Как рассчитать нулевое напряжение

Нулевой провод, фаза ноль.

В первую очередь нужно понять, что же такое фаза, и что ноль, и только после этого – как их найти.

В промышленных масштабах и в быту производится разный ток, это трехфазный переменный и однофазный, соответственно. Трехфазная сеть характерна тем, что переменный ток течет по трем проводам, а возвращается назад – по одному. А однофазная отличается тем, что наша квартирная проводка подключается только к одному из трехфазных проводов, схематически данный процесс изображен на рисунке 1.

Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника.

Важно понимать, что возникновение электрического тока возможно исключительно при наличии замкнутой электрической сети (рисунок 2). Состоит такая сеть из следующих элементов:

• обмотка – Lт,
• трансформатор подстанции – 1,
• соединительная линия – 2,
• электропроводка квартиры – 3.

В данной схеме фаза обозначена как L, ноль – N.

Чтобы в замкнутой сети протекал ток, важно обеспечить подключение к ней хотя бы одного потребителя энергии – Rн, иначе тока не будет, однако напряжение в фазе останется.

Обмотка Lт имеет два конца: один из них имеет контакт с грунтом, то есть, заземлен (Змл) и идет от этой точки заземления, он называется нулевым. Другой конец называется фазовым.

Как определить фазу и ноль.

Здесь можно сделать вывод, что напряжение между нулевым и фазовым (220 Вольт) значениями будет равно примерно нулю, этот факт определяется сопротивлением заземления.

Например, по каким-либо причинам может возникнуть ситуация контакта между фазой и металлическим корпусом электроприбора, который является токопроводящим, вследствие чего появится напряжение. Чтобы избежать в такой ситуации поражения электрическим током, необходимо устройство защитного отключения, которое может обеспечить защиту.

В случае, если человек коснется напряженного корпуса этого электроприбора, может возникнуть электрический ток, который будет протекать через тело, причиной тому, наличие электронного контакта между телом и «землей» (рисунок 4). Степень опасности, которая грозит при этом человеку, зависит от величины сопротивления этого контакта, на это могут влиять следующие факторы: например, влажный или металлический пол, контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи, водопроводные трубы) и другие. И, соответственно, чем меньше сопротивление контакта, тем больше опасность.

В такой ситуации заземление корпуса станет решением проблемы (рисунок 5).

На практике этот способ защиты реализуется следующим образом: необходимо проложить отдельный заземляющий проводник РЕ, который затем заземлить тем или иным способом (рисунок 6).

Существуют различные способы заземления, каждый имеет свои достоинства и недостатки, однако это уже тема для отдельной статьи, не будем останавливать сейчас на этом свое внимание.

Сейчас перейдем к рассмотрению нескольких важных практических вопросов.

Как определить фазу и ноль.

При подключении любого электроприбора, возникает закономерный вопрос: где фаза и где ноль?

Для начала попробуем разобраться, как найти фазу. Самый простой способ, существующий на данный момент, это использовать индикаторную отвертку (рисунок 7). Она состоит из следующих элементов:

• токопроводящее жало – 1,
• индикатор – 2,
• контактная площадка – 3.

Механизм использования такой отвертки довольно прост: токопроводящим жалом касаемся контролируемого участка электрической цепи, пальцем руки – контактной площадки, если индикатор светится, это свидетельствует о наличии фазы.

Еще один способ проверки фазы – использовать мультиметр, или его еще называют тестером. Однако, данный способ более трудоемкий. Мультиметр может работать в различных режимах, в нашем случае необходимо выбрать режим измерения переменного напряжения и установить предел более 220 Вольт. Берем один щуп мультиметра, какой – не имеет значения, и касаемся им участка измеряемой цепи, а другим щупом – естественного заземлителя, в роли которого может быть батарея отопления, либо металлические водопроводные трубы. Индикатором того, что на данном участке цепи присутствует фаза, будут показания мультиметра, соответствующие напряжению сети, то есть около 220 В (рисунок 8).

В случае, если вы провели измерения и они показали отсутствие фазы, утверждать что это ноль нельзя. Пример можно увидеть на рисунке 9:

• a) На данный момент в точке 1 нет фазы,
• b) При замыкании выключателя S фаза появляется.

Поэтому очень важно проверять се возможные варианты.Еще хочется отметить один момент: в случае, если в электропроводке имеется кабель заземления, методом электрических измерений отличить его от нулевого проводника невозможно. Обычно заземление выполняют с использованием провода желто-зеленого цвета, но и это не может дать полной гарантии. Поэтому, проще всего, посмотреть, какой провод подсоединен к заземляющим контактам под крышкой розетки.

Что такое напряжение нулевой последовательности? Схемы, применение, физический смысл

Система трехфазных напряжений в нормальном режиме работы является симметричной. Но, стоит произойти короткому замыканию, как симметрия нарушается. Для удобства распознавания видов КЗ и проведения расчетов применяется метод симметричных составляющих. Согласно ему любую трехфазную систему с момента КЗ можно, для удобства расчетов, представить в виде суммы напряжений трех симметричных систем:

• прямой последовательности;
• обратной последовательности;
• нулевой последовательности.

Все они являются мнимыми величинами, не существующими на самом деле. Но с помощью некоторых ухищрений их можно сделать реально осязаемыми, и применить на практике.

Устройства, выделяющие из системы трехфазных напряжений напряжение нужной последовательности, называют фильтрами. Рассмотрим одно из таких устройств, применяемое на практике для фиксации замыканий на землю.

Назначение дополнительных обмоток ТН

Особенностью напряжения нулевой последовательности (3Uo) является тот факт, что оно не появляется в результате междуфазных замыканий, а является только следствием КЗ на землю. Причем, не важно, где происходит замыкание: в электроустановке с изолированной или глухозаземленной нейтралью.

Фильтром для выделения этой величины являются специальные обмотки трансформаторов напряжения (ТН).

Этот процесс происходит по-разному в зависимости от конструкции трансформаторов. Если используются три одинаковых ТН, у каждого из них имеется специальная обмотка, выводы которой обозначены буквами «Ад» и «Хд». Эти обмотки соединяются между собой последовательно, с обязательным соблюдением направления. Провод от вывода «Хд» фазы «А» идет на вывод «Ад» фазы «В» и так далее. Такая схема включения называется разомкнутым треугольником.

В итоге на оставшихся разомкнутыми выводах «Ад» первой фазы и «Хд» последней в любого случае повреждения в сети, связанного с замыканием на землю, появится 3Uo. Можно его измерить, а также использовать для работы сигнализации, подключив к обмотке реле напряжения. Можно использовать и для работы защит, но об этом – немного позднее.

В трансформаторах напряжения, объединяющих обмотки трех фаз в одном корпусе, не требуется выполнять внешние соединения для фильтра 3Uo. Все уже выполнено заранее, внутри корпуса трансформатора.

Если в предыдущем случае выделение 3Uo происходит путем последовательного сложения векторов напряжений за счет коммутации проводников, то внутри трехфазного ТН это происходит за счет сложения магнитных потоков в сердечнике. Поэтому, в зависимости от его формы, внутренняя схема соединений обмоток Ад-Хд может отличаться.

Но сути это не меняет: в итоге на корпусе рядом с выводами основных обмоток, использующихся для учета, измерения и защиты, появляется выводы от объединенной дополнительной обмотки 3Uo. Обозначается она точно так же, как и на однофазных ТН.

Интересное видео о ТЗНП смотрите ниже:

Сигнализация о замыкании на землю

В сетях 6-10 кВ, где нейтраль изолирована, работа с «землей» возможна некоторое время. Но замыкание нужно активно искать. И чем раньше начнется поиск, тем лучше.

Для контроля изоляции используются вольтметры, подключенные к обмоткам ТН на фазные напряжения.

В сети без повреждений все они показывают одинаковую величину. Стоит случиться однофазному замыканию, как показания вольтметра поврежденной фазы снизятся. Вольтметр покажет ноль при полном устойчивом КЗ. Так определяется фаза с повреждением.

Но, чтобы взглянуть на вольтметры, нужно сгенерировать предупредительный сигнал.

Для этого используется контроль величины 3Uo с помощью реле.

При его срабатывании зажигается табло, привлекающее к себе внимание.

Величину 3Uo принято регистрировать с помощью самопишущих приборов, а также она обязательно записывается аварийными осциллографами или микропроцессорными терминалами в момент любой аварии, даже не связанной с замыканиями на землю.

Еще один пример применения сигнализации, работающей от 3Uo, связан с эксплуатацией установок компенсации емкостных токов.

Отключать разъединитель дугогасящей катушки запрещено при наличии «земли» в сети. Для этого рядом с коммутационным устройством устанавливается индикаторная лампа, либо блок-замок рукоятки блокируется при наличии 3Uo системой автоматики.

Использование 3Uo в составе защит

В сетях с изолированной нейтралью совместное использование напряжений и токов нулевой последовательности позволяет определить направление на точку короткого замыкания. Но в настоящее время существуют более эффективные методы точного определения места повреждения в этих сетях.

Гораздо большую пользу подобная схема приносит в сетях в глухозаземленной нейтралью (ЛЭП-110 кВ и выше).

Подключение напряжения 3Uo (нулевой последовательности) и тока 3Io к обмоткам реле направления мощности позволяет определить, произошло ли однофазное КЗ в линии или вне ее. Так обеспечивается селективность работы защиты от однофазных замыканий на землю.

Способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки

Способ заключается в измерении массивов отсчетов мгновенных значений фазных напряжений в режиме несимметричной нагрузки фаз и симметричной составляющей сигнала фазы A полученной путем суммирования в дифференциальном усилителе сигнала фазы A u_AO1(t_j) и суммарного сигнала трех фаз с нейтрали звезды резисторов, полученных в одни и те же моменты времени t_j=t₁, t₂. t_N, с шагом где Т — период сигнала тока (напряжения); N — число отсчетов на периоде, одновременно определяют несимметричную U_AO1 и симметричную U_A составляющие сигнала фазы А. Определяют реактивную квазимощность напряжений фазы A перемножают текущие отсчеты сигналов и определяют их активную квазимощность напряжений фазы А Определяют косинус и синус угла F расхождения векторов между напряжением U_A и между напряжением U_AO1. Определяют напряжение нейтрали U_N. Определяют синус угла расхождения векторов D между напряжением U_AO1 и напряжением U_N; и синус угла расхождения векторов Е между напряжением U_A и напряжением U_N. Технический результат заключается в повышении точности и простоты вычислений. 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при определении напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.

Известен способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки при отсутствии нейтрального провода [Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. — 5-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 528 с.: ил.], заключающийся в том, что измеряют мгновенные значения линейных напряжений, а также проводимости отдельных фаз, а напряжение нейтрали и положение нулевой точки определяют по формуле

Недостатком известного способа является многоэтапность и сложность его реализации, необходимость в дополнительных операциях по измерению линейных напряжений.

Известен способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки [Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. — 5-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 528 с.: ил.], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что измеряют мгновенные значения фазных напряжений, а также проводимости отдельных фаз и нейтрального (нулевого) провода (при наличии такового ), а напряжение нейтрали и положение нулевой точки определяют по формуле

где — мгновенные значения фазных напряжений;

— проводимости отдельных фаз и нейтрального (нулевого) провода.

Недостатком известного способа являются многоэтапность и сложность его реализации.

Задачей изобретения является создание простого, точного, информативного способа определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.

Это достигается тем, что способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений включает также как в прототипе измерение мгновенных значений сигналов фазных напряжений. Согласно изобретению по массивам отсчетов мгновенных значений напряжения в режиме несимметричной нагрузки фаз и симметричной составляющей сигнала фазы А полученной путем суммирования в дифференциальном усилителе сигнала фазы A u_AO1(t_j) и суммарного сигнала трех фаз с нейтрали звезды резисторов, полученных в одни и те же моменты времени t_j=t₁, t₂. t_N, с шагом

где Т — период сигнала напряжения,

N — число отсчетов на периоде,

одновременно определяют действующие значения напряжений в режиме несимметричной нагрузки фаз несимметричную U_AO1 и симметричную U_A составляющие сигнала фазы А. Сохраняют каждый цифровой отсчет как текущий и предыдущий, определяют разность и сумму каждой пары текущего и предыдущего значений, перемножают их разность и сумму. Суммируют эти произведения, затем одновременно определяют реактивную квазимощность напряжений фазы А . Далее перемножают текущие отсчеты сигналов и определяют их активную квазимощность напряжений фазы А Затем определяют косинус и синус угла F расхождения векторов между напряжением U_A и между напряжением U_AO1. Далее определяют действующее значение напряжения нейтрали U_N. Затем одновременно определяют синусы углов: расхождения векторов D между напряжением U_AO1 и напряжением U_N, E между напряжением U_A и напряжением U_N.

Полученные значения D, Е, F, U_N являются исходными данными при определении напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.

Простота предложенного способа заключается в том, что нет необходимости измерения всех фазных напряжений и проводимостей отдельных фаз и нейтрального (нулевого) провода.

Точность предложенного способа заключается в том, что нет необходимости одновременного измерения проводимостей отдельных фаз и нейтрального (нулевого) провода. В настоящее время невозможно обеспечить одновременность измерения всех проводимостей фаз и проводимости нейтрального (нулевого) провода, ввиду чего возникает погрешность.

Предложенный способ является информативным за счет того, что позволяет определять углы расхождения векторов D между напряжением U_N и напряжением U_AO1, E между напряжением U_A и напряжением U_N, а также угол расхождения векторов F между напряжением U_A и между напряжением U_AO1, действующее значение напряжения нейтрали U_N.

На фиг.1 приведена структурная схема реализации предложенного способа определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.

На фиг.2 изображена аппаратная схема устройства, реализующего рассматриваемый способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.

На фиг.3 приведена векторная диаграмма линейных и фазных напряжений.

В табл.1 приведены цифровые отсчеты мгновенных значений напряжения в режиме несимметричной нагрузки фаз и симметричной составляющей сигнала фазы А

В табл.2 приведены результаты расчета углов расхождения векторов D между напряжением U_N и напряжением U_AO1, Е между напряжением U_A и напряжением U_N, а также угол расхождения векторов F между напряжением U_A и между напряжением U_AO1, результаты расчета действующего значения напряжения нейтрали U_N.

Способ может быть осуществлен с помощью устройства, представленного на фиг.1. В конце ЛЭП установлены регистраторы аварийных ситуаций (РАС, на фиг.1 не показаны) для создания массивов мгновенных значений напряжений конца линии электропередачи с шагом дискретизации Δt. Устройство для определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки состоит из одного блока расчета, входы которого связаны с концом линии электропередачи, а выходы блока расчета подключены к ЭВМ.

Блок расчета D, E, F, U_N (фиг.2) содержит два устройства выборки-хранения. К первому устройству выборки-хранения 1 (УВХ 1) последовательно подключены третье устройство выборки-хранения 3 (УВХ 3), инвертор 4, сумматор 5, перемножитель 6, интегратор 7, первый перемножитель-делитель 8. Ко второму устройству выборки-хранения 2 (УВХ 2) последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения 9 (УВХ 4), второй сумматор 10, выход которого подключен ко второму входу первого перемножителя 6. Кроме того, к выходу первого устройства выборки и хранения 1 (УВХ 1) подсоединен второй вход первого сумматора 5, вход преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ), а к выходу второго устройства выборки и хранения 2 (УВХ 2) подсоединен второй вход второго сумматора 10, второй вход преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ). К первому выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подключен второй перемножитель 12, к которому последовательно подключены третий сумматор 13, второй инвертор 14, третий перемножитель 15, четвертый сумматор 16, второй перемножитель-делитель 17. Выход второго перемножителя-делителя 17 подключен к ЭВМ, а также к входу третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей. Кроме того, к первому выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подсоединены первый и второй входы четвертого перемножителя 20, выход которого связан с пятым сумматором 21. Также к первому выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подключен второй вход третьего перемножителя-делителя 18. Ко второму выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подсоединены первый и второй входы пятого перемножителя 22, выход которого связан со вторым входом пятого сумматора 21, подключенным ко второму входу четвертого сумматора 16. Второй выход преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) связан со вторым входом второго перемножителя 12 и со вторым входом четвертого перемножителя-делителя 19. Входы первого 1 (УВХ 1) и второго (УВХ 2) устройств выборки-хранения связаны с шестым перемножителем 23. Выход шестого перемножителя 23 связан со вторым интегратором 24, выход которого соединен с пятым перемножителем-делителем 25, подключенным ко второму входу третьего перемножителя 15. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 26 (ТГ). Кроме того, выход второго перемножителя 12 связан со вторым входом третьего сумматора 13, вторыми входами первого 8 и пятого 25 перемножителей-делителей. Выход первого перемножителя-делителя 8 подключен к ЭВМ, к третьим входам третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей, подключенных в свою очередь к ЭВМ. Блок расчета D, E, F, U_N (фиг.2) также включает в себя резисторы, соединенные в звезду, входы которых подключены к входу устройства. К нейтрали звезды резисторов подключен второй вход дифференциального усилителя 27 (ДУ), выход которого соединен с входом второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2). Второй вход дифференциального усилителя 27 (ДУ) подключен к входу устройства.

Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. В качестве резисторов могут быть использованы высокоомные активные сопротивления (например, 3 МОм и более). Программатор действующих значений 11 (ПДЗ) выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Дифференциальный усилитель 27 (ДУ), инверторы, сумматоры и интеграторы реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве перемножителей и перемножителей-делителей может быть использована микросхема 525ПС3. Тактовый генератор 26 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.

Исследования были проведены на подстанции «Октябрьская» 110/35/10 кВ ОАО «Томскэнерго», 2-ая секция шин 10 кВ.

На входы блока расчета D, E, F, U_N устройства, реализующего рассматриваемый способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений, подавали одновременно следующие сигналы:

1) — режим несимметричной нагрузки фазы А,

2) — режим несимметричной нагрузки фазы В,

3) — режим несимметричной нагрузки фазы С.

На блок расчета D, E, F, U_A на вход первого устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) поступал сигнал u_AO1(t_j), на соответствующие резисторы поступали сигналы:

1) — на резистор фазы А,

2) — на резистор фазы В,

3) — на резистор фазы С,

на первый вход дифференциального усилителя (ДУ) сигнал u_AO1(t_j), где t_j=t₁, t₂. t_n — моменты времени,

— число разбиений на периоде Т,

Δt=1·10 -3 с — шаг дискретизации массивов мгновенных значений токов и напряжений в начале и в конце ЛЭП.

Суммарный сигнал трех фаз с нейтрали звезды резисторов поступал на второй вход дифференциального усилителя 27 (ДУ). С помощью дифференциального усилителя 27 (ДУ) суммировали сигнал фазы А и суммарный сигнал трех фаз с нейтрали звезды резисторов. На выходе дифференциального усилителя 27 (ДУ) получали симметричную составляющую сигнала фазы A u_A(t_j). Значения сигналов подавали на соответствующие входы шестого перемножителя 23 и записывали в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1), 2 (УВХ 2) и хранили там, как текущие. Массивы значений сигналов с ЛЭП представлены в табл.1. С выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал U_AO1(t_j) поступал на второй вход сумматора 5, на первый вход программатора действующих значений 11 (ПДЗ) и в устройство выборки-хранения 3 (УВХ 3), в котором становился предыдущим значением. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), значение сигнала u_A(t_j) поступало на второй вход второго сумматора 10, на второй вход программатора действующих значений 11 (ПДЗ) и в устройство выборки-хранения 9 (УВХ 4), в котором становилось предыдущим значением. На выходах программатора действующих значений 11 (ПДЗ) получали действующие значения сигналов u_AO1(t_j) и U_A(t_j)

С выхода устройства выборки-хранения 3 (УВХ 3) предыдущее значение сигнала U_AO1(t_j) поступало в инвертор 4, в котором отрицательное значение предыдущего сигнала U_AO1(t_j) преобразовывалось в положительное. С выхода инвертора 4 значение сигнала U_AO1(t_j) поступало на вход сумматора 5. С помощью сумматора 5 определяли разность текущего и предыдущего значений сигнала U_AO1(t_j). С выхода сумматора 5 разность текущего и предыдущего значений сигнала U_AO1(t_j) поступала на вход перемножителя 6. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 9 (УВХ 4) предыдущее значение сигнала и u_A(t_j) поступало на первый вход второго сумматора 10. С помощью второго сумматора 10 определяли разность текущего и предыдущего значений сигнала u_A(t_j). С выхода второго сумматора 10 разность текущего и предыдущего значений сигнала u_A(t_j) поступала на второй вход перемножителя 6. С помощью перемножителя 6 значения разности и суммы сигналов перемножали и подавали на вход первого интегратора 7. С помощью первого интегратора 7 суммировали произведения разности и суммы сигналов и определяли значение реактивной квазимощности

С выхода первого интегратора 7 значение реактивной квазимощности поступало на вход первого перемножителя-делителя 8. Одновременно с описанным выше процессом в шестом перемножителе 23 сигналы u_AO1(t_j) и u_A(t_j) перемножали и подавали на вход второго интегратора 24. С помощью второго интегратора 24 суммировали произведения сигналов и определяли значение активной квазимощности

С выхода второго интегратора 24 значение активной квазимощности поступало на вход пятого перемножителя-делителя 25. В то же время с первого выхода программатора действующих значений 11 (ПДЗ) действующее значение сигнала U_AO1 поступало на первый вход второго перемножителя 12, на первый и второй входы четвертого перемножителя 20, на второй вход третьего перемножителя-делителя 18. Со второго выхода программатора действующих значений 11 (ПДЗ) действующее значение сигнала U_A поступало на второй вход второго перемножителя 12, на первый и второй входы пятого перемножителя 22, на второй вход четвертого перемножителя-делителя 19. Значения сигналов U_AO1 и U_A перемножали с помощью четвертого 20 и пятого 22 перемножителей и подавали на первый и второй входы пятого сумматора 21, в котором суммировали произведения сигналов U_AO1 и U_A. С выхода пятого сумматора 21 сумма произведений сигналов U_AO1 и U_A поступала на второй вход четвертого сумматора 16. Одновременно с описанным выше процессом во втором перемножителе 12 сигналы U_AO1 и U_A перемножали и подавали на второй вход пятого перемножителя-делителя 25, на второй вход перемножителя-делителя 8, на первый и второй входы третьего сумматора 13. С помощью пятого перемножителя-делителя 25 определяли значение косинуса угла расхождения векторов F между напряжением U_A и между напряжением U_AO1, которое затем подавали на первый вход третьего перемножителя 15.

С помощью первого перемножителя-делителя 8 определяли значение синуса угла расхождения векторов F между напряжением U_A и между напряжением U_AO1 (см. фиг.3), которое затем подавали на первые входы третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей.

В то же время с помощью третьего сумматора 13 определяли сумму произведений сигналов U_AO1 и U_A. С выхода третьего сумматора 13 сумма произведений сигналов U_AO1 и U_A поступала во второй инвертор 14, с помощью которого отрицательное значение суммы произведений сигналов U_АО1 и U_A преобразовывалось в положительное. С выхода второго инвертора 14 значение суммы произведений сигналов U_AO1 и U_A поступала на второй вход третьего перемножителя 15. С помощью третьего перемножителя 15 значения сигналов перемножали и подавали на первый вход четвертого сумматора 16, в котором суммировали произведения сигналов. С выхода четвертого сумматора сигнал поступал на первый вход второго перемножителя-делителя 17. При этом третий вход второго перемножителя-делителя 17 имеет отрицательную обратную связь со своим выходом. С помощью второго перемножителя-делителя 17 определяли действующее значение напряжения нейтрали

С выхода второго перемножителя-делителя 17 действующее значение напряжения нейтрали поступало на третьи входы третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей. С помощью третьего перемножителя-делителя 18 определяли значение синуса угла расхождения векторов D между напряжением U_N и напряжением U_AO1 (см. фиг.3)

С помощью четвертого перемножителя-делителя 19 определяли значение синуса угла расхождения векторов E между напряжением U_A и напряжением U_N (см. фиг.3)

Для наглядного представления полученных результатов на фиг.3 изображена векторная диаграмма линейных и фазных напряжений.

Таким образом, получен простой, точный и информативный способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.

Табл.1
Время t, с	uA(tj), кВ	uAO1(tj), кВ
0	0	2406,265
0,001	2523,126	4251,135
0,002	4799,25	5679,867
0,003	6605,596	6552,611
0,004	7765,335	6783,944
0,005	8164,966	6351,22
0,006	7765,335	5296,795
0,007	6605,596	3723,883
0,008	4799,25	1786,453
0,009	2523,126	-325,862
0,01	0	-2406,26
0,011	-2523,13	-4251,13
0,012	-4799,25	-5679,87
0,013	-6605,6	-6552,61
0,014	-7765,33	-6783,94
0,015	-8164,97	-6351,22
0,016	-7765,33	-5296,8
0,017	-6605,6	-3723,88
0,018	-4799,25	-1786,45
0,019	-2523,13	325,8617
0,02	0	2406,265

Табл.2
UA, кВ	UAO1, кВ	cos F	sin F	UN, кВ	sin D	sin E
37648,55	14030,3	5,7735	4,8025	0,935135	0,348492	2,1057	0,95552	0,79482

Способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки, включающий измерение массивов отсчетов мгновенных значений фазных напряжений, отличающийся тем, что по массивам отсчетов мгновенных значений напряжения в режиме несимметричной нагрузки фаз и симметричной составляющей сигнала фазы А , полученной путем суммирования в дифференциальном усилителе сигнала фазы A u_AO1(t_j) и суммарного сигнала трех фаз с нейтрали звезды резисторов, полученных в одни и те же моменты времени t_j=t₁, t₂. t_n, с шагом ,

где Т — период сигнала тока (напряжения);

N — число отсчетов на периоде,

одновременно определяют действующие значения напряжения в режиме несимметричной нагрузки фаз несимметричную U_AO1 и симметричную U_A составляющие сигнала фазы А, сохраняют каждый цифровой отсчет как текущий и предыдущий, определяют разность и сумму каждой пары текущего и предыдущего значений, перемножают их разность и сумму, суммируют эти произведения, затем одновременно определяют реактивную квазимощность напряжений фазы A , перемножают текущие отсчеты сигналов и определяют их активную квазимощность напряжений фазы А , затем определяют косинус и синус угла F расхождения векторов между напряжением U_A и между напряжением U_AO1, определяют действующее значение напряжения нейтрали U_N, затем для определения положения нулевой точки одновременно определяют синус угла расхождения векторов D между напряжением U_AO1 и напряжением U_N; и синус угла расхождения векторов Е между напряжением U_A и напряжением U_N.

Как найти ноль и фазу индикаторной отверткой, мультиметром и без приборов?

При монтаже розеток, выключателей, бытовых потребителей приходится сталкиваться с определением фазы и нуля в электропроводке. Если для электромонтажников с опытом эта задача не является проблемой, то у тех, кто впервые коснулся этого вопроса, возникает много непонятных моментов. Поэтому следует разобраться, как и чем можно выявить фазу и ноль в розетке, каково назначение жил электропроводки и можно ли обойтись без специального оснащения.

Понятия ноля и фазы

Электрическая энергия в жилой дом поступает от трансформаторной подстанции, основное назначение которой — преобразование высокого напряжения чаще всего в 380 В. К домам электроэнергия подземным или воздушным способом подводится на вводной распределительный щит. Затем напряжение подается к щиткам каждого подъезда. В квартиру от него заходит только одна фаза с нулем, т.е. 220 В и защитный проводник (зависит от конструкции электрической проводки).

Таким образом, проводник, обеспечивающий подачу тока к потребителю, называется фазным. Внутри трансформатора обмотки соединены в звезду с общей точкой (нейтраль), заземленной на подстанции. К нагрузке она подводится отдельным проводом. Ноль, представляющий собой общий проводник, предназначен для обратного протекания тока к источнику электроэнергии. Кроме этого, нулевой провод выравнивает фазное напряжение, т.е. значение между нулем и фазой.

Заземление, которое часто называют просто землей, не подключается к напряжению. Его назначение — защита человека от воздействия электрического тока в момент возникновения неполадок с потребителем, т.е. при пробое на корпус. Это может происходить при повреждении изоляции проводников и касании поврежденного участка корпуса прибора. Но поскольку потребители заземляются, при возникновении опасного напряжения на корпусе заземление притягивает опасный потенциал к безопасному потенциалу земли.

Как определить фазу и ноль индикаторной отверткой

Один из способов выявить, где фаза и ноль в розетке либо в силовом кабеле, — использовать индикаторную отвертку. Инструмент внешне напоминает отвертку, но внутри у него есть специальная начинка со светодиодом. Прежде чем приступить к измерениям, нужно отключить рубильник, через который напряжение подается в помещение. После этого требуется зачистить концы проверяемых проводов, для чего снимают 1,5 см изолирующего материала.

Во избежание короткого замыкания между проводами после включения автомата их следует направить в разные стороны. Когда все подготовительные мероприятия будут выполнены, необходимо включить автомат для подачи напряжения. Чтобы понять, как найти фазу и ноль, необходимо выполнить следующие действия:

1. Отвертку зажимают между двумя пальцами — средним и большим, избегая касания оголенной части жала инструмента.
2. Указательным пальцем касаются металлического наконечника с противоположной стороны отвертки.
3. Плоским концом индикатора поочередно дотрагиваются до зачищенных проводников.
4. При касании тестером фазы светодиод загорится. Второй провод будет соответствовать нулевому. При отсутствии индикации изначально проводник будет являться нулевым.

Как определить фазу и ноль мультиметром

Прибор, которым измеряют напряжение, ток и сопротивление, называется мультиметром. Чтобы выявить фазный и нулевой провод с его помощью, сперва нужно настроить устройство, для чего выбирают необходимый предел измерений. В случае с цифровыми приборами устанавливают 600, 750 или 1000 «

V» или «ACV».

Определение фазы производится следующим образом: один из щупов прибора подключают к контакту розетки или кабеля, а до второго щупа дотрагиваются рукой. При отображении на дисплее значения около 200 В это будет указывать на наличие фазы. Показания могут отличаться, что зависит от отделки пола, обуви и т.п. Если прибор отображает нули либо напряжение в пределах 5-20 В, значит, контакт соответствует нолю.

Как определить фазу и ноль без приборов

Иногда бывают ситуации, когда отвертки для определения фазы либо мультиметра под рукой нет, но нужно выяснить, какой провод чему соответствует. Поэтому следует ориентироваться по цветовой маркировке проводов силового кабеля. В отношении маркировки проводов существует стандарт IEC 60446-2004, которого должны придерживаться производители кабелей, а также электромонтажники, выполняющие подключение той или иной электроарматуры.

Чтобы определить по цвету провода, какому проводнику он соответствует, нужно придерживаться следующей маркировки:

• синий или голубой — ноль;
• коричневый — фаза;
• заземление — зелено-желтый.

Однако фазный провод бывает не только коричневым. Часто встречаются и другие расцветки, например белая или черная, но она будет отличной от земли и нуля. Визуально определить провода можно в распределительной коробке, люстре и других точках запитки.

Есть еще один вариант, как определить, где фаза и ноль при отсутствии приборов. Для этого потребуется лампа накаливания с патроном и двумя небольшими отрезками проводов. После подсоединения проводников к патрону можно начинать работу. Краем одного провода касаются трубы отопительной системы, другим — проверяемых проводников. Если в момент контакта лампа зажигается, то это указывает на наличие фазы. Труба для проведения подобного мероприятия должна быть металлической, поскольку пластиковая не проводит ток.