Ноль в строительстве это

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Как в дома приходит НУЛЕВОЙ проводник? Отследили путь от электростанции к розетке! #энерголикбез

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Источник: zandz.com

Фаза и ноль в электрике — это должен знать каждый

Сразу оговоримся – эта статья не предназначена для электриков: им и так все изложенное в ней давно и хорошо известно. Поэтому автор просит профессионалов воздержаться от едких комментариев, хотя и будет рад принципиальным замечаниям по существу. Целевая же аудитория настоящей публикации – это те владельцы домов и квартир, кто пока делает первые шаги в освоении электрики, те, для кого данная область – «тёмный лес», порой вызывающая даже какой-то «суеверный страх». Вот этим людям действительно будет немаловажно получить хотя бы начальные понятия о том, в каком виде электричество, без которого современную жизнь представить невозможно, попадает в наш дом.

Фаза и ноль в электрике – это необходимо знать каждому!

Всем, надо полагать, известно то, что электричество в бытовом его использовании передается по проводам, заведенным откуда-то извне в дом или квартиру. То, что этих проводов – несколько, в том числе наиболее часто упоминающиеся фазный и нулевой. А вот что такое фаза и ноль в электрике – многим непонятно: в чем разница между ними, какую функцию каждый из них выполняет, насколько велика опасность, от них исходящая? И есть ли еще какие-то провода, кроме нуля и фазы, а если есть – то зачем они нужны?

Знание этих основополагающих моментов наверняка пригодится как в разрезе обеспечения собственной безопасности, так и с прикладной точки зрения, так как некоторые электротехнические работы можно выполнить и самостоятельно.

Общие понятия о переменном токе, применяемом в домашних сетях

Трудно будет понять предназначение фазы и нуля, если не иметь представления о самой сути переменного электрического тока с точки зрения физики. А начать нужно с самых азов, уделив хотя бы минимум внимания основополагающим понятиям.

Электрический заряд

Все взаимодействия тел в природе имеют общую природу. Это и неудивительно – любое вещество, без исключения, состоит из молекул, те, в свою очередь – из атомов. А атом – это положительно заряженное ядро с определенным количеством протонов, и вращающимися вокруг него по орбитам отрицательно заряженными электронами. Таким образом – отдельно взятый атом это «сбалансированная» система с нулевым зарядом, так как количество отрицательно заряженных электронов равно количеству протонов, несущих положительный заряд.

Модель атома углерода – вокруг положительно заряженного ядра по орбиталиям вращаются отрицательные электроны.

Часть электронов, находящихся на близких к ядру орбиталиях, никогда не меняют своего расположения – они называются связанными и постоянно остаются в границах атома. Но некоторые электроны на внешних орбиталиях вполне могут взаимодействовать с соседними атомами, участвуя в химических реакциях или в электромагнитных физических взаимодействиях. Такие электроны называются валентными, а сама валентность того или иного вещества является важнейшей характеристикой его химической активности или способности к образованию свободных отрицательных зарядов – электронов.

Обилием потенциально свободных электронов славятся металлы – их количество в сформировавшейся кристаллической решетке этих материалов настолько велико, что речь в некоторых физических моделях порой даже идет речь о своеобразном «электронном газе».

Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.

Этот так называемый «газ» представляет собой совокупность непрочно связанных с молекулярной решеткой электронов, находящихся в хаотичном движении, но при создании требуемых условий – способных переносить заряд в нужном направлении на значительные расстояния.

Иллюстрация для облегчения общего понятия о свободных электронах в проводнике.

Давайте взглянем на иллюстрацию выше. Тело металлического проводника (поз. 1) представляет собой кристаллическую решетку (поз. 2) из атомов (в некоторых случаев – более крупных молекул) металла (химического элемента или сплава). В любом из этих атомов часть электронов связаны неразрывно с ядром 9поз. 3), и тем самым предопределяют, можно сказать, химическую уникальность материала.

Но весьма значительное количество электронов (поз. 4) с ядром практически не связано, или связь может легко нарушиться под внешним воздействием электромагнитных полей. Именно этот «массив» и становится «переносчиком» электрического тока в металлическом проводнике.

Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.

Здесь не зря сделано уточнение о металлическом проводнике. Дело в том, что в газообразной или жидкой среде переносчиками тока становятся ионы – атомы или молекулы, потерявшие электрон или приобретшие его из-за особенностей среды. Там имеются свои особенности, и в рамках данной публикации они рассматриваться не будут. Тем более что у нас разговор нацелен на фазу и ноль домашней электрической сети, а в ней не используется передача энергии ни в жидкой, ни в газообразной среде.

А какое взаимодействие оказывают заряды друг на друга?

Это все весьма доходчиво сформулировано в теории французского физика Шарля-Огюстена-Де-Кулона, занимавшегося этими вопросами в качестве одного из пионеров электрики еще в конце XVIII века. Конечно, опыты проводились им на достаточно примитивном оборудовании – подвешенных на нитках-торсионах металлических шариках, которым придавался определенный положительный или отрицательный заряд, и на «крутильных весах», позволяющих в определённой степени количественно оценить силу взаимодействия наэлектризованных тел.

Примерно так выглядели «крутильные весы» Ш. Кулона, позволившие ему впервые количественно оценить заряды отдельных наэлектризованных тел.

Результатами опытов стали следующие постулаты, незыблемые со времени их первого опубликования:

• Электрический заряд – это способность того или иного тела (частицы) вступать в электромагнитное силовое взаимодействие с другими телами (частицами).
• Заряды бывают положительными и отрицательными. Во времена Ш. Кулона стройных теорий строения вещества еще не было, но в наше время нам уже понятно, что положительный заряд вызывается недостатком электронов, а отрицательный – их избытком. (Безусловно, все это – с серьезным упрощением физической природы вопроса, но сейчас нам это неважно).
• Опытным путем было доказано, что тела с полярно противоположными зарядами притягиваются друг к другу, тела с зарядами одинаковых знаков – отталкиваются.

• Заряд не является какой-то константой для конкретного объекта (тела). В отличие, например, от такой физической величины, как масса в гравитационных расчетах. Заряды при соприкосновении (или сближении, в некоторых случаях) тел могут передаваться от одного тела к другому. При этом, как и все в природе, «система» стремится к балансу – более заряженное тело отдает заряд менее заряженному, что в конечном итоге в нормальных условиях приводит к выравниванию степени заряда.

Закон Кулона описывает и количественно силу взаимного притяжения или отталкивания точечных заряженных тел – в зависимости от степени их заряда и расстояния между ними. Но в разрезе этой публикации данная формула нас не интересует.

Кстати, именно в честь «первопроходца» в вопросах взаимодействия электрически заряженных тел названа и единица измерения заряда – кулон (Кл). Интересно, что сама по себе единица появилась только в XIX веке, научные технологии позволили реально оценивать электрические заряды.

Эта единица при ее формулировке никак напрямую не связывалась с минимально возможным элементарным зарядом (одного электрона или одного протона). Одним кулоном принято считать величину заряда, протекающего через проводник (его поперечное сечение, конечно же) за одну секунду при силе тока, равной одному амперу.

Q = I × t

1 Кл = 1А × 1с

Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.

А элементарный заряд удалось точно измерить только лишь в 1910 году – он составляет всего лишь 1,602 176 634⋅10⁻¹⁹ Кл. То есть для обеспечения тока в 1 ампер через поперечное сечение проводника за секунду должно пройти 6 241 509 074 460 762 607,776 (кому интересно – 6 квинтильонов 241 квадрильонов 509 триллионов 74 миллиарда 460 миллионов – ну и так далее).

Потенциал и напряжение

Итак, мы выяснили, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом, и сила этого взаимодействия зависит от величины заряда. Чем он выше – тем более напряженное создаётся электромагнитное поле, и те значительнее силы притягивания или отталкивания этих тел.

Однако, закон Кулона распространяется на статичные тела, а нас все же больше интересует электродинамика, то есть направленное движение заряженных частиц, то есть, по сути – электрический ток. А само по себе понятие величины заряда никак не отвечает на вопрос – какова «скрытая энергетика» этих полей?

Для такой оценки имеется специальное понятие – электрический потенциал. Само по себе слово «potentia» в латинском языке означает силу или мощь. Вот и потенциал как раз показывает, каковы возможности электромагнитного поля (в произвольно взятой его точке) создать направленное движение зарядов с преодолением кулоновских сил притяжения или отталкивания.

Формулировок потенциала встречается несколько, но разница лишь в деталях, не затрагивая принцип. А принцип таков:

Потенциал конкретной точки электромагнитного поля численно равен работе, расходуемой этим полем при перемещении элементарного положительного заряда из данной точки в условную бесконечность.

Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.

Бесконечность – звучит не вполне понятно для многих, но это имеется в виду условное место, где на перемещаемую заряженную частицу не будет действовать рассматриваемое электромагнитное поле.

Это описывается следующей формулой:

φ = А/q

φ — потенциал точки электромагнитного поля;

А — работа, затрачиваемая для перемещения заряда;

q — величина этого заряда.

Для измерения потенциала имеется специальная единица, названная в честь знаменитого итальянского физика Алессандро Вольта (1745—1827), первооткрывателя законов о взаимодействии электромагнитных полей и токов. Единица эта у всех на слуху – вольт.

Если взглянуть на формулу, то видно, что потенциал в один вольт (В или V) имеет та точка поля, при перемещении из которой единичного заряда за пределы поля будет выполнена работа в один джоуль.

Если перемещение идет в направлении силы, действующей со стороны поля (например, положительный заряд удаляется из положительно заряженного поля), то сила выполняет положительную работу, и потенциал точки – тоже положительный. Если, наоборот, перемещение проходит с преодолением силы, действующей со стороны поля, то совершается отрицательная работа, и потенциал исходной точки тоже отрицателен.

Безусловно, понятие потенциала более наглядно демонстрирует картину, насколько один объект обладает большим зарядом, чем другой. Но с практической точки зрения все же удобнее говорить не о потенциале, а о разности потенциалов.

Попробуем для начала пояснить на схеме.

Перемещение заряда из точки А в точку В по различным траекториям не изменяет выполненную в итоге электромагнитным полем работу.

Допустим, в электромагнитном поле имеются две точки, X с потенциалом φ₁ и Y с потенциалом φ₂. Необходимо переместить элементарный заряд из точки X в точку Y.

По определению потенциала необходимо затратить какую-то работу А₁ на перемещение заряда из точки Х в «условную бесконечность». А затем – оттуда вернуть его в то же электромагнитное поле, но уже в точку Y, выполнив работу А₂, которая уже будет, как мы помним, иметь отрицательное значение.

То есть в сумме затраченная работа по перемещению единичного заряда, по сути, будет равна:

А₁ — А₂ = φ₁×q — φ₂×q = φ₁ — φ₂

Теперь вспоминаем, что работа – одна из базовых величин в физике, для которой характерно то, что ее значение не зависит от траектории перемещения, а только от расположения начальной и конечной точки перемещения. А это, в свою очередь, означает, что для перемещения заряда из точки X в точку Y по кратчайшей (да и вообще по любой другой) траектории будет ровно такая же работа. И определяется она разностью потенциалов.

Эта разность потенциалов измеряется также в вольтах, но ей уже присвоена свое наименование – электрическое напряжение, буквенное обозначение, как правило – U.

U = φ₁ — φ₂

Итак, электрическое напряжение между двумя отдельно взятыми точками существует всегда, кроме случаев равенства потенциалов этих точек. И эта величина наиболее наглядно показывает энергетические возможности электромагнитного взаимодействия этих точек.

В электромагнитном поле разные точки могут иметь как положительный, так и отрицательный потенциал. Как в этом случае исчисляется напряжение между ними? Нужна какая-то точка отсчета, принимаемая за ноль! Как, например, в температурной шкале Цельсия за ноль принята температура перехода воды из жидкого в твердое состояние – ноль градусов.

В электротехнике в подавляющем большинстве случаев за ноль принимают потенциал Земли (конечно, с некоторыми условностями, но не имеющими никакого прикладного значения). В некоторых разделах электрофизики ноль исчисляется несколько иначе, но, опять же, нас это сейчас нисколько не интересует.

Итак, для привычным всем нам электрических сетей нулевой потенциал имеет Земля! И точка.

Как же подсчитывается разница потенциалов? При постоянных, не меняющихся с течением времени значениях – очень просто, обычной арифметической разницей большего с меньшим. Естественно, с учетом знака самого потенциала.

Пример можно привести такой:

Пример для подсчета напряжения (разности потенциалов) для случайно выбранных точек в электромагнитном поле.

Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.

Расположение точек показано просто по принципу диаграммы – от минимума к максимуму по высоте, для наглядности. То есть точка А вовсе не лежит на поверхности земли, а точки с отрицательным потенциалом не находятся ниже, под этой поверхностью. На деле пространственное положение точек может быть совершенно иным – это зависит от особенностей конкретного электромагнитного поля. И это положение никак напрямую не влияет ни на потенциал точек, ни на конечный результат вычисления напряжения.

Итак, произвольно выбрано несколько точек в одном электромагнитном поле:

Uаб = φ₂ — φ₁ = 34 – 0 = 34 В

Uав = φ₃ — φ₁ = 53 – 0 = 53 В

Uаг = φ₁ — φ₄ = 0 – (-9) = 0 + 9 = 9 В

Uад = φ₁ — φ₅ = 0 – (-22) = 0 + 22 = 22 В

Uбв = φ₃ — φ₂ = 53 – 34 = 19 В

Uбг = φ₂ — φ₄ = 34 – (-9) = 34 + 9 = 43 В

Uбд = φ₂ — φ₅ = 34 – (-22) = 34 + 22 = 56 В

Uвг = φ₃ — φ₄ = 53 – (-9) = 53 + 9 = 62 В

Uвд = φ₃ — φ₅ = 53 – (-22) = 53 + 22 = 75 В

Uгд = φ₄ — φ₅ = -9 – (-22) = -9 + 22 = 13 В

Итого – десять различных вариантов, со всеми возможными сочетаниями полярности потенциала.

Напряжение является одной из ключевых характеристик электрических цепей. И кстати, пожалуй, самой знакомой рядовому потребителю, даже совсем мало разбирающемуся в электрике. Во всяком случае, элементы питания (батарейки) в большинстве случаев подбирают именно по напряжению (что не всегда правильно). Да и то, что в домашней сети напряжение 220 вольт – у всех, наверняка, на слуху.

Для измерения разности потенциалов (напряжения) между двумя точками электрической цепи используются специальные приборы – вольтметры.

Если между двумя точками имеется разность потенциалов (напряжение), и созданы условия для проводимости (имеется металлический проводник или иная токопроводящая среда), то от точки с большим потенциалом к точке с меньшим пойдет электрический ток. Простейший пример – подключение к батарейке с каким-то номинальным напряжением на контактах некоей электрической замкнутой цепи, в которой присутствует нагрузка, способная выполнять ту или иную полезную функцию. Что каждый из нас делает по многу раз за день, например, включая свой телефон, фонарик, брелок сигнализации автомобиля и т.п. – примеров не счесть.

Электрический ток, постоянный и переменный

Итак, если между двумя точками с различным потенциалом (то есть при наличии напряжения между ними) установить проводимость (замкнуть цепь), то по этой цепи пойдет поток заряженных частиц от большего потенциала к меньшему. Это, по сути, и есть электрический ток, способный выполнять какую-то полезную работу – осуществлять нагрев, вызывать свечение, приводить в действие механические приводы и т.п.

Чем больше разница потенциалов – тем сильнее будет ток. Это можно для наглядности сравнить с потоком воды – ее течение обусловлено гравитационными силами, то есть поток всегда идет с более высокой точки к более низкой. Но если, скажем, в реке на отдельно взятом участке перевод высот небольшой – то наблюдается спокойное течение. Но та же вода в той же реке, перегороженной плотиной с серьёзным перепадом высоты – это уже бурный поток, способный приводить в движение колеса водяной мельницы или даже мощные турбины генераторов ГЭС.

Ток может быть постоянным и переменным.

Постоянный ток

Начнём с того, что попроще — с постоянного. У такого тока направление движения и величина неизменны. Стало быть, то же самое можно сказать и о разности потенциалов (напряжении) между начальными точками рассматриваемой электрической цепи.

Простейшие примеры цепи постоянного тока – фонарик, работающий от одной или нескольких последовательно соединенных батареек.

Простейшая схема цепи постоянного тока – лампочка электрического фонарика зажигается от батарейки

1 — источник питания, например, батарея из трех элементов по 1.5 вольт. Именно между крайними контактами батареи создаётся постоянное напряжение, вызывающее ток в цепи.

2 — электрическая цепь – проводники (провода или металлические дорожки на печатной плате).

3 — кнопка замыкания цепи (включения фонарика).

4 — лампочка накаливания.

При замыкании собранной цепи в направлении от плюса к минусу начинает идти электрический ток, выполняющий в каком-то конкретном приборе ту или иную задуманную полезную работу. В данном случае – это преобразование электрической энергии в тепловую и световую за счет сильного разогрева вольфрамовой спирали лампы.

Пытливый читатель, пока еще не до конца знакомый с азами электротехники, возможно, постарается поймать автора на противоречии. А именно – раз переносчиками зарядов в металлическом проводнике являются электроны, имеющие отрицательный заряд, они должны двигаться не от плюса к минусу, а ровно наоборот?!

Это действительно так.

Но следует правильно понимать, что первые шаги в электрике ученые делали в ту пору, когда об атомном строении веществ и об электроне, в частности, еще не было представления. Просто имелись два противоположных заряда, один из которых условно назвали «плюс», второй – «минус». И считалось, что ток идет именно таким путем.

Так удобнее представлять – от большего к меньшему, особенно если опять же сравнивать течение тока с гидравликой, с течением воды – сверху вниз.

В металлических проводниках отрицательно заряженные электроны движутся к плюсовому полюсу цепи, но направление тока принимается всегда от «плюса» к «минусу».

Когда же с носителями зарядов уже появилась ясность, поняли, что поток электронов действительно идет в противоположном направлении. Однако, на процесс переноса энергии, на расчеты электрических схем — это абсолютно не влияет (за некоторыми исключениями, имеющими, скорее, научный, лабораторный, а не прикладной интерес). Поэтому и решили ничего не менять – считается, что ток всегда идет от большего потенциала к меньшему, а не наоборот.

Итак, постоянный ток проще, наверное, в понимании, расчетах схем и регулировках. Он чрезвычайно широко используется в самом разнообразном оборудовании и схемах каких-то очень многих устройств бытового назначения. Но вот его получение, так сказать, в промышленных масштабах – задача трудновыполнимая, а передача на значительные расстояния сопряжена с огромными потерями мощности. Поэтому-то, именно из-за проблем генерации электроэнергии и ее транспортировки, мы чаще встречаемся в повседневной жизни с переменным током.

И напоследок про постоянный ток – в таких цепях нет ни фазы, ни нуля. Только положительный и отрицательный «полюса» в цепи или на ее конкретном участке.

Ну а для «выяснения отношений» с переменным током лучше выделить отдельный раздел публикации.

Знакомый всем, но для многих остающийся загадочным переменный ток

Что это такое – переменный ток?

Итак, в повседневной жизни всем нам приходится чаще иметь дело с переменным током. Именно такой подается нам в дома и квартиры, и подавляющее большинство домашних приборов мы подключаем в розетки именно к сети переменного тока напряжением, вызывающегося напряжением 220 вольт.

Каждый раз, вставляя вилку шнура питания в розетку, мы подключаем электроприбор к сети переменного тока

Почему ток называется переменным?

Дело в том, что, в отличие от постоянного, величина переменного тока и его направление периодически изменяются, то есть через определенный временной отрезок. Этот отрезок и называется периодом: после его завершения цикл повторяется – и так далее до тех пор, пока замкнута цепь.

Существует немало разновидностей переменного тока. Но нас интересует сейчас только тот, что мы используем повседневно. Так вот – этот ток в графическом изображении имеет синусоидальную форму, он меняется каждое мгновение, но эти изменения повторяются через равные промежутки времени.

Графическое отличие постоянного тока показан красным цветом) от переменного (зеленая линия)

Раз речь идет о синусоиде, то, надо полагать, она должна характеризоваться какими-то особыми параметрами. Так оно и есть.

Внимание на следующую иллюстрацию.

Основные параметры переменного синусоидального тока

Итак, в исходной точке ток равен нулю. Затем за время, равное ¼ периода (Т), ток достигает своего положительного максимума Im (это значение называется амплитудой). На «временной отсечке», равной половине периода (½Т) ток падает и достигает вновь нулевой отметки. Следующая четверть периода, до ¾Т, уходит на достижения амплитудного значения, но с отрицательным знаком. И далее следует подъем до нулевого значения, которое по времени приходится точно на полный период.

В сетях энергоснабжения, которые используем мы, полный период занимает 0,02 (или 1/50) секунды. Для оценки этого параметра удобнее пользоваться обратной величиной – частотой, измеряемой в специальных единицах – герцах. Если говорят, что в электросети частота переменного тока – 50 герц, то значит в течение секунды выполняется 50 полных периодов колебания тока.

Таким образом, при течении переменного тока не осуществляется «массовая переброска» электронов на большое расстояние – они меняют свое направление 100 раз в секунду, и этот перенос энергии (без сопоставимого переноса материи) позволяет избегать сильных потерь при передаче на большие расстояния.

Несведущему человеку может показаться – боже, какие сложности! Не проще ли вырабатывать постоянное напряжение безо всяких затей? Да нет, как раз – ровно наоборот…

Для выработки постоянного напряжения чаще всего используется электрохимическая технология. Она, да, позволяет получать стабильное постоянное напряжение на полюсах, например, батарейки или аккумулятора. То есть в локальных системах энергообеспечения часто бывает незаменима. Но в сколь-нибудь серьезных промышленных масштабах – будет крайне убыточна по всем показателям.

А вот для получения переменного тока будет достаточно вращения металлической рамки в поле постоянного магнита. Не будет сейчас расписывать весь этот физический процесс, но это так – если замкнутая рамка при вращении пересекает силовые линии какого-то магнитного поля, то в ней вырабатывается электродвижущая сила, вызывающая именно синусоидальный переменный ток.

Генерация переменного тока – вращение рамки в поле неподвижного магнита (слева) или магнита относительно двух стационарных обмоток (справа). Результат тот же…

Все очень наглядно – вращающаяся рамка занимает различное положение во времени относительно силовых линий магнитного поля, поэтому и меняется с максимума до минимума в положительную и отрицательную сторону и генерируемый ток.

Эта анимированная картинка хорошо показывает процесс генерации переменного тока

Именно вот таким принципом, то есть «вращением рамки в магнитном поле» и добывается подавляющее большинство электроэнергии в мире (химические и солнечные технологии пока значительно уступают). Все различие – только в создании крутящего момента: паровые турбины тепловых станций, гидротурбины, использующие силу падающей воды, ветряки и т.п. Даже на АЭС происходит вовсе не получение электроэнергии «напрямую из ядра», как некоторые полагают — колоссальное тепло, выделяемое при управляемой ядерной реакции, опять же используется для нагрева воды, преобразования ее в пар — для вращения турбин, приводящих в движения мощные генераторы.

С током разобрались. Но нам ведь уже известно из рассказанного выше, что ток возникает только при наличии напряжения. Как с этим вопросом?

Переменное напряжение

Само по себе понятие напряжения неразрывно связано с понятием электродвижущей силы. Если взять все ту же аналогию с водой, то разница высот, да, определяет и разницу потенциалов. Но если рассматривать какую-то замкнутую водяную систему, то для создания этой разницы гравитационных потенциалов какой-то объем воды необходимо для начала поднять наверх…

Вот и с электрическим током похожая картина – само по себе напряжение на контактах источника не возьмётся – задействуются электрохимические или электромагнитные процессы преобразования энергии. В разрезе подачи переменного бытового тока речь идет (если считать от начальной точки) — об электростанциях, преобразующих вращательное движение роторов генераторов в ЭДС, обеспечивающую требуемое стабильное по номиналу напряжение и, стало быть, электрический ток.

Понятие ЭДС в большей мере относится к разделу электроэнергетики. С потребительской стороны нас больше волнует именно вопрос напряжения.

А оно в точности по форме синусоиды и периоду своего изменения соответствует уже рассмотренному переменному току, отличаясь амплитудой. Естественно, значение напряжения всегда (в обычных условиях эксплуатации любой электротехники на бытовом уровне) выше значения силы тока. Объясняется просто – законом Ома для цепей переменного и постоянного тока, где сила тока находится в зависимости от напряжения на входе в цепь (участок цепи) и от сопротивления этой цепи (участка).

I = U/R

I — сила тока, ампер;

U — напряжение на входе в цепь (участок цепи), вольт;

R — электрическое сопротивление этой цепи (участка, ом.

В любых нормальных (не лабораторных) условиях сопротивление на участке сети переменного тока не может быть менее 1 ома, стало быть, и сила тока по своей амплитуде всегда несколько «проигрывает» максимальным значениям напряжения.

Из-за наличия обязательного сопротивления любой электрической цепи, график силы тока в цепи всегда располагается ниже графика напряжения по абсолютному значению.

Какое же напряжение должно быть в бытовой сети переменного тока?

Наверное, все слышали про 220 вольт, и это действительно в большинстве случаев так. Об этом прямо говорит ГОСТ 32144-2013, служащий для формулировки основных параметров качества поставляемой потребителям электрической энергии.

Тем не менее, одновременно действует и другой ГОСТ — 29322-2014, разработанный для гармонизации с международными стандартами. И в нем уже речь ведется об однофазном напряжении в 230 вольт.

Два ГОСТ, опубликованных с разницей по времени всего в один год, на первый взгляд — противоречат друг другу…

Казалось бы – явное противоречие. Но оно объяснимо…

Дело в том, что международный стандарт в 230 вольт можно, наверное, воспринимать, как некий «задел на будущее» — к такому параметру постепенно будут приближаться все отечественные сети. Но это требует значительного времени и немалых затрат – под стандарт должны быть подведены и возможности электростанций, и линии электропередач (а они в некоторых регионах пока довольно изношенные и требуют модернизации), и трансформаторное оборудование подстанций. То есть только введением ГОСТа мгновенно проблему никак не решить.

Именно поэтому в указанном ГОСТ 29322-2014, если вдуматься, пока не возбраняется использовать и 220 вольт. Откуда это видно?

В обоих документах указано допустимое отклонение напряжения от стандартного в ±10%. То есть для 220 вольт «рамки дозволенного» — от 198 до 242 В. Для стандарта 230 вольт, соответственно — от 207 до 253 В.

Но в ГОСТ 29322-2014 допустимое наименьшее используемое напряжение указано 198 В, что, как мы видели, соответствует норме в 220 В. То есть действующий ГОСТ, с указанием стандарта в 230 вольт, все же дает возможность «работать по старинке» тем энергоснабжающим организациям, что еще пока по тем или иным причинам не сумели провести модернизацию своего оборудования. Но – с поставленной целью перехода все же на международный стандарт в 230 вольт.

Кстати, в паспортах современной бытовой техники часто так и указывается – номинальное напряжение 220-230 (нередко даже 220-240) вольт. То есть прибор работает при любых пока действующих стандартах напряжения.

Типичная картина – для современной бытовой техники указываются и 220, и 230 вольт.

Чтобы закончил с номинальным значением напряжения – поясним еще один немаловажный нюанс. Когда говорят про 220 вольт, это вовсе не означит, что такого показателя достигает напряжение на амплитудном пике синусоиды (как положительном, так и отрицательном). На деле в этих точках значение напряжения довольно значительно выше. А указанный номинал – это так называемое рабочее напряжение, равное среднеквадратичному значению.

Поясним несколько понятнее – номинальное рабочее переменное напряжение в 220 вольт взято по аналогии с постоянным током. А еще точнее – по величине работы, что может быть выполнена постоянным током в 220 вольт. А так амплитуда больше рабочее напряжения на 1.4142 (это квадратный корень из двойки).

То есть если мы говорим про рабочее номинальное напряжение в 220 вольт, на самом деле пиковые показатели потенциала достигают 220 × 1,4142 = 311 вольт с положительным или отрицательным знаком.

А как же тогда производятся измерения с помощью вольтметра? Можно ли верить его показаниям?

На самом деле вольтметр показывает именно среднеквадратичное (рабочее) значение напряжения. Дело в том, что в таких измерительных приборах переменного тока (или при переключении мультитестера в режим АС, что обязательно), задействует специальная схема, преобразующая амплитудное значение синусоиды в рабочий показатель напряжения.

В режиме измерения переменного напряжения в вольтметрах и мультиметрах работает специальный преобразователь, выводящий на индикацию именно рабочее среднеквадратичное значение.

В разных типах приборов такое трансформация значений выполняется тоже по-разному. В электромеханических вольтметрах это выпрямительный преобразователь. В современных цифровых – этим занимается специальная микросхема, реализующая арифметические функции возведения полученного значения в квадрат и определения итогового, высвечивающегося на дисплее результата. И то и другое – дает весьма точный результат, а про наличие амплитудных показателей в 311 вольт многие пользователи даже не предполагают.

В дальнейшем по ходу изложения для более привычной для всех формы будем говорить «по старинке» — о 220 вольтах переменного тока.

Так что ж это такое – фаза и ноль в электрике?

Подходим к самому главному.

Как мы помним, само по себе понятие напряжения предполагает разницу потенциалов. Значит, обязательно должно быть две «точки отсчета». А для возникновения тока обязательное условие – наличие замкнутой цепи.

В наше жилище (частный дом или квартиру) в большинстве случаев заходят два рабочих проводника – фаза (обычно на схемах обозначается буквой L) и ноль (N).

(Про третий провод, также обычно присутствующий на вводе, пока не говорим – он не относится к, так сказать, к «рабочим», и выполняет иные функции — обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок и приборов).

• Итак, фаза – это тот провод, по которому и поступает электрический переменный синусоидальный потенциал. Иными словами, по фазе ток приходит к потребляющему его устройству.
• Ноль (или нейтраль) – проводник с нулевым потенциалом, относительно которого как раз и образуется то самое напряжение в 220 вольт.

А почему есть уверенность, что на «нуле» N потенциал действительно равен нулю? Помните, выше говорилось, что нулевым потенциалом обладает земля? Так вот, и ноль в той сети переменного тока, что мы используем, как раз и связан непосредственно с землей. Причем – это не фигуральное выражение, а вполне конкретное. Это соединение с землей, безусловно, выполняется не дома, а в определённом месте на подающей линии т определенным образом – зависит от технологии (системы) передачи электроэнергии, которых существует несколько.

Простейшее изображение однофазной сети переменного тока.

В любом случае нулевой провод в разомкнутой цепи электрического потенциала не несет, и при прикосновении к нему опасности не представляет.

Иное дело – фаза. Потенциал на ней присутствует всегда, и напряжение относительно поверхности земли – довольно коварная штука. Человек, стоящий на земле, при прикосновении к оголённому фазному проводу тем самым замыкает цепь. Человеческое тело обладает довольно высокой проводимостью, и через него пойдет ток, опасный для здоровья и даже жизни.

При этом и материалы, из которых изготавливают обувь, могут оказаться токопроводящими, и большинство строительных неметаллических материалов хоть и имеют довольно высокое сопротивление, но тоже могут проводить ток. А уж одновременный контакт с фазой и каким-то металлическим заземленным предметом (например, водопроводными трубами) может закончиться очень печально.

Вот тут, уместно, наверное, сразу упомянуть и о третьем проводе, по современным стандартам входящем в «комплект ввода» однофазной сети в дом или квартиру. Это – заземление или защитный ноль (на схемах обозначается как РЕ). Такой проводник не участвует в подаче электрического тока и не связан никак с рабочими электрическими схемами подключаемого к сети оборудования.

Понятно, что если РЕ-проводник тоже заземлен, то между ним и фазой присутствует напряжение. Но он обычно соединяется с металлическими корпусами приборов – чтобы в случае пробоя фазы увести опасный ток в землю.

Кабель, используемый для прокладки проводки однофазной сети переменного тока – три проводника: фаза (L), ноль (N) и защитное заземление (РЕ).

Про заземление – отдельный разговор, так как здесь масса нюансов, в том числе касающихся его «родства» и различия с нулем.

Не забываем о важности заземления!

Защита от чрезвычайных ситуаций, связанных с эксплуатацией электрической домашней сети – чрезвычайно важная задача. Одна из статей нашего портала подробно рассказывает о главной заземляющей шине во вводном распределительном щите. Другая – о возможности самостоятельного создания системы эффективного заземления, если его в вашем доме до сих пор по каким-то причинам не было.

Вкратце – о трехфазных переменных сетях

Напряжение в 220 вольт, при всех своих достоинствах, все же неспособно переносить большие по современным меркам мощности. Для использования в локальных масштабах (квартира, небольшой дом) – да, вполне. хотя бывает и так, что даже не хватает. Но для передачи на большие расстояния и для подключения мощной аппаратуры – недостаточно.

Выход был найден в одновременном генерировании трех ЭДС, вызывающих переменный ток в трех линиях (фазах), одинаковый по амплитуде и частоте, но со смещением фазы на 120 градусов (на 1/3 цикла).

Три равные по форме синусоиды генерируются со смещением по фазе на одну треть периода.

Преимуществ у трехфазного тока над однофазным – очень много. Вот только некоторые из них:

• Экономичность и в генерации, и в преобразовании, и в передаче на большие расстояния, и в материалоемкости, так как можно использовать проводники меньшего сечения — при равной нагрузке токи существенно ниже в сравнении с однофазными системами.
• Высокая сбалансированность системы.
• Простота преобразования трехфазного тока в механическую энергию – асинхронные трехфазные двигатели и проще по конструкции, и надежнее и, естественно, мощнее однофазных.
• Система позволяет получать при необходимости и однофазные и трехфазные сети энергообеспечения.

На практике, конечно, трехфазные линии электропередач на начальных участков от электростанций работают с десяткми тысяч вольт, но по мере «приближения к потребителю» происходит постепенная понижающая трансформация напряжения. На конечной трансформаторной подстанции (ТП) параметры доводятся до «потребительских стандартов» и разводятся по абонентам.

Можно для наглядности предложить вот такую схему

Схема трехфазной линии электропередачи от трансформаторной подстанции до потребителя.

Итак, слева показаны обмотки трансформатора, расположенные звездой, с общим центром, от которого расходятся векторы ЭДС. В центре, кстати – нулевой потенциал.

Далее – идут три линии, три фазы, которые обычно принято называть первыми буквами латинского алфавита – А, В и С. По этим линиям при включении в цепь нагрузки (она для каждой линии показана отдельно справа – Ra, Rb и Rc) протекает переменный синусоидальный ток. Все нагрузки также соединены в одной точке, и это – ноль, соединенный с нулем трансформаторной подстанции.

Напряжения между любой из фаз и нулем – уже знакомые нам 220 вольт (Ua, Ub, Uc). Это так называемые фазные напряжения.

Напряжения между двумя фазами (неважно какими, Uab, Uac, Ubc) называется линейным, и оно составляет 380 вольт.

Казалось бы, 220 + 220 должно дать больше, 44о вольт? Однако, векторы ЭДС находятся под углом 120 градусов, то есть при построении суммирующего вектора «включается тригонометрия», и получается, что линейное напряжение равно фазному, умноженному на 1,73 (квадратный корень из трех).

220 ×√3 = 220 × 1,73 ≈ 381 вольт.

Линейное напряжение очень широко используется в промышленности, но и на бытовом уровне его можно встретить – например, некоторые электроплиты в квартира, насосное оборудование, станки в домашней мастерской и т.п. Но все же чаще после заведения трёхфазной линии, например, в подъезд многоэтажного дома производится максимально равномерное распределение фаз и общего нуля по квартирам, чтобы не возникало сильной разницы в предполагаемой нагрузке. В итоге в квартиру входит, как мы уже говорили выше, фаза и ноль, ну и плюс обязательный по современным правилам заземляющий проводник РЕ.

Аналогично и на улице с частными домами – по ней проходит трехфазная линия электропередач, но в каждый дом подается одна из фаз и ноль, также с максимально равномерным распределением фаз по абонентам.

Ввод в частный дом трехфазной линии чаще всего решается в индивидуальном порядке, с обоснованием и проверкой возможности такого подключения.

Выше уже говорилось про достоинство трехфазной сети – ее сбалансированность. По сути, если добиться полной симметрии нагрузки на всех трех фазах, тока по нулевому проводу вообще не будет! Вряд ли это достижимо в приложении к энергообеспечению жилого сектора, но, во всяком случае, большого тока в нулевом проводе на участке от потребителей к трансформаторной подстанции все равно не ожидается.

Как отличить фазу от нуля в домашней электросети

В повседневной жизни вполне могут складываться ситуации, в которых владельцу жилья потребуется правильно определить, где же у него в проводке фаза, а где – ноль. Существует несколько способов – от простейших, в виде цветовой маркировки (увы, бывает не всегда достоверно) и недорогой индикаторной отвёртки – до применения более сложных приборов или самодельных «тестеров»

Но так как на страницах нашего портала уже имеется публикации, где очень подробно изложены все эти методы, с комментариями специалистов, повторяться смысла нет.

Поиск фазы и нуля – чем и как?

Задача не особо сложная, но требующая повышенной аккуратности и соблюдения правил предосторожности. Как, впрочем, и всё в электрике! Как определить ноль и фазу различными способами – читайте в специальной статье нашего портала.

И завершим публикацию видеосюжетом, который, надо полагать, закрепит полученные знания и, возможно, даст толчок к дальнейшему саморазвитию в области электротехники.

Источник: stroyday.ru

Как вывести ноль на фундаменте своими руками

Надежным основанием любой постройки является правильно сформированный фундамент. Именно на эту часть строительного сооружения передается вся нагрузка, создаваемая вышерасположенной конструкцией. Правильное устройство основания любого здания обеспечивает ему достаточную устойчивость и долговечность.

Как выложить цоколь из кирпича

Для любого мастера, который планирует построить дом своими руками, важен процесс устройства цоколя – этапы его строительства, требуемые инструменты и материалы, а также знание некоторых нюансов.

Цоколь из кирпича

Цоколь дома – часть здания, которая по своей сути выступает продолжением фундамента. Цель его устройства – подъем основного строения выше над уровнем земли. Необходимо это, прежде всего, для защиты от промерзания первого этажа и подтопления талыми водами. Некоторые мастера особенно не заморачиваются и делают цоколь, подняв выше фундамент. Сторонников этого метода много, противников – не меньше.

Процесс возведения цоколя из кирпича

Грамотно устроенный цоколь должен быть надежным, прочным, в идеале – задает архитектурный тон всему строению. Поэтому для его изготовления лучше использовать кирпич, который по долговечности превосходит даже высококачественный бетон.

Выбор материала

Основное требование к материалу для устройства цоколя – его надежность. Поэтому при его выборе отталкиваются от того, что этот материал должен быть гораздо прочнее стен дома. В качестве исходного может выступать следующее сырье:

• Полнотелый кирпич, обожженный в заводских печах;
• Кислотоупорное кирпичное сырье;
• Серый фагот;
• Комбинирование красного гранита с правильных форм брусчаткой;
• Бутовый камень.

Цоколь из кирпича

По популярности кирпич является лидером этого списка, в силу его массовой доступности и невысокой стоимости. При желании же цоколь может быть выложен из любого из вышеупомянутых материалов, здесь все зависит от мастерства и финансовых возможностей мастера.

Важность гидроизоляции кирпичного цоколя

Даже обожженные кирпичи со временем могут потерять свою прочность от частого соприкосновения с атмосферными осадками и подземными водами. Поэтому требуется гидроизоляция цоколя. Чем лучше выполнена эта работа, тем более прочным будет фундамент дома. Поэтому данная статья затрат – не повод для экономии средств.

Важно: многие строители рекомендуют делать двойную гидроизоляцию. Это увеличит срок «жизни» всего фундамента

Чтобы выполнить операцию п защите цоколя от воды, необходимы следующие материалы:

• Штукатурная смесь;
• Керамическая плитка;
• Искусственный или натуральный камень;
• Листы рубероида.

Кладка кирпича для цоколя

Первый слой гидроизоляции должен быть выполнен непосредственно на стыке фундамента и первого ряда цокольных кирпичей. Это предохранит всю конструкцию от грунтовых вод. Второй гидроизоляционный слой устраивается при переходе цоколя в стены дома, т.е. в последнем ряду кладки.

Рулонный рубероид может быть заменен акваизолом, при этом если первого материала нужно 2 слоя, то последнего достаточно всего один.

Разметка кирпичного цоколя

Для гидро- и теплоизоляции цоколя может применяться вспененный пенополистирол (пеноплекс), который создаст прочный барьер от всех атмосферных осадков. Некоторые строители предпочитают обмазывать поверхность цоколя смесью штукатурки или смазки на основе битума. Чем толще слой этих составов, тем выше уровень защиты.

Комбинирование нескольких вышеперечисленных способов защиты от влаги повысит уровень гидроизоляции в несколько раз.

Утепление цоколя из кирпича с наружи снаружи

Важно: при близком залегании к поверхности водоносных жил цоколь нуждается в вертикальной гидроизоляции, когда обмазывается или обкладывается и внутренняя часть конструкции

Этапы цокольного строительства

Строительство выполняется с углов будущего дома, при этом кирпич выкладывается сразу на всю требуемую высоту цоколя

Очень важно контролировать правильность линий с помощью уровня и отвеса. Чтобы ровно выложить простенки, натягивается шпагат, который фиксируется в угловых кладках гвоздями

Как вывести цоколь под ноль кирпичом

Надежным основанием любой постройки является правильно сформированный фундамент. Именно на эту часть строительного сооружения передается вся нагрузка, создаваемая вышерасположенной конструкцией. Правильное устройство основания любого здания обеспечивает ему достаточную устойчивость и долговечность.

Актуальность нулевого уровня

На практике, вывести основание сооружения под ноль подразумевает выполнение строительных работ, обеспечивающих верхней поверхности фундамента строго горизонтального расположения. Притом ее уровень во всех местах должен находиться в единой плоскости. Как описывалось выше, «подушка» принимает на себя нагрузку всей верхней конструкции здания.

Поэтому для равномерного распределения веса на фундаменте необходимо вывести его верхний уровень под ноль с тем, чтобы избежать преждевременного разрушения основания.

Наиболее оптимальным вариантом такого выравнивания считаются работы, когда непосредственно формируется бетонное основание при заливке. На практике, далеко не всегда удается обеспечить поверхности идеально горизонтальный уровень на этом этапе строительных работ. Достаточно часто приходится исправлять такие ошибки уже после сооружения фундаментной основы. Для этого часто используется способ вывода нулевого уровня кирпичом или камнем.

Сооружение цоколя

Ту часть основания любого здания, которая находится над поверхностью грунта, принято называть цоколем. Такой конструкционный элемент сооружения в основном изготавливают из железобетона, кирпича или природного камня.

В строительстве малоэтажных зданий цоколь, в основном, сооружается посредством кирпичной кладки. Такая технология наиболее эффективна, поскольку позволяет легко выровнять верхнюю поверхность фундамента и обеспечить необходимый уровень для возведения несущих стен.

Устройство цокольной части строения является довольно ответственным процессом, требующим правильного выбора материала и соблюдения всех технических условий. Строители, возводящие цоколь любого здания, должны иметь достаточно высокие практические навыки подобных работ. Это связано с тем, что несоблюдение технологических требований на этом этапе может привести к деформации конструкции здания и ее последующему разрушению.

Проверка поверхности перед выравниванием

Подготовка основания перед тем, как начинать кладку, предполагает проверку уровня горизонтальности поверхностей фундамента. Этот показатель проверяется посредством гидравлического уровня. Проверку необходимо начинать с углов, переходя к другим фрагментам основания. После определения перепадов уровней горизонта в углах ставятся соответствующие отметки, и растягивается ориентировочный шнур.

Порядок выполнения работ

По технологии выполнения кладки цоколя кирпичом первый ряд необходимо раскладывать насухо – без использования раствора. Это необходимо для лучшего планирования ряда, где для кладки будут использоваться преимущественно целые кирпичные изделия. После этого выполняются работы по разметке участков вертикальных швов. Кладка цокольной части всегда начинается с угловых элементов, которые будут служить ориентировочными участками при дальнейшем возведении стен. Для этого между перпендикулярными рядами, которые составляют угол, с особой точностью натягивается прочный шнур.

При выполнении таких работ лучше использовать обычный красный кирпич, поскольку он не боится влажной среды и солевых отложений. Первый ряд выкладывается перпендикулярно стенам. Для формирования отметки ноль на фундаменте относительно линии горизонта ориентируются по линии, протянутой по уровню веревки. В процессе кладки используется негустой цементный раствор с тем, чтобы облегчить подгонку по ориентиру кирпичных фрагментов.

Каждый ряд кирпичной кладки, формирующей цоколь, должен проверяться строительным уровнем

Это обеспечит более точное соблюдение горизонтальности поверхностей и предотвратит перекосы основания, что важно при дальнейших работах по сооружению основных несущих стен. Согласно строительным нормам, последний ряд кладки цокольной части должен перекрываться слоем гидроизоляционного материала

Это предотвратит проникновение влаги во внешние стены сооружения.

Как исправить кривой фундамент и вывести на ноль

Что значит “вывести фундамент на ноль”? Под этим понимается выравнивание поверхности фундамента до горизонтального расположения – верхняя плоская часть должна располагаться в одной плоскости. С одной стороны, необходимость равнять по горизонтали возникает и на этапе заливки раствора, и при закладке кирпичного цоколя, и на этапе установки закладного бруса. На всех этапах необходимо постоянно сверятся с гидроуровнем.

Но вывести фундамент на ноль – непростая задача даже для некоторых опытных строителей. В частном строительстве обычно причинами неровного основания становятся следующие ошибки:

Разметка “на глаз”, отсутствие точных измерительных приборов.

Неточная разметка фундамента или сбитая метка. В некоторых случаях в процессе установки опалубки происходит сдвиг шнурок, с ориентировкой на которые впоследствии отливается неровное основание.

Пучение от морозов. Известно, что строительство фундамента лучше производить на зимний период с целью его усадки к весне. Однако морозное пучение провоцирует подъем ненагруженной ленты, вследствие чего с наступлением весеннего сезона становится бесполезным поиск и установка уровня.

Все неточности и небольшие отклонения при заливки фундамента можно выровнить при укладке кирпичного цоколя

Как избежать этих ошибок? Работы следует выполнять поэтапно.

Например, пучение от мороза и усадка неизбежны. Поэтому работы по окончательному выравниваю под ноль лучше производить весной. Многие неточности и отклонения при заливки фундамента можно выровнять при укладке цоколя.

Итак, весна… И при снятии опалубки стало ясно, что фундамент имеет разную глубину… Значит, прежде всего нужно провести измерительные работы, чтобы выяснить степень кривизны. От перепадов высоты фундамента зависит способ его исправления.

Распространенные недостатки фундамента в частном строительстве:

фундамент залит криво;

не соблюдены углы;

не соблюдены размеры;

не хватает ширины по всему периметру;

неравномерная высота основания.

Есть несколько распространенных способов исправления. Так, недостатки в перепадах толщины монолита можно исправить заливкой монолитного пояса — это один из самых действенных способов. Второй эффективный способ – возведение кирпичного пояса.

Выравнивание горизонтальной поверхности фундамента называют по-разному:

• выведение цоколя под ноль;
• сравнивание по горизонту;
• выставление по уровню и пр.

Но цель в любом случае остается одной и заключается в максимальном выравнивании верхней поверхности фундамента. Чаще всего предлагается вновь возвести опалубку и опять же выставить уровень горизонта с помощью нивелира. Суть заключается в том, чтобы определить самую верхнюю и самую нижнюю точку бетонной ленты. Кстати, данный способ можно использовать и в том случае, если вместо монолита будут стоять сборные блоки.

За исходную отметку рекомендуется принимать наивысшую точку. Это значительно упрощает работы, так как сбивать искусственный камень не требуется. К тому же, в результате сколов могут оголиться арматурные стержни, что крайне нежелательно.

Нулевой уровень намечают также, как и при первоначальной заливке бетона в опалубку. Отличием является лишь подкорректированная высота цоколя. Опытные мастера рекомендуют о по углам, делая на нужном уровне пропилы в опалубке. В подготовленные щели загоняется прочный шнур, после чего он туго натягивается между контрольными точками.

Это станет своеобразным длинномерным маячком и позволит отказаться от иных меток. Недостатком данного способа является определенная подвижность шнура относительно горизонта. Такого минуса маячки из бруса не имеют.

В местах перекоса фундамента по высоте более чем на 50 мм рекомендуется уложить арматурную сетку

После подготовительных работ выполняется заливка верха основного фундамента цементным раствором. Он должен иметь более жидкую консистенцию по сравнению с бетонной смесью, которая использовалась ранее. После первоначального схватывания цемента производится сглаживание поверхности.

Подготовительные работы

Материалы и инструменты

Для выполнения работы потребуются соответствующие материалы и инструменты, которые обеспечат качественную и быструю кладку.

Перечень строительных материалов:

• кирпич
• раствор:

• цемент
• песок
• пластификатор (можно известь или средство Fairy)
• вода

• кельма (мастерок)
• молоток-кирочка
• совковая лопата
• порядовка
• шнур-причалка
• расшивка
• строительный уровень
• гидроуровень
• отвес
• шаблоны (металлический прут)
• бетономешалка (корыто).

Проверка и выравнивание поверхности

Подготовка фундамента перед началом кладки включает в себя проверку его горизонтальности и диагоналей, а также их выравнивание в случае необходимости. Горизонтальность фундамента проверяется при помощи гидроуровня. Проверка начинается с углов, а затем исследуется весь периметр фундамента.

О том, как на фундаменте вывести ноль, рекомендуется думать непосредственно при его заливке. Но если перепад обнаруживается, когда основание уже готово, то его поверхность обязательно должна быть выровнена.

Выведение «под ноль» готового фундамента выполняется в следующей последовательности:

• Гидроуровнем проверяется положение всех углов по высоте, при этом на каждом из них ставятся цифровые отметки, указывающие его отклонение относительно исходного угла. (Например, «+40» будет означать, что угол на 40 мм выше).
• На фундамент устанавливается опалубка, охватывающая его верхнюю часть с обеих сторон.
• С внутренней стороны опалубки на всех углах отмечаются нулевые точки, до которых надо будет заливать раствор. Толщина дозаливаемого слоя фундамента не должна быть менее 30 мм, поскольку тонкий слой бетона не будет обладать достаточной прочностью.
• В опалубке делаются пропилы, нижняя кромка которых должна совпадать с нулевыми отметками.
• Устанавливается арматура.
• Готовится бетонный раствор в соотношении песка и цемента 1:4.
• Поверхность фундамента смачивается водой и в опалубку загружается раствор.
• Проверка соответствия поверхности нулевому уровню выполняется при помощи веревки, протянутой через пропилы.

Помимо проверки горизонтальности необходимо проверить диагонали фундамента. В прямоугольном основании они должны совпадать, поскольку равенство диагоналей является подтверждением того, что все 4 угла имеют 90 градусов, а параллельные стороны – одинаковую длину. Эти условия необходимо соблюдать, чтобы стены получились ровными. Расхождение в диагоналях компенсируется во время кладки путем уменьшения длинной стороны и увеличения короткой.

Гидроизоляция фундамента

На правильно гидроизолированном фундаменте цоколь будет надежно защищен от влаги, появляющейся из-за дождей, талых вод и капиллярного подсоса воды из почвы. Если цоколь и стены выкладываются из кирпича, то гидроизоляция выполняется дважды:

• на фундаменте под цоколем
• на цоколе под стеной.

Гидроизоляционный слой может состоять из цементного раствора или рубероида на мастике. Иногда по периметру цоколя устанавливается защитный экран из тонких асбоцементных листов или железобетонных плит.

Как выровнять под ноль при бетонировании?

Первый шаг состоит в том, чтобы правильно установить нулевую точку.

Для этого из внутренней области опалубки предпочтительно в одном из уголков делается отметка, которая и будет границей выравнивания. Далее используем гидроуровень, чтобы определиться с остальными тремя точками. Если такого инструмента под рукой не имеется, в качестве альтернативы подойдет обыкновенный прозрачный шланг.

Чтобы отметить соответствующие границы, последний протягивают от отмеченного участка к противоположным углам, после чего пускают воду. В первичной точке фиксируется нулевой уровень, в процессе балансировки жидкости подбирается вторая точка и ставится пометка в этом месте. Оставшиеся точки находятся по аналогичному принципу, сложностей на этих этапах не возникает:

В готовой опалубке необходимо проделать отверстия для шланга в месте серединного сечения планирующихся стен.В дырки продевается шнур или бечевка, после чего конструкция фиксируется до появления натяжения.Измеряется нулевой уровень и заливается бетонный раствор.Строительным правилом выравнивается смесь, важно равномерно распределить по всем участкам поверхности. Ровный фундамент готов для строительства цоколя

Ровный фундамент готов для строительства цоколя.

После того как бетонный раствор окончательно затвердел, идеально ровная область фундамента полностью готова для дальнейшего возведения цоколя или вероятного подвала. В этом случае не стоит забывать про регулярную проверку на соответствие горизонтального и вертикального уровней каждого кирпичного ряда или строительного блока.

Как правильно вывести цоколь под ноль

К выбору фундамента и его правильному обустройству относятся с особой тщательностью, поэтому для качественного его изготовления необходимо владеть полной информацией о технологии возведения и, в частности, о том, как вывести ноль на фундаменте. Основание играет определяющую роль в процессе эксплуатации любого дома. Этот элемент конструкции равномерно распределяет все возможные нагрузки, создаваемые строением, и является своего рода промежуточной прослойкой между грунтом и сооружением.

Классический способ выставления нуля при готовом основании

Выставление нулевых значений на оборудованном фундаменте – сложная процедура, требующая знаний определенных особенностей строительных материалов и соблюдения технологии наращивания составов. Для реализации названного мероприятия своими руками следует выполнить следующие действия:

• посредством использования гидроуровня или прозрачного гибкого шланга отмечаем исходную нулевую границу поверхности (разницу показаний в углах целесообразнее проставлять в положительных или отрицательных значениях, например, «+30» или «-15», отражающих информацию соответственно о превышении нулевого значения на 30 мм и размещение ниже на 15 мм);
• по верхнему показателю разницы значений монтируем с запасом опалубку (опалубочный элемент изготавливается из двух досок или щитов, размещаемых с каждой из сторон фундамента; между составными элементами монтируются вставки длиной, равной толщине основания);

При будущей заливке бетона важно учитывать, что толщина слоя должна быть не менее 4-5 см, поскольку меньшие показатели могут привести к нарушению прочности состава

• по аналогии с представленной выше процедуры выполняем в опалубке пропилы и натягиваем сигнальную веревку;
• выполняем бетонирование поверхности до вымеренной границы.

Для увеличения надежности перед заливкой опалубки бетона необходимо, как минимум, в углах затвердевшего основания просверлить вертикальные отверстия и разместить в них прутья арматуры, таким образом, что их верхние края находились на вымеренном нулевом уровне.

Рекомендуем посмотреть видео, как производится выравнивание цоколя с помощью цементного раствора.

Советы и рекомендации

В ходе установления нулевой границы при помощи прозрачного шланга необходимо учитывать инертность жидкости. Перед выполнением замеров следует выждать небольшое количество времени для того, чтобы вода «успокоилась» и заняла свое итоговое положение.

Для того, что выровнять места тонкой заливки рекомендуется их периодически смачивать, обеспечивая равномерный процесс застывания, и следить за тем, чтобы «тощие» слои бетона преждевременно не потрескались.

Выравнивание фундамента посредством кирпичной кладки

Представленный способ применим только в случае размещения фундамента на одном уровне с поверхностью земли. Выждав необходимое время для застывания, приступаем к выполнению кладки из кирпича. С помощью необходимого количества рядов брикетов выполняем укладку в несколько ярусов, равномерно выравнивая поверхность основания. Размещение каждого элемента строго вымеряется по уровню и отвесу относительно горизонта.

Предоставив время для полного высыхания оборудованной стенки, покрываем ее гидроизоляционным материалом и приступаем к изготовлению стен цоколя.

После выполнения описанных процедур следует присыпать виднеющиеся из-под кирпичной кладки участки фундамента сначала небольшим слоем песчано-гравийной смеси, а после землей.

Посмотрите видео, как производится выравнивание с помощью кирпича.

Для выполнения представленных монтажных работ целесообразно использовать красный кирпич, имеющий стойкость перед влагой и солевыми отложениями. В качестве скрепляющего состава рекомендуется использовать высококлассный цемент.

Все работы по выравниванию и подготовке поверхности фундамента для последующего размещения стен цоколя или сооружения необходимо выполнять на этапе заливки основания. Целесообразнее еще в начале строительного пути предусмотреть все нюансы и особенности монтажа, нежели впоследствии «догонять» и исправлять уже сформированные огрехи.

Вместе с тем, ни для кого не секрет, что монолитная конструкция всей опоры имеет существенные преимущества перед составным видом в плане прочности, надежности и своей долговечности. В связи с этим только четкая и спланированная работа в ходе монтажа – залог продолжительного периода эксплуатации здания.

Как вывести цоколь под ноль кирпичом — На обе руки мастер

Надежным основанием любой постройки является правильно сформированный фундамент. Именно на эту часть строительного сооружения передается вся нагрузка, создаваемая вышерасположенной конструкцией. Правильное устройство основания любого здания обеспечивает ему достаточную устойчивость и долговечность.

Необходимость выравнивания

Выравнивание с помощью кирпича

Строительный термин «вывести в ноль» подразумевает выравнивание подготавливаемой поверхности по горизонтальной оси с минимальными расхождениями значений по ее периметру.

Простыми словами, выполнение названного мероприятия позволяет основанию равномерно распределять создаваемые нагрузки по всей своей площади.

В случае кривизны опоры на определенном участке создается избыточное давление, которое оказывает пагубное воздействие на прочность возводимых элементов и впоследствии приводит к преждевременному разрушению как фундамента, так и цоколя. Выравнивание следует реализовывать на этапе бетонирования, когда раствор еще не начал затвердевать.

Однако иногда застройщики упускают из вида этот момент и сталкиваются с необходимостью выведения горизонталей после полного схватывания бетона на этапе обустройства цоколя. В любой из представленных ситуаций все замеры проводят своими руками с особой внимательностью и точностью, чтобы фундамент получился максимально ровным, а вся постройка – практичной и надежной.

Выведение горизонталей и вертикалей необходимо осуществлять не только на этапе заливки раствора, но и в ходе выполнения кладки из кирпича или блоков.

Выравнивание на этапе бетонирования

При выравнивании важно использовать точный уровень

Для успешного выполнения своими руками исследуемого мероприятия следует подготовить необходимый инструмент и расходные материалы:

• цемент (не ниже М200);
• песок;
• арматура сечением от 10 мм;
• деревянные плиты или доски для возведения опалубки;
• топор и молоток;
• штыковая и совковая лопаты;
• широкий мастерок и правило;
• гидроуровень;
• шнур или веревку.

Порядок выполнения работ:

Устанавливаем нулевую точку. С внутренней стороны опалубки, в одном из углов, делаем отметку, являющуюся границей выравнивания. При помощи гидроуровня в оставшихся углах вымеряем остальные три точки.

В случае отсутствия названного измерительного приспособления можно воспользоваться обычным гибким прозрачным шлангом.

Для установления искомых границ следует его протянуть от отмеченной риски до противоположного угла и заполнить водой.

Выставив в первоначальной точке уровень будущего размещения нулевой плоскости, путем нахождения баланса жидкости находим вторую точку и делаем пометку. Оставшиеся граничные значения находим по аналогичному принципу.

• Выполняем два вертикальных пропила в опалубке по серединному сечению будущих стен.
• Продеваем шнуры или веревку в подготовленные пропилы и осуществляем их фиксацию с необходимой натяжкой.
• До вымеренного нулевого уровня выполняем заливку бетона и с помощью правила выравниваем состав, равномерно распределяя по всем углам основания.

Зачем это выводить ноль кирпичом на фундаменте?

В практическом значении вывести 0 на фундаменте — значит придать верхней области конструкции основания исключительно горизонтальное расположение.

Важно учитывать момент, чтобы уровень фундамента при этом целиком и полностью располагался в одной единой плоскости. Подобная необходимость основана на том, что «подушка» выполняет важные функции здания, а именно принимает на себя всю нагрузку конструкции

Чтобы вес равномерно распределился по всей плоскости, верхний уровень выводится под ноль, тем самым избегается преждевременного разрушения дома.

Среди существующих вариантов, оптимальным считается выход, когда формируется основания из бетона на начальном этапе заливки конструкции.

На теории все обосновать намного легче, чем реализовать в жизнь, поэтому на практике не всегда получается вывести горизонтальный уровень, который считался бы идеальным. Нередко мастера имеют дело с ошибками в работе, и подобные моменты приходится исправлять на поздних этапах работы, после заливки основания раствором. Поэтому актуальным является метод выведения нулевого уровня с использованием кирпича или камня.

Заключение

Все работы по выравниванию и подготовке поверхности фундамента для последующего размещения стен цоколя или сооружения необходимо выполнять на этапе заливки основания. Целесообразнее еще в начале строительного пути предусмотреть все нюансы и особенности монтажа, нежели впоследствии «догонять» и исправлять уже сформированные огрехи.

Вместе с тем, ни для кого не секрет, что монолитная конструкция всей опоры имеет существенные преимущества перед составным видом в плане прочности, надежности и своей долговечности. В связи с этим только четкая и спланированная работа в ходе монтажа – залог продолжительного периода эксплуатации здания.

Источник: podvesnoe.ru