Выключатель нагрузки и автомат в чем разница

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

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).

ВН с предохранителямиРис. 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.

Маломощные выключатели нагрузкиРис. 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.

Что такое выключатель нагрузки?

Если сказать коротко – это мини рубильник. Многие, наверное, хоть раз в жизни видели металлический ящик с ручкой, выходящей из его бока. Когда ручку поднимают – подаётся питание в сеть, когда опускают – происходит отключение. А если приходилось заглянуть внутрь, можно было увидеть большие медные ножи, так называются подвижные контакты, и губки – неподвижные контакты, в которые ножи входят. Отличительной чертой такого устройства является то, что можно визуально наблюдать разъединение электрической цепи.

Модульный выключатель нагрузки, конечно же, имеет другую форму и конструкцию, да и размерами намного меньше, но работает по такому же принципу. Поэтому он, как разъединитель и высоковольтные выключатели относится к коммутационным аппаратам.

mini-rubilnik-v-shhitok.jpg

По названию, порой, тяжело определить, что это за прибор, так как каждый производитель в разных странах использует своё наименование. Поэтому лучше узнавать у продавца. Иногда можно увидеть в названии буквы ВН, помогающие определиться с устройством, например, выключатель нагрузки ВН-32 3Р 40А IP20.

Аббревиатура ВН означает выключатель нагрузки, 3P указывает на количество полюсов, в этом случае их 3. Затем идёт номинальный, рабочий ток, именно это значение является рабочим для выключателя нагрузки. Например, выключатель нагрузки ВН-32 выпускается на следующие номиналы по току: 20; 25; 32; 40; 63 и 100 А.

Последним показан класс защиты (цифры IP-20). Это показатель степени защищённости человека при использовании этого прибора. Для обычного пользователя он не важен, поскольку магазины продают допустимые для общего пользования электроаппараты.

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.

Чертёж выключателя нагрузки ВНАРис. 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.

Выключатель нагрузки ВНА с пружинным механизмомРис. 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.

Особенности применения автоматов и рубильников

Перед тем, как подключить рубильник, автомат или другой коммутационный аппарат, необходимо четко понимать его назначение. Для этого давайте разберем назначение интересующих нах позиций, а также наиболее распространенные места их установки.

ustanovka-rubilnikov-i-avtomatov-v-raspredelitelno-480x320.jpg

  • Начнем с более простого рубильника. Они предназначены для монтажа в электроустановках преимущественно закрытого типа. Современные модели конечно имеют неплохую защиту от влаги и пыли и не имеют токоведущих частей доступных для прикосновения, но устанавливать рубильники все равно лучше в щитах.
  • Рубильник предназначен для коммутации сетей без напряжения, под напряжением и иногда под незначительной нагрузкой. Объясним это более простым языком: оперировать рубильником можно, когда все электроустановки, питающиеся от него, выключены. В этом случае, отключением рубильника вы снимаете с них напряжение.

shema-podklyucheniya-reversivnogo-rubilnika-dlya-p-406x480.jpg

  • Для того чтобы отключать рубильник под нагрузкой, он должен иметь дугогасительные камеры. И даже в этом случае коммутировать им значительные токи не рекомендуется. Максимум это нагрузка сети освещения, либо ток холостого хода трансформатора.

Обратите внимание! Наверняка вы можете услышать истории о том, как рубильниками отключались мощные двигатели в работе, как отключалось освещение нескольких домов и тому подобное. Но поверьте, это дело случая. И если это получилось однажды, то второй раз может привести к выгоранию рубильника и серьезным травмам экспериментатора. Именно поэтому, согласно нормам ПУЭ, рубильники должны устанавливаться в местах, недоступных для неквалифицированного персонала.

  • Теперь, что касается автоматов. Эти коммутационные аппараты предназначены для коммутации цепей без напряжения, под напряжением и под нагрузкой. То есть, автоматом мы без проблем можем отключать нагрузку, соответствующую его номиналу. Более того, благодаря наличию встроенных защит автомат способен сам отключиться при превышении номинальных параметров. Ни один рубильник на такое не способен.
  • Но у автоматов есть один, хоть и не значительный, но минус. Визуально определить положение его контактов достаточно сложно, ведь в отличии от рубильника их не видно. То есть, отключив автомат, вы не можете быть уверены, что он отключен. Именно поэтому нормы охраны труда требуют предварительной проверки отсутствия напряжения на контактах автомата.
  • С рубильником все проще — вы можете визуально увидеть, что он отключен. Именно поэтому зачастую рубильники используют как вводные коммутационные аппараты на распределительный щит. А уже после них устанавливаются автоматы, которые не только коммутируют каждую определенную группу потребителей, но и защищают ее.

dlya-zaschity-pitaemoy-tsepi-posle-rubilnika-ustan-360x480.jpg

  • Если рубильник устанавливается для питания какой-то определенной группы потребителей, то сразу после него должны устанавливаться соответствующие по номиналу предохранители. Они будут защищать линию в случае короткого замыкания.
  • Современные рубильники не имеют открытых токоведущих частей, а иногда у них есть даже автоматика для рубильника, но уже далеко не всегда обеспечивается визуальный контроль положения контактов. Это с одной стороны нивелирует преимущества рубильников, с другой стороны — более безопасно.
  • Такие изделия часто используют вместо пакетных переключателей. Их устанавливают перед счётчиком, во вторичных цепях, а также в оперативных сетях постоянного тока.

Технические характеристики устройства

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.

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.

Ремонт электросетей

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.

Неотключаемые линии в щитке

Представьте, что вы уходите из дома на пару дней. Перед тем как покинуть его, необходимо проверить, что бытовые электрические приборы и освещение отключены. Это может занять достаточно много времени. Хорошим решением в данном случае будет разделение линий в щитке на отключаемые и неотключаемые. К неотключаемым относятся все линии, напряжение на которых не должно отключаться в ваше отсутствие, например, холодильник и сигнализация. Их мы подключаем непосредственно к вводному автоматическому выключателю. Отключаемые линии подключаются к вводному аппарату через выключатель нагрузки. При такой схеме электроснабжения, уходя из дома, вы можете отключить все бытовые приборы и освещение с помощью одного выключателя нагрузки. Неотключаемые линии останутся под напряжением.

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.

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:

  • П – правое;
  • Л – левое.

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.

Обозначение на схемахРис. 6. Обозначение на схемах

Что учитывать при выборе?

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.

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.

Вакуумный модуль в щитке

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

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.

Преимущества использования выключателя нагрузки

  1. минимальная вероятность повреждения изоляции дугой, даже при долгом использовании или загрязнении, за счет специальной конструкции с двойным разрывом цепи
  2. небольшая стоимость
  3. увеличенная электрическая износостойкость
  4. допускается эксплуатация при умеренных перегрузках

Пример схемы с неотключаемыми линиями

zen.yandex.com

! Показана упрощенная схема квартирного электрощита. Для простоты цепи нейтрали и заземления, а также УЗО не показаны.

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.

Почему необходимы знания об электрике

Информации об электрических устройствах, известной со школьных уроков физики, для практического применения недостаточно.

Рядовой потребитель чаще сталкивается с автоматическими выключателями, так как именно они срабатывают в связи с сетевыми перегрузками. Недостаточно просто вернуть рычажок в привычное положение, нужно обязательно разобраться в причинах отключения, иначе в ближайшее время ситуация может повториться.

Про модульные выключатели нагрузки

Чтобы ориентироваться в начинке электрощитка (который, кстати, является обязательным элементом энергосистемы частных домов), необходимо знать состав и назначение всех устройств – импульсных реле, выключателей нагрузки, УЗО и т.д.

Нужно ли уметь самостоятельно менять автоматику? Рекомендуем для начала изучить теорию, а при первом же отключении – и практику. Дело в том, что не всегда существует возможность быстрой помощи профессионалов: в выходной день электрики отдыхают наравне с остальными. А если дом находится на даче или в деревне, лучше познакомиться с электросетью и сопутствующими устройствами досконально.

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:

Тип
изделия
U ном,
кВ
Тип
предохранителя
I ном. предохранителя, кА максимальный ток, кА Масса
(без привода),
кг
ВНП-3 3 ПК-З 80 31,5 50
200 31,5 55
ВН-16 6 36
10 36
ВНП-16 6 ПК-6 50 20 62
80 20 64
160 20 78
ВНП-16 10 ПК-10 32 12,5 52
50 12,5 65
100 12,5 79
ВНП-17 6 ПК-6 50 20 62
80 20 64
160 20 78
ВНП-17 10 ПК-10 32 12,5 52
50 12,5 65
80 12,5 79

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.

Схема подключения ВН в домашней сетиРис. 7. Схема подключения ВН в домашней сети

Список использованной литературы

  • И.П. Крючков,  В.А. Старшинов, М.В. Пираторов «Короткие замыкания и выбор электрооборудования» 2012
  • Афонин В.В., Набатов К.А., Зарандия Ж.А. «Силовые коммутационные аппараты» 2011
  • Таев И.С. «Электрические аппараты управления» 1984.
  • Г. Н. Александров «Теория электрических аппаратов» 1985.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...