Меню

Ток при разрыве проводника



Ток течет от плюса к минусу: «Почему ток в цепи идёт «от плюса к минусу», если носители заряда — электроны — заряжены отрицательно и должны идти «от минуса к плюсу»?» – Яндекс.Кью – Как течет ток от п

Электрический ток – одно из основных благ цивилизации, без которого жизнь современного человечества была бы невозможна. Применяемый во всех областях современного мира (от простого электрочайника, встречающегося на кухни почти любой домохозяйки до мощной дуговой электроплавильной печи) он делает жизнь людей более удобной и простой. В то же самое время очень мало из тех, кто пользуется многочисленными электроприборами, задумывается над природой данного явления. В частности, не все понимают, что оно собой представляет, на протекании каких процессов основывается, какое направление течения заряженных частиц в проводниках и электрических цепях.


Движение зарядов в проводнике

Для того чтобы разобраться в том, как течет ток, необходимо понять его физическую сущность, основанную на атомарно-молекулярной теории строения материи, узнать, какие условия необходимы для его возникновения и существования, какие виды токов бывают, и какими характеристиками они обладают.

Физическая сущность течения тока в цепи

Наличие тока в цепи обусловлено направленным перемещением заряженных частиц. В твердых телах течение тока создается движением отрицательно заряженных электронов, в газах и жидкостях – положительными ионами. В таких широко распространенных веществах, как полупроводники, электрический ток возникает при движении частиц – электронов и «дырок» (положительно заряженных частиц, представляющих собой атомы с недостающим количеством электронов на внешних уровнях).

Основными условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие носителей зарядов – перемещающиеся по проводнику, газу или электролиту частицы;
  • Создаваемое определенным источником питания электрическое поле – без данного силового поля движение свободных носителей зарядов будет хаотичным, не имеющим определенного направления;
  • Замкнутая цепь – направленное движение зарядов возможно только в замкнутых цепях. Так, например, состоящий из источника питания ключа (переключатель) и лампочки накаливания ток будет протекать только тогда, когда ключ, располагающийся в разрыве проводника между одним из полюсов питания и лампой, находится во включенном состоянии, позволяя носителям заряда перемещаться по замкнутой цепи от отрицательного полюса батареи к положительному.

Ответы@Mail.Ru: в каком направлении протекает ток в цепи

направление тока — условность, принятая для рисования схем и не более того. Принято рисовать от + к -. Если проводник — метал (провод, например) — реальные носители — электроны — летят в обратную сторону — к плюсу. Если носитель жидкость с ионами или ионизированный газ — ионы летят в обе стороны…

Давненько принято считать движение тока от плюса к минусу, хотя реальное движение носителей заряда бывает обратным, в большинстве случаев.

от плюса к минусу

принято от + к -..но электрончики бегут наоборот… все схемы читаются от + к -..

Принято считать, что во ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ направление тока от положителного полюса к отрицательному. А во внутренней, соответственно, наоборот.

В замкнутой электрической цепи ток идет от точки с большим потенциалом в точку с меньшим потенциалом и никакие + или — тут ни при чем.

Двести лет тому назад Фарадей поставил опыт, где демонстрируется получение тока в гальванометре при движении магнита в катушке индуктивности. Сегодня, осмысляя этот опыт, приходится делать вывод: современная теория тока проводимости в металлических проводниках ошибочна потому, что основой этой теории является движение свободных электронов при неподвижных ионах. Опыт же Фарадея демонстрирует движение, как отрицательных, так и положительных зарядов. А так как в проводнике, кроме подвижных электронов и неподвижных ионов, других зарядов нет, то следует сделать вывод: Фарадей двести лет тому назад получил, в качестве тока проводимости, электронно-позитронный ток, распространяющийся в эфире вокруг проводников.

Электрический ток и поток электронов

Единица измерения силы тока

Разобравшись в том, что в большинстве случаев носителями электрических зарядов являются электроны, необходимо понять, почему они движутся. Для этого необходимо заглянуть в микромир частиц – атомов и понять их строение, физические процессы, происходящие с ними.

Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него множества электронов, количество которых зависит от суммарного заряда ядра. Электроны передвигаются по определенным траекториям – орбиталям (уровням). При этом те из них, которые располагаются ближе всего к ядру, удерживаются им очень сильно и не участвуют в химических реакциях и физических процессах. Те частицы, которые находятся на внешних уровнях, являются активными и определяющими способность того или иного атома к химическому взаимодействию и образованию свободных зарядов. Их называют валентными.


Ядро и электроны

Активность и способность атомов к отщеплению свободных электронов зависят от количества частиц на внешних уровнях. Так, у одних веществ многочисленные электроны удалены от ядра, поэтому срываются со своих орбиталей и начинают устремляться к другим атомам, в результате чего наблюдается перемещение свободных зарядов. При подаче электрических потенциалов (напряжения) движение электронов становится направленным, появляется электрический ток. Поэтому твердые тела (например, металлы) с большим количеством свободных электронов являются проводниками.

У диалектиков частицы, способные переносить электрический заряд, отсутствуют – у них мало электронов на внешних уровнях, поэтому они не могут срываться, переходя сначала в хаотичное, потом и в направленное движение.

Промежуточное положение между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники, электропроводность которых зависит от внешних факторов (температуры, освещенности и т.д.).

Электрический ток в параллельной цепи

Закон Ома для неоднородного участка

В электрических схемах предусмотрены параллельные и последовательные соединения элементов. При параллельном соединении, например, резисторов, напряжение одинаково для каждого из них, а сила тока, протекающего через каждый элемент, пропорциональна его сопротивлению. Чтобы определить величину тока через каждый компонент при параллельной комбинации их соединения, используют закон Ома.


Параллельная электрическая цепь

Защита от токов короткого замыкания

Что можно сказать в заключение. Если вы планируете сделать ремонт электропроводки своими руками или модернизировать существующую, почитайте эту статью . Крайне внимательно отнеситесь к выбору аппаратов защиты вашей сети. Важный совет: когда устанавливаете или будете устанавливать новый автомат, УЗО или диффавтомат, внимательно прочитайте бумагу, которая идет в комплекте. В ней содержится такой пункт, как срок эксплуатации и срок поверки. В течении срока эксплуатации производитель дает гарантию, что устройство будет выполнять свои основные функции. Срок поверки указывает на период, в течение которого могут измениться параметры срабатывания защиты, то есть через указанный промежуток времени желательно (а я бы даже сказал обязательно) либо сделать поверку автомата, либо заменить (благо, не так дорого он стóит). Кстати, пробки с плавкими предохранителями в поверке не нуждаются. Не забывайте делать регулярный осмотр электропроводки и как минимум раз в год протягивать винтовые соединения на автоматах и шинах нулевых и заземляющих проводов. Не забывайте про заземление — оно поможет вовремя выявить устройства с поврежденной изоляцией.

Источники напряжения обычно называют источниками питания. Для увеличения тока или напряжения, а может и того и другого источники питания (элементы, батареи) могут соединяться вместе. Существует три типа соединения элементов питания: 1. Последовательное соединение элементов. 2. Параллельное соединение элементов. 3. Последовательно-параллельное (смешанное) соединение элементов.

Вид цепи и напряжение

В зависимости от направления протекания тока и особенностей напряжения, различают два вида электрических цепей:

  • Цепи постоянного тока;
  • Цепи переменного тока.

Cила тока: формула

Напряжение цепей постоянного тока является работой, совершаемой электрическим полем в ходе перемещения пробного плюсового заряда из точки A в точку Б. Напряжение в цепи постоянного тока определяется как разность потенциалов на его концах. В таких цепях принято считать, что ток идет от плюса к минусу (от плюсового полюса к минусовому).

На заметку. В реальности ток течет не от плюса к минусу, а, наоборот, от минуса к плюсу. Сформировавшееся ошибочное представление о направлении течения именно от плюса не стали изменять и оставили для удобства понимания физической сущности данного явления.

Для цепей переменного тока характерны такие виды и значения напряжения, как:

  • мгновенное;
  • амплитудное;
  • среднее значение;
  • среднеквадратическое;
  • средневыпрямленное.

Напряжение в таких цепях – это достаточно сложная функция времени. Грубо говоря, ток в них течет от фазного провода, проходит через нагрузку и частично уходит в нулевой (течет от фазы к нулю)

Базовые понятия о электричестве

Прежде чем приступить к работам, связанным с электричеством, необходимо немного «подковаться» теоретически в этом вопросе.Если говорить просто, то обычно под электричеством подразумевается это движение электронов под действием электромагнитного поля.

Главное — понять, что электричество — энергия мельчайших заряженных частиц, которые движутся внутри проводников в определенном направлении(рис. 1.1).

Движение электронов в проводнике

Постоянный ток практически не меняет своего направления и величины во времени. Допустим, в обычной батарейке постоянный ток. Тогда заряд будет перетекать от минуса к плюсу, не меняясь, пока не иссякнет.

Переменный ток — это ток, который с определенной периодичностью меняет направление движения и величину. Представьте ток как поток воды, текущий по трубе. Через какой-то промежуток времени (например, 5 с) вода будет устремляться то в одну сторону, то в другую.

С током это происходит намного быстрее — 50 раз в секунду (частота 50 Гц). В течение одного периода колебания величина тока повышается до максимума, затем проходит через ноль, а потом происходит обратный процесс, но уже с другим знаком.

На вопрос, почему так происходит и зачем нужен такой ток, можно ответить, что получение и передача переменного тока намного проще, чем постоянного.

Читайте также:  Расчет длительно допустимых токов нагрузки кабелей

Получение и передача переменного тока тесно связаны с таким устройством, как трансформатор (рис. 1.2).

Трансформатор на подстанции понижает напряжение от высоковольтной линии для передачи в бытовую сеть

Генератор, который вырабатывает переменный ток, по устройству гораздо проще, чем генератор постоянного тока. Кроме того, для передачи энергии на дальнее расстояние переменный ток подходит лучше всего. С его помощью при этом теряется меньше энергии.

При помощи трансформатора (специального устройства в виде катушек) переменный ток преобразуется с низкого напряжения на высокое и наоборот, как это представлено на иллюстрации (рис. 1.3).

Виды токов: постоянные и переменные

В зависимости от изменения направления протекания заряженных частиц, различают следующие виды токов:

  • Постоянный – формируется движением заряженных частиц в одном направлении. Его основные характеристики (сила тока, напряжение) имеют постоянные значения и не изменяются во времени;
  • Переменный – направление перемещения зарядов при таком виде движения заряженных частиц периодически меняется. Количество изменений направления движения за единицу времени, равную одной секунде, называется частотой тока и измеряется в Герцах. Так, например, значение данной характеристики в обычной бытовой электрической цепи равно 50 Гц. Это означает, что в течение 1 секунды движущиеся по цепи электроны меняют свое направление 50 раз, вызывая тем самым такое же количество изменений напряжения в фазном проводе от 220 до 0 В.


Основные характеристики переменного тока

Как течет ток от плюса к минусу

Тема: в какую сторону идёт ток в проводах, электрических цепях, схемах.

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. В твердых телах это движение электронов (отрицательно заряженных частиц) в жидких и газообразных телах это движение ионов (положительно заряженных частиц). Более того ток бывает постоянным и переменным, и у них совсем разное движение электрических зарядов. Чтобы хорошо понять и усвоить тему движение тока в проводниках пожалуй сначала нужно более подробно разобраться с основами электрофизики. Именно с этого я и начну.
Итак, как вообще происходит движение электрического тока? Известно, что вещества состоят из атомов. Это элементарные частицы вещества. Строение атома напоминает нашу солнечную систему, где в центре расположено ядро атома. Оно состоит из плотно прижатых друг к другу протонов (положительных электрических частиц) и нейтронов (электрически нейтральных частиц). Вокруг этого ядра с огромной скоростью по своим орбитам вращаются электроны (более мелкие частицы, имеющие отрицательный заряд). У разных веществ количество электронов и орбит, по которым они вращаются, может быть различным. Атомы твердых веществ имеют так называемую кристаллическую решетку. Это структура вещества, по которой в определенной порядке располагаются атомы относительно друг друга.

А где же тут может возникнуть электрический ток? Оказывается, что у некоторых веществ (проводников тока) электроны, что наиболее удалены от своего ядра, могут отрываться от атома и переходить на соседний атом. Это движение электронов называется свободным. Просто электроны перемещаются внутри вещества от одного атома к другому. Но вот если к этому веществу (электрическому проводнику) подключить внешнее электромагнитное поле, тем самым создав электрическую цепь, то все свободные электроны начнут двигаться в одном направлении. Именно это и есть движение электрического тока внутри проводника.

Двунаправленное перемещение зарядов

Наряду с упорядоченным движением носителей зарядов (электронов), в проводниках наблюдается также незначительный обратный процесс – условное перемещение положительных зарядов, потерявших отрицательные частицы атомов. Вместе с основным током данное явление получило название двунаправленное перемещение зарядов. Особенно оно ярко проявляется при протекании электричества через электролиты (явление электролиза).


Двунаправленное перемещение зарядов в аккумуляторной батарее

Значение перемещения электронов в электрической схеме

Понимание того, как идет в цепи ток, необходимо при составлении такого графического изображения расположения электронных деталей, как схема. Важно понимать, откуда течет ток, для того чтобы правильно располагать на схеме, затем соединять различные радиоэлектронные элементы. Если для таких радиодеталей, как конденсатор, резистор, полярность подключения не имеет значения, то полупроводниковый транзистор,

диод необходимо размещать на схеме и затем запитывать, учитывая направление движения тока, иначе они и собираемое с их использованием устройство, электронный блок не будут правильно функционировать.

Таким образом, знание физической сущности направления течения заряженных частиц в проводнике, электролите, полупроводнике позволит любому человеку не только расширить свой кругозор, но и применять его на практике при монтаже электропроводки, пайке различных электронных блоков и схем. Также подобная информация поможет разобраться в том, почему произошла поломка того или иного электроприбора, как ее устранить и предотвратить в будущем.

Источник

Протекание тока

Электрический ток это есть медленное движение потока электронов в область положительного заряда из области отрицательного заряда. В качестве единицы измерения силы тока используют ампер (А). Названа эта единица в честь французского ученого Андре Мари Ампера. Один ампер это сила тока, возникающая в проводнике при перемещении заряда через заданную точку величиной в один кулон за одну секунду.
Следующая формула показывает соотношение между силой тока и зарядом за секунду:

где I — сила тока в амперах, Q — величина электрическо¬го заряда в кулонах, t — время в секундах.

Пример. Чему будет равна сила тока в цепи, если через заданную точку в цепи прошло 12 кулон заряда за 4 секунды.
Решение.
Q=12 Кл;
T=4 с;
I=Q/t=12/4=3 (А).

Рассмотрим протекание тока по проводнику. Обычно носителями заряда в цепи являются отрицательно заряженные электроны. Тогда ток это есть поток отрицательно заряженных электронов. Так исторически сложилось, что направление протекания тока не совпадает с направлением потока электронов, то есть противоположно. Однако в свое время было открыто, что когда электроны перемещаются от одного атома к другому, то возникают положительные заряды, названные дырками. (рис 2.2).

Протекание тока

Можно сказать, что дырка это место на оболочке, откуда ушел электрон. Дырки перемещаются в направлении противоположном потоку электронов (рис 2.3).

Направление протекания тока

В том случае, если электроны берутся с одного конца проводника и добавляются на другой конец проводника, то по проводнику будет течь ток. В результате медленного движения свободных электронов по проводнику, они сталкиваются с атомами, при этом освобождая другие электроны. Эти освободившиеся электроны движутся к положительному заряженному концу проводника, так же сталкиваясь с другими атомами. Это перемещение (или его еще называют дрейф) происходит как следствие отталкивания зарядов. К тому же положительно заряженный конец проводника, где присутствует дефицит электронов, притягивает отрицательно заряженные электроны.
Так вследствие «работы» законов взаимодействия электрических зарядов происходит медленный дрейф электронов. Хотя отдельные электроны сталкиваются с атомами и освобождают другие электроны, скорость которых достигает скорости света.
Для наглядности возьмем полую трубу и заполним ее шариками (рис. 2.4.).

Если добавить шарик в один конец трубы, то из второго конца шарик выталкивается. Отдельные шары тратят для перемещения некоторое время, но частота их столкновений иногда будет достаточно высокой.

Устройство, которое забирает электроны с положительно заряженного конца проводника и отдает их в отрицательно заряженный конец проводника, называют источником напряжения. В сравнении с системой водопровода источник напряжения может рассматриваться как своего рода насос (рис. 2.5).

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Источник

Фаза или ноль на выключатель ?

Принцип работы стандартного, знакомого всем выключателя света довольно прост, при нажатии клавиши он физически разрывает (или соединяет) электрическую цепь, проложенную к люстре, бра или любому другому светильнику.

А так как для работы светильника нужен фазный и нулевой проводники, установить выключатель, фактически, можно в разрыв любого из них, при этом система будет работать, на первый взгляд, одинаково правильно.

Возможно, именно поэтому довольно часто возникает вопрос, что по правилам должен размыкать выключатель фазу или ноль и почему?

На первую часть этого вопроса, а именно, что должен разрывать выключатель фазу или ноль, есть ответ в ПУЭ, правилах устройства электроустановок, основном документе, который регламентирует правила и нормы электромонтажа.

В, последнем, актуальном на сегодняшний день, 7-ом издании ПУЭ, в пункте 6.6.28, указано следующее:

В трех- или двухпроводных однофазных линиях сетей с заземленной нейтралью могут использоваться однополюсные выключатели, которые должны устанавливаться в цепи фазного провода, или двухполюсные, при этом должна исключаться возможность отключения одного нулевого рабочего проводника без отключения фазного.

Как видите правила прямо говорят, что выключатель света устанавливается в разрыв фазного проводника, а не нулевого и только так, а не иначе нужно выполнять монтаж.

Схема подключения одноклавишного выключателя

Почему именно фазу, а не ноль должен разрывать выключатель света ?

На первый взгляд нет никакой разницы обе схемы работают одинаково, ведь и при разрыве нуля выключателем, свет так же погаснет, как и при разрыве фазы.

Чтобы лучше разобраться в этом, давайте, для наглядности, рассмотрим схему подключения выключателя, в которой к нему подведен нулевой проводник (ноль).

Схема подключения выключателя установленного на нуле

Как вы видите, при такой схеме подключения выключателя, на светильнике всегда есть напряжение, это и есть тот главный недостаток, который может вызывать серьезные проблемы и неудобства в работе и обслуживании источников света.

Читайте также:  Физика лекция физика переменный ток

В первую очередь, главная опасность такого способа подключения состоит в том, что вас может «ударить током», например, при замене ламп, когда вы случайно коснётесь токопроводящих контактов.

Кроме того, при нарушении изоляции питающего кабеля или повреждении электрического соединения внутри светильника, фазный проводник может замкнуть на корпус. И тогда, при простом касании люстры или бра, вы сами станете проводником, частью электрической сети, ощутите серьезный электрический разряд, при этом, в определенных условиях, поражение электрическим током может быть даже смертельным.

Это становится особенно актуально потому, что для групп освещения, в том же ПУЭ, разрешено не устанавливать дифференциальную защиту, например, УЗО, поэтому вы узнаете о напряжении на корпусе, лишь когда почувствуете разряд, при этом светильник может быть даже не включен.

Еще одна не такая опасная, но не менее неприятная проблема — это мерцание ламп при выключенном свете. Современные энергоэффективные лампы — энергосберегающие (люминесцентные) или светодиодные, могут реагировать даже на незначительные колебания в электрической сети, даже сверхнизкие токи могут запускать их. Поэтому, даже при выключенном выключателе света может наблюдаться мерцание таких ламп, а это уменьшает как ресурс ламп, так и просто многих раздражает.

Поэтому, чтобы избежать этих и некоторых других проблем, правильно делать так, чтобы выключатель разрывал именно фазу, а не ноль.

К сожалению, чаще всего, люди задаются вопросом фаза или ноль должна быть в выключателе в случае, когда уже столкнулись с неправильной разводкой проводов, имея ноль в выключателе и все вышеописанные проблемы. Что же делать в таком случае?

Как сделать, чтобы выключатель разрывал фазу, а не ноль

Если у вас неправильно выполнена схема подключения выключателя к светильнику, и размыкается ноль, вместо фазы (Жми, чтобы узнать, как самому определить какой из проводов ноль, а какой фаза). То исправить это можно, лишь изменив подключение в распределительной коробке.

Для этого, вам необходимо найти распределительную коробку, которая чаще всего расположена прямо над выключателем света, на расстоянии 10-30см от потолка. Согласно правилам электромонтажа, к ней должен быть обеспечен легкий доступ и нередко вы сможете обнаружить её довольно быстро (но, к сожалению, не всегда).

ВНИМАНИЕ! Все работы по изменению схемы подключения выключателя необходимо проводить только на обесточенной сети. Для этого обязательно отключите автоматический выключатель этой группы в электрощите, после чего, убедитесь в отсутствии напряжения в месте монтажа.

Итак, вот так выглядит схема подключения в распределительной коробке, в которой к выключателю подведен ноль, а фаза идёт напрямую к светильнику.

Схема распределительной коробки для света, с нулем на выключателе

Чаще всего, схема будет именно такая, вводной питающий кабель будет входить в коробку и затем выходить к следующей распредкоробке, поэтому, обычно, заходит именно четыре кабеля:

1.n – Кабель идущий на выключатель (двухжильный для одноклавишного выключателя)

2.n – Вводной электрический кабель (Стандартный трехжильный: фаза, ноль, заземление)

3.n – Кабель идущий к люстре (Трехжильный: фаза, ноль с выключателя, заземление для одноклавишного выключателя)

4.n – Кабель идущий к следующему выключателю света или розеточным группам (Трехжильный: фаза, ноль, заземление)

Теперь нам нужно поменять эту схему, чтобы выключатель разрывал фазу, а не ноль.

— Провод 1.1 на схеме, идущий на выключатель, подсоединяем к контакту фазных проводов 2.2.+ 4.2

— Провод 1.2 (возвращающийся из выключателя) соединяем с фазным проводом 3.2 который идёт к люстре

— Оставшийся нулевой провод 3.1, идущий к люстре, подключаем к контакту проводников 2.1 + 4.1

Схема замены нулевого проводника в выключателе на фазный, представлена ниже:

Схема изменения в выключателе ноля на фазу

Теперь у вас выключатель будет подключен правильно, к нему будет подходить фазный проводник, а не нулевой. Как видите, сделать изменение в схеме подключения, достаточно просто.

Советую прочитать нашу статью, в которой описаны все разрешенные способы соединения проводов в распределительных коробках и выбрать самый удобный для вас при выполнении такого. На мой взгляд, в бытовых условиях, без использования специализированного инструмента и особых навыков, для соединения проводов групп освещения, удобно применять клеммники WAGO.

UPD: Некоторые советуют просто поменять фазу с нолём местами в электрощите и автоматически в выключателях схема изменится на нужную. Я бы не советовал так делать всем, нужно сперва хорошо проанализировать всю схему электропроводки квартиры, а сделать это довольно непросто, лучше такие серьезные вмешательства без должного опыта и знаний не производить.

Если же у вас остались вопросы, на тему фаза или ноль должны подходить к выключателю, обязательно оставляйте их в комментариях. Кроме того, как всегда приветствуется здоровая критика, личный опыт и любые другие полезные мнения.

Источник

Ток защитного проводника: что это такое, особенности, путь протекания, меры и требования

Определение.

Ток защитного проводника (protective conductor current) — это электрический ток, протекающий в защитном проводнике при нормальных условиях (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013 [1]).

Примечание 1 — При нормальных условиях ток защитного проводника как правило равен суммарному току утечки электрооборудования класса I, открытые проводящие части которого присоединены к защитному проводнику.

Примечание 2 — При замыкании на землю в защитном проводнике протекает ток замыкания на землю.

Особенности

Харечко Ю.В., проведя большой анализ существующей нормативной документации описывает суть и некоторые особенности понятия «ток защитного проводника» следующим образом [2]:

« В нормативной документации все условия оперирования электроустановки здания подразделяют на нормальные условия, когда нет повреждения изоляции токоведущих частей и, следовательно, мала вероятность поражения электрическим током, и аварийные условия, при которых, как минимум, имеет место единичное повреждение изоляции какой-то токоведущей части и велика вероятность поражения электрическим током. »

[2]

« В нормальных условиях по защитному проводнику протекает электрический ток, представляющий собой совокупный ток утечки одновременно работающего электрооборудования класса I и измеряемый тысячными долями ампера. В аварийных условиях при замыкании какой-либо токоведущей части на открытую проводящую часть электрооборудования класса I (т. е. при возникновении замыкания на землю), по защитному проводнику протекает ток замыкания на землю, который при типах заземления системы TN-S, TN-C и TN-C-S может достигать тысяч ампер. Оба указанных тока имеют качественные отличия – ток утечки всегда протекает по защитному проводнику в нормальных условиях, а ток замыкания на землю появляется в нем только в условиях единичного или множественных повреждений. »

[2]

Ю.В. Харечко в связи с этим справедливо задается вопросом [2]:

« Возникает вопрос: как можно замерить ток в защитном проводнике, «генерируемый» испытываемым электрооборудованием класса I, когда какая-то его токоведущая часть из-за единичного повреждения основной изоляции замкнулась на открытую проводящую часть? То есть фактически необходимо выполнить измерение электрического тока в аварийном режиме электроустановки здания. Ток в защитном проводнике, присоединенном к открытой проводящей части аварийного электрооборудования класса I, будет равен току замыкания на землю. »

[2]

Харечко Ю.В. акцентирует внимание [2]:

« Величина последнего зависит от типа заземления системы, которому соответствует электроустановка здания, а также от полного сопротивления цепи линейный проводник – защитный проводник, простирающийся от источника питания до места измерения – места замыкания на землю. Характеристики «испытываемого» электрооборудования не влияют на значение тока замыкания на землю. Аварийное электрооборудование в указанных условиях представляет собой лишь точку, в которой произошло замыкание на землю. Выполнение подобного измерения в испытательной лаборатории не имеет никакого смысла, так как его следует осуществлять в конкретной точке конкретной электроустановки здания. Поэтому требованиями стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 оно не предусмотрено. »

[2]

Более того, во введении стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] отмечается, что в определенных случаях требуется измерение тока защитного проводника электрооборудования при нормальных условиях оперирования. Например, при выборе защитного устройства дифференциального тока.

В разделе 8 «Измерение тока защитного проводника» стандарта ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] указано, что ток защитного проводника электроустановки должен быть измерен после монтажа посредством включения амперметра, имеющего пренебрежимо малое полное сопротивление (например, 0,5 Ом), последовательно с защитным проводником. Измерение тока защитного проводника выполняют с оборудованием и системой распределения энергии, функционирующей во всех нормальных режимах оперирования.

В стандарте ГОСТ Р МЭК 60990-2010 [3] также отмечается, что в пределах любой совместно используемой системы заземления токи защитного проводника индивидуального оборудования объединяются неарифметическим методом. Поэтому ток защитного проводника совокупности оборудования, заземленного посредством единственного защитного заземляющего проводника, не может быть надежно предсказан из знания индивидуальных токов защитного проводника оборудования. Следовательно, измерения, сделанные на индивидуальном оборудовании, имеют ограниченное использование, а ток защитного проводника для этой совокупности оборудования должен быть измерен в совместно используемом защитном заземляющем проводнике.

Харечко Ю.В. акцентирует внимание [2]:

« Работающее электрооборудование класса I всегда вызывает протекание в защитных проводниках каких-то токов утечки. Их совокупность определяет ток, протекающий по защитному проводнику, который в нормальных условиях должен быть ограничен с целью обеспечения надежной защиты от поражения электрическим током. Кроме того, ток, протекающий в защитном проводнике, всегда следует сопоставлять с характеристиками устройства дифференциального тока, чтобы исключить ложные оперирования УДТ в нормальных условиях из-за чрезмерных значений тока защитного проводника. »

[2]

Разновидности токов защитного проводника

В нормативной документации следует различать два разных тока защитного проводника – ток защитного проводника применительно к электроустановке здания (точнее – применительно к электрической цепи) и ток защитного проводника применительно к электрооборудованию.

Читайте также:  Первая помощь при поражении током при отсутствии признаков жизни

Ток защитного проводника применительно к электрической цепи представляет собой совокупный электрический ток, протекающий в защитном проводнике этой электрической цепи и в нормальных условиях, и в условиях единичного или множественных повреждений.

Ток защитного проводника применительно к электрооборудованию представляет собой электрический ток, который «генерирует» в защитном проводнике качественное электрооборудование класса I в лице одного изделия. Ток защитного проводника электрооборудования можно определять только для нормальных условий его оперирования, когда отсутствуют повреждения. Поэтому в стандартах, устанавливающих требования к различным видам электрооборудования, рассматриваемый термин следует определить для нормальных условий.

Путь протекания

Ток защитного проводника можно рассматривать как одну из разновидностей тока утечки. Путь, по которому протекает ток защитного проводника, зависит от типа заземления системы. При типах заземления системы TT (рис. 1) и IT ток защитного проводника электрооборудования класса I через неповрежденную основную изоляцию протекает из токоведущих частей в открытые проводящие части. Из открытых проводящих частей по защитным проводникам, главной заземляющей шине, заземляющим проводникам и заземлителю ток защитного проводника протекает в землю.

Путь протекания тока защитного проводника в системе TT

Рис. 1. Путь протекания тока защитного проводника в системе TT

На рисунке 1 обозначено:

  • 1 – заземляющее устройство источника питания;
  • 2 – заземляющее устройство электроустановки здания;
  • IPE – ток защитного проводника.

Если электроустановка здания соответствует типам заземления системы TN-S, TN-C и TN-C-S (рис. 2), то большая часть тока защитного проводника протекает не в землю, а по защитным проводникам и по PEN-проводникам электроустановки здания и низковольтной распределительной электрической сети протекает к заземленной токоведущей части источника питания.

Таким образом, ток защитного проводника электрооборудования класса I протекает по такому же проводящему пути, как и ток замыкания на землю. Однако в отличие от тока замыкания на землю ток защитного проводника мало зависит от типа заземления системы, которому соответствует электроустановка здания. Его значение обычно исчисляется тысячными или сотыми долями ампера.

Все электрооборудование класса I имеет какой-то ток защитного проводника. В стандартах, устанавливающих требования к конкретным видам электрооборудования, может быть установлено максимально допустимое значение тока защитного проводника. Если электрооборудование класса I имеет ток защитного проводника, не превышающий нормативное значение, его рассматривают как качественное электрооборудование, которое можно эксплуатировать. В противном случае электрооборудование признают бракованным и оно подлежит ремонту или утилизации.

Путь протекания тока защитного проводника в системе TN-C-S

Рис. 2. Путь протекания тока защитного проводника в системе TN-C-S

На рисунке 2 обозначено:

  • 1 – заземляющее устройство источника питания;
  • 2 – заземляющее устройство электроустановки здания;
  • IPE – ток защитного проводника.

Меры и требования, связанные с токами в защитных проводниках

В пункте 7.6.3.1 ГОСТ Р 58698-2019 (МЭК 61140:2016) [4] сказано, что в электроустановке и электрооборудовании должны быть предприняты меры, предотвращающие чрезмерные токи защитного проводника, уменьшающие безопасность или нормальное использование электрической установки.

Технические комитеты должны исключить влияние тока защитного проводника, генерируемого изделиями или системами их области действия, на правильное оперирование защитных устройств, например УДТ и автоматических выключателей.

Производители должны сделать доступной информацию о значении и характеристиках ожидаемого тока защитного проводника при нормальных условиях оперирования. Для частот, отличных от 50 Гц и (или) 60 Гц. техническим комитетам рекомендуется использовать самые низкие реальные значения пределов тока защитного проводника.

В пункте 7.6.3.2 ГОСТ Р 58698-2019 [4] сказано, электрическое оборудование, которое является причиной протекания тока в защитном проводнике при нормальных условиях, должно быть совместимо с защитными мерами предосторожности.

В пункте 7.6.3.3 ГОСТ Р 58698-2019 [4] «Пределы составляющих переменного тока токов защитного проводника электроприемников» установлены предельные значения токов защитного проводника электроприемников для нормальных условий оперирования, которые применяют для низковольтных электроприемников переменного
тока частотой до 1 кГц (смотрите таблицу 4 из п. 7.6.3.3 ГОСТ Р 58698-2019 ниже).

Номинальный ток электроприемника, переменный ток Максимальный ток защитного проводника для частот до 1 кГц
0 20 А 10 мА

Таблицу 4 (согласно п. 7.6.3.3 ГОСТ Р 58698-2019)

Постоянно подключенные электроприемники, к которым следует присоединять усиленные защитные проводники, могут иметь ток защитного проводника больше 10 мА. Однако он ни в коем случае не должен превышать 5% номинального входного тока на фазу.

У таких электроприемников, согласно п. 7.6.3.5 ГОСТ Р 58698-2019 [4], должен быть предусмотрен соединительный зажим, предназначенный для присоединения защитного проводника, имеющего площадь поперечного сечения, по крайней мере, 10 мм 2 для медного проводника или 16 мм 2 для алюминиевого проводника.

В качестве альтернативы стандарт п. 7.6.3.5 ГОСТ Р 58698-2019 [4] допускает применение электроприемников, у которых имеется второй зажим для подключения дополнительного защитного проводника такого же сечения, как первый (обычный) защитный проводник.

Согласно п. 7.6.3.6 и 7.6.4.2 ГОСТ Р 58698-2019 [4], в технической документации электрооборудования, предназначенного для постоянного присоединения к усиленному защитному проводнику, производителем должно быть указано значение тока защитного проводника, а в инструкциях по его монтажу должно быть сделано указание о том, что это электрооборудование следует надежно заземлить, как предписано в стандарте ГОСТ Р 50571.5.54-2013.

В пункте 7.6.3.4 ГОСТ Р 58698-2019 [4] «Пределы составляющих постоянного тока токов защитного проводника» сказано: при нормальном использовании электроприемники переменного тока не должны генерировать в защитном проводнике ток с составляющими постоянного тока, который превышает значения, установленные в таблице 5. Это предотвратит влияние на надлежащее функционирование защитных устройств и другого электрооборудования в электроустановке.

Приведу таблицу 5 ниже:

Номинальный ток электроприемника, переменный ток Номинальный ток электроприемника, постоянный ток
0 20 А 50 мА

Таблицу 5 (согласно п. 7.6.3.4 ГОСТ Р 58698-2019)

Электрическое оборудование с разъемным подключением номинальной мощностью до 4 кВА включительно должно быть сконструировано так. чтобы оно имело ток защитного проводника с составляющей сглаженного постоянного тока не более 6 мА.

В инструкции по эксплуатации электрического оборудования с разъемным подключением номинальной мощностью более 4 кВА и постоянно подключенного электрического оборудования независимо от его номинальной мощности должны быть включены рекомендации по мере защиты.

Если составляющая постоянного тока токов защитного проводника превышает 6 мА, должны быть выбраны соответствующие защитные устройства, например УДТ типа В.

Согласно раздела 516 стандарта ГОСТ Р 50571.5.51-2013 [5], следует, что для обеспечения безопасности и гарантирования нормального использования ток защитного проводника, генерируемый электрическим оборудованием при нормальных условиях оперирования, и проектирование электрических установок должны быть согласованы.

Согласно требованиям стандарта ГОСТ Р 50571.5.51-2013 [5] монтажник обязан информировать владельца электроустановки здания о том, что предпочтительно выбрать такое электрооборудование, для которого производитель предоставляет информацию относительно значения тока защитного проводника. Предпочтение следует отдать электрооборудованию с низкими значениями тока защитного проводника, чтобы избежать (нежелательных) ложных расцеплений устройств дифференциального тока при нормальных условиях, вызванные чрезмерными токами защитного проводника.

Примечание — Требования для усиленных защитных проводников, см. пункт 543.7 ГОСТ Р 50571.5.54—2013.

В п. 543.7 «Усиленные защитные заземляющие проводники для токов защитного проводника, превышающих 10 мА» стандарта ГОСТ Р 50571.5.54—2013 [6] изложены требования к выполнению усиленных защитных проводников электроприемников, предназначенных для постоянного подключения и имеющих ток защитного проводника, превышающий 10 мА. Эти требования предусматривают применение защитного заземляющего проводника, который должен иметь сечение, по крайней мере, 10 мм 2 по меди или 16 мм 2 по алюминию по всей своей длине, если электроприемник имеет только один заземляющий зажим. Если электроприемник имеет отдельный зажим для второго защитного заземляющего проводника, то возможно использование второго защитного заземляющего проводника, по крайней мере, такого же сечения, как требуется для защиты при повреждении. Он должен быть положен вплоть до той точки, где защитный заземляющий проводник имеет площадь поперечного сечения не менее 10 мм 2 по меди или 16 мм 2 по алюминию.

В п. 5.1.1 «Ток от прикосновения и ток через провод защитного заземления» стандарта ГОСТ IEC 60950-1-2014 [7] указано, что оборудование должно быть спроектировано и сконструировано так, чтобы ни ток прикосновения, ни ток защитного проводника не создали опасность поражения электрическим током. В таблице 5A «Максимальный ток» ГОСТ IEC 60950-1-2014 установлен максимальный ток защитного проводника, равный 5% входного тока, для всего стационарного оборудования, подпадающего под условия п. 5.1.7 ГОСТ IEC 60950-1-2014 «Оборудование с током прикосновения, превышающем 3,5 мА».

В п. 10.3 «Ток прикосновения, ток защитного проводника и электрический ожог» стандарта ГОСТ IEC 60598-1-2017 [8] указано, что ток прикосновения или ток защитного проводника, который имеет место при нормальном функционировании светильника, не должен превышать значения, установленные таблицей 10.3 «Максимальные значения тока прикосновения или тока защитного проводника и электрический ожог», при измерении в соответствии с приложением G.

Извлечение из таблицы 10.3 стандарта ГОСТ IEC 60598-1-2017 [8]
Тип светильника Питающий ток, А Максимальный ток защитного проводника (действующее значение), мА
Светильники класса I, оснащенные одно- или многофазной штепсельной вилкой, номинальный ток до 32 А включительно ≤ 4 2
> 4, но ≤ 10 0,5 мA/A
> 10 5
Светильники класса I, предназначенные для постоянного подключения ≤ 7 3,5
> 7, но ≤ 20 0,5 мA/A
> 20 10

В п. 18.5.2 стандарта ГОСТ IEC 61558-1-2012 [9] указано, что ток защитного заземляющего проводника не должен превышать значений, приведенных в таблице 8b.

Источник