Dlaczego jesteśmy potrzebni i jakie są urządzenia przełączające zasilanie

Urządzenie przełączające pełni główną funkcję sterowania obwodem elektrycznym: włączanie i wyłączanie. Do tego typu aparatury należą: wyłączniki nożowe, wyłączniki, rozłączniki.

Przełączniki są przeznaczone do włączania i wyłączania obwodów elektrycznych „pod napięciem”, to znaczy podczas przepływu prądu elektrycznego przez obwód.

Wszystkie urządzenia elektryczne z ruchomymi częściami można podzielić na automatyczne i nieautomatyczne. Automatyczne - są to urządzenia, które wchodzą do działania z danego trybu obwodu lub maszyny i nieautomatyczne, których działanie zależy tylko od woli operatora.

Wyłączniki niskonapięciowe (dostępne dla napięć do 1000 V) i wysokonapięciowe (dla napięć powyżej 1000 V).

Najprostszy nieautomatyczny przełącznik niskiego napięcia — przełącznikskładający się głównie z ruchomego ostrza, nieruchomego styku i rękojeści.

Operator ręcznie włącza lub wyłącza przełącznik, obracając ostrze do pozycji pionowej lub poziomej. Styki wyłącznika znajdują się tylko w powietrzu.

Prosty jednobiegunowy przełącznik rubla

700 rubli w zabytkowej elektrowni wodnej w Niemczech

Bezpieczniki w rozdzielnicach wnętrzowych w Chinach

Wraz ze wzrostem napięcia roboczego i mocy takie urządzenie nie jest już w stanie sprostać potrzebom pracy i stopniowo pojawiają się coraz bardziej zaawansowane typy przełączników.

Najczęściej stosowane są w instalacjach elektrycznych na napięcia do 1000 V przerywacze powietrza o różnych konstrukcjach.

Wyłącznik niskonapięciowy firmy Siemens na prąd 16A

Schneider Electric 125 Wyłącznik niskiego napięcia

Domowe wyłączniki automatyczne w pomieszczeniu elektrycznym (między nimi jest 30-letnia przerwa)

Gdy obwód jest pozbawiony napięcia między stykami odchylającymi przełącznika powstaje łuk elektryczny do zapłacenia. Dla lepszego gaszenia łuku w maszynach stosowane są specjalne urządzenia usprawniające proces gaszenia łuku, tzw komory gaszenia łuku różne projekty.

Zamknięty panel elektryczny rozdzielnicy

W przypadku obwodów wysokiego napięcia prosty wyłącznik powietrzny nie spełnia już wymagań eksploatacyjnych. Pierwszą rzeczą, którą zrobiono w kierunku ulepszenia konstrukcji przełącznika, było obniżenie styków w oleju transformatorowym, co skutkuje tzw. przełączeniem olejowym. Obecnie młot olejowy jest już bardzo skomplikowanym urządzeniem, wykorzystującym do swojej pracy wiele osiągnięć nauki i techniki.

Wyłącznik olejowy podstacji transformatorowej wysokiego napięcia

Działanie przełącznika olejowego podczas wyłączania jest ograniczone do następującego: w wyniku działania wysokiej temperatury łuku olej rozkłada się na gazy, których głównym składnikiem jest wodór.Tak więc łuk jarzy się w ośrodku gazowym, który jest w stanie dynamicznym, następuje gwałtowne mieszanie cząstek zjonizowanych i niezjonizowanych, cząstek gazu zimnego i gorącego, a w jednym z momentów, gdy prąd przechodzi przez zero, na skutek okresowości, łuk gaśnie.

Tworzenie się gazu jest bardzo silne, w przełączniku powstaje znaczne ciśnienie, a jeśli przełącznik nie jest prawidłowo zaprojektowany, może eksplodować.

Dzięki wyłącznikom olejowym z komorami gaszenia łuku gaszenie łuku jest bezbolesne i szybkie. Tutaj energia łuku jest wykorzystywana do wytworzenia ciśnienia, które znacznie zwiększa ruch gazu wokół łuku, a tym samym przyczynia się do jego wygaszenia.

Istnieje wiele konstrukcji aparatów, a zasady ich działania są dość różne, ale wszystkie służą głównie jednemu z dwóch celów:

• lub powodować ruch ropy i gazu względem łuku;
• lub łuk jest przesuwany względem oleju i ścianek specjalnych komór.

W przypadku takich przełączników napęd nie jest już jednostką konstrukcyjną z przełącznikiem: w większości przypadków napęd jest realizowany konstrukcyjnie oddzielnie od przełącznika i jest z nim połączony za pomocą specjalnych mechanizmów.

Istnieje również wiele innych typów wyłączników wysokiego napięcia, które już dawno zastąpiły wyłączniki olejowe. To, na przykład, przełączniki oleju o małej objętości, w których stosowane są zbiorniki porcelanowe, w związku z czym nie jest wymagana specjalna izolacja styków zbiornika, a ilość oleju w nich jest znacznie mniejsza.

Przełącznik kolumny olejowej na napięcie 10 kV

Następnie należy wspomnieć o „komorach sprężonego powietrza”, w których łuk jest gaszony strumieniem sprężonego powietrza. Przełączniki te mają wiele zalet i coraz częściej zastępują przełączniki olejowe. Napęd dla nich również działa ze sprężonego powietrza, ale sterowanie napędem jest elektryczne.

Wyłącznik powietrzny na napięcie 110 kV

Stosowane są również nowoczesne wyłączniki próżniowe i SF6.

Przerywacz próżni

Wyłącznik automatyczny SF6

Projekt nowoczesnych kluczy jest bardzo różnorodny i możesz przeczytać o nich więcej tutaj:Charakterystyka porównawcza wysokonapięciowych wyłączników olejowych, SF6 i próżniowych

Odłączniki są również urządzeniami przełączającymi wysokiego napięcia, ale nie są przeznaczone do włączania i wyłączania pod napięciem (z wyjątkiem przypadków przełączania bardzo małych prądów, wyraźnie wskazanych dla każdego typu odłącznika).

Odłącznik wysokiego napięciaz reguły jest zbudowany powietrze, to znaczy ze stykami, które są po prostu w powietrzu, ponieważ jednym z głównych wymagań dla odłącznika jest to, aby jego styki były bezpośrednio widoczne, aby można było dokładnie określić, czy odłącznik jest włączone lub wyłączone.

Odłącznik

Zasadniczo odłącznik jest urządzeniem elektrycznym przeznaczonym do łączenia (lub odłączania) metalowych dwóch części obwodu razem, gdy prąd nie może przepływać przez te sekcje.

Konstrukcja odłącznika jest bardzo podobna do konstrukcji odłącznika nożowego, tylko jego gabaryty, odpowiadające jego wysokiemu napięciu roboczemu, są znacznie większe, a układ napędowy jest znacznie bardziej złożony niż w rozłączniku nożowym.

Szereg innych urządzeń wykonujących operacje włączania i wyłączania można na przykład przypisać sprzętowi przełączającemu zasilanie rozłączniki obciążenia, separatory i zwarcia, ale urządzenia wymienione w tym artykule są najwybitniejszymi przedstawicielami sprzętu przełączającego.

Zobacz też: Czym są, jak zbudowane są rozdzielnice niskiego napięcia i jak działają