Выключатель нагрузки: назначение, устройство, особенности выбора и монтажа

Устройство и принцип работы выключателя нагрузки — разбираемся во всех нюансах

Опубликовано Артём в 01.04.2019 01.04.2019

В данной статье мы рассмотрим принцип работы выключателей нагрузки, их применение на производстве и в быту, характеристики, на которые необходимо обратить внимание при выборе этих приборов, а также советы по их установке.

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.

Предназначение

Высоковольтные выключатели устанавливаются в подстанциях и распределительных устройствах сетей от 6 кВ до 10 кВ. Наиболее распространены устройства типа ВНА (автогазовые). Они являются самыми дешевыми и не имеют специальных требований. Газы для гашения дуги в выключателях ВНА вырабатываются из встроенных пластмассовых вкладышей. Такое применение газа для защиты контактов характерно только для этих моделей. Коммутация производится за счет ручного привода.

Выключатель нагрузки для бытовых потребителей с напряжением не более 380 В используют в качестве вводного устройства коммутации на электрических щитах. К его входу подключается силовой кабель, а к выходу – автоматы и УЗО, выполняющие функции защиты от коротких замыканий, перегрузки и утечки тока на «землю».

Устройство ВН

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. На концах вала расположены пружины, ускоряющие процесс размыкания контактов выключателя в момент отключения нагрузки. Кроме того, здесь же располагаются специальные резиновые прокладки. Предназначены для защиты от механического воздействия в процессе отключения.

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.

Конструктив ячейки с ВНА выключателем

Область применения

Назначение у выключателей нагрузки может быть следующее:

1. Оперативная коммутация больших потребителей на производстве.
2. Аварийное отключение потребителей без снятия нагрузки.
3. В быту, для обеспечения надлежащего переходного контакта при коммутации.

Выбор подходящего выключателя нагрузки:

При выборе переключателя нагрузки необходимого напряжения, необходимо обратить внимание на следующие параметры:

1. Напряжение выключателя.
2. Вид исполнения устройства.
3. Комплектация и дополнительные функции.
4. Номинальный ток.
5. Вид крепления.

Конструкция

Рассмотрим, из чего состоит выключатель нагрузки на примере устройства коммутационного аппарата типа ВНР-10/400

1. Основание (рама).
2. Опорный изолятор.
3. Держатели с контактами.
4. Подвижный рабочий нож.
5. Камера гашения дуги.
6. Неподвижный верхний контакт.
7. Изолирующая тяга.
8. Рычаг.
9. Гибкая связь.
10. Нож заземления.
11. Вал заземления.
12. Тяга блокировочного устройства.
13. Пружины.
14. Резиновые прокладки.
15. Вал рабочих ножей.

Неотключаемые линии в щите

Выключателем нагрузки внутри квартирного электрощита можно обесточить всю электропроводку. Это можно делать с целью электробезопасности, уходя из дома. Некоторые электроприборы отключать нецелесообразно. Для этого оставляется неотключаемая линия. На рисунке ниже установлено 2 выключателя нагрузки, один из которых может отключать всю проводку квартиры, а другой – оставляет в работе холодильник. Кроме того есть еще постоянно работающие системы охранной сигнализации и видеонаблюдения.

Схема квартирного щита с неотключаемой линией

На схеме красным и синим цветами изображены фазный и нулевой провода. Отключать можно только их, а земля (желто-зеленый цвет) всегда остается подключенной.

Как подключать выключатель нагрузки

Для квартиры с большим количество бытовой техники один общий автоматический выключатель будет просто бесполезен. Он не выдержит токов, которое будет проходить через него все время и при малейшей перегрузке после частой коммутации его силовые контакты могут быстро выйти из строя. Хотя его можно использовать для защиты отдельных маломощных потребителей.

Принцип подключения выключателя нагрузки приблизительно такой же, как и при монтаже УЗО. Начало работ от входа в дома или квартиру, главное, установить его до счетчика. Но нужно обратить внимание на то, какой вводной автомат вы купили. Существует два типа аппаратов: однофазные (защищено только фазный полюс), двухфазный с нулем (защищено оба полюса нагрузки).

Первые рекомендуется использовать в условиях многоквартирного дома, вторые – для защиты электрических сетей на производстве, или в больших частных домах, где расположено несколько водонагревателей или мощных бутовых приборов (скажем, электрических плит или стиральных машин).

Руководство по установке выключателей:

• запрещается размыкать нулевой и защитный заземляющий проводник;
• запрещается устанавливать какие либо шунтирующие перемычки на выключатель;
• запрещается устанавливать выключатели нагрузки в местах, не предусмотренных ПУЭ.

Монтаж может производиться как на общую din-рейку распределительного щита, так и отдельно, для конкретного потребителя, в своем монтажном корпусе. Помните, обозначение, которое имеется на корпусе выключателя – это величина тока, которую он может через себя пропустить, не следует подключать нагрузку, номинальным током, больше этого значения.

Хотя зачастую завод-изготовитель пишет касаемо этих моментов достаточно развернутую инструкцию к прибору, где описывается его ГОСТ, производство, технические характеристики, и т.д. При покупке обязательно проверяйте паспорт и прайс-лист, иногда из-за ошибки можно купить не тот выключатель, который обозначен на коробке. Если Вы живете в больших городах, то не составит особого труда купить выключатели от производителей в официальных магазинах и у дилеров в Киеве, Москве, Екатеринбурге, Красноярске, Санкт-Петербург.

Преимущества

• Простота в изготовлении и эксплуатации;
• Значительно меньшая стоимость по сравнению с другими выключателями — в несколько раз (особенно у автогазовых);
• Возможность отключения и включения номинальных токов нагрузок;
• Наличие дешёвой защиты от сверхтоков в виде предохранителей, обычно заполненных кварцевым песком (типа ПК, ПКТ);
• Наличие видимого разрыва между контактами, что исключает установку дополнительного разъединителя (видимый разрыв необходим для безопасности работ на отходящей линии).

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.

Обратите внимание! Автоматический выключатель (АВ) – это коммутационный прибор, предназначенный для отключения цепи потребителя в случае возникновения нештатной ситуации. Под нештатной ситуацией понимается появление ТКЗ, а также появление токов, превышающих номинал автоматического выключателя. Например, появление дополнительной нагрузки в сети ведёт к увеличению токов, что заставит АВ отключить перегруженную сеть. Часть устройств отрабатывает при изменении направления мощности. Включение производится в ручном режиме, после устранения причины отключения. Частое срабатывание может привести к отгоранию внутренних контактов и выходу аппарата из строя.

Недостатки

• Коммутация только номинальных мощностей;
• Малый ресурс работы (у выключателей нагрузки автогазового типа);

Классификация

1. Количество полюсов:

• Однополюсные;
• Двухполюсные;
• Трёхполюсные.

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

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

1. Типу привода:

• Ручной;
• Электромагнитный.

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

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

Дополнительные элементы

В качестве дополнительных элементов в выключателе нагрузки могут быть установлены ножи заземления с ручным приводом (при этом обычно предусматривается механическая взаимная блокировка ножей заземления и силовых контактов выключателя нагрузки), соленоид дистанционного отключения, сигнальные контакты положения контактов выключателя, срабатывания предохранителей.

Кол-во блоков: 24 | Общее кол-во символов: 13466
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

Что такое выключатель нагрузки и как он используется?

Разъединение нагруженных электрических цепей всегда сопряжено с риском искрообразования. Особую опасность таит в себе отключение нагрузки на высоковольтных линиях. Мощная электрическая дуга, образующаяся при коммутации незащищённых контактных ножей, может привести к разрушению силовых контактов и к выходу из строя электрических приборов. Обезопасить процесс коммутации цепей способен выключатель нагрузки, оборудованный устройствами для экстренного гашения дуги.

Выключатели нагрузки (ВН) принадлежат к тем видам коммутационных приборов, которые, по уровню допускаемых токов, занимают промежуточное положение между обычными разъединителями и специальными выключателями номинальных токов, способных отсекать сверхтоки в аварийных ситуациях. Несмотря на то, что коммутация номинального тока выключателем нагрузки допускается, однако прибор не рассчитан на отключение токов перегрузок в случае КЗ. Для этих целей предусмотрено применение специальных высоковольтных предохранителей.

Применение

Выключатели нагрузки применяются в распределительных сетях с целью коммутации линий, силовых трансформаторов, работающих при номинальных напряжениях. Устройства могут использоваться для включения/отключения дополнительных нагрузок, но они не предназначены для защиты от коротких замыканий, за исключением тех конструкций, в которых установлены плавкие предохранители (см. рис. 1).

Рис. 1. ВН с предохранителями

Такими разъединителями мощности оборудуются высоковольтные линии на 6 – 10 кВ, для токов, не превышающих 400 – 600 А. Для коммутации и защиты более мощных линий электропередач применяются релейные устройства. В маломощных сетях допускается использование ВН без предохранителей.

Существуют компактные выключатели нагрузок до 100 А, которые легко монтируются в распределительных устройствах. Такие рубильники внешне похожи на конструкцию автоматического выключателя (см. рис. 2) и устанавливаются на входах сетей многоквартирных и частных домов. Они управляются только вручную и не отключаются при достижении тока срабатывания защиты.

Рис. 2. Маломощные выключатели нагрузки

Наличие модульного выключателя мощности не исключает необходимости защиты проводки в аварийных режимах другими способами. В частности, аварийное отключение домашней электрической сети обеспечивают автоматические пакетные выключатели, но использовать их для частого отключения нагрузки не рекомендуется из-за быстрого износа контактов. В этом смысле переключатель нагрузки более надёжен, так как его контакты рассчитаны на такие режимы работы.

Преимущества и недостатки

У рассматриваемых коммутационных аппаратов есть сильные и слабые стороны.

К преимуществам относятся:

• меньшая себестоимость, по сравнению с другими видами выключателей;
• быстрое и надёжное включение и отключение номинальных токов нагрузок;
• возможность применения дешёвых плавких предохранителей для защиты от перегрузок;
• наличие у высоковольтных ВН видимого разрыва контактов, что позволяет обходиться без дополнительного разъединителя.

Недостатки:

• ограниченный ресурс эксплуатации;
• разрыв цепи возможен только для токов, в пределах номинальных значений мощностей;
• после срабатывания предохранителя необходима его замена.

Устройство и принцип работы

Конструкция высоковольтного выключателя нагрузки очень напоминает устройство трехполюсных разъединителей. На раме расположены поворачиваемые в вертикальной плоскости подвижные ножи, имеющие серповидную форму. Они входят в камеру, где расположены неподвижные контакты.

Управление поворотом ножей осуществляется с помощью механизмов, ручных приводов, либо полуавтоматических устройств. Электромагнитный привод, использующий соленоид обеспечивает дистанционное отключение нагрузки высоковольтных приборов, а в отдельных случаях работу в автоматическом управлении.

На рисунке 3 представлен чертёж трёхполюсного ВН с ручным приводом.

Рис. 3. Чертёж выключателя нагрузки ВНА

Обратите внимание (рисунок слева) на то, что в конструкции предусмотрено установку предохранителей, которые не показаны на чертеже. Все токоведущие части отделены от рамы мощными изоляторами (рисунок справа).

Для обеспечения необходимой скорости разъединения контактов применяются пружинные механизмы. При повороте вала пружина накапливает потенциальную энергию, которая в определённый момент высвобождается, направляя накопленную мощь на движение ножей. Пружинный механизм хорошо виден на рисунке 4.

Рис. 4. Выключатель нагрузки ВНА с пружинным механизмом

В комплект выключателя нагрузки могут входить стационарные ножи заземления. Эти элементы дополнительной защиты имеют механизмы блокировки от ошибочных действий персонала.

Главное отличие ВН от разъединителей – это наличие дугогасительных устройств, обеспечивающих сохранность неподвижных и подвижных контактов при коммутации. Гашение электрической дуги, которая неизбежно зажигается при отключении или включении нагруженной цепи, происходит в дугогасительных камерах, оборудованных вкладышами, изготовленных из полимеров. Дуги гасятся потоком продуктов испарения вкладышей, образующихся под действием высоких температур возникающего разряда.

В зависимости от конструкции ВН принцип гашения может отличаться. Следует помнить, что камеры гашения не обеспечивают абсолютного отсутствия дуги, которая, хоть и на очень короткий период времени, всё-таки возникает. Задача состоит в том, чтобы как можно быстрее подавить разрастание разряда, устранив условия для его существования.

Эффект гашения достигается различными способами: путём сдувания ионизированного воздуха с контактов, заполнением камер специальными смесями газов или созданием вакуума. В зависимости от принципа подавления дуги различают разные типы выключателей.

По способу гашения дуги в камерах, ВН подразделяются на следующие виды:

Автогазовый (газогенерирующий) выключатель

Устройство предназначено для оперативной коммутации силового электрооборудования. Подавление дуги происходит под действием газов, генерируемых в камере гашения. Вкладыш из мочевиноформальдегидной смолы или из полиметилметакрилата, расположенный внутри камеры, в момент коммутации дугогасительных контактов молниеносно нагревается. Под действием высокой температуры происходит испарение верхнего слоя полимера, а образовавшийся поток газов интенсивно гасит электрическую дугу.

Условие для испарения вкладыша создают дугогасительные контакты, запуская процесс «продольного дутья». Во включенном состоянии номинальный ток протекает по основным контактам.

Автогазовые ВН активно используются в России и в странах СНГ. Они применяются на подстанциях, устанавливаются в распределительных устройствах электросетей 6 – 10 кВ с изолированной нейтралью. В основном их монтируют там, где экономически не выгодно применять установки другого типа, а использование разъединителей запрещено правилами ПУЭ.

Данный тип выключателей имеет самую низкую стоимость и высокую ремонтопригодность. Эти преимущества способствуют росту популярности газогенерирующих выключателей.

Вакуумный высоковольтный выключатель

Очень эффективное, но дорогое устройство, позволяющее выключать не только номинальные токи нагрузки, но и сверхтоки при КЗ. Контакты вакуумных выключателей находятся в вакуумной камере со сверхнизким давлением (порядка 10 -6 — 10 -8 Н/м). Отсутствие газа создаёт очень большое сопротивление, что препятствует горению дуги.

При размыкании/замыкании контактов дуга всё-таки возникает (за счёт образования плазмы из паров металла контактов), но она практически мгновенно, гаснет, в момент перехода через ноль. В течение 7 – 10 мк/с пары конденсируются на поверхности контактов и на других деталях камеры.

Существуют разновидности:

• вакуумные выключатели до 35 000 В;
• устройства для напряжений, превышающих 35 кВ;
• вакуумные контакторы для сетей в 1000 В и выше.

Основные достоинства:

• работа выключателя в любом положении;
• коммутационная износостойкость;
• стабильная работа;
• пожарная безопасность.

Из недостатков можно выделить сравнительно высокую стоимость из-за сложности технологии производства камер.

Элегазовые ВН

В коммутационных аппаратах данного типа для гашения дуги используется элегаз. Работает устройство по принципу автогазовых выключателей, но вместо воздуха для гашения дуги применяется шестифтористая сера (SF₆) с добавками других газов.

В корпус камеры гашения из герметической ёмкости поступает элегаз, который не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно. Различают колонковые и баковые устройства (см. рис. 5).

Рис. 5. Баковый элегазовый ВН

В конструкциях таких выключателей используется встроенные трансформаторы тока. Современные элегазовые ВН могут работать в распределительных устройствах сверхвысокого напряжения, достигающего 1150 кВ.

Условное обозначение и маркировка

Для маркировки выключателей нагрузки используются буквенные и цифровые символы, сгруппированные по группам:

ВН Х-Х-00/0-0 хх 0 Х0.

Заметим, что приведённая структура обозначения может отличаться в маркировках разных типов конструкций.

Рассмотрим один из вариантов.

• Первая группа букв содержит информацию о типе выключателя. ВН – выключатель нагрузки. Иногда буква Н отсутствует, а на её месте, а чаще всего Х на второй позиции обозначает тип изделия либо вариант исполнения.

Буквенное обозначение типов конструкции:

• М – масляный;
• ММ – маломасляный
• А– автогазовый.

(Элегазовые рубильники имеют свою структуру обозначения).

Буквенное обозначение вариантов исполнения:

• М – модернизированный;
• П – пружинный привод;
• Р – ручной привод;
• Э – электромагнитный.

Х на третьей позиции может обозначать расположение привода:

На четвёртой позиции (00) цифры, указывающие номинальное напряжение в кВ.

5 позиция (/0) – номинальный ток отключения, в кА.

6 позиция (0) – номинальный (сквозной) ток выключателя.

7 позиция (хх) – расположение заземляющих ножей (иногда климатическое исполнение). п – за предохранителями, в – со стороны контактов заземления.

8 позиция (0) – обозначает тип устройства подающего команды для отключения (при наличии).

9 позиция (Х0) – климатическое исполнение и категория размещения.

Пример: маркировка ВВЭ – 15 – 25/ 680 – УЗ означает: Выключатель вакуумный, с электромагнитным приводом, рассчитанный на напряжение 15 кВ, ток термической стойкости – 25 кА, номинальный ток ВН – 680 А, применяется в условиях умеренного климата, предназначен для внутренней установки.

На рисунке 6 приведён пример обозначения на схеме.

Рис. 6. Обозначение на схемах

Отличие от автоматического выключателя

Основной признак отличия от автоматического выключателя в том, что рассматриваемые устройства не могут работать в автоматическом режиме. Для отключения ВН требуется вмешательство оператора – с помощью ручного привода или дистанционно (в зависимости от конструктивного исполнения). Автоматический выключатель размыкает цепь при достижении тока срабатывания защиты.

Отличить устройства можно по их маркировке и по внешнему виду.

Технические параметры

Выключатели нагрузки характеризуются тремя важными параметрами:

• номинальным напряжением;
• током термической стойкости;
• номинальным током ВН.

Другие параметры учитываются исходя из условий расположения, желаемого способа коммутации и выбора типа исполнения.

В качестве примера приводим таблицу параметров для ВН:

Технические параметры других типов выключателей нагрузки можно узнать у продавца или из других источников информации.

Подключение

На линиях электропередач ВН размещают перед силовыми трансформаторами. Если техническая документация предусматривает наличие разъединителей – они устанавливаются после ВН.

В многоквартирной электросети ВН устанавливаются в распределительных щитках (если есть доступ) или в другом доступном месте, отдельно на каждую квартиру.

В производственных цехах мини рубильник целесообразно устанавливать возле каждого станка, для обеспечения возможности экстренного его отключения.

В бытовой электросети выключатели нагрузки устанавливаются, как правило, перед счётчиком, хотя могут монтироваться и после прибора учёта. Но обязательно перед защитными устройствами – автоматами, пробками и т. п. В качестве примера приводим схему подключения ВН в однофазной сети.

Рис. 7. Схема подключения ВН в домашней сети

Выключатель нагрузки. Виды и применение. Устройство и работа

Выключатель нагрузки — для проведения безопасных работ по замене и ремонту электрооборудования, электрической цепи, работающей под нагрузкой, иногда требуется обесточить сеть, отключив электроэнергию. При отключении цепи под нагрузкой образуется электрическая дуга во время размыкания контактов. Это может привести к обгоранию контактов и другим неисправностям электрооборудования.

Чтобы процесс отключения электроэнергии под нагрузкой стал более безопасным, используют специальное устройство – выключатель нагрузки. Он представляет собой простой разъединитель цепи, оборудованный дугогасительной камерой. Такие устройства впервые появились еще в прошлом веке. Они были оснащены только разъединителем и плавкими вставками, защищающими от короткого замыкания и перегрузки. Такой выключатель был способен работать с небольшими мощностями, в отличие от современных моделей.

Выключатель на сегодняшний день способен отключать цепь с дистанционным управлением, вручную или автоматически. Такой вид устройства стал популярным для коммутации цепей высокого и низкого напряжения с рабочей нагрузкой. Однако его запрещается использовать при коротком замыкании, так как он предназначен для погашения маломощной дуги только обесточивания номинальной нагрузки.

Виды

Выключатель может производиться нескольких видов, в зависимости от метода гашения дуги при выключении нагрузки, и типа дугогасительной камеры.

• Вакуумные . В таких выключателях применяются свойства вакуума. Электрическая дуга в вакууме не распространяется.
• Автогазовые . Электрическая дуга гасится под воздействием выделяемого из стенок камеры газа, из-за их нагревания электрической дугой.
• Гашение дуги в автопневматическом выключателе нагрузки происходит путем сжатия воздуха мощной пружиной. Аналогичный принцип работы имеет электромагнитный выключатель нагрузки.
• Электромагнитные выключатели меняют направление дуги под действием электромагнитного поля.
• Элегазовые . Гашение электрической дуги происходит в среде электротехнического газа, который состоит из шестифтористой серы. Это тяжелый бесцветный газ, который тяжелее воздуха в шесть раз.

По количеству полюсов контактов:

• Однополюсные.
• Двухполюсные.
• Трехполюсные.

По конструкции исполнительного механизма:

• Тепловые.
• Электромагнитные.
• Полупроводниковые.
• Комбинированные.

По типу установки:

• Стационарные.
• Неподвижные.
• Выдвижные.

Условные обозначения и маркировка

Выключатели отличаются по различным параметрам: расположению привода, напряжению, току, креплению и т.д.

В качестве примера рассмотрим обозначение ВНРп 10/400-10зп

• «В» — выключатель.
• «Н» — нагрузки.
• «Р» — привод выключателя ручной.
• «п» — со встроенными предохранителями
• «10» — номинальное напряжение 10 кВ.
• «400» — номинальный ток 400 ампер.
• «10» — сквозной ток.
• «З» — выключатель оснащен заземляющими ножами.
• «П» — ножи расположены за предохранителями.

Устройство и принцип работы

Для обесточивания сети при коротком замыкании в устройство выключателя устанавливают предохранители. Такой принцип чаще применяется в маломощных цепях, где задачей предохранителей является обесточивание цепи при чрезмерной нагрузке.

Такое устройство снижает стоимость выключателей. В распределительных устройствах им требуется немного места, в отличие от выключателей повышенной мощности для такого же напряжения. Камеры для гашения электрической дуги заполняются газогенерирующими материалами или маслом. Также допускается использование дугогасительных решеток, выполненных из металлических или керамических пластин.

Любые выключатели нагрузки состоят из пружинного механизма и силовых контактов, рассчитанных на наибольшее напряжение 10 кВ, и отключающий ток 400 А. В устройстве также имеются заземляющие ножи. Главным компонентом устройства является разъединитель, имеющий три полюса. К каждому полюсу присоединены пружины и камеры гашения электрической дуги.

Все полюсы размещены на сварной раме. Опорный изолятор состоит из вывода полюса и подвижного контакта на шарнире. На верхнем изоляторе находится дугогасительная камера со вторым выводом полюса и неподвижным контактом.

Основной подвижный контакт состоит из двух стальных пластин. В центре расположен дугогасительный контакт, состоящий из тонкой медной изогнутой шины. Выключатель воздействует своим валом на передвижные контакты. Вал соединен фарфоровой тягой с контактами. Выключение питания осуществляется пружинами, натянутыми при включении питания.

В камере гашения дуги находится неподвижный контакт, с помощью которого гасится электрическая дуга. К этому контакту подключен основной неподвижный контакт. Пластиковый корпус камеры состоит из двух половин, скрепленных винтами друг с другом. В корпусе имеются вкладыши, выполненные в виде газогенерирующего материала.

Технические параметры

Выключатель нагрузки имеет следующие характеристики:

• Метод крепления.
• Номинальный ток.
• Наличие дополнительных функций.
• Комплектность.
• Вид конструкции выключателя.
• Номинальное напряжение.

Бытовые выключатели имеют ручное управление, в отличие от промышленных образцов, и способны отключать ток не выше 100 ампер.

Выключатель выбирают с номинальным током, превышающим общий ток нагрузок потребителей. В противном случае при перегрузке линии контакты выключателя будут перегреваться. Если автомат рассчитан на ток 20 ампер, то подключенный последовательно к нему выключатель напряжения выбирают на 25 или 32 ампера. По внешнему виду автомат и выключатель нагрузки идентичны, однако на корпусе выключателя имеется маркировка ВН, а управляющая рукоятка большего размера.

Выключатель нагрузки, в отличие от автоматического выключателя, имеет усиленные контакты, которые способны работать длительное время.

Для повышения надежности используют следующие методы:

• Блокировка управляющей рукоятки от случайного включения.
• Выполнение смотровых окон для осуществления визуального контроля разрыва контактов.
• Двойной разрыв контактов, для повышения гарантии отключения питания.

Области использования

Чаще всего в быту хозяева квартир и домов пренебрегают установкой выключателей нагрузки, и довольствуются одними автоматическими выключателями. Владельцы мощных устройств и больших предприятий пользуются всеми достоинствами выключателей высокого напряжения в различных сферах:

• Грузоподъемные машины.
• Кухонные помещения предприятий общественного питания.
• Системы кондиционирования и вентиляции.
• Сушильные установки.
• Прачечные.
• Мойки автомобилей.
• Конвейеры.
• Сети освещения.

Это основная часть области использования выключателей нагрузки. Промышленные предприятия и фабрики уже давно применяют аналогичные устройства.

Использование выключателей высокого напряжения при их повышенной стоимости чаще всего оправдывает себя при мощных нагрузках потребителей. В бытовых условиях при частом отключении и включении питания дома или квартиры также целесообразно применять для этого выключатель напряжения.

Выключатели нагрузок: типы, устройство, характеристики, назначение, выбор

В данном материале будет рассмотрен такой прибор, как выключатель нагрузок, сфера его применения, а также технические характеристики.

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.

Как устроен механизм выключателя

Устройство выключателя нагрузки состоит из рамы и вала. На раме закреплены шесть изоляторов опорных. Из этих изоляторов к раме, в нижней ее части, закреплены три, на которых расположены ножи-контакты. Оставшиеся контакты установлены на раме вверху. На них контакты главного назначения и дугогасительные. Чтобы осуществить движение к ножам-контактам, рычаги вала соединены с тягами из электроизоляционного материала.

В конечных точках вала имеется по паре пружин отключения. Они ускоряют процесс разъединения выключателя в момент высвобождения системы, где привод свободно расцепляется. В этих же местах установлены буферные резиновые прокладки, предотвращающие механические удары во время отключения.

В камерах дугогашения происходит процесс разъединения специальных контактов дугогасительных. Материал исполнения контактов – фенопласт с вкладышами на основе полиамида стеклонаполненного. Форма вкладышей и самих камер дугообразна. Такое конструктивное решение позволяет плавно заходить в них контактам дугогашения.

В процессе включения цепи в первую очередь происходит соединение дугогасительных контактов, далее замыкаются главные контакты с ножами. Когда нагрузку отключают, весь процесс происходит в обратной последовательности.

Положение контактов дугогашения при отключенной нагрузке характеризуется наличием видимой воздушной прослойки между ними и камерой, по принципу разъединителя обычного. В момент отключения появляется электрическая дуга, и все это сопровождается сильным излучением тепла, нагревающего полиамид стеклонаполненный. Последний образует газовыделение, гасящее дугу.

Какими характеристиками обладает устройство

Выключатели нагрузки характеристики технические имеют следующие:

• Номинальное значение напряжения. Оно является рабочим напряжением электротехнического устройства, на величину которого оно рассчитано производителем.
• Наибольшее значение рабочего напряжения. Допустимо высокое напряжение, которое не вредит работоспособности выключателя. Оно заложено в пределах от 5% до 20% выше, чем номинальное.
• Номинальное значение тока. Ток, при прохождении которого степень нагревания частей токопровода и покрытия изоляционного не нарушает работоспособности и который может быть выдержан сколь угодно долго.
• Сквозной ток допустимых пределов. Ток, протекающий в режиме короткого замыкания, величину которого способны выдержать выключатели нагрузок.
• Ток стойкости электродинамической. Такой ток к. з., воздействие нескольких первых периодов которого механически не повреждает прибор.
• Ток стойкости термической. Предельный ток, нагревающее действие которого в течение определенного времени не приводит к выходу из строя выключателя.
• Физические параметры, касающиеся размеров и массы.
• Техническое исполнение привода.

Разновидности высоковольтных выключателей нагрузки

Выключатели нагрузки типы имеют следующие.

• BHA-10/630. Такой тип выключателя обеспечивает коммутацию электрических трехфазных цепей на напряжение в 6000 и 10000 В, частота которых равна 50 Гц, находящихся под нагрузкой. Предусматривается автоматическое заземление выключенных линий специальными заземляющими ножами. Эти модели устройств устанавливают в основном на трансформаторных подстанциях, в устройствах распределительных и в боксах обслуживания. Тип дугогасителя – автогазовый, привод может быть как ручного управления, так и электрического. Рассчитаны агрегаты на двадцатипятилетний срок работы с промежуточными капитальными ремонтами через каждые две тысячи операций.

• ВНБ-10/630. Выключатель нагрузки 10 кв повышенной скорости отключения используют в нагруженных цепях с силой тока до 630A. У него нейтральный провод заземлен либо изолирован. Узлы применения – это одностороннего обслуживания камеры стационарные, подстанции трансформаторных устройств, шкафы распределителей комплектных, также ими проводят замену старых модификаций выключателей. Система гашения дуги при помощи выделения газа.
• BHP-10/630. Работает по аналогии с выключателем BHA-10/630, но привод имеет только ручное исполнение. Может быть укомплектован заземляющими контактами и дополнительными предохранителями.

• ВБСК-10-20/1000. Выключатели нагрузок, рассчитанные на напряжение до 12000 В, которые способны коммутировать цепи электрические (трехфазные с нейтралью изолированной) в режимах нормальной работы и в аварийных ситуациях. Устройства применяют во всех вышеперечисленных системах, а также когда проводят замену выключателей маломасляных. Выключатели этого типа имеют малые габариты, поэтому удобны для монтажа в разных типах распредкоробок.
• BBTEL. Универсальный разъединительный прибор, система гашения дуги которого основана на затухании ее в глубоком вакууме. Фиксирует контакты дугогашения при замыкании электромагнитный механизм. Отличаются эти системы большим ресурсом и высокой износостойкостью. Они малогабаритны и не требуют ремонта.
• BBT-10-20. Вакуумный тип выключателя с моторно-пружинным приводом, который предназначен для тех же целей, что и ВБСК-10-20/1000, но этот выключатель нагрузки 10 кв выдерживает только.

• РВЗ-10/630 разработаны для коммутационных целей при работе с высоким напряжением, но отсутствием нагрузочных токов. При помощи их можно проводить переподключение и изменение схем, осуществляются ремонтные работы в безопасном режиме (обесточенные линии). Имеют конструкцию привода рычажного принципа действия.
• РЛНД – выполняют те же функции, но допустимы для установки вне помещения.

Системы автоматического разъединения цепи

Автоматический выключатель нагрузки – это прибор электрический коммутационного назначения. Он предназначен для проведения номинальных токов к нагрузке и размыкает цепь в автоматическом режиме, если возникают токи короткого замыкания либо токи, превышающие значение номинальных. Также некоторые устройства способны срабатывать при нежелательном понижении питающего напряжения, когда мощность изменяет направление. Не следует использовать автоматы в качестве тумблеров, их механизм не приспособлен для этого, могут подгорать внутренние контакты.

Классификация автоматических выключателей

По числу полюсных контактов: одно-, двух- и трехполюсные.

С функцией токоограничения и без нее.

По исполнению механизма расцепления: тепловой от перегрузок, электромагнитный от к. з., полупроводниковый, настраиваемый от всех аварий, комбинированный.

Ручного привода либо от электромагнитов.

С возможностью устанавливать задержку по времени в режиме к. з. и без этой функции.

По типу конструкции: неподвижные, стационарные и выдвижные.

Выбор выключателя нагрузки

Необходимо помнить, что все автоматические выключатели нагрузок призваны защищать проводку от перегрева, возгорания и перегорания, а не электрические приборы. Поэтому, чтобы правильно выбрать входной разъединитель, нужно знать, на какой ток рассчитан кабель или его сечение. Ток срабатывания автомата должен быть чуть меньшим, чем предельно допустимый для провода.

В том случае, когда пропускная способность кабеля гораздо больше, чем ток потребления нагрузки, то можно подобрать автомат под нагрузку. Для этого суммируют мощность всех электрических приборов, добавляя процент запаса, и находят суммарный ток потребления, исходя из закона Ома. Далее выбирают автомат, ток срабатывания которого будет ближайшим большим от расчетного.

Заключение

Для большей надежности и безопасности эксплуатации электрической сети бытового назначения целесообразней разбить ее на несколько линий, где на каждую установить выключатель автоматический, плюс общий на всю систему в целом.

Что такое выключатель нагрузки и для чего он нужен?

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.

Применение

Область применения выключателя нагрузки – преимущественно сети класса напряжения 6 и 10 кВ. Применение данных коммутационных устройств обусловлено, прежде всего, экономией: ВН значительно дешевле полноценных высоковольтных защитных аппаратов, а также требуют значительно меньше затрат на обслуживание и ремонт.

Где применяются данные элементы оборудования? ВН являются альтернативой отделителям и короткозамыкателям — их применяют для коммутации токов стороны высокого напряжения силовых трансформаторов. Но только при условии наличия в цепи присоединения трансформатора, как и упоминалось выше, предохранителей или защитных элементов оборудования на другом конце линии со стороны смежной питающей подстанции либо линейных выключателей, от которых запитано распределительное устройство, питающее данный трансформатор.

Выключатели нагрузки применяют в других сетях небольшой мощности в качестве самостоятельного коммутационного аппарата. На протяженных и разветвленных воздушных линиях устройства используются для удобства отключения участков линий без необходимости полного ее обесточивания. При этом на питающей подстанции устанавливается выключатель для защиты всей линии от повреждений.

Конструкция

Рассмотрим, из чего состоит выключатель нагрузки на примере устройства коммутационного аппарата типа ВНР-10/400

1. Основание (рама).
2. Опорный изолятор.
3. Держатели с контактами.
4. Подвижный рабочий нож.
5. Камера гашения дуги.
6. Неподвижный верхний контакт.
7. Изолирующая тяга.
8. Рычаг.
9. Гибкая связь.
10. Нож заземления.
11. Вал заземления.
12. Тяга блокировочного устройства.
13. Пружины.
14. Резиновые прокладки.
15. Вал рабочих ножей.

Принцип действия

Рассмотрим вкратце, как работают выключатели нагрузки на примере вышеупомянутого ВНР-10/400, предоставленного на фото:

Конструктивно данный коммутационный аппарат схож с разъединителем. Главное отличие разъединителя от ВН — наличие у последнего дугогасительного устройства и привода, обеспечивающего более быстрое выполнение операций.

Принцип действия выключателя нагрузки следующий. При включенном положении подвижные контакты находятся в дугогасительной камере. В нижней части дугогасительного устройства расположены дополнительные дугогасящие контакты. При выполнении операции отключения сначала размыкаются основные контакты, а затем дугогасительные. Образовавшаяся в процессе разрыва контактов электрическая дуга попадает в дугогасительную камеру, где нагревает до высокой температуры оргстекло, которое в свою очередь выделяет большое количество газов. Эти газы мощным потоком вырываются из дугогасительной камеры, чем гасят возникшую электрическую дугу за несколько миллисекунд.

Как изображается ВН на однолинейных схемах? Ниже приведено условное обозначение на схеме:

Слева на схеме изображен ВН, справа — коммутационный аппарат, который конструктивно укомплектован плавкими предохранителями (ВНП).

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия выключателя нагрузки. Надеемся, предоставленный материал был для вас полезным и интересным!

Рекомендуем также прочитать:

Выключатель нагрузки: назначение, устройство, особенности выбора и монтажа

Чтобы провести ремонт находящегося под нагрузкой фрагмента электросети или осуществить замену оборудования, необходимо прервать подачу тока в систему. Сделать это поможет выключатель нагрузки. Он корректно разъединит токоведущую цепь и благодаря наличию камеры погасит электрическую дугу, возникающую при размыкании контактов.

В представленной нами статье детально описаны разновидности и принцип действия приборов, обеспечивающих сохранность оборудования и безопасность проведения последующих работ. Приведены технические характеристики востребованных в быту моделей. Даны рекомендации по выбору и эксплуатации защитного устройства.

Подробное описание прибора

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

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.

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.

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.

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, если 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.

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.

Практичный и надежный выключатель нагрузок способствует повышению уровня безопасности эксплуатации электрической сети и помогает своевременно 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.