Wyłącznik obciążenia: przeznaczenie, budowa, cechy wyboru i montażu

Aby przeprowadzić naprawę fragmentu sieci elektrycznej znajdującego się pod obciążeniem lub wymienić sprzęt, konieczne jest przerwanie dopływu prądu do systemu. Pomoże w tym rozłącznik obciążenia. Prawidłowo rozłączy obwód przewodzący prąd i dzięki obecności komory zgasi łuk elektryczny powstający przy rozwieraniu styków.

W prezentowanym przez nas artykule szczegółowo opisano rodzaje i zasadę działania urządzeń zapewniających bezpieczeństwo sprzętu i bezpieczne wykonywanie kolejnych prac. Podano parametry techniczne popularnych w gospodarstwach domowych modeli. Udzielono zaleceń dotyczących wyboru i eksploatacji urządzenia zabezpieczającego.

Szczegółowy opis urządzenia

Rozłącznik obciążenia to nowoczesne urządzenie łączeniowe, wyposażone w komorę gaszącą łuk i napęd do automatycznego lub mechanicznego sterowania.

Przeznaczony jest do mechanicznego rozwierania/zamykania grupy styków na odcinku obwodu elektrycznego prądu przemiennego znajdującego się pod obciążeniem. Nadaje się do łączenia obwodów niskiego i wysokiego napięcia z obciążeniem roboczym.

Urządzenia odłączające mają rozszerzoną rączkę. Zakres temperatur pracy waha się od –40 – +50 °C. Nacięcia na zaciskach styków zmniejszają straty ciepła i zwiększają mechaniczną stabilność połączenia.

Nie jest używany przy zwarciach, ponieważ został zaprojektowany do gaszenia łuku o małej mocy i odłączania obciążenia znamionowego.

W halach produkcyjnych i zakładach zajmujących dużą powierzchnię zwykle instaluje się autogazowe rozłączniki obciążenia. Elementy te są proste w obsłudze i łatwo naprawiane przez personel nawet o niskich kwalifikacjach.

Należy do klasy urządzeń wysokiego napięcia i zazwyczaj jest umieszczany w instalacjach elektrycznych działających pod napięciem 6-10 kilowoltów, nie wyposażonych w automatyczny system chroniący sieć przed zwarciem.

Urządzenie wyposażone jest we wzmocnione styki o przedłużonej żywotności, znacznie przekraczającej okres eksploatacji połączeń stykowych w prostych wyłącznikach automatycznych. Zapewnia to możliwość całkowicie bezpiecznego odłączenia zasilania od linii pod obciążeniem i przeprowadzenia wszystkich niezbędnych czynności.

Poszczególne zaawansowane moduły wyłączników obciążenia są wyposażone w specjalne okienka kontrolne. Przez nie można wizualnie sprawdzić, w jakim stanie – zamkniętym czy otwartym – w danym momencie znajdują się styki rozłącznika.

Urządzenie do odłączania obciążenia składa się z wytrzymałej ramy spawanej, wyposażonej w specjalny wał. Na niej znajduje się 6 izolatorów wsporczych.

Do trzech, znajdujących się w dolnej części, przegubowo przymocowane są noże stykowe, a na pozostałych elementach, znajdujących się na górze, utrzymywane są styki główne i gaszące łuk. Cięgna izolacyjne prawidłowo przekazują ruch od wałowych elementów dźwigniowych bezpośrednio do noży stykowych.

Agregat jest wyposażony w sprężyny wyłączające, przyspawane do końców wału. Pozwalają one z określoną prędkością dezaktywować wyłącznik po zwolnieniu mechanizmu swobodnego rozłączania przewodu.

Styki odpowiedzialne za gaszenie łuku rozwierają się w specjalnych komorach gaszących łuk, wykonanych z fenoplastu. Materiał ten charakteryzuje się wysoką odpornością mechaniczną i korozyjną, wykazuje niezwykłą wytrzymałość i posiada bezprecedensowo wysokie właściwości elektroizolacyjne.

Wewnętrzne wkładki znajdujące się w komorach są wykonane z poliamidu wypełnionego szkłem, charakteryzującego się gęstą strukturą i odpornością na uderzenia. Łukowy kształt komór i wkładek umożliwia ruchomym stykom gaszącym łuk łatwe i beznapięciowe wchodzenie do środka.

Urządzenia do wyłączania obciążenia w sieciach elektrycznych są stosowane do przerywania/wznawiania podawania napięcia na stacjach rozdzielczych, odpowiedzialnych za dystrybucję energii elektrycznej na obszarach miejskich i wiejskich.

Podczas aktywacji urządzenia w pierwszej kolejności zamykają się styki gaszące łuk, a następnie noże zamykają styki główne. W momencie wyłączania wszystko dzieje się odwrotnie: najpierw rozwierają się styki główne, a dopiero po nich styki gaszące łuk.

Montaż uziemienia przenośnego na urządzeniu odłączającym napięcie zapewni bezpieczeństwo sieci i umożliwi bez ryzyka przeprowadzanie wszelkich planowych lub naprawczych prac z instalacją elektryczną i sprzętem.

W stanie nieaktywnym ruchomy styk gaszący łuk tworzy wyraźnie widoczną przerwę powietrzną z komorą pochłaniającą łuk, dokładnie taką samą jak w tradycyjnym odłączniku. Bezpośrednio w momencie wyłączania między stykami gaszącymi łuk powstaje łuk.

Pod wpływem wysokiej temperatury łuku wkładka z poliamidu wypełnionego szkłem wydziela specyficzne gazy. Ten strumień, powstający w komorze, gasi łuk, zapewniając dalsze bezpieczeństwo pracy z obwodem prądowym i urządzeniami elektrycznymi.

Elementy odpowiedzialne za wyłączanie/włączanie obciążenia różnią się między sobą następującymi parametrami technicznymi:

• sposób montażu;
• poziom prądu znamionowego;
• podstawowe wyposażenie;
• obecność i liczba dodatkowych funkcji;
• cechy konstrukcyjne modułu;
• napięcie znamionowe.

Większość domowych wyłączników, w przeciwieństwie do urządzeń przemysłowych, jest obsługiwana ręcznie i wyłącza przepływ prądu o natężeniu nie większym niż 100 amperów. Aby styki nie przegrzewały się podczas pracy i potencjalnego przeciążenia, produkt należy dobrać tak, aby jego prąd znamionowy bezwzględnie przekraczał całkowity prąd obciążeń odbiorników.

Urządzenie przeznaczone do odłączania obciążenia posiada oznaczenie literowe – WN oraz szersze pokrętło sterowania. Te cechy służą jako wskazówka dla użytkownika i nie pozwalają pomylić tego urządzenia z innym, zewnętrznie podobnym – wyłącznikiem automatycznym.

W przeciwieństwie do klasycznego wyłącznika automatycznego, odłącznik obciążenia wyposażony jest we wzmocnione styki, zdolne wytrzymać długotrwałą pracę.

Zwiększoną niezawodność modułu zapewniają takie cechy, jak:

• automatyczna blokada pokrętła sterowania przed nieuprawnionym włączeniem;
• obecność okienek inspekcyjnych, umożliwiających wizualne sprawdzenie rozwarć styków i dających możliwość kontrolowania sytuacji na wszystkich etapach pracy;
• podwójne rozwieranie styków łańcuchowych, zapewniające całkowite odłączenie zasilania i gwarantujące bezpieczeństwo wszystkich wykonywanych prac remontowo-obsługowych.

Wszystkie te parametry czynią wyłączniki obciążenia bardzo przydatnymi w użytkowaniu i skłaniają użytkownika do zakupu takich urządzeń oraz wdrażania ich w systemie elektrycznym w celu zwiększenia niezawodności i zapewnienia bezpieczeństwa eksploatacji.

Klasyfikacja modułów wyłączających

Wyroby odpowiedzialne za deaktywację obciążenia w sieci elektrycznej są produkowane w kilku różnych wariantach. Klasyfikacja urządzeń odbywa się według metody gaszenia łuku powstającego przy deaktywacji obciążenia oraz typu komory gaszeniowej.

Wyłącznik obciążenia typu autogazowego najczęściej montowany jest w rozdzielnicach, skrzynkach obsługowych i na stacjach transformatorowych. Napęd aktywujący w module może być ręczny lub elektryczny.

Producenci działający na rynku sprzętu elektrycznego oferują wyłączniki obciążeń następujących rodzajów:

• autogazowe – ścianki komory, nagrzewając się pod wpływem łuku elektrycznego, wydzielają specjalny gaz, który go pochłania;
• próżniowe – w wyłącznikach próżniowych wykorzystuje się właściwości środowiska, w którym nie rozprzestrzenia się łuk elektryczny;
• elektromagnetyczne – przekaźniki elektromagnetyczne oddziałują na łuk polem elektromagnetycznym i w ten sposób zmieniają jego kierunek;
• autopneumatyczne – gaszą łuk elektryczny poprzez sprężenie powietrza znajdującego się w komorze za pomocą silnego elementu sprężynowego;
• SF6 (elektryczne z SF6) – wnęka komory absorpcyjnej wyłączników SF6 jest wypełniona gazem elektrotechnicznym składającym się z sześciofluorku siarki. Ten bezbarwny, ciężki gaz jest sześć razy cięższy od powietrza i bardzo szybko gasi łuk elektryczny powstały przy rozłączaniu styków.

Urządzenia autogazowe są dziś najszerzej rozpowszechnione i cieszą się największym popytem. Jednak dosłownie „depczą im po piętach” urządzenia próżniowe, uznawane przez specjalistów za najbardziej perspektywiczne, postępowe, wydajne i niezawodne wyłączniki napięcia.

W wyłącznikach próżniowych komory gaszenia są wyposażone w dodatkową niezawodną izolację. Dzięki temu ich żywotność i odporność na zużycie eksploatacyjne są znacznie wyższe niż w przypadku analogów autogazowych.

Bezpośrednie sterowanie urządzeniami odbywa się za pomocą ręcznego napędu dźwigniowego, wyposażonego we wbudowany elektromagnes, umożliwiający zdalne wyłączanie.

Oprócz wyżej opisanych parametrów, wyłączniki obciążenia różnią się między sobą liczbą biegunów styków. Obecnie na rynku oferowane są moduły jedno-, dwu- i trójbiegunowe, przeznaczone do prawidłowego odłączania obciążenia w systemie zasilania.

Kolejną ważną cechą jest konstrukcja mechanizmu wykonawczego.

Ten zespół może być:

• elektromagnetycznym;
• termicznym;
• półprzewodnikowym;
• kombinowanym.

Ostatnia cecha dotyczy zasady montażu modułu. Może on być wysuwany, stacjonarny lub nieruchomy. Wybór dokonywany jest w zależności od lokalizacji sieci elektrycznej i zewnętrznych warunków pogodowych w miejscu instalacji.

Parametry techniczne urządzenia

Urządzenia wyłączające obciążenie poprzez rozwieranie obwodu elektrycznego posiadają różne parametry techniczne. Wszystkie one mają istotne znaczenie i stają się decydujące przy wyborze odpowiedniego do zakupu agregatu i jego późniejszego montażu.

Wskaźnik nominalnej wartości napięcia odzwierciedla napięcie robocze urządzenia elektrotechnicznego, na które zostało ono początkowo zaprojektowane przez producenta.

Maksymalna wartość napięcia roboczego pokazuje najwyższe możliwe dopuszczalne napięcie, przy którym wyłącznik jest w stanie funkcjonować w normalnym trybie bez uszczerbku dla swojej sprawności. Zazwyczaj ta liczba przekracza wartość napięcia nominalnego o 5-20%.

Przepływ prądu elektrycznego, przy przejściu którego poziom nagrzania izolacji i części przewodu nie zakłóca normalnej pracy systemu i może być wytrzymany przez wszystkie elementy przez nieograniczony czas, nazywany jest prądem znamionowym. Jego wartość musi być uwzględniona przy wyborze i zakupie wyłącznika obciążenia.

Wielkość prądu zwarciowego dopuszczalnych granic pokazuje, jaki prąd płynący w sieci w stanie zwarcia może wytrzymać zamontowany w systemie wyłącznik obciążenia.

Prąd elektrodynamicznej wytrzymałości odzwierciedla wartość prądu zwarciowego, który, oddziałując na urządzenie przez kilka pierwszych okresów, nie wywiera na nie żadnego negatywnego wpływu i nie uszkadza go mechanicznie.

Prąd wytrzymałości termicznej określa maksymalny poziom prądu, którego działanie nagrzewające przez określony czas nie powoduje uszkodzenia wyłącznika obciążenia.

Bardzo ważne są również wykonanie techniczne napędu oraz parametry fizyczne urządzeń, określające ogólny rozmiar i masę. Kierując się nimi, można określić, gdzie wygodniej będzie umieścić aparaty, aby działały poprawnie i dokładnie realizowały zadania.

Wśród bezsprzecznie pozytywnych cech urządzeń odpowiedzialnych za odłączanie obciążenia znajdują się następujące punkty:

• prostota i łatwość wykonania;
• podstawowy sposób użytkowania;
• bardzo niski koszt gotowego produktu w porównaniu z innymi typami wyłączników;
• możliwość wygodnego załączania/wyłączania prądów znamionowych obciążeń;
• widoczna gołym okiem przerwa między stykami, zapewniająca pełne bezpieczeństwo wszelkich prac na liniach odpływowych (nie wymaga montażu dodatkowego odłącznika);
• niedroga ochrona przed prądem nadmiarowym za pomocą bezpieczników, zazwyczaj wypełnionych piaskiem kwarcowym (typ PKT, PK, PT).

Z wad wyłączników wszystkich typów najczęściej wymienia się zdolność do przełączania tylko mocy znamionowych, nie działając przy tym z prądami stanu awaryjnego.

Pomimo niskich kosztów zakupu i utrzymania, moduły autogazowe uznawane są za przestarzałe i przy planowej konserwacji lub podczas modernizacji sieci i stacji są celowo zastępowane nowocześniejszymi elementami próżniowymi.

Autogazowym modułom zarzuca się zazwyczaj ograniczoną żywotność roboczą, wynikającą ze stopniowego wypalania wewnętrznych części generujących gaz w komorze gaszącej łuk.

Jednak ten problem można rozwiązać, i to niewielkim kosztem, ponieważ elementy wytwarzające gaz oraz styki parowe przeznaczone do gaszenia łuku są bardzo tanie i łatwe do wymiany, i to nie tylko przez profesjonalistów, ale także przez pracowników o niższych kwalifikacjach.

Co uwzględnić przy wyborze?

Planując zakup wyłącznika obciążenia, należy pamiętać, że urządzenie to jest przeznaczone przede wszystkim nie do ochrony urządzeń elektrycznych, ale do zabezpieczenia instalacji elektrycznej przed przegrzaniem, przepaleniem i przepięciem.

Aby zakup był trafny, a urządzenie sprostało postawionym zadaniom, należy wcześniej koniecznie ustalić przekrój kabla wchodzącego do rozdzielnicy mieszkaniowej lub domowej oraz poziom prądu, na jaki jest on zaprojektowany.

Moduły próżniowe zyskują coraz większą popularność. Mają niewielkie gabaryty zewnętrzne, dzięki czemu są wygodne do wbudowania w różne typy puszek rozdzielczych.

Po uzyskaniu tych informacji porównuje się je z parametrami fabrycznymi wyłącznika obciążenia. Wartość prądu zadziałania urządzenia powinna być nieco mniejsza niż maksymalny dopuszczalny prąd dla przewodu.

Próżniowe wyłączniki obciążenia to nowoczesny rodzaj akcesoriów elektrycznych. Znacznie podnosi on poziom podstawowego bezpieczeństwa systemu, nie wytwarza produktów spalania i nie emituje ich do atmosfery.

Jeśli przepustowość kabla jest znacznie wyższa niż prąd pobieranego obciążenia, rozważa się zakup automatycznego modułu do obciążeń.

Aby określić potrzebne parametry urządzenia, najpierw sumuje się moc wszystkich urządzeń elektrycznych w pomieszczeniu mieszkalnym. Do otrzymanej sumy dodaje się od 5 do 15% zapasu, a następnie za pomocą wzoru prawa Ohma określa się całkowity prąd poboru. Następnie kupuje się wyłącznik o prądzie zadziałania nieco wyższym niż obliczony.

Zakres zastosowania rozłączników w gospodarstwie domowym

Zazwyczaj w domach jednorodzinnych i mieszkaniach stosuje się wyłączniki automatyczne. Za ich pomocą, w razie potrzeby, odłącza się zasilanie pomieszczeń mieszkalnych i przeprowadza wszystkie niezbędne prace montażowe związane z planową konserwacją lub naprawą instalacji elektrycznych.

Jednak te urządzenia nie są bynajmniej panaceum. Wyłączniki automatyczne służą przede wszystkim do ochrony odbiorników prądu i instalacji elektrycznej przed agresywnym działaniem prądów zwarciowych. Rozłączanie obwodu należy do zadań drugorzędnych, które spełniają te urządzenia.

Firmy zajmujące się produkcją elementów systemów elektrycznych w dokumentacji towarzyszącej zawsze wskazują, że wyłącznik nie jest przeznaczony do częstego przełączania. Maksymalna częstotliwość wyłączeń nie powinna przekraczać 6 razy na godzinę.

Regularne odłączanie energii za pomocą wyłącznika nie jest najlepszym pomysłem. Zwłaszcza jeśli przy tym nie odłącza się obciążenia od gniazdka. Moduł w takim przypadku zużywa się znacznie szybciej i wyczerpuje swój okres eksploatacji w krótszym czasie, niż deklarowano w parametrach fabrycznych.

Jeśli moduł wyłącznika obciążenia działa nieprawidłowo lub w samym urządzeniu wykryto defekt, nie należy go demontować i próbować naprawiać. Rozsądniej jest zakupić nowe urządzenie i zamontować je w miejsce starego (uszkodzonego).

Wewnątrz obudowy stopniowo wypalają się i czernieją styki, a samo urządzenie traci nominalną przepustowość, przestaje spełniać swoje zadania i ostatecznie ulega awarii. W takich okolicznościach należy w trybie pilnym wymienić urządzenie.

Jeśli ten aspekt zostanie zignorowany, następne zwarcie zniszczy instalację, spowoduje zapłon wyłącznika, a może nawet doprowadzić do poważniejszych konsekwencji.

W grupowych rozdzielnicach wyłącznik obciążenia jest często używany jako przełącznik wejściowy. To właśnie przez niego do rozdzielnicy podłączany jest kabel zasilający pochodzący ze stacji lub innej rozdzielnicy.

Dlatego też specjaliści zalecają, aby do częstego wyłączania używać nie zwykłych wyłączników automatycznych, ale nowoczesnych i niezawodnych wyłączników obciążenia.

Elementy te zwiększą bezpieczeństwo rozdzielnic, zapewnią wysokiej jakości, nieprzerwane zasilanie elektryczne każdego pomieszczenia mieszkalnego oraz pozwolą, w razie potrzeby, w wygodny i szybki sposób rozewrzeć obwód, przeprowadzić prace remontowo-montażowe dowolnego stopnia skomplikowania i ponownie podłączyć mieszkanie do ogólnego systemu zasilającego.

Montaż urządzenia do wyłączania obciążeń na wejściu do rozdzielnicy elektrycznej pozwala na odłączenie napięcia od samej rozdzielnicy i poprawne wymienienie uszkodzonych wyłączników automatycznych.

Posiadając taki aparat, bardzo łatwo jest odłączyć dowolne pomieszczenie od centralnej sieci zasilającej w celu planowej konserwacji lub wykonania niezbędnych prac naprawczych. Urządzenie zapewni pełne bezpieczeństwo monterowi i pozwoli szybko usunąć wszystkie wykryte usterki.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Więcej informacji o wyłącznikach obciążenia – w poniższych filmach, w których specjaliści dzielą się swoim doświadczeniem i niuansami montażu.

Cechy montażu wyłącznika obciążenia. Instrukcja krok po kroku od mistrza.

Szczegółowy i zrozumiały opis, zasady prawidłowego użytkowania oraz bezpośrednie przeznaczenie urządzenia od profesjonalnego elektryka.

Przegląd modułowego wyłącznika obciążenia wyprodukowanego przez firmę Hyundai. Za pomocą tego urządzenia można niedrogo rozwiązać problem komutacji obwodu elektrycznego.

Cechy funkcjonowania wyłącznika obciążenia WN32-100 i praktyka stosowania tego urządzenia jako wyłącznika w obwodach elektrycznych prądu przemiennego 50-60 Hz o znamionowym napięciu sieciowym 230-400V.

Praktyczny i niezawodny wyłącznik obciążenia przyczynia się do podniesienia poziomu bezpieczeństwa eksploatacji sieci elektrycznej i pomaga w odpowiednim czasie rozewrzeć obwód prądowy w wymaganym miejscu oraz usunąć powstałą awarię lub wymienić uszkodzone urządzenie.

Obecność wyłącznika zapewnia bezpieczeństwo instalacji wewnątrzdomowej lub wewnątrzmieszkaniowej, chroni ją przed przedwczesnym zużyciem i znacznie wydłuża jej żywotność.

Czy chce Pan/Pani opowiedzieć, jak dobierał(a) Pan/Pani urządzenie zabezpieczające do sieci elektrycznej we własnym domu/mieszkaniu? Dysponuje Pan/Pani informacjami, które będą przydatne dla odwiedzających stronę? Proszę, napisać komentarz w bloku poniżej, zadawać pytania, dzielić się informacjami i zdjęciami na temat artykułu.