Лекція B10022

Робота над електромережею повинна бути доручена спеціалістам - отже, далі будуть надані лише підказки, що стосуються безпеки та повсякденних проблем вченого-експериментатора

• Часто помилково вважають, що змінний струм 230 В (від відомої розетки Шуко) та трифазний струм 400 В (раніше 380 В; струм живлення від товстої п'ятиконтактної розетки) - це різні типи струму
• Насправді майже кожен пантограф сьогодні подається трифазним струмом через п’ятиполюсну лінію.
  З п’яти проводів один є захисним провідником (зелено-жовтий у кабелі), три - провідники фази під напругою (два чорних, один коричневий), а один - загальний зворотний провідник (синій). Це називається нейтральним провідником: він не несе струму, якщо всі фазні провідники однаково навантажені.
• Змінний струм 230 В для менших пристроїв отримується від трифазного джерела живлення, якщо використовуються лише нульові провідники, захисні провідники та фазний провідник

• Нульовий провідник і захисний провідник заземлені.
• Три фазні провідники ведуть до нульового провідника 230 В змінною напругою 50 Гц. Оскільки кожна їх фаза зміщена на 120 °, вони рівномірно навантажують один одного, так що струм в нульовому провіднику не протікає.
• Фазні провідники ведуть один до одного 400 В (тому трифазний струм 400 В)

Він називається трифазним струмом, оскільки зсув фаз трифазного джерела змінного струму може генерувати обертове магнітне поле, яке забезпечує безщіткові високопродуктивні електродвигуни

• Для нормального живлення малих споживачів ви перемикаєте три фази окремо і отримуєте 3 окремі контури з напругою 230 В.

230 В - проводка розетки (рис.)

• Жовто-зелений захисний провідник підключений до землі в будівлі (наприклад, через водопровід)
• Синій нульовий провідник заземлений (на заводі), він не несе напруги на землю, тестер напруги нічого не показує
• Чорний провідник розетки Шуко (коротше називається "фаза") подає напругу на землю - там ви можете отримати струм або тестер напруги показує напругу

Завдяки трифазному живленню, як правило, в будівлі чи лабораторії є 3 окремі контури. Вони повинні завантажуватися якомога рівномірніше.

• Наприклад, трифазне підключення часто використовується для електричної плити, хоча тут не працює великий двигун. Потім дві конфорки та піч підключаються до окремих фаз
• Електричні ланцюги в лабораторії, як правило, захищені вимикачами захисту від перевантаження ("автоматичні вимикачі") або запобіжниками на 16 ампер, тому ви можете завантажувати кожен із загальною потужністю максимум 16 ампер x 230 вольт = 3680 Вт.
• Розрізняють швидкі та повільні запобіжники. Для першого достатньо короткого надлишкового струму, щоб відповісти. Звичайні автоматичні вимикачі, як правило, витримують короткий потужний струм, але реагують, коли вони тривалий час працюють, із низьким перевантаженням.

Запобіжники захищають від ризику пожежі, але не від удару, оскільки вони можуть призвести до летального результату від 50 мА (міліампер) !

• Електричні пристрої можуть бути подвійною ізоляцією (наприклад, твердою пластиковою кришкою), а потім мати двоконтактну вилку без захисного контакту (наприклад, дрилі, портативні комп'ютери)
• Пристрої з металевою оболонкою мають двоконтактну вилку із захисним контактом (Schuko). Він підключений до корпусу пристрою за допомогою жовто-зеленого кабелю (наприклад, для настільних ПК, занурювальних нагрівачів, нагрівальних печей, шаф з кондиціонером) і контактує при підключенні перед контактами (Рис.).
• Якщо струмовий провідник всередині пристрою контактує з корпусом, це призводить до струму в кілька сотень ампер через коротке замикання, після чого запобіжник надійно вискакує і напруга відключається (Рис.).
• Якщо припустити, що захисний провідник відключений, корпус залишатиметься під напругою. Контакт призведе до ураження електричним струмом, запобіжник не реагуватиме (струм занадто низький, Рис.),

Якщо фаза контактує з корпусом через резистор (наприклад, через проникну воду), через захисний провідник протікає лише невеликий струм несправності; запобіжник 16 А не реагує, що виникає коротке замикання не буде помічено (Фіг.8).

Тут починає працювати запобіжник FI (автоматичний вимикач залишкового струму): він вже реагує, коли кілька міліампер протікає над захисним провідником (так званий струм витоку) і вимикає фазний провідник (Рис.)

Несправність: Коли пристрій увімкнено, запобіжник регулярно перегорає, хоча ніщо не вказує на коротке замикання, а споживана потужність пристроїв, підключених до схеми, повинна бути значно нижче 16 А.

• Це може бути (1) струми витоку, про які щойно згадано (перемикач FI реагує)
• Крім того, при увімкненні багато пристроїв (2) споживають струм, який у багато разів перевищує їх номінальну потужність (пусковий струм).

50 А - нічого незвичайного для монітора комп’ютера. Наприклад, якщо кілька пристроїв підключені до однієї роз'ємної роз'єму і ввімкнені там за допомогою загального вимикача, це також може призвести до реакції млявих вимикачів

Подальші проблеми

• Історичні, застарілі, зарубіжні або власноруч виготовлені пристрої: саме з цим часто пов’язаний науковець.
  Якщо є вільна вилка живлення або щось подібне. необхідно відремонтувати, слід зазначити, що захисний провідник старих пристроїв замість жовто-зеленого червоний або що взагалі не використовувались правильні кольори.
• Раніше стандартна напруга для однофазного змінного струму становила 220 В замість 230 В. Це не проблема, оскільки коливання в залежності від відстані від постачальника електроенергії все одно знаходяться в цьому діапазоні
• В американських пристроях захисний провідник має третій штифт замість контактних пружин, які ми використовуємо на периферії, і вони, як правило, працюють від 110 В замість 230. Тому будьте обережні, встановлюючи німецьку вилку Schuko !