Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод и многое другое.
 


Про электричество для начинающих в доступном изложении. Как работает электричество. Здесь нет сухих и нудных лекций, а просто и понятно объясняются все ключевые термины, самые важные понятия, законы и явления.

 

 Школа для электрика / База знаний / Электричество для чайников / Для чего нужны и какие бывают силовые коммутационные аппараты


 

Для чего нужны и какие бывают силовые коммутационные аппараты




Коммутационный аппарат выполняет основную функцию управления электрической цепью: включать и отключать. К этой разновидности аппаратов относятся: рубильники, выключатели, разъединители.

Выключатели предназначены включать и отключать электрические цепи "под током", т. е. во время протекания по цепи электрического тока.

Все электрические аппараты, имеющие подвижные части, могут быть разделены на автоматические и неавтоматические. Автоматические — это аппараты, приходящие в действие от заданного режима цепи, или машины, а неавтоматические, действие которых зависит только от воли оператора.

Автоматические выключатели бывают низковольтными (выпускаются на напряжение до 1000 В) и высоковольтными (на напряжение выше 1000 В).

Самый простой неавтоматический выключатель низкого напряжения — рубильник, состоящий в основном из подвижного ножа, неподвижного контакта и ручки.

Оператор рукой включает или отключает рубильник путем поворота ножа в вертикальное или горизонтальное положение. Контакты рубильника расположены просто в воздухе.

Рубльник-переключатель

Простой однополюсный рублильник

Старинный рубильник на большой ток в РУ

Рублильник на 700 А на исторической гидроэлектростанции в Германии

Рубильники с предохранителями в КРУ

Рублильники с предохранителями в закрытом распределительном устройстве в Китае

По мере роста рабочего напряжения и мощностей подобный аппарат уже не мог удовлетворить потребностям эксплуатации и постепенно появляются все более и более совершенные типы выключателей.

В электроустановках на напряжение до 1000 В наиболее широкое применение нашли воздушные автоматические выключатели различных конструкций.

Трехполюсный низковольтный автоматический выключатель

Низковольтный автоматический выключатель Siemens на ток 16А

Низковольтный воздушный автоматический выключатель на большой ток

Низковольтный автоматический выключатель Schneider Electric на 125 А

Советские автоматические выключатели

Отчественные автоматические выключатели в электрощитовой (между ними разница в 30 лет)

При отключении цепи под током между расходящимися контактами выключателя появляется электрическая дуга которую необходимо погасить. Для лучшего гашения дуги в автоматах применяются специальные устройства, улучшающие процесс гашения дуги, так называемые дугогасящие камеры различного исполнения.

Контрольно-распределительный пункт, щитовая

Электрощит закрытого контрольно-распределительного устройства

Для цепей высокого напряжения простой воздушный выключатель уже не мог удовлетворить требованиям эксплуатации. Первое, что было сделано в направлении усовершенствования конструкции выключателя, — опустили контакты в трансформаторное масло, в результате чего получился так называемый, масляный выключатель. В настоящее время масляный выключатель уже представляет очень сложное устройство, использующее для своей работы многие достижения науки и техники.

Старинный масляный выключатель

Выскоковольтный масляный выключатель на траснформаторной подстанции

Работа масляного выключателя при отключении сводится к следующему: от действия высокой температуры дуги масло разлагается на газы, основной составляющей которых является водород. Дуга, таким образом, горит в среде газа, который находится в динамическом состоянии, в нем происходит бурное перемешивание ионизированных и неионизированных частиц, холодных и горячих частиц газа и в един из моментов прохода тока через нуль, вследствие периодичности, дуга гаснет.

Образование газа происходит очень бурно, в выключателе создается значительное давление, и если выключатель сконструирован неправильно, он может взорваться.

В масляных выключателях, имеющих дугогасящие камеры, гашение дуги происходит более безболезненно и быстро. Здесь энергия дуги используется для создания давления, которое сильно увеличивает движение газа около дуги и тем самым способствует гашению дуги.

Конструкций камер много и принципы их действия довольно различны, но все они служат, главным образом, для одной из двух целей:

  • или создают движение масла и газа относительно дуги;
  • или дугу двигают относительно масла и стенок специальных камер.

Для подобных выключателей привод уже не составляет одно конструктивное целое с выключателем: в подавляющем большинстве случаев привод конструктивно выполняется отдельно от выключателя и связывается с последним с помощью специальных механизмов.

Существует также очень много других типов высоковольтных выключателей, давно вытесняющих многообъемные масляные выключатели. Это, например, малообъемные масляные выключатели, в которых применены фарфоровые баки, и потому не требуется специальной изоляции контактных частей от бака и количество масла в них значительно меньше.

Малообьемный масляный выключатель ВМП-10

 Масляный колонковый выключатель на напряжение 10 кв

Затем следует упомянуть о "выключателях с сжатый воздухом", в которых гашение дуги производится струей сжатою воздуха. Эти выключатели имеют целый ряд преимуществ и все более и более вытесняют масляные выключатели. Привод для них также действует от сжатого воздуха, но управление приводом электрическое.

Высоковольтный воздушный выключатель

Воздушный выключатель на напряжение 110 кВ

Применяются также современные вакуумные и элегазовые выключатели.

Вакуумный выключатель на напряжение 10 кВ

Вакуумный выключатель

Элегазовый выключатель

Элегазовый выключатель

Конструктивное оформление современных выключателей очень разнообразно, и подробнее о них вы можете прочитать здесь: Сравнительная характеристика масляных, элегазовых и вакуумных высоковольтных выключателей

Разъединители также являются высоковолтным коммутационным аппаратом, но не предназначены для включения и отключения под током (за исключением случая коммутации очень малых токов, специально указанных для каждого типа разъединителя).

Высококвольтный разъединитель, как правило, строится воздушным, т. е. с контактами, находящимися просто в воздухе, так как одно из основных требований к разъединителю: чтобы его контакты были видны непосредственно, дабы безошибочно можно было определить, включен разъединитель или отключен.

Разъединитель

Разъединитель

В сущности разъединитель — это электрический аппарат, предназначенный соединить (или разъединить) металлически два участка цепи между собой, когда по этим участкам ток протекать не может.

Конструкция разъединителя весьма сходна с конструкцией рубильника, только его размеры соответственно его рабочему высокому напряжению значительно больше и система привода значительно сложнее чем у рубильника.

К силовой коммутационной аппаратуре можно отнести еще ряд аппаратов, производящих операции включения и отключения, например, выключатели нагрузкиотделители и короткозамыкатели, но перечисленные в этой статье аппараты являются самыми яркими представителями коммутационной аппаратуры.

Смотрите также: Какие бывают, как устроены и работают низковольтные коммутационные аппараты