Выключатель нагрузки

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 отpaбатывает при изменении направления мощности. Включение производится в ручном режиме, после устранения причины отключения. Частое сpaбатывание может привести к отгоранию внутренних контактов и выходу аппарата из строя.

Какой лучше выбрать: советы

Критерии выбора:

1. Материал, из которого изготовлен продукт. Мягкий дешевый пластик быстро ломается, царапается при первой установке. Лучше использовать прочный пластик.
2. Маркировка и фирма-производитель. Перед выбором прибора надо знать, в каких условиях он будет использоваться, и с учетом этого смотреть маркировку. Если на упаковке меток нет –  товар подделка, которую лучше не покупать.
3. Желательно посмотреть внутреннюю конструкцию, проверить зажимы, винтики, пластины,  отсутствие царапин и поломок.
4. Хороший продукт не будет вонять дешевым пластиком.
5. Количество составляющих частей, способ крепления. Некачественное устройство будет практически монолитным без дополнительных фиксаторов.
6. Наличие инструкции по монтажу и сборке.
7. Должны быть указаны номинальные значения тока и напряжения. Товар без маркировки лучше не приобретать.

Закрытого типа круглый

Закрытый выключатель используется там, где проводка проходит в стене и подготовлено место для монтажа

Выбирая круглый выключатель, важно обращать внимание на степень влаго- и пылезащищенности

Встроенный маленький (утопленного типа)

Используются при скрытой проводке. Основной вид выключателей в офисах, жилых помещениях. Перед покупкой желательно проверить подвижность клавиш.

Типы выключателей — обозначение на строительных схемах

Одной из схем, которой пользуются строители-электромонтажники, является схема расположения. Она выполняется по своим правилам и имеет отличные от принципиальных схем обозначения.

Перед тем, как установить выключатель подходящего вида и типа, потребителям нужно согласовать проект, как заказчики они имеют на это полное право. Чтобы не путаться в схеме ниже мы приводим фото, где показано обозначение розеток и выключателей на чертежах.

Обозначение типов выключателей на схеме

Небольшой кружок на чертеже — это обозначение выключателей .От него исходит линейный отрезок под углом примерно 60° к горизонтали. Выключатель открытой установки обозначают короткой черточкой вправо, отложенной от конца отрезка. Число таких черточек показывает число полюсов. Число независимых выключателей в группе показано повторением вертикальных отрезков, сдвинутых на угол 30°. Выключатель четырехклавишный будет изображаться четырьмя отрезками, тройной выключатель – тремя и т. д.

Полуокружность, выпуклая вверх, означает изображение розеток. На схеме от окружности откладывают столько отрезков, сколько полюсов имеет розетка. Если розетка имеет клемму для защитной земли, то в верхней точке дуги изображается горизонтальная касательная.

Обозначение розеток на схеме

Для того, чтобы вы разобрались еще лучше в видах,типах выключателей, а также в том, какая разница в их использовании, мы размещаем картинки, на которых показаны детали, которые трудно вообразить в уме. Например, накладные розетки и выключатели. Скрытые отличаются от них только вертикальной чертой в сегменте круга (розетки) и Т-образной черточкой вместо Г-образной при выключателях. Наружные розетки и выключатели, предназначенные для работы на улице (вне помещений), обозначаются аналогично показанным, только класс защиты ниже: от IP44 до IP55, что соответственно означает: «отсутствие щелей от 1 мм и выше и защита от брызг любого направления» и «частичная защита от пыли и кратковременная защита от струи любого направления».

Типы автоматических выключателей

Что означает тип электрического автомата? Автоматические выключатели содержат внутри себя два вида размыкателей – тепловой и магнитный.

Магнитный быстродействующий размыкатель предназначен для защиты при коротком замыкании. Срабатывание размыкателя может происходить за время от 0,005 до нескольких секунд.

Тепловой размыкатель значительно медленнее, предназначен для защиты от перегрузки. Работает с помощью биметаллической пластины, нагревающейся при перегрузке цепи. Время срабатывания от нескольких секунд до минут.

Совместная характеристика срабатывания зависит от вида подключаемой нагрузки.

Существует несколько типов отключения АВ. Их еще называют — типы время-токовых характеристик отключения. Они обозначаются так — A, B, C, D, K, Z.

1. A – применяется для размыкания цепей с большой длинной электропроводки, служит хорошей защитой для полупроводниковых устройств. Срабатывают при 2-3 номинальных токах.
2. B – для осветительной сети общего назначения. Срабатывают при 3-5 номинальных токах.
3. C – осветительные цепи, электроустановки с умеренными пусковыми токами. Это могут быть двигатели, трансформаторы. Перегрузочная способность магнитного размыкателя выше, чем у выключателей типа B. Срабатывают при 5-10 номинальных токах.
4. D – применяются в цепях с активно-индуктивной нагрузкой. Для электродвигателей с большими пусковыми токами, например. При 10-20 номинальных токах.
5. K – индуктивные нагрузки.
6. Z – для электронных устройств.

Данные о срабатывании выключателей типов K, Z лучше смотреть в таблицах конкретно по каждому производителю.

Производители и поставщики высоковольтных выключателей

Среди производителей и поставщиков высоковольтных выключателей можно выделить такие, как:

• Группа компаний «Электрощит ТМ», Самара. Уже на протяжении лет компания занимается производством и реализацией высоковольтного оборудования, в том числе и выключателей. На базе компании функционируют сервисные центры по ремонту и обслуживанию данного типа оборудования.
• ОАО «Уралэлектротяжмаш». Является одним из крупнейших производителей высоковольтного оборудования и комплектующих. Продукция компании поставляется в Египет, США, Сирию, Австрию и другие страны.
• АО «Вологодский ЭМЗ». Специализируется на поставке трансформаторного, высоковольтного и низковольтного оборудования и комплектующих. На базе компании созданы центры обслуживания и ремонта поставляемой продукции, оборудованные современной техникой.

Поставки в регионы осуществляют официальные дилеры заводов.

Больше о высоковольтных выключателях: типах, выборе, испытаниях; можно узнать на выставке «Электро».

Упаковочные линииЭлектропередачаВысоковольтные линии электропередач

Устройство и принцип работы

Создание высоковольтного разъединителя вызвано потребностью в коммутационном механизме, способном обеспечивать безопасный и визуально наблюдаемый разрыв высоковольтных цепей, находящихся под напряжением. В основе конструкции такого прибора заложена высокая надёжность контактов, обеспечивающих замыкание и размыкание цепи при любых погодных условиях.

В конструкции высоковольтного разъединителя не предусмотрено наличие искрогасящих элементов. Поэтому с целью недопущения образования электрической дуги большой мощности способной разрушить контакты, устройства подключаются последовательно с высоковольтными выключателями нагрузки. Перед тем, как отсоединить нужную линию, с помощью выключателя отключают нагрузку.

Конструкция разъединителя состоит из жёсткой силовой рамы, на которой смонтированы следующие элементы:

• система неподвижных изоляторов, расположенных с каждой стороны разрыва, для каждого фазного провода;
• статичные контакты и контактные ножи, обеспечивающие замыкания и размыкания цепи;
• механизм управления подвижными контактами (ножами);
• блокирующие элементы.

Разъединители, предназначенные для коммутации цепей, напряжение которых превышает 110 000 В, состоят из двух контактных подвижных полуножей, разводимых в противоположных направлениях. Расстояние между разведёнными контактами достаточно большое, что исключает пробой этого пространства в случаях несанкционированного включения выключателя.

В зависимости от предназначения рассматриваемые приборы могут быть трёхполюсными или однополюсными. В трехполюсных разъединителях есть три пары контактов. В однополюсном разъединителе – только одна пара: неподвижный контакт и его замыкатель – контактный нож.

Пример трёхполюсного разъединителя показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Трёхполюсный РВ с вертикальным поворотом ножей

Несмотря на то, что РВ работают при отключенной нагрузке, вероятность наличия опасных наведённых или ёмкостных токов не исключена. С целью обеспечения полной безопасности для персонала используются ножи заземления, которые крепятся на одной платформе и могут выполнять предназначенную им защитную функцию лишь после отключения выключателя нагрузки и расцепления контактов, соединяющих обслуживаемый участок с токоведущей линией. В противном случае возникает короткое замыкание между заземлёнными проводами.

С целью исключения , спровоцированного заземляющими ножами в результате случайной подачи номинальных токов, многие модели оборудованы блокирующими механизмами. Механизмы блокируют движение ножей при неснятом заземляющем устройстве или при включенной нагрузке. Чаще всего используют механическую блокировку, но существуют и электромагнитные, и даже гидравлические блокировочные механизмы. Существуют модели с комбинированными блокирующими элементами.

Типы расцепителей

Расцепители являются основными рабочими компонентами АВ. Задача их состоит в том, чтобы при превышении допустимой величины тока разорвать цепь, тем самым прекратив подачу в нее электроэнергии. Существует два основных типа этих устройств, отличающихся друг от друга по принципу расцепления:

• Электромагнитные.
• Тепловые.

Расцепители электромагнитного типа обеспечивают практически моментальное срабатывание автоматического выключателя и обесточивание участка цепи при возникновении в нем сверхтока короткого замыкания.

Они представляют собой катушку (соленоид) с сердечником, втягивающимся внутрь под воздействием тока большой величины и заставляющим срабатывать отключающий элемент.

Основная часть теплового расцепителя – биметаллическая пластина. Когда через автомат проходит ток, превышающий номинальную величину защитного устройства, пластина начинает нагреваться и, изгибаясь в сторону, касается отключающего элемента, который срабатывает и обесточивает цепь. Время на срабатывание теплового расцепителя зависит от величины проходящего по пластине тока перегрузки.

Некоторые современные устройства оснащаются в качестве дополнения минимальными (нулевыми) расцепителями. Они выполняют функцию выключения АВ, когда напряжение падает ниже предельного значения, соответствующего техническим данным устройства. Существуют также дистанционные расцепители, с помощью которых можно не только отключать, но и включать АВ, даже не подходя к распределительному щиту.

Как выбрать автоматический выключатель

Если у вас часто срабатывает автоматический выключатель на 16-20 А и обесточивает квартиру, не верьте тем, кто говорит, что нужно просто поставить автомат номиналом побольше. Новый автомат реагировать на перегрузки перестанет, но начнут гореть розетки.

Зачем менять автомат?

Любой электрик скажет: «При наличии отсутствия острой необходимости лучше в электропроводку дома своими руками не лезть». Последствия могут быть печальными. Когда же возникает такая необходимость?

Для того чтобы поменять розетку, нужно знать физику за 8-9 классы. С прочей электрической начинкой все немного сложнее. Если в квартире регулярно срабатывает автомат (автоматический выключатель в щитке) и пропадает свет, пора его менять.

Вероятно, автоматический выключатель выработал свой ресурс, даже несмотря на то, что срок, указанный в паспорте, еще не истек. Изношенный аппарат на 16 А может срабатывать при слабой нагрузке на сеть (10 А), а может не срабатывать при экстремальных значениях (произойдет спаивание контактов, дальше – пожар).

Напомним на всякий случай некоторые сведения из школьной программы:

• Мощность = Напряжение х Ток.
• Ток = Мощность Напряжение.

Напряжение в розетке – 220 В. На кофеварке указано 1200 Вт, значит, потребляемый ток будет 1200220=5,45 (А).

Если вам удалось сложить мощность всех домашних электроприборов и рассчитать общую силу тока, можете считать себя электриком второго уровня.

Как работает автомат и от чего он защищает

Внешне автоматический выключатель представляет собой пластиковый коробок с клеммами для подсоединения проводки, плюс тумблер. Лезть внутрь не обязательно

Для нас важно, что в нем установлены контакты, тепловой и электромагнитный расцепители, которые отвечают за обесточивание сети при повышенной и экстремальной нагрузке

Как расшифровать маркировку на автоматическом выключателе:

• Буква (A, B, C, D) – это класс автомата, она означает предел тока мгновенного срабатывания, то есть напряжения, когда автомат сразу же обесточивает сеть в квартире. В большинстве случаев в жилых домах будет стоять автомат с буквой C. Он будет моментально срабатывать при 5-10 кратном увеличении силы тока от номинала. То есть автомат с номиналом 10 А вырубит сеть без задержки при значении силы тока 50-100 А. Автомат с B-характеристикой (3-5 кратное превышение) тоже самое сделает при значении 30-50 А.
• Цифра указывает на номинальный ток, то есть значение, до которого автомат будет работать в штатном режиме, ничего не выключая. Тот же автомат на 10 А при превышении силы тока до 11,5 сработает лишь через два часа. При 14,5 подождет минуту, если перенапряжение сети не исчезнет, обесточит квартиру. И так далее, до пиковых значений, обозначенных буквой, когда сеть упадет без задержки.
• Рядом меньшим шрифтом будет стоять другая цифра (в тысячах ампер), обозначающая максимальное значение силы тока, при котором автомат сработает, не получив повреждений.

В чем здесь фокус, почему нельзя сразу отключить сеть, если превышено номинальное значение? Автомат учитывает кратковременные токи, возникающие в сети на доли секунды при включении электрооборудования. Когда вы включаете стиральную машину, пусковой ток может быть выше номинального в 2-3 раза.

Основная функция автоматического выключателя – защищать сеть от короткого замыкания и перегрузки. Когда по линии течет слишком большой ток, проводка нагревается. Если это происходит слишком долго – провод может загореться.

Автомату по большому счету все равно на ваши электроприборы, он их, вопреки расхожему мнению, не защищает от скачков напряжения. Но потерять микроволновку или чайник, подключенные к розетке, это одно, а перегоревшая проводка в стене или в люстре – другое.

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.

Устройство и принцип работы автоматического выключателя.

На рисунке ниже представлено устройство автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, т.е. имеющий и электромагнитный и тепловой расцепитель.

• 1 — корпус;
• 2,3 — нижняя и верхняя винтовые клеммы для подключения провода;
• 4 — неподвижный контакт;
• 5 — подвижный контакт;
• 6 — дугогасительная камера;
• 7 — гибкий проводник (применяется для соединения подвижных частей автоматического выключателя);
• 8 — механизм взвода и расцепления
• 9 — катушка электромагнитного расцепителя;
• 10 — рычаг управления;
• 11 — тепловой расцепитель (биметаллическая пластина);
• 12 — регулировочный винт;

Синими стрелками на рисунке показано направление протекания тока через автоматический выключатель.

Основными элементами автоматического выключателя являются электромагнитный и тепловой расцепители:

Электромагнитный расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов короткого замыкания. Он представляет из себя катушку с находящимся в ее центре сердечником который установлен на специальной пружине, ток в нормальном режиме работы проходя по катушке согласно закону электромагнитной индукции создает электромагнитное поле которое притягивает сердечник внутрь катушки, однако силы этого электромагнитного поля не хватает что бы преодолеть сопротивление пружины на которой установлен сердечник.

При коротком замыкании ток в электрической цепи мгновенно возрастает до величины в несколько раз превышающей номинальный ток автоматического выключателя, этот ток короткого замыкания проходя по катушке электромагнитного расцепителя увеличивает электромагнитное поле воздействующее на сердечник до такой величины, что его силы втягивания хватает на то что бы преодолеть сопротивление пружины, перемещаясь внутрь катушки сердечник размыкает подвижный контакт автоматического выключателя обесточивая цепь:

При коротком замыкании (т.е. при мгновенном возрастании тока в несколько раз) электромагнитный расцепитель отключает электрическую цепь за доли секунды.

Тепловой расцепитель обеспечивает защиту электрической цепи от токов перегрузки. Перегрузка может возникнуть при включении в сеть электрооборудования общей мощностью превышающей допустимую нагрузку данной сети, что в свою очередь может привести к перегреву проводов разрушению изоляции  электропроводки и выходу ее из строя.

Тепловой расцепитель представляет из себя биметаллическую пластину. Биметаллическая пластина — эта пластина спаянная из двух пластин различных металлов (металл «А» и металл «В» на рисунке ниже) имеющих разный коэффициент расширения при нагреве.

При прохождении по биметаллической пластине тока превышающего номинальный ток автоматического выключателя пластина начинает нагреваться, при этом металл «B» имеет больший коэффициент расширения при нагреве, т.е. при нагреве он расширяется быстрее чем металл «A», что приводит к искривлению биметаллической пластины, искривляясь она воздействует на механизм расцепителя, который размыкает подвижный контакт.  В простой схеме это выглядит так:

Время срабатывания теплового расцепителя зависит от величины превышения тока электросети номинального тока автомата, чем больше это превышение тем быстрее сработает расцепитель.

Как правило тепловой расцепитель срабатывает при токах в 1,13-1,45 раз превышающих номинальный ток автоматического выключателя, при этом токе превышающем номинальный в 1,45 раза тепловой расцепитель отключит автомат через 45 мин — 1 час.

Время срабатывания автоматических выключателей определяется по их время-токовым характеристикам (ВТХ)

При любом отключении автоматического выключателя под нагрузкой на подвижном контакте образуется электрическая дуга которая оказывает разрушающее воздействие на сам контакт, причем чем выше отключаемый ток, тем мощнее электрическая дуга и тем большее ее разрушающее воздействие. Для сведения к минимуму ущерба от электрической дуги в автоматическом выключателе она направляется в дугогасительную камеру, которая состоит из отдельных, параллельно установленных пластин, попадая между этих пластин электрическая дуга дробится и затухает.

Классификация выключающих модулей

Изделия, отвечающие за деактивацию нагрузки в электросети, производятся в нескольких разных вариантах. Классификация приборов осуществляется по методу гашения дуги, возникающей при деактивации нагрузки, и по типу дугопогашающей камеры.

Выключатель нагрузки автогазового типа чаще всего монтируется в распределительных устройствах, обслуживающих боксах и на трансформаторных подстанциях. Активирующий привод в модуле бывает ручным и электрическим

Производители, работающие на рынке электрического оборудования, выпускают выключатели нагрузок следующих видов:

• автогазовые – стенки камеры, нагреваясь под воздействием электрической дуги, выделяют специальный газ, который ее и поглощает;
• вакуумные – в вакуумных выключателях используются свойства среды, в которой не распространяется электрическая дуга;
• электромагнитные – электромагнитные реле воздействуют на дугу электромагнитным полем и таким способом меняют ее направление;
• автопневматические – гасят электрическую дугу посредством сжатия воздуха, находящегося в камере, мощным пружинным элементом;
• элегазовые – полость поглотительной камеры элегазовых выключателей наполнена электротехническим газом, состоящим из шестифтористой серы. Этот бесцветный тяжелый элемент в шесть раз тяжелее воздуха и очень быстро гасит возникшую при разъединении контакта электрическую дугу.

Автогазовые устройства сегодня распространены наиболее широко и пользуются максимальным спросом. Однако им буквально «наступают на пятки» вакуумные агрегаты, признанные специалистами самыми перспективными, прогрессивными, эффективными и надежными выключателями напряжения.

В вакуумных выключателях камеры гашения снабжены дополнительной надежной изоляцией. Благодаря этому срок их службы и устойчивость к эксплуатационному износу существенно выше, нежели у автогазовых аналогов

Непосредственное управление приборами осуществляется с помощью ручного привода рычажного типа, оснащенного встроенным электромагнитом, позволяющим осуществлять дистанционное отключение.

Помимо выше описанных параметров выключатели нагрузки отличаются друг от друга по количеству полюсов контактов. Сегодня на рынке предлагаются одно-, двух- и трехполюсные модули, предназначенные для корректного отключения нагрузки в токоподающей системе.

Еще одна важна особенность – это конструкция исполнительного механизма.

Этот узел может бывает:

• электромагнитным;
• тепловым;
• полупроводниковым;
• комбинированным.

Последняя черта касается принципа установки модуля. Он может быть выдвижным, стационарным или неподвижным. Выбор осуществляется в зависимости от расположения электросети и внешних погодных условий в месте размещения.

Виды расцепителей

В бытовых автоматических выключателях чаще всего встречаются следующие
виды расцепителей: тепловой, электронный и электромагнитный. Они быстро
распознают критическую ситуацию (появление сверхтоков, перегрузки и перепады
напряжения) и размыкают контакты автоматического выключателя, предотвращая
порчу электрического оборудования и защищая проводку. Помимо этих видов,
существуют еще и расцепители нулевого напряжения, минимального напряжения,
независимые, полупроводниковые, механические.

Сверхтоки —
увеличение силы тока в электрической сети, превышающей номинальный ток
автомата. Это токи перегрузки, замыкания.

Ток перегрузки
— сверхток в функциональной сети.

Ток
короткого замыкания — сверхток, появляющийся в результате замыкания двух
составляющих сети при крайне низком сопротивлении между этими элементами.

Тепловой расцепитель

Тепловой расцепитель размыкает контакты автоматического
выключателя при небольших превышениях номинального тока, отличается увеличенным
временем срабатывания. При кратковременных превышениях токовой нагрузки он не
срабатывает, это удобно в сетях, где часты именно кратковременные превышения
номинального тока автомата.

Тепловой расцепитель является биметаллической пластиной, один
конец которой расположен рядом со спусковым механизмом расцепления. В случае
увеличения силы тока пластина начинает изгибаться и приближаться к спусковому
механизму, касается планки, а та, в свою очередь, размыкает контакты
автоматического выключатели. Принцип работы построен на физических свойствах
металла, расширяющегося при нагревании, поэтому такой расцепитель и называется
тепловым.

К достоинствам теплового расцепителя можно отнести отсутствие
трущихся друг о друга поверхностей, устойчивость к вибрациям, низкая стоимость
в силу простой конструкции

Но нужно обратить внимание и на недостатки — работа
теплового расцепителя сильно зависит от температуры окружающей среды, их
следует размещать в местах со стабильным температурным режимом вдали от
источников тепла, в противном случае возможны многочисленные ложные
срабатывания

Электронный расцепитель

В состав электронного расцепителя входят измерительные
устройства (датчики тока), блок управления и исполнительный электромагнит.
Электронные расцепители предназначены для подачи команды на автоматическое
отключения автомата с заданной программой при возникновении в электрической
цепи сверхтоков перегрузки или замыкания. При превышении силы тока через
автомат в блоке электронного расцепителя начинается отсчет времени срабатывания
в соответствии с время-токовой характеристикой. Если за время срабатывания ток
снизится до величины, ниже пороговой, то автоматического срабатывания не
произойдет.

К плюсам электронных расцепителей относятся: широкий выбор
настроек, четкое следование прибора заданной программе, наличие индикаторов.
Основной недостаток — довольно высокая стоимость, а также чувствительность
расцепителя к воздействию электромагнитного излучения.

Электромагнитный расцепитель

Электромагнитный расцепитель (отсечка) срабатывает мгновенно,
не допуская ни малейшей вероятности повреждения составных частей электроцепи. Это соленоид с подвижным
сердечником, который воздействует на механизм расцепления. В процессе протекания
тока по обмотке соленоида, в случае превышения токовой нагрузки, происходит
втягивание сердечника под воздействием электромагнитного поля.

Электромагнитный расцепитель срабатывает при превышении тока
короткого замыкания. Он обладает достаточной прочностью, устойчив к вибрации,
однако создает магнитное поле.