Выключатель нагрузки. виды и применение. устройство и работа

Подробное описание прибора

Выключатель нагрузки представляет собой прогрессивный коммутационный прибор, снабженный дугогасительной камерой и приводом для автоматического или неавтоматического управления.

Отключающие устройства имеют расширенную рукоятку. Диапазон рабочих температур колеблется в пределах от –40 — +50 °С. Насечки на контактовых зажимах уменьшают теплопотери и увеличивают механическую устойчивость соединения

Предназначается для механического размыкания/смыкания группы контактов на участке находящейся под нагрузкой электрической цепи переменного тока. Подходит для коммутирования цепей низкого и высокого напряжения с рабочей нагрузкой.

При коротком замыкании не используется, так как разработан для погашения маломощной дуги и снятия номинальной нагрузки.

В производственных цехах и на предприятиях, занимающих большую площадь, обычно устанавливают автогазовые выключатели нагрузки. Эти элементы просты в эксплуатации и легко ремонтируются персоналом даже с невысокой квалификацией

Относится к классу высоковольтных приборов и, как правило, размещается в электрических установках, функционирующих под напряжением 6-10 киловольт, не оснащенных автоматической системой, предохраняющей сеть от короткого замыкания.

Отдельные продвинутые модули выключателей нагрузки снабжены специальным просмотровым окошкам. Через него можно наглядно убедиться в каком состоянии – сомкнутом или разомкнутом – в конкретный данный момент находятся контакты рубильника

Прибор снабжен усиленными контактами, имеющими пролонгированный срок службы, значительно превышающий эксплуатационный период контактных соединений у простых автоматов. Это обеспечивает возможность абсолютно безопасно обесточить находящуюся под нагрузкой линию и произвести все необходимые мероприятия.

Конструкция и принцип работы агрегата

Устройство для отключения нагрузки состоит из прочной сварной рамы, снабженной специальным валом. На ней стоят 6 опорных изоляторов. К трем, располагающимся в нижней части, шарнирно прикрепляются контактные ножи, а на остальных элементах, находящихся наверху, держатся главные и дугогасительные контакты. Изоляционные тяги корректно осуществляют передачу движения от валовых рычажных элементов непосредственно к контактным ножам.

Агрегат снабжен отключающими пружинами, приваренными к  концам вала. Они позволяют с определенной скоростью деактивировать выключатель после того, как механизм свободного расцепления провода оказывается освобожденным

Контакты, отвечающие за дугогашение, размыкаются в специальных дугогасительных камерах, изготовленных из фенопласта. Этот материал имеет высокую механическую и коррозийную стойкость, демонстрирует чрезвычайную прочность и обладает беспрецедентно высокими электроизоляционными характеристиками.

Внутренние вкладыши, находящиеся в камерах, сделаны из стеклонаполненного полиамита, отличающегося плотной структурой и ударной устойчивостью. Дугообразная форма камер и вкладышей дает возможность подвижным дугогасительным контактам входить внутрь легко и без напряжения.

Приборы для выключения нагрузки в электрических сетях применяют для прерывания/возобновления подачи напряжения на подстанциях, отвечающих за распределение электроэнергии в городской и сельской местности

При активации прибора в первую очередь замыкаются дугогасительные контакты, а уже следом за ними ножи замыкают основные контакты. В момент отключения все происходит наоборот: сначала размыкаются главные и только после них дугогасительные контакты.

Монтаж переносного заземления на устройство отключения напряжения обеспечит безопасность сети и позволит без риска проводить любые плановые или ремонтные работы с электросистемой и оборудованием

В неактивном режиме подвижный дугогасительный контакт создает четко видимый воздушный промежуток с дугопоглащающей камерой, точно такой же, как в традиционном разъединителе. Непосредственно в момент отключения между дугогасительными контактами образуется дуга.

Под воздействием высокой температуры дуги вкладыш из стеклонаполненного полиамида выделяет специфические газы. Этот поток, появившийся в камере, гасит дугу, обеспечивая дальнейшую безопасность для работы с токовой цепью и электрооборудованием.

Назначение

Назначение ВН — коммутация рабочих токов в электроустановках, то есть мощностей, которые не превышают допустимые (номинальные) значения для того или иного участка электрической сети. Данное устройство не рассчитано на отключение токов аварийного режима, поэтому его можно устанавливать только при условии наличия в цепи защиты от короткого замыкания и перегрузки, которая реализуется плавкими предохранителями (ПК, ПКТ, ПТ) или защитным аппаратом, установленным со стороны источника питания или на группе потребителей.

При этом ВН имеет отключающую способность, которая соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях, что позволяет использовать данный электрический аппарат для подачи напряжения на участок электрической сети, не зависимо от его текущего состояния, например, для пробного включения.

Таким образом, при условии наличия в цепи защиты от сверхтоков рассматриваемый элемент оборудования может эксплуатироваться как полноценный высоковольтный защитный аппарат (масляный, вакуумный или элегазовый). А при наличии моторного привода может участвовать в работе различных автоматических устройств (АВР, АПВ, АЧР, ЧАПВ), а также управляться удаленно автоматизированной системой диспетчерского технологического управления.

Область применения выключателей в быту

Обычно в частных домах и квартирах используют автоматические выключатели. С их помощью, в случае надобности, обесточивают жилые помещения и проводят все необходимые монтажные работы, связанные с плановым обслуживанием или ремонтом электрических сетей.

Однако эти приборы – отнюдь не панацея. Автоматы в первую очередь служат для предохранения токоприемников и электрической проводки от агрессивного воздействия сверхтоков. Разрыв цепи относится к второстепенным задачам, которые выполняют эти приборы.

Компании, занимающиеся изготовлением элементов электросистемы, в сопроводительной документации всегда указывают, что автомат не предусматривает частой коммутации. Максимальный режим отключения не должен превышать 6 раз в час

Регулярное отключение энергии при помощи автомата – не самая удачная идея. Особенно, когда при этом от розетки не отводится нагрузка. Модуль в этом случае изнашивается гораздо быстрее и выбирает свой рабочий ресурс за более короткое время, нежели было заявлено заводскими характеристиками.

Если модуль отключения нагрузки работает некорректно или в самом приборе выявился дефект, не стоит разбирать устройство и пытаться его чинить. Разумнее приобрести новый аппарат и вмонтировать его на место старого (неисправного)

Внутри корпуса постепенно выгорают и чернеют контакты, а само изделие теряет номинальную пропускную способность, перестает выполнять свои задачи и потом выходит из строя. Хозяевам в этой ситуации приходится в срочном порядке менять прибор. Если проигнорировать этот момент, следующее короткое замыкание испортит проводку, спровоцирует воспламенение автомата и, возможно даже, приведет к более серьезным последствиям.

В групповых щитках прибор отключения нагрузки часто используется в качестве вводного коммутатора. Именно через него к распределителю подсоединяется силовой кабель, идущий от подстанции или другого щитка

Именно поэтому специалисты рекомендуют для частых отключений использовать не обычные автоматы, а прогрессивные и надежные выключатели нагрузки.

Эти элементы повысят безопасность электрощитков, обеспечат качественное, бесперебойное питание электричеством любого жилого помещения и позволят, в случае необходимости, удобно и быстро разомкнуть цепь, провести ремонтно-монтажные мероприятия любой сложности и снова подключить жилье к общей подающей энергию системе.

Зачем ставить агрегат при входе в щиток

Установка прибора для деактивации нагрузок на входе в распределительный щиток позволяет снять напряжение с самого щитка и корректно заменить вышедшие из строя автоматические выключатели.

При наличии такого аппарата очень легко отключить любое помещение от централизованной питающей сети с целью планового обслуживания или выполнения необходимых ремонтных работ. Агрегат обеспечит полную безопасность мастеру и позволит быстро устранить все обнаруженные неполадки.

Что представляют собой выключатели нагрузок

Аппарат, который имеет коммутационное назначение и работает в режиме включения и отключения токоведущих цепей, находящихся под нагрузкой, питаемой силовыми установками в 6,0-10,0 кВ (величина номинальных токов 200,0-400,0 А и выше), с отсутствием в устройстве механизма автоматических систем, защищающих от короткого замыкания, называется выключателем нагрузки.

Проще понять выключатель как разъединитель простого типа, дополненный специальной камерой для гашения электрической дуги. Первые устройства такого назначения стали применять в электросетях свыше полувека назад. Они были снабжены только системой разъединения и плавкими предохранителями для защиты от перегрузок и токов КЗ. Работали при менее высоких мощностях, нежели теперь.

Развитие электроэнергетики и значительное увеличение мощностей вызвало необходимость модернизации систем, с внесением в их схему дугогасителей. Такие устройства назвали разъединителями мощности. В современных аппаратах значительно упростили конструкцию гашения дуги, из-за чего они стали менее дорогими и более востребованными.

Выбор

Выбор производится по следующим параметрам:

• напряжение;
• исполнение устройства;
• комплектация;
• выполняемые функции;
• номинальный ток;
• способ крепления.

В отличие от промышленных аппаратов с автоматическим управлением, выключатель нагрузки в квартирах или индивидуальных домах управляется вручную и коммутирует токи не более 100 А.

Выключатель нагрузки подбирается под больший номинальный ток, чем суммарный ток потребителей. Номинал должен быть выше, чем у подключенного с ним в одной цепи автомата на одну или две ступени. Иначе его контакты будут перегреваться при перегрузке линий. Если у автомата номинальный ток составляет 20 А, то последовательно установленный с ним выключатель нагрузки должен быть рассчитан на 25 А или на 32 А. Внешне они похожи, но у выключателя есть обозначение на корпусе в виде букв ВН, а ручка управления имеет больше размер. На рис. 1 изображены модели небольшой мощности.

Виды рубильников (выключателей нагрузки): а – Hager; б – АВВ

Выключатели нагрузки обладают электродинамической стойкостью при отключении тока короткого замыкания, но основной упор делается на плавкие предохранители, которые следует дополнительно устанавливать.

В отличие от автоматов, выключатели нагрузки снабжены усиленными контактами, рассчитанными на долгий срок службы. У некоторых моделей применяются следующие способы повышения надежности:

• двойной разрыв контактов, гарантирующий отключение линии;
• смотровые окошки для визуального контроля состояния контактов;
• блокировка ручки управления от случайного включения устройства аналогично высоковольтным устройства, например, типа ВНА.

Отличительные признаки выключателей

Элементы, отвечающие за выключение/включение нагрузки, отличаются друг от друга по следующим техническим характеристикам:

• способ крепления;
• уровень номинального тока;
• базовая комплектация;
• наличие и количество дополнительных функций;
• конструкционные особенности модуля;
• номинальное напряжение.

Большинство бытовых выключателей, в отличие от промышленных приборов, управляются вручную и отключают токовый поток не более 100 ампер. Чтобы контакты не перегревались в процессе работы и потенциально возможной перегрузки, изделие приобретают так, чтобы показатель его номинального тока обязательно превышал общий токовый поток нагрузок потребителей.

Прибор, предназначенный для отключения нагрузки, имеет буквенную маркировку – ВН и более широкую рукоятку управления. Эти позиции служат ориентиром потребителю и не дают ему перепутать агрегат с другим внешне похожим устройством — автоматом

В отличие от классического выключателя-автомата нагрузочный деактиватор оснащен усиленными контактами, способными выдерживать продолжительную работу. Повышенную надежность модулю обеспечивают такие позиции, как:

• автоматическая блокировка управляющей ручки от несанкционированного включения;
• наличие просмотровых окошек, позволяющих визуально убедиться в разрыве контактов и дающих возможность контролировать ситуацию на всех этапах работы;
• двойной разрыв цепных контактов, обеспечивающий полное отключение питания и гарантирующий безопасность всех проводимых ремонтно-обслуживающих мероприятий.

Все эти параметры делают выключатели напряжения очень полезными для использования и располагают потребителя к покупке таких приборов и внедрении их в электрическую систему для повышения надежности и обеспечения безопасности эксплуатации.

Переключатели нагрузки

Переключатель нагрузки служит для коммутации электрических цепей и имеет больше контактов. Переключателем можно коммутировать одну или несколько сетей. Его также называют перекидным или переходным выключателем. С его помощью можно образовать новую цепь.

В квартирах маломощные переключатели используют для независимого управления освещением из разных мест.

Схема проходного выключателя

На рисунке изображена схема подключения двух переключателей для включения лампочки из двух мест. Фазный провод выполнен коричневым, а нулевой – синим цветами. Черным цветом обозначены провода, соединяющие контакты соседних переключателей между собой. Нажимая на клавишу любого переключателя, можно независимо подавать напряжение на лампочку или отключать ее.

В многоэтажных жилых домах мощными перекидными рубильниками производят ввод в действие новой питающей линии, когда на одной из них происходит авария.

Схема питания жилого дома

При выходе из строя магистрали (1) производится переход на магистраль (2) с помощью перекидных рубильников (3).

Аналогично выключателю переключатель нагрузки способен выдерживать номинальный нагрузочный ток. На рисунке ниже изображены популярные модели, которые можно приобрести на рынке для домашних нужд. С их помощью можно переключать нагрузки электрокотлов, сварочных аппаратов и другой бытовой техники.

Виды переключателей, представленные на современном рынке

Выключатели воздушные

Для гашения дуги в выключателях воздушного типа используется сжатый воздух под давлением 2-4 Мпа. Дугогасительное устройство и токоведущие части изолируются с помощью фарфора и других аналогичных материалов. Воздушные выключатели конструктивно различаются между собой в зависимости от таких факторов, как номинальное напряжение, способ подачи сжатого воздуха и других.

Устройства высокого номинального тока, аналогично маломасляным выключателям, оборудованы главным и дугогасительным контурами. При включении основной ток попадает на главные контакты, расположенные открыто. После отключения они размыкаются первыми и далее ток попадает уже на дугогасительные контакты, расположенные в другой камере. Непосредственно перед их размыканием из резервуара в камеру осуществляется подача сжатого воздуха, гасящего дугу, в продольном или поперечном направлении.

В отключенном положении между контактами создается изоляционный зазор необходимых размеров. С этой целью контакты разводятся на достаточное расстояние. Выключатели для внутренней установки рассчитаны на ток до 20 тыс. ампер и напряжение 10-15 кВ. Они имеют отделитель открытого типа, после отключения которого сжатый воздух перестает поступать в камеры и происходит замыкание дугогасительных контактов.

Типовая конструктивная схема воздушного выключателя состоит из дугогасительной камеры, резервуара со сжатым воздухом, главных контактов, шунтирующего резистора, отделителя и емкостного делителя напряжения на 110 кВ, обеспечивающего два разрыва на фазу. В выключателях открытой установки, рассчитанных на напряжение 35 кВ, вполне достаточно одного разрыва на фазу.

Описание

Что же такое выключатель нагрузки? По сути, это разъединитель, в котором происходит гашение дуги, возникшей в процессе отключения участка сети. Начало эры ВН положили аппараты, серийно выпускавшиеся в 50-60-е годы прошлого столетия. В них присутствовали предохранители, защищающие сеть от перегрузки и токов короткого замыкания (ТКЗ).

С началом бурного послевоенного строительства новых городов и предприятий в Советском Союзе требования к энергетике увеличились. Соответственно, увеличились и требования к ВНам. Потребовалось увеличение их отключающих характеристик. Для этого были разработаны дугогасительные камеры. Вначале они были громоздкими и располагались в отдельных отсеках. Затем конструкции уменьшали, и переключатель нагрузки стал более доступным.

Дугогасительная камера в отдельном отсеке

Что учитывать при выборе устройства

Планируя приобретение выключателя нагрузок, следует помнить, что аппарат в первую очередь предназначен не для защиты электроприборов, а для предохранения проводки от перегрева, прогорания и перенапряжения. Поэтому, чтобы покупка оказалась правильной, а устройство справилось с поставленными задачами, предварительно обязательно выясняют сечение входящего в квартирный или домовый щиток кабеля и уровень тока, на который он рассчитан.

Модули вакуумного типа завоевывают все большую популярность. Они имеют небольшие внешние габариты и за счет этого становятся удобны для встраивания в различные типы распределительных коробок

Когда эта информация получена, ее сопоставляют с заводскими характеристиками выключателя нагрузок. Показатель тока срабатывания у аппарата должен быть немного меньшим, нежели предельно допустимый ток для провода.

Вакуумные выключатели нагрузки – это прогрессивный вид сопутствующих электрических деталей. Он существенно повышает уровень базовой безопасности системы, не создает продуктов горения и не выбрасывает их в атмосферу

Если пропускная способность кабеля гораздо выше, чем ток потребления нагрузки, рассматривают покупку автоматического модуля под нагрузку.

Чтобы определить нужные параметры устройства, сначала суммируют мощность всех, имеющихся в жилом помещении электрических приборов. К полученной сумме добавляют от 5 до 15% на запас и по формуле закона Ома определяют общий суммарный ток потребления. Затем покупают автомат, имеющий ток срабатывания чуть больший, чем рассчитанный.

Технические характеристики приборов

Приборы, осуществляющие выключение нагрузки путем размыкания электрической цепи, обладают различными техническими характеристиками

Все они имеют важное значение и становятся определяющими при выборе подходящего для приобретения агрегата и его последующего монтажа

Показатель номинального значения напряжения отражает рабочее напряжение электротехнического прибора, на которое он изначально рассчитан производителем.

Максимальное значение рабочего напряжения показывает крайне возможное допустимое высокое напряжение, при котором выключатель способен функционировать в нормальном режиме без ущерба для своей работоспособности. Обычно эта цифра превышает размер номинального напряжения на 5-20%.

Поток электрического тока, при прохождении которого уровень прогрева изоляционного покрытия и частей токопровода не препятствует нормальной работе системы и может быть выдержан всеми элементами в течение неограниченного времени, называется номинальным током. Его значение обязательно учитывается при выборе и покупке выключателя нагрузки.

Величина сквозного тока допустимых пределов демонстрирует, какой объем тока, протекающего по сети в режиме короткого замыкания, сможет выдержать установленный в системе выключатель нагрузок.

Ток электродинамической стойкости отражает величину тока короткого замыкания, которая, воздействуя на прибор в течение нескольких первых периодов, не оказывает на него никакого негативного воздействия и механически его никак не повреждает.

Ток термической стойкости определяет предельный уровень тока, чье нагревающее действие на протяжении определенного отрезка времени не выводит из строя выключатель нагрузки.

Также очень важны техническое выполнение привода и физические параметры приборов, определяющие общий размер и массу устройства. Ориентируясь на них, можно понять, где удобнее будет разместить аппараты, чтобы они корректно работали и четко выполняли поставленные задачи.

Достоинства и недостатки аппаратов

Среди безусловных положительных качеств устройств, отвечающих за отключение нагрузки, находятся следующие позиции:

• простота и доступность в изготовлении;
• элементарный способ эксплуатации;
• очень низкая стоимость готового изделия по сравнению с другими видами выключателей;
• возможность комфортной активации/деактивации номинальных токов нагрузок;
• видимый глазу разрыв между контактами, обеспечивающий полную безопасность любых работ на отходящих линиях (монтаж дополнительного разъединителя не требуется);
• недорогая защита от сверхтокового потока посредством предохранителей, как правило, заполненных кварцевым песком (тип ПКТ, ПК, ПТ).

Из минусов выключателей всех типов наиболее часто упоминается способность коммутировать только номинальные мощности, не работая при этом с токами аварийного режима.

Несмотря на дешевизну в стоимости и обслуживании, автогазовые модули признаны устаревшими и при плановом обслуживании или во время реконструкции сетей и подстанций их целенаправленно заменяют на более современные вакуумные элементы

Автогазовым модулям обычно ставят в упрек ограниченный рабочий ресурс, обусловленный постепенным выгоранием внутренних деталей, генерирующих образование газа в дугогасительной камере.

Однако этот момент вполне решаем, причем небольшими средствами, так как элементы газогенерации и парные контакты, предназначенные для дугопоглащения, стоят очень недорого и легко заменяются, причем, не только профессионалами, но и рабочими с невысокой квалификацией.

Как выбрать выключатель нагрузки-мини рубильник

Если у вас уже установлен вводной автомат, для выбора выключателя нагрузки ориентируйтесь прежде всего на его номинальный ток. Номинал выключателя нагрузки рекомендуется выбирать либо равным номинальному току автомата, либо на ступень больше. При этом следует не забывать что нам диктуют правила.

Руководствуясь этим, приобретайте в магазине аппараты от 40А и выше, тем более что в цене они не слишком отличаются от своих «меньших собратьев». Ну а располагаться выключатель нагрузки должен однозначно до вводного автомата, а еще лучше до самого прибора учета.

Некоторые электрики используют зачастую схему электрощитка даже без вводного автоматического выключателя. Это также разрешается, если вы грамотно защитили отходящие линии отдельными автоматами. В этом случае на вводе монтируется просто один выключатель нагрузки.

Плюс такой схемы не только в экономии, но и в селективности. При замыкании в проводке, у вас уже одновременно не отключится и ввод (погасив всю квартиру, что зачастую бывает при больших токах КЗ) и автомат группы.

Выводы и полезное видео по теме

Еще больше о выключателях нагрузки — в представленных ниже видеороликах, где специалисты делятся опытом работы и нюансами монтажа.

Особенности монтажа выключателя нагрузок. Пошаговая инструкция от мастера.

Подробное и понятное описание, правила корректного использования и прямое назначение устройства от профессионального электрика.

Обзор модульного выключателя нагрузки, изготовленного компанией Hyundai. С помощью этого прибора можно недорого решить вопрос коммутации электрической цепи.

Особенности функционирования выключателя нагрузки ВН32-100 и практика применения этого прибора в качестве выключателя в электроцепях переменного 50-60 Гц тока с номинальным сетевым напряжением 230-400В.

Практичный и надежный выключатель нагрузок способствует повышению уровня безопасности эксплуатации электрической сети и помогает разомкнуть токовую цепь в нужном месте и ликвидировать возникшую поломку либо заменить вышедшее из строя оборудование. Наличие выключателя обеспечивает сохранность внутридомовой или внутриквартирной проводки, оберегает ее от преждевременного износа и существенно увеличивает срок ее службы.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin