что такое нулевой потенциал
Потенциал электрического поля
В зависимости от количества зарядов и их величины изменяется энергия электрического поля, создаваемого этими зарядами. Очевидно, что величина энергии электрического поля, образованного одним ‘зарядом, будет отличаться от величины энергии поля, образованного двумя или тремя такими же зарядами.
В практике очень часто приходится сравнивать различные по величине поля. Это сравнение производится по действиям полей на единичный положительный заряд (так называемый пробный заряд). Поясним это.
Определение: Единичным называется заряд, величина которого равна одной единице заряда.
Пусть, например, поле образовано некоторым положительным зарядом. Чтобы внести в какую-то точку этого поля единичный положительный заряд, необходимо затратить определенную работу на преодоление силы отталкивания между основным и единичным зарядами. Величина потенциальной энергии поля при этом возрастает.
Попробуем теперь внести единичный заряд в другое поле, образованное в два раза большим электрическим зарядом. Очевидно, что при этом придется затратить большую работу, чем в первом случае. Следовательно, и потенциальная энергия поля возрастет больше, чем в первом случае.
В электротехнике для характеристики поля вводится специальное понятие — электрический потенциал.
Определение; Электрический потенциал некоторой точки поля численно равен работе, затрачиваемой при внесении единичного положительного заряда из-за пределов поля в данную точку.
Измеряется потенциал электрического поля в вольтах. Такое название единицы для измерения потенциала дано по имени итальянского физика Алессандро Вольта (1745—1827), открывшего закон взаимодействия электрических токов и предложившего первую гипотезу для объяснения магнитных свойств вещества.
Характеристика поля с помощью электрического потенциала очень удобна. Она позволяет сравнивать не только различные электрические поля, но и отдельные точки одного и того же поля. Вместо того, например, чтобы говорить «шар А наэлектризован более сильно, чем шар Б», можно сказать: «потенциал шара А выше потенциала шара Б». Потенциал точки поля обычно обозначается буквой φ.
Электрическое поле может создаваться не только положительным или отрицательным зарядом, но и их совокупностью. В таком поле отдельные точки могут иметь как отрицательные, так и положительные потенциалы. Чтобы в этом случае сравнивать потенциалы различных точек, ввели условное понятие о точке с нулевым потенциалом, т. е. стали считать, что одна из точек (или несколько точек) имеет потенциал, равный нулю. Потенциалы остальных точек поля определяются относительно точки нулевого потенциала. Этот метод аналогичен методу измерения температур. Там также определенная температура (температура тающего льда) принимается за нулевую точку и по отношению к ней определяется температура других тел.
В электротехнике условно считают, что нулевой потенциал имеет поверхность земли.
Если потенциал в данной точке выше потенциала земли, то мы говорим, что точка обладает положительным потенциалом. Если же, наоборот, потенциал точки ниже потенциала земли, то точка обладает отрицательным потенциалом.
Измеряя потенциалы различных точек электрического поля относительно земли, можно убедиться в том, что они неодинаковы. Значит, между отдельными точками может быть некоторая разность потенциалов.
Определение: Разность потенциалов между двумя точками электрического поля называется напряжением. Напряжение, так же как и потенциал, измеряется в вольтах.
Сказанное поясним примером.
На рис. 1 мы условно показали четыре точки: А—с потенциалом + 20 в, Б — с потенциалом +40 в, В — с нулевым потенциалом (земля) и Г — с потенциалом—15 в.
Рисунок 1. Разность потенциалов между различными точками электрического поля
Разность потенциалов между точками Б и А =40—20=20 в;
Разность потенциалов между точками А и В =20— 0=20 в;
Разность потенциалов между точками Б и В =40— 0=40 в;
Разность потенциалов между точками А и Г=20—(—15) =35 в.
Потенциал точки Б выше потенциалов точек А, В и Г. Потенциал точки А выше потенциалов точек В и Г, но ниже потенциала точки Б. Потенциал точки В ниже потенциалов точек А и Б, но выше потенциала точки Г.
Следует обратить внимание на то, что точки отрицательного потенциала имеют более низкий потенциал, чем тонки нулевого потенциала.
Можно и иначе определить напряжение между двумя точками. Для этого рассмотрим две точки А и Б электрического поля.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Что такое электрический потенциал
Электрическое поле, создаваемое зарядами, обладает следующим важным свойством: работа, совершаемая силами поля при перемещении в нем зарядов, зависит только от положения начальной и конечной точек перемещения, но не зависит от пути, по которому происходит перемещение (поле, обладающее таким свойством, называется потенциальным).
Поэтому электрическое поле в каждой точке может быть охарактеризовано той работой, которую совершают силы поля при перемещении определенного заряда из данной точки в бесконечность (практически в столь удаленную точку, что поле в ней уже можно считать равным нулю).
Такой характеристикой и является электрический потенциал данной точки поля, выражающийся той работой, которую совершают силы поля при удалении единичного положительного заряда из этой точки в бесконечность.
Если это перемещение происходит в направлении силы, действующей со стороны поля, то эта сила совершает положительную работу и потенциал начальной точки положителен. Если перемещение происходит навстречу силе, действующей со стороны поля, то сила поля совершает отрицательную работу и потенциал начальной точки отрицателен.
Так как работа, совершаемая при перемещении заряда в электрическом поле, не зависит от пути, а только от положения начальной и конечной точек, то работа, совершаемая при перемещении по любому пути из точки А в точку В, равна сумме работ, совершаемых при перемещении из А в бесконечность и из бесконечности в В (т. к. два последних перемещения также представляют собой перемещение из А в В, но по другому пути).
Иначе говоря, работа, совершаемая силами поля при перемещении единичного положительного заряда из точки А в точку В, равна разности электрических потенциалов точек А и В.
Свободный положительный заряд под действием силы электрического поля всегда будет двигаться в направлении силы, которая при этом будет совершать положительную работу, т. е. он всегда будет двигаться от точек с более высоким потенциалом к точкам с более низким потенциалом. Отрицательные заряды будут двигаться, наоборот, от точки с более низким потенциалом к точкам с более высоким потенциалом.
Так же как тяжелые тела в поле тяжести движутся от более высокого уровня к более низкому, положительные электрические заряды движутся от более высокого потенциала к более низкому.
Так же как для движения тяжелых тел играет роль не абсолютный уровень в какой-либо точке, а разность уровней точек, между которыми происходит перемещение тел, для движения электрических зарядов существенна не сама величина потенциала (отсчитываемого относительно бесконечности), а разность потенциалов точек, между которыми может происходить движение электрических зарядов, например, точек, соединенных проводником.
Поэтому во всех электрических задачах играет роль не потенциал, а разность потенциалов, и для этой последней величины введено специальное название — напряжение (разность потенциалов между двумя точками). Единицей измерения разности потенциалов (напряжения) в практической системе единиц служит вольт.
Открытие: без нулевого потенциала никакой ток никуда течь не может
Открытие нулевого потенциала.
Это открытие того, что ток в металлических проводниках не течёт ни от плюса к минусу, и ни от минуса к плюсу. Ток течёт либо от нулевого потенциала к минусовой фазе, либо от плюсовой фазы к нулевому потенциалу.
Двести лет тому назад Фарадей, посредством катушки индуктивности и движущегося в ней магнита, получил индукционный ток. Причём, при противоположном направление движении магнита в катушке индуктивности, стрелка гальванометра отражает эту противоположность. А это означает, что индукционный ток осуществляется противоположными зарядами, что фиксируют осциллограммы.
А так как внутри проводника, кроме подвижных электронов и неподвижных ионов, других зарядов нет, то, стало быть, индукционный ток Фарадея это электронно-позитронный ток, распространяющийся в прилегающем к проводнику эфире.
Данное открытие базируется на осознание того, что в теории электричества не существует сторонней силы, вместо неё действует электродвижущая сила, формируемая разностью электрических потенциалов, между нулевым потенциалом проводника и отрицательным (или положительным) потенциалом источника тока.
В теории электричества сложилось мнение, что кулоновские силы действуют только между зарядами. На самом же деле, между разноимёнными зарядами в металлических проводниках существует нулевой потенциал проводника.
И именно этот нулевой потенциал является центральным элементом электричества, без которого никакой ток никуда не побежит, потому что разность электрических потенциалов между нулевым потенциалом проводника и отрицательным (или положительным) потенциалом источника тока рождает в цепи силу движения зарядов.
Не существует в металлических проводниках электрического тока, текущего от плюса к минусу
В однофазной системе постоянный ток это движение позитронного тока от плюсовой фазы к нулю или электронного тока от нуля к минусовой фазе. Осциллограммы демонстрирует эту точку зрения.
Переменный ток формируется точно также, только с соблюдением заданной генератором тока очерёдности протекания разноимённых зарядов, называемой частотой переменного тока.
В трёхфазной системе нулевой потенциал переменного тока формируется, когда фазы имеют максимальный положительный или отрицательный потенциалы. А предыдущая и последующая фазы в своих синусоидах в это самое время имеют одноимённые заряды, но с противоположными векторами их движения, которые в сумме рождает нулевой потенциал.
Таким образом, в трёхфазной системе нулевой потенциал может формироваться без нулевого провода, исключительно потому, что заряды рассматриваемой фазы текут: позитроны от плюсовой фазы к нулю или электроны от нуля к минусовой фазе. И текут они исключительно в эфире, окружающем проводники.
Заключение
Источник: Геннадий Алексеевич Твердохлебов
Ноль бьет током. Потенциал на PEN проводнике
Ноль бьет током — это значит, что PEN проводник, имеющий общую точку с нейтралью трансформатора и землей в определенных ситуациях может иметь потенциал, отличный от нуля.
Самая распространенная причина, из-за которой ноль бьет током — это обрыв (отгорание) нейтрали трансформатора. В этом случае на уже не связанном с нейтралью и землей PEN проводнике в зависимости от неравномерной нагрузки появляется фазное напряжение.
Также, отличный от нуля потенциал на нейтральном проводе имеется практически всегда при нормальном режиме работы. В пятипроводной системе электроснабжения напряжение между землей и нейтралью отсутствует только в точке соединения этих проводов. По мере удаления от этого места за счет сопротивления проводов разность потенциалов постепенно появляется и увеличивается. В данном обзоре будет подробно рассмотрено именно данная ситуация, когда ноль бьет током в штатном режиме работы системы электроснабжения.
Видео обзор — ноль бьет током
Ошибки при анализе нулевого потенциала PEN проводника
Поражение электрическим током возникает при соприкосновении с электрической цепью, в которой присутствуют источники напряжения и/или источники тока, способные вызвать протекание тока по попавшей под напряжение части тела. Обычно чувствительным для человека является пропускание тока силой более 1 мА.
Многие утверждают, что нейтральный проводник при нормальном режиме работы не бьет током. А в качестве объяснения используют следующие доводы:
На поверхности земли электрический потенциал равен 0 вольт. Но нужно понимать, что данный нулевой потенциал — это условность, своего рода точка отсчета, о которую спотыкаются многие электрики, пытаясь объяснить процессы протекания электрического тока. Учитывая, что в сеть почти всегда включена нагрузка, а распределить ее по фазам равномерно нереально, между нулевым (PEN) проводником и землей всегда есть разность потенциалов, создаваемая сопротивлением проводника и переходных контактов. Соответственно дотронувшись до нулевого проводника и стоя на земле, вы замкнете цепь, и через вас пройдет ток.
Как распространяется ток в электрической цепи
Начнем разбирать данный вопрос с анализа утверждения, что ток течет по пути наименьшего сопротивления. Это не верно, так как в замкнутой цепи он (а точнее — свободные электроны) распределяется везде, только его сила обратно пропорциональна сопротивлению (если речь идет о смешанном соединении). Другое дело, когда на определенном участке нет вообще сопротивления, тогда весь ток пойдет через него. Это можно показать на схеме, но в реальности на воздушных линиях с большой протяженностью такое невозможно. Для наглядности рассмотрим подключение нагрузки к источнику однофазного тока:
К источнику питания подключена нагрузка (условно чайник) создающий сопротивление 30 Ом. Цепь замкнулась, и в ней образовался ток 7,3 Ампер. Прикоснувшись к нулевому проводу и стоя на земле, мы создали дополнительную цепь через тело, землю и заземлитель к источнику питания. На данном этапе уместно вспомнить землю с ее нулевым потенциалом. В данном случае она выступает просто как проводник, соединенный с нулевым выводом источника питания. Поэтому можно перестроить схему, заменив землю обычным проводником:
Как в первой, так и во второй схеме через участок человек — заземление — источник питания не проходит ток. Не удивительно, ведь на пути два резистора с сопротивлением 4 и 1000 Ом. Так почему же неверна трактовка движения по пути наименьшего сопротивления. Весь секрет кроется в проводах, которые имеют свое сопротивление. Электрическое сопротивление жилы самонесущего изолированного провода (СИП) сечением 25 мм² равно 1,380 Ом/км. К примеру, возьмем длину 250 метров. Тогда сопротивление провода в конце линии будет приблизительно 0,345 Ом. Добавим это сопротивление в нашу схему:
Теперь ток 2,5 мА пошел через человека. Произошло пропорциональное перераспределение тока в цепи. И земля здесь никак не спасает, а наоборот усугубляет. Ведь если бы не был заземлен вывод источника однофазного тока, то никакой разности потенциалов с землей и не было бы.
Для того чтобы понять, почему в цепи человек-земля (проводник)-заземлитель-источник питания появился ток и рассчитать его величину, нужно воспользоваться правилами последовательного, параллельного и смешанного соединения резисторов. Мы этого не будем делать, так как программа Electronics Workbench все посчитала за нас. Лучше простыми словами пройдемся по схеме и разберемся с потенциалами:
Оранжевый участок от источника питания до нагрузки имеет потенциал 217,5 Вольт. Это значение равно напряжению на входе в резистор с сопротивлением 30 Ом. Участок цепи, отмеченный желтым имеет потенциал 2,5 Вольта, что равно падению напряжения за счет резистора 30 Ом. Как и упоминалось выше, без сопротивления провода 0,345 Ом никакого потенциала на нулевом проводе бы не было. Данный резистор создал в цепи сопротивление, которое позволило распределиться току по двум участкам с силами обратно пропорциональными сопротивлениям этих участков:
Мы рассмотрели подключение нагрузки к источнику однофазного тока с заземленным выводом. Как видно, при включенной нагрузке за счет сопротивления проводов всегда будет разность потенциалов между нулем и землей. И эта разность будет тем больше, чем больше сопротивление проводов и мощность включенной нагрузки. Так, увеличив мощность нагрузки в три раза, сила тока, проходящая через человека, возросла с 2,5 до 7,4 мА. При таком значении фиксируются судороги и болевые ощущения в руках.
Ноль бьет током в сетях трехфазного тока
Теперь перейдем к рассмотрению разности потенциалов между нейтральным проводом и землей в сетях трехфазного тока. Здесь уже имеются свои особенности. Так, если нагрузки по всем фазам будут одинаковы и не будет смещения нейтрали, то на нейтральном проводе ток будет равен нулю. То есть при соединении в звезду фаз симметричного приемника нейтральный провод не оказывает влияния на работу цепи и может быть исключен.
Отсутствие сопротивления в проводах и равномерное потребление в многоквартирном доме или на линии с одно-дух этажной застройкой — это что-то из области фантастики, поэтому нейтральный проводник необходим и его основная функция – это минимизация напряжение смещения нейтрали и искажений фазных напряжений приемников. Подробно на данных процессах останавливаться не будем, и рассмотрим их отдельной темой. А пока же перейдем к току в нейтральном проводе при несимметричном потреблении.
Как и в случае с источником однофазного тока, при добавлении в схему сопротивления проводников помимо смещения нейтрали открывается путь для протекания тока через землю при прикосновении человека к рабочему нулевому или защитному проводнику.
Кстати, во всех системах TN с зануленным электрооборудованием при нормальном режиме работы на проводящих корпусах есть потенциал. А для того, чтобы не было разности потенциалов и вас не било током при замыкании цепи через трубы и иные проводящие коммуникации выполняется система уравнивания потенциалов.
Вернемся к теме и для наглядности рассмотрим схему: 
Как видно, с учетом неравномерной нагрузки (на схеме это резисторы 10, 30 и 50 Ом) и сопротивления проводов взятых условно 0,3 Ом потенциал на дальнем от распределительного трансформатора участке нейтрального провода 4,5 Вольта. Соответственно через человека с сопротивлением 1000 Ом, стоящего на земле и касающегося нейтрального провода, потечет ток с силой 4,5 мА.
Если мы увеличим сопротивление проводов в два раза, то и проходящий через человека ток также возрастет почти в два раза (до 8,3 мА).
Мы знаем, что система TN с глухозаземленной нейтралью должна иметь повторные заземления PEN проводника с общим сопротивлением заземлителей не больше 10 Ом. С добавлением этого повторного заземления большая часть тока уйдет через него, а ток, проходящий через человека снизится с 8,3 до 3,2 мА.
Стоит отметить, что везде мы рассматривали сопротивление человека равное 1000 Ом. Но ведь нужно учитывать также сопротивление обуви, пола, грунта. И действительно, если вы будете стоять к примеру на сухом деревянном полу в обуви с хорошим сопротивлением, то вы скорее всего не почувствуете ничего, прикоснувшись к нейтральному проводу. И здесь условный нулевой потенциал земли никакой роли не играет. Вы всего лишь изолируетесь от проводимости земли. А если еще и выполнена система уравнивания потенциалов, то даже стоя босиком на влажном полу или дотронувшись второй рукой до трубы или батареи, разности потенциалов с нейтралью не будет. И если мы изменим сопротивление человека с 1000 до 5000 Ом, то проходящий через тело ток снизится с 3,2 до 0,6 мА.
Как видно, утверждение, что нейтральный проводник не бьется током, в корне не верное. Разность потенциалов между ним и землей есть всегда. Зависит она от нагрузки, неравномерной нагрузки в сетях трехфазного тока, протяженности воздушной линии и сопротивления проводов. Поэтому, несмотря на то, что в большинстве случаев вы хорошо изолированы от земли либо имеется система уравнивания потенциалов, и вы можете не ощутить влияния малых токов при контакте с нейтральным проводом, никогда не прикасайтесь, не убедившись в отсутствии большого потенциала на нем. Чем больше сопротивление нейтрального провода вплоть до отгорания, тем больше разность его потенциала с потенциалом земли и тем больший ток по закону Ома потечет в этой цепи.
Электрический потенциал
Электрический потенциал – это скалярная физическая величина, характеризующая напряжённость поля. Через параметр также выражается электрическое напряжение.
Физический смысл электрического поля
Учёные давно ломают голову над субстанциями электрического и магнитного полей, но пока сие для них загадка, как и гравитация. существование не оспаривается, но суть неясна. Не секрет электричество люди знали задолго до нашей эры, а к изучению не стремились.
Главные достижения по изучению электричества случились бы минимум на 20 лет раньше, нежели в действительности. До Эрстеда влияние провода с током на магнитную стрелку отмечал Джованни Доменико Романьози в 1802 году. Это подтверждённые официальными изданиями данные, а собственно событие, возможно, произошло раньше. Заслуга Эрстеда лишь в заострении внимания общественности на замеченном факте.
Подобных примеров тьма. Порой учёные вне зависимости друг от друга делали открытия, изобретения. Встречались случаи, когда муж науки думал, что его измышления не новы. Потом удивлялся, когда оказывалось, что авторство теперь принадлежит постороннему человеку, хотя собственное открытие случилось раньше по времени. Замалчивание гарантировало переход доли известности к описавшему событие. Так происходило в XIX веке – учёные постоянно сотрудничали, что-то обсуждали, порой тяжело найти концы. К примеру, Фарадея упрекали за плагиат конструкции первого человеческого двигателя, а Википедия приписала ему авторство катушки индуктивности, придуманной Лапласом, на которое Майкл не претендовал. Впрочем, когда речь заходит о материи полей, учёные хранят дружное молчание. Единственным исключением стал Никола Тесла, утверждавший, что все во Вселенной состоит из гармонических колебаний.
Итак, учёные не знают о поле ничего, а электрический потенциал это характеристика поля. Субстанцию никто не видел, долго не могли зарегистрировать и с трудом представляют поныне! Не верите – попробуйте нарисовать в воображении электромагнитную волну:
Так выглядит современная физика. Никто точно не знает, как выглядят поле, колебание, волна, как это нарисовать. Понятно лишь: картинки из учебника слабо описывают происходящее. Дело усугубляется неспособностью человека видеть и чувствовать электромагнитное излучение. Колебание не выглядит синусоидальным, рассматривается для одной точки, линии, фронта и пр. Это, скорее, уплотнение и растяжение эфира, нечто напоминающее трёхмерную неописуемую фигуру.
Длинное предисловие свидетельствует, насколько неизведанным остаётся то, что используется в повседневной жизни. И порой таит реальную опасность для человека. К примеру, доказано, что излучение СВЧ печи постепенно «портит» пищу. Человек, регулярно питающийся из микроволновки, рискует получить в собственное распоряжение обширный список недугов. В первую очередь – болезни крови. Небезопасна для людей и сетевая частота 50 Гц.
Характеристики электрического поля
Человек быстро понял, что электрическое поле есть, уже в XVIII веке – либо раньше – нарисована опилками его картина. Люди увидели линии, выходившие из полюсов. По аналогии стали пытаться изобразить электрическое поле. К примеру, Шарль Кулон на исходе восемнадцатого столетия открыл закон притяжения и отталкивания зарядов. Записав формулу, понял, что эквипотенциальные линии силы взаимодействия концентрически расходятся вокруг точечного скопления электричества, а траектории движения – прямолинейны.
Так оказалась изображена первая картина электрического поля. Напоминает картину, как исследователи представляли магнитное, но с гигантской разницей: в природе нашлись заряды обоих знаков. Линии напряжённости уходят в бесконечность (в теории, безусловно, закончатся). А магнитные заряды поодиночке не найдены, линии их всегда замыкаются в видимой области пространства.
Первая картина электрического поля
В остальном нашлось много общего, к примеру, заряды одинакового знака отталкиваются, а разных – притягиваются. Это справедливо для магнитов и электричества. Гильберт заметил, что магнетизм – сильная субстанция, которую сложно экранировать или уничтожить, а электричество легко разрушается влагой и прочими веществами. Дёгтя в бочку добавил Кулон, который, следуя Бенджамину Франклину, присвоил электронам отрицательный заряд. Хотя речь шла о количестве флюида. И избыток электронов следовало назвать положительным.
Как результат, линии напряжённости поля располагаются в направлении обратном правильному. Потенциал растёт не туда… Главными характеристиками электрического поля считаются:
Наиболее вероятно происхождение терминов из латинского языка. Напряжённость ввёл в обиход, предположительно, Алессандро Вольта, а потенциал называется по наименованию типа поля, которое указанной величиной характеризуется: работа по перемещению заряда не зависит от траектории, равна разнице потенциалов начальной и конечной точки. Следовательно, на замкнутой траектории равна нулю.
Нулевой потенциал и потенциальное поле
Электрическое поле считается потенциальным, значит, работа по перемещению в нем заряда не зависит от траектории и определяется единственно потенциалом. Потенциал – универсальное физическое понятие, часто применяемое. К примеру, для гравитационного поля Земли, происхождение которого поныне необъяснимо. Известно, что массы притягиваются по закону, напоминающему выведенный Шарлем Кулоном.
Зарисовка напряжённости поля
В электрическом поле Земной шар становится началом отсчёта. Нет разницы, относительно чего исчислять потенциал, но люди быстро поняли, что смоляное электричество бьётся, стеклянное кусается током, а грунт не причиняет вреда. Следовательно, в полном соответствии с логикой принят за нуль. В этом плюс: Земля громадная по объёму, на планету стекают без труда гигантские токи, статические и переменные. Доказано, что на теле заряд пытается распределиться взаимно на максимальной дистанции. Что соответствует поверхности планеты. При таком раскладе плотность заряда получается несущественной, много меньше, чем на любом наэлектризованном теле.
На Земле потенциал за редким исключением измеряется относительно грунта, значение называют электрическим напряжением. Из контекста становится понятно, что напряжение бывает положительным и отрицательным. Впрочем, не всегда. На ЛЭП порой считается выгодным использовать схемы с изолированной нейтралью. Тогда потенциал любой точки не считается относительно Земли, отсутствует нейтраль. Это становится возможным в трёхфазных цепях.
На местной подстанции ставят разделительный трансформатор, нейтраль вторичной обмотки которого заземляют, чтобы поставлять потребителям фазное напряжение 220 В, а не линейное. Порой люди наивно думают, что планета единая, следовательно, не нужна нейтраль, ток всё равно потечёт. Но потечёт через грунт, вызывая немалый экономический ущерб и представляя опасность для людей созданием шагового напряжения. Медный нулевой проводник – называли в первой половине XIX века возвратным – имеет малое сопротивление и гарантированно не причинит вреда.
В цепях с изолированной нейтралью потенциал не отсчитывается относительно уровня грунта, а напряжение измеряется между двумя точками. Уместно упомянуть, что по закону Ома ток, протекая через проводник, создаёт разность потенциалов. Поэтому нельзя браться при аварии за контур заземления. Малое сопротивление способно оказаться причиной образования здесь немалой разницы потенциалов. А человек обязан помнить об опасности напряжения прикосновения.
Однако цепи с изолированной нейтралью используются и в целях безопасности. Если напряжение создаётся между двумя точками вторичной обмотки разделительного трансформатора, ток на землю через неосторожно взявшегося за оголённый провод человека не пойдёт – разница потенциалов относительно грунта меньше. Следовательно, разделительный трансформатор становится мерой защиты и часто используется на практике.
Падение потенциала во внешней электрической цепи
Внешней электрической цепью называется участок, находящийся за пределами источника. На практике ЭДС вырабатывается на вторичных обмотках трёхфазного трансформатора подстанции, считаясь источником. Начиная с вывода, идёт внешняя цепь.
На ней потенциал падает от фазного напряжения до нейтрали. Речь идёт о рядовых потребителях. Когда в дом приходит электричество, это неизменно система трёхфазного тока. Нейтраль глухо заземлена, чтобы обеспечить нужный уровень безопасности. Жилой дом не гарантирует равномерную загрузку всех фаз, через нейтраль потечёт ток. Если цепь использовать для защиты, не возникает полной гарантии безопасности: путь тока способен пролечь через человека, неожиданно взявшегося за заземлитель.
Следовательно, нужно обеспечить два нулевых проводника: рабочий и защитный. Через первый производится зануление металлических частей объекта, через второй – заземление. Причём за рубежом принято делить две ветви на две разные линии, а в РФ они объединяются в районе контура заземления. Первое сделано для надёжной защиты, второе – для возможности работы в здании трёхфазного оборудования (вдруг пригодится!). Если в промышленной установке оставить лишь заземление корпуса, это плохо окончится для неудачника, попавшего под электрический потенциал.
Следовательно, западная система хороша для однофазного оборудования. Но за счёт унифицированности система РФ сложнее. Импортное оборудование плохо сочетается с российскими условиями: фильтры питания рассчитаны так, чтобы защитный и рабочий нулевые проводники не пересекались. Причина в электрическом потенциале:
Чтобы выровнять разницу, линии на входе в здание объединяют и заводят на контур громоотвода. Что для импортной техники не становится идеальным решением, предприятия-поставщики электроэнергии несут потери. Это известная система TN-C-S, применяющаяся в РФ. Дома, возведенные ещё в СССР, понемногу переоборудуются.