I elektrisitet og elektronikk , ordet fase blir brukt i forskjellige sammenhenger, som alle vedrører veksel elektriske strømmer.
I elektrisitet betegner ordet fase “kanalene” til den samme kilden til vekslende kraft, mellom hvilke det er et faseskift (to ved 180 ° i enfase og tre ved 120 ° i trefase ).
Ved assimilering bruker lavspenningselektrikere også ordfasen for å betegne den / de aktive lederne til en vekselstrømforsyning . I husholdningsinstallasjoner er ledningen normalt kablet med en lysfarget ledning (rød, oransje). Generelt er det lederne eller ledningene , som kalles faseledninger , hvor tilstedeværelsen av en vekslende elektrisk spenning kan demonstreres med en " fasetester ".
I elektronikk snakker vi om faseforskyvning når det er en vinkelforskyvning mellom sinusformede signaler, oppdaget av et oscilloskop . Hvis passeringen gjennom nullverdien så vel som maksimumsverdien er samtidig, sier vi at de er i fase .
NB: Det er krenkende og feil å snakke om fase for å betegne spenningen målt på en ledning forsynt med likestrøm . Denne forestillingen uten tilknytning til dens etymologi, vil ikke bli behandlet her.
To vekselspenninger (på to forskjellige ledninger) er i fase (eller i faseopposisjon) når de går til null samtidig. Dette kan enkelt demonstreres ved å bruke X- og Y-inngangene til et oscilloskop for å vise Lissajous-kurvene .
På den annen side viser tidsskiftet til nullkryssingen av spenningen og strømmen til den samme elektriske ledningen (kalt effektfaktoren ) den kapasitive eller induktive effekten av den tilførte belastningen.
Ettersom produksjonen av elektrisk kraft med høy effekt generelt er sentralisert, er distribusjonen betinget av transportproblemet. Allerede på forløperens tid raste debatten mellom Thomas Edison som foreslo bruk av likestrøm og hans ansatt, Nikola Tesla, som foretrukket vekselstrøm som til slutt viste klare fordeler fremfor likestrøm. De viktigste fordelene er muligheten, i vekselvis modus, av å bruke elektriske transformatorer for å heve spenningen for å redusere strømmen som er nødvendig for å transportere den samme kraften, noe som reduserer metallkostnadene for overføringslinjene, samt vekten på mastene. I tillegg lar transformatoren også senke spenningen for å oppnå en "rimelig spenning" for sluttbrukeren.
Hvis den innenlandske brukeren av elektrisk strøm er vant til å se den komme på to forsyningskabler (enfaset), gjør industriell bruk det mye mer interessant å bære den på tre ledninger (trefaset) eller fire ( idem , med nøytral). Først fordi linjene brukes med bedre effektivitet, så fordi hvis kraften i enfase avbrytes når de to fasene krysser, i trefase, krysser de tre fasene aldri samtidig. I motsetning til trefasen som gir en "roterende" energifordeling, i enfase er vekslingen av to faser i stand til å opprettholde en rotasjon som allerede er startet, men definerer ikke en prioritert rotasjonsretning (det tilsvarer to roterende felt, identiske, men i motsatte retninger), og derfor starter en enfasemotor en enhet for å skape en liten intensitetsforskjell for et av de to roterende feltene.
En trefaset strømforsyning kan betraktes som tre enfasede ubalanserte strømforsyninger. Hver gir en fase rundt en nøytral felles for alle fasene. Hvis forbruket på de forskjellige fasene er balansert, vil den totale strømmen på nøytral være nesten null. Dette er grunnen til at det er ikke alltid nødvendig å utstede 4 th wire, for eksempel, vil en trefaset motor kjører fint uten. Den 4 th ledning, kalt "nøytral" skal ha en nullpotensial i forhold til jord, men de jordstrømmer og andre naturlige fenomener som gjør at elektrisitet som er ikke alltid tilfelle.
For å oppnå enfase er det tilstrekkelig å ta en fase og nøytral. I dette tilfellet har vi en asymmetrisk enkel fase, og en testskrutrekker vil bare indikere tilstedeværelsen av spenning på fasetråden. Det er også mulig å oppnå en symmetrisk enfase med en spenning større enn den forrige mellom to faser. Et trefaset 400 V nettverk leverer 400 V rms mellom to faser og 230 V mellom en av fasene og nøytral.
Av historiske årsaker leverer noen distribusjonsnett trefaset 230 V, og i dette tilfellet mottar brukeren sin enfasede 230 V mellom faser i stedet for mellom fase og nøytral . Et trefaset hjemlig nettverk må balansere sine forskjellige enfasekretser i forskjellige faser for å balansere det totale forbruket på hver av fasene.
Å koble en generator til et produksjonsnettverk er en delikat operasjon fordi det er nødvendig:
Når den er koblet til nettverket, vil generatoren forbli synkron, men eksitasjonen må økes for å levere energi til nettverket og ikke for å forbruke det. På det europeiske kontinentet er alle nettverk synkrone, bortsett fra det for Storbritannia som, selv om det også er ved 50 Hz , ikke er synkronisert med kontinentet. Elektrisitetsutvekslingsleddene er laget av en likestrømslinje og gjennom omformere installert i hver ende av tverrkanallinjene.
Den grønn-gule lederen som vises i noen stikkontakter, og noen taklamper (hovedsakelig metalliske), er " beskyttelsesleder ", eller "PE" (beskyttelsesjord). Denne sjåføren oppfyller to roller:
Den leder til stede i stikkontakten, og på lampepunkter er ikke "jord" ledning , men den beskyttelsesledning som er koblet til potensialutjevning i seg selv er koblet til jordskinne. Koplet til bygningen jorden .
Jordingen av hjemmet er bare fornuftig hvis denne jordingen er lokal (på bygningsnivå). Det er derfor ikke noe poeng (og det vil til og med være farlig) å distribuere det. Også land er sjelden distribuert av strømleverandør. Det er opp til brukeren å referere til sine egne, enten via jordstenger (gammel metode), eller ved å omgi bygningen med en nedgravd kobberkabel (for tiden obligatorisk metode For nyhetskonstruksjonene). Den nøytrale som generelt leveres av leverandøren er ofte koblet til jorda på nivået med sonetransformatoren. Også potensialforskjellen (ddp) mellom brukerens nøytrale og hans egen jord er ofte lav (noen få volt maks) i normal situasjon. Denne forskjellen tilsvarer derfor faktisk spenningsforskjellen mellom brukerens lokale jord og jorden fjernt fra distributørens transformator. Ved spesielle omstendigheter (lyn) kan ddp nå flere titusenvis volt (eller til og med mye mer), og derfor kan det skje at med brukeren, mellom hans nøytrale og hans lokale jord, vises den samme ddp, som kan forårsake destruktive buer mellom nøytral og beskyttende leder, og går så langt at de eksploderer uttak eller skjøteledninger.
Personlig sikkerhet er i det vesentlige basert på potensialet til massene som er tilgjengelige for den: en elektrokusjon er resultatet av en strøm som går gjennom kroppen, i seg selv et resultat av potensielle forskjeller mellom forskjellige punkter i kroppen. For å klare å opprettholde og kontrollere denne potensialet er det flere mekanismer tilgjengelig:
Sikkerhetsprinsipper:
Nøytral er det elektriske potensialet eller spenningsreferansen for fasene; det er bare en nøytral felles for alle faser. Dens spenning er bare null hvis belastningen i hver fase er permanent identisk, noe som sjelden er tilfelle. Noen ganger materialiseres det av en ledning som i tilfelle en enfaset strømforsyning, der nøytralet ofte er koblet til jorden på strømproduksjonssiden . Det er derfor i prinsippet ikke farlig å berøre det, selv om dette motvirkes sterkt.
En utbredt feil er å vurdere at nøytralet er en fase som er koblet til bakken. I polyfase er dette umulig: det har et veldig spesielt sted, og hvis det ble invertert med en av fasene, ville ikke det oppnådde systemet ikke lenger være symmetrisk og ville miste dets elektriske (for transport) og mekaniske (for produksjon) egenskaper. Generelt er det i trefaser mulig å dispensere for transport av nøytral over lange avstander, selv om systemet ikke er balansert .
Hvis nøytralet ikke var koblet til jorden (verken på distribusjonssiden eller på brukersiden) kunne ikke strømmen strømme til jorden; det ville derfor ikke være fare for å berøre en (og bare en) av lederne. På den annen side vil vi ikke lenger oppdage en mulig isolasjonsfeil (når en ledning fjernes og for eksempel berører et kadaver). I et industrielt miljø brukes denne ordningen, men involverer spesifikke kontroller. Disse forholdene kunne ikke pålegges enkeltpersoner, fordi et slikt system ville bli for farlig (i tilfelle en feil kan det være nok å berøre to forskjellige enheter for å bli skadet). Dette er grunnen til at for enkeltpersoner blir denne forbindelsen fra nøytral til jord på plass og differensialbrytere brukes til å kontrollere at det ikke eksisterer noen lekkasjestrøm , potensielt farlig for noen levende vesener, i kretsen.
Prinsipielt må det tas i betraktning at det er farlig å berøre en fase, selv om installasjonen er utstyrt med en sikkerhetsdifferensialbryter ( 30 mA ) som skal detektere den minste feilen og umiddelbart kuttet strømforsyningen. For å teste denne enheten, er det å foretrekke å bruke knappen som er gitt for dette formålet.
Avhengig av land har noen stikkontakter en nøkkelinnretning som gjør det mulig å skille nøytral fra fase. For barnas sikkerhet bør alle stikkontakter innen rekkevidde utstyres med et "automatisk hullfyller" for å forhindre innføring av elektrisk ledende gjenstander i hullet / hullene som tilsvarer fasetråden.
Det er veldig viktig å kunne skille hvilke typer elektriske ledninger (fasen (kalt “hot”) til nøytrale ledninger og jordledninger). Selv om jorden generelt blir identifisert av en dominerende grønn ( ) eller av en bar leder, har bruken over hele verden sett fødselen av forskjellige kombinasjoner av farger for de forskjellige trådene. Noen forsøk på standardisering har dukket opp, avhengig av region, særlig gjennom skriving av standarder.
Tabellen nedenfor grupperer et antall fargekombinasjoner som finnes i forskjellige land.
Land | Fase 1 (L1) | Fase 2 (L2) | Fase 3 (L3) | Nøytral (N) | Jord (T / G) |
---|---|---|---|---|---|
EU Storbritannia Sveits |
brun | Svart | Grå | Blå |
Grønn / Gul Bare |
Europa (gammel)
Frankrike (før 1970) |
Svart
Gul |
brun
Blå |
Rød svart |
Blå
Grå |
Grønn / gul Rød |
Storbritannia (tidligere) Sør-Afrika Malaysia |
rød | Gul | Blå | Svart |
Grønn / gul Grønn Bare |
USA (vanlig) | Svart | rød | Blå |
Hvit grå |
Grønn Grønn / gul Bare |
USA (alternativ) | brun | oransje | Gul |
Grå Hvit |
Nude Grønn |
Canada (offisiell) | rød | Svart | Blå | Hvit |
Nude Grønn |
Canada (isolerte installasjoner) | oransje | brun | Gul | Hvit |
Nude Grønn |
Australia New Zealand (AS / NZS 3000: 2000 §3.8.1) |
rød |
Hvit gul (foreldet) |
Blå | Svart |
Grønn / gul Grønn Bare |
Folkerepublikken Kina | Gul |
Blå grønn |
rød | brun |
Svart Grønn / Gul Bare |
Land | Fase (L) | Nøytral (N) | Jord (T / G) |
---|---|---|---|
Frankrike (før 1970) |
Grønn Gul Blå Rød Hvit brun |
Grå |
rød |
Den europeiske union (nåværende) |
Rød svart oransje lilla Pink Hvit |
Blå |
Grønn gul
Naken |
Det er godt å huske at en fargekode bare er levedyktig hvis den respekteres av alle; ellers er det fare for alvorlig skade.
I noen tilfeller (gamle installasjoner i skandinaviske land , utgang fra transformatorer fra Storbritannia og noen få andre tilfeller) kan de to kablene til et husuttak være faser som enten kommer fra trefasennettverket, eller ved utgangen til en enkelt -fasetransformator (s 'den er ikke koblet til et nøytralt potensial). Dette anbefales ikke.
I Europa og Storbritannia brukes den etter konvensjon, i henhold til standard HD 308 S2 (identifikasjon og bruk av ledere av fleksible og isolerte kabler) etablert av European Committee for Standardization in Electronics and Electrotechnics (CENELEC) tatt opp av standard NF C 15-100 i Frankrike: