Что такое пакетный выключатель и для чего он нужен?

Назначение

Коммутационные аппараты с ручным управлением предназначены для включения/отключения незначительных нагрузочных токов.

Они применяются:

• в сетях переменного и постоянного тока, выполняя функции вводных выключателей;
• в распределительных устройствах с целью распределения электроэнергии в различных электроустановках;
• в качестве ручных переключателей для дистанционного управления работой асинхронных электромоторов.
• Пакетные выключатели незаменимы на подстанциях, где их применяют с целью коммутации измерительных приборов. Они облегчают управление электросиловыми агрегатами в электрических цепях, что упрощает работу машинистам.

Раньше пакетные выключатели стояли в каждом из распределительных щитов многоквартирного дома. Их назначение – ручные отключения электроэнергии на время выполнении ремонтных работ или при обслуживании линий.

Несмотря на вытеснение пакетных выключателей современными автоматами, их довольно часто можно увидеть в квартирном электрическом щите среди более совершенных коммутационных электрических приборов, используемых для защитного отключения проводов нагрузки. Этому способствует низкая цена выключателей и простота их обслуживания.

Различные модели кулачковых переключателей можно встретить на пультах переключения нагрузки. С их помощью удобно совершать дистанционное управление электрическими механизмами.

Преимущества

• К достоинствам пакетников относятся:
• компактность;
• высокая скорость подавления электрической дуги;
• минимальные требования к уходу;
• устойчивость к механическим повреждениям.

Недостатки

Устройства не выдерживают частых коммутаций повышенных нагрузок. В случае выхода из строя они не подлежат ремонту. Пакетники не способны защитить электрическую проводку от коротких замыканий, они не чувствительны к дифференциальным токам, что ограничивает их применение в качестве защитных аппаратов.

Более современные аналоги прибора

Старые пакетные выключатели почти везде заменили на автоматы. Это логично, ведь изменились требования к энергопотреблению и долговечности приборов. Сейчас широко используют УЗО (устройства защитного отключения), автоматические и дифференциальные автоматы, контакторы.

Вариант #1: устройство защитного отключения

Прибор предназначен для предупреждения утечек тока. Он реагирует на дифференциальный ток, который способствует перегреванию электрических кабелей, что может привести к короткому замыканию, возгоранию проводки. Также утечки могут стать причиной поражения человека током.

УЗО необходимо устанавливать, чтобы избежать риска утечки электротока, если он начинает проходить мимо приборов-потребителей. Устройство выполняет функцию индикатора утечки, который просто отключает электричество в случае неполадок.

Само по себе устройство защитного отключения не защищает от перегрузок или короткого замыкания. Это возможно только в случае его подключения в сочетании с автоматическим выключателем.

Вариант #2: автоматический выключатель

Эти приборы пришли на смену пакетным выключателем. Они выполняют те же функции, однако более удобны в эксплуатации, долговечны и износостойки.

Автоматические выключатели также могут быть одно-, двух-, трех-, четырёхполюсными. Они различаются по виду привода (он может быть ручным, пружинным, двигательным), типу присоединения и другим техническо-эксплуатационным характеристикам.

Предложенные к продаже автоматические выключатели маркируют и классифицируют в соответствии с ГОСТами 9098–78 и 14255. Эти документы устанавливают требования к техническим характеристикам устройств.

Вариант #3: дифференциальный автомат

Это комбинированный автомат, который одновременно выполняет функции двух приборов – УЗО и автоматического выключателя. Дифференциальный автомат прекрасно заменяет пакетник, подходит для бытовых электросетей и успешно применяется на предприятиях.

Функциональные и конструктивные отличия диффавтомата и УЗО приведены здесь, рекомендуем ознакомиться с очень полезной информацией.

Дифференциальный автомат предотвращает утечки, короткие замыкания, минимизирует риски поражения током. В конструкцию прибора входят тепловой и электромагнитный расцепители. Первый предотвращает перегрузки в сети, а второй нужен для отключения электротока при коротком замыкании.

Вариант #4: контактор – вид электромагнитного реле

Прибор необходим для дистанционного управления режимами включения/выключения электроцепей. Электромагнитные реле не срабатывают при коротком замыкании и рассчитаны только на номинальные токи. Это их основное отличие от автоматических выключателей.

В современных жилых домах редко устанавливают устаревшие пакетные выключатели. Практически повсеместно практикуется установка дифавтоматов или подключение УЗО в сочетании с автоматическим выключателем. Но есть случаи, когда старый добрый пакетник может оказаться незаменимым, например, если нужно отключить подачу тока во время электромонтажных работ.

Устройство и принцип работы

Конструкция пакетного электрического аппарата проста и надёжна. Пакетный выключатель состоит из следующих деталей заключенных в корпусе прибора (см. рис.1):

• пружинного механизма переключения, обеспечивающего скачкообразный процесс включения/выключения;
• неподвижных контактов, расположенных по кругу;
• подвижных контактов в форме ножей;
• пакета искрогасительных шайб.

Клеммы неподвижной группы контактов находятся с внешней стороны корпуса. К ним подсоединяются провода. Подвижные контакты расположены на изоляционной втулке квадратного сечения, которая приводится в действие пружинным механизмом, накапливающим энергию от усилия, приложенного к рукоятке.

Рукоятка выключателя может занимать 4 положения. Два из них соответствуют позиции «Включено», а другая пара – положению «Отключено».

Пакетные переключатели по конструкции очень схожи с выключателями, но в отличие от них имеют только одно положение рукоятки в отключённом состоянии. Все остальные положения (их может быть несколько) соответствуют разным способам коммутации.

Клеммы пакетника, соединённые с неподвижными контактами, расположены на корпусе выключателя так, чтобы удобно было подсоединять провода. Достигается это следующим образом: контакты сдвигаются относительно друг друга, а клеммы от каждого контакта располагаются диаметрально противоположно. Таким образом, провода, идущие от сети, подключаются с одной стороны, а нагрузка – с другой.

Промышленность поставляет на рынок однополюсные, двухполюсные, трёх- и четырёхполюсные пакетные выключатели. Их строение отличается количеством контактов в одной контактной группе и, соответственно, числом искрогасительных шайб.

На рисунке 2 показаны схемы разных типов переключателей.

Бывают выключатели открытого и закрытого типа. В открытых пакетных выключателях отсутствует защитный корпус. Такие устройства применяются для коммутации безопасных напряжений и обязательно в помещениях.

Защищённые пакетники закрытого типа оборудованы пластиковым либо алюминиевым корпусом. Устройства хорошо защищены от пыли, а их клеммы прикрыты от прикосновений. Их можно устанавливать в помещениях вне щитовой.

Герметичные модели (см. см. рис. 3) находятся в герметичных корпусах из негорючего, противоударного пластика. Этот класс защиты позволяет монтаж устройств даже на открытом пространстве.

Принцип работы

Усилия от рукоятки передаются на пружинный механизм выключателя. Пружина, взаимодействующая с фигурной шайбой, заводится. В определённый момент её энергия высвобождается, резко поворачивая шайбу, увлекающую за собой втулку с подвижными контактами. Сделав четверть оборота, шайба останавливается на одном из упоров, расположенных на верхней крышке. Подвижные контакты, в зависимости от положения рукоятки, замыкают, либо размыкают контакты.

Благодаря тому, что контакты укреплены в фибровых пластинах, испаряющихся при искрообразовании, происходит быстрое гашения дуги продуктами испарения. Кроме того, пластины из фибры также выполняют функции направляющих, обеспечивая точную траекторию движения контактов.

Одно- и двухполюсные пакетные выключатели рассчитаны на напряжения 220 В и нагрузки от 10 до 25 А. Трёхполюсные выключатели выдерживают разницу потенциалов на уровне 380 В, но токовые нагрузки для них снижены – до 6 либо 15 А, в зависимости от модели выключателя.

Срок службы пакетного выключателя зависит от условий его работы. На количество циклов влияют параметры номинальных токов и напряжений. Качественные зарубежные переключатели, работающие в щадящих режимах, достигают предела 20000 коммутаций, при условии, что частота переключений составляет меньше 300 операций в час.

Основные типы и виды пакетников

Пакетники классифицируют по разным признакам:

• по месту присоединения внешних электрокабелей к панели (переднее, заднее подключение);
• по степени защищенности внутренних конструкционных элементов от негативных факторов окружающей среды (различают открытые, защищенные, герметичные приборы);
• по особенностям конструкции переключателей (пакетно-кулачковые, барабанные).

Несмотря на большое разнообразие пакетных выключателей и переключателей они имеют общие техническо-эксплуатационные характеристики и схожие недостатки.

Так, ресурс пружинного механизма рассчитан примерно на 103 отключения электроэнергии. Есть износостойкие модели, которые выполняют 203-1000 отключений. Главное условие: частота срабатывания механизма не должна превышать 50 в течение 1 часа.

Галерея изображений

Фото из

Открытый пакетный выключатель

Защищенные и незащищенные пакетники

Пакетник в герметизированном корпусе

Современный стационарный пакетный выключатель

Маркировка изделий может включать такие буквенные и цифровые условные обозначения:

• «В» – выключатель;
• «П» – переключатель;
• «П» – пакетный;
• «Г» – герметичный;
• цифры 1-4 – количество полюсов;
• «Н» – направление (2, 3, 4, а также «Р» — реверс).

В маркировке приборов указывают степень защищенности, тип размещения, особенности установки, номинальный ток. Иногда можно встретить пометки-сокращения «сил.» и «пл.».

Они используются для обозначения материала корпуса (силуминовый, пластиковый). К примеру, маркировка прибора ГППМ-2-60/Н2 расшифровывается как 2-полюсный 60-амперный герметичный пакетный переключатель на 2 направления.

Структурное обозначение (маркировка)

Общепринятая маркировка пакетных выключателей выполняется в виде структуры: ПХ X XXX XX XX хххх х. Расшифровывается надпись следующим образом:

Таблица 1

Пакетный выключатель

До недавних пор рубильники и пакетные выключатели использовались для переключения электрической системы ручным методом.

Теперь это все делается автоматически. Оборудование применяется из расчета мощности подачи напряжения:

• 100 А – 220 В;
• 60 А – 380 В;
• 440 – 660 В.

Пакетный выключатель представляет собой механизм с поворотным устройством в виде рычага. Прибор выпускается в виде небольшой емкости с рукояткой и выводами клемм. Внутренняя часть устройства заполнена контактами и механизмами для переключения.

Сама корпусная часть состоит из изолированных шайб, соединенных болтами. В старых домах еще сохранились образцы, выпускаемые в СССР.

Чем заменить?

Если пакетный выключатель (переключатель) вышел из строя его необходимо заменить новым устройством такого же типа с аналогичными (или с более высокими) параметрами. Для замены выключателя можно использовать защитный автомат, который рассчитан на работу с токами и номинальным напряжением, соответствующим нагрузкам данной цепи. Разумеется, количество полюсов необходимо соблюдать.

Для ориентации по параметрам приводим таблицу с параметрами.

Таблица 2.

Схема подключения

Пакетники разрабатывались для использования их в качестве вводных выключателей. Исходя из этого, их целесообразно устанавливать перед электросчётчиком, чтобы в случае необходимости можно было отключить всю квартирную сеть. Эти устройства не защищают электропроводку и оборудование от КЗ. Для этих целей используют защитные автоматы.

На рисунке 4 показан пример схемы электропроводки в однокомнатной квартире, наглядно демонстрирующий принцип подключения пакетного выключателя.

Разумеется, вместо пакетного выключателя можно применять вводный автомат, однако это не целесообразно. Во-первых – он дорогой, во-вторых – такие аппараты быстро изнашиваются при частых отключениях нагрузок, а в-третьих – автомат может сработать в том случае, если в одной из цепей появится КЗ. Тогда весь дом или квартира останется без электричества. Проблема решается путём точных расчётов и регулировок уставок вводного автомата.

Устройство переключателя фаз

Сразу надо отметить, что переключатель никак не влияет на качество энергии, для этой цели служат блок бесперебойного питания, генераторы, аккумуляторы и тому подобное. Сам ПФ лишь выбирает из трех фаз ту, что наиболее подходит для работы. Из этого вытекает вывод: использование переключателя возможно только при наличии минимум двух фаз. Там, где подключена только одна фаза, от установки ПФ ничего не изменится.

Переключатели можно разделить на две группы:

• ручного управления;
• автоматического управления.

Электропереключатель устанавливается после счетчика, поэтому если стоит однофазный счетчик, его придется менять на трехфазный. Потребляемая мощность не меняется, тариф остается тем же, следовательно, затраты на установку нового счетчика будут связаны только с его стоимостью и ценой установки, а также с подводом дополнительных фаз.

Использование ручного типа

В качестве ПФ ручного типа может использоваться трех- или четырехпозиционный кулачковый тумблер. Принцип действия ручного переключателя фаз сводится к поочередному включению пар контактов.

Они выпускаются двух видов:

• в корпусе;
• бескорпусные.

Переключатель состоит из вращающегося штока, на котором находится один или несколько кулачков. Для фиксации положения имеется стопор. Используется несколько пар контактов:

• подвижные;
• неподвижные.

Для возврата в исходное положение подвижные контакты имеют пружину. Сами контакты обычно покрываются слоем серебра, которое выдерживает большие температуры. Это необходимо для того, чтобы при размыкании больших токов, контакты не подгорали и не выходили из строя.

Работает выключатель следующим образом: при вращении вала кулачок через изоляционные штанги замыкает одну пару контактов. Дальнейшее вращение приводит к тому, что первая пара размыкается, а вторая замыкается. В некоторых конструкциях имеется положение, когда все контакты разомкнуты. Такое положение называется «выключено» и обозначается «0».

В других конструкциях штангу двигает не кулачок, а выемка. Позицию, при которой одна из пар контактов замкнута, обозначают цифрой 1,2 и так далее. Как правило, на выключателе показана схема контактов и последовательность их замыкания.

Автоматическое управление

Предприятия выпускают трехфазный автоматический переключатель фаз в огромном количестве. На что следует обращать внимание при покупке? В первую очередь на коммутирующий ток. Это максимальный ток, который это устройство способно разрывать. Ведь переключения происходят без снятия нагрузки. Какой ток используется в помещении, можно определить по автоматам, которые стоят перед счетчиком (если счетчик давно уже не меняли, то после него).

Второе, что поможет реализовать свои предпочтения в настройке, — это способ индикации. По этому признаку приборы можно разделить на:

• светодиодные;
• жидкокристаллические.

В первом случае индикация производится с помощью светодиодов, цвет свечения различный, но чаще зеленый. Устанавливаются на входе каждой фазы, тем самым показывая, какая фаза используется в настоящий момент. Жидкокристаллическое табло позволяет, кроме всего прочего, следить за фактическим напряжением.

Работает автоматический трехфазный переключатель следующим образом: все подключенные источники тока находятся под постоянным контролем, измеряется величина напряжения. Как только показания основной линии выходят за пределы установленных величин, переходит переброс нагрузки на резервную фазу.

Наблюдение за основной линией продолжается, и после того как ее показания придут в норму, происходит обратный переброс нагрузки. Для коммутации нагрузки используются магнитные пускатели, их еще называют реле переключения фаз.