Призначення нульового дроту – створення для струму короткого замикання ланцюга з малим опором, щоб цей струм був достатнім для спрацьовування захисту.

Для переконання розглянемо обернений випадок: мережу без нульового дроту рис. 3.11.

В цьому випадку роль нульового дроту виконує земля. При замиканні фази на корпус в даному випадку по ланцюгу через землю буде протікати струм

, (3.25)

а на корпусі відносно землі виникне напруга

. (3.26)

При цьому величина струму може виявитись недостатньою для спрацьовування захисту.

Рис. 3.11. До питання про необхідність нульового дроту в трьохфазній мережі з заземленою нейтраллю

а) б)

Рис. 3.12. Випадок замикання фази на землю в трьохфазній чотирьохдротовій мережі з ізольованою (а) та заземленою (б) нейтралями

Наприклад: , 4 Ом тоді , . Якщо струм спрацювання захисту більше, ніж 27,5 В, то відключення не відбудеться і корпус буде під напругою.

Щоб усунути цю небезпеку треба підвищити струм, який протікає через захист, що досягається введенням в схему нульового дроту.

Висновки:

1) В трьохфазній мережі із заземленою нейтраллю без нульового дроту неможливо забезпечити безпеку при замиканні фази на корпус, тому таку мережу застосовувати забороняється.

2) Правила улаштування електроустановок вимагають, щоб провідність нульового дроту була не менше половини провідності фазового дроту.

Призначення заземлення нейтралі – зниження до безпечного значення напруги нульового дроту відносно землі та всіх корпусів, які приєднанні до нього, при випадковому замиканні фази на землю.

. (3.27)

Приклад: ; ; , тоді , яка є безпечною.

Звідси висновок: трьохфазна чотирьохдротова мережа з ізольованою нейтраллю містить в собі небезпеку ураження струмом і тому такі мережі не використовуються.

Призначення повторного заземлення нульового дроту – зменшення небезпеки ураження людей струмом, яка виникає при обриві нульового дроту та замиканні фази на корпус за місцем обриву.

а) б)

Рис. 3.13. Випадок замикання фази на корпус при обриві нульового дроту: а– в мережі без повторного заземлення нульового дроту; б – в мережі з повторним заземленням нульового дроту

Якщо ж нульовий дріт буде мати повторне заземлення, то при його обриві буде зберігатися ланцюг струму через землю (див. рис. 3.13, б), завдяки чому напруга занулених корпусів, які знаходяться за місцем обриву понизиться і буде рівною

. (3.28)

Однак при цьому опиняться під напругою і корпуси обладнання, які приєднані до нульового дроту до місця обриву. Причому

. (3.29)

Разом ці напруги рівні фазовій . Якщо (що частіше і буває на практиці), то . Цей випадок являється найменш небезпечним, так як при других співвідношеннях і частина корпусів буде знаходитися під напругою > .

З цього випливає наступний висновок, повторне заземлення значно зменшує небезпеку ураження струмом в результаті обриву нульового дроту та замикані фази на корпус за місцем обриву, але не може усунути її повністю, а тому необхідна ретельна прокладка нульового дроту, щоб виключити можливість його обриву по будь-якій причині. Крім того в нульовому дроті забороняється ставити запобіжники, рубильники та інші прилади, які можуть порушити його цілісність.

Зануленню підлягають ті ж металічні конструкції та неструмоведучі частини електрообладнання, які підлягають захисному заземленню.