Выключатель нагрузки – что это такое, как устроен и работает, устройство, виды, характеристики, применение и подключение

При отключении участка электросети с подключенными приборами в обычном случае между контактами возникает электродуга, способная сжечь сам прибор и проводку. Чтобы этого не происходило, применяется специальный выключатель нагрузки. Разберем, что собой представляет такое приспособление, какими плюсами и минусами обладает, каково его устройство и принцип работы, как классифицируется и какими параметрами характеризуется, где применяется и как подключается.

Трехполюсный выключатель нагрузки на 25 ампер для бытового применения внешне похож на обычный автомат

Выключатель нагрузки – что это такое, плюсы и минусы

В повседневной эксплуатации домашних электросетей часто возникает необходимость отключения какого-нибудь участка с целью ремонта, замены кабелей или подсоединения нового оборудования. Как правило, для этой цели задействует автоматический выключатель.

Однако устройство предназначается, прежде всего, для аварийного выключения, когда ток в сети превысит установленный предел. Плановое же отключение лучше проводить с помощью специального прибора – выключателя нагрузки.

От обычного автомата он отличается следующими особенностями:

1. Для выключения/включение требуется действие человека – напрямую вручную либо на удалении через дистанционное управление.
2. Усиленные контактные группы с более длительным сроком эксплуатации, чем у стандартного автомата.
3. Наличие дугогасительной камеры с особыми подвижными контактами.
4. Возможность безопасно обесточить подключенную к нагрузке ветку электросети.

При этом устройство характеризуется таким рядом преимуществ:

• Меньшая цена, чем у других приборов такого же предназначения.

Устройства отключения нагрузки стоят дешевле, чем выключатели другого типа

• Возможность использования недорогих плавящихся предохранителей – для предотвращения перегрузок.
• Оперативное размыкание контактов.
• Пространственное разъединение контактных групп у моделей для эксплуатации при высоком напряжении.

Недостатки проявляются в ограниченности рабочего ресурса, применимости только в рамках определенного номинала и необходимости замены предохранителя после срабатывания.

На заметку! На некоторых моделях выключателей нагрузки предусмотрены специальные смотровые отверстия. С их помощью можно убедиться в том, что контакты физически разъединены после приведения рубильника в действие.

Устройство, принцип работы

Любой выключатель нагрузки служит, прежде всего, для безопасного разъединения участка электросети, даже если при этом к ней было подключено оборудование. Конструкция представляет собой 3-х-полюсный разъединительный механизм, состоящий из следующих рабочих узлов:

• Подвижные ножи серповидного типа на пружинном механизме.
• Дугогасительная камера с зафиксированными контактами.
• Управляющий механизм – рукоятка или привод с электромагнитом.

В конструкцию выключателя нагрузки входят контактные ножи, входящие в дугогасительную камеру

• Рама с опорными изоляторами.
• Дополнительные ножи заземления.

Разъединительное устройство оснащено 3 полюсами. Каждый из них соединен с пружиной и индивидуальной камерой для гашения дуги. При включении прибора пружины сжимаются, а при выключении – разжимаются, что обеспечивает быстроту срабатывания.

Когда устройство активируется, сначала смыкаются контакты для гашения дуги, и только потом ножи главного соединения. При выключении срабатывает обратный алгоритм – сперва размыкаются базовые контакты, затем дугогасительные.

В зависимости от типа устройства механизм гашения бывает 3 видов:

1. Образованием вакуума.
2. Заполнением пространства особым газом.
3. Обветриванием ионизированной атмосферы.

Чаще всего применяется механизм гашения дуги специальными газами. Выделяются они из полиамидной вкладки, расположенной в дугогасительной камере, под действием плазмы в момент взаимодействия контактов.

Схема устройства и принцип работы выключателя нагрузки

Классификация

Устройства для выключения нагрузки, прежде всего, различаются по типу механизма гашения дуги на такие виды:

• Автогазовые.

В конструкцию дугогасительной камеры включено вещество, поверхность которого под действием электродуги интенсивно выделяет газ. В результате газовый поток подавляет дугу сразу, как только она образуется.

Плюсы автогазовых моделей:

1. Распространенность.
2. Доступная стоимость.
3. Универсальность применения.
4. Ремонтопригодность.

Главная сфера их применения – распредщитки с изолированной нейтралью мощностью до 10 кВ.

• Элегазовые.

Устройство относится к автогазовым разновидностям, однако в основе механизма гашения используется несколько иной принцип. В камере применяется элегаз – шетсифтористая сера с примесью других газов.

В момент образования дуги из герметичной капсулы начинает поступать газовая смесь. После использования она не выбрасывается наружу, а возвращается в хранилище обратно.

Приборы разделяются на 2 типа:

1. Колонковые.
2. Баковые.

Наиболее распространены автогазовые выключатели нагрузки, ввиду универсальности изготовления, доступной стоимости и ремонтопригодности

Для обеспечения работы в приборах используются встроенные токовые трансформаторы. Применяться они могут в распредустройствах номиналом до 1,15 МВ.

Обратите внимание! Внешне выключатель нагрузки отличается от автомата маркировкой «ВН» и более широким тумблером.

• Воздушные.

Модели также называются автопневматическими. Суть процедуры гашения электродуги сводится к образованию мощного воздушного потока под действием специального пружинного механизма.

Плотный поток формируется в момент возникновения дуги, направляется в камеру и как бы сдувает ионизированную атмосферу с контактных групп.

• Вакуумные.

В этой разновидности устройства контакты располагаются в вакуумной камере. Благодаря чему возникающая дуга моментально гаснет, не успевая разгораться.

Различаются вакуумные модели по номиналу на следующие разновидности:

1. До 35 кВ.
2. Свыше 35 кВ.
3. Для сетей 1 кВ.

Устройства имеют такие преимущества:

1. Сохранение работоспособности в любом пространственном положении.
2. Стабильность в течение всего эксплуатационного срока.
3. Износостойкость контактов.
4. Пожаробезопасность.

Автоматический выключатель не предназначен для частого включения-отключения нагруженной сети – он быстро выйдет из строя

Недостаток проявляется в высокой стоимости и сложности производства.

• Электромагнитные.

Механизм действия основан на способности электромагнитного поля менять направление электродуги. В момент размыкания контактов срабатывает электромагнитное реле, и образующаяся дуга сбивается и подавляется.

Устройства для отключения нагрузки классифицируются не только по типу механизма гашения, но еще по таким признакам:

1. Числу полюсов – 1-, 2-х и 3-х-полюсные.
2. Типу исполнительного узла – электромагнитные, полупроводниковые, тепловые и комбинированные.
3. Особенностям монтажа – стационарные, выдвижные и неподвижные.

Из всех выше приведенных вариантов наиболее широко распространены для бытового использования автогазовые версии. Так как они недороги, универсальны в применении и доступны для ремонта.

Характеристики

Приборы для размыкания цепи под нагрузкой характеризуются таким рядом параметров:

• Номинальное напряжение – рабочее напряжение, рекомендуемое изготовителем.
• Наивысшее рабочее напряжение – как правило, не превышает 20 % приведенного параметра. При этом прибор способен функционировать без утраты рабочих качеств.

Главные характеристики выключателя нагрузки можно увидеть на корпусе

• Номинальный ток – значение силы тока, при котором устройство способно работать без перегрева любой период времени.
• Сквозной ток – величина предела тока при коротком замыкании, который может выдержать прибор без повреждения.
• Ток электродинамической стойкости – значение тока в первый период короткого замыкания, который устройство может выдержать без повреждения.
• Ток термической стойкости – максимальный ток, воздействующий в определенный отрезок времени на прибор без последствий.

Видео описание

Видео о том, зачем нужен выключатель нагрузки, если в щитке есть обычный автомат:

Важно! При выборе выключателя нагрузки важно учесть не только теххарактеристики, но также габариты и массу. Это повлияет на выбор места установки и работоспособность.

Применение

Зачастую выключатели нагрузки устанавливаются в питающую ветку какого-либо работающего оборудования – для быстрого отключения в случае ЧП. Это, прежде всего, такие установки:

1. Грузоподъемные устройства.
2. Системы вентилирования и кондиционирования.
3. Варочные поверхности, плитки.
4. Прачечные машины.
5. Котельное оборудование.
6. Сушильные установки.
7. Конвейерные ленты.
8. Мойки для различных транспортных средств.
9. Системы освещения.
10. Обрабатывающие станки.

Однако и в домашних сетях такие коммутаторы также находят применение. Так как обычный автомат не выполняет такой же функции, как устройство для отключения сети под нагрузкой.

Применять автоматический выключатель на постоянной основе вместо него нельзя в силу следующих причин:

• Назначение автомата – предупреждение электроцепи от нагрузки сверх заданного номинала.

Видео описание

Видео-обзор устройства и назначения выключателей нагрузки:

• Частое отключение сети с работающим оборудованием приводит к быстрому износу рабочего ресурса.
• Выгорание и износ контактов.
• Снижение номинала, потеря защитной функции и, как результат, возможная поломка электротехники и проводки.
• Риск возникновения пожара при эксплуатации изношенного автомата.

Сами по себе устройства для отключения нагрузки не предупреждают последствий короткого замыкания. Поэтому должны монтироваться совместно с другими защитными приспособлениями. Исключение составляют модели со встроенными плавкими предохранителями.

Правила подключения

В зависимости от сферы применения выключатели нагрузки устанавливаются в следующих местах электроцепи:

1. На ЛЭП перед силовыми трансформаторами.
2. В щитках раздачи отдельно для каждого дома или квартиры.
3. В производстве непосредственно перед станком.
4. В домашней сети прямо перед счетчиком (хотя не исключены варианты и после него).

Важно! В бытовых электросетях устройство отключения нагрузки устанавливается в схеме только перед защитой – автоматическим выключателем или пробками.

Видео описание

Видео-разбор устройства и сравнения автомата и выключателя нагрузки:

Коротко о главном

Устройство для безопасного отключения сети с работающим оборудованием называется выключателем нагрузки. От обычного автомата он отличается тем, что управляются вручную или по команде оператора, оснащен усиленными контактами и дугогасительной камерой.

Плюсы проявляются в минимальной стоимости, возможности использования плавких предохранителей и быстрого размыкания контактов, минусы – ограниченности ресурса, необходимости замены предохранителя после срабатывания. Состоит прибор из подвижных контактных ножей на пружинах, камеры для подавления электродуги, рамы, управляющего механизма.

Принцип работы основан на захождении контактов в специальную камеру, где образующаяся дуга гасится газом, потоком, вакуумом или электромагнитным полем. В зависимости от типа механизма подавления дуги устройства бывают 5 видов:

1. Автогазовые.
2. Элегазовые.
3. Вакуумные.
4. Воздушные.
5. Электромагнитные.

Приборы характеризуются рядом рабочих параметров – номинальным и наивысшим напряжением, номинальным и сквозным током, а также электродинамической и термической стойкостью. Применяется выключатель нагрузки в различных сферах и быту, когда требуется обесточить сеть или оборудование в аварийном режиме. Подключение в электроцепь выполняется строго в соответствии с определенными правилами.