Как на схеме обозначается ноль и фаза: Обозначение фазы и нуля в электрике: цвета проводов, маркировки

Содержание

подключение плюс минус, расшифровка L и N на схеме в электричестве, цвета и маркировка проводов сети 220В, синий по английски

Автор Александр Гагын На чтение 6 мин.

Для создания электрических сетей — независимо от того, бытовые они или промышленные — используются изолированные кабели, внутри которых находится несколько токопроводящих жил.

Все они разного цвета, который соответствует назначению провода. Принятое обозначение L и N в электрике помогает упростить, ускорить монтаж и ремонт электросетей.

Маркировка проводов с помощью букв

Существует международная аббревиатура, которая используется в любой стране мира. Фазный провод обозначают буквой «L», нулевой — «N», заземление — сочетанием «PE».

Обозначение L в электрике

«L» — начало слова Line, такой буквой помечают фазу. Отсюда пошел термин «линейное напряжение». В цепях с переменным током фазы находятся под нагрузкой и обязательно покрыты цветной изоляцией.

При неосторожном прикосновении к таким оголенным жилам можно получить ожог, травму, а при их замыкании — повреждение или возгорание оборудования.

Обозначение N

Буквой «N» (Neutral) обозначают нейтральный провод. Его подключают к общей точке соединения обмоток, которые включены по типу звезды (на электростанции — к генератору, на подстанции — к трансформатору).

В странах, ранее входивших в состав СССР, его еще называют нулевой провод, или просто нуль.

Обозначение PE

Жила, соединенная с заземлением, имеет обозначение «PE». Такую аббревиатуру данный провод получил от английского словосочетания protective earthing.

Его применение позволяет защитить персонал предприятия или пользователей электросетей от удара током при неисправном электрооборудовании.

Цвета изоляционного покрытия проводников

В принятых ПУЭ указано, что надо обязательно обозначать разными цветами нуль, фазу и заземление. Здесь для каждого вида провода предусмотрены свои цвета изоляции.

Знание того, как обозначают проводники разного назначения, помогает обойтись без расшифровки буквенных символов.

Жила заземления

С 2011 г. в РФ принят единый стандарт, который полностью соответствует европейским нормам. В нем указано, что заземление, которое обозначают РЕ, только желто-зеленого цвета.

В электропроводке старых домов заземление и нуль совмещены.

Защита должна быть организована как на промышленных, так и на жилых объектах.

Нулевые рабочие контакты

По существующим стандартам, изоляция нуля синяя или сине-белая. На электросхеме нейтральный провод читается как минус (это связано с тем, что он обеспечивает замыкание цепи).

Фазный провод

Фаза является той жилой, по которой непосредственно протекает электрический ток. Неопытным электрикам часто бывает сложно определить, где она находится.

Это связано с тем, что основными цветами ее изоляции являются черный и коричневый, но нередко это также может быть красный, оранжевый или другой цвет. Чтобы проще было ориентироваться, надо запомнить, что фаза не бывает синей, зеленой или желтой.

Если подключается одновременно несколько фаз, то на оборудовании рядом с буквой L пишут номер или указывают буквы А, В, С. На электросхемах эту жилу часто обозначают как плюс.

Особенности цветовой разметки вручную

Иногда при прокладке электрических сетей применяют проводники одинакового цвета. В проводке, которую делали давно, цвет жил часто не соответствует существующим стандартам. В таких ситуациях проводится ручная разметка.

Чтобы при ремонте и обслуживании электроцепей не возникало проблем, для маркировки фаз электрики применяют специальные наборы.

Существующие правила позволяют делать такую маркировку при использовании кабелей без цвето-буквенного обозначения. Согласно ГОСТ и ПУЭ, ручная разметка выполняется на концах проводников или там, где они соединяются.

Разметка двухжильного провода

Чтобы найти фазу на подключенном двужильном проводе, пользуются индикатором. Когда его жало коснется провода, пребывающего под напряжением, на тестере засветится имеющийся в его корпусе светодиод.

На протяжении всей длины разметку не наносят, достаточно сделать ее только в местах соединений.

Маркировку выполняют термоусадочными трубками или используют изоленту соответствующего цвета. В однофазных сетях фаза часто имеет красный цвет (главное, чтобы она не была синей, желтой или зеленой).

Трехжильного провода

Для определения того, где и какая жила находится в трехпроводниковом кабеле, понадобится мультиметр. Его надо поставить в режим, позволяющий измерять переменное напряжение.

Сначала с помощью индикатора находят фазу. Затем одним щупом прибора касаются фазы, а вторым по очереди нуля и заземления. В последнем варианте напряжение будет меньше.

После определения назначения проводов на них наносят маркировку. Нуль отмечают синей изоляционной лентой, заземление — желто-зеленым цветом, а фазу — любым другим.

Пятипроводной системы

При прокладке трехфазных сетей допускается использование только пятижильных кабелей. Это связано с тем, что 3 проводами подключают фазы, а 2 другими — нейтраль и заземление. Маркировку выполняют по принятым правилам.

Совмещенных проводов

Сравнительно часто, чтобы упростить монтаж электрической проводки, используют двух- или четырехжильные провода. Их обозначают как PEN (т.е. здесь совмещены заземление и нуль).

Жила будет синего цвета, а кембрики, устанавливаемые на соединениях и концах, — желто-зеленого. Существует и обратная маркировка: жила желто-зеленая, а кембрики синие.

Как обозначаются плюс и минус

Иногда требуется прокладка цепи постоянного тока:

  • в электротранспорте;
  • на подстанциях, для питания автоматики и цепей защиты;
  • в разных отраслях промышленности, строительства, народного хозяйства и т.д.

При создании таких цепей используют провод с 2 или 3 жилами, в нем:

  • плюс — красный;
  • минус — черный;
  • заземление — серый или белый.

При создании цепи постоянного тока от трехпроводной сети цвет плюсовой жилы должен быть аналогичным цвету фазы в трехжильном кабеле.

Для чего нужна цветовая маркировка

Фазу и нейтраль в рабочей цепи определяют индикатором или мультиметром, но эти приборы не всегда есть рядом. Если электроцепь выполнена в соответствии с существующими стандартами, то по цвету изоляции жил можно без дополнительного оборудования определить их назначение.

Это позволяет быстро найти нужный провод, поэтому эффективность работы электрика будет намного выше.

Буквенная маркировка на проводниках аналогична надписям на клеммах и контактах электрооборудования. Достаточно завести и зафиксировать нужный провод в клемме, которая соответствует его маркировке. Чтобы перестраховаться, лучше дополнительно проверять тестером, где находится фаза.

Расцветка проводки как вариант ускорения монтажа

До принятия в 2009 г. ГОСТ Р 50462 маркировка кабелей выполнялась черным и белым цветами. После подачи питания фазу и нейтраль определяли контрольной лампой или индикатором.

Разноцветное обозначение проводников позволяет удобнее и быстрее выполнять монтаж и ремонт электросетей, а также повышает безопасность, т.к. всегда видна фаза.

Основные требования к расцветке

Если монтаж электропроводки выполнял квалифицированный электрик, соблюдавший существующие стандарты, то во время проведения профилактических или ремонтных работ индикатор или мультиметр не понадобится. Выбор регламентированного цвета проводников зависит от их назначения.

При подсоединении выключателя провод протягивают от распредкоробки. На разрыв устанавливают фазу, а не нуль. Можно выполнять запитку кабелем белого цвета на 220В, но на схеме обязательно делают соответствующую пометку.

При подключении розеток соблюдают полярность. Фазу фиксируют справа, нуль — слева, а заземление — посредине. Если 2 проводника одинаковой расцветки, то, чтобы найти фазу и нейтраль, используют мультиметр, контрольную лампу и индикатор.

Если цепь однолинейная, отображается силовая часть — тип питания и число фаз. Для пометки однофазной цепи делают 1 засечку, для трехфазной — 3 и указывают цвет проводов. При отметке коммуникационного и защитного оборудования используют специальные обозначения.

Правильно выполненная цветовая разметка электропроводки и ее буквенная маркировка — основные признаки качественного и профессионального монтажа.

Соблюдение принятых правил помогает ускорить и упростить монтаж и последующий ремонт, обслуживание электросети. Стандартизация цвето-буквенной маркировки позволяет любому электрику без проблем разобраться в существующей проводке даже в другой стране.

Как обозначается фаза l или n

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

  1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
  2. 2. Возникновение пожаров.
  3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

Часто новички при взгляде на электросхемы чувствуют себя так, словно эти схемы написаны на китайском и долго не могут разобраться, что же такое $N$ и $L$ в электричестве и с какой стороны подойти к схеме.

Однако, не всё так сложно и у бывалых электриков не возникает вопросов, что же означает та или иная буква и как обозначается фаза и ноль в электрике. Давайте и мы с вами разбираться что к чему.

Как обозначается фаза в электричестве

Фазой в народе называют провод с электрическим током.

Если вы имеете дело с проводом, в котором только одна жила — фаза, то есть токопроводящая, то на схеме для обозначения фазы будет использоваться латинская буква $L$.

В случае же если вам приходится иметь дело со всеми тремя фазами (например, если вам по какой-то причине пришлось залезть в щиток в подъезде) — то все три фазы будут обозначаться буквами $L1$, $L2$, $L3$ соответственно.

Также для трёхфазной системы электроснабжения для обозначения всех трёх фазовых проводников возможно использование букв $A$, $B$, $C$, но по ГОСТ 2.709-89 для России более желательными обозначениями для фазовых проводов являются обозначения $L1$, $L2$, $L3$.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Трёхфазная цепь с тремя проводами называется трёхпроводной, тогда как трёхфазная цепь с четырьмя проводами, один из которых нулевой, а остальные — фазовые, называется четырёхпроводной.

Как обозначается нуль в электричестве

Из уроков физики в школе кто-то, возможно, помнит, что ток может течь только по замкнутым контурам.

Нулевой провод — это как раз провод, необходимый для того чтобы сделать электрический контур замкнутым.

По этому проводу происходит возвращение остаточного тока.

На схеме ноль обозначается буквой $N$, а если нулевой провод совмещён с защитным нулевым (т.е. с заземлением), то такой проводник будет обозначаться буквами $PEN$.

Обозначение нулевого провода буквой $N$ произошло от английского neutral, что переводится как “нейтральный”.

Теперь, наверное, вам стало понятнее, как обозначают фазу и ноль в электрике.

Ниже приведена упрощённая схема снабжения обычной жилой квартиры электрическим током с данными обозначениями:

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Рисунок 1. Обозначение фазы и нуля на схеме

На рис. 1 представлена упрощённая схема проведения одного фазного провода в квартиру от трёхфазного источника тока вместе с нулевым проводом, для которого использовано обозначение $N$. Буква же $L$ используется для обозначения фазы как обычно принято в электрике.

На рис. 2 изображено осуществление заземления непосредственно у источника тока, а символами $R_H$ обозначено сопротивление некоторого потребителя тока.

Также на этом рисунке видно, что нулевой провод проведён в квартиру непосредственно от источника тока. При этом заземлён рабочий нулевой провод также у источника. Заземление на рисунке обозначено буквами $ЗМЛ$.

На рисунке 3 представлен другой вариант проведения фазного провода с осуществлением заземления в квартире. Этот вариант является неправильным.

Нулевой провод необходимо проводить непосредственно от источника тока, иначе электрический контур будет незамкнутым.

Рисунок 2. Пример обозначений фазы и нуля в электрических схемах: фаза, ноль и земля и используемые для них буквы

На данном рисунке представлено схематическое изображение подключения розетки.

Нулевой провод обозначен буквой $N$, фазовые напряжения — буквами $L1, L2, L3$, нулевой защитный провод, совмещённый с нейтральным рабочим и проведённый от трасформатора — буквами $PEN$, а заземление на розетке, проведённое от трансформатора – буквами $PE$.

Как видно из рисунка, чтобы измерить фазное напряжение на любом участке сети, необходимо подсоединить вольтметр к нулевому и фазовому проводу.

Заземление на рисунке представлено с помощью специального символа, о котором мы расскажем вам чуть ниже.

Обозначение земли в электрике

Для проводников с напряжением до $1$ кВ заземление обычно обозначают буквами $PE$, эта аббревиатура взята из английского от слов Protective Earthing, что дословно можно перевести как “защитная земля”.

Для обозначения заземления далеко не всегда используются именно буквы, очень часто на схемах используются специальные символьные обозначения, например:

Рисунок 3. Обозначение земли на схемах

Иногда также можно встретить буквенное обозначение $GRD$, оно также произошло от английского и является сокращением слова ground (русс. “земля”), а на первом рисунке из этой статьи использовалось обозначение $ЗМЛ$.

Ну вот и всё, и мы надеемся, что наша статья помогла вам и у вас больше не возникнет вопросов, как обозначаются фаза и ноль на схеме.

Знания того, какие обозначения используются для фазы, ноля и земли на схеме помогут вам с лёгкостью починить розетку, а если вы достаточно хорошо понимаете разницу между обозначениями $N$ $L$ в электрике — то вас никогда не ударит током.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Цвета проводов: заземление, фаза, ноль

Для облегчения выполнения монтирования электропроводки, кабели изготавливаются с разноцветной маркировкой проводов. Монтаж сети освещения и подвод питания на розетки предполагает применение кабеля с тремя проводами.

Использование данной цветовой системы в разы уменьшает время ремонта, подключения розеток и выключателей. Так же данная схема минимизирует требования к квалификации монтажника. Это значит, что почти любой взрослый мужчина в состоянии сам выполнить, к примеру, установку лампы.

В данной статье мы рассмотрим как обозначается заземление, ноль и фаза. А так же другие цветовые маркировки проводов.

Цвет заземления

Цвет провода заземления, «земли» — почти всегда обозначен желто-зеленым цветом. реже встречаются обмотки как полностью желтого цвета, таки и светло-зеленого. На проводе может присутствовать маркировка “РЕ”. Так же можно встретить провода зелено-желтого цвета с маркировкой “PEN” и с синей оплеткой на концах провода в местах крепления – это заземление, совмещенное с нейтралью.

В распределительном щитке (РЩ) стоит подключать к шине заземления, к корпусу и металлической дверке щитка. Что касается распределительной коробки, то там подключение идёт к заземлительным проводам от светильников и от контактов заземления розеток. Провод «земли» не надо подключать к УЗО (устройство защитного отключения), в связи с этим УЗО устанавливают в домах и квартирах, так как обычно электропроводка выполняется только двумя проводами

Обозначение заземления на схемах:

Обычное заземление(1) Чистое заземление(2) защитное заземление(3) заземление к корпусу(4) заземление для постоянного тока (5)

Чем отличается заземление

Цвет нуля, нейтрали

Провод «ноля» — должен быть синего цвета. В РЩ надо подключать к нулевой шине, которая обозначается латинской буквой N. К ней же нужно подключить все провода синего цвета. Шина подсоединена к вводу посредством счетчика или же напрямую, без дополнительной установки автомата. В коробке распределения, все провода (за исключением провода с выключателя) синего цвета (нейтрали) соединяются и не участвуют в коммутации. К розеткам провода синего цвета «ноль» подключаются к контакту, который обозначается буквой N, которая маркируется на обратной стороне розеток.

Обозначение провода фазы не столь однозначно. Он может быть, либо коричневым, либо черным, либо красным, или же другими цветами кроме синего, зеленого и желтого. В квартирном РЩ фазовый провод, идущий от потребителя нагрузки, соединяется с нижним контактом автоматического выключателя либо к УЗО. В выключателях осуществляется коммутация фазового провода, во время выключения, контакт замыкается и напряжение подаётся к потребителям. В фазных розетках черный провод нужно подключить к контакту, который маркируется буквой L.

Как найти заземление, нейтраль и фазу при отсутствии обозначения

Если отсутствует цветовая маркировка проводов, то можно воспользоваться индикаторной отверткой для определения фазы, при контакте с ней индикатор отвертки загорится, а на проводах нейтрали и заземления – нет.

Можно воспользоваться мультиметром для поиска заземления и нейтрали. Находим отверткой фазу, закрепляем один контакт мультиметра на ней и “прощупываем” другим контактом провода, если мультиметр показал 220 вольт это – нейтраль, если значения ниже 220, то заземление.

Буквенные и цифровые маркировки проводов

Первой буквой “А” обозначается алюминий как материал сердечника, в случае отсутствия этой буквы сердечник – медный.

Буквами “АА” обозначается многожильный кабель с алюминиевым сердечником и дополнительной оплеткой из него же.

“АС” обозначается в случае дополнительной оплетки из свинца.

Буква “Б” присутствует в случае если кабель влагозащищенный и у него присутствует дополнительная оплетка из двухслойной стали.

“Бн” оплетка кабеля не поддерживает горение.

“В” поливинилхлоридная оболочка.

“Г” не имеет защитной оболочки.

“г”(строчная) голый влагозащищенный.

“К” контрольный кабель, обмотанный проволокой под верхней оболочкой.

“Р” резиновая оболочка.

“НР” негорящая резиновая оболочка.

Цвета проводов за рубежом

Цветовая маркировка проводов в Украине, России, Белорусии, Сингапуре, Казахстане, Китае, Гонконге и в странах европейского союза одинаковая: Провод заземления – Зелено-желтый

Провод нейтрали – голубой

фазы маркируется другими цветами

Обозначение нейтрали имеет черный цвет в ЮАР, Индии, Пакистане, Англии, однако это в случае со старой проводкой.

в настоящее время нейтраль синяя.

В австралии может быть синий и черный.

В США и Канаде обозначается белым. Так же в США можно найти серую маркировку.

Провод заземления везде имеет желтую, зеленую, желто-зеленую окраску, так же в некоторых странах может быть без изоляции.

Другие цвета проводов применяются для фаз и могут быть различными, кроме цветов означающих другие провода.

13 способов как сэкономить электричество

Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).

Фаза (“L”, “Line”)

Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово “фаза” означает “провод под напряжением”, “активный провод” и “линия”. Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще – запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом “L”, а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным. Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать – фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.

Ноль (“N”, “Neutre”, “Neutral”, “Нейтраль” “Нуль”)

Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как “провод без тока”, “пассивный провод” и “нейтраль”. Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом “N”. К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком “N”.

Заземление (“G”, “T”, “Terre” “Ground”, “gnd” и “Земля”)

Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом “G” или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой “Т”. Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.

Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю – то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно.

Цвета проводов в трехжильном кабеле

Для правильного соединения проводов используют их цветную маркировку, позволяющую быстро обнаружить нужный проводник в пучке. Но не все знают, как обозначается фаза и ноль в электрике, поэтому часто путают цвета, что затрудняет будущий ремонт электропроводки. В этой статье мы разберем принципы цветовой маркировки проводов и расскажем, как правильно разводить фазу, землю и ноль.

Для чего нужна цветовая маркировка

Провода нужно соединять друг с другом только в строгом соответствии. Если перепутать, то произойдет короткое замыкание, которое может привести к выходу оборудования или самого кабеля из строя, а в некоторых случаях — даже к возгоранию.

Стандартная расцветка проводов

Маркировка позволяет правильно соединять провода, быстро искать нужные контакты и безопасно работать с кабелями любых типов и форм. Маркировка, согласно ПУЭ, является стандартной. поэтому зная принципы соединения, вы сможете работать в любой стране мира.

Отметим, что старые кабеля, выпускавшиеся при СССР, имели один цвет проводника (обычно черный, синий или белый). Чтобы обнаружить нужный контакт, их приходилось прозванивать или подавать фазу поочередно на каждый провод, что приводило к необоснованным тратам времени и частым ошибкам (многие помнят свежепостроенные хрущевки, в которых при нажатии на звонок у входной двери включался свет в ванной, а при нажатии на выключатель в спальне пропадало напряжение в розетке в прихожей).

Различные цвета проводов в электрике значительно упростили процесс создания проводки, а через несколько лет стали стандартом в России, ЕС, США и других странах мира.

Земля, ноль и фаза

Всего существует три вида проводов: заземление, ноль и фаза. Расцветка наносится на весь провод, поэтому даже если вы перережете кабель посередине, то все равно сможете понять, где какой контакт. Заземление обозначается следующим образом:

  1. Желто-зеленый цвет (в абсолютном большинстве случаев).
  2. Зеленый или желтый.

В схеме электропроводки заземление обозначается аббревиатурой РЕ.

Обратите внимание: на чертежах и на сленге электриков заземление часто называется нулевой защитой. Не перепутайте ее с нулем, иначе произойдет замыкание.

Ноль в кабеле обозначается сине-белым или просто синим цветом, обозначение в схеме буквой N. Иногда его называют нейтралью или нулевым контактом, поэтому будьте внимательны и не путайте эти понятия.

Теперь разберем, какой цвет провода фазы применяется чаще всего. Здесь вам придется нелегко, поскольку вариантов может быть масса. Мы советуем идти обратным путем — сначала обнаружить желто-зеленую землю, потом синий ноль, а оставшиеся в кабеле провода будут фазой. Соединять их необходимо согласно цветов, чтобы не возникало путаницы. Чаще всего в трехжильных системах они маркируются коричневым цветом, но могут быть и иные варианты:

На схематических изображениях фазу отображают буквой L. Обнаружить ее можно тестерной отверткой или мультиметром. При соединении проводов используйте специальные зажимы или спаивайте их со смещением друг относительно друга. чтобы не произошло КЗ или окисления контактов с последующей потерей напряжения.

Классическая расцветка проводов в кабеле

Разница между нулем и землей

Некоторые начинающие электрики не знают, каким цветом провод заземления и для чего он вообще нужен. Разберем этот вопрос подробнее. По нулю и фазе протекает электрический ток, поэтому касаться к ним нельзя. Земля же служит для отвода напряжения, если оно пробьет на корпус прибора. Это своеобразная защита, которая в последние годы стала обязательной — некоторые устройства не работают, если их не заземлить.

Внимание: не игнорируйте требование к заземлению — скопившееся статическое электричество или пробой могут испортить прибор или поразить вас электрическим током.

Если вы не уверены в том, какой из проводов земля, а какой ноль, то воспользуйтесь следующими советами. Они помогут вам определиться без цветового обозначения проводов.

  1. Замеряйте сопротивление провода — оно будет менее 4 Ом (проверьте, чтобы на нем не было напряжения, чтобы не сжечь мультиметр).
  2. Найдите фазу, при помощи вольтметра измерьте напряжение между предполагаемым нулем и землей. На земле значение будет выше, чем на нуле.
  3. Если измерить мультиметром напряжение между землей и заземленным прибором (к примеру, батареей в многоэтажном доме), то вольтметр не определит напряжения. Если замерить напряжение между нулем и землей, то некое значение отобразится.

Все это справедливо только к трех- и более проводниковым кабелям. Если в кабеле всего два провода, то в них по умолчанию один будет землей (синий), второй фазой (черный или коричневый).

Соблюдайте правила соединения кабелей

Вы уже знаете, какой цвет проводов фаза, ноль, земля. Рассмотрим основной вопрос — как найти фазу. Если вы собираетесь подключить розетку, то вас, по сути, этот вопрос не волнует — нет никакой разницы, на какой контакт подавать фазу или ноль. Но с выключателем дело обстоит иначе.

Внимание: в выключателе всегда размыкается фаза, а ноль приходит на лампочку. Это необходимо для того, чтобы во время ремонта или замены лампы вас не ударило током. Фазу нужно пускать на нижний контакт патрона, ноль — на боковой.

Если в проводке два одноцветных провода, то проще всего найти фазу индикатором — при прикосновении к оголенному проводу он начинает светиться. Перед тем как прикоснуться к проводу, отключите электроэнергию, зачистите изоляцию на проводе (1 см вполне достаточно), разведите провода в разные стороны, чтобы не произошло замыкания. Затем включите электроэнергию и прикоснитесь индикатором к контакту. Большой палец руки нужно положить на верхнюю часть отвертки, там, где расположена контактная площадка. После этого светодиод на индикаторе должен засветиться. Это позволит вам найти фазу, но вот разобраться между нулем и землей устройство не поможет. Чтобы узнать, какого цвета провод заземления в трехжильном проводе, вам нужно будет воспользоваться указанными выше способами.

Найти фазу можно индикатором

Заключение

Если вы создаете новую проводку, то обязательно соблюдайте принятую в ПУЭ маркировку проводов в электрике — это поможет вам в последующем ремонте системы, ведь вы легко определите провода по цвету. Используйте желто-зеленый кабель для заземления, синий для нуля, коричневый/черный/белый для фазы. В кабелях с большим количеством фаз соединяйте контакты только по цветам, используя соответствующие зажимы и термоусадку. Если приходится работать со старой проводкой, где цвета не отвечают стандарту, то первым делом ищите фазу при помощи индикаторной отвертки. Контакт, который не светится, и будет искомым нулем.

При прокладке проводов соблюдайте правила — они должны пролегать только горизонтально и вертикально. Не нужно пытаться сэкономить, таская их по наклонной через всю стену или потолок — в будущем вы просто не сможете найти их или во время ремонта зацепите/перебьете их, что приведет к серьезным последствиям. Раз и навсегда запомните цвета проводов в трехжильном кабеле — это поможет вам в жизни, ведь любой электрик сталкивается с ремонтом розеток, выключателей, электрощитков, прокладкой новых линий и пр.

Какой буквой обозначается фаза и ноль

Особенности обозначение фазы и нуля

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

  • Красный — «+» плюс провод;
  • Черный — «-» минус провод;
  • Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

  1. Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
  2. Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
  3. При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

  1. Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
  2. Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
  3. Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
  4. Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
  5. Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

Какой буквой и цветом обозначается нуль и фаза в электрике

При самостоятельном подключении электрического оборудования – светильников, вентиляции, автомата пользователи могут обнаружить буквенные обозначения клемм. L, N в электрике – это фаза и земля, к которым проводят соответствующие кабели.

Буквенная маркировка проводов

Для бытовых и промышленных электролиний применяются изолированные провода с внутренними токопроводящими жилами. Изделия отличаются в зависимости от цвета изоляционного покрытия и маркировки. Обозначение фазы и нуля в электрике ускоряет ремонтные и монтажные работы.

Маркировка кабелей в электрических установках под напряжением до 1000 В регулируется ГОСТ Р 50462-2009:

  • в п. 6. 2.1 указывается, что нулевой проводник маркируется как N;
  • пункт 6.2.2. гласит, что провод защиты с заземлением обозначается PE;
  • в п. 6.2.12 сказано, что в электрике L является фазой.

Понимание маркировки упрощает монтажные работы в хозяйственных, жилых и административных зданиях.

L – обозначение фазы

В сети переменного тока под напряжением находится фазный провод. В переводе с английского слово Line имеет значение активный проводник, линия, поэтому маркируется буквой L. Фазные проводники обязательно покрываются цветной изоляцией, поскольку, находясь в оголенном состоянии, могут стать причиной ожогов, травм человека, возгорания или выхода из строя различного оборудования.

N – буквенный символ нуля

Знак нулевого или нейтрального рабочего кабеля – N, от сокращения терминов neutral или Null. При составлении схемы так маркируются клеммы коммутации нуля в однофазной или трехфазной сети.

Слово «ноль» используется только на территории стран СНГ, во всем мире жила называется нейтраль.

PE – индекс заземления

Если проводка заземлена, применяется буквенный маркер PE. С английского значение Protective Earthing переводится как провод заземления. Аналогично будут обозначаться зажимы и контакты для коммутации с заземляющим нулем.

Расцветка изоляционного покрытия проводников

Обозначать по цветам кабели заземления, фазы и нуля необходимо в соответствии с требованиями ПУЭ. В документе установлены различия расцветки для заземления в электрощитке, а также для нуля и фазы. Понимание цветового обозначения изоляции исключает необходимость расшифровки буквенных маркеров.

Цвет жилы заземления

На территории РФ с 1 января 2011 года действует европейский стандарт МЭК 60446:2007. В нем отмечено, что заземление имеет только желто-зеленую изоляцию. Если составляется электросхема, земля должна обозначаться как РЕ.

Жила заземления есть только в кабелях от 3-х жил.

В проводниках PEN, используемых в старых постройках, совмещены жилы земли и нуля. Изоляционное покрытие в данном случае имеет синий цвет заземления и желто-зеленые кембрики на точках соединения и концах провода. В некоторых случаях использовалась обратная маркировка – зануление желто-зеленого цвета с синими наконечниками.

Жилы земли и нуля PEN-кабелей тоньше, чем фазные.

Организация защитного заземления – обязательное условие создания электросети в жилом и промышленном строении. Его необходимость указана в ПУЭ и ГОСТ 18714-81. Стандарты гласят, что нулевое заземление должно иметь наименьший показатель сопротивления. Чтобы не запутаться, используют цветовую разметку кабелей.

Цветовое обозначение нулевых рабочих контактов

Чтобы не перепутать, где фаза, а где ноль, вместо букв L и N ориентируются на цвета кабелей. Электрические стандарты отмечают, что нейтраль бывает синего, голубого, сине-белого оттенка вне зависимости от количества жил.

Обозначить ноль можно латинской литерой N, который на схеме читается как минус. Причина прочтения – участие нуля в замыкании электроцепи.

Расцветка фазного провода

Фаза – это токоведущая линия, которая при неосторожном касании может привести к поражению током. У мастеров-новичков часто возникают сложности с поиском кабеля. Обозначается фаза черным, коричневым, кремовым, красным, оранжевым, розовым, фиолетовым, серым и белым оттенком.

Буквенный индекс фазы – L. Он используется там, где провода не размечены цветом. При подключении кабеля к нескольким фазам рядом с литерой L ставится порядковый номер или латинские буквы А, В, С. Фазу также часто маркируют как плюс.

Фазный провод не может быть синим, голубым, зеленым или желтым.

Зачем использовать цветовую маркировку

Определить L и N в электрике можно при помощи индикаторной отвертки. Понадобится прикоснуться кончиком к части изделия без изоляционного покрытия. Свечение индикатора свидетельствует о наличии фазы. Если светодиод не загорелся, жила нулевая.

Цветовое обозначение сокращает время на поиски нужного провода, устранение неисправности. Знание цветов проводников также исключает риски токового поражения.

Нюансы ручной цветовой разметки

Ручная разметка применяется в момент использования проводов одинакового цвета в домах старой застройки. Перед началом работ составляется схема с цветовыми значениями проводников. В процессе укладки помечать токоведущие жилы можно:

  • стандартными кембриками;
  • кембриками с термоусадкой;
  • изоляционной лентой.

Правила допускают использование специальных наборов для маркировки. Точки установки маркеров для обозначения нуля и фазы указаны в ПУЭ и ГОСТе. Это концы провода и места его присоединения к шине.

Специфика разметки двухжильного провода

Если подключение кабеля к сети уже сделано, можно использовать индикаторную отвертку. Сложность использования инструмента заключается в невозможности определения нескольких фаз. Их понадобится прозванивать мультиметром. Для предотвращения путаницы можно пометить электрический проводник цветом:

  • выбрать трубки с термоусадкой или изоленты для обозначения нуля и фазы;
  • работать с проводниками не по всей длине, а только на местах соединений и стыков.

Разметка трехжильного провода

Для поиска фазы, заземления и нуля в трехжильном проводе целесообразно применять мультиметр. Его ставят на режим переменного напряжения и аккуратно щупами касаются фазы, потом – оставшихся жил. Показатели тестера следует записать и сравнить. В комбинации «фаза-земля» напряжение будет меньшим, чем в комбинации «фаза-ноль».

После уточнения линий можно делать маркировку. Понять, фаза – L или N, поможет соответствующая расцветка. У нуля она будет голубой или синей, у плюса – любой другой.

Порядок разметки пятипроводной системы

Электропроводка с трехфазной сети выполняется только пятижильным кабелем. Три проводника будут фазным, один – нейтральным, один – защитным заземлением. Цветовая маркировка применяется согласно нормативным требованиям. Для защиты используется желто-зеленая оплетка, для нуля – синяя или голубая, для фазы – из перечня разрешенных оттенков.

Как маркировать совмещенные провода

Для упрощения процесса монтажа проводки используются кабели с двумя или четырьмя жилами. Линия защиты тут соединяется с нейтралью. Буквенный индекс провода – PEN, где PE обозначает заземляющий, а N – нулевой проводник.

Согласно ГОСТу, используется особая цветовая маркировка. По длине совмещенный кабель будет желто-зеленым, а кончики и точки соединения – синими.

Выделяйте основные точки проблемных мест кембриками или изолентой.

Расцветка проводки как способ ускорения монтажа

До начала действия ГОСТ Р 50462-2009 кабели маркировались белым или черным цветом. Определение фазы и нуля производилось при расключении контролькой в момент подачи питания.

Использование цветовых маркеров упрощает ремонтные работы, обеспечивает их безопасность и удобство. Ориентируясь по оттенку кабелей, мастер не потратит много времени, чтобы провести электричество в дом или квартиру.

Рассмотреть значение цветовой маркировки можно на примере светильника. Если меняется лампа, а ноль и фаза перепутаны, имеются риски травм или летального исхода от поражения током. Когда в электрике обозначение L и N выполнено по цвету, фаза выйдет на выключатель, а ноль – на источник света. Напряжение нейтрализуется, и можно будет касаться даже включенной лампочки.

Требования к расцветке проводки при монтаже

От распредкороба на выключатель протягивается медный провод с одной или двумя жилами. Количество жил зависит от количества клавиш прибора. Разрываться должна фаза, а не ноль. В процессе работы допускается использовать для запитки проводник белого цвета, делая пометку на схеме.

Розетка подключается с учетом полярности. Рабочий ноль будет слева, фаза – с правой стороны. Заземление располагается посередине устройства и зажимается клеммой.

При наличии двух кабелей одинаковой расцветки можно найти фазу и нейтраль при помощи контрольки, индикаторной отвертки, мультиметра.

На электросхеме стоит указывать, что означает L и N, но в электрике их используется несколько. На однолинейной отображена силовая часть – тип питания, количество фаз на потребителя. Здесь целесообразно начертить одну засечку на однофазной сети, три – на трехфазной и указать провода цветом. Коммутационное и защитное оборудование помечается специальными символами.

Правильная маркировка и цветовая разметка проводов обеспечивает качество монтажа и обслуживания линии. Нанесение обозначений согласно международным требованиям позволяет электрикам и домашним мастерам сориентироваться в схеме.

Обозначение фазы и нуля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

  1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
  2. 2. Возникновение пожаров.
  3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

{SOURCE}

Какими буквами обозначается фаза и ноль

Особенности обозначение фазы и нуля

Для того чтобы самостоятельно выполнить установку и подключение различных видов электрооборудования: светильников, розеток, автоматов, электроплит, бойлеров и других, нужно понимать обозначение фазы и нуля для коммутации: L (фаза), N (ноль), PE (заземление). Государственными стандартами и нормами электрической безопасности установлены правила обозначения, что упрощает определение функционального назначения жил при монтаже, чтобы подключаемое устройство смогло правильно функционировать.

Обозначение фазы и ноля

Для безопасной организации электроснабжения в жилищном и промышленном секторах соединение электросхем выполняется изолированными кабелями с внутренними жилами, различающимися между собой буквенной и цветовой маркировкой изоляционного покрытия. Маркировка L в электрике помогает монтажникам быстрее и без ошибок выполнить ремонтно-сборочные операции. Электроустановки напряжением до 1000 В относятся к бытовой сфере эксплуатации, правила обозначения электропроводов регламентируются ГОСТ Р 50462/2009. Перед проведением любых работ на электрооборудовании надо знать, как обозначается фаза и ноль на схеме.

Обозначение фазы (L) определяет жилу переменной сети под напряжением. Английское слово «фаза» — переводится как «активный провод». Фазные линии обладают повышенной опасностью для людей и домашнего имущества, поэтому, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования, их закрывают изоляцией разного цвета. Обозначаться провода должны для правильного коммутирования с требуемыми зажимами/клеммами. В случае подключения трехфазных сетей предусмотрена цифровая маркировка L1/ L2/ L3.

N обозначение получено от сокращения английского слова «neutral» — нейтральный. Именно так в мире маркируют ноль-провод. Хотя многие мастера считают, что буквенное обозначение его взято от английского «Null» — нуль.

Цветовое и буквенное обозначение

Перед началом монтажных работ электрик должен уточнить обозначения L и N в электрических схемах и обязательно их придерживаться. Государственными нормами в электротехнике установлены обозначения фаза/ноль по ГОСТу Р 50462/2009, обязывающему производителей помещать L-жилы в изоляцию, окрашенную в коричневый или черный цвет, PE-жилы в желто-зеленый. Для N-провода применяют стандартный цвет — сине-голубой либо синее основание с белой полоской.

Электрическая маркировка наносится независимо от числа жил в пучке. PE- и L-жила могут также отличаться толщиной, первая тоньше, особенно в кабелях, используемых для питания переносного электрооборудования. Специалисты рекомендуют применять одинаковый цвет жил, когда нужно выполнить ответвление одной фазы от 3-фазной. Производители могут применять разнообразную цветную маркировку жил для фазной коммутации по схеме, при этом существует запрет на смежные цвета синему, зеленому и желтому.

Обозначение фазы и нуля на английском было принято стандартами ЕС и присутствует на всех европейских электроприборах. В 2004 году были внесены изменения в цветовую идентификации проводников как часть поправки стандартов ЕС No 2: 2004 к BS 7671: 2001. В однофазных установках используются традиционные цвета красного и черного для фазы, а нейтральные проводники заменяются цветами коричневого и синего (Правило 514-03-01). Защитные проводники остаются зелеными и желтыми.

Важно! Все устройства после 31 марта 2004 года и до 1 апреля 2006 года могут быть установлены в соответствии с Поправкой No 2: 2004 или Поправкой No 1: 2002, другими словами, они могут использовать гармонизированные цвета или старые цвета, но не оба.

Обозначение плюса и минуса

Используемые стандарты будут различаться в зависимости от того, в какой стране выполняется проводка, типа электричества и других факторов. Изучение различных вариантов, которые могут использоваться в данной ситуации, имеет важное значение для безопасности на рабочем месте.

При подключении к источнику постоянного тока обычно используются 2 либо 3 провода. Окраска выглядит следующим образом:

  • Красный — «+» плюс провод;
  • Черный — «-» минус провод;
  • Белый или серый — заземляющий провод.

Обратите внимание! Надежная и разборчивая маркировка должна быть обеспечена на границе раздела, где существуют новые и старые версии цветового кода для фиксированной электропроводки. Предупреждающее уведомление также должно быть заметно на соответствующем распределительном щите, управляющем цепью.

Проверка фазы ноля

Не все производители выполняют требования по маркировке сетей, кроме того, в старых кабелях «советских времен» она вообще отсутствует, что не позволяет предварительно уточнить назначение жил. Для того чтобы в этом случает правильно установить электрооборудование, например, розетку, обозначение уточняют приборным методом и в местах соединения маркируют ручным способом термоусадочной трубкой.

При выполнении работ по проверке фаза/нуль нужно принять меры безопасности, не рекомендуется проводить эти работы персоналу, не обученному правилам безопасной эксплуатации электроустановок, поскольку при несоблюдении их человек может быть смертельно травмирован электротоком, в этом случае лучше пригласить квалифицированного электрика. Мультиметр может проверять напряжение, сопротивление и ток. Это омметр, вольтметр и амперметр в одном приборе.

Подготовка электрического мультиметра к измерениям:

  1. Устанавливают True RMS на значение «AC» или «V» с волнистой линией, выбирают приблизительное напряжение, которое нужно проверить.
  2. Вставляют черный зонд в общий (COM) порт измерителя, а красный — в тестовый порт.
  3. При проведении испытаний убеждаются, что руки не будут соприкасаться с электрической цепью под напряжением или металлическим датчиком. Нужно прикасаться только к пластиковым или изолированным ручкам зонда.

Шаблон тестирования 3-х фазной сети:

  1. Помещают черный зонд в фазу 1, а красный зонд в фазу 2. Считывают и записывают напряжение между фазами 1 и 2.
  2. Затем оставляют черный зонд на фазе 1 и перемещают красный на фазу 3, также фиксируют напряжение между фазами 1 и 3.
  3. Помещают черный зонд на фазу 2, а красный зонд на фазу 3, контролируют напряжение между фазами 2 и 3.
  4. Усредняют все три ветви, сложив общее суммарное напряжение и разделив на три, находят рабочее напряжение.
  5. Убеждаются, что все трехфазные напряжения находятся в пределах 3%.

Дополнительная информация. С помощью мультиметра возможно определить фазу в домашней однофазной сети. Диапазон измерения — выше 220 В. Щуп нужно подключить к гнезду «V», им поочерёдно прикасаются к проводам. Когда на приборе появится 8-15 В — это будет означать, что есть фаза, а ноль на шкале это нулевой провод, поскольку в нем отсутствует нагрузка.

Можно отметить, что в современных сложных схемах электроснабжения невозможно обеспечить надежность и безопасность энергосистемы в целом без применения стандартизации цветового и буквенного обозначения кабелей, которая служит единственным источником для идентификации в распределительных цепях постоянного и переменного тока.

Обозначение фазы и нуля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

  1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
  2. 2. Возникновение пожаров.
  3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

На фото ниже хороший пример как обозначаются L и N в электрике на оборудовании. В частности на фото промаркированы клеммы УЗМ (устройства защиты многофункциональное) для правильного подключения проводов.

Обозначения фазы и нуля в электрике

Монтажные работы часто приводят к появлению большого числа проводов. Как в ходе работ, так и после их завершения всегда появляется потребность в идентификации назначения проводников. Каждое соединение использует в зависимости от своей спецификации либо два, либо три проводника. Наиболее простым способом идентификации проводов и жил кабеля является окрашивание их изоляции в определенный цвет. Далее в статье мы расскажем о том,

  • как обозначается фаза и ноль способом присвоения им определенных цветов;
  • что обозначают буквы L, N, PE в электрике по-английски и какое соответствие их русскоязычным определениям,

а также другую информацию на эту тему.

Цветовая идентификация существенно уменьшает сроки выполнения ремонтных и монтажных работ и позволяет привлечь персонал с более низкой квалификацией. Запомнив несколько цветов, которыми обозначены проводники, любой домохозяин сможет правильно присоединить их к розеткам и выключателям в своей квартире.

Заземляющие проводники (заземлители)

Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.

Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.

Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т.е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

  • фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

Цвета шин и проводов на постоянном токе

  • Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

{SOURCE}

проводы n и l на схемах электропроводки, цветовая маркировка

Для монтажа или ремонта электрической сети требуется принципиальная схема. Несведущему человеку сложно понять смысл условных обозначений, которыми насыщен план подключения оборудования. Разобраться в предназначении проводов поможет обозначение фазы и нуля на английском языке.

Назначение проводов в разводке

От источника питания к потребителю электричество передаётся по многожильным проводам. Приборы и механизмы обеспечиваются энергией посредством не менее трёх линий. По кабелям фазы и нуля подаётся напряжение. Заземляющая жила защищает человека от поражения электрическим током.

Каждая линия на монтажных схемах обозначается определённым образом. Кабели, отмеченные буквами n и l, в электрике предназначены для передачи тока. «Земля» отмечается аббревиатурой PE, которая расшифровывается как Protective Earth и переводится как «защитное заземление».

Провода, предназначенные для фазы, нуля и заземления, обладают специфической окраской и маркировкой.

Различие во внешнем виде облегчает сборку сети и предотвращает ошибки электрика, приводящие к несчастному случаю или поломке прибора.

Фазовая линия

Работу сети переменного тока формируют два компонента — рабочая фаза и нулевая составляющая. Рабочая фаза, или просто фаза, является основным проводом в многожильном кабеле. По этой линии на прибор поступает электрическая энергия.

В электротехнической документации фазовый канал обозначается латинской буквой L. Допускается употребление строчной литеры l. Условному сокращению профессионалы придают разные значения. Предпочтительными вариантами считаются Lead, Live или Line. С английского языка слова переводятся соответственно как «подводящий провод», «напряжение» или «линия».

Если в цепи предусмотрено использование нескольких фазовых кабелей, то к букве добавляется номер фазы. По европейским стандартам, не допускающим изменения колеровки, фазовые провода окрашены в конкретные цвета:

  • L 1 — коричневый.
  • L 2 — чёрный.
  • L 3 — серый.

В бытовой проводке на 220 вольт используются 3 линии, предназначенные для присоединения нуля, заземления и напряжения. Поэтому единственная фазовая шина покрыта изоляцией коричневого цвета. Использование кабелей другого колера считается грубым нарушением технологических норм.

Обозначение нуля

В цепи переменного тока нулевая линия необходима для создания замкнутого контура падения напряжения на контактах электрического прибора. Вместе с рабочей фазой «нуль» является основным компонентом сети.

На принципиальных схемах нулевая фаза обозначается буквами латинского алфавита N или n. Сокращённое обозначение подразумевает понятия Null или Neutral. Словари дают переводы «Нуль» и «Нейтраль».

В зависимости от гибкости кабеля, окраска нейтрального проводника представлена вариантами синего цвета. Жёсткая одножильная шина имеет насыщенный оттенок ультрамарина. Изолирующий слой многожильного провода окрашен в светло-голубой колер.

Самодеятельные мастера иногда соединяют нейтраль и заземление, ошибочно считая, что это одно и то же. Опасное заблуждение приводит к печальным последствиям. Нулевая фаза и земельная шина выполняют отличные друг от друга функции.

Различается и окраска. Защитный провод имеет жёлто-зелёный цвет. Подключение шин различного назначения в одну линию категорически запрещено техникой безопасности.

Меры предосторожности

Правильная электропроводка выполняется по регламенту IEC 60445, принятому законодательством Европы в 2010 году. Нормы российского ГОСТа 50462−2009, которые соответствуют международным правилам, указывают цвет проводов «фаза», «ноль» и «земля».

Иногда электрикам приходится работать с сетями, которые смонтированы много лет назад, а план разводки утерян. Отсутствие принципиальной схемы делает бесполезным знание того, как обозначаются ноль и фаза. Задача электрика усложнится, если в цепи использованы провода с цветом изоляции, которая не соответствует ГОСТу.

До начала работ монтажник обязан определить назначение каждой линии с помощью контрольной лампы, индикаторной отвёртки или мультиметра. При прозванивании электрических цепей необходимо соблюдение элементарных правил техники безопасности:

  • манипуляции с индикаторной отвёрткой выполняются одной рукой;
  • свободной рукой нельзя прикасаться к металлическим конструкциям или стенам;
  • работа проводится в присутствии квалифицированного ассистента.

Выяснив, какой провод для чего предназначен, опытный специалист маркирует линии. Для этого используются специальные бирки на клеевой основе или полихлорвиниловые насадки. На поверхность маркировочного материала наносятся условные обозначения на английском языке — n, l или PE. Только после окончания определительных работ приступают к монтажу или ремонту электрического оборудования.

Понимание того, какой смысл имеют на схеме латинские буквы l и n, помогает электрику проводить монтаж и ремонт сети быстрее и качественнее. Кроме того, буквенное обозначение фазы и нуля на схеме, а также цветовая маркировка чётко определяют назначение провода, с которым работает мастер. Это предотвращает несчастные случаи на рабочем месте.

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

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.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

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


Как определить фазу и ноль индикатором-пробником. Цвета фазного провода

Генераторы, вырабатывающие на электростанциях электроэнергию, имеют три обмотки, по одному из концов которых соединяют вместе, и этот общий провод называют Ноль. Оставшиеся три свободных конца обмоток называются Фазами.

Цвета и обозначение проводов

Для того, чтобы без приборов найти фазный, нулевой и заземляющий провод электропроводки, они, в соответствии с правилам ПУЭ покрываются изоляцией разный цветов.

На фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для однофазной электропроводки напряжением переменного тока 220 В.

На этой фотографии представлена цветовая маркировка электрического кабеля для трехфазной электропроводки напряжением переменного тока 380 В.

По представленным схемам в России начали маркировать провода с 2011 года. В СССР цветовая маркировка была другая, что необходимо учитывать при поиске фазы и нуля при подключении установочных электроизделий к старой электропроводке.

Таблица цветовой маркировки проводов до и после 2011 года

В таблице представлена цветовая маркировка проводов электрической проводки, принятая в СССР и России.
В некоторых других странах цветовая маркировка отличается, за исключением желто — зеленого провода. Международного стандарта пока нет.

Обозначение L1, L2 и L3, обозначают не один и тот же фазный провод. Напряжение между этими проводами составляет 380 В. Между любым из фазных и нулевым проводом напряжение составляет 220 В, оно и подается в электропроводку дома или квартиры.

В чем отличие проводов N и PE в электропроводке

По современным требованиям ПУЭ в квартиру кроме фазного и нулевого проводов, должен подводиться еще и заземляющий провод желто — зеленого.

Нулевой N и заземляющий провода PE подключаются к одной заземленной шине щитка в подъезде дома. Но функцию выполняют разную. Нулевой провод предназначен работы электропроводки, а заземляющий – для защиты человека от поражения электрическим током и подсоединяется к корпусам электроприборов через третий контакт электрической вилки. Если произойдет пробой изоляции и фаза попадет на корпус электроприбора, то весь ток потечет через заземляющий провод, перегорят плавкие вставки предохранителей или сработает автомат защиты, и человек не пострадает.

В случае, если электропроводка проложена в помещении кабелем без цветовой маркировки то определить, где нулевой, а где заземляющий проводник приборами невозможно, так как сопротивление между проводами составляет сотые доли Ома. Единственной подсказкой может послужить тот факт, что нулевой провод заводится в электрический счетчик, а заземляющий проходит мимо счетчика.

Внимание! Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током.

Индикаторы-пробники для поиска фазы и ноля

Прибор, предназначенный для поиска ноля и фазы, называется индикатором. Широкое применение получили световые индикаторы для определения фазы на неоновых лампочках. Низкая цена, высокая надежность, долгий срок службы. В последнее время появились индикаторы и на светодиодах. Они дороже и дополнительно требуют элементов питания.

На неоновой лампочке

Представляет собой диэлектрический корпус, внутри которого находятся резистор и неоновая лампочка. Касаясь по очереди к проводам электропроводки отверточным концом индикатора, Вы по свечению неоновой лампочки находите фазу. Если лампочка засветилась от прикосновения, значит, это фазный провод. Если не светится, значит, это нулевой провод.

Корпуса индикаторов бывают разных форм, цветов, но начинка у всех одинаковая. Для исключения случайного замыкания, советую на стержень отвертки надеть трубку из изоляционного материала. Не следует индикатором откручивать или затягивать винты с большим усилием. Корпус индикатора сделан из мягкой пластмассы, стержень отвертки запрессован неглубоко и при большой нагрузке корпус ломается.

Светодиодный индикатор-пробник

Индикатор-пробник для определения фазы на светодиодах появились сравнительно недавно и завоевывают все большую популярность, так как позволяют не только найти фазу, но и прозванивать цепи, проверять исправность лампочек накаливания, нагревательных элементов бытовых приборов, выключателей, сетевых проводов и многое другое. Есть модели, с помощью которых можно определять местонахождение электропровода в стенах (чтобы не повредить при сверлении) и найти, в случае необходимости, место их повреждения.

Конструкция светодиодного индикатора-пробника, такая же, как и на неоновой лампочке. Только вместо нее используются активные элементы (полевой транзистор или микросхема), светодиод и нескольких малогабаритных батареек постоянного тока. Батареек хватает на несколько лет работы.

Для нахождения фазы светодиодным индикатором-пробником, отверточным его концом прикасаются последовательно к проводникам, при этом к металлической площадке на торце рукой касаются нельзя. Эта площадка используется только при проверке целостности электрических цепей. Если при поиске фазы Вы будете касаться этой площадки, то светодиод будет светить и при касании индикатором к нулевому проводу!

Ярко засветившийся светодиод укажет на наличие фазы. По правилам, фазный провод должен быть с правой стороны розетки. Как проверять контакты и цепи таким индикатором-пробником, подробно изложено в прилагаемой к нему инструкции.

Как самому сделать индикатор-пробник


для поиска фазы и ноля на неоновой лампочке

При необходимости можно своими руками сделать индикатор-пробник для поиска и определения фазы.

Для этого нужно к одному из выводов любой неоновой лампочки, даже стартера от светильника дневного света, припаять резистор номиналом 1,5-2 Мом и на него надеть изолирующую трубку.

Лампочку с резистором можно разместить в ручку отвертки или корпус от шариковой ручки. Тогда внешний вид самодельного индикатора-пробника, мало чем будет отличаться, от промышленного образца.

Поиск или определение фазы выполняется точно так же, как и промышленным индикатором-пробником. Удерживая лампочку за цоколь, концом резистора прикасаются к проводнику.

При подборе резистора иногда возникают трудности с определением его номинала, если на корпусе резистора вместо числа нанесены цветные кольца. С этой задачей поможет справиться онлайн калькулятор.

Почему индикатор светится


при прикосновении к нулевому проводу

Такой вопрос мне задавали многократно. Одной из причин является неправильное применение светодиодного индикатора. Как правильно держать светодиодный индикатор-пробник при поиске фазы, написано в статье выше.

Второй возможно причиной такого поведения индикатора является обрыв нулевого провода. Например, сработал автомат защиты, установленный после счетчика на нулевом проводе. В старых квартирах это не редкость и является грубым нарушением обустройства электропроводки. Необходимо в обязательном порядке удалить автомат с нулевого провода или закоротить его выводы перемычкой.

При обрыве нулевого провода на него через включенные в электросеть приборы, например, через индикатор подсветки выключателя, телевизор в дежурном режиме, любое зарядное устройство, выключенный только кнопкой пуск компьютер и другие электроприборы, поступает фаза. Индикатор это и показывает. В таком случае нулевой провод может быть опасным и прикосновение к нему недопустимо. Нужно найти и устранить обрыв нулевого провода, который может находиться и в распределительных коробках.

Как найти фазу и ноль с помощью контрольки электрика

Контролька электрика на лампочке накаливания

Для проверки наличия питающего напряжения в электрической сети ранее электрики использовали самодельную контрольку, представляющую собой маломощную лампочку накаливания, вкрученную в электрический патрон. К патрону подсоединены два проводника из многожильного провода длиной около 50 см.

Для того, чтобы проверить наличие напряжения, нужно проводниками контрольки прикоснуться к проводам электропроводки. Если лампочка засветилась, напряжение есть.

Контролька электрика на светодиоде

Контролька электрика на лампочке требует бережного отношения и занимает много места. Гораздо удобнее сделать контрольку электрика на светодиоде по нижеприведенной схеме.

Схема простая, последовательно с любым светодиодом включается токоограничивающее сопротивление. Светодиод любого типа и цвета свечения. Пользоваться ней так же, как и контролькой электрика на лампочке.

Светодиод и резистор можно разместить в корпусе от шариковой ручки подходящего размера. На фото контролька для автомобилиста. Схема такой контрольки такая же. Только в зависимости от типа используемого светодиода, резистор R1 ставится номиналом около 1 кОм.

Проверить наличие напряжения на проводах в бортовой сети автомобиля такой контролькой просто, правый конец по схеме соединяется с массой, а левым касаетесь любого контакта. Если напряжение на контакте есть, светодиод засветится. Если к положительной клемме аккумулятора прикоснуться одним концом предохранителя, а ко второму прикоснуться контролькой, то если светодиод не будет светить, значит, предохранитель в обрыве. Так можно проверять и лампочки накаливания, и наличие контакта в переключателях.

Поиск фазы при наличии нулевого и заземляющего проводников

Если требуется найти фазу в электропроводке, которая имеет фазный, нулевой и заземляющий провода, то с помощью контрольки это легко сделать. Достаточно выполнить три касания проводами контрольки. Нужно присвоить каждому проводу условный номер, например 1, 2 и 3 и по очереди прикасаться к парам проводов 1 – 2, 2 – 3, 3 – 1.

Возможно следующее поведение лампочки. Если при прикосновении к 1 – 2 лампочка не засветилась, значит, провод 3 фазный. Если светит при прикосновении к 2 – 3 и 3 – 1, значит 3 фазный. Смысл простой, при прикосновении к нулевому и заземляющему проводнику лампочка светить не будет, так как практически это проводники, на щитке соединенные вместе.

Вместо контрольки можно включить любой вольтметр переменного тока, рассчитанный на измерение напряжения не менее 300 В. Если одним щупом вольтметра прикоснуться к фазному проводу, а другим к нулевому или заземляющему, то вольтметр покажет напряжение питающей сети.

Поиск фазы и нуля контролькой

Внимание, прикосновение к любым оголенным проводникам при поиске фазы контролькой может привести к поражению электрическим током.

Делается все очень просто, один конец провода контрольки подсоединяется к зачищенной до металла трубе центрального отопления или водопровода, а другим по очереди касаетесь проводам или контактам электропроводки. При прикосновении к фазному проводу лампочка засветит.

Если до металла трубы не добраться, то можно воспользоваться водой, текущей из смесителя. Для этого включаете воду и один провод контрольки помещаете под струю воды как можно ближе к смесителю. Вторым концом провода касаетесь проводов электропроводки. Слабый свет лампочки подскажет Вам, где фаза.

В контрольку лучше всего вкрутить самую маломощную лампочку, я использовал лампочку от подсветки холодильников мощностью 7,5 Вт. Для того, чтобы дотянуться до воды, можно использовать кусок любого провода или стандартный удлинитель.

Поиск фазы и ноля вольтметром или мультиметром

Нахождение фазы вольтметром или мультиметром проводится так же способом, как и контролькой электрика, только вместо концов контрольки подключается щупы прибора.

Для определения нуля в трехфазной сети с помощью тестера или мультиметра достаточно измерять напряжение между проводами, которое между фазами будет равно 380 В, а между нулем и любой из фаз – 220 В. То есть провод, относительно которого вольтметр будет на остальных трех показывать 220 В и есть нулевой.

Поиск фазы и ноля с помощью картошки

Если у Вас под рукой не оказалось технических средств для поиска фазы, то можно с успехом воспользоваться экзотическим или народным, иначе не назовешь, способом определения фазы, посредством картошки. Не подумайте, что это шутка. Для кого-то это может быть единственно доступный метод, который можно с успехом применить на практике.

Конец одного проводника нужно подсоединить к водопроводной трубе (если она не пластиковая) или батарее отопления. Если труба окрашена, то нужно место присоединения зачистить до металла, чтобы обеспечить электрический контакт. Противоположный его конец воткнуть в срез картошки. Другой проводник тоже втыкается одним концом на максимальном расстоянии от предыдущего в картошку, вторым концом через резистор номиналом не менее 1 Мом по очереди прикасаются к проводам электропроводки. Некоторое время нужно подождать. Если на срезе картошки реакции нет, это ноль, если есть – фаза. Я не рекомендую пользоваться этим методом, если не знаете правил безопасности работы с электрическими установками.

Как видите, на фото вокруг проводов при подсоединении к фазному проводу электропроводки на поверхности среза картошки произошли изменения. При прикосновении к нулевому проводу реакции не последует.


Андрей 19.09.2012

Здравствуйте, я в хрущевке полностью поменял проводку, протянул трехжильный кабель ВВГ 3×2,5. Можно ли на этажном распределительном щитке закрепить к корпусу желтый провод заземления? Электрик с ЖЭУ сказал сделать именно так.

Александр

В квартирах хрушевок и сталинок обычно так и делают, электрик сказал правильно.

Фазовые диаграммы

| Безграничная химия

Основные характеристики фазовой диаграммы

Фазовые диаграммы полезны, потому что они позволяют нам понять, в каком состоянии материя существует при определенных условиях.

Цели обучения

Опишите основные особенности фазовой диаграммы.

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Основными особенностями фазовой диаграммы являются фазовые границы и тройная точка.
  • Фазовые диаграммы демонстрируют влияние изменений давления и температуры на состояние вещества.
  • На границах фаз сосуществуют две фазы вещества (две из которых зависят от происходящего фазового перехода).
  • Тройная точка — это точка на фазовой диаграмме, в которой три различные фазы материи сосуществуют в равновесии.
Ключевые термины
  • Тройная точка : Уникальная температура и давление, при которых твердая, жидкая и газовая фазы вещества находятся в равновесии друг с другом.
  • граница фаз : линия на фазовой диаграмме, которая указывает условия, при которых существуют два (переходных) состояния вещества в состоянии равновесия.

Фазовая диаграмма — это график, который показывает, при каких условиях температуры и давления возникают различные фазы вещества. Простейшие фазовые диаграммы относятся к чистым веществам. На этих диаграммах по оси ординат отображается давление, а по оси абсцисс — температура.

Хотя фазы концептуально просты, их трудно определить точно. Фазу системы обычно определяют как область в пространстве параметров термодинамических переменных системы (для непосредственных целей в пространстве параметров давление-температура), в которой свободная энергия системы является аналитической (то есть ее можно точно рассчитать из известных параметры системы).

Основными особенностями фазовой диаграммы являются фазовые границы и тройная точка.

  • Границы фаз или линии равновесия — это границы, которые указывают условия, при которых две фазы вещества могут сосуществовать в равновесии.
  • Тройная точка — это точка на фазовой диаграмме, где пересекаются линии равновесия — точка, в которой сосуществуют все три отдельные фазы вещества (твердое тело, жидкость, газ).

Фазовая диаграмма : На этой фазовой диаграмме, которая типична для большинства веществ, сплошные линии представляют границы фаз.Зеленая линия отмечает точку замерзания (или переход от жидкости к твердому телу), синяя линия отмечает точку кипения (или переход от жидкости к газу), а красная линия показывает условия, при которых твердое вещество может быть преобразовано непосредственно в газ. (и наоборот). Пунктирная зеленая линия заменяет сплошную зеленую линию на соответствующей фазовой диаграмме воды. Он показывает аномальное поведение воды.

Фазовая диаграмма для воды полезна, чтобы научиться анализировать эти диаграммы.Вдоль голубой границы раздела фаз вода существует как в виде пара, так и в виде жидкости. Вдоль пунктирной зеленой границы раздела фаз мы видим аномальное поведение воды: она существует как твердое тело при достаточно низких температурах и достаточно высоких давлениях. В тройной точке сосуществуют вода в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Интерпретация фазовых диаграмм

Фазовые диаграммы иллюстрируют влияние выбранных переменных системы на состояние вещества.

Цели обучения

Расшифровка фазовой диаграммы и объяснение ее назначения

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Фазовые диаграммы можно использовать для понимания диапазона термодинамических переменных, в котором чистый образец вещества существует как определенное состояние / фаза.
  • Фазовые диаграммы разделены на три однофазных области, которые охватывают пространство давление-температура, в котором существует оцениваемое вещество: жидкое, газообразное и твердое состояние.
  • Фазовые диаграммы можно использовать, чтобы понять, при каких условиях чистый образец вещества существует в двух или трех состояниях равновесия, путем изучения фазовых границ и тройной точки.
Ключевые термины
  • критическая точка : температура и давление, при которых плотность пара в газовой и жидкой фазах жидкости одинакова, при этом нет разницы между газом и жидкостью.
  • сверхкритическая жидкость : Вещество с температурой и давлением выше его собственной термодинамической критической точки, которое может диффундировать через твердые тела, как газ, и растворять материалы, как жидкость.

Фазовые диаграммы иллюстрируют влияние выбранных переменных системы на состояние вещества. Фазовые диаграммы разделены на три однофазных области, которые охватывают пространство давление-температура, в котором существует оцениваемое вещество: жидкое, газообразное и твердое состояние.Линии, разделяющие эти однофазные области, называются фазовыми границами. Вдоль фазовых границ оцениваемое вещество одновременно находится в равновесии между двумя состояниями, граничащими с фазовой границей.

Сосредоточив внимание на отдельных однофазных областях, фазовые диаграммы помогают нам понять диапазон, в котором конкретный чистый образец вещества существует как конкретная фаза. Изучая фазовые границы и тройную точку, исследователи могут использовать фазовые диаграммы, чтобы понять, при каких условиях чистый образец вещества находится в двух или трех состояниях равновесия.Фазовые диаграммы также можно использовать для объяснения поведения чистого образца вещества в критической точке.

A Типовая фазовая диаграмма : Типовая фазовая диаграмма, иллюстрирующая основные компоненты фазовой диаграммы, а также критическую точку. Пунктирная зеленая линия обозначает границу твердой и жидкой фаз для воды.

Общие наблюдения на диаграмме показывают, что определенные условия температуры и давления благоприятствуют определенным фазам вещества. Обычно:

  • Условия низкой температуры / высокого давления благоприятствуют твердому состоянию.
  • Условия умеренной температуры / умеренного давления благоприятствуют жидкому состоянию.
  • Условия высокой температуры / низкого давления благоприятствуют газообразному состоянию.

Критическая точка, которая возникает при критическом давлении (P cr ) и критической температуре (T cr ), является особенностью, которая указывает точку в пространстве термодинамических параметров, в которой оцениваются жидкое и газообразное состояния вещества. неотличимы. В этот момент и за его пределами оцениваемое вещество существует как «сверхкритическая жидкость».При температурах выше критической кинетическая энергия молекул достаточно высока, так что даже при высоких давлениях образец не может конденсироваться в жидкую фазу.

При оценке фазовой диаграммы следует отметить, что граница раздела твердое и жидкое фазы на фазовой диаграмме большинства веществ имеет положительный наклон. Это связано с тем, что твердая фаза имеет более высокую плотность, чем жидкость, поэтому увеличение давления увеличивает температуру плавления. Однако фазовая граница твердое тело-жидкость для воды является аномальной, поскольку она имеет отрицательный наклон.Это отражает тот факт, что лед имеет меньшую плотность, чем жидкая вода (хорошо известный факт: лед плавает), в отличие от большинства других веществ, которые обычно имеют более плотные твердые фазы.

Нафталиновые шарики — применение фазовых переходов : Термодинамические свойства нафталиновых шариков, сделанных из 1,4-дихлорбензола, используются для отпугивания насекомых. 1,4-Дихлорбензол возгоняется (переходит из твердого состояния в газообразное) при комнатной температуре. Выделяемый газ токсичен для насекомых.

Зная основные компоненты фазовых диаграмм и особенности фазовых диаграмм, фазовую диаграмму можно использовать, чтобы понять, как изменение термодинамических параметров влияет на состояния / фазы вещества, в котором находится образец вещества.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓
  • Образование
  • Исследовать
  • Инновации
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О Массачусетском технологическом институте
  • Подробнее ↓
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О Массачусетском технологическом институте
Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

2 Фазовые диаграммы компонентов

Поскольку мы рассматриваем систему при постоянном давлении, правило фаз в этом случае F = C +1 — Физ.Таким образом, эвтектическая точка является инвариантной точкой. Если мы изменим состава жидкости или температуры, количество фаз уменьшится до 2.

Если система содержит только чистый A, тогда система является однокомпонентной и фаза A плавится только при одной температуре, температура плавления чистого А, Т мА . Если система содержит только чистый B, то это однокомпонентная система, и B плавится только при температура плавления чистого B, T mB .

Для всех составов между чистым A и чистым B температура плавления резко возрастает. восстанавливается, и плавление начинается при температуре эвтектики T E . Обратите внимание, что для всех составов между A и B плавление также происходит в диапазоне температуры между солидусом и ликвидусом. Это верно для всех композиций. кроме одного, эвтектического. Эвтектический состав плавится только при одной температуре, Т Е .

Теперь рассмотрим кристаллизацию жидкости состава X на рисунке 1. Однако сначала мы должны сформулировать следующее правило, которое необходимо всегда соблюдать:

    Правило 1 В состоянии равновесия кристаллизация или плавление в замкнутой системе , окончательный состав системы будет идентичен исходному составу системы.

Следовательно, согласно правилу 1, состав X, который состоит из смеси 80% A и 20% B, будет иметь в качестве конечного кристаллического продукта смесь 80% кристаллов A и 20% кристаллов B.

Состав X будет полностью жидким при температуре выше T1, потому что он будет лежать в области всего Liquid. Если температура понижается до Т 1 , при T 1 кристаллов A начинают формироваться.

Дальнейшее понижение температуры вызывает образование большего количества кристаллов A. В результате жидкая композиция должна становиться более обогащенной B по мере того, как больше кристаллов A формируется из жидкость. Таким образом, при понижении температуры состав жидкости изменится от точки От 1 до точки 2 до точки 3 до точки E, когда температура понижается с T 1 до T 2 по T 3 по T E соответственно.При всех температурах от T до 1 и T E , в системе будет две фазы; жидкость и кристаллы A. At температура эвтектики, T E , кристаллы B начнут формироваться, и три фазы будут сосуществовать; кристаллы A, кристаллы B и жидкость. Температура должна оставаться на T E до исчезновения одной из фаз. Таким образом, когда жидкость кристаллизуется полностью, останется только чистое твердое вещество A и чистое твердое вещество B, и смесь этих двух твердых веществ Фазы будут в пропорциях исходной смеси, то есть 80% A и 20% B.

Историю кристаллизации состава X можно записать сокращенно как следует:

T> T 1 — вся жидкость

T 1 — T E — жидкость + A

при T E — жидкость + A + B

T E — A + B цельный

10.4-фазные диаграммы — Химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните устройство и использование типовой фазовой диаграммы
  • Используйте фазовые диаграммы для определения стабильных фаз при заданных температурах и давлениях и для описания фазовых переходов, возникающих в результате изменения этих свойств
  • Опишите сверхкритическую жидкую фазу вещества

В предыдущем модуле было описано изменение равновесного давления пара жидкости в зависимости от температуры.Учитывая определение точки кипения, графики зависимости давления пара от температуры показывают, как точка кипения жидкости изменяется с давлением. Также было описано использование кривых нагрева и охлаждения для определения точки плавления (или замерзания) вещества. Выполнение таких измерений в широком диапазоне давлений дает данные, которые могут быть представлены графически в виде фазовой диаграммы. Фазовая диаграмма объединяет графики зависимости давления от температуры для равновесия фазового перехода жидкость-газ, твердое тело-жидкость и твердое тело-газ для вещества.Эти диаграммы показывают физические состояния, которые существуют при определенных условиях давления и температуры, а также обеспечивают зависимость от давления температур фазовых переходов (точки плавления, точки сублимации, точки кипения). Типичная фазовая диаграмма чистого вещества показана на рисунке 1.

Рис. 1. Физическое состояние вещества и температуры его фазовых переходов графически представлены на фазовой диаграмме.

Чтобы проиллюстрировать полезность этих графиков, рассмотрим фазовую диаграмму для воды, показанную на рисунке 2.

Рис. 2. Оси давления и температуры на этой фазовой диаграмме воды нанесены не в постоянном масштабе, чтобы проиллюстрировать несколько важных свойств.

Мы можем использовать фазовую диаграмму для определения физического состояния образца воды при определенных условиях давления и температуры. Например, давление 50 кПа и температура -10 ° C соответствуют области диаграммы, обозначенной «лед». В этих условиях вода существует только в твердом виде (лед).«Водной» области соответствуют давление 50 кПа и температура 50 ° C — здесь вода существует только в виде жидкости. При 25 кПа и 200 ° C вода существует только в газообразном состоянии. Обратите внимание, что на фазовой диаграмме H 2 O оси давления и температуры не приведены в постоянном масштабе, чтобы можно было проиллюстрировать некоторые важные особенности, как описано здесь.

Кривая BC на рисунке 2 представляет собой график зависимости давления пара от температуры, как описано в предыдущем модуле этой главы.Эта кривая «жидкость-пар» разделяет жидкую и газообразную области на фазовой диаграмме и обеспечивает точку кипения воды при любом давлении. Например, при 1 атм температура кипения составляет 100 ° C. Обратите внимание, что кривая жидкость-пар заканчивается при температуре 374 ° C и давлении 218 атм, что указывает на то, что вода не может существовать как жидкость выше этой температуры, независимо от давления. По физическим свойствам вода в этих условиях занимает промежуточное положение между ее жидкой и газообразной фазами.Это уникальное состояние вещества называется сверхкритической жидкостью, и эта тема будет описана в следующем разделе этого модуля.

Кривая твердое тело-пар, обозначенная AB на рисунке 2, показывает температуры и давления, при которых лед и водяной пар находятся в равновесии. Эти пары данных температуры и давления соответствуют точкам сублимации или осаждения воды. Если бы мы могли увеличить масштаб линии твердое тело — газ на рисунке 2, мы бы увидели, что лед имеет давление пара около 0,20 кПа при -10 ° C.Таким образом, если мы поместим замороженный образец в вакуум с давлением менее 0,20 кПа, лед возгонится. Это основа для процесса «сублимационной сушки», часто используемого для консервирования пищевых продуктов, таких как мороженое, показанное на Рисунке 3.

Рисунок 3. Лиофилизированные продукты, такие как это мороженое, обезвоживаются путем сублимации при давлениях ниже тройной точки для воды. (кредит: ʺlwaoʺ / Flickr)

Кривая твердое тело-жидкость, обозначенная BD, показывает температуру и давление, при которых лед и жидкая вода находятся в равновесии, представляя точки плавления / замерзания воды.Обратите внимание, что эта кривая имеет небольшой отрицательный наклон (сильно преувеличенный для ясности), что указывает на то, что температура плавления воды немного снижается с увеличением давления. Вода — необычное вещество в этом отношении, так как большинство веществ демонстрируют повышение температуры плавления с увеличением давления. Такое поведение частично отвечает за движение ледников, как показано на рисунке 4. Дно ледника испытывает огромное давление из-за своего веса, который может растопить часть льда, образуя слой жидкой воды, на котором ледник может легче скользить.

Рис. 4. Огромное давление под ледниками приводит к частичному таянию с образованием слоя воды, обеспечивающей смазку, способствующую движению ледников. На этом спутниковом снимке показан приближающийся край ледника Перито-Морено в Аргентине. (предоставлено NASA)

Точка пересечения всех трех кривых обозначена буквой B на рисунке 2. При давлении и температуре, представленных этой точкой, все три фазы воды сосуществуют в равновесии. Эта пара данных температура-давление называется тройной точкой .При давлениях ниже тройной точки вода не может существовать в виде жидкости независимо от температуры.

Пример 1

Определение состояния воды
Используя фазовую диаграмму для воды, приведенную на рисунке 2, определите состояние воды при следующих температурах и давлениях:

(а) −10 ° C и 50 кПа

(б) 25 ° C и 90 кПа

(c) 50 ° C и 40 кПа

(d) 80 ° C и 5 кПа

(e) −10 ° C и 0,3 кПа

(f) 50 ° C и 0.3 кПа

Раствор
Используя фазовую диаграмму для воды, мы можем определить, что состояние воды при каждой заданной температуре и давлении следующее: (а) твердое; (б) жидкость; (c) жидкость; (г) газ; (д) твердые; (е) газ.

Проверьте свои знания
Какие фазовые изменения могут претерпевать вода при изменении температуры, если давление поддерживается на уровне 0,3 кПа? Если давление удерживается на уровне 50 кПа?

Ответ:

При 0,3 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при –58 ° C.При 50 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {l} [/ latex] при 0 ° C, [латекс] \ text {l} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при 78 ° C

Рассмотрим фазовую диаграмму для диоксида углерода, показанную на рисунке 5, в качестве другого примера. Кривая твердое тело-жидкость имеет положительный наклон, что указывает на то, что температура плавления CO 2 увеличивается с давлением, как и для большинства веществ (вода является заметным исключением, как описано ранее). Обратите внимание, что тройная точка намного выше 1 атм, что указывает на то, что диоксид углерода не может существовать в виде жидкости в условиях атмосферного давления.Вместо этого охлаждение газообразного диоксида углерода до 1 атм приводит к его осаждению в твердом состоянии. Точно так же твердый диоксид углерода не плавится при давлении 1 атм, а вместо этого сублимируется с образованием газообразного CO 2 . Наконец, обратите внимание, что критическая точка для углекислого газа наблюдается при относительно умеренных температуре и давлении по сравнению с водой.

Рис. 5. Оси давления и температуры на этой фазовой диаграмме диоксида углерода не приведены в постоянном масштабе, чтобы проиллюстрировать несколько важных свойств.

Пример 2

Определение состояния диоксида углерода
Используя фазовую диаграмму для диоксида углерода, показанную на рисунке 5, определите состояние CO 2 при следующих температурах и давлениях:

(а) −30 ° C и 2000 кПа

(б) −60 ° C и 1000 кПа

(c) −60 ° C и 100 кПа

(d) 20 ° C и 1500 кПа

(e) 0 ° C и 100 кПа

(f) 20 ° C и 100 кПа

Раствор
Используя приведенную фазовую диаграмму для диоксида углерода, мы можем определить, что состояние CO 2 при каждой заданной температуре и давлении следующее: (a) жидкость; (б) твердые; (c) газ; (г) жидкость; е) газ; (е) газ.

Проверьте свои знания
Определите фазовые изменения, которым углекислый газ претерпевает при изменении его температуры, таким образом поддерживая постоянное давление на уровне 1500 кПа? При 500 кПа? При каких примерных температурах происходят эти фазовые переходы?

Ответ:

при 1500 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {l} [/ latex] при -45 ° C, [латекс] \ text {l} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при –10 ° C;

при 500 кПа: [латекс] \ text {s} \; {\ longrightarrow} \; \ text {g} [/ latex] при –58 ° C

Если мы поместим образец воды в герметичный контейнер при 25 ° C, удалим воздух и позволим установиться равновесию испарения и конденсации, у нас останется смесь жидкой воды и водяного пара с давлением 0.03 атм. Четко прослеживается четкая граница между более плотной жидкостью и менее плотным газом. По мере увеличения температуры давление водяного пара увеличивается, как описано кривой жидкость-газ на фазовой диаграмме для воды (рис. 2), и сохраняется двухфазное равновесие жидкой и газообразной фаз. При температуре 374 ° C давление пара повысилось до 218 атм, и любое дальнейшее повышение температуры приводит к исчезновению границы между жидкой и паровой фазами.Вся вода в контейнере теперь находится в одной фазе, физические свойства которой являются промежуточными между газообразным и жидким состояниями. Эта фаза вещества называется сверхкритической жидкостью , а температура и давление, выше которых существует эта фаза, являются критической точкой (рис. 6). Выше критической температуры газ не может быть сжижен независимо от того, какое давление приложено. Давление, необходимое для сжижения газа при его критической температуре, называется критическим давлением.Критические температуры и критические давления некоторых распространенных веществ приведены в таблице 6.

Вещество Критическая температура (K) Критическое давление (атм.)
водород 33,2 12,8
азот 126,0 33,5
кислород 154,3 49,7
диоксид углерода 304.2 73,0
аммиак 405,5 111,5
диоксид серы 430,3 77,7
вода 647,1 217,7
Таблица 6.
Рис. 6. (a) Герметичный контейнер с жидким диоксидом углерода немного ниже его критической точки нагревается, что приводит к (b) образованию сверхкритической жидкой фазы.Охлаждение сверхкритической жидкости снижает ее температуру и давление ниже критической точки, что приводит к восстановлению отдельных жидких и газовых фаз (c и d). Цветные поплавки показывают разницу в плотности между жидким, газообразным и сверхкритическим состояниями текучей среды. (кредит: модификация работы «mrmrobin» / YouTube)

Понаблюдайте за переходом из жидкости в сверхкритическую для диоксида углерода.

Подобно газу, сверхкритическая жидкость будет расширяться и заполнять контейнер, но ее плотность намного больше, чем типичная плотность газа, обычно близкая к плотности жидкости.Подобно жидкостям, эти жидкости способны растворять нелетучие растворенные вещества. Однако они практически не проявляют поверхностного натяжения и обладают очень низкой вязкостью, поэтому они могут более эффективно проникать в очень маленькие отверстия в твердой смеси и удалять растворимые компоненты. Эти свойства делают сверхкритические жидкости чрезвычайно полезными растворителями для широкого спектра применений. Например, сверхкритический диоксид углерода стал очень популярным растворителем в пищевой промышленности, который используется для удаления кофеина из кофе, удаления жиров из картофельных чипсов и экстракции вкусовых и ароматических соединений из цитрусовых масел.Это нетоксично, относительно недорого и не считается загрязняющим веществом. После использования CO 2 можно легко восстановить, снизив давление и собрав образовавшийся газ.

Пример 3

Критическая температура углекислого газа
Если мы встряхнем углекислый огнетушитель в прохладный день (18 ° C), мы услышим, как внутри цилиндра плещется жидкий CO 2 . Однако в жаркий летний день (35 ° C) в этом же цилиндре нет жидкости.Объясните эти наблюдения.

Раствор
В прохладный день температура CO 2 ниже критической температуры CO 2 , 304 K или 31 ° C (Таблица 6), поэтому жидкий CO 2 присутствует в цилиндр. В жаркий день температура CO 2 превышает его критическую температуру 31 ° C. Выше этой температуры никакое давление не может привести к сжижению CO 2 , поэтому в огнетушителе нет жидкого CO 2 .

Проверьте свои знания
Аммиак можно сжижить путем сжатия при комнатной температуре; кислород не может быть сжижен в этих условиях. Почему два газа ведут себя по-разному?

Ответ:

Критическая температура аммиака составляет 405,5 К, что выше комнатной температуры. Критическая температура кислорода ниже комнатной; таким образом кислород нельзя сжижать при комнатной температуре.

Кофе без кофеина с использованием сверхкритического CO

2

Кофе — второй по популярности товар в мире после нефти.Во всем мире люди любят кофе за аромат и вкус. Многие из нас также зависят от одного компонента кофе — кофеина — который помогает нам двигаться утром или оставаться бодрым днем. Но в конце дня стимулирующий эффект кофе может помешать вам уснуть, поэтому вы можете пить кофе без кофеина вечером.

С начала 1900-х годов для обеззараживания кофе использовалось множество методов. У всех есть свои преимущества и недостатки, и все они зависят от физических и химических свойств кофеина.Поскольку кофеин представляет собой несколько полярную молекулу, он хорошо растворяется в воде, полярной жидкости. Однако, поскольку многие из более чем 400 соединений, которые способствуют вкусу и аромату кофе, также растворяются в H 2 O, процессы декофеинизации в горячей воде также могут удалить некоторые из этих соединений, отрицательно влияя на запах и вкус кофе без кофеина. Дихлорметан (CH 2 Cl 2 ) и этилацетат (CH 3 CO 2 C 2 H 5 ) имеют аналогичную полярность с кофеином и поэтому являются очень эффективными растворителями для экстракции кофеина, но оба также удаляют некоторые компоненты вкуса и аромата, а их использование требует длительного времени экстракции и очистки.Поскольку оба эти растворителя токсичны, высказывались опасения по поводу воздействия остаточного растворителя, остающегося в кофе без кофеина.

Сверхкритическая флюидная экстракция с использованием диоксида углерода в настоящее время широко используется как более эффективный и экологически безопасный метод удаления кофеина (рис. 7). При температурах выше 304,2 К и давлениях выше 7376 кПа CO 2 представляет собой сверхкритическую жидкость, обладающую свойствами как газа, так и жидкости. Как газ, он проникает глубоко в кофейные зерна; как жидкость, он эффективно растворяет определенные вещества.Сверхкритическая экстракция углекислым газом из пропаренных кофейных зерен удаляет 97-99% кофеина, оставляя неизменными вкусовые и ароматические соединения кофе. Поскольку CO 2 представляет собой газ при стандартных условиях, его удаление из экстрагированных кофейных зерен легко выполняется, как и извлечение кофеина из экстракта. Кофеин, полученный из кофейных зерен с помощью этого процесса, является ценным продуктом, который впоследствии можно использовать в качестве добавки к другим продуктам питания или лекарствам.

Рисунок 7. (a) Молекулы кофеина имеют как полярные, так и неполярные области, что делает его растворимым в растворителях различной полярности. (b) На схеме показан типичный процесс удаления кофеина с участием сверхкритического диоксида углерода.

Условия температуры и давления, при которых вещество находится в твердом, жидком и газообразном состояниях, суммированы на фазовой диаграмме для этого вещества. Фазовые диаграммы представляют собой комбинированные графики трех кривых равновесия давления-температуры: твердое тело-жидкость, жидкость-газ и твердое тело-газ.Эти кривые представляют отношения между температурами фазовых переходов и давлениями. Точка пересечения всех трех кривых представляет тройную точку вещества — температуру и давление, при которых все три фазы находятся в равновесии. При давлениях ниже тройной точки вещество не может существовать в жидком состоянии независимо от его температуры. Конец кривой жидкость-газ представляет собой критическую точку вещества, давление и температуру, выше которых жидкая фаза не может существовать.

Химия: упражнения в конце главы

  1. По фазовой диаграмме воды (Рисунок 2) определите состояние воды при:

    (а) 35 ° C и 85 кПа

    (б) −15 ° C и 40 кПа

    (в) −15 ° C и 0,1 кПа

    (d) 75 ° C и 3 кПа

    (e) 40 ° C и 0,1 кПа

    (f) 60 ° C и 50 кПа

  2. Какие фазовые изменения произойдут, когда вода подвергнется воздействию переменного давления при постоянной температуре 0,005 ° C? При 40 ° C? При -40 ° С?
  3. Скороварки позволяют готовить пищу быстрее, поскольку более высокое давление внутри скороварки увеличивает температуру кипения воды.В конкретной скороварке есть предохранительный клапан, который настроен на выпуск пара, если давление превышает 3,4 атм. Какая приблизительная максимальная температура может быть достигнута внутри этой скороварки? Объясните свои рассуждения.
  4. По фазовой диаграмме диоксида углерода на Рисунке 5 определите состояние CO 2 при:

    (а) 20 ° C и 1000 кПа

    (б) 10 ° C и 2000 кПа

    (c) 10 ° C и 100 кПа

    (г) −40 ° C и 500 кПа

    (e) −80 ° C и 1500 кПа

    (f) −80 ° C и 10 кПа

  5. Определить фазовые изменения, которым подвергается углекислый газ при изменении давления, если температура поддерживается на уровне –50 ° C? Если поддерживать температуру -40 ° C? При 20 ° C? (См. Фазовую диаграмму на рисунке 5.)
  6. Рассмотрим баллон, содержащий смесь жидкой двуокиси углерода в равновесии с газообразной двуокисью углерода при начальном давлении 65 атм и температуре 20 ° C. Нарисуйте график, изображающий изменение давления в цилиндре со временем, когда газообразный диоксид углерода выделяется при постоянной температуре.
  7. Сухой лед, CO 2 ( с ), не тает при атмосферном давлении. Он сублимируется при температуре −78 ° C. При каком минимальном давлении CO 2 ( с ) расплавится с образованием CO 2 ( л )? Примерно при какой температуре это произойдет? (См. Диаграмму фазы на рисунке 5.)
  8. Если сильный шторм приводит к отключению электричества, возможно, потребуется использовать бельевую веревку для сушки белья. Во многих частях страны в разгар зимы одежда быстро замерзает, когда ее вешают на веревку. Если не пойдет снег, они все равно высохнут? Поясните свой ответ.
  9. Можно ли сжижать азот при комнатной температуре (около 25 ° C)? Можно ли сжижать диоксид серы при комнатной температуре? Объясни свои ответы.
  10. Элементарный углерод состоит из одной газовой фазы, одной жидкой фазы и двух различных твердых фаз, как показано на фазовой диаграмме:

    (a) На фазовой диаграмме отметьте газовую и жидкую области.

    (б) Графит — наиболее стабильная фаза углерода при нормальных условиях. На фазовой диаграмме отметьте графитовую фазу.

    (c) Если графит при нормальных условиях нагревается до 2500 К, а давление повышается до 10 10 Па, он превращается в алмаз. Обозначьте алмазную фазу.

    (d) Обведите каждую тройную точку на фазовой диаграмме.

    (e) В какой фазе находится углерод при 5000 K и 10 8 Па?

    (f) Если температура образца углерода повышается с 3000 K до 5000 K при постоянном давлении 10 6 Па, какой фазовый переход происходит, если он есть?

Глоссарий

критическая точка
температура и давление, выше которых газ не может конденсироваться в жидкость
фазовая диаграмма
График давление-температура, обобщающий условия, при которых могут существовать фазы вещества
сверхкритическая жидкость
вещество при температуре и давлении выше его критической точки; обладает промежуточными свойствами между газообразным и жидким состояниями
тройная точка
температура и давление, при которых паровая, жидкая и твердая фазы вещества находятся в равновесии

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

2.При низком давлении и 0,005 ° C вода представляет собой газ. Когда давление увеличивается до 4,6 торр, вода становится твердой; по мере увеличения давления он становится жидкостью. При 40 ° C вода при низком давлении представляет собой пар; при давлениях выше примерно 75 торр он превращается в жидкость. При -40 ° C вода переходит из газа в твердое тело, когда давление увеличивается выше очень низких значений.

4. (а) жидкость; (б) твердые; (c) газ; (г) газ; е) газ; (е) газ

6.

8.Да, лед будет возвышенным, хотя на это может потребоваться несколько дней. Лед имеет небольшое давление пара, и некоторые молекулы льда образуют газ и выходят из кристаллов льда. Со временем все больше и больше твердого вещества превращается в газ, пока в конечном итоге одежда не высохнет.

10. (а)

(б)

(в)

(г)

(д) жидкая фаза (е) сублимация

Диаграмма потока данных

с примерами

Пример системы CS

Диаграмма потока данных представляет собой иерархическую диаграмму, состоящую из:

  1. Контекстная диаграмма (концептуально нулевой уровень)
  2. Уровень 1 DFD
  3. И возможный уровень 2 DFD и дальнейшие уровни функциональной декомпозиции в зависимости от сложности вашей системы

Контекст DFD

На рисунке ниже показана контекстная диаграмма потока данных, созданная для системы обслуживания клиентов железнодорожной компании.Он содержит процесс (форму), который представляет систему для моделирования, в данном случае « CS System ». Он также показывает участников, которые будут взаимодействовать с системой, называемые внешними объектами. В этом примере CS Assistant и Passenger — это два объекта, которые будут взаимодействовать с системой. Между процессом и внешними объектами существуют потоки данных (соединители), указывающие на наличие обмена информацией между объектами и системой.

Context DFD — это вход в модель потока данных. Он содержит один и только один процесс и не показывает никаких хранилищ данных.

Уровень 1 DFD

На рисунке ниже показан уровень 1 DFD, который представляет собой декомпозицию (т. Е. Разбивку) процесса системы CS, показанного в контексте DFD. Прочтите диаграмму, а затем мы познакомим вас с некоторыми ключевыми концепциями, основанными на этой диаграмме.

Пример диаграммы потока данных системы CS содержит четыре процесса, два внешних объекта и четыре хранилища данных.Хотя нет никаких рекомендаций по проектированию, которые регулируют расположение фигур в диаграмме потока данных, мы склонны помещать процессы посередине, а хранилища данных и внешние объекты по бокам, чтобы упростить понимание.

На основе диаграммы мы знаем, что Пассажир может получить Транспортные данные из процесса Запрос Транспортных Деталей , и подробности предоставляются хранилищами данных Транспортные Детали и Статистика в реальном времени по железной дороге .В то время как данные, хранящиеся в Transport Details , являются постоянными данными (обозначены меткой «D»), данные, хранящиеся в Railway Live Statistic , являются временными данными, которые хранятся в течение короткого времени (обозначены меткой «T»). Форма выноски используется для перечисления деталей, которые могут быть запрошены пассажиром.

CS Assistant может инициировать процесс Buy Souvenir , в результате чего сведения о заказе будут сохранены в хранилище данных Order .Хотя покупатель — это реальный человек, который покупает сувенир, именно CS Assistant получает доступ к системе для хранения деталей заказа. Поэтому мы делаем поток данных из CS Assistant в процесс Buy Souvenir .

CS Assistant также может инициировать процесс Купить билет , предоставив сведения о заказе , и эти данные будут снова сохранены в хранилище данных заказа . Диаграмма потока данных — это диаграмма высокого уровня, которая нарисована с высокой степенью абстракции.Изображенный здесь порядок хранилища данных не обязательно подразумевает реальную базу данных заказов или таблицу заказов в базе данных. Способ физического хранения деталей заказа должен быть определен позже при внедрении системы.

Наконец, CS Assistant может инициировать процесс Report Lost , предоставив сведения об инциденте и предмете , и эта информация будет сохранена в базе данных Lost Item .

Советы и предостережения по схеме потока данных

Указание типа данных с помощью D, M и T

Каждое хранилище данных, отображаемое на диаграмме потока данных, имеет префикс в виде буквы, которая по умолчанию — «D».Буква указывает, какие данные хранятся в хранилище данных. Буква «D» используется для обозначения постоянных компьютеризированных данных, которые, вероятно, являются наиболее распространенным типом данных в типичной информационной системе. Помимо компьютеризированных данных, данные могут также временно храниться в течение короткого времени. Мы называем этот тип данных временными данными и обозначается буквой «T». Иногда данные хранятся без использования компьютера. Мы называем этот вид данных ручными данными и обозначается буквой «M». Наконец, если данные хранятся без использования компьютера, а также хранятся в течение короткого времени, это называется ручными переходными данными и обозначается T (M).

Будьте в курсе уровня детализации

В этом примере диаграммы потока данных слово «детали» используется много раз при маркировке данных. У нас есть «детали транспортировки» и «детали заказа». Что, если мы напишем их явно как «информация о маршруте, время поездов и задержки», «название сувенира, количество и сумма» и «тип и сумма билета»? Это правильно? Что ж, однозначного ответа на этот вопрос нет, но попробуйте задать себе вопрос, принимая решение. Зачем вы рисуете DFD?

В большинстве случаев диаграмма потока данных рисуется на ранней стадии разработки системы, где многие детали еще не подтверждены.Использование общих терминов, таких как «детали», «информация», «учетные данные», безусловно, оставляет место для обсуждения. Однако использование общих терминов может привести к отсутствию деталей и сделать дизайн утраченным. Так что это действительно зависит от цели вашего дизайна.

Не перетягивать

В диаграмме потока данных мы фокусируемся на взаимодействии между системой и внешними сторонами, а не на внутренней связи между интерфейсами. Следовательно, потоки данных между интерфейсами и используемыми хранилищами данных считаются выходящими за рамки и не должны отображаться на диаграмме.

Не путайте поток данных и поток процесса

Некоторые дизайнеры могут чувствовать себя некомфортно, когда сталкиваются с коннектором, соединяющим хранилище данных с процессом, без указания шага запроса данных на диаграмме. Некоторые дизайнеры попытаются поместить запрос, прикрепленный к соединителю между процессом и хранилищем данных, пометив его как «запрос» или «запрос на что-то», что, безусловно, не нужно.

Имейте в виду, что диаграмма потоков данных была разработана для представления обмена информацией.Соединители в диаграмме потока данных предназначены для представления данных, а не для представления потока процесса, шага или чего-либо еще. Когда мы обозначаем поток данных, который заканчивается в хранилище данных, «запросом», это буквально означает, что мы передаем запрос как данные в хранилище данных. Хотя это может иметь место на уровне реализации, поскольку некоторые СУБД действительно поддерживают использование функций, которые принимают некоторые значения в качестве параметров и возвращают результат, однако на диаграмме потока данных мы склонны рассматривать хранилище данных как единственного держателя данных. который не обладает способностью к обработке.Если вы хотите смоделировать поток системы или процесс, вместо этого вы можете использовать диаграмму действий или диаграмму бизнес-процессов BPMN. Если вы хотите смоделировать внутреннюю структуру хранилища данных, вы можете использовать Entity Relationship Diagram.

Общие сведения о группе трансформаторов Vector (часть 1)

Введение

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных обмоток, по одному на каждую фазу, и трех наборов вторичных обмоток, намотанных на один и тот же железный сердечник. Можно использовать отдельные однофазные трансформаторы и подключать их внешне для получения тех же результатов, что и у трехфазного блока.

Общие сведения о векторной группе трансформатора (часть 1)

Первичные обмотки подключаются одним из нескольких способов. Две наиболее распространенные конфигурации — это треугольник, в котором полярный конец одной обмотки соединен с неполярным концом следующей, и звезда, в которой все три неполярных (или полярных) конца соединены вместе. Аналогично подключаются вторичные обмотки. Это означает, что первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть подключены одинаково (треугольник-треугольник или звезда-звезда) или по-разному (треугольник-звезда или звезда-треугольник).

Важно помнить, что формы сигналов вторичного напряжения совпадают по фазе с формами сигналов первичной обмотки, когда первичная и вторичная обмотки соединены одинаковым образом. Это состояние называется « без фазового сдвига ».

Но когда первичная и вторичная обмотки подключены по-разному, формы сигналов вторичного напряжения будут отличаться от соответствующих форм сигналов первичного напряжения на 30 электрических градусов. Это называется фазовым сдвигом на 30 градусов. Когда два трансформатора соединены параллельно, их фазовые сдвиги должны быть одинаковыми; в противном случае при подаче напряжения на трансформаторы произойдет короткое замыкание.”


Основная идея обмотки

Переменное напряжение, приложенное к катушке, будет индуцировать напряжение во второй катушке, где две катушки связаны магнитным путем. Фазовое соотношение двух напряжений зависит от того, каким образом соединены катушки. Напряжения будут либо синфазными, либо смещенными на 180 градусов.

Когда в обмотке трехфазного трансформатора используются 3 катушки, существует ряд вариантов. Напряжения катушек могут быть синфазными или смещенными, как указано выше, с катушками, соединенными звездой или треугольником, и, в случае обмотки звездой, точка звезды (нейтраль) выведена на внешний вывод.


Шесть способов подключения звездообразной обмотки:

Шесть способов подключения звездообразной обмотки

Шесть способов подключения дельта-обмотки:

Шесть способов подключения дельта-обмотки

Полярность

Напряжение переменного тока, приложенное к катушке, будет индуцировать напряжение за секунду катушка, где два соединены магнитным путем. Фазовое соотношение двух напряжений зависит от того, в каком направлении подключены катушки. Напряжения будут либо синфазными, либо смещенными на 180 градусов.

Когда в обмотке трехфазного трансформатора используются 3 катушки, существует ряд вариантов.Напряжения катушек могут быть синфазными или смещенными, как указано выше, с катушками, соединенными звездой или треугольником, и, в случае обмотки звездой, точка звезды (нейтраль) выведена на внешний вывод.

Аддитивная и вычитающая полярность трансформатора

Когда пара катушек трансформатора имеет одинаковое направление, чем напряжение, индуцированное в обеих катушках, находится в одном направлении от одного конца к другому. Когда две катушки имеют противоположное направление намотки, чем напряжение, индуцированное в обеих катушках, находится в противоположном направлении.


Обозначения соединения обмотки

  • Первый символ: для высокого напряжения : Всегда заглавные буквы.
  • D = треугольник, S = звезда, Z = соединенная звезда, N = нейтраль
  • Второй символ: для низкого напряжения : всегда маленькие буквы.
  • d = треугольник, s = звезда, z = соединенная звезда, n = нейтраль.
  • Третий символ: Смещение фаз, выраженное числом часов (1,6,11)
Пример — Dyn11

Трансформатор имеет первичную обмотку, соединенную треугольником ( D ), вторичную обмотку, соединенную звездой ( y ). ) с вынесенной звездой ( n ) и фазовым сдвигом на 30 градусов вперед ( 11 ).

Путаница возникает в обозначениях повышающего трансформатора. Как указано в стандарте IEC60076-1 , используются последовательные обозначения HV-LV. Например, повышающий трансформатор с соединенной треугольником первичной обмоткой и вторичной соединенной звездой обозначается не как «dY11», а как «Yd11». Цифра 11 указывает, что обмотка НН опережает ВН на 30 градусов.

Трансформаторы, изготовленные в соответствии со стандартами ANSI, обычно не имеют векторной группы, указанной на паспортной табличке, вместо этого предоставляется векторная диаграмма, показывающая взаимосвязь между первичной и другими обмотками.


Vector Group of Transformer

Обмотки трехфазного трансформатора можно соединить несколькими способами. По соединению обмоток определяется векторная группа трансформатора.

Векторная группа трансформатора указывается на заводской табличке трансформатора производителем. Векторная группа указывает разность фаз между первичной и вторичной сторонами, обусловленную конкретной конфигурацией соединения обмоток трансформатора.

Определение векторной группы трансформаторов очень важно перед параллельным подключением двух или более трансформаторов.Если два трансформатора с разными векторными группами соединены параллельно, то существует разность фаз между вторичной обмоткой трансформаторов, и между двумя трансформаторами протекает большой циркулирующий ток, что очень вредно.


Сдвиг фаз между обмотками ВН и НН

В качестве опорного вектора берется вектор для обмотки высокого напряжения. Смещение векторов других обмоток от опорного вектора при вращении против часовой стрелки представлено с помощью циферблата часов.

IS: 2026 (Часть 1V) -1977 дает 26 наборов соединений звезда-звезда, звезда-треугольник и звезда зигзаг, дельта-дельта, дельта-звезда, дельта-зигзаг, зигзагообразная звезда, зигзаг-дельта. Смещение вектора обмотки низкого напряжения изменяется от нуля до -330 ° с шагом -30 °, в зависимости от способа подключения.

Вряд ли какая-либо энергосистема поддерживает такое разнообразие подключений. Некоторые из часто используемых соединений со сдвигом фаз 0, -300, -180 ″ и -330 ° (установка часов 0, 1, 6 и 11).

Сначала идет символ обмотки высокого напряжения, за ним следуют символы обмоток в убывающей последовательности напряжения. Например, трансформатор 220/66/11 кВ, соединенный звездой, звездой и треугольником, и векторы обмоток 66 и 11 кВ со сдвигом фаз 0 ° и -330 ° с опорным вектором (220 кВ) будут представлены как Yy0 — Yd11 .

Цифры (0, 1, 11 и т. Д.) Относятся к сдвигу фаз между обмотками ВН и НН с использованием обозначения циферблата. Вектор, представляющий обмотку ВН, взят за эталон и установлен на 12 часов.Чередование фаз всегда против часовой стрелки. (Международный принят).

Используйте индикатор часов в качестве индикатора фазового сдвига. Поскольку на часах 12 часов, а круг состоит из 360 °, каждый час представляет 30 °. Таким образом, 1 = 30 °, 2 = 60 °, 3 = 90 °, 6 = 180 ° и 12 = 0 ° или 360 °.

Минутная стрелка установлена ​​на 12 часов и заменяет линейное напряжение нейтрали (иногда мнимое) обмотки ВН. Это положение всегда является ориентиром.

Пример
  • Цифра 0 = 0 °, что фазор LV находится в фазе с фазором HV
    Цифра 1 = запаздывание на 30 ° (LV отстает от HV на 30 °), потому что вращение происходит против часовой стрелки.
  • Цифра 11 = запаздывание на 330 ° или опережение на 30 ° (LV отстает от HV на 30 °)
  • Цифра 5 = запаздывание на 150 ° (запаздывание LV по HV на 150 °)
  • Цифра 6 = запаздывание на 180 ° (отставание LV от HV на 180 °). °)

Когда трансформаторы работают параллельно, важно, чтобы любой фазовый сдвиг был одинаковым для каждого из них. Параллельное соединение обычно происходит, когда трансформаторы расположены в одном месте и подключены к общей шине (сгруппированы) или расположены в разных местах с вторичными клеммами, подключенными через распределительные или передающие цепи, состоящие из кабелей и воздушных линий.

lag 9023 Dd9 Dy11
Фазовый сдвиг (градус) Соединение
0 Yy0 Dd0 Dz0
30 lag Yd4 9023 lag Yd4 Dd2 Dz2
120 запаздывание Dd4 Dz4
150 запаздывание Yd5 Dy5 Yz8 9023 lag6 9089 9089 9037 9023 lag6 903
150 свинец Yd7 Dy7 Yz7
120 свинец Dd8 Dz8
60 свинец Yz11

Фазные вводы на трехфазном трансформаторе имеют маркировку ABC, UVW или 123 (заглавная сторона HV, строчная буква LV).Двухобмоточные трехфазные трансформаторы можно разделить на четыре основные категории

Группа Часы TC
Группа I 0 часов, 0 ° треугольник / треугольник, звезда / звезда
Группа II 6 часов, 180 ° дельта / дельта, звезда / звезда
Группа III 1 час, -30 ° звезда / треугольник, дельта / звезда 0 (Phase Shift 0) Clock Notation 0 (Phase Shift 0)
Clock Notation 1 (Phase Shift -30)
Clock Notation 1 (Phase Shift -30)
Clock Notation 2 (Phase Shift -60)
Clock Notation 2 (Phase Shift -60)
Обозначение тактовой частоты 4 (сдвиг фазы -120)
Обозначение тактовой частоты 4 (фазовое смещение -120)
Обозначение тактовой частоты 5 (фазовое смещение -150)
Обозначение тактовой частоты 5 (фазовое смещение -150)
Обозначение тактовой частоты 6 (фазовый сдвиг +180)
Обозначение тактовой частоты 6 (фазовый сдвиг +180)
Обозначение тактовой частоты 7 (Phase Shift +150)
Clock Notation 7 (Phase Shift +150)
Clock Notation 11 (Phase Shift +30)
Clock Notation 11 (Phase Shift +30)

Продолжение следует…

6.Фазовые переходы — Введение в статистическую механику

По мере того, как вы меняете макроскопические переменные системы, иногда ее свойства резко меняются, часто драматически. способ. Например, он может превратиться из твердого вещества в жидкость или из жидкости в газ. Это примеры фазы переходы . Цель этой главы — понять, почему происходят фазовые переходы, и изучить их свойства.

6.1. Качественное описание фазовых переходов

В качестве знакомого примера рассмотрим поведение воды при изменении температуры.Может существовать в жидком, твердом (ледяная) и газовая (паровая) фазы. На рис. 6-1 показано, как каждая из этих фаз выглядит на молекулярном уровне. Давайте рассмотрим каждый из них по очереди.

Рисунок 6-1. Молекулы воды разделены на твердую, жидкую и газовую фазы

В твердой фазе молекулы образуют кристалл. Они расположены в правильном порядке, который повторяется снова и снова. Каждая молекула прочно удерживается на месте водородными связями с соседними молекулами. Это делает его очень низким энергопотреблением. государственный.Чтобы переместить молекулу с ее места в кристалле, вам нужно разорвать эти водородные связи. С другой стороны, это также состояние с очень низкой энтропией. Молекулы почти полностью неподвижны, они не могут делать ничего, кроме вибрации. вокруг их фиксированных позиций.

В жидкой фазе молекулы больше не образуют повторяющийся узор. Они все еще плотно сбиты вместе, и по-прежнему образуют много водородных связей (хотя и не так много, как в твердой фазе). Но они в постоянном движении, ломаются связи и формирование новых по мере движения.Следовательно, жидкая фаза имеет более высокую энергию, чем твердая фаза, но и более высокая энтропия.

В газовой фазе молекулы больше не упаковываются вместе. Они расходятся, чтобы заполнить все доступное пространство. им. Это означает, что водородных связей очень мало, поэтому энергия намного выше. Но поскольку каждая молекула имеет тем больше свободы передвижения, энтропия тоже намного выше.

(Это описание является небольшим упрощением. Например, вода на самом деле имеет не менее 15 (!) Различных твердых фаз, каждый из них характеризуется различным расположением атомов в кристалле.Но для наших целей мы можем игнорировать эти осложнений и просто думайте о «льде» как об одной фазе.)

Так в какой из этих фаз вы ожидаете его найти? Конечно, у того, у кого меньше всего свободной энергии! И это зависит от температуры. При очень низкой температуре в \ (E-TS \) преобладает энергия, поэтому твердая фаза стабильный. По мере увеличения температуры энтропия становится более важной, заставляя ее переходить в жидкость, а затем газовая фаза.

Предположим, вы начали при очень низкой температуре, поэтому вода находится в твердой форме, а затем постепенно добавляете к ней тепла.Как ты делаешь Итак, температура повышается. Молекулы остаются в своих фиксированных положениях в кристаллической решетке, но их вибрации становятся более быстрыми и энергичными. При повышении температуры разница в свободной энергии между твердой и жидкой фаз неуклонно становится меньше.

Это продолжается до тех пор, пока вода не достигнет температуры, при которой свободная энергия твердой и жидкой фаз точно равна равный. В этот момент две фазы имеют равные вероятности равновесия.Но это не значит, что лед сразу начинает таять! Для этого ему нужно больше энергии. Помните, что жидкая фаза имеет более высокую энергию, чем твердая фаза. Итак, теперь вы должны добавить еще немного тепла. Но на этот раз температура не повышается. Вместо этого тепло уходит на преобразование воды из твердой в жидкую форму, при этом температура остается постоянной.

(На самом деле температура, вероятно, действительно на мгновение повысится, по крайней мере, в части системы. Это приводит к тому, что жидкость фаза должна иметь более низкую свободную энергию, чем твердая фаза, поэтому тает немного воды.Когда он тает, кинетическая энергия преобразуется к потенциальной энергии, поскольку водородные связи разрываются, поэтому температура снова снижается. Как только вы позволите системе полностью уравновешивается, в результате часть льда растает и температура осталась прежней.)

Это продолжается до тех пор, пока весь лед не растает. Теперь температура может снова начать повышаться. Разница в энергии между двумя фазами называется скрытой теплотой перехода. Это количество «дополнительного тепла», которое вы должны добавить к система для преобразования одной фазы в другую, тепла, которое не способствует изменению температуры.Каждый раз, когда ты наблюдать скрытое тепло, это верный признак того, что фазовый переход произошел.

6.2. Фазовые диаграммы

В предыдущем разделе мы рассмотрели, как фаза системы может изменяться в зависимости от температуры. Конечно, то же самое верно для любой другой макроскопической переменной. Стабильная фаза — это та, свободная энергия которой самая низкая, поэтому любая переменная что влияет на свободную энергию, также может влиять на фазу.

Диаграмма, показывающая стабильную фазу системы для каждой комбинации макроскопических переменных, называется ее фазой . диаграмма .На рисунке 6-2 показана схематическая фазовая диаграмма воды в зависимости от температуры. и давление. Реальная фазовая диаграмма, конечно, намного сложнее; как я уже говорил ранее, вода на самом деле имеет огромное количество разных фаз. Но эта упрощенная диаграмма дает основные характеристики для текущего обсуждения.

Рисунок 6-2. Принципиальная фазовая диаграмма для воды

Обратите внимание, что линия, разделяющая твердую и жидкую фазы, близка к прямой вертикальной линии; изменение давления очень мало влияет на температуру перехода.И твердая, и жидкая фазы плотные и в основном несжимаемые, поэтому перепады давления на них мало влияют. Напротив, газовая фаза очень сжимаема. Если вы увеличиваете давление, его объем (а значит, и энтропия) уменьшается, так что это имеет большое влияние на переход температура.

Мы можем говорить об этом более количественно. Для точки на кривой сосуществования фаз (линия, разделяющая две фазы), фазы имеют равную свободную энергию. Рассмотрим две фазы, обозначенные 1 и 2, и предположим, что соответствующие макроскопические переменные давление и температура.Для произвольной точки \ ((P, T) \) на кривой сосуществования можно записать:

(1) \ [E_1 + PV_1 — TS_1 = E_2 + PV_2 — TS_2 \]

Теперь предположим, что мы перемещаемся на бесконечно малое расстояние \ ((dP, dT) \) вдоль кривой. Поскольку новая точка также находится на кривая сосуществования, свободные энергии и там должны быть равны:

(2) \ [E_1 + (P + dP) V_1 — (T + dT) S_1 = E_2 + (P + dP) V_2 — (T + dT) S_2 \]

Вычитание уравнения (1) из уравнения (2) дает

\ [dP \ cdot V_1 — dT \ cdot S_1 = dP \ cdot V_2 — dT \ cdot S_2 \]

Перестановка терминов дает:

(3) \ [\ frac {dP} {dT} = \ frac {S_1-S_2} {V_1-V_2} \]

Это называется уравнением Клаузиуса-Клапейрона .В нем говорится, что наклон кривой сосуществования в любой точке равен просто определяется разницей в объеме и энтропии между двумя фазами.

Твердая и жидкая фазы воды имеют очень небольшую разницу в объеме, поэтому наклон большой по величине. Это также отрицательный: кривая сосуществования наклонена влево. Вода довольно необычна тем, что ее объем действительно увеличивается. немного, когда он замерзает, поэтому \ (S_1-S_2 \) и \ (V_1-V_2 \) имеют противоположные знаки. Напротив, газовая фаза имеет гораздо больший объем, чем жидкая фаза, поэтому наклон кривой сосуществования жидкости и газа меньше по величине, и положительный.

Поскольку две кривые имеют разные уклоны, они сближаются по мере снижения давления и в конечном итоге встречаются. Точка пересечения называется тройной точкой . Это уникальное давление и температура, при которых твердое тело, жидкая и газовая фазы имеют одинаковую свободную энергию, поэтому все три фазы могут существовать одновременно. Еще ниже давления, жидкой фазы больше нет. Система переходит непосредственно с твердого тела на газ (процесс, называемый сублимация ) без какой-либо промежуточной формы.Независимо от того, какую температуру вы выберете, твердая или газовая фаза будет всегда имеют более низкую свободную энергию, чем жидкая фаза.

Уравнение Клаузиуса-Клапейрона также можно записать в другой форме. Предположим, что система находится на фазовом сосуществовании кривой и полностью находится в фазе 1. Теперь рассмотрим термодинамический процесс, в котором мы добавляем тепло до тех пор, пока оно не исчезнет. полностью перешел в фазу 2, но температура не изменилась. Напомним, что для бесконечно малого изменения энергии на \ (dE = T dS \).{S_2} dS \] \ [E_2-E_1 = T (S_2-S_1) \]

Следовательно, уравнение (3) может быть записано

(4) \ [\ frac {dP} {dT} = \ frac {E_2-E_1} {T (V_1-V_2)} \]

Это говорит о том, что наклон кривой пропорционален скрытой теплоте перехода \ (E_2-E_1 \).

6.3. Критические точки

Еще раз взгляните на рис. 6-2. Стрелка вверху сосуществования твердого и жидкого кривой, чтобы указать, что это продолжается вечно. Независимо от того, насколько высоко вы оказываете давление, всегда будут два разных фазы и переход между ними.Но переход жидкость-газ — другое дело. Кривая сосуществования идет только пока что то кончается. Точка, в которой он заканчивается, называется критической точкой . За пределами этой точки нет более длинные отдельные жидкая и газовая фазы, всего одна фаза, называемая сверхкритической жидкостью .

Чтобы понять, почему это происходит, подумайте, как жидкая и газовая фазы изменяются при повышении давления. Жидкость фазу трудно сжимать, поэтому перепады давления на нее мало влияют.С другой стороны, газовая фаза очень сжимаемый. По мере увеличения давления его объем неуклонно уменьшается. Это, конечно, означает, что его энтропия также уменьшается: меньший объем означает меньшее количество возможных положений для каждой молекулы. В то же время его энергия также уменьшается. Поскольку молекулы прижимаются ближе друг к другу, им становится легче образовывать водородные связи, поэтому среднее количество водородных связей неуклонно увеличивается.

В результате по мере увеличения давления разница свободной энергии между двумя фазами уменьшается.В конце концов она достигает нуля, и разницы в свободной энергии больше нет. Вот что происходит в критическая точка.

Чтобы было ясно, дело не только в том, что больше нет разницы в свободной энергии. Больше нет никакой разницы между фазами . Существенную разницу между твердым телом и жидкостью можно описать двумя числами: среднее расстояние между молекулами и среднее количество водородных связей на молекулу. В жидкой фазе молекулы держаться близко друг к другу, удерживаясь вместе водородными связями.В газовой фазе они распределяются, чтобы заполнить все доступные объем. Но что, если у них нет лишнего объема для заполнения? Если давление достаточно высокое, в системе больше нет способность увеличивать свою энтропию за счет расширения. В этом случае больше нет различия между двумя фазы. Это происходит в критический момент. Помимо этого, фазового перехода больше нет, только одна фаза.

Почему кривая сосуществования твердой и жидкой фаз продолжается вечно, а кривая жидкость-газ заканчивается в критической точке? Какие отличается ли эти два перехода таким разным поведением? Ответ, оказывается, заключается в симметрия.

В физике симметрия системы — это способ преобразования системы, который оставляет ее неизменной. Подумайте о квадрате, Например. Если повернуть его на 90 градусов вокруг центра, он не изменится. То же самое верно, если вы повернете его на 180 или 270 градусов. В каждом случае вращение отображает квадрат обратно на себя, так что у вас остается идентичный квадратный. Вы также можете отразить квадрат относительно горизонтальной, вертикальной или диагональной линии, проходящей через его центр. Каждый из них симметрия квадрата.Совокупность всех симметрий системы называется ее группой симметрии .

Жидкая и газовая фазы воды не имеют симметрии. Они состоят из молекул, расположенных случайным образом, не следуя никаким регулярный узор, поэтому нет трансформации, которая оставила бы их неизменными. С другой стороны, твердая фаза делает имеют симметрии. Например, если вы переместите весь кристалл ровно на один шаг решетки, это отобразит решетку обратно на себя. Также есть способы повернуть или отразить кристалл, оставив его неизменным.

Твердая фаза всегда обладает этой симметрией, независимо от давления и температуры. Нет смысла в фазе диаграмма, на которой их нет. Точно так же на фазовой диаграмме нет точки, в которой жидкая фаза имеет эти симметрии. Вот почему переход от одного к другому всегда должен включать резкий переход в симметрия которой формируется или разрушается. Напротив, поскольку жидкая и газовая фазы имеют одинаковые группы симметрии, вы можете проследить путь по фазовой диаграмме, который постоянно меняется одна на другую.

Эта идея называется принципом симметрии Ландау . В нем говорится, что если две фазы имеют разные группы симметрии, они всегда должны разделяться фазовым переходом. Независимо от того, какой путь вы выберете между ними, должна быть какая-то точка который система резко переходит от одной фазы к другой.

6.5. Модель Ising

Теперь, когда у вас есть качественное понимание того, как происходят фазовые переходы, я хочу взять один пример и поработать. N \ sigma_i — J \ sum _ {} \ sigma_i \ sigma_j \ end {split} \]

\ (\ sigma_i \) — спин i-го атома.Он равен либо 1 (вращение вверх), либо -1 (вращение вниз). Первая сумма описывает взаимодействие спинов с внешним магнитным полем \ (H \). Энергия минимальна, когда вращение идет параллельно к внешнему магнитному полю. Вторая сумма берется только по парам (i, j), которые являются ближайшими соседями в сетке, и описывает взаимодействие спинов друг с другом. Энергия взаимодействия пары соседних спинов равна минимум, когда они указывают в одном направлении, если \ (J> 0 \), или когда они указывают в противоположных направлениях, если \ (J <0 \).

На рис. 6-3 показана двухмерная сетка атомов, но вы можете так же легко определить одномерную или трехмерные модели Изинга. Фактически, вы даже можете определять модели Изинга более чем в трех измерениях, хотя Конечно, это больше не соответствует никакому физическому расположению атомов. Размерность определяет, сколько терминов входят во вторую сумму уравнения (5). В измерениях \ (d \) каждый спин имеет \ (2d \) ближайшие соседи.

Важным макроскопическим свойством модели Изинга является намагниченность , определяемая

(6) \ [M \ Equiv \ langle \ sigma_i \ rangle = \ frac {\ sum_i \ sigma_i} {N} \]

Мы хотим понять, как \ (M \) изменяется при изменении других макроскопических переменных, таких как \ (H \) и \ (T \), и чтобы определить, претерпевает ли система когда-либо фазовый переход.Для этого нам необходимо рассмотреть баланс между два конкурирующих фактора: энергия и энтропия.

С энтропией справиться легче. Фактически, мы уже решили эту проблему в разделе 3.1! В этом разделе мы рассмотрели набор из \ (N \) молекул кислорода, которые могут каждый находится в левой или правой половине комнаты, тогда как теперь у нас есть набор из \ (N \) спинов, каждый из которых может быть запущен или вниз. Физически это совершенно разные ситуации, но математически они идентичны: \ (N \) независимые переменные, каждая из которых может принимать два возможных значения.Мы обнаружили, что плотность состояний равна

.

(7) \ [\ Omega (m) = \ frac {N!} {M! (N-m)!} \]

, где \ (m \) теперь количество вращений, направленных вверх. Энтропия тогда определяется как \ (S = k \ mathrm {log} (\ Omega) \), а намагниченность равна

(8) \ [M = \ frac {(+ 1) (m) + (-1) (N-m)} {N} = \ frac {2m} {N} -1 \]

С энергией справиться сложнее. Модель Изинга может демонстрировать различное поведение в зависимости от значений. из \ (H \) и \ (J \).Чтобы понять диапазон возможностей, давайте рассмотрим несколько конкретных случаев.

\ (H = 0, J> 0 \): в этом случае энергия минимизируется, когда каждый спин имеет одинаковое значение, поэтому \ (\ sigma_i \ sigma_j = 1 \) для каждая пара взаимодействующих спинов. Поэтому наиболее вероятные микросостояния соответствуют \ (M = 1 \) и \ (M = -1 \). Не имеет значения , какое значение оно имеет. Все вращения вверх или все вращения вниз имеют одинаковые энергии, поэтому их вероятности равновесия равны. С другой стороны, это может быть очень сложно для система для перехода между ними.Первоначально каждое вращение, которое вы выполняете, увеличивает энергию системы. На низком температура, преодоление барьера может занять слишком много времени, поэтому система эффективно замораживается в одном государство или другое.

Это еще один вид нарушения эргодичности. Это более конкретно известно как спонтанное нарушение симметрии . В Система обладает внутренней симметрией, так что изменение направления каждого вращения не влияет на энергию. Для каждого Возможно микросостояние, существует другое микросостояние с такой же энергией и противоположным спином.По мнению ансамбля среднее значение, поэтому мы должны найти \ (\ langle M \ rangle = 0 \). Но на практике симметрия нарушается. Система всегда находится около один из двух минимумов энергии в \ (\ langle M \ rangle = 1 \) или \ (\ langle M \ rangle = -1 \), но он не может переключаться между ними. То, в каком мы его находим, полностью определяется начальными условиями. В Усредненная по времени намагниченность отлична от нуля, в отличие от средней по ансамблю.

При высокой температуре дело совсем другое.Энтропия максимальна, когда половина спинов указывает вверх, а половина — вверх. вниз: прямо на пике энергетического барьера! При достаточно высокой температуре энтропия будет преобладать над энергией, количество вращений вверх и вниз будет примерно одинаковым, а средняя намагниченность будет равна 0.

Это определенно звучит так, как будто может состоять из двух фаз: низкотемпературная фаза, в которой нарушена симметрия, и \ (\ langle M \ rangle \ ne 0 \); и высокотемпературная фаза, где преобладает энтропия и \ (\ langle M \ rangle = 0 \).Но происходит ли это изменение постепенно с повышением температуры? Или есть температура, при которой фаза происходит переход и намагниченность резко падает до 0? Это еще предстоит выяснить.

\ (H = 0, J <0 \): в этом случае энергия минимизируется, когда \ (\ sigma_i \ sigma_j = -1 \) для каждой пары взаимодействующих спинов. Каждое вращение должно указывать в противоположном направлении всем своим соседям. Представьте себе шахматную доску, где черный квадраты имеют вращение вверх, а белые квадраты - вниз.Это минимальная энергетическая конфигурация.

Этот случай также связан со спонтанным нарушением симметрии. Если вместо этого белые квадраты будут вращаться вверх, а черные квадраты имеют замедленное вращение, энергия также низкая. И так же, как и в случае \ (J> 0 \), существует большой энергетический барьер между это два состояния с минимальной энергией, поэтому при низкой температуре переход системы между ними будет невозможен.

Однако есть важное отличие. В этом случае низкотемпературная фаза также имеет \ (\ langle M \ rangle = 0 \), поэтому даже если произойдет фазовый переход, мы не сможем его обнаружить, отслеживая намагниченность.Тем не менее, эти две фазы сильно отличаются друг от друга. Например, низкотемпературная фаза еще есть дальний заказ . Если вы знаете ценность одного конкретного вращения, это дает информацию о вероятных значение каждого второго спина в системе, даже если оно произвольно удалено! Если вы заметите черный квадрат, Вращение вверх, вы можете догадаться, что у каждого другого черного квадрата также есть вращение вверх, и у каждого белого квадрата есть вращение вниз. (Вы не точно, , конечно, знают состояния других спинов.Возможно, тот, который вы измерили, был перевернут тепловым колебания. Но у вас все равно есть более чем четные шансы сделать это правильно, и это верно независимо от того, насколько далеко друг от друга находятся два спины есть.) Высокотемпературная фаза не имеет дальнего порядка. Если вы знаете цену одного вращения, вы можете сделать хорошее предположение о значениях его ближайших соседей (они, скорее всего, указывают в противоположном направлении), но количество информации быстро уменьшается с увеличением расстояния.

\ (H \ ne 0, J = 0 \): в этом случае спины вообще не взаимодействуют друг с другом.Мы эффективно занимаемся \ (N \) независимых спинов, и энергия минимизируется, когда все они указывают в том же направлении, что и внешний магнитное поле. Трудно понять, как это могло вызвать фазовый переход. При низкой температуре все спины будут стремиться выровняться с \ (H \). При высокой температуре энтропия будет преобладать, и мы ожидаем, что направления вращения быть случайным. Но поскольку каждое вращение не зависит от всех остальных, коллективное поведение должно быть идентично среднее поведение любого отдельного спина, взятого отдельно.Средняя намагниченность должна плавно изменяться с температура, предсказываемая распределением Максвелла-Больцмана для изолированного спина.

У этого футляра есть одна очень странная особенность. Энергия минимальна, когда каждый спин параллелен \ (H \). Когда вы переворачиваете вращается по одному, энергия и энтропия неуклонно возрастают. Это продолжается до тех пор, пока не выпадет половина спинов, а половина. снижаются, при этом энтропия максимальна. По мере того, как вы продолжаете переворачивать больше вращений, энергия продолжает расти, но энтропия начинает уменьшаться с до .Это продолжается до тех пор, пока все вращения не будут направлены против \ (H \), после чего энергия максимальна, а энтропия вернулась к своему минимальному значению.

Значит, энтропия может уменьшаться с увеличением энергии. Неужели это так странно? Что ж, помните, что температура определяется \ (\ frac {1} {T} = \ frac {\ partial S} {\ partial E} \). Если \ (S \) уменьшается с \ (E \), это означает, что температура отрицательный!

Как температура может быть отрицательной? Что это вообще значит? Мы нашли в разделе 4.1 эта температура измеряет среднюю кинетическую энергию на степень свободы. Как может быть кинетическая энергия? отрицательный? Но, конечно, я только что дал ключ к загадке: в модели Изинга нет кинетической энергии! Это это сильно упрощенная модель, которая полностью исключает любое движение атомов, составляющих сетку. В любой реальной системе конечно, атомы могли бы двигаться, у них была бы кинетическая энергия, а энтропия этих степеней свобода монотонно увеличивалась бы с энергией.

Отрицательная температура — это , все еще хорошо определенное понятие, но оно также является эзотерическим. Редко для настоящего физическая система должна иметь отрицательную температуру, и вполне возможно, что вы никогда с ней не столкнетесь. {- H / kT}} \\ & = \ mathrm {tanh} (H / kT) \ end {split} \]

Обратите внимание, что намагниченность зависит только от \ (H \) и \ (T \) через их отношение \ (H / T \).{H / kT} \ to 0 \) и \ (\ langle \ sigma \ rangle \ to -1 \). Вращение просто выравнивается с магнитным полем.

В пределе высокой температуры (или слабого магнитного поля) обе экспоненты переходят в 1 и \ (\ langle \ sigma \ rangle \ to 0 \). В этом случае спин с равной вероятностью может быть обнаружен в любом состоянии, поэтому средняя намагниченность равна нулю.

Теперь рассмотрим полную модель Изинга. Поскольку спины не взаимодействуют друг с другом, каждый из них просто ведет себя как описано выше. Среднее по спинам идентично среднему по ансамблю для одного спина, а намагниченность дается

(11) \ [M = \ mathrm {tanh} (H / kT) \]

6.7. Теория среднего поля

Теперь рассмотрим случай, когда \ (J \ ne 0 \). В принципе, нам просто нужно записать свободную энергию и найти состояние что минимизирует его для каждого значения \ (H \) и \ (T \). Легче сказать, чем сделать! В одном измерении расчет достаточно прост. В двух измерениях это чрезвычайно сложно. В трех измерениях он имеет никогда не было успешно решено. К сожалению, это типично для большинства реальных задач физики: они слишком сложны, чтобы решить точно.Нам нужно использовать другой подход: либо сделать упрощающие предположения, которые позволят нам их решить. приблизительно, или используйте компьютер для их численного решения.

Очень распространенная методика изучения фазовых переходов называется Теория среднего поля . Это не столько конкретный приближение как общая идея, которая может быть применена разными способами к разного рода задачам. Всегда вовлекает усреднение по колебаниям, замена деталей более простым расчетом, который (надеюсь) соответствует им в среднем смысл.N \ sigma_i \]

Но она имеет точно такую ​​же форму, что и невзаимодействующая модель Изинга, которую мы изучали в предыдущем разделе! В внешнее магнитное поле только что было заменено эффективным «средним полем» \ (H + 2dJM \), которое объединяет внешнее поле со средним полем, создаваемым ближайшими соседями каждого спина. Поэтому мы можем использовать уравнение (11) написать

(14) \ [M = \ mathrm {tanh} \ left (\ frac {H + 2dJM} {kT} \ right) \]

Обратите внимание, что намагниченность \ (M \) появляется с обеих сторон этого уравнения.Нам нужно решить эту проблему, чтобы найти значения \ (M \) дают самосогласованные решения в приближении среднего поля. Если их больше одного Решение, мы можем оценить свободную энергию каждого из них, чтобы определить, какое из них наиболее стабильно.

Рисунок 6-4. \ (y = M \) и \ (y = \ mathrm {tanh} \ left (\ frac {H + 2dJM} {kT} \ right) \) построены друг против друга для различных значений \ (H \) и \ (J \). Точки пересечения являются решениями уравнению (14). (а) \ (H = 0 \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = \ frac {1} {2} \). (б) \ (H = \ frac {kT} {2} \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = \ frac {1} {2} \).(c) \ (H = 0 \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = 2 \). (d) \ (H = kT \), \ (\ frac {2dJ} {kT} = 2 \).

Мы можем легко сделать это численно для любых значений \ (H \), \ (J \) и \ (T \). Рисунок 6-4 показывает левую и правую части уравнения (14), построенные друг против друга для различных значения. Для простоты я буду рассматривать только случай \ (J> 0 \). Есть несколько основных возможностей:

  • Если \ (2dJ / kT \ le 1 \), существует ровно одно решение. Это соответствует \ (M = 0 \), если \ (H = 0 \) (Рисунок 6-4 (а)). В противном случае \ (M \) имеет тот же знак, что и \ (H \). (Рисунок 6-4 (б)).Система намагничивается приложенным полем.
  • Если \ (2dJ / kT> 1 \), может быть до трех решений (рисунок 6-4 (c)). Какой бы ни был самая низкая свободная энергия будет стабильной. Пока температура достаточно низкая, чтобы энергия преобладала над энтропия, которая всегда будет той, при которой система наиболее сильно намагничена в направлении \ (H \). Если \ (H = 0 \), оба намагниченных раствора имеют одинаковую энергию и одинаково устойчивы. (Решение рядом с \ (M = 0 \) все еще нестабильно, будучи состоянием высокой энергии.)
  • Если \ (H \) достаточно велико, есть только одно решение (рис. 6-4 (d)). Единственный возможность состоит в том, что система намагничивается приложенным полем.

Рисунок 6-5. Фазовая диаграмма модели Изинга

Объединение этих наблюдений дает фазовую диаграмму, показанную на рисунке 6-5. При низкой температуре фазовая диаграмма разделена на две фазы, соответствующие \ (M> 0 \) и \ (M <0 \). Стабильная фаза - это та для которых \ (M \) имеет тот же знак, что и \ (H \), но намагниченность остается ненулевой даже в пределе \ (Н \ к 0 \).Таким образом, система претерпевает фазовый переход, при котором \ (M \) изменяется скачком по мере того, как пересекает кривую сосуществования в точке \ (H = 0 \). Эти фазы называются ферромагнитными , в зависимости от способа железо ( ferrum на латыни) может быть намагничено внешним полем, а затем остается намагниченным, даже когда внешнее поле удалено.

Размер несплошности уменьшается с ростом температуры и достигает нуля при критической температуре. \ (T_C = 2dJ / k \).То есть кривая сосуществования заканчивается в критической точке. За пределами \ (T_C \) есть только один фаза, в которой \ (M \) непрерывно изменяется и всегда параллельна \ (H \). В отличие от ферромагнитных фаз, \ (M = 0 \) всякий раз, когда \ (H = 0 \). Эта фаза считается парамагнитной .

Все это звучит разумно, но правильно ли? Теория среднего поля является приближением. Насколько хорошо приближение Это? Насколько точны его результаты?

Наше упрощение заключалось в замене среднего значения по ближайшим соседям одного спина на среднее значение по всем спинам в вся система.Интуитивно мы могли бы ожидать, что чем больше соседей у ​​каждого спина, тем лучше приближение этого будет. Действительно, это ожидание оказалось правильным.

В одном измерении, где у каждого спина есть только два соседа, теория среднего поля терпит неудачу. Точный расчет показывает, что ферромагнитная фаза устойчива только при \ (Т = 0 \). Для любой ненулевой температуры система парамагнитный.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *