Нуль фаза: Фаза, ноль, заземление. Как их определить и что это такое

Содержание

Фаза, ноль, заземление. Как их определить и что это такое

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Давайте для начала разберемся что такое фаза и что такое ноль, а потом посмотрим как их найти.

В промышленных масштабах у нас производится трехфазный переменный ток, а в быту мы используем, как правило, однофазный.

Это достигается за счет подключения нашей проводки к одному из трех фазовых проводов (рисунок 1), причем, какая именно фаза приходит в квартиру нам, для дальнейшего рассмотрения материала, глубоко безразлично. Поскольку этот пример очень схематичен, следует кратко рассмотреть физический смысл такого подключения (рисунок 2).

Электрический ток возникает при наличии замкнутой электрической цепи, которая состоит из обмотки (Lт) трансформатора подстанции (1), соединительной линии (2), электропроводки нашей квартиры (3). (Здесь обозначение фазы L, нуля – N).

Еще момент – чтобы по этой цепи протекал ток, в квартире должен быть включен хотя бы один потребитель электроэнергии Rн. В противном случае тока не будет, но НАПРЯЖЕНИЕ на фазе останется.

Один из концов обмотки Lт на подстанции заземлен, то есть имеет электрический контакт с грунтом (Змл). Тот провод, который идет от этой точки является нулевым, другой – фазовым.

Отсюда следует еще один очевидный практический вывод: напряжение между “нулем” и “землей” будет близко к нулевому значению (определяется сопротивлением заземления), а “земля” – “фаза”, в нашем случае 220 Вольт.

Кроме того, если гипотетически (На практике так делать нельзя!) заземлить нулевой провод в квартире, отключив его от подстанции (рис.3), напряжение “фаза” – “ноль” у нас будет те же 220 Вольт.

Что такое фаза и ноль разобрались. Давайте поговорим про заземление. Физический смысл его, думаю уже ясен, поэтому предлагаю взглянуть на это с практической точки зрения.

При возникновении по каким- либо причинам электрического контакта между фазой и токопроводящим (металлическим, например) корпусом электроприбора, на последнем появляется напряжение.

При касании этого корпуса может возникнуть, протекающий через тело электрический ток. Это обусловлено наличием электрического контакта между телом и “землей” (рис.4).

Чем меньше сопротивление этого контакта (влажный или металлический пол, непосредственный контакт строительной конструкции с естественными заземлителями (батареи отопления, металлические водопроводные трубы) тем большая опасность Вам грозит.

Решение подобной проблемы состоит в заземлении корпуса (рисунок 5), при этом опасный ток “уйдет” по цепи заземления.

Конструктивно реализация этого способа защиты от поражения электрическим током для квартир, офисных помещений состоит в прокладке отдельного заземляющего проводника РЕ (рис.6), который впоследствии заземляется тем или иным образом.

Как это делается – тема для отдельного разговора, например, в частном доме можно самостоятельно сделать заземляющий контур. Существуют различные варианты со своими достоинствами, недостатками, но для дальнейшего понимания этого материала они не принципиальны, поскольку предлагаю рассмотреть нескольку сугубо практических вопросов.

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ФАЗУ И НОЛЬ

Где фаза, где ноль – вопрос, возникающий при подключении любого электротехнического устройства.

Для начала давайте рассмотрим как найти фазу. Проще всего это сделать индикаторной отверткой (рисунок 7).

Токопроводящим жалом индикаторной отвертки (1) касаемся контролируемого участка электрической цепи (во время работы контакт этой части отвертки с телом недопустим!), пальцем руки касаемся контактной площадки 3, свечение индикатора 2 свидетельствует о наличии фазы.

Помимо индикаторной отвертки фазу можно проверить мультиметром (тестером), правда это более трудоемко. Для этого мультиметр следует перевести в режим измерения переменного напряжения с пределом более 220 Вольт.

Одним щупом мультиметра (каким – безразлично) касаемся участка измеряемой цепи, другим – естественного заземлителя (батареи отопления, металлические водопроводные трубы). При показаниях мультиметра, соответствующим напряжению сети (около 220 В) на измеряемом участке цепи присутствует фаза (схема рис.8).

Обращаю Ваше внимание – если проведенные измерения показывают отсутствие фазы утверждать что это ноль нельзя. Пример на рисунке 9.

  1. Сейчас в точке 1 фазы нет.
  2. При замыкании выключателя S она появляется.

Поэтому следует проверить все возможные варианты.

Хочу заметить, что при наличии в электропроводке провода заземления отличить его от нулевого проводника методом электрических измерений в пределах квартиры невозможно.

Как правило, провод, которым выполнено заземление имеет желто зеленый цвет, но лучше убедиться в этом визуально, например снять крышку розетки и посмотреть какой провод подсоединен к заземляющим контактам.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Что такое фаза и ноль в электрике: назначение, отличие

К такому явлению как электричество уже давно все привыкли. Многие термины мы употребляем в обиходе, обладая лишь поверхностным пониманием. Между тем, путь пройденный электричеством от электростанции до вашей розетки непрост.

Существует множество факторов, влияющих на бесперебойную подачу электроэнергии к конечному потребителю. Все нюансы рассматривать в данной статье не будем, ограничимся лишь такими терминами как “ФАЗА” и “НОЛЬ”.

Итак, для чего нужны фаза и ноль в электрике, и что это вообще такое. Для более полного понимания вернемся опять к электростанции. Берем в качестве примера некую электростанцию, на которой происходит следующее:

  1. 1. Трехфазные генераторы переменного тока вырабатывают ток
  2. 2. По линиям электропередач ток поступает на трансформаторные подстанции
  3. 3. С трансформаторных подстанций ток поступает в дома и т.д.

Теперь немного подробнее. Сначала напрашивается вопрос: почему мы используем именно переменный ток? Все очень просто: переменный ток можно передавать на большие расстояния, а с постоянным это довольно проблематично. Вопрос второй: как так получается, что к трансформатору приходит три фазы, а в квартире получается однофазная сеть?

Дело в том, что на электрощиток многоквартирного дома приходит три фазы, ноль и заземление. Далее, вводно-распределительные устройства (ВРУ) разделяют все три фазы, при этом каждый фазный провод получает свое заземление и свой ноль.

Понятное дело, что без подготовки эту информацию не усвоить, поэтому ниже мы остановимся и расскажем об этом более подробно.

Что представляет собой фаза и ноль в трехфазной сети

Как мы знаем из школьного курса физики – электрический ток движется только в замкнутом контуре. То есть по одному проводу он должен прийти, а по другому уйти. Чтобы не морочить голову, сразу даем определение:

  • – Фаза – проводник, по которому к потребителю приходит ток;
  • – Ноль – проводник, по которому ток уходит от потребителя.

Для правильной работы электрическому току всегда необходим замкнутый контур. Ток течет в одном направлении. Фазный провод – провод, по которому ток приходит к любой нагрузке, будь-то электрочайник или холодильник, неважно. Ноль – провод, по которому ток возвращается.

 

Кроме этого нулевой провод выполняет еще одну полезную функцию – выравнивает фазное напряжение. Заземление – провод, на котором нет напряжения. Он служит резервным проводом для того, чтобы в случае утечки тока защитить человека от удара.

Теперь возьмем трансформатор, который питает дом. Трансформатор – устройство, повышающее, либо понижающее напряжение в сети. Чтобы конечный потребитель получил питание, к обмоткам низкого напряжения подключаются четыре провода. К выводам трансформаторной обмотки подключаются три провода (это и есть наши фазы), а ноль (еще называют “общий”) берется из точки соединения трансформаторных обмоток.

Теперь рассмотрим еще два термина и сразу дадим им определения:

  1. 1. Линейное напряжение – напряжение, возникающее между фазными проводами в трехфазной электросети. Номинальное значение линейного напряжения – 380 вольт.
  2. 2. Фазное напряжение – напряжение между одним фазным проводом и нулем. Номинальное значение такого напряжения – 220 вольт.

Существуют системы, в которых заземление присоединяют именно к нулевому проводу. Такая система носит название “глухозаземленная нейтраль”.

Делается это так: обмотки в трансформаторе соединяются по типу “звезда” (есть еще и соединение “треугольник”, а такде различные сочетания этих соединений, но об этом в другой раз). После этого нейтраль заземляют. Тогда наш ноль одновременно служит и заземлением (совмещенный нейтральный проводник, PEN).

Такой тип заземления практиковали в советское время при постройке жилых домов. Проще говоря, в таких домах электрощиток зануляют. Однако такой метод достаточно опасен, поскольку в некоторых случаях ток может пройти через ноль, возникнет отличный от нуля потенциал, результат варьируется от удара током до небольшого опасного фейерверка.

В наше время к жилым домам также подводят три фазы, но помимо трех фазных проводов, между трансформатором и домом также присутствуют отдельно нулевой провод отдельно провод заземления. На каждой подстанции имеется контур заземления: в случае утечки тока в электросистеме жилого дома – ток возвращается к заземлению на подстанции.

При монтаже такой сети необходимо учитывать, что в электрощите должны присутствовать отдельные шины для фаз, отдельная шина для нуля, отдельная шина для заземления. Внимание, при монтаже заземления не забудьте о том, что шина заземления должна быть соединена металлически с корпусом электрощитка.

На самом деле, аварийные ситуации, так или иначе связанные с отсутствием заземления или с совмещением нуля и заземления, в трехфазных сетях происходят периодически, поэтому заземление действительно необходимо. Немного отвлечемся и посмотрим, какие ситуации наиболее часто распространены.

Для правильной эксплуатации вся нагрузка должна быть равномерно распределена между фазами. Такое бывает редко, да и неизвестно, что именно будет подключать потребитель. Если возникает ситуация, при которой нагрузка на одну из фаз увеличивается, на другую – уменьшается, а к третьей – вообще непонятно что подключают, тогда происходит смещение нейтрали.

Из-за этого смещения между нулевым проводом и проводом заземления появляется разность потенциалов. Если же нулевой провод имеет сечение, которого недостаточно, то пресловутая разность потенциалов увеличивается.

А когда фазы теряют связь с нейтральным проводником, получаются две следующих ситуации:

  1. 1. Если фазы нагружены до предела, то напряжение падает до нуля;
  2. 2. Если фазы наоборот не нагружены, то напряжение растет до 380.

Как видите, такое напряжение явно уничтожит бытовую технику, рассчитанную на сети в 220 вольт. Помимо этого, в таких ситуациях металлические корпуса электрооборудования тоже будут под напряжением.

Отсюда следует, что использование раздельного варианта нуля и заземления более предпочтительно, так как позволяет обойтись без таких аварийных случаев.

Назначение фазы и нуля

Чтобы полностью понять, что же именно подразумевает словосочетание “фаза и ноль в электрике” обратимся к аналогии. Электрический ток наиболее удобно сравнивать с водой, а токонесущие провода – с трубами.

Итак, представим следующее. У нас имеется одна труба, по которой горячая вода из резервуара поступает в большую кастрюлю. Также имеется вторая труба, которая по мере наполнения кастрюли сбрасывает излишек поступающей горячей воды обратно в резервуар. Теперь расшифровка: первая труба – фаза, кастрюля – полезная нагрузка, вторая труба – ноль. Ток по фазе приходит к нагрузке, а по нулевому проводу уходит обратно. Вот и все.

Теперь представим что произойдет, если из-за неисправности второй трубы горячая вода из кастрюли не будет уходить обратно в резервуар. В этом случае кастрюля очень быстро наполнится, а кипяток начнет с нее выливаться и может нас ошпарить.

Чтобы этого избежать, подводим к кастрюле третью трубу. Эта труба будет играть роль аварийного выхода для поступающей воды. Тогда, если вторая труба, отводящая воду отказывается работать, то излишек воды будет уходить через третью трубу. А третья труба идет в землю в специально выкопанный для этого котлован. Вот именно этот пример нам наглядно демонстрирует заземление.

Выше мы описали работу тока в однофазной сети, а также назначение фазы и нуля. В трехфазной происходит то же самое, только ток течет одновременно по трем проводам, а возвращается по четвертому.

Из примера становится понятно, что нельзя путать фазу с нулем, а также нельзя их соединять между собой. Для удобства все кабеля имеют свою цветовую маркировку, благодаря которой можно без всяких приборов определить принадлежность провода к фазе или нулю.

Внимание! Для пущей уверенности лучше перед началом работы все-таки прозвонить кабель, несмотря на цветовую маркировку. Очень часто в силу собственного незнания, неопытные электрики вообще не заморачиваются по поводу цвета проводов, и именно из-за этого существует опасность. Тут хорошо работает правило: доверяй, но проверяй!

По поводу цветовой маркировки. В электричестве приняты следующие обозначения: фазный провод коричневого, черного либо белого цвета, нулевой – голубого или синего, а провод заземления имеет желто-зеленый цвет.

Имейте ввиду, цвета не всегда могут быть такими: не так давно мне в трехфазной сети попались три красных провода (фаза), а нулевой провод был черного цвета.

Способы определения фазы и нуля

Как вы уже поняли, фаза и ноль в электричестве отличаются с помощью цветовой маркировки, но этот способ может быть ошибочным из-за изначально неверного монтажа.

Для более точного определения фазного провода существует отвертка-индикатор. Просто прикоснитесь ею к проводам по очереди. На нулевой провод отвертка никак не отреагирует, но при прикосновении к фазному проводу индикатор загорится. Если же индикатор вообще не сработал, значит ваша электросеть вышла из строя, напряжение в сети отсутствует.

Если же индикатор отреагировал на оба провода, значит в нулевом проводе произошел обрыв.

«Фаза» в электрике обозначается латинской буквой «L» производная от «Line» (линия). Обычно это коричневый или белый провод. «Ноль» обозначается буквой «N» от английского – Neutral (нейтральный). Цвет нулевого провода, как правило, синий или белый но синими полосами по всей длине.

Заземляющий проводник в электрике маркируют как «PE» – Protective Earthing. Он имеет желто-зеленый цвет.

Фаза и ноль в электропроводке

Выше мы уже объяснили, что такое фаза и ноль в электрике, а также принцип их работы. В электропроводке фаза и ноль работают точно также. По фазному проводу производится подача тока, по нулевому – ток возвращается обратно.

Поэтому достаточно один раз понять принцип работы фазы и нуля, и тогда вас не смутит никакая электропроводка, а также вы сможете правильно объяснить соседу, что такое фаза и ноль в электропроводке.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья – поделись с друзьями!

 

Что такое ноль и фаза в электричестве и зачем он нужен?

Очень немного людей  понимают суть электричества. Такие понятия как “электрический ток”, “напряжение” “фаза” и “ноль” для большинства являются  темным лесом, хотя с ними мы сталкиваемся каждый день. Давайте же получим крупицу полезных знаний и разберемся, что такое фаза и ноль в электричестве. Для обучения электричеству с “нуля” нам нужно разобраться с фундаментальными понятиями. В первую очередь нас интересуют электрический ток и электрический заряд.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Электрический ток и электрический заряд

Электрический заряд – это физическая скалярная величина, которая определяет способность тел быть источником электромагнитных полей. Носителем наименьшего или элементарного электрического заряда является электрон. Его заряд равен примерно -1,6 на 10 в минус девятнадцатой степени Кулон.

Заряд электрона – минимальный электрический заряд (квант, порция заряда), который встречается в природе у свободных долгоживущих частиц.

Заряды условно делятся на положительные и отрицательные. Например, если мы потрем эбонитовую палочку о шерсть, она приобретет отрицательный электрический заряд (избыток электронов, которые были захвачены атомами палочки при контакте с шерстью).

Такую же природу имеет статическое электричество на волосах, только в этом случае заряд является положительным (волосы теряют электроны).

Кстати, о том, что такое ток, напряжение и сопротивление можно дополнительно почитать в нашей отдельной статье, посвященной закону Ома.

 

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц (носителей заряда) по проводнику. Само движение заряженных частиц возникает под действием электромагнитного поля – одного из фундаментальных физических полей.

Электрический ток может быть постоянным и переменным. При постоянном токе направление и величина тока не меняются. Переменный ток – это ток, изменяющийся во времени.

Источником постоянного тока является, например, батарейка. Но именно переменный ток используется в бытовых розетках, которые стоят в наших домах. Причина в том, что переменные токи гораздо проще получать и передавать на большие расстояния.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Основным видом переменного тока является синусоидальный ток. Это такой ток, который сначала нарастает в одном направлении, достигая максимума (амплитуды) начинает спадать, в какой-то момент становится равным нулю и снова нарастает, но уже в другом направлении.

 

Непосредственно о таинственных фазе и нуле

Все мы слышали про фазу, три фазы, ноль и заземление.

Простейший случай электрической цепи – однофазная цепь. В ней всего три провода. По одному из проводов ток течет к потребителю (пусть это будет утюг или фен), а по другому – возвращается обратно. Третий провод в однофазной сети – земля (или заземление).

Провод заземления не несет нагрузки, но служит как бы предохранителем. В случае, когда что-то выходит из-под контроля, заземление помогает предотвратить удар электрическим током. По этому проводу избыток электричества отводится или “стекает” в землю.

Провод, по которому ток идет к прибору, называется фазой, а провод, по которому ток возвращается – нулем.

Итак, зачем нужен ноль в электричестве? Да за тем же, что и фаза! По фазному проводу ток поступает к потребителю, а по нулевому – отводится в обратном направлении. Сеть, по которой распространяется переменный ток, является трехфазной. Она состоит из трех фазовых проводов и одного обратного.

Именно по такой сети ток идет до наших квартир. Подходя непосредственно к потребителю (квартирам), ток разделяется на фазы, и каждой из фаз дается по нулю. Частота изменения направления тока в странах СНГ – 50 Гц.

В разных странах действуют разные стандарты напряжений и частот в сети. Например, в обычной домашние розетки в США подается переменный ток напряжением 100-127 Вольт и частотой 60 Герц.

Провода фазы и нуля нельзя путать. Иначе можно устроить короткое замыкание в цепи. Чтобы этого не произошло и Вы ничего не перепутали, провода приобрели разную окраску.

Каким цветом фаза и ноль обозначены в электричестве? Ноль, как правило, синего или голубого цвета, а фаза – белого, черного или коричневого. Провод заземления также имеет свой окрас – желто-зеленый.

 

Итак, сегодня мы узнали, что же значат понятия «фаза» и «ноль» в электричестве. Будем просто счастливы, если для кого-то эта информация была новой и интересной. Теперь, когда вы услышите что-то про электричество, фазу, ноль и землю, вы уже будете знать, о чем идет речь. Напоследок напоминаем, если вам вдруг понадобится произвести расчет трехфазной цепи переменного тока, вы можете смело обращаться в студенческий сервис. С помощью наших специалистов даже самая дикая и сложная задача станет вам «по зубам».

Электрика – “фаза” и “ноль”

В повседневной жизни человек очень часто встречается с электричеством. Более того, электрические приборы сопровождают нас каждый день. Помимо того, что мы постоянно пользуемся электрическим оборудованием, так еще и приходит время их поломки, следовательно, дальнейшей починки. И прежде чем приступить к работе с электричеством нужно, как минимум, знать теоретическую базу, не говоря уже о практике. Конечно, во избежание причинения вреда имуществу и вашему бесценному здоровью разумнее было бы обратиться за помощью к специалисту. Но если Вы хотите сами научиться понимать и разбираться в столь сложном деле как электричество, необходимо начать с самого главного.


Фаза и ноль – знакомые на слух, но чужие для понимания понятия

Данные понятия нередко встречались каждому человеку, и каждый предполагал, что это каким-то образом связано с электричеством. Знать и понимать, что такое «фаза» и «ноль» крайне необходимо, чтобы заниматься электромонтажными работами (например, самая простая установка светильника, бра или люстры). Перед тем, как прикоснуться к электричеству, необходимо обязательно восполнить все пробелы в знаниях. Понимать, что такое фаза и ноль нужно хотя бы для того, чтобы правильно подсоединить провода.

Существует три главных провода: фаза, ноль и заземление. Определить где и какой проводок можно при помощи подручных средств или по цвету. Специалисты различают провода с первого взгляда, а обычному человеку нужно времени побольше, особенно, если отсутствуют необходимые для этого приборы. На самом деле, способов распознавания кабелей не очень много, тем более безопасных. Именно поэтому чаще всего провода различают по цвету.

Цвет – главный ориентир при распознавании проводов

Самый простой и безопасный метод. Для того, чтобы правильно выделить фазу и ноль, нужно знать какой цвет чему принадлежит. Лучше всего найти достоверную информацию, где четко обозначены принятые в конкретной стране стандарты. Каждый проводок имеет свой определенный цвет, следовательно, найти ноль будет на так уж сложно. Все полученные при поиске информации знания пойдут на пользу и помогут быстро справиться с работой.

Данный метод очень актуален в новостройках, поскольку электропроводка протягивается квалифицированными специалистами, которые соблюдают все установленные стандарты. Например, в нашей стране в 2004 году был принят стандарт IEC 60446, в котором регламентируются все процессы деления фазы, заземления, нуля по цвету.

Обязательно нужно учитывать следующее:

  • синий (сине-белый) цвет провода – рабочий ноль;
  • желто-зеленый цвет – защитный ноль;
  • иные цвета – фаза (красный, коричневый, белый, черный и др.). 

Именно такие обозначения используются чаще всего. Если же проводка в Вашем доме плохая и старая и ее монтажом занимались непрофессионалы, то правильнее будет воспользоваться другими методами.


Поиск фазы и ноля подручными средствами

По мнению специалистов первоначально нужно найти фазу, чтобы облегчить дальнейшее определению. Данный метод возможно применять наряду с предыдущим.

Индикаторная отвертка – неотъемлемый инструмент в бытовом наборе любого домашнего умельца.  Ее предназначение заключается как в проведении электромонтажных работ, так и в процессе обычной замены лампочек или при монтаже осветительных приборов.

Метод настолько простой, что справится с ним может абсолютно любой человек. В момент касания отверткой цветного провода под напряжением индикатор должен загореться. То есть, поступает сигнал о присутствии сопротивления, следовательно, исследуемый кабель – фаза.

Суть данного метода заключается в присутствии внутри отвертки лампочки и резистора. В момент замыкания электрической цепи сигнал загорается. Процедура проходит абсолютно безопасно для человека, поскольку в инструменте имеется сопротивление, которое понижает ток до минимума.

Контрольная лампа – еще один способ определения проводов

Данный способ применим для распознавания кабелей в трехпроводной сети. При использовании этого метода нужно быть очень осторожным и внимательным, поскольку подразумевается создание контрольной лампы.

Процесс заключается в следующем:

  • в патрон помещается обыкновенная лампа;
  • в клеммах располагаются провода без изоляции на концах;
  • поочередное присоединение проводов по цвету.

Если нет возможности создать подобную конструкцию, можно применить обычную настольную лампу с электрической вилкой. Нужно знать, что при таком методе можно определить лишь приблизительное присутствие среди проводов фазного. Сигнал контрольной лампы показывает, что с высокой вероятностью какой-то провод – ноль, а какой-то – фаза. Если свет не загорается, значит фазного провода среди исследуемых нет. Но может быть, что нет именно нулевого провода.

Таким образом, данный способ целесообразен в большей степени для того, чтобы определить правильность монтажа и рабочее состояние проводки.

Как определить сопротивление петли «фаза-ноль»

Периодическое проведение замеров сопротивления петли «фаза-ноль» гарантирует бесперебойную работу электроприборов и проверку автоматов. Это необходимо делать, поскольку самыми главными предпосылками поломок являются перегрузки электрических сетей и короткие замыкания.  Именно замеры сопротивления позволяют избежать подобных ситуаций.

Немногие знают, что такое петля «фаза-ноль», но понимать это крайне необходимо. Под этим понятием подразумевается обозначение контура, возникающего в итоге соединения нулевого провода, который располагается в заземленной нейтрали. Именно замыкание данной электросети и образует петлю.

Для измерения сопротивления в петле «фаза-ноль» существуют следующие методы:

  • падение напряжения в отключенной цепи;
  • падение напряжения при сопротивлении возрастающей нагрузки – самый часто используемый способ, поскольку выгодно отличается от других удобством, быстрым измерением, безопасностью;
  • использование специального прибора, который интерпретирует замыкание в цепи. 

Фаза и ноль. Работа и измерения. Особенности

У хозяев дома появляется вопрос: что же такое фаза и ноль? Раньше они не вникали в то, как устроена электропроводка. А теперь понадобилось отремонтировать розетку, заменить лампочку, и хочется все это сделать самому.

Безопасность

Электросеть разделена на два типа: постоянного и переменного тока. Электрический ток является движением электронов в каком-либо направлении. При постоянном токе электроны двигаются в одну сторону, имеют полярность. При переменном токе электроны меняют свою полярность с определенной частотой.

В первую очередь домашнему умельцу нужно соблюдать электробезопасность, а потом уже думать об устранении неисправности. Некоторые пренебрежительно относятся к опасности попасть под действие тока.

Все части под напряжением должны быть защищены изоляцией, клеммы розеток углублены в корпус таким образом, чтобы не было доступа и нельзя было случайно коснуться рукой. Даже конструкция вилки сделана так, что невозможно попасть под напряжение электрического тока, держась рукой за вилку. Мы уже привыкли к электричеству, и не замечаем опасности при проведении работ по ремонту электрических устройств. Поэтому, лучше освежить в памяти правила безопасности и быть внимательными.

Принцип действия

Сеть электрического переменного тока разделена на фазу и ноль (рабочую и пустую). Нулевая фаза предназначена для образования постоянной электросети при включении устройств, а также для создания заземления. На фазе находится рабочее напряжение.

Для работы электроустройства не важно, где находится фаза, а где ноль. При установке электрических проводов и включении ее в сеть дома нужно учитывать, где фаза и ноль. Проводка прокладывается кабелем с двумя или тремя жилами. В кабеле с двумя жилами находится фаза и ноль, а в кабеле с 3-мя жилами третий провод отводится для заземления. Перед работой нужно точно определить расположение выводов проводов.

Электрический ток заходит от подстанции с трансформатором, преобразующим высокое напряжение до 380 вольт. Низкая сторона трансформатора соединена в звезду. Три вывода соединены в нулевой точке, а оставшиеся выводятся на клеммы фаз.

Узел в нулевой точке подключается к заземляющему контуру подстанции. Ноль расщепляется на рабочий и защитный. Новые строящиеся дома оснащаются проводкой по такой схеме. На входе дома в щите располагается три фазы и два провода расщепленного ноля.

В старых зданиях остается схема проводки старого типа без расщепленного ноля, там вместо пяти проводов идут 4 жилы. Электрический ток от трансформатора проходит по воздуху или под землей к входному щиту, образует систему из трех фаз (питающая сеть 380) на 220. Производится разводка по щитам подъездов. В квартиру поступает кабель с 1-й фазой на 220 В и защитный провод.

Защитный провод не всегда есть в наличии, если старая проводка не переделана. В квартире нулем называется провод, который соединен с заземляющим контуром на подстанции, применяется для образования нагрузки фазы, которая подключена к противоположному выводу на трансформаторе. Защитный ноль из схемы удален, он служит для устранения неисправностей и аварий для отвода тока при повреждениях.

В такой цепи нагрузки распределены равномерно, так как на этажах сделана разводка и выведены щиты к линиям на 220В в распредщите подъезда. Напряжение, подходящее к дому, выполнено звездой. При выключенных в квартире всех устройств и отсутствии нагрузки в розетках, в линии питания тока не будет.

Это является простой рабочей схемой электроснабжения, которая использовалась много лет. Но в любой сети могут возникнуть неисправности, которые связаны с плохими контактами соединений, либо обрывом проводов.

Обрыв провода

Проводник может легко оторваться, или его могут забыть подключить. Это происходит довольно часто, так же, как и могут отгореть провода при некачественном контактном соединении и большой нагрузке. Если в квартире нет соединения потребителя с щитком напряжения, то устройство не будет работать. Какой именно провод разорван, не имеет значения. То же самое получается при обрыве провода одной из фаз, которая питает дом или подъезд. Квартиры, питающиеся от этой линии, не будут иметь возможность получать электричество.

В двух остальных цепях все устройства будут работать в нормальном режиме, а ток ноля будет складываться из оставшихся составляющих. Все вышеописанные обрывы проводников связаны с выключением питания от квартиры, бытовые устройства при этом не ломаются. Опасным случаем может стать момент, когда исчезнет соединение между средней точкой потребителей щита дома и контуром заземления трансформатора подстанции. Это возникает у электриков, не имеющих достаточной квалификации.

Путь прохода тока через ноль к заземлению исчезает. Ток начинает идти по наружным контурам, имеющим напряжение в 380 В. В результате получается что на нагрузках вместо 220В будет 380В. На одном щите окажется небольшое напряжение, а на втором около 380 В. Высокое значение напряжения повредит изоляцию, нарушит работу устройств, приведет к поломкам и выходу из строя приборов.

Чтобы таких ситуаций не было, применяют защитные устройства для блокировки от повышенного напряжения. Они устанавливаются в щиток квартиры, либо внутри дорогостоящих приборов.

Способы определения где фаза и ноль

Любой домашний мастер при электромонтажных работах дома или в другом месте при подключении розетки или люстры сталкивается с вопросом определения фазы и ноля на проводах. Мы расскажем, какие существуют методы и способы правильного определения фазных проводов, нулевых жил, заземляющих защитных проводов. Конечно, для имеющего опыт в таких электромонтажных работах специалиста не доставит большого труда определить фазу и нулевой провод. Но как быть людям, которые не умеют этого делать?

Разберемся, как можно в домашних условиях без специальных инструментов для измерения и электронных приборов своими силами узнать наличие на проводах где фаза и ноль, заземление.

Во время поломок в сети тока часто домашние умельцы применяют недорогую индикаторную отвертку для проверки наличия напряжения китайского изготовления.

Она действует по закону емкостного тока, проходящего по телу человека. Такая отвертка состоит из следующих деталей:
  • Наконечник металлический, заточенный под отвертку, присоединяется к фазе.
  • Резистор для ограничения тока, который уменьшает амплитуду тока до небольшой величины.
  • Лампочка неоновая, начинает светиться при прохождении тока, показывает наличие фазы на проводнике.
  • Площадка для касания пальцем человека, чтобы создавалась цепь тока по телу через землю.

Квалифицированные специалисты применяют для контроля фазы приборы с качественными деталями и имеющими несколько функций, с индикаторами под отвертку, светодиод светится с помощью транзисторной схемы, подключенной от батареек на 3 вольта.

Такие устройства кроме фазы могут решать другие вспомогательные задачи. Они не имеют клеммы для контакта пальцем. Как проверять наличие фазы в розетках индикатором, показано на рисунке.

Днем плохо видно, как светится лампочка, требуется приглядываться. Там, где лампочка светится, есть фаза. На рабочем нуле и защитном заземлении лампочка не будет гореть. Если лампа светится в других случаях, то это говорит о том, что имеются неисправности в схеме.

Во время работы с такой отверткой нужно проверить исправность ее изоляции, не касаться вывода индикатора без изоляции под напряжением. Также с помощью тестера можно в розетке определить наличие напряжения.

Показания на тестере:
  • 220 В между фазой и нолем.
  • Нет напряжения между защитным нолем и рабочим.
  • Нет напряжения между защитным нолем и фазой.

Последний вариант – это исключение. При нормальной схеме стрелка будет показывать разность потенциалов 220 В. Но в наших розетках его нет, так как здание дома старое, электропроводка не изменялась. После реконструкции электропроводки вольтметр покажет напряжение 220 В.

Особенности нахождения неисправности

Состояние схемы электропроводки не всегда определяется путем обычной проверки напряжения. На выключателях имеется различное положение, которое иногда вводит в заблуждение электрика. На рисунке изображен случай, при выключенном выключателе на проводе фазы светильника нет напряжения при исправной проводке.

Поэтому, при измерениях в поиске поломок нужно проводить тщательный анализ возможных случаев.

Цветовка проводов

Определить, на какой жиле есть напряжение, а на какой нет, довольно просто. Существует много способов вычисления где находятся фаза и ноль.

Одним из методов является определение по цвету изоляции проводов. Каждая жила в кабеле и в электрооборудовании окрашена цветом изоляции определенной расцветки, определенной стандартом. Зная цвета распределения функциям проводов, можно легко произвести установку электропроводки.

Рабочие фазы подключают проводами с черным цветом изоляции, либо может быть коричневый или серый цвет. Нулевой провод монтируют в светло-синей изоляции. При установке вспомогательного дополнительного заземления применяют проводники с зеленым или желтым цветом изоляции.

Такой способ определения по цвету проводов, фаза и ноль, не является надежным, так как при монтаже электропроводки специалисты не всегда добросовестно соблюдают маркировку проводов по цвету жил.

Похожие темы:

Разница фазы и ноля в электрических цепях

Невозможно дать определение фазе, рассматривая ее как отдельный элемент. Физические процессы, протекающие в сети, тесно взаимосвязаны с другими составляющими: фаза, ноль, земля невозможны без совокупности всех элементов. Поэтому рассматривать надо назначение всех составляющих и процессы, происходящие в них, понимая, что такое фаза и ноль, нагрузка и заземление.

Фаза в однофазной сети жилого помещения

Структура электросети, основные элементы

Из школьного курса физики известно, что если вращать постоянный магнит вокруг обмотки на катушке в проводах, возникает ЭДС (электро-движущая сила), которая перемещает заряженные частицы по проводам. Этот пример хорошо объясняет, что такое фаза и ноль в электричестве.

Пример получения ЭДС и тока в рамке металлического проводника

На основе этого принципа в промышленных масштабах создаются генераторы электрической энергии: это может быть атомная, гидро,- или тепловая электростанция. Иногда для обеспечения временного электроснабжения в аварийных случаях используют дизельные, газовые или бензиновые генераторы на объектах, которые потребляют незначительные мощности. В истории были случаи, когда атомные подлодки и ледоколы снабжали электроэнергией целые населенные пункты.

Схема магистрали передачи и преобразования электроэнергии

С генераторов электростанций электроэнергия по токопроводящим жилам кабелей или ЛЭП (воздушные линии электропередачи) с большим напряжением 6-10 кВ передается на понижающие до 04 кВ трансформаторные подстанции. С низкой стороны трансформатора энергия подается на распределительные щиты промышленных объектов, жилых домов и квартир в многоэтажных домах. Можно сказать, что фаза в электротехнике является транспортной системой для передачи электроэнергии. По этим токопроводящим жилам кабеля или ЛЭП происходит перемещение заряженных частиц со скоростью света к нагрузке.

Именно в кабеле жилы разделяют как фаза, ноль, земля. Промышленные электростанции передают к потребителям энергию по четырехжильным или пятижильным кабелям.

Подключение обмоток генератора к трехфазной сети

С трех отдельных обмоток генератора токи снимаются и протекают по разным жилам к нагрузке. Эти жилы в электрике называют фазами. Четвертая жила – нейтральный провод, который в конечном итоге в распределительных щитах, трансформаторных подстанциях и генераторах подключается к шине заземления. Такие схемы называются цепи с заземленной нейтралью. Фаза в электричестве – это токопроводящая часть, по которой заряженные частицы передвигаются от генератора к нагрузке. Чтобы понять, что такое ноль, или зачем нейтральная жила, можно сравнить электрический ток с потоком воды.

Протекающий поток с верхней точки вращает колесо своей кинетической энергией, совершая определенную работу, потом стекает в реку или озеро, которая находится ниже по уровню. В случае с электричеством поток заряженных частиц с высоким по отношению к земле потенциалом стремится по фазному проводу к нагрузке. Как пример можно взять лампу накаливания. Совершается работа на разогрев спирали лампы. После прохождения нагрузки по нейтральному проводу ток уходит в землю, фактически нулевой провод нужен для отвода тока в землю после совершения им определенной работы.

Пятая жила заземления обеспечивает безопасность эксплуатации электроустановок. Она, как и жила нуля, подключается к шинам заземления, которые замыкаются на общий заземляющий контур. Каждый корпус оборудования на производстве или бытового прибора заземляется, при замыкании фазного провода на корпус срабатывают устройства защиты, сеть обесточивается. Таким образом, исключается вариант поражения человека электрическим током. Отличие заземления и нулевого провода в том, что нулевую жилу подключают к контактам нагрузки, а заземляющий провод – к корпусу оборудования.

Определение фазы в электрических сетях

При монтаже, обслуживании и ремонтных работах иногда возникают проблемы, как отличить фазу от нулевого и заземляющего провода. На разных участках сети делается соответствующая маркировка.

На электростанциях, трансформаторных подстанциях и распределительных устройствах токопроводящие шины, к которым подключаются кабельные жилы, маркируются цветом и буквенными обозначениями:

  1. Фазы обозначают А – желтым цветом;
  2. В – зеленым цветом;
  3. С – красным цветом.

Маркировка фаз по цвету

При такой маркировке фаза в электричестве легче определяется, нейтральная шина обозначается буквой «N» и красится в синий/голубой цвет. На шину заземления ставят соответствующий знак и желто-зеленый полосатый окрас.

Трансформаторная подстанция с маркированными шинами

По требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок) кабельные токопроводящие жилы тоже имеют маркировку по цвету изоляционного слоя. Синяя жила подключается к нейтральной шине, желто-зеленая – на контур заземления, красная, черная, белая и другие цвета могут использоваться в качестве фаз. Такую же маркировку используют при прокладке проводов с меньшим сечением в РЩ для розеточных и осветительных групп.

Маркировка проводов

К сожалению, данные требования не всегда выполняются при проведении монтажных работ, особенно на участках от РУ до приборов освещения, розеток и отдельных бытовых приборов.

Схема подключения многоквартирного дома к трехфазной сети

В условиях скрытой проводки визуально по концам на выходе кабеля у розетки невозможно определить назначение проводника, когда все или несколько жил имеют одинаковый цвет изоляции.

В этих случаях используются индикаторные и измерительные приборы, наиболее востребованными из них считаются индикаторная отвертка и мультиметр. Для определения фазного провода среди выходящих концов из подрозетника достаточно использовать индикаторную отвертку. Нужно прикоснуться пером отвертки к оголенному концу, а большим пальцем – к контакту на верхней части ручки отвертки. При наличии напряжения на проводе индикаторная лампочка в прозрачной рукоятке засветится.

Определение фазы индикаторной отверткой

Это классический вариант, когда отверткой определяется фаза тока в проводе. Производители делают много современных конструкций, где достаточно прикоснуться пером отвертки к изолированному проводу на любом участке, и световая и звуковая индикация укажет наличие напряжения. Но почему-то потребители предпочитают классические старые модели, они отличаются высокой надежностью, не требуют питания и замены батареек. Виды и конструкции индикаторных отверток – эта тема, которая требует более детального рассмотрения в отдельной статье. Между нейтральным и заземляющим проводом разница потенциалов равна нулю, напряжения нет, соответственно, индикатор не светится. Такой метод годится, когда надо выделить фазы среди проводов, выходящих из подрозетника или распределительной коробки, особенно, когда сеть однофазная для обычной розетки разность потенциалов между фазой и заземлением 220В.

В распределительных коробках на промышленных объектах, когда используется оборудование с трехфазным питанием на 380В, проводов может быть много и различного назначения. Жгуты с проводами различных цветов разводятся для питания электромоторов, управления магнитными пускателями и другими элементами оборудования на производстве. Чтобы среди множества проводов выделить разные фазы, недостаточно индикаторной отвертки, для этой цели потребуется мультиметр. В этом случае он используется в режиме измерений переменного напряжения на пределе 750V.

В трехфазной сети между разными фазами напряжение составляет 380В, между фазами и нулевым или заземляющим проводом – 220В. Прикладывая щупы к оголенным концам, отделяются провода, между которыми 380В, это отдельные фазы сети. Третья фаза вычисляется аналогично: если между уже выделенными концами и искомым проводом 380В, значит это она.

Напряжение между фазами и нейтральным проводом в сети частного дома

К сведению. Если в процессе измерения между двумя проводами, показывающими наличие фазы, напряжение 0В, эти концы исходят от одной фазы.

В результате изложенной информации можно сделать вывод, что такое фаза в однофазной сети. Это участок провода, идущий от РЩ до выключателя нагрузки, при исправной сети он находится постоянно под напряжением относительно нейтрального и заземляющего провода, после нагрузки идет нулевой провод. В трехфазной сети обмотки электродвигателей, нагревательные ТЭНы и другие приборы включаются между фазами. Провода до выключателя нагрузки постоянно находятся под напряжением, нулевой провод в схеме соединения обмоток звездой подключен в точке соединения трех обмоток на генераторе и после нагрузки. Для выключения и включения используются многополюсные автоматические выключатели или магнитные пускатели, которые разрывают цепь одновременно по трем фазам.

Видео

Оцените статью:

Фаза и нуль в электрике: что значит

В каждом современном доме есть электричество, благодаря которому работают розетки, лампочки и многие другие виды электрооборудования. Включая свет в комнате, пылесос в розетку или заряжая смартфон, мало кто задумывается, как же этот свет и зарядка в гаджете появляются. Что становится причиной работы лампочки и гула пылесоса? Вопросов, если подумать, много, но ответ один — электроэнергия

Фаза и нуль в электрике

Электроэнергия появляется в результате упорядоченного движения заряженных частиц в проводах — электронов. Рождаются эти электроны в огромных электростанциях — таких как, например, Волгоградская ГРЭС (гидроэлектростанция), Нововоронежская АЭС (атомная электростанция) и многих других в нашей стране. Далее по очень толстым проводам эта энергия передается на промежуточные подстанции (как правило, такие стоят по периферии городов), а от них — до местных КТП (комплектная трансформаторная подстанция), которые есть почти в каждом дворе.

Линия электропередач

Уровни напряжения в таких сетях варьируются от 750000 вольт до 380 вольт в конечной КТП. И именно последние делают так, что в розетке обычного дома появляется 220В. Казалось бы, все просто, но! В розетке находятся два провода. И из уроков физики каждый знает, что в электрике есть «фаза» и «нуль». Эти два слова дают нам свет, тепло, воду, газ и многое другое, чем мы пользуемся каждый день. Теперь по-порядку.

КТП

Фаза и нуль: понятия и отличие

Существует такое понятие, как напряжение. Это слово означает степень напряженности электрического поля в данной точке или цепи. Иначе его называют потенциалом. Если очень простыми словами, то это некий поршень, что дает толчок для электронов, чтобы они прошли по проводам и зажгли лампочку в люстре.

В общей цепи (фаза ноль), той, что приходит на люстру или розетку, есть два провода. Один из них и есть фаза. Именно этот провод находится под напряжением. Фаза в электротехнике сравнима с плюсом в автомобиле — это основное питание для сети.

Фаза, ноль, земля в розетке

Нуль — это провод, который не находится под напряжением (это именно то, чем отличается ноль от фазы). Он не перегружен в процессе отбора мощности, но, тем не менее, по нему так же течет электрический ток, только в направлении, обратном фазному. В отсутствии напряжения он является безопасным в плане поражения человека электротоком.

Зачем нужен ноль в электричестве

Нуль замыкает электрическую цепь. Без этого провода в цепи не может быть электрического тока, который и дает мощность для питания бытовых приборов. По сути, нулевой провод — это земля.

Откуда берется ноль в электросети

Начало свое нуль берет от комплектной трансформаторной подстанции 6(10)/0,4 кВ, где трансформатор своей нулевой шиной соединен с контуром заземления. Изначально именно земля является проводником с нулевым потенциалом, и именно поэтому многие путают нуль с землей. ВЛ (воздушная линия электропередачи), выходя из КТП, имеет 4 провода — 3 фазы и нуль, который в начале линии соединен с нулем трансформатора. На протяжении воздушной линии через одну опору производится повторное заземление, которое дополнительно связывает нуль линии с землей, что дает более полноценную связь цепи «фаза — нуль» для того, чтобы у конечного потребителя в розетке было не менее 220В.

Фаза, ноль и земля в проводе

Зачем нужен нуль

Основное назначение нулевого провода — замыкание цепи для создания электрического тока для работы любого электроприбора. Ведь для того, чтобы ток появился, необходима разность потенциалов между двумя проводами. Нуль потому так и называется, что потенциал на нем равен нулю. Отсюда и уровень напряжения 220В — 230В.

Как найти нуль и фазу

В домашних условиях, даже не имея специальных приборов и приспособлений, возможно определить в обычной розетке, какой из двух проводов является фазой, а какой нулем. В этом случае используются электролампа или индикаторная отвертка.

Проверка с помощью электролампы

Для поиска нуля и фазы достаточно взять обыкновенный патрон с лампочкой и прикрутить два провода на его штатные места. Затем один из этих проводов подключить к заземляющим ножам в розетке, а второй — к любому из двух силовых разъемов.

Фазным будет являться тот разъем, при подключении к которому лампочка будет загораться. Это происходит потому, что по Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), в вводном электрощите нулевые провода всех розеток должны быть соединены с земляными проводами этих же розеток. А отдельно земляная шина должна быть соединена с защитным контуром заземления. Именно это и обеспечивает наличие надежного нуля во всей цепи энергоснабжения дома.

Электролампа

Обратите внимание! Самостоятельно подобные процедуры допустимо делать только в том случае, когда квалифицированной помощи ждать неоткуда, а также в случае аварийной ситуации (пожар, короткое замыкание, попадание человека под напряжение). Не стоит забывать, что электрический ток очень опасен. Не стоит рисковать своим здоровьем и своей жизнью из-за лампочки!

Индикаторная отвертка

Для того, чтобы определить фазу в сети переменного тока напряжением 220В — 230В, можно использовать бытовой указатель напряжения — индикаторную отвертку. Продается он практически в любом хозяйственном магазине и стоит (в зависимости от конструкции) очень недорого.

Пример исправной индикаторной отвертки

Как правило, инструкции к применению у подобных инструментов нет, поэтому, чтобы не получить электротравму, следует помнить несколько простых правил, применимых к любому инструменту, соприкасающемуся с токоведущими частями:

  1. Использовать инструмент только по назначению (запрещается применять указатель напряжения — индикаторную отвертку — в качестве обыкновенной отвертки для закручивания/откручивания винтов, саморезов, шурупов и т.д.)
  2. Перед использованием инструмента следует внимательно рассмотреть состояние изоляции на рукояти и жале (применимо для любых отверток, в том числе для индикаторных). Ни в коем случае не использовать приспособление, если изоляционное покрытие имеет сколы или вообще отсутствует.
  3. Проверять работоспособность индикаторных устройств необходимо на электроустановках, заведомо находящихся под напряжением (например, в удлинителе, в который включен работающий электроприбор).
Отвертка с изолированным жалом

В случае сомнения в работоспособности индикатора следует считать его неисправным, а электроустановку действующей.

Так же существуют более точные и безопасные приборы для определения наличия напряжения в сети — это мультиметры, токоизмерительные клещи, вольтамперфазометры (ВАФ) и другие.

Мультиметр

В быту, как правило, используются простые мультиметры. Они способны показать наличие напряжения в сети и его значение. Намного безопаснее использовать для определения фазы именно эти приборы, так как их щупы имеют диэлектрическую рукоятку. Принцип определения такой же, как и в случае с патроном — достаточно один щуп приложить к земляному контакту розетки, а второй накладывать на один из двух контактов розетки.

Пример мультиметра

Важно! Как и правила дорожного движения, правила электробезопасности обязательно нужно соблюдать, ведь электрический ток невидим, неслышим и неосязаем, и именно этим он и опасен.

Электроэнергия (согласно второму закону Ньютона) не появляется из ниоткуда и не уходит в никуда. Она производится, транспортируется и потребляется на глазах. Нужно знать, откуда она берется, как к нам попадает и в каком виде. Каждый должен понимать, что в бытовом потреблении есть провода, которые могут нанести вред здоровью человека, а есть и такие, которые совершенно безвредны, поэтому необходимы небольшие знания и минимум приборов для определения и разграничения этих проводов. Но любые манипуляции с электричеством лучше доверять профессионалу — квалифицированному специалисту, чтобы избежать беды.

Обработка изображений

– фильтры с нулевым фазовым сдвигом должны быть симметричными относительно начала координат

Считайте обратное преобразование Фурье импульсной характеристикой фильтра. В случае идеального кирпичного фильтра с нулевой фазой импульсный отклик будет функцией Sinc с центром около нуля во времени (заданном обратным преобразованием Фурье).

Это не причинно (ответ во временной области больше 0 для $ t <0 $), но для того, чтобы быть нулевой фазой, как показано, реакция во временной области должна быть комплексно сопряженной симметричной.Это не должно быть реальным; для того, чтобы частотная характеристика была реальной, действительные компоненты временной характеристики должны быть четными, а мнимые компоненты должны быть нечетными (комплексно-сопряженные симметричные).

Но чтобы визуализировать приведенный выше график и то, что означает «нулевая фаза», задержка по времени – это линейная фаза по частоте, поэтому, если мы сдвинем импульсную характеристику вправо (как это было сделано до усечения для причинного решения), амплитуда отклика не изменилась, но фаза больше не является “нулевой фазой”.Если бы мы продолжили видеть следующий график, который у меня есть в этой серии, который показывает импульсную характеристику, усеченную пунктирным окном на этом графике ниже, мы бы тогда увидели, что амплитудная характеристика фильтра также будет искажена, но это выходит за рамки вопрос задается здесь.

Я суммирую свойства нечетных и четных функций, а также другие универсальные свойства преобразования Фурье на рисунке ниже. Для этих свойств временная и частотная области взаимозаменяемы; например, если функция периодична в одной области, она дискретна в другой.Если функция имеет только действительные компоненты в одной области (нулевая фаза), тогда все действительные компоненты в другой области должны быть четной функцией около 0, а все мнимые компоненты должны быть нечетными около нуля (обратный знак). Это приводит к комплексно сопряженной симметрии.

Связь преобразования Гильберта, упомянутая для причинной и антикаузальной функций, применяется к минимально-фазовым системам.

Что интересно, так это то, как они связаны друг с другом и почему я предпочитаю описывать вышеупомянутые отношения в терминах четных и нечетных функций, а не просто говорить, что другая область будет комплексно сопряженной симметричной.Таким образом, мы можем увидеть, как причинная функция во времени (или односторонняя функция по частоте) является суммой четных и нечетных функций, и поэтому ДОЛЖНА быть сложной в другой области, учитывая, что нам нужны как действительные, так и мнимые компоненты для создания таких четные и нечетные функции.

Относительно второго вопроса ОП: режекторный фильтр обычно подразумевает очень узкую полосу подавления для удаления определенных частотных составляющих. Для получения дополнительной информации см. Этот пост здесь: Передаточная функция режекторного фильтра второго порядка

Нулевой фазовый отклик цифрового фильтра

Синтаксис

[Hr, w] = нулевая фаза (b, a)
[Hr, w] = нулевая фаза (sos)
[Hr, w] = нулевая фаза (d)
[ Hr, w] = нулевая фаза (..., nfft)
[Hr, w] = нулевая фаза (..., nfft, 'целое')
[Hr, w] = нулевая фаза (..., w)
[Hr, f] = нулевая фаза (.. ., f, fs)
[Hr, w, phi] = нулевая фаза (...)
нулевая фаза (...)

Описание

[Hr, w] = нулевая фаза (b, a) возвращает нулевой фазовый отклик Hr , а частотный вектор w (в радиан / образец), при котором вычисляется Hr , учитывая фильтр определяется числителем b и знаменателем a . Для КИХ-фильтров, где a = 1 , вы можете опустить значение a из команда.Отклик при нулевой фазе оценивается равным 512 . точки на верхней половине единичной окружности.

Отклик при нулевой фазе, H r ( ω ), относится к частотной характеристике, H ( e ), на

, где φ ( ω ) непрерывная фаза.

Примечание

Отклик при нулевой фазе всегда реален, но не эквивалентен отклика величины.Первое может быть отрицательным, а второе не может быть отрицательным.

[Hr, w] = zerophase (sos) возвращает нулевую фазу ответ для матрицы разделов второго порядка, sos . sos есть а К -по-6 матрица, где количество секций, К , должно быть больше или равно 2. Если количество разделов меньше чем 2, zerophase считает вход вектор числителя, b . Каждой строке sos соответствует к коэффициентам фильтра второго порядка (биквадратного). и th Строка матрицы sos соответствует [bi (1) bi (2) bi (3) ai (1) ai (2) ai (3)] .

[Hr, w] = zerophase (d) возвращает нулевую фазу ответ для цифрового фильтра, d . Используйте designfilt для создания d на основе по характеристикам частотной характеристики.

[Hr, w] = zerophase (..., nfft) возвращает нулевой фазовый отклик Hr и частотный вектор w (радианы / выборка), с использованием частотных точек nfft на верхней половине единичный круг.Для достижения наилучших результатов установите nfft на значение больше, чем порядок фильтрации.

[Hr, w] = zerophase (..., nfft, 'целое') возвращает нулевой фазовый отклик Hr и частотный вектор w (радианы / выборка), используя nfft частотных точек вокруг всего блока круг.

[Hr, w] = zerophase (..., w) возвращает нулевой фазовый отклик Hr и частотный вектор w (радианы / выборка) на частотах в векторе w .Вектор w должен иметь как минимум два элемента.

[Hr, f] = zerophase (..., f, fs) возвращает нулевой фазовый отклик Hr и частотный вектор f (Гц), используя частоту дискретизации фс (в Гц), чтобы определить вектор частоты f (в Гц), при котором Hr составляет вычислено. Вектор f должен иметь как минимум два элемента.

[Hr, w, phi] = zerophase (...) возвращает нулевой фазовый отклик Hr , частотный вектор w (рад / выборка), и компонент непрерывной фазы phi .(Примечание что эта величина не эквивалентна фазовой характеристике фильтр, когда нулевой фазовый отклик отрицательный.)

нулевая фаза (...) строит график нулевого фазового отклика в зависимости от частота. Если вы введете коэффициенты фильтра или матрицу секций второго порядка, используется окно текущего рисунка. Если вы вводите digitalFilter , переходная характеристика отображается в FVTool .

Примечание

Если вход в нулевую фазу имеет одинарную точность, характеристика с нулевой фазой рассчитывается с использованием арифметики с одинарной точностью.Результат Hr с одинарной точностью.

Набор инструментов для обработки сигналов Документация

Страница, которую вы искали, не существует. Воспользуйтесь окном поиска или просмотрите темы ниже, чтобы найти страницу, которую вы искали.

Выполнение обработки и анализа сигналов

Signal Processing Toolbox ™ предоставляет функции и приложения для анализа, предварительной обработки и извлечения функций из равномерно и неравномерно дискретизированные сигналы.Набор инструментов включает инструменты для создания фильтров и анализ, передискретизация, сглаживание, устранение тренда и оценка спектра мощности. Набор инструментов также предоставляет функции для извлечения таких функций, как точки изменения и конверты, поиск пиков и шаблонов сигналов, количественной оценки сходства сигналов и выполнения таких измерений как SNR и искажения. Вы также можете выполнить модальный и порядковый анализ вибрации. сигналы.

С помощью приложения Signal Analyzer вы можете предварительно обрабатывать и анализировать несколько сигналов. одновременно во временной, частотной и частотно-временной областях без написания кода; исследовать длинные сигналы; и извлеките интересующие области.С помощью приложения Filter Designer вы можете проектировать и анализируйте цифровые фильтры, выбирая из множества алгоритмов и ответов. Оба приложения генерируют код MATLAB ® .

Изучите основы Signal Processing Toolbox

Визуализируйте, обрабатывайте и исследуйте сигналы с помощью анализатора сигналов приложение

Создание, повторная выборка, сглаживание, удаление шума и устранение тренда

Пики, статистика сигнала, показатели импульсов и переходов, мощность, полоса пропускания, искажение

Взаимная корреляция, автокорреляция, Фурье, DCT, Гильберта, Герцеля, параметрическое моделирование, кодирование с линейным предсказанием

КИХ и БИХ, конструкция односкоростного и многоскоростного фильтра, анализ и реализация

Спектр мощности, когерентность, окна

Спектрограмма, сжатие синхросигнала, переназначение, Вигнер-Вилль, маргиналы время-частота, методы адаптации к данным

Анализ порядка, синхронное по времени усреднение, огибающие спектры, модальный анализ, дождевой поток подсчет

Маркировка сигналов, разработка функций, генерация наборов данных

Создание переносимых функций C / C ++ / MEX и использование графических процессоров для развертывания или ускорения обработка

Набор инструментов обработки сигналов Документация

Страница, которую вы искали, не существует.Воспользуйтесь окном поиска или просмотрите темы ниже, чтобы найти страницу, которую вы искали.

Выполнение обработки и анализа сигналов

Signal Processing Toolbox ™ предоставляет функции и приложения для анализа, предварительной обработки и извлечения функций из равномерно и неравномерно дискретизированные сигналы. Набор инструментов включает инструменты для создания фильтров и анализ, передискретизация, сглаживание, устранение тренда и оценка спектра мощности. Набор инструментов также предоставляет функции для извлечения таких функций, как точки изменения и конверты, поиск пиков и шаблонов сигналов, количественной оценки сходства сигналов и выполнения таких измерений как SNR и искажения.Вы также можете выполнить модальный и порядковый анализ вибрации. сигналы.

С помощью приложения Signal Analyzer вы можете предварительно обрабатывать и анализировать несколько сигналов. одновременно во временной, частотной и частотно-временной областях без написания кода; исследовать длинные сигналы; и извлеките интересующие области. С помощью приложения Filter Designer вы можете проектировать и анализируйте цифровые фильтры, выбирая из множества алгоритмов и ответов. Оба приложения генерируют код MATLAB ® .

Изучите основы Signal Processing Toolbox

Визуализируйте, обрабатывайте и исследуйте сигналы с помощью анализатора сигналов приложение

Создание, повторная выборка, сглаживание, удаление шума и устранение тренда

Пики, статистика сигнала, показатели импульсов и переходов, мощность, полоса пропускания, искажение

Взаимная корреляция, автокорреляция, Фурье, DCT, Гильберта, Герцеля, параметрическое моделирование, кодирование с линейным предсказанием

КИХ и БИХ, конструкция односкоростного и многоскоростного фильтра, анализ и реализация

Спектр мощности, когерентность, окна

Спектрограмма, сжатие синхросигнала, переназначение, Вигнер-Вилль, маргиналы время-частота, методы адаптации к данным

Анализ порядка, синхронное по времени усреднение, огибающие спектры, модальный анализ, дождевой поток подсчет

Маркировка сигналов, разработка функций, генерация наборов данных

Создание переносимых функций C / C ++ / MEX и использование графических процессоров для развертывания или ускорения обработка

Набор инструментов обработки сигналов Документация

Страница, которую вы искали, не существует.Воспользуйтесь окном поиска или просмотрите темы ниже, чтобы найти страницу, которую вы искали.

Выполнение обработки и анализа сигналов

Signal Processing Toolbox ™ предоставляет функции и приложения для анализа, предварительной обработки и извлечения функций из равномерно и неравномерно дискретизированные сигналы. Набор инструментов включает инструменты для создания фильтров и анализ, передискретизация, сглаживание, устранение тренда и оценка спектра мощности. Набор инструментов также предоставляет функции для извлечения таких функций, как точки изменения и конверты, поиск пиков и шаблонов сигналов, количественной оценки сходства сигналов и выполнения таких измерений как SNR и искажения.Вы также можете выполнить модальный и порядковый анализ вибрации. сигналы.

С помощью приложения Signal Analyzer вы можете предварительно обрабатывать и анализировать несколько сигналов. одновременно во временной, частотной и частотно-временной областях без написания кода; исследовать длинные сигналы; и извлеките интересующие области. С помощью приложения Filter Designer вы можете проектировать и анализируйте цифровые фильтры, выбирая из множества алгоритмов и ответов. Оба приложения генерируют код MATLAB ® .

Изучите основы Signal Processing Toolbox

Визуализируйте, обрабатывайте и исследуйте сигналы с помощью анализатора сигналов приложение

Создание, повторная выборка, сглаживание, удаление шума и устранение тренда

Пики, статистика сигнала, показатели импульсов и переходов, мощность, полоса пропускания, искажение

Взаимная корреляция, автокорреляция, Фурье, DCT, Гильберта, Герцеля, параметрическое моделирование, кодирование с линейным предсказанием

КИХ и БИХ, конструкция односкоростного и многоскоростного фильтра, анализ и реализация

Спектр мощности, когерентность, окна

Спектрограмма, сжатие синхросигнала, переназначение, Вигнер-Вилль, маргиналы время-частота, методы адаптации к данным

Анализ порядка, синхронное по времени усреднение, огибающие спектры, модальный анализ, дождевой поток подсчет

Маркировка сигналов, разработка функций, генерация наборов данных

Создание переносимых функций C / C ++ / MEX и использование графических процессоров для развертывания или ускорения processing

Руководство для ученых и инженеров по цифровой обработке сигналов Стивен У.Смит, доктор философии

Фильтр может иметь три типа фазовой характеристики : нулевая фаза, линейная фаза и нелинейная фаза. Пример каждого из них показан на рисунке. 19-7. Как показано на (а), фильтр с нулевой фазой характеризуется импульсным ответ, симметричный относительно нулевой выборки. Фактическая форма не Дело только в том, что образцы с отрицательными номерами являются зеркальным отражением положительные пронумерованные образцы. При преобразовании Фурье этого симметричная форма сигнала, фаза будет полностью равна нулю, как показано на (b).

Недостатком фильтра нулевой фазы является то, что он требует использования отрицательного индексы, с которыми может быть неудобно работать. Линейный фазовый фильтр представляет собой способ обойти это. Импульсная характеристика на (d) идентична показанной на (a), за исключением того, что он был изменен на использование только образцов с положительными номерами. Импульс ответ остается симметричным между левым и правым; однако расположение симметрии сдвинута с нуля. Этот сдвиг приводит к фазе (e), являясь прямой линией , с учетом названия: линейная фаза .Наклон этого прямая линия прямо пропорциональна величине смещения. Поскольку сдвиг в импульсной характеристике ничего не делает, но производит идентичный сдвиг на выходе сигнала, линейный фазовый фильтр эквивалентен нулевому фазовому фильтру для большинства целей.

Рисунок (g) показывает импульсную характеристику, которая не симметрична между левыми и правильно. Соответственно, фаза (h) – это , а не – прямая линия. Другими словами, он имеет нелинейную фазу .Не путайте термины: нелинейная фаза и линейная фаза с концепцией линейности системы , обсуждаемой в главе 5. Хотя оба используют слово линейное , они не связаны.

Почему кого-то волнует, линейна фаза или нет? Рисунки (c), (f) и (i) покажи ответ. Это импульсные характеристики каждого из трех фильтров. В импульсный отклик – это не что иное, как положительный переходный отклик, за которым следует отрицательный переходный отклик.Здесь используется импульсный отклик, потому что он отображает, что происходит с нарастающим и спадающим фронтами сигнала. Вот это важная часть: нулевой и линейный фазовые фильтры имеют левый и правый края, которые посмотрите, как тот же , в то время как нелинейные фазовые фильтры имеют левый и правый края, которые выглядят разных . Многие приложения не могут допустить, чтобы левый и правый края смотрели разные. Одним из примеров является отображение осциллографа, где эта разница может быть неверно истолкован как особенность измеряемого сигнала.Другой пример находится в обработке видео. Можете ли вы представить, как включаете телевизор, чтобы найти левое ухо вашего любимого актера отличается от его правого уха?

КИХ-фильтр (с конечной импульсной характеристикой) легко сделать с линейной фазой. Это связано с тем, что импульсная характеристика (ядро фильтра) прямо задана в процесс проектирования. Чтобы ядро ​​фильтра имело лево-правую симметрию, это все, что нужно обязательный. Это не относится к БИХ (рекурсивным) фильтрам, поскольку рекурсия коэффициенты – это то, что указано, а не импульсная характеристика.Импульс ответ рекурсивного фильтра – , а не симметрично между левым и правым, и поэтому имеет нелинейную фазу .

Аналоговые электронные схемы имеют ту же проблему с фазовой характеристикой. Представьте себе схему, состоящую из резисторов и конденсаторов, стоящую на вашем столе. Если вход всегда был нулевым, выход также всегда был нулевым. Когда на вход подается импульс, конденсаторы быстро заряжаются до некоторой значение, а затем начинают экспоненциально затухать через резисторы.Импульс отклик (т.е. выходной сигнал) представляет собой комбинацию этих различных затухающих экспоненты. Импульсная характеристика не может быть симметричной , потому что выходной сигнал был равен нулю перед импульсом, и экспоненциальный спад никогда не достигает значение снова ноль. Разработчики аналоговых фильтров решают эту проблему с помощью фильтра Бесселя. фильтр, представленный в главе 3. Фильтр Бесселя разработан так, чтобы иметь как линейный фаза по возможности; однако он намного ниже характеристик цифровых фильтров.В Возможность обеспечить точной линейной фазы является явным преимуществом цифровых фильтров.

К счастью, есть простой способ изменить рекурсивные фильтры для получения нуля. фаза . На рис. 19-8 показан пример того, как это работает. Входной сигнал на быть отфильтрованным показано в (а). На рисунке (b) показан сигнал после фильтрации. однополюсным фильтром нижних частот. Поскольку это нелинейный фазовый фильтр, левый и правые края не выглядят одинаково; они являются перевернутыми версиями друг друга.Как описано ранее, этот рекурсивный фильтр реализуется, начиная с выборка 0 и работа в направлении выборки 150, вычисляя каждую выборку по способ.

Теперь предположим, что вместо перехода от выборки 0 к выборке 150 мы начните с выборки 150 и двигайтесь к выборке 0. Другими словами, каждая выборка в выходной сигнал вычисляется из входных и выходных отсчетов на правых образец в стадии разработки. Это означает, что рекурсивное уравнение Eq.19-1, является изменено на:

На рисунке (c) показан результат этой обратной фильтрации. Это аналогично передача аналогового сигнала через электронную RC-цепь во время работы назад . ! esrevinu eht pu-wercs nac lasrever emit -noituaC

Фильтрация в обратном направлении сама по себе не приносит никакой пользы; в Отфильтрованный сигнал по-прежнему имеет различный левый и правый края. Магия происходит, когда прямая и обратная фильтрация объединены .Рисунок (d) результаты от фильтрации сигнала в прямом направлении, а затем снова фильтрации в обратное направление. Вуаля! Это создает рекурсивный фильтр с нулевой фазой . По факту, любой рекурсивный фильтр может быть преобразован в нулевую фазу с помощью этого двунаправленного техника фильтрации. Единственный штраф за эту улучшенную производительность – фактор двух по времени выполнения и сложности программы.

Как вы находите импульсные и частотные характеристики всего фильтра? В величина АЧХ одинакова для каждого направления, а фазы противоположны по знаку.Когда два направления объединяются, величина становится в квадрате , а фаза сокращается до нуля . В то время области, это соответствует свертке исходной импульсной характеристики с слева направо перевернутая версия самого себя. Например, импульсная характеристика однополюсный фильтр нижних частот представляет собой одностороннюю экспоненту. Импульсный отклик соответствующий двунаправленный фильтр представляет собой одностороннюю экспоненту, которая затухает до правая, свернутая с односторонней экспонентой, которая убывает влево.Идущий с помощью математики это оказывается двусторонней экспонентой, которая распадается как влево, так и вправо, с той же постоянной распада, что и исходный фильтр.

Некоторые приложения имеют только часть сигнала в компьютере на конкретное время, например, системы, которые поочередно вводят и выводят данные на на постоянной основе. В этих случаях может использоваться двунаправленная фильтрация. комбинируя его с методом перекрытия-добавления, описанным в предыдущей главе.Когда вы приходите к вопросу о том, как долго длится импульсный отклик, не говорите “бесконечный”. Если вы это сделаете, вам нужно будет заполнить каждый сегмент сигнала бесконечным . количество нулей. Помните, что импульсную характеристику можно обрезать, если она затухает ниже уровня шума округления, то есть примерно от 15 до 20 постоянных времени. Каждый сегмент необходимо дополнить нулями слева и справа, чтобы учитывайте расширение во время двунаправленной фильтрации.

Уловки DSP: выполнение нулевой фазы фильтрации

Вы можете отменить нелинейные фазовые эффекты БИХ-фильтра, следуя процессу, показанному на рис. 13-31 (a) ниже .Выходной сигнал y (n) будет отфильтрованной версией x (n) без фазовых искажений, вызванных фильтром.

Рисунок 13-31. Два эквивалентных метода фильтрации нулевой фазы.

В этой схеме дважды используется один и тот же БИХ-фильтр, а этап обращения времени представляет собой прямое переключение влево-вправо последовательности во временной области.

Учтите следующее. Если некоторый спектральный компонент в x (n) имеет произвольную фазу α градусов, а первый фильтр вызывает фазовый сдвиг-β градусов, фаза этого спектрального компонента в узле A будет составлять α – β градусов.Первый шаг реверсирования времени будет сопрягать эту фазу и вызывать дополнительный фазовый сдвиг на -θ градусов.

Следовательно, фаза компонента в узле B будет – α + β – θ градусов. Фазовый сдвиг второго фильтра на – β градусов дает фазу – α – θ градусов в узле C.

Последний этап обращения времени ( часто опускается в литературных описаниях этого процесса фильтрации с нулевой фазой ) будет сопрягать эту фазу и снова вызывать дополнительный фазовый сдвиг на -θ градусов.К счастью, фаза спектрального компонента в y (n) будет α + θ – θ = α градусов, та же фаза, что и в x (n) . Это свойство дает общий фильтр, фазовая характеристика которого равна нулю градусов во всем частотном диапазоне.

Эквивалентный фильтр нулевой фазы представлен на рис. 13-31 (b) выше . Конечно, эти методы фильтрации с нулевой фазой не могут выполняться в реальном времени, потому что мы не можем повернуть время вспять (по крайней мере, не в нашей Вселенной).

Эта фильтрация представляет собой обработку блоков или автономный процесс , такой как фильтрация звукового файла на компьютере. Прежде чем мы начнем обработку, у нас должны быть все образцы времени. Начальный разворот времени на Рис. 13-31 (b) выше иллюстрирует это ограничение.

В начале и в конце отфильтрованных последовательностей будут присутствовать переходные эффекты фильтра. Если переходные эффекты мешают в данном приложении, рассмотрите возможность отбрасывания L отсчетов с начала и конца окончательной временной последовательности y (n) , где L в 4 (или 5) раз больше порядка БИХ-фильтра. .

Между прочим, окончательная амплитуда колебаний полосы пропускания (в дБ) этого процесса фильтрации с нулевой фазой будет вдвое больше, чем пульсации полосы пропускания одиночного БИХ-фильтра. Конечное затухание в полосе заграждения также будет вдвое больше, чем у одиночного фильтра.

Эта текущая серия статей, используемая с разрешения издателя Prentice Hall, основана на материалах, защищенных авторским правом, из книги Ричарда Г. Лайонса «UnderstandingDigital Signal Processing, Second Edition». Книгу можно приобрести в Интернете.

Ричард Лайонс – системный инженер и преподаватель Besser Associates. В качестве лектора с Бессером и преподавателя Калифорнийского университета в Санта-Крузе Лайонс проводил семинары и учебные курсы по цифровой обработке сигналов на технических конференциях, а также в таких компаниях, как Motorola, Freescale, Lockheed Martin, TexasInstruments, Conexant, Northrop Grumman, Lucent, Nokia, Qualcomm, Honeywell, National Semiconductor, General Dynamics и Infinion.

Продолжить чтение

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *