Выключатели: с нулём или без нуля

Заземление и нормы его монтажа

Прежде чем приступать непосредственно к поиску защитного заземления давайте определимся что это такое и зачем оно вообще необходимо. Ведь зная это нам будет значительно легче определить его на схеме или по месту.

Что такое заземление?

Согласно п. 1.7.29 ПУЭ защитное заземление – это заземление электрических установок и аппаратов, выполняемое в целях электробезопастности. Непосредственно в процессе передачи и распределения электроэнергии данный провод не принимает никакого участия. Его основное назначение, это снижение потенциала на корпусе электрооборудования при возникновении аварийных ситуаций.

Давайте разберем данный вопрос более детально. Итак, у нас есть фазный и нулевой проводник, по которым непосредственно протекает рабочий ток электроустановок. Заземляющий проводник в этом процессе совершенно не принимает участия, так зачем он нужен?

Обратите внимание! Здесь и далее мы рассматриваем однофазную электрическую сеть, как наиболее распространенную

• Провод заземляющий связывает корпус вашей стиральной машинки, утюга или любого другого электрооборудования с землей. Как мы уже отмечали, в обычных условиях он находится без напряжения.
• Ток протекает по фазному и нулевому проводнику. Но, теперь допустим ситуацию, когда на фазном или нулевом проводнике повреждается изоляция и он соприкасается с корпусом вашей электроустановки. Получается на корпусе появляется напряжение. Поэтому при прикосновении к нему вам поразит электрическим током.
• Если же ваш корпус соединен с землей заземляющим проводником, то избыточный потенциал по заземляющему проводу уйдет в землю. Данная формулировка не совсем правильна с технической точки зрения, но наиболее точно объясняет происходящие процессы. Поэтому профессионалов прошу меня не хаять. В результате даже при повреждении изоляции провода с коротким замыканием на корпус вы можете безопасно прикоснуться к корпусу электроустановки.

Требования предъявляемые к проводу заземления

Вообще вопросам связанными с защитным заземлением в ПУЭ посвящен целый раздел1.7. Здесь оговариваются разнообразные варианты заземления для электроустановок до и выше тысячи вольт, вопросы схем выполнения защитного заземления, сечения для каждого отдельного случая и многое другое.

Мы остановимся только на вопросах касающихся однофазных электрических сетей:

Самый простой способ как узнать какой провод заземление — это определить его по цвету. Согласно п.1.1.29 ПУЭ защитное за мление должно быть обозначено желто-зеленым цветом.

Так же провод защитного заземления обозначают буквенными символами — PE. Преимущественно это обозначение можно встретить на схемах или в местах подключения электрооборудования.

Обратите внимание! В некоторых схемах вы можете встретить обозначение PEN. Это значит, что применяется совмещенная прокладка нулевого и защитного провода

То есть к данной жиле или шине мы крепим и нулевой и защитный провод.

• Если вы выполняете монтаж проводки своими руками, то вы должны знать, что провод защитного заземления не должен иметь коммутационных аппаратов.
• Что касается сечения защитного заземления, то оно должно соответствовать табл.1.7.5 ПУЭ. Для проводов сечением до 16 мм 2 , оно должно соответствовать сечению фазного провода. Это правило относится ко всем проводам и кабелям, которые содержат и нулевую и защитную жилу.
• Если нулевой провод прокладывается отдельно от силового, то согласно п.1.7.127 его сечение должно быть не менее 2,5 мм 2 если защитный провод имеет защиту от механических повреждений, например, проложен в гофре. Если же он не имеет такой защиты, то инструкция предписывает выбирать медный проводник сечением не меньше 4 мм 2 .
• Так же стоит отметить и материал данного проводника. Он должен соответствовать материалу фазного проводника. Но так как в бытовых помещениях и квартирах с 2001 года разрешается устанавливать только медную проводку, то и провод защитного заземления должен быть выполнен из этого материала.

Методы определения

Рассмотрим способы определения нулевого и заземляющего проводников, от очень простого к более
сложным.

Цепь имеет защиту по дифф-току. Если весь объект или исследуемая ветка снабжены защитой по
дифференциальному току — дифф-автоматом или УЗО, задача значительно упрощается. Нужно контрольный
прибор, например лампа с проводниками, подключить к фазе и к одному из исследуемых проводников. Если
дифф-защита не сработала, значит лампа подключена к рабочему нолю. Если происходит срабатывание УЗО
при подключении лампы — вы ее подключаете к фазе и земле. Все достаточно просто и заодно проверите
устройство защитного отключения на практике.

Перед выполнением такого теста нужно убедиться в работоспособности дифф-защиты, нажав кнопку «тест» на
защитном аппарате. Следует отметить, что способ будет работать при условии, что ток через лампу будет
превышать номинальный дифференциальный ток аппарата. То есть, при использовании лампы накаливания
(энергосберегайка не подходит) сработает УЗО с током утечки 10-30 мА. Вводное УЗО на утечку 300 мА
может не сработать, для надежной проверки нужно брать прибор помощнее.

Сравнение с заземляющими контактами розеток. Данный метод будет работать если на вводе стоит
двухполюсный автомат, размыкающий рабочий ноль и в помещении имеются розетки с заземлением. Вводной
автомат следует отключить, тем самым мы разомкнем любую связь ноля с землей. По возможности следует
отключить все приборы из розеток.

Далее следует «прозвонить» мультиметром в режиме измерения сопротивления заземляющий контакт
одной из розеток с исследуемыми контактами. При соединении с нулевым проводом, мультиметр должен
показывать большое сопротивление, с заземляющим контактом на неизвестной точке с землей розетки
сопротивление практически нулевое.

Таким способом можно заодно проверить правильность подключенных розеток: при отключенном вводном
двухполюсном автомате, нулевые и заземляющие контакты прозваниваться не должны. Ну это при условии,
что проводка изначально исправна и верно смонтирована.

Лезть в щит. Если предыдущие способы реализовать нет возможности, придется лезть в «начинку»
электрощита. Думаю напоминать здесь о технике безопасности не стоит: ее никто не отменял. На самом
деле способ достаточно прост: нужно найти нулевой проводник, уходящий в помещение и отсоединить
его от клемм щита. Затем прозвонить с исследуемыми контактами: с которым будет звониться — тот и есть
нулевой проводник.

В случае с щитом вполне может возникнуть сложность, когда даже в щите сложно отличить ноль от заземления.
В этом случае понадобятся токовые клещи. Нужно включить напряжение и нагрузку в помещении, и
исследовать клещами неизвестные проводники в щите — где будет ток, так и рабочий ноль

Обратите внимание:
метод работает только в том случае, когда вы точно знаете, что один из проводников — ноль, а другой —
земля.

Все вышеописанные методы работают как с заземлением, так и с «занулением»

Определить контакты при подключении электроплиты. Иногда возникает необходимость заменить розетку
электроплиты, а проводка советских времен или начала 90-х, одноцветная. Для верного определения зануления
электроплиты необходимо условие — двухполюсный автомат во вводном щите, отключающий и фазу, и ноль от всей
квартиры.

Итак, при включенной электроэнергии определяем фазу на ичсследуемых выводах для будущей розетки — этот контакт
помечаем и откидываем в сторону, далее он нам не нужен. Потом нужно определить ноль в любой розетке в квартире —
так как проводка советская, земли там нет, поэтому нолем окажется тот вывод, на котором не светится
отвертка-индикатор.

Теперь обесточиваем всю квартиру и мультиметром прозваниваем ноль обычной розетки с двумя оставшимися контактами
на электроплиту. Тот контакт, который звонится с нолем розетки — рабочий, а тот что не звонится — зануление (земля).
Если же звонятся оба контакта — нужно искать ошибки в электропроводке. При организации зануления в советское время,
его присоединяли к клемме «PEN» без каких-либо коммутационных аппаратов.

С нулём и без нуля

Маркировка выключателя без нуля: L, L1

Маркировка выключателя «с нулём» — N, L, L1

Схемы подключения выключателей: с нулевым проводом и без него

А теперь подходим к самому главному: в чём отличие этих двух видов выключателей?

• Выключатель «без нуля» — это самый обычный выключатель из тех, которые ставятся в каждый дом уже больше ста лет. К нему подходят всего 2 провода, первый из которых – всегда вход «фазы» (не забываем!), а второй уходит на светильник.
• Выключатель «с нулём» — это относительное новшество. По логике подключения он больше похож на розетку, в которую вы вставляете лампу. В коробку с таким выключателем заходят минимум 3 провода: «ноль» (для питания самого выключателя), «фаза», и третий – выход «фазы» на светильник. Если выключатель двойной или тройной – то ещё на 1 или 2 провода больше.

По схеме «с нулём» запитываются обычно умные выключатели (чтобы работала их электронная начинка); по схеме «без нуля» — обычные «глупые» выключатели, или выключатели с питанием от батареек. Но всё чаще по схеме «без нуля» встречаются и умные выключатели с питанием от сети.
Как же они работают? Ведь ток может проходить только при разности потенциалов и при наличии замкнутой цепи? Изюминка схемы в том, что параллельно лампе подключается специальная маленькая деталь («шунт»), которая обеспечивает прохождение крохотного, но достаточного для работы такого выключателя, тока.

Существуют выключатели и без шунта, например, от Aqara.

Побочные эффекты

Увы, у выключателей «без нуля» они есть, и заметны, как правило, при отключенном освещении. Подробно эти эффекты и способы борьбы с ними описаны в отдельной статье Мерцание: выключатели с подсветкой и умные розетки. Поэтому просто коротко перечислим их:
— неяркие периодические вспышки (или мерцание) ламп;
— тихий звон/писк/зудение схемы выключателя.
В обоих случаях это, скорее всего, решится подбором правильного шунта.

Также проблемы могут возникнуть, если «ноль» будет взят не от той же ветки, что «фаза» (особенно, если в вашем доме используются УЗО – специальные защитные устройства).

Кроме того, «безнулевые» по сообщениям в чате чуть больше подвержены проблемам (например, спонтанным включениям и выключениям света). Решения тоже довольно неожиданны: например, для ряда сенсорных выключателей необходимо выпаять кварц радиочастотной части схемы. Причём такую «доработку» советуют сами продавцы с Али.

Что такое «ноль» и «фаза»?

Цветовая и буквенная маркировка силового однофазного кабеля

Если просто:

• «Фаза» — это более высоковольтный провод, опасный для жизни.
• «Ноль» — или полностью или частично заземлённый провод (что на самом деле не делает его безопасным полностью)!

Проверить «ноль» и «фазу» можно при помощи отвёрток с подсветкой или даже самодельного пробника из светодиода или лампы из люминесцентного «стартёра» (если вы читаете этот раздел, то самому вам его делать точно не стоит). «Фаза» будет светиться, «ноль» — нет.

Конечно, есть и исключения. Например, при отключенном проводе «фазы» может светиться и «ноль», получая потенциал от включенных приборов или другую утечку (возможно, связанную с неисправностью проводки).

Третий провод, если он есть – это, скорее всего, заземление, и он самый безопасный из всех. При этом между «нулём» и заземлением даже при исправной проводке может оказаться довольно болезненный при прикосновении (и тоже опасный) электрический потенциал.

Кабели следует всегда подключать согласно цветовой маркировке (см. рисунок).

Определение заземления

Заземление – это умышленное подключение открытых частей электрического оборудования, которые находятся под напряжением, к специальному заземляющему отводу, шине или другому защитному оборудованию. Это может быть арматура в земле, часть электроустановки и другие приспособления. Такой подход, согласно ПУЭ, является обязательной мерой преднамеренной защиты как жилого, так и нежилого фонда. Это же гласят правила и требования ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ (электробезопасность и система стандартов безопасности труда).

Фото — схема

Практически в каждом современном доме установлена схема заземления TN-C-S или TN-S. Но в зданиях старой постройки заземление зачастую вообще отсутствует, поэтому владельцам квартиры в таких постройках приходится своими силами организовывать землю. Такая система называется TN-C. Выполняется при помощи подключения отвода к заземляющему контуру, который может располагаться непосредственно в земле у здания или возле трансформаторной будки.

Теоретически, такую модернизацию проводки может организовать специальная монтажная компания, но практикуется это редко. Чаще к щитку на этаже (в многоквартирном доме) подводится земля, и уже к ней подключаются остальные провода.

1. Если фаза попадает на открытый металлический отвод любого электрического устройства, то в нем появляется напряжение. Это же случается, если, к примеру, нарушена изоляция кабеля. Человеческое тело – отличный проводник тока, если Вы дотронетесь к такому отводу, то получите сильный удар током. Заземление поможет избежать это;
2. Блуждающие токи уходят в заземляющий проводник, этим гарантируется охрана жизни;
3. В особенности опасно напряжение, которое попадает на радиаторы отопления. В таком случае, все батареи в доме становятся проводниками тока. Но если установлена земля, то все напряжение уйдет по проводнику.

Фото — вариант земли

Если нет возможности провести полноценный заземляющий контур, тогда используются другие способы. К примеру, сейчас очень распространено подключение переносных заземляющих штырей (портативные шины). Их действие никак не отличается от стандартного стационарного отвода, но при этом они гораздо практичнее по своему функционалу.

Фото — переносная шина

Откуда появился ноль, и каким он бывает

Если рассматривать планету Земля с точки зрения электротехники, то она является сферическим конденсатором. В нем три элемента:

1. Земная твердь, имеющая отрицательный потенциал.
2. Ионосфера – слой атмосферы, воспринимающий и частично рассеивающий излучения Солнца. Она имеет положительный потенциал.
3. Газовая атмосфера, имеющая диэлектрические свойства и играющая роль обкладки.

Разница потенциалов между обкладками этого глобального конденсатора равна 300 тыс. вольт. Она уменьшается по мере приближения к поверхности. Так, на высоте 100 метров ее значение 10 тыс. вольт.

Почему мы считаем потенциал Земли равным нулю, ведь на самом деле он имеет вполне материальное значение, хотя и c отрицательным знаком? Этот вопрос стоит задать ученым XVIII или XIX веков, заложивших основы электротехники.

Например, английскому физику Майклу Фарадею. Так им было удобнее измерять напряженность электромагнитного поля – принять за точку отсчета (ноль) Землю. Этот прием используется во многих отраслях науки. Например, в термодинамике. В ней за абсолютный ноль принята температура, при которой прекращается движение электронов в атомной структуре любого вещества.

Это так называемая шкала Кельвина, которая отличается от другой системы измерения температур – она предложена Андерсом Цельсием – на 273 градуса со знаком минус.

Итак, электрический ноль – это условное понятие, которое применяют в отношении любого предмета с отрицательным потенциалом. Его можно получить тремя способами:

1. Присоединившись к земной тверди, отчего и произошло понятие «заземление».
2. Кристаллическая решетка всех металлов имеет отрицательный заряд разной величины, что определяет степень их электрохимической активности. Поэтому достаточно присоединиться к металлическому предмету большой массы и объема. Два последних условия являются обязательными, поскольку тело должно иметь электрическую емкость, сравнимую с Земной. Это называется рабочим заземлением.
3. Соединив проводники с текущим по ним переменным током так, чтобы в общей точке сумма их векторного сложения была равна нулю (так называемая схема звезда), из-за чего ее назвали нейтралью. Это основа приема, называемого в электротехнике занулением.

Как правильно и безопасно подключать лампы

Регулярно в этих самых интернетах возникают вопросы, куда должна подходить фаза при подключении светильников.

Ответ один: фаза подходит всегда и только к выключателю!

1. Лампочки меняются намного чаще, и отключенный выключатель надёжно изолирует опасный для жизни потенциал от люстр и других светильников.
2. Замену часто производят совершенно не понимающие в электрике люди.
3. При замене бывает необходимо протянуть контакты патрона, или поджать пружинку.
4. Намного безопаснее пройдёт и замена самой люстры на новую.

Во всех этих случаях, если вы не забыли отключить выключатель, то и запланированные и нежданные манипуляции со светильниками будут относительно безопасны.

Что важно знать и помнить

Ток всегда течёт по линии наименьшего сопротивления. Поэтому категорически запрещается брать или касаться за провода левой и правой рукой (тогда будет парализована работа сердца, что приведён к почти мгновенной смерти). Точно так же запрещается работать голыми руками, в неизолированной или влажной обуви, и так далее. И никогда нельзя брать провод в руку! Как только ток пойдёт через мышцы кисти, они резко сократятся, рука сожмётся в кулак, и вы просто не сможете выпустить этот провод, что, наверняка приведёт к травмам или даже смерти.

Всегда изолируйте торчащие провода: даже, когда работаете при отключенном напряжении. 
Всегда вешайте предупреждающую записку или табличку на рубильники и автоматы: мало ли кто подойдёт к щитку (особенно, когда он вынесен в подъезд).

И, конечно, пользуйтесь инструментами с качественной исправной изоляцией на ручках.