типа используется преимущественно в реконструируемых сетях, где рабочий и защитный проводники объединены во вводном устройстве схемы. Другими словами, эта система используется в том случае, если в старом здании, где эксплуатируется заземление типа TN-C, планируется расположить компьютерную технику или другие телекоммуникации, то есть для осуществления перехода к системе TN-S. Эта относительно недорогая схема отличается высоким уровнем безопасности.

Система TN-C-S позволяет перейти от устаревшей TN-C к TN-S

Специфика системы TN-S ↑

Такая система отличается расположением нулевого и рабочего проводников. Здесь они прокладываются отдельно, причем нулевой защитный проводник PE соединяет сразу все токопроводящие части электроустановки. Чтобы избежать повторного заземления, достаточно устроить трансформаторную подстанцию, имеющую основное заземление. К тому же такая подстанция позволяет добиться минимальной длины проводника от входа кабеля в электроустановку до заземляющего устройства.

Система TN-S: 1. Заземлитель; 2. Токопроводящие части установки.

Система TT, особенности ↑

Система, где все токоведущие открытые части непосредственно связаны с землей, причем заземлители электроустановки не имеют электрической зависимости от заземлителя нейтрали подстанции, получила название TT.

Система заземления TT отличается наличием заземлителей на каждую токопроводящую часть установки

Характерные отличия системы IT ↑

Отличием этой системы является изоляция нейтрали источника питания от земли или ее заземление через устройства с большим сопротивлением. Такой способ позволяет максимально снизить ток утечки на корпус или в землю, поэтому его лучше использовать в зданиях, где установлены жесткие требования по электробезопасности.

Система IT: 1. Сопротивление заземления нейтрали источника питания. 2. Заземлитель. 3. Открытые токопроводящие части. 4. Заземляющее устройство.

Цветовая маркировка проводов

Тот кто хоть раз имел дело с проводами и электрикой обратил внимание, что проводники всегда имеют различный цвет изоляции. Сделано это не просто так. Цвета проводов в электрике призваны сделать проще распознавание фазы, нулевого провода и заземления

Все они имеют определенную окраску и при работе легко различаются. О том, каков цвет проводов фаза, ноль, земля и пойдет речь дальше

Цвета проводов в электрике призваны сделать проще распознавание фазы, нулевого провода и заземления. Все они имеют определенную окраску и при работе легко различаются. О том, каков цвет проводов фаза, ноль, земля и пойдет речь дальше.

Как окрашиваются провода фазы

При работе с проводкой наибольшую опасность представляют фазные провода. Прикосновение к фазе, при определенных обстоятельствах, может стать летальным, потому, наверное, для них выбраны яркие цвета. Вообще, цвета проводов в электрике позволяют быстрее определить которые из пучка проводов наиболее опасны и работать с ними очень аккуратно.

Расцветка фазных проводов

Чаще всего фазные проводники бывают красного или черного цвета, но встречается и другая окраска: коричневый, сиреневый, оранжевый, розовый, фиолетовый, белый, серый. Вот во все эти цвета может быть окрашены фазы. С ними проще будет разобраться, если исключить нулевой провод и землю.

На схемах фазные провода обозначаются латинской (английской) буквой L. При наличии нескольких фаз, к букве добавляют численное обозначение: L1, L2, L3 для трехфазной сети 380 В. В другой версии первая фаза обозначается буквой A, вторая — B, третья — C.

Цвет провода заземления

По современным стандартам, проводник заземления имеет желто-зеленый цвет. Выглядит это обычно как желтая изоляция с одной или двумя продольными ярко-зелеными полосами. Но встречаются также окраска из поперечных желто-зеленых полос.

Такого цвета могут быть заземление

В некоторых случаях, в кабеле могут быть только желтые или ярко-зеленые проводники. В таком случае «земля» имеет именно такой цвет. Такими же цветами она отображается на схемах — чаще ярко-зеленым, но может быть и желтым. Подписывается на схемах или на аппаратуре «земля» латинскими (английскими) буквами PE. Так же маркируются и контакты, к которым «земляной» провод надо подключать.

Какого цвета нулевой провод

Ноль или нейтраль имеет синий или голубой цвет, иногда — синий с белой полосой. Другие цвета в электрике для обозначения нуля не используются. Таким он будет в любом кабеле: трехжильном, пятижильном или с большим количеством проводников.

Какого цвета нулевой провод? Синий или голубой

Синим цветом обычно рисуют «ноль» на схемах, а подписывают латинской буквой N. Специалисты называют его рабочим нулем, так как он, в отличие от заземления, участвует в образовании цепи электропитания. При прочтении схемы его часто определяют как «минус», в то время как фаза считается «плюсом».

Как проверить правильность маркировки и расключения

Берем мультиметр и/или индикаторную отвертку. С отверткой работать просто: при прикосновении к фазе загорается светодиод, вмонтированный в корпус. Так что определить фазные проводники будет легко. Если кабель двухжильный, проблем нет — второй проводник это ноль. Но если провод трехжильный, понадобиться мультиметр или тестер — с их помощью определим какой из оставшихся двух фазный, какой — нулевой.

Определение фазного провода при помощи индикаторной отвертки

На приборе переключатель выставляем так, чтобы выбранной была шакала более 220 В. Затем берем два щупа, держим их за пластиковые ручки, аккуратно дотрагиваемся металлическим стержнем одного щупа к найденному фазному проводу, вторым — к предполагаемому нулю. На экране должно высветиться 220 В или текущее напряжение. По факту оно может быть значительно ниже — это наши реалии.

Если высветилось 220 В или чуть больше — это ноль, а другой провод — предположительно «земля». Если значение меньше, продолжаем проверку. Одним щупом снова прикасаемся к фазе, вторым — к предполагаемому заземлению. Если показания прибора ниже чем при первом измерении, перед вами «земля» и она должна быть зеленого цвета. Если показания оказались выше, значит где-то напутали при и перед вами «ноль». В такой ситуации есть два варианта: искать где именно неправильно подключили провода (предпочтительнее) или просто двигаться дальше, запомнив или отметив существующее положение.

И, в завершение, позвольте совет: при прокладке проводки и соединении проводов соединяйте всегда проводники одного цвета, не путайте их. Это может привести к плачевным результатам — в лучшем случае к выходу аппаратуры из строя, но могут быть травмы и пожары.

Это интересно: Как открутить кран буксу из смесителя если она прикипела?

Как обозначается нуль в электричестве

Из уроков физики в школе кто-то, возможно, помнит, что ток может течь только по замкнутым контурам.

Нулевой провод — это как раз провод, необходимый для того чтобы сделать электрический контур замкнутым.

По этому проводу происходит возвращение остаточного тока.

На схеме ноль обозначается буквой $N$, а если нулевой провод совмещён с защитным нулевым (т.е. с заземлением), то такой проводник будет обозначаться буквами $PEN$.

Обозначение нулевого провода буквой $N$ произошло от английского neutral, что переводится как “нейтральный”.

Теперь, наверное, вам стало понятнее, как обозначают фазу и ноль в электрике.

Ниже приведена упрощённая схема снабжения обычной жилой квартиры электрическим током с данными обозначениями:

Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут!

Рисунок 1. Обозначение фазы и нуля на схеме

На рис. 1 представлена упрощённая схема проведения одного фазного провода в квартиру от трёхфазного источника тока вместе с нулевым проводом, для которого использовано обозначение $N$. Буква же $L$ используется для обозначения фазы как обычно принято в электрике.

На рис. 2 изображено осуществление заземления непосредственно у источника тока, а символами $R_H$ обозначено сопротивление некоторого потребителя тока.

Также на этом рисунке видно, что нулевой провод проведён в квартиру непосредственно от источника тока. При этом заземлён рабочий нулевой провод также у источника. Заземление на рисунке обозначено буквами $ЗМЛ$.

На рисунке 3 представлен другой вариант проведения фазного провода с осуществлением заземления в квартире. Этот вариант является неправильным.

Нулевой провод необходимо проводить непосредственно от источника тока, иначе электрический контур будет незамкнутым.

Рисунок 2. Пример обозначений фазы и нуля в электрических схемах: фаза, ноль и земля и используемые для них буквы

На данном рисунке представлено схематическое изображение подключения розетки.

Нулевой провод обозначен буквой $N$, фазовые напряжения — буквами $L1, L2, L3$, нулевой защитный провод, совмещённый с нейтральным рабочим и проведённый от трасформатора — буквами $PEN$, а заземление на розетке, проведённое от трансформатора – буквами $PE$.

Как видно из рисунка, чтобы измерить фазное напряжение на любом участке сети, необходимо подсоединить вольтметр к нулевому и фазовому проводу.

Заземление на рисунке представлено с помощью специального символа, о котором мы расскажем вам чуть ниже.

Возможно ли это?

Прежде чем рассмотреть технологические схемы и ответить на вопрос «как взять электроэнергию из почвы?», давайте разберемся насколько это реально.

Считается, что в земле очень много энергии и, если сделать установку – вы вечно будете бесплатно ей пользоваться. Это не так, ведь чтобы получить энергию нужен определенный участок земли и металлические штыри, которые вы в неё установите. Но штыри будут окисляться и рано или поздно приём энергии закончится. Кроме того, её количество зависит от состава и качества самой почвы.

Чтобы добиться хорошей мощности нужен очень большой участок земли, поэтому в большинстве случаев энергии, полученной из земли, достаточно для включения пары светодиодов или небольшой лампочки.

Из этого следует, что энергию из земли получить можно, но использовать её как альтернативу электросетям вряд ли получится.

Ручная цветовая разметка

Применяется в тех случаях, когда при монтаже приходится использовать провода с жилами одинаковой расцветки. Также часто это происходит при работе в домах старой постройки, в которых монтаж электропроводки производился задолго до появления стандартов.

Опытные электрики, чтобы не было путаницы при дальнейшем обслуживании электроцепи использовали наборы, позволяющие промаркировать фазные провода. Это допускается и современными правилами, ведь некоторые кабели изготавливаются без цветобуквенных обозначений. Место использования ручной маркировки регламентировано нормами ПУЭ, ГОСТа и общепринятыми рекомендациями. Она крепится на концы проводника, там, где он соединяется с шиной.

Разметка двужильных проводов

Если кабель уже подключен к сети, то для поиска фазных проводов в электрике используют специальную индикаторную отвертку – в ее корпусе есть светодиод, который светится, когда жало устройства касается фазы.

Далее понадобится набор специальных трубок с термоусадочным эффектом или ленты для изоляции, чтобы разметить фазу и ноль.

Стандарты не обязывают делать такую разметку на электропроводниках по всей их длине. Допускается отметить её лишь в местах стыков и соединения нужных контактов. Поэтому, при возникновении необходимости нанести метки на электрокабели без обозначений, нужно заранее приобрести материалы, для их разметки вручную.

Число используемых расцветок зависит от применяемой схемы, но главная рекомендация все же есть – желательно использовать цвета, исключающие возможность путаницы. Т.е. не применять для фазных проводов синие, желтые или зеленые метки. В однофазной сети, к примеру, фазу обычно обозначают красным цветом.

Разметка трехжильных проводов

Если надо определить фазу, ноль и заземление в трехжильных проводах, то можно попробовать сделать это мультиметром. Прибор устанавливается на измерение переменного напряжения, а затем щупами аккуратно коснуться фазы (его можно найти и индикаторной отверткой) и последовательно двух оставшихся проводов. Далее следует запомнить показатели и сравнить их между собой – комбинация «фаза-ноль» обычно показывает большее напряжение, нежели «фаза-земля».

Когда фаза, ноль и земля определены, то можно наносить маркировку. По правилам, для заземления применяется провод цветной желто зеленый, а точнее жила с такой расцветкой, поэтому его маркируют изолентой подходящих цветов. Ноль, отмечается, соответственно, синей изолентой, а фаза любой другой.