Фаза земля

19.08.2019 Свет / Подключение к электросетям Михаил Козырев

Подключая частный дом к электросетям (вариант – земельный участок, где будет построен дом), его хозяин рано или поздно упирается в вопрос: какое напряжение нужно, 220 вольт (В) или 380В? Или, другими словами, нужные ему «три фазы» или можно обойтись «обычным» электричеством? А если все-таки три фазы нужны, то придется ли за это что-то доплачивать? Могут ли в них отказать?

Попробуем на эти вопросы ответить.

Что такое три фазы?

Сперва несколько слов о том, что, собственно, имеется ввиду.

Когда мы говорим о деревенской сети, то есть о ЛЭП, которая идет по улице и от которой подключены дома, то речь идет о линиях категории напряжением 0,4 киловольт (кВ). В эту группу входят сети напряжения 220В (0,22кВ) и 380В (0,38кВ).

Если взглянуть на ситуацию чуть в большем масштабе, то надо понимать, что 0,4кВ – это самое низкое напряжение, оно подается на местные, распределительные сети. Есть еще сети магистральные – по ним электроэнергия подается от электростанций через несколько понижающих трансформаторных подстанций (ТП) к потребителям. Мощные ЛЭП имеют напряжение 500кВ, 220кВ, 110кВ и т.д. К деревенской подстанции, от которой протянута местная сеть, обычно идет линия напряжение 6кВ или 10кВ. А выходит линия (линии) напряжением 0,4кВ.

Важно здесь то, что на выходе ТП со стороны низкого напряжения (т.е. в местную сеть), всегда выдается 380В, т.е. три фазы.

Выглядит это как четыре жилы. Три из них – те самые фазы, а одна – так называемая «нейтральная», или «ноль». Если замерить напряжение между любыми двумя «фазами», то получим 380В, а если между любой из «фаз» и «нолем» — то 220В.

Обычно для линий 380В используется так называемый самонесущий изолированный провод (СИП), где четыре жилы покрыты черным изолирующим полиэтиленовым материалов и скручены в один жгут. Впрочем, встречаются до сих пор и линии напряжением 380В, где протянуты четыре отдельных неизолированных алюминиевых провода.

Так вот, если по улице идет трехфазная линия, то от любого столба можно подключить к дому 380В. А можно и 220В. В первом случае потребителю заводят все четыре провода, во втором – лишь два, одну из «фаз» и «ноль».

Сложнее ситуация в том случае, если по столбам идет лишь две жилы – ноль и «фаза». До некоторых пор считалось, что бытовым потребителям 380В не нужны. Поэтому от деревенского трансформатора три имеющиеся фазы распределяли, допустим, по одной на каждую улицу. Так и возникла ситуация, когда мимо дома (участка) идет линия с двумя проводами, «фазой» и «нулевым». Она до сих пор имеет место быть во многих населенных пунктах и в еще большем количестве СНТ, ДНТ и тому подобных объединений.

Здесь для нового абонента, запросившего 380В, необходимо будет менять кабель на всем протяжении от трансформаторного подстанции до точки подключения. Это, конечно, будет стоить сетевой компании (или, если речь идет об СНТ, то СНТ), серьезных денег. Кто их должен платить? К этому вопросу мы еще вернемся.

Зачем нужны «три фазы»?

Это действительно хороший вопрос.

Вообще говоря, не такое уж и больше количество потребителей электроэнергии, которые могут быть использованы в частном доме, требуют напряжение в 380В.

Если не ударятся в разного рода экзотику, то список этот может выглядит так:

• электроотопительный котел мощность от (примерно) 9 кВт и выше
• водяной насос для глубокой скважины
• электропечь для сауны мощностью от (примерно) 5 кВт
• полупрофессиональное оборудование для мастерской (токарный или фрезерный станок, хорошая циркулярка)

В принципе, все вышеперечисленное можно найти и в варианте 220В. Однако 380В будет лучше – мощнее, проще, надежнее, экономичнее.

Так вот, если вы не планируете в доме ничего из вышеперечисленного, то 380В, видимо, вам не нужны.

Ну а если все-таки решаете выбрать три фазы исходя из соображений, а вдруг в будущем пригодится, то стоит иметь ввиду одно важное обстоятельство – выдаваемая на дом мощность делится равномерно между тремя фазами. И если одна из фаз будет перегружена относительно остальных, возникает явление под названием «перекос фаз». Последствием может быть выход из из строя электроприборов, подключенных к сети дома. Чтобы этого избежать, необходимо равномерно загружать каждую из фаз.

Чтобы было понятнее, рассмотрим схему подключения 380В.

На вводе здесь общий автомат на все три фазы. Далее по два провода – одна из фаз и «ноль», идут к примерно равным по совокупной мощности группам потребителям. Потребитель, который нуждается в трехфазном питании (в рассматриваемом случае это электронагреватель в сауне), подключен к кабелю с четырьмя проводами.

Так вот, если исходить из того, что на дом выделено 15 кВт мощности, то выходит, что мощность каждой из групп потребителей, подключенную через пару «фаза» плюс «ноль» приведенной выше схемы, должна быть не больше 5 кВт. Или даже меньше, если учитывая наличие «трехфазного» потребителя. В противном случае, при перегрузке одной из фаз будет «выбивать» вводной автомат и отключаться электричество во всем доме.

Соответственно, проведя в дом трехфазное электричество, дальше надо будет подумать, как грамотно сделать разводку кабеля, чтобы нагрузка на каждую из фаз была бы примерно одинаковой.

Неприятным обстоятельством здесь является то, что некоторые потребители, например хорошая электрическая варочная поверхность или духовой шкаф имеют мощность больше 5 кВт. В таком случае надо выбирать оборудование, которое может быть подключено к трехфазной линии. Придется протянуть отдельную линию с отдельным автоматом. А это дополнительные расходы.

Тут и возникает вопрос, а нужно ли это все? Может быть проще ограничиться 220В?

Впрочем, как обычно в таких случаях, можно найти и положительные моменты. Если вы продумаете разводку так, чтобы на каждую из линий приходилось не более 5 кВт, то это улучшит электробезопасность дома. Меньшая мощность на каждой из «веток» означает и меньшую силу тока, меньший износ проводов и контактов. В общем, есть над чем подумать.

А если не дают 380В?

В подавляющем большинстве случае каких-то препятствий в выдаче 380В электросети не чинят.

Уровень напряжения заявитель прописывает при подаче заявки на тех. присоединение. Вот как это выглядит при подключении к электросетям Московской объединенной электросетевой компании (МОЭСК, крупнейшая электросеть столичного региона).

Ссылка на образец заполнения заявки.

А МРСК Урала (крупнейшая электросеть уральского региона) в разделе Вопрос-Ответ относительно выбора напряжения 220В или 380В пишет следующее:

Сеть 380 вольт используется обычно для подключения энергоемких электроустановок (таких как водогрейные котлы) или электродвигателей. Для обычных бытовых нужд применяется сеть 220 В.

Если Вам надо присоединить жилой дом 15 кВт максимальной мощности, то целесообразнее ввод в щиток дома сделать 380 В, а оттуда — внутреннюю разводку 220 В. Если максимальная мощность Вашего дома (сад) около 5 кВт, достаточно сети 220 В.

В соответствии с действующими Правилами ТП (Постановление Правительства РФ от 27.12.2004 №861), если Вы подключаете электроустановку с максимальной мощностью до 15 кВт включительно, Вы платите за присоединение 550 руб. вне зависимости от того, какой уровень напряжения Вам нужен 380 или 220 В. Данное правило действует, если граница Вашего земельного участка находится не далее 500 м от сетей электросетевой компании в сельской местности и 300 м в городской черте.

Таким образом, если рассматривать ситуацию в целом, то электросети специально не ограничивают возможность подключить 380В.

Стоимость подключения, если вы запрашиваете мощность до 15 кВт, граница земельного участка проходит не далее 500 метров в сельском населенном пункте и 300 метров – в городском, должна составить 550 рублей (при условии, что вы не подключали к электросетям объектов по льготной ставке в предыдущие 3 года).

Тем не мене, случаи, когда электросеть пытается отказаться от подключения 380В, все-таки имеются. Только к нам, на сайт ЭнергоВОПРОС.ру за первую половину 2018 года, с такого рода проблемами обратилось шесть человек. Самый популярный вопрос – что можно предпринять, если отказывают в 380В?

Если говорить о причинах отказов, то в большинстве случае проблема связана с тем, что ближайшая к подключаемому объекту линия – однофазная. И для того, чтобы провести три фазы, необходимо тянуть по столбам новый кабель. Это дополнительные расходы для электросети. И может так складываться, что понести их именно в данный момент электросеть не может. Поэтому под разными предлогами пытается навязать потребителю подключение с напряжением 220В.

Можно ли с этим бороться? В принципе, да. В случае отказа можно подать заявление в региональное управление Федеральной антимонопольной службы. Или сразу обратиться в суд. Прецеденты такого рода имеются.

Прецедент: ФАС признало незаконным отказ электросетей подключить 380В

В частности, Белгородское управление ФАС вынесло положительное для потребителя решение по делу об отказе подключить заявителей к электросетям с напряжением 380В.

В этом случае электросеть отказала в «трех фазах», указав, что Правила технологического присоединения (основной нормативный акт, регулирующий подключение к электросетям) не содержат прямого разрешения потребителю самому определять уровень напряжения – 220В или 380В? – с которым его подключают к электросетям.

И то и другое относится к классу напряжения 0,4кВ, и уже, мол, самая электросеть определяет, по какому из них подключать конкретный объект. Заявитель в данной ситуации может указать лишь электрическую мощность, которую он хочет присоединить к электросети.

Управление ФАС с этим не согласилось. Решение было мотивировано следующим образом:

… В пункте 14 «Правил технологического присоединения» действительно в качестве заявителя указано физическое лицо, обратившееся с заявкой на технологическое присоединение энергопринимающих устройств, максимальная мощность которых составляет до 15 кВт включительно, которые используются для бытовых и иных нужд, не связанных с осуществлением предпринимательской деятельности, и электроснабжение которых предусматривается по одному источнику …

Т.е. отдельного специального упоминания о том, что потребитель может настаивать на 380В вроде бы действительно нет. Но!! Дальше в решении говорится о том, что на самом деле исходя из общих требований законодательства, такое право у потребителя есть.

… Ссылаясь исключительно только на 14 пункт «Правил технологического присоединения», сетевая организация не учитывает, что, во-первых, и все остальные пункты Правил, устанавливающие перечни документов и сведений, представляемых другими категориями заявителей, точно также не содержат специального указания класса напряжения.

Это объективно обусловлено достаточностью сведений о размере запрашиваемой заявителем для подключаемого объекта электрической мощности, уровень напряжения которого является его неотъемлемым электрофизическим свойством, не предполагающим и не требующим его специального выделения. Обязательность указания любым заявителем в своей заявке класса напряжения установлена абзацем 2 пункта 8 Правил и положением части 1 статьи 26 Закона «Об электроэнергетике».

Во-вторых, сетевой организацией неправильно трактуется сам пункт 14 Правил. Из положений нормы буквально следует, что в заявке, направляемой заявителем — физическим лицом в целях технологического присоединения энергопринимающих устройств, должны быть указаны следующие данные, поименованные в перечне, то есть далее предусмотрена лишь обязательная информация для указания, а сам перечень не является исчерпывающим. Необходимость указания класса напряжения объекта электросетевого хозяйства, к которым планируется подключение, вытекает из других отраслевых норм, характеризуется волеизъявлением заявителя и имеет свои организационно-правовые причины.

В данном случае класс напряжения – это главная качественная характеристика электросетевого объекта, ближайшего к земельному участку заявителя, выступающая основным критерием определения расстояния от этого электросетевого объекта до границ земельного участка (что влияет на сумму технологического присоединения). Следовательно, заявитель (независимо, физическое он лицо или нет) обязан указывать в заявке не только класс напряжения электросетевого объекта, но также и соответствующий ему класс напряжения энергопринимающего устройства.

Самовольно ограничивать заявителя в этом электросетевая компания не имеет права, так как из действующего законодательства следует, что класс напряжения объекта электросетевого хозяйства устанавливается как одно из условий договора об осуществлении технологического присоединения. …

Полный текст решения см. на сайте Белгородского управления ФАС.

Поискав, можно найти и другие прецеденты решений в пользу собственников, требующих подключения напряжения 380В. Впрочем, касаются они подключения к инфраструктуре сетевых организаций, т.е. сетевых компаний. Если же речь идет об объединениях дачников или садоводов, то тут проблема серьезнее.

Напряжение 380В на участках в СНТ

Уровень напряжения в линиях электропередач, принадлежащих СНТ, регулируется самими объединениями. Определяется он внутренними документами, утвержденными решениями общего собрания и правления объединений. Обычно он имеет название что-то вроде «Положение об электроснабжении». В нем, если дела в СНТ поставлены правильно, должно быть прописано, какое напряжение выдается на участки членов СНТ и лиц, ведущих на территории СНТ индивидуальную деятельность.

Опять же, обычно, при подключении в «стандартном» случае к участкам одной фазы, в положениях прописывается норма, согласно которой подключение трех фаз допускается после индивидуального рассмотрения заявки правлением (комиссии по энергоснабжению). Положительное решение может быть принято при обосновании необходимости 380В и обеспечении финансирования.

Иными словами, дело упирается в деньги – на замену проводов ЛЭП, внесение изменений в систему электроснабжения СНТ и проч. Попытки обязать объединение провести 380В бесплатно, как показывается судебная практика, обычно безрезультатны. Увы…

Впрочем, возвращаясь к уже сказанному в начале статьи, 380В в современном доме не является вещью действительно необходимой. Для большинства ситуаций вполне хватает и 220В. При том, том, что три фазы в доме означают и некоторые сложности, о которых уже шла речь выше.

Электрика » Электрика начинающим » Ток и напряжение » Фаза, ноль и заземление

Давайте для начала разберемся что такое фаза и что такое ноль, а потом посмотрим как их найти.

В промышленных масштабах у нас производится трехфазный переменный ток, а в быту мы используем, как правило, однофазный.

Это достигается за счет подключения нашей проводки к одному из трех фазовых проводов (рисунок 1), причем, какая именно фаза приходит в квартиру нам, для дальнейшего рассмотрения материала, глубоко безразлично. Поскольку этот пример очень схематичен, следует кратко рассмотреть физический смысл такого подключения (рисунок 2).

Электрический ток возникает при наличии замкнутой электрической цепи, которая состоит из обмотки (Lт) трансформатора подстанции (1), соединительной линии (2), электропроводки нашей квартиры (3). (Здесь обозначение фазы L, нуля — N).

Еще момент — чтобы по этой цепи протекал ток, в квартире должен быть включен хотя бы один потребитель электроэнергии Rн. В противном случае тока не будет, но НАПРЯЖЕНИЕ на фазе останется.

Один из концов обмотки Lт на подстанции заземлен, то есть имеет электрический контакт с грунтом (Змл). Тот провод, который идет от этой точки является нулевым, другой — фазовым.

Отсюда следует еще один очевидный практический вывод: напряжение между «нулем» и «землей» будет близко к нулевому значению (определяется сопротивлением заземления), а «земля» — «фаза», в нашем случае 220 Вольт.

Что такое фаза и ноль разобрались. Давайте поговорим про заземление. Физический смысл его, думаю уже ясен, поэтому предлагаю взглянуть на это с практической точки зрения.

При возникновении по каким- либо причинам электрического контакта между фазой и токопроводящим (металлическим, например) корпусом электроприбора, на последнем появляется напряжение.

В описанной выше ситуации защиту от поражения электрическим током может также обеспечить устройство защитного отключения.

При касании этого корпуса может возникнуть, протекающий через тело электрический ток. Это обусловлено наличием электрического контакта между телом и «землей» (рис.4).

Чем меньше сопротивление этого контакта (влажный или металлический пол, непосредственный контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи отопления, металлические водопроводные трубы) тем большая опасность Вам грозит.

Решение подобной проблемы состоит в заземлении корпуса (рисунок 5), при этом опасный ток «уйдет» по цепи заземления.

Конструктивно реализация этого способа защиты от поражения электрическим током для квартир, офисных помещений состоит в прокладке отдельного заземляющего проводника РЕ (рис.6), который впоследствии заземляется тем или иным образом.

Как это делается — тема для отдельного разговора, например, в частном доме можно самостоятельно сделать заземляющий контур. Существуют различные варианты со своими достоинствами, недостатками, но для дальнейшего понимания этого материала они не принципиальны, поскольку предлагаю рассмотреть нескольку сугубо практических вопросов.

Кстати, для обеспечения электробезопасности необходимо периодически производить измерение сопротивления изоляции.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ И НОЛЬ

Где фаза, где ноль — вопрос, возникающий при подключении любого электротехнического устройства.

Для начала давайте рассмотрим как найти фазу. Проще всего это сделать индикаторной отверткой (рисунок 7).

Токопроводящим жалом индикаторной отвертки (1) касаемся контролируемого участка электрической цепи (во время работы контакт этой части отвертки с телом недопустим!), пальцем руки касаемся контактной площадки 3, свечение индикатора 2 свидетельствует о наличии фазы.

Помимо индикаторной отвертки фазу можно проверить мультиметром (тестером), правда это более трудоемко. Для этого мультиметр следует перевести в режим измерения переменного напряжения с пределом более 220 Вольт.

Одним щупом мультиметра (каким — безразлично) касаемся участка измеряемой цепи, другим — естественного заземлителя (батареи отопления, металлические водопроводные трубы). При показаниях мультиметра, соответствующим напряжению сети (около 220 В) на измеряемом участке цепи присутствует фаза (схема рис.8).

Обращаю Ваше внимание — если проведенные измерения показывают отсутствие фазы утверждать что это ноль нельзя. Пример на рисунке 9.

1. Сейчас в точке 1 фазы нет.
2. При замыкании выключателя S она появляется.

Поэтому следует проверить все возможные варианты.

Хочу заметить, что при наличии в электропроводке провода заземления отличить его от нулевого проводника методом электрических измерений в пределах квартиры невозможно.

Как правило, провод, которым выполнено заземление имеет желто зеленый цвет, но лучше убедиться в этом визуально, например снять крышку розетки и посмотреть какой провод подсоединен к заземляющим контактам.

Что такое однофазная и трёхфазная электропроводка, чем они отличаются и чем трёхфазная круче? По просьбе френдов пишу небольшой технически-популярный пост.

Предисловие. Почему Алекса решила написать не только про гендер, секс и феминизм.

Под завершение 2010-х годов у нас произошло важное событие, к которому мы довольно долго шли. Мы с женой купили старый полузаброшенный дом неподалёку от Москвы и стали его ремонтировать; работы там очень много, но по цене вариант был заметно интереснее и готового загородного коттеджа, и приличной городской квартиры.

А поскольку я по первому образованию физик и до сих пор зарабатываю на жизнь преимущественно научно-популярными текстами, то вот текст о проводке простым языком.

Самые азы. Переменное напряжение. Сколько вольт в розетках.

Вообще фазой – вне электротехники – называют то, что описывает всякие колебания. Вот такие:

Это называют синусоидой. По горизонтали время, а по вертикали почти всё, что угодно. Угол отклонения маятника, уровень воды при прохождении волны, напряжение в сети…

В случае с электропроводкой колеблется напряжение в сети – поэтому возникающий при подключении чего-либо ток и называют переменным. Когда говорят, что в розетке 220 вольт – это не означает, что там постоянно 220 вольт. Нет, напряжение на самом деле непрерывно меняется с +310 до -310 вольт! А в какой-то момент оно вообще равно нулю; отрицательные значения соответствуют случаю, когда ток течёт «в обратную сторону”, то есть не туда, куда он тёк при положительном напряжении.

Вот уже не просто синусоида – какие угодно колебания – а синусоида переменного тока. По вертикали отмечено напряжение в вольтах:

Рисунок: Pieter Kuiper / Wikimedia

Если вы в США, то у вас напряжение такое, как показано красной линией. А в Беларуси, России, Украине и в большинстве стран мира – синяя линия.

Пресловутые 220 (на самом деле уже давно 230, если смотреть на картинку и на новый стандарт*) вольт – это так называемое действующее напряжение. Которое, будь ток не переменным, а постоянным, оказывало бы такое же действие, как меняющееся 50 раз в секунду переменное напряжение от минус 325 до плюс 325 вольт.

Переменное, то есть постоянно меняющееся напряжение было выбрано не случайно. Этому предшествовала настоящая «война токов” (с показательными казнями слонов) и в пользу переменного решающим аргументом оказалось то, что переменное проще преобразовывать – легче сделать напряжение повыше или пониже. Повыше для передачи в другой город или для какого-нибудь завода, пониже для использования в квартирах. Ну и ещё пресловутая трёхфазная система, но про неё чуть позже, а пока давайте посмотрим на переменное напряжение поближе.

*) ГОСТ 29322-2014 в Беларуси и в России, CENELEC EN 50160:2010 в Украине; всё это по сути европейские стандарты.

Самые азы. Ремарка про напряжение.

Выше я писала про напряжение. Напряжение – это такая физическая величина, которая выражает – если цитировать Википедию – «работу по переносу заряда между теми точками, между которыми мы измеряем напряжение”. Слова про «перенос заряда” не случайны, так как электрический ток это поток заряженных частиц – как правило, электронов*. Чем больше переносится по проводу электронов, тем больше сила тока; а вот напряжение показывает то, какую работу может совершить ток. При малом напряжении точно такой же ток совершит меньшую работу, чем при напряжении побольше; сила тока измеряется в амперах.

*) если говорить о металлических проводах, а не о погружённых в банку с солёной водой электродах. В воде будут не только электроны, но и ионы. Ток внутри наших нервных клеток, кстати, тоже ионный.

Что такое «фаза” и где она в проводах. Для тока нужно два провода.

Для того, чтобы потёк ток – нужно минимум два провода. Ну или один провод и земля, куда уйдёт ток – но последний вариант, прямо скажем, не очень подходит для большинства случаев в силу требований техники безопасности. Посмотрим на какой-нибудь простой кабель поближе – вот я открою соседнюю вкладку браузера, где как раз выбираю всё для обустройства электропроводки в нашем новом доме:

Скриншот из магазина «Петрович”. 2х4 означает «две жилы по 4 мм² каждая”, а ВВГ – это марка кабеля, расшифровывать которую я сейчас не буду.

По одной жиле ток пришёл, по второй ушёл. Затем напряжение поменялось и стало наоборот – в одну жилу ток «всосало”, из второй «высосало”. А потом снова поменялось – и так 50 раз в секунду, так как напряжение переменное и частота его 50 герц, 50 колебаний туда-сюда за секунду.

Самое важное место во всём тексте. Провод под напряжением относительно земли – это и есть фаза.

Напряжение, как я уже сказала, измеряется между двумя точками. Но ещё его можно измерять относительно земли – что, кстати, чаще всего и делают. 220 вольт* – это напряжение на одной из жил относительно земли! Вторая же жила, если померять напряжение между ней и землёй, покажет ноль вольт: поэтому я и написала выше, что ток из неё «высосет”. Это ни разу не электротехнический термин, я специально его закавычила, но он позволяет понять физику процесса: когда в первой жиле окажется отрицательное напряжение, ток потечёт в обратную сторону подобно тому, как вода течёт не только в сторону от нагнетания, но и в сторону разрежения.

*) далее я буду говорить про действующее напряжение и не упоминать больше то, что оно меняется от -310 до +310 вольт.

Всё, что находится относительно земли под напряжением – называют «фазой”. Фазный провод – тот, где напряжение относительно земли не равно нулю. А где относительно земли ноль – это «ноль” и есть. Соединяем «фазу” с «нулём” какой-нибудь лампочкой – цепь замыкается и течёт ток, лампочка зажигается.

Ноль очень важно отделять от фазы на практике так, чтоб их нельзя было спутать. Синяя жила кабеля на фотографии предполагает, что там будет ноль. «Нулевые” провода можно, в принципе, брать за неизолированные участки руками – напряжение между ними и землёй должно в норме быть равным нулю и никакого удара током вы не получите. А вот «фаза” – однозначно ударит током, если вы ещё как-то будете прикасаться к земле, нулевому проводу или всему, что связано с землей проводящими ток частями.

Занимательная пауза: что будет при замыкании фазы с нулём.

Если замкнуть фазу на ноль (с этого места я перестаю заключать эти термины в кавычки), соединив провода напрямую – будет короткое замыкание. Через провода потечёт очень большой ток и сработают защитные устройства в щитке… после того, как у вас в руках как следует пыхнет и хлопнет.

Вот что бывает, если высоковольтная линия с очень высоким напряжением оказывается соединена с землёй неудачно выросшим деревом. Это вариант короткого замыкания. «Короткое” оно в силу того, что ток вместо «длинного” пути через какое-либо устройство идёт к земле (или к нулевому проводу – где такое же напряжение, как на земле) через что-то с гораздо меньшим сопротивлением, по «короткому” пути. И раз сопротивление меньше, то и ток много больше, причём в неподобающем месте.

Почему она «фаза” и что такое «трёхфазная система”.

Но почему провод под напряжением называется именно «фазой”? Откуда такое название? В самом начале я сказала, что фаза это такая физическая величина, которая описывает колебания, причём тут провода?

Одни колебания могут запаздывать относительно других. Этот сдвиг – буква θ на графике ниже – называют сдвигом фаз.

Иллюстрация: Peppergrower / Wikimedia

Колебаться может электрическое напряжение между проводом-фазой и тем проводом, который называют нулём. А ещё у нас может быть не один фазовый провод, а несколько – и тогда в них колебания как раз могут не совпадать друг с другом, то есть иметь сдвиг фаз. Реальные электросети устроены как раз так, что в них не один фазовый провод, а три, причём именно со сдвигом колеблющегося напряжения по фазе.

Поэтому и говорят о трёхфазной системе электроснабжения. Снова рисунок:

Источник – кликабельно. Вместо времени по горизонтали показан так называемый фазовый угол. Когда он равен 0 или 360 градусов, колебания совпадают. А при 180 градусах – напротив, полностью противоположны, то есть находятся в противофазе.

Зачем нужны три фазы вместо одной.

Зачем это надо? Можно взять какой-то мощный котёл, станок на фабрике, мотор лифта или электровоз – и подключать их не между фазой и нулём, а между фазами. Посмотрите – разница между линиями разного цвета оказывается часто гораздо больше, чем высота над уровнем нуля или глубина под ним! Напряжение (действующее) в 380 вольт, которое часто фигурирует в описаниях техники помощнее, берётся именно отсюда – из подключения между двумя фазами, каждая из которых может выдать всего 220. Между любой из фаз и землёй будут те самые 220 вольт, а между фазами – 380.

По трём проводам – трём фазам – можно передать втрое больше энергии, чем по паре «фаза-ноль”, хотя расход кабеля вырастёт всего с 2 до 3: выгода очевидна. А ещё всякие моторы с генераторами на три фазы делать тоже удобнее – но это отдельная история, которую тут затрагивать не стоит. Кроме того, я не буду говорить о системах, где не три фазы, а две – если вы не в США, не на британской стройке и не на шведских железных дорогах, вам с этим вряд ли придётся сталкиваться. Хотя уже понятно, что дают две фазы со сдвигом в 180 градусов – если измерять напряжение между ними (его, кстати, называют линейным), то получится вдвое больше, чем напряжение между фазой и нулём/землёй (оно называется фазовым).

Как это сделано в быту. В дом или квартиру заходит кабель с четыремя проводами.

Все, думаю, уже поняли – три фазы это круто. Но вот незадача – всё, что можно найти в обычном доме – ну разве что кроме каких-то электрокотлов и электроплит – рассчитано на одну фазу. В обычной розетке именно поэтому две дырочки (под фазу и ноль), ну и ещё заземляющие контакты, про которые я напишу в следующий раз. Как использовать всю мощь трёхфазного подключения в таком случае?

К дому или квартире (в некоторых новостройках, как правило) тянется кабель, рассчитанный на трёхфазный ток. Вот такой. например:

Скриншот «Петровича”. Обратите внимание – уже 4 жилы и потому кабель вдвое дороже. Но мощности он позволяет передать втрое больше!

Три жилы для фаз, ещё одна для нуля. Далее ноль расходится по всем розеткам – обычным, тем, что с двумя дырочками – а вот фазы (провода, которые находятся под напряжением относительно нуля и относительно земли – напомню на всякий случай) делятся между розетками поровну так, что каждая розетка получает только одну фазу. Первая фаза, например, питает холодильник на кухне и розетки в спальне, вторая – розетки в кухне и свет в комнатах, третья – ванную со стиральной машиной, прихожую и свет на кухне.

Ток, питающий электрочайник, можно заставить работать в холодильнике!

Что это даёт, если всё равно в розетки включаются однофазные потребители? А вот что: от электрощитка расходится пучок кабелей – линий – с одним общим нулём и тремя фазами. Если это нарисовать, получится сначала так (рисунок мой):

Теперь смотрите – предположим, мы включили чайник, который питается от второй фазы. Часть пути тока:

Ток пришёл с фазы (для простоты, кстати, считается что он идёт именно так – хотя мы помним, что реально ток переменный) и ушёл на ноль. Но! Ноль того кабеля, который ведёт к розетке – той линии, которая питает этого потребителя – соединён с нулями остальных линий. А на фазе 1 и фазе 3 в тот момент, когда фаза 2 находится под максимальным напряжением, напряжение отрицательное. Потому что сдвиг фаз, снова смотрите картинку:

Посмотрите на место, где красная линия в самом верху. В этот момент напряжение на двух остальных фазах – черная и синяя линии – ниже нуля. Поэтому большая часть тока со второй фазы утечёт в этот момент на первую и третью.

В итоге ток, питающий чайник, протекает заодно через холодильник, стиральную машину и вообще всё, что при этом подключено. И если нагрузка равномерно распределена по фазам – сбалансирована – то через нулевой провод вообще тока почти и нет. Но, разумеется, нет и чудес вида «мы заставили электроэнергию работать дважды” – то, что ток проходит через несколько потребителей, обеспечивается большим напряжением – между фазами ведь не 220, а все 380 вольт. Закон сохранения энергии тут (да и во всех иных местах) не нарушается.

Если бы все эти устройства были подключены к одной фазе, то у нас по нулевому проводу тёк бы суммарный ток. И нам пришлось бы делать кабель потолще, подороже и неудобнее в монтаже – чем толще кабель, тем сложнее его протягивать по дому.

Уточнение.

Я, разумеется, многое упростила. В курсах электротехники рассказывают больше и во многом корректнее – но эти курсы и рассчитаны на большее внимание и большее время освоения. А мой текст был для того, чтобы пояснить, что же такое «фаза” в розетке – и тут ответ «это провод, напряжение на котором относительно земли равно 220 вольт” мне кажется уместнее серии лекций с вопросами вида «пример рассчёта подключения генератора треугольником” или «особенности трёхфазных устройств защитного отключения”.