Особенности конструкции и применения выключателя нагрузки

Предназначение выключателя нагрузки

Выключатель нагрузки – это коммутационное устройство, которое оснащено дугогасительной камерой и приводом для управления. Электропривод может быть мускульным, срабатывающим при помощи натянутой пружины, или с соленоидом дистанционного отключения. Основное назначение прибора – механическое размыкание или замыкание цепи на участке, который находится под нагрузкой.

Любой переключатель нагрузки состоит из следующих частей: пружинного механизма, силовых контактов, заземляющих ножей, разъединителя с полюсами. Полюса размещаются в раме. Основной подвижный контакт представляет собой 2 стальные пластины. Для гашения дуги используется специальный медный контакт. Включается и выключается механизм при помощи натянутых пружин.  Подробное описание конструкции будет рассмотрено на примере модели ВНР 10/400. В его составе есть:

• рама;
• опорный изолятор;
• рабочие, заземляющие ножи;
• держатель с контактами;
• камера гашения;
• тяга изолирующая и блокировочного устройства;
• вал заземления и рабочих ножей;
• рычаг;
• пружины;
• внутренние прокладки.

При включении подвижные контакты располагаются в камере. Внизу есть другие контакты, которые выполняют гашение. При отключении размываются основные контакты, после чего – дугогасительные. Дуга переходит в камеру, где под воздействием высоких температур выделяется газ от оргстекла. В этом газе дуга гасится за несколько миллисекунд.

Технические характеристики:

• способ закрепления;
• номинальный ток;
• дополнительные опции;
• комплектация;
• конструкция;
• номинальное напряжение.

Виды устройств

Конструктивно выключатель нагрузки представляет собой раму и вал. На раме расположены 6 опорников. К нижней части рамы закреплены три изолятора с ножами-контактами. Другие три расположены на верхней части рамы, ведают дугогашением. Рычаги вала присоединены к электроизолированным тягам. Они отвечают за движение к ножам.

В камерах для погашения дуги используют специальные контакты – дугогасительные. Для их изготовления используют фенопласт. Также присутствуют специальные вкладыши из полиамида дугообразной формы. Этим добиваются мягкого вхождения контактов во вкладыши.

При включении ВН сперва идёт процесс соединения контактов в дугогасительной камере, затем – ножи и главные контакты. При отключении процесс развивается в обратном направлении. В отключенном положении дугогасительные контакты должны быть зримо не соединены с камерой. Для этого в любом ВН есть специальное окошко.

Через него контролируют наличие воздушного промежутка. При отключении в этом промежутке образуется электрическая дуга, и происходит выделение большого количества тепла, которое производит нагрев полиамида. В процессе нагревания вкладыши выделяют специальный газ. Этот газ и гасит образовавшуюся дугу.

Выключатели делятся по методу гашения дуги. Есть следующие виды:

• Вакуумные. Работают на свойствах вакуума, в которых дуга не распространяется.
• Автогазовые. Дуга гасится под действием газов, которые выделяются под высокими температурами в камере.
• Автопневматические. Воздух сжимается, из-за чего происходит гашение дуги.
• Электромагнитные. Направление дуги изменяется под действием электромагнитного поля.
• Электрогазовые. Гашение происходит в среде электротехнического газа, состоящего из шестифтористой серы.

По количеству полюсов можно выделить:

• однополюсные;
• двухполюсные;
• трехполюсные устройства.

По конструкции выделяют:

• тепловые;
• полупроводниковые;
• электромагнитные;
• комбинированные.

Маркировка выключателей нагрузки

Каждое электромеханическое устройство имеет свою маркировку, и автоматический выключатель не исключение. Маркировка состоит из букв и цифр, которые обозначают расположение привода, напряжение, ток и другие характеристики.

Например, обозначение выключателя нагрузки 10 кВ ВНРп 10/400-10зп расшифровывается как:

• В – выключатель;
• Н – нагрузка;
• Р – ручной привод;
• П – встроенный предохранитель;
• 10 – напряжение 10 В;
• 400 – ток 400 А;
• 10 – сквозной ток;
• З – наличие заземляющих ножей;
• П – расположение ножей за предохранителем.

Аналогичным образом записываются другие модели.

Плюсы и минусы

К основным положительным качествам выключателей нагрузки можно отнести:

• простота изготовления и эксплуатации;
• стоимость выключателя ниже, чем других аналогичных изделий;
• удобство включения и выключения токов;
• защита от сверхтоков;
• есть видимый разрыв между контактами;
• безопасность.

Отличия от автоматического выключателя

В домашних условиях часто используются другие устройства – автоматические дифференциальные выключатели. Их устанавливают на различные бытовые приборы для защиты от скачков напряжения. Они могут обесточить помещение при необходимости, защитить токоприемники и проводку от агрессивного воздействия высоких токов.

Автоматические выключатели не подходят для частых отключений и выключений. Это может привести к быстрому износу модуля и выгоранию рабочего ресурса, после чего устройство придется менять. Для таких целей рекомендуется использовать модульные выключатели нагрузки. Коммутаторы ввода обеспечивают высокую безопасность распределительных щитов,  бесперебойную подачу электричества, удобство размыкания цепи. Оптимальным вариантом является использование переключателя нагрузки и автомата одновременно. Тогда повышается безопасность электросети.

Главным отличием от автомата является невозможность работы в автоматическом режиме. Для переключения требуется внешнее вмешательство – ручное или дистанционное. Автомат срабатывает при достижении предельного тока. Также приборы могут отличаться по маркировке и внешнему виду.

Правила подключения

На линиях электропередач устройство устанавливается перед трансформатором. В жилых зданиях выключатель ставят в распределительном щитке или другом месте на каждую квартиру отдельно. В самой квартире переключатели устанавливаются перед счетчиком, но их можно монтировать и после прибора учета. Обязательно ставить выключатель нужно по схеме перед другими защитными устройствами (пробки, автоматы).

На заводах, фабриках и других производственных помещениях рубильник ставится рядом со станками, которые могут потребовать экстренного отключения.

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.

Характеристики

При выборе требуемого аппарата следует обратить внимание на:

1. Номинальное напряжение;
2. Максимальное напряжение – обычно не более 20% от номинального;
3. Рабочий ток;
4. Сквозной ток – ток КЗ, не повреждающий выключатель нагрузки;
5. Ток электродинамической стойкости – ТКЗ, не приводящий к механическому повреждению;
6. Ток термической стойкости – ТКЗ, не приводящий к термическому повреждению;
7. Исполнение привода;
8. Размеры.

Разновидности

В электротехнике присутствуют различные методы гашения электрической дуги. Поэтому существует подразделение видов выключателей нагрузки:

1. Вакуумные. Распространённые современные аппараты. Принцип работы основан на отсутствие возможности горения в вакууме. Ценятся за свою надёжность, долговечность и относительно небольшие размеры. Высокая цена;
2. Автогазовые. Чаще всего используются электросетевыми компаниями при построении и реконструкции сети. Гашение дуги происходит газом. Газ появляется при нагревании дугой вкладышей из стеклонаполненного полиамида. Достаточно просты в эксплуатации, недороги;

3. Автопневматические. Гашение дуги происходит за счёт сжатия воздуха. За это отвечает специальная пружина;
4. Электромагнитные. Принцип работы схож с автопневматическими. Отличие в том, что под действием поля есть возможность изменить направление дуги;
5. Элегазовые. Дуга гасится в специально произведённом для этого газе. Основной компонент – фтористая сера. Она в несколько раз тяжелее воздуха, что создаёт сильное препятствие для развития и распространения возникшей электрической дуги.

Бытовой выключатель нагрузки

С развитием электротехники начали появляться и выключатели нагрузки для бытовых потребителей. Они пришли на смену пробкам и простейшим разъединителям в квартирных электрических щитках. Называются автоматическими выключателями.

Классификация

1. Количество полюсов:

• Однополюсные;
• Двухполюсные;
• Трёхполюсные.

2. Наличие или отсутствие токоограничения;
3. Исполнение устройства расцепления:

• Тепловой – предотвращает перегрузку;
• Электромагнитный – «замечает» короткое замыкание в цепи;
• Полупроводниковый – есть возможность настройки от всех аварий;
• Комбинированный.

4. Типу привода:

5. Наличие или отсутствие возможности настройки времени задержки срабатывания при возникновении короткого замыкания;
6. По форме исполнения:

• Стационарные;
• Выкатные (выдвижные) с корзиной;
• Неподвижные.

Выбор выключателя нагрузки

При выборе требуемого аппарата защиты необходимо понимать, какую линию он призван защищать, а именно: какая пропускная способность кабельной или воздушной линии, её сечение и длина.

https://www.youtube.com/watch?v=gXNj7OhXCDs

Если кабель проложен с запасом или на развитие, отключающий аппарат подбирают, в зависимости от действующей нагрузки. В этом случае часто устанавливают АВ с регулируемыми значениями токов отсечки.

С учётом всего выше сказанного становится понятно, что каждого конкретного потребителя из соображений безопасности и комфорта принято «сажать» на свой автомат. Что касается сетей среднего напряжения, то здесь это закон! Хотя иногда встречаются и двойные подключения под один зажим.