علت برقدار شدن سیم نول در سیستم 3 فاز

در این مقاله از مجموعه مقالات کافه آموزشگاه قصد داریم به بررسی سیم نول و علت برقدار شدن آن بپردازیم. در ادامه، شما را با این المان الکتریکی و روش تشخیص، عیب یابی و رفع مشکل دو فاز شدن آن آشنا خواهیم کرد.

نول یعنی چه

پیش از پرداختن به علت برق دار شدن سیم نول، باید بدانیم نول یعنی چه و چه استفاده ای دارد. به نقطه ای از یک میدان الکتریکی که در اثر تساوی نیروهای غیر همنام، برآیند میدان در آن برابر با صفر باشد، نول (خنثی) می‌گویند. در مدارات الکتریکی وجود نول به معنای عدم وجود ولتاژ تلقی می شود. وجود نول به عنوان مثال برای بسته شدن مسیر جریان و در مدارهایی که دارای پل وتستون هستند، لازم است.

سیم نول چیست

در مدارهای سه فاز علاوه بر سه خط اصلی، یک سیم دیگر نیز وجود دارد که به آن سیم نول می گویند. در صورت ایجاد تعادل بین فازها، جریانی از این سیم عبور نخواهد کرد. اختلاف ولتاژ بین هر کدام از فازها و نول برابر با ۲۲۰ ولت است. از آنجایی که این ولتاژ می تواند برای انسان خطرناک باشد، استانداردها و دستورالعمل های دقیق و سختگیرانه ای برای نصب و انتقال خطوط الکتریکی در نظر گرفته شده است.

سیم Null یک هادی حامل جریان است که برای مسیر برگشت جریان از بار به منبع تغذیه مورد استفاده قرار می گیرد. برای درک بهتر کاربرد این سیم می توانیم از مثال مدار روشنایی کمک بگیریم. در این مدار یک سیم که به آن فاز یا سیم برق دار می گویند، وظیفه رساندن برق از منبع تغذیه به لامپ را بر عهده دارد. در سمت دیگر لامپ، برای بسته شدن مدار به سیمی نیاز داریم که جریان الکتریکی را به منبع بازگرداند. این سیم همان سیم خنثی یا نول می باشد.

اهمیت سیم نول در حفاظت

مهمترین کاربرد سیم نول را می توان محافظت از بار در برابر عدم تعادل ولتاژ بین فازهای ترانسفورماتور دانست. به کمک این سیم برای جریان برگشتی از بار، یک مسیر ایمن خواهیم داشت. بدون نول، در صورت افزایش ولتاژ یا ضربه و همچنین عدم تعادل جریان خط، بار دچار آسیب خواهد شد. به علاوه، می دانیم که در یک منبع تغذیه سه فاز احتمال افزایش ولتاژ یکی از فازها وجود دارد. در صورت عدم حضور یک مسیر مطمئن برای بازگشت جریان، این افزایش موجب ایجاد عدم تعادل ولتاژ خواهد شد.

منشا سیم نول کجاست

به این ترتیب دیدیم که وجود سیم نول در مدارات الکتریکی از اهمیت بالایی برخوردار است. اکنون می خواهیم شما را با منشا آن آشنا کنیم. در مدارات سه فاز، این سیم از مرکز ستاره ثانویه ترانسفورماتور توزیع گرفته می شود. به صورت معمول، برای انتخاب سیم خنثی از یکی از رنگ های سفید یا خاکستری استفاده می شود. سایز این سیم با سایز سیم های فاز مشابه است. با این حال در صورت نیاز به تقویت سیم نول می توانیم سایز آن را افزایش داده یا از طول آن بکاهیم. در صورت رعایت نکات سیم کشی و انجام اصولی و صحیح آن، می توانیم از سیم Null به عنوان سیم زمین نیز استفاده کنیم.

آیا سیم نول برق دارد

در حالت عادی و زمانی که هر سه فاز ترانسفورماتور با یکدیگر در تعادل باشند، سیم نول برقدار نیست. زیرا ولتاژ این سیم صفر بوده و جریانی از آن عبور نمی کند. از این رو، حتی در مواردی که احتمال بروز عدم تعادل در جریان عبوری از فازها وجود نداشته باشد، می توانیم سایز این سیم را کاهش دهیم. اما در صورت تحمیل بارهای راکتیو یا مقاومتی نامتعادل بر روی فازهای ترانسفورماتور، شاهد عبور جریان از این سیم خنثی خواهیم بود.

از این رو، لازم است نسبت به برقراری تماس مستقیم با آن بسیار محتاط باشید. زیرا در این حالت، احتمال شوک یا مرگ بر اثر برق گرفتگی زیاد است.البته به جز عدم تعادل بار فازها، مسائل دیگری نیز می توانند باعث برق دار شدن نول شوند. به عنوان مثال در صورت قطع شدن نول، احتمال برگشت فاز از این سیم وجود دارد.

همچنین، ممکن است سیم کشی ترانسفورماتور به درستی انجام نگرفته و اتصال زمین آن برقرار نشده باشد. در این حالت فرض کنید در یک نقطه از شبکه بین زمین و یکی از فازها اتصال برقرار شود. این اتفاق موجب به وجود آمدن اختلاف پتانسیل بالایی بین نول و زمین و برقدار شدن نول خواهد شد. خراب بودن ترانسفورماتور نیز می تواند یکی دیگر از دلایل برقدار شدن این سیم باشد.

جریان عبوری از سیم نول

در قسمت های قبلی این مقاله به اینکه در حالت طبیعی و پیش از بسته شدن مدار چرا سیم نول برق ندارد، اشاره کردیم و گفتیم که ولتاژ این سیم برابر با صفر است. اکنون شاید این سوال برای شما به وجود بیاید که با وجود ولتاژ صفر در این سیم، جریان چگونه در مدار برقرار می شود. همانطور که میدانید، برقراری جریان الکتریکی در یک مسیر یا سیم به دلیل وجود اختلاف پتانسیل یا همان ولتاژ در دو سر آن است.

به عبارت دیگر، زمانی که می گوییم ولتاژ یک نقطه برابر با ایکس است، در واقع در حال بیان اختلاف پتانسیل بین آن نقطه با زمین الکتریکی هستیم.با توجه به این تعاریف در خواهیم یافت که آنچه موجب حرکت الکترون ها و جریان عبوری از سیم نول می شود، اختلاف پتانسیل بین سیم های فاز و نول می باشد. به این ترتیب حتی با وجود صفر بودن ولتاژ سیم Null، جریان به راحتی در آن برقرار خواهد شد.

اگر نول قطع شود چه اتفاقی می افتد

گفته شد که مهمترین کاربرد سیم Neutral حفاظت از بار در برابر ولتاژ نامتعادل بین فازهای ترانسفورماتور است. اگر سیم نول قطع شود، با انواع نوسانات و ناپایداری ها مواجه می شویم. این نوسانات می توانند شامل نوسانات ولتاژی(ولتاژهای ناپایدار)، جریان های غیرمنتظره، … و حتی وارد شدن شوک الکتریکی به سیستم باشند. این اتفاق موجب آسیب رسیدن به تجهیزات الکتریکی شده و در صورتی که شدت نوسانات زیاد باشد، موجب به وجود آمدن سطوح ولتاژی فشار قوی یا فوق قوی می شوند.

در مدارات سه فاز نامتعادل، جریان ناشی از اختلاف جریان و ولتاژ بین فازها از طریق سیم نول از مرکز ستاره بار به مرکز ستاره ترانسفورماتور منتقل می شود. به این ترتیب، ولتاژ مرکز ستاره صفر باقی می ماند. در صورت خارج شدن این مسیر از مدار، جریان فوق اجبارا از طریق مسیر فازی به منبع برمی گردد. این امر موجب تغییر ولتاژ مرکز ستاره ثانویه ترانسفورماتور خواهد شد. به دنبال آن ولتاژ فاز متصل به بار نیز تغییر خواهد.می خواهیم این تغییر را با یک مثال توضیح دهیم.

فرض کنید ولتاژ یک نقطه از مدار 24 ولت و دیگری صفر ولت باشد. در این حالت اختلاف ولتاژ بین دو نقطه 24 ولت است. اکنون فرض کنید ولتاژ صفر به 4 ولت تغییر یابد. واضح است که اختلاف ولتاژ این دو نقطه نیز به 20 ولت تغییر می کند. به این ترتیب، جریان خط و به دنبال آن توان الکتریکی بار نیز تغییر می کند و موجب رفتار غیرقابل پیش بینی بار می شود. حتی ممکن است شاهد افت فشار (کاهش جریان) یا اضافه ولتاژ هم باشیم. تمام این موارد هم برای بار و هم برای سیستم بد خواهد بود.

تشخیص قطعی سیم نول

برای تشخیص قطعی سیم نول روش های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش ها اندازه گیری اختلاف ولتاژ بین آنهاست. روش دوم تشخیص سیم با استفاده از رنگ آن است. کابل برقی که وارد ساختمان شما می شود دارای سه سیم با سه رنگ مختلف است. کدگذاری رنگ سیم ها در کشورهای مختلف با استانداردهای مختلفی انجام می شود. در ایران به صورت معمول رنگ قهوه ای یا قرمز برای نشان دادن فاز است و ترکیب دو رنگ سبز و زرد نشان دهنده سیم زمین است. رنگ آبی نیز برای شناسایی نول استفاده می شود.

با این حال، فرض کنید کابل شما از استاندارد رایج آمریکا پیروی کرده باشد. در این صورت زمین با رنگ سبز و نول با رنگ سفید یا خاکستری نشان داده می شود.استفاده از کدهای رنگ برای تشخیص نول ممکن است روشی قطعی و قابل اعتمادی نباشد. روش مطمئن تری که برای تشخیص این سیم استفاده می شود، استفاده از فازمتر است.

گفتیم که سیم Neutral به خودی خود برق دار نیست و جریان برق تنها در اثر اختلاف ولتاژ آن با فاز در سیم برقرار می شود. برای این تست سر فازمتر را به سر لخت یکی از سیم ها می زنیم. اگر لامپ انتهای فازمتر روشن نشود آن سیم، نول خواهد بود.

خطرات برقدار شدن نول

به دلایل مختلفی ممکن است سیم نول برقدار شود. گفتیم که در این حالت برای اجتناب از وارد شدن شوک الکتریکی و برق گرفتگی، لازم است از تماس مستقیم با سیم خنثی اجتناب کنیم. حتی پس از قطع شدن مدار نیز نمیتوان تماس با آن را ایمن دانست. زیرا ممکن است مقداری از ولتاژ در آن باقی مانده باشد.

به علاوه، برقدار شدن نول موجب افزایش اتلاف توان و افت ولتاژ در مدار و عدم تعادل ولتاژ بین فازها در سیستم سه فازی می شود. حال اگر در این زمان به هر دلیلی نول قطع شود با آسیب های شدید و جدی مانند کاهش انرژی و توان، سوختن فیوز، قطع شدن کلید اتوماتیک، … و حتی سوختن تابلو برق و خرابی ترانسفورماتور توزیع روبرو خواهیم شد.

اگر جای فاز و نول عوض شود چه اتفاقی می افتد

اگر جای فاز و نول عوض شود یکی از مشکلاتی که با آن مواجه خواهیم شد، مشکل دو فاز شدن برق است. این حالت دو فازی را به اصطلاح دو فازی غیر حقیقی می گویند. دو فاز شدن برق ایمنی افراد را به خطر انداخته و اگر قسمت های فلزی و هادی تجهیزات الکتریکی برهنه و بدون عایق باشند، موجب افزایش خطر برق گرفتگی می شود. این مشکل، همچنین موجب نوسان و افت شدید ولتاژ شده و به وسایل برقی آسیب خواهد رساند.

رفع مشکل دو فاز شدن برق

برای رفع مشکل دو فاز شدن برق، ابتدا باید علت آن را شناسایی کنیم. یکی از دلایل ایجاد حالت دو فازی همانطور که گفته شد، جابجایی سیم های فاز و نول است. برای رفع این مشکل باید سیم ها را دوباره جابجا کرد. اما ابتدا باید بدانید فاز و نول شما از کجا جابجا شده اند.ممکن است جابجایی فاز و نول در تابلوی ورودی برق اتفاق افتاده باشد. با استفاده از یک فازمتر ورودی و خروجی فیوزها را بررسی کنید.

اگر زمانی که فیوزها در حالت ON بوده و برقراری برق را نشان می دهند، فازمتر جریان برق را در خروجی آنها تشخیص ندهد (به جز فیوز اصلی)، یعنی جای نول و فاز عوض شده است. اما این احتمال نیز وجود دارد که جابجایی سیم ها در جای دیگری مانند کلید ها و پریزها و یا سنسورهای کنترلی خانه های مدرن صورت گرفته باشد. در این صورت نیز پس از پیدا کردن المان مورد نظر می توانید نسبت به اصلاح سیم کشی آنها اقدام کنید.پدیده دو فازی برق ممکن دلایل دیگری نیز داشته باشد.

مثلا ممکن است سیم نول به دلیلی مانند دریل کردن یا پوسیدگی قطع و از مدار خارج شده باشد. برای رفع این مشکل نیز باید تمام مسیرها را چک کرده و پس از یافتن سیم آسیب دیده نسبت به تعویض آن اقدام کنید. دلایل دیگر بروز این مشکل نیز مانند کشیده شدن کلید و پریز ها، اضافه بار روی سیم های ضعیف، خرابی فیوز و … پس از عیب یابی به سادگی رفع خواهند شد.

نول برگشتی چیست

چنانچه پریزی را که دوشاخه بار به آن متصل شده و نول آن را قطع کرده ایم با فازمتر چک کنیم، در هر دو مسیر وجود برق را مشاهده خواهیم کرد. به این اتفاق که در نتیجه قطع شدن سیم نول و عبور جریان فاز از مسیر نول رخ می دهد، فاز برگشتی می گویند. برعکس، اگر نول در مدار بوده و فاز را قطع کنیم، به جریانی که در سمت فاز (بدون حضور فاز) دیده می شود، نول برگشتی می گویند.

جمع بندی

در این مقاله با سیم نول، کاربرد و اهمیت آن و مشکلاتی که ممکن است با قطع شدن یا جابجا شدن آن رخ دهد، آشنا شدیم. همچنین به طور خلاصه برخی از اصطلاحات آن را توضیح داده و روش رفع مشکل دو فازی را نیز برای شما شرح دادیم. چنانچه قصد تکمیل اطلاعات خود در این زمینه را داشته باشید و بخواهید مانند یک حرفه ای قادر به انجام تمام مراحل سیم کشی و عیب یابی آن باشید، همکاران مجرب ما در دوره آموزش برق ساختمان کافه آموزشگاه همراه شما خواهند بود.

جهت مشاوره با شماره تماس 02188949711 در ارتباط باشید