Warum wird der Neutralleiter erhitzt?

Durch Erhitzen des Neutralleiters kann er durchbrennen und einen Stromunfall verursachen. Meistens geschieht dies, wenn die Lasten in einer dreiphasigen Stromversorgung ungleichmäßig in Phasen verteilt sind und aufgrund eines schlechten Kontakts. In diesem Artikel erklären wir, warum der Nulldraht erwärmt wird und was in dieser Situation zu tun ist.

Dreiphasenstrom

Um die Gründe für die Erwärmung von Null zu ermitteln, müssen Sie wissen, wie ein dreiphasiges Netzwerk funktioniert. Die Last im dreiphasigen Netz kann durch einen Stern und ein Dreieck verbunden werden, und die Wicklungen des Versorgungstransformators können ebenfalls angeschlossen werden. Die Wicklung hat zwei Schlussfolgerungen - das Ende und den Anfang.

Wenn die Wicklungsenden eines Drehstromtransformators an einer Stelle angeschlossen sind, handelt es sich um ein Sternschaltbild. Nach den Gesetzen von Kirchhoff ist der Strom am Punkt ihrer Verbindung (O) immer Null, dh er fließt von Phase zu Phase. Wenn die Last in jeder der Phasen (a, b, c) gleich ist, sind die Spannungen am Anfang der Wicklungen (A, B, C) sowie der Strom in ihnen gleich. Was im folgenden Vektordiagramm dargestellt ist, in dem die Phasen von Strömen und Spannungen durch Vektoren angezeigt werden und um ein Drittel der Periode relativ zueinander verschoben sind (120 Grad).

R1 = R2 = R3

I = I1 + I2 + I3 = 0

Hinweis:

Symmetrisch wird eine solche dreiphasige Last genannt, bei der der Lastwiderstand (bzw. der verbrauchte Strom oder die verbrauchte Leistung) jeder der drei Phasen gleich ist.

Sobald sich jedoch der Strom in den Phasen zu unterscheiden beginnt, wenn sich die Last in den Phasen in der Leistung unterscheidet, beginnen sich die Spannungen in den Phasen voneinander zu unterscheiden. Dies wird als Phasenungleichgewicht bezeichnet.

Um dieses Problem zu lösen, wird der Verbindungspunkt des Laststerns mit dem Verbindungspunkt des Transformatorsterns verbunden. Dies wird als Neutralleiter oder Neutralleiter oder einfach als Neutralleiter bezeichnet Null.

Stromversorgung für Dummies zu Hause

Wir näherten uns nach und nach der Praxis, wenn einphasige Verbraucher an ein dreiphasiges Netz angeschlossen werden und die Lasten häufig ungleich, dh asymmetrisch sind.

Dies ist häufig in Mehrfamilienhäusern zu finden. Im Haus starten drei Phasen und Null, in jeder Wohnung eine Phase und Null. In einer Wohnung sind nur ein Kühlschrank und eine Glühbirne eingeschaltet, in der anderen eine leistungsstarke elektrische Heizung und in der dritten überhaupt nichts. Das heißt, die Lasten in den Phasen sind nicht gleich. Gegenwärtig wird in Wohnungen häufig ein dreiphasiger Eingang gefunden, aber die Situation ändert sich nicht.

In Privathaushalten ist die Situation ähnlich - auf der Straße verläuft eine dreiphasige Stromleitung entlang der Pole, und 1-3 Phasen und Null werden im Haus gestartet.

Warum erwärmt es sich trotzdem?

Durch die ungleichmäßige Verteilung der Last auf die Phasen in den Häusern und Wohnungen entlang des Neutralleiters fließt Strom. Haben Sie bemerkt, dass in dicken 4-adrigen Kabeln 3 "Phasen" -Leiter mit derselben Querschnittsfläche vorhanden sind und der vierte Kern normalerweise "Null" oder "Erde" dünner ist?

Dies ist genau auf die Tatsache zurückzuführen, dass bei einer symmetrischen Last kein Strom durch sie fließt und bei einer nicht symmetrischen Last der Strom geringer sein sollte als in einem Phasenleiter. Das passiert aber nicht immer.

Bei nichtlinearen Lasten sowie Lasten, die intermittierend Strom verbrauchen (Schaltnetzteileund sie werden jetzt überall verwendet) Die Ströme in den Phasen heben sich nicht gegenseitig auf, außerdem sind sie mit verschiedenen harmonischen Komponenten gesättigt ... All dies ist der Grund, warum die Ströme am Verbindungspunkt des Sterns einfach nicht kompensiert werden und es sich herausstellen kann, dass der Strom Null ist Der Draht ist mehr als in Phase.

Wenn der elektrische Strom fließt, erwärmt sich der Leiter, dies ist die einwandfreie Arbeit des Joule-Lenz-Gesetzes in der Praxis. Es heißt, je größer der Widerstand des Leiters und je länger der elektrische Strom fließt, desto mehr Wärme wird auf ihn abgegeben.

Wir erinnern uns auch daran, dass der Widerstand umso größer ist, je kleiner der Querschnitt des Leiters und je größer seine Länge ist.Darüber hinaus hängt auch die Qualität der Kontakte beim Anschluss von Klemmen und Drähten ab Übergangswiderstand. Mit einfachen Worten, je größer die Kontaktfläche der Kontakte ist und je stärker sie gegeneinander gedrückt werden - desto geringer ist der Übergangswiderstand und desto geringer ist ihre Erwärmung.

Bei einem solchen Kontakt, wie in der folgenden Abbildung, sind die Oberflächen flach, die Fläche entspricht der Fläche der Spitze, die die Unterlegscheibe berührt, zuzüglich des Widerstands der Unterlegscheibe selbst und der Fläche ihres Kontakts mit der Kupfersammelschiene. Wenn alle Komponenten in gutem Zustand sind, keine Oxide und Ruß enthalten, ist der resultierende Übergangswiderstand gering.

Wenn die Oberflächen verbrannt, oxidiert oder rostig sind, wird der Kontakt wie in der folgenden Abbildung gezeigt hergestellt. Hier ist deutlich zu sehen, dass Berührungen an einzelnen Punkten und nicht über den gesamten Bereich auftreten.

In VAGO Klemmenblöcke und anderen Federklemmenblöcken ist die Kontaktfläche einer Platte mit einem runden leitenden Kern ziemlich klein, daher ist das Hauptanwendungsgebiet solcher Klemmenblöcke Schaltungen mit einem Strom von 8 bis 16 Ampere, in seltenen Fällen, wenn der Klemmenblock strukturell in der Lage ist, einen größeren Strom zu leiten.

Bei Schraubklemmenblöcken und Reifen wird die Kontaktfläche stärker durch die Fläche der Schraube bestimmt, die auf den leitenden Kern drückt. Unten sehen Sie die Klemmenblöcke in einem Kunststoffmantel.

Im Inneren des Polyethylengehäuses befindet sich eine Hülse aus messingähnlichem Material und zwei Schrauben. Aufgrund des Designs können blanke Litzen nicht mit Schraubklemmenblöcken verbunden werden. Sie müssen mit den Spitzen des NShVI verzinnt oder gecrimpt werden.

Daher bieten bei einem ähnlichen Funktionsprinzip die Klemmenblöcke auf der Carbolitbasis aufgrund der quadratischen Unterlegscheibenplatte einen besseren Kontakt. Außerdem können Sie aus dem Draht einen Ring machen und ihn mit einer Schraube umwickeln oder Spitzen wie NKI verwenden.

Wenn Sie an Mitteln und Wegen zum Anschließen von Drähten interessiert sind, schreiben Sie in die Kommentare und wir werden einen Überblick über alle Typen geben, in dem die Vor- und Nachteile der einzelnen Typen aufgeführt sind.

Wo ist warm

Warum die Null erhitzt wird, haben wir herausgefunden, und jetzt wollen wir herausfinden, wo dies am häufigsten passiert. Zunächst kann in der Schalttafel am Eingang des Gebäudes Null ausbrennen. Dies ist die häufigste Situation, da an dieser Stelle die Last aller Wohnungen und aller drei Phasen auf den Nulldraht fällt.

Ferner treten häufig Probleme am Nullbus in der Schalttafel des Antriebs auf. Wenn es überhaupt Busse gibt und diese nicht wie auf dem Foto unten verbunden sind.

Oft ist der Bus direkt am Gehäuse der Zugangsschalttafel montiert, dann sieht er wie unten gezeigt aus.

In den Klemmenblöcken der Leistungsschalter wird Null bis zur Karbonisierung von Teilen seines Gehäuses erhitzt.

Wenn Sie alte Kabel und Stecker mit Sicherungen oder haben StausAchten Sie dann sowohl auf die Schraubklemmen als auch auf die Steckerbasis. Der Faden und der zentrale Kontakt können oxidieren und brennen, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Gängige Reifen neigen sehr oft zu Verbrennungsproblemen. Dies liegt an ihrem Gerät und der Einhaltung der Regeln für die Arbeit mit ihnen. Die Schraubmethode zum Anschließen von Leitern ist zwar sicherlich praktisch, aber solche Kontakte müssen zumindest gelegentlich überarbeitet werden - zum Abisolieren und Dehnen, sonst erhalten Sie das, was in der folgenden Abbildung gezeigt ist.

Und im normalen Zustand sollte es so aussehen:

Die Lösung für die durch das Erhitzen verursachten Probleme ist einfach: Entfernen Sie die Kontakte, Leiter und dehnen Sie sie erneut. Wenn der Klemmenblock stark überhitzt war - ersetzen Sie ihn, wenn der Draht in der Maschine erwärmt wurde, muss die Maschine möglicherweise auch ersetzt werden!

Was passiert als nächstes und wie können die Konsequenzen vermieden werden?

Beim Erhitzen beginnt der Kontakt zu brennen und sich zu verschlechtern. Schraubzwingen werden durch Wärmeausdehnung und anschließende Abkühlung nach dem Entladen geschwächt. Dies bewirkt einen Lawinen-ähnlichen Prozess des Widerstandswachstums und der Erwärmung der Verbindung. Infolgedessen brennt Null früher oder später vollständig aus.Gleichzeitig mag es äußerlich so aussehen, als ob er sich noch in der Klemmleiste befindet, aber tatsächlich werden alle angrenzenden Oberflächen mit einer Schicht aus Oxiden und Ruß bedeckt sein.

Danach tritt das Phänomen auf, über das wir am Anfang des Artikels gesprochen haben - Phasenungleichgewicht.

Hinweis:

Die Tatsache, dass Null bald abbrennt, kann indirekt an den häufigen Absenkungen und Spannungserhöhungen gemessen werden, insbesondere wenn Sie einen dreiphasigen Eingang und installierte Voltmeter oder Spannungsrelais und eine Anzeige der Spannung im Netzwerk haben. Wenn die Spannungen konstant stabil sind (oder Abweichungen unbedeutend sind), sind Sie mit der Verkabelung einverstanden.

Bei einem Phasenungleichgewicht stellt sich heraus, dass die Last, in unserem Fall Privathäuser oder Wohnungen, bei 380 Volt in Reihe geschaltet ist. Die Spannungen werden gemäß dem Ohmschen Gesetz verteilt - wenn eine größere Last eingeschaltet ist - fällt die Spannung ab (der Lastwiderstand ist gering), und in der Wohnung, in der ein Minimum an Elektrogeräten eingeschaltet ist, steigt die Spannung an (der Lastwiderstand ist hoch).

Die Folge eines Phasenungleichgewichts ist im besten Fall das Ausbrennen von Leitern am Eingang, das Ausschalten der Maschine usw. Im schlimmsten Fall kann aufgrund des erhöhten Stroms die Isolierung der Verkabelung schmelzen und ein Brand auftreten.

Um Ihr Haus vor den Auswirkungen des Abbrennens von Null zu schützen, empfehlen wir die Installation Spannungsüberwachungsrelaisnoch besser gepaart mit SPD. Der Spannungsregler am Eingang der Wohnung kann in dieser Situation das Problem möglicherweise nicht lösen und selbst ausfallen.

Das Anschlussdiagramm für das Spannungsrelais sehen Sie unten.

Als solche Geräte können wir beliebte Modelle empfehlen:

• UZM-50TS (kombiniertes Gerät mit der Funktion eines Volt-Ampere-Messgeräts);

• Digitop VA-32 (kostengünstige, aber zuverlässige Option, das Modell kann je nach Nennstrom abweichen);

• RN-106.

Comments

[#1 Alex Gall]

Ich glaube nicht, dass der Artikel die Frage "Warum wird der Nulldraht erwärmt?" Vollständig verstanden hat.

Unausgeglichene Lasten verursachen tatsächlich Strom im Neutralleiter eines Dreiphasensystems. Es ist dreiphasig, d.h. es wirkt sich nicht auf den üblichen "einphasigen Benutzer" aus und seine Null überhitzt nicht. Dies geschieht vor ihm in der 3ph-Versorgungsleitung und hängt in keiner Weise von ihm ab.
Aber wir müssen berücksichtigen, dass in einer dreiphasigen Linie eine solche Asymmetrie besteht kann nicht Geben Sie einen Strom bei Null an, der größer ist als der Strom im Phasenleiter. KANN NICHT! Weil es in verschiedenen Phasen eine Spannungsverschiebung um 120 Grad gibt, die dies einfach nicht zulässt. Aus diesem Grund ist bei einer gleichmäßigen Phasenlast der Strom im Neutralleiter Null, auch wenn er in allen Phasen für eine bestimmte Leitung maximal möglich ist. Das heißt, Ströme verschiedener Phasen werden im Neutralleiter gegenseitig subtrahiert.

Nichtlineare Lasten, alle gepulsten Verbraucher, einschließlich Entladungslampen (Leuchtstofflampen), können zu einer Überhitzung von Null führen. Es gibt jetzt wirklich viele solcher Lasten, und mit ihrem signifikanten Anteil am Gesamtstromverbrauch in allen drei Phasen kann sich der Strom im Neutralleiter im Vergleich zum Strom in den Phasen verdreifachen.
Warum? Alles ist sehr einfach, die sehr "harmonischen Komponenten", die im Artikel erwähnt werden, sind schuld. Und noch genauer ihre dritte (und ein Vielfaches von drei) Harmonischen - 3, 9 usw. Grundsätzlich betrifft natürlich der dritte, denn der größte ist der größte. Wenn wir ihre dritten Harmonischen auf die Sinuskurven aller drei Phasen zeichnen, wird klar, dass, wenn die Grundharmonischen der verschiedenen Phasen bei Null gegenseitig subtrahiert werden, die Ströme der dritten Harmonischen arithmetisch addiert werden. Daher ist der Strom bei Null und kann theoretisch dreimal größer sein als in Phase. Dies gilt jedoch für Netzwerke, die voll mit imposanten Verbrauchern sind.
"On Fingers" ist schwer zu verstehen, aber Sie können mehr darüber (siehe Bilder) im Buch von E.A. Kaminsky "Stern, Dreieck, Zizag". Die Links zu diesem Buch im Internet - dem Meer - wurden viele Male nachgedruckt.