Низковольтная аппаратура¶

Низковольтная аппаратура — это обширная категория электротехнических изделий и устройств, предназначенных для работы в электрических цепях с номинальным напряжением, не превышающим, как правило, 1000 В переменного тока и 1500 В постоянного тока. Данный класс оборудования охватывает коммутационные, защитные, регулирующие, сигнальные и измерительные приборы, используемые в системах распределения электроэнергии, управления электроприводами, автоматизации технологических процессов и в бытовых электрических сетях. Основная функция низковольтной аппаратуры — обеспечение безопасной, надежной и эффективной работы электроустановок, защита цепей и оборудования от аварийных режимов (токов короткого замыкания, перегрузок, перенапряжений), а также ручное или автоматическое управление потоками энергии.

¶Классификация

Низковольтная аппаратура классифицируется по нескольким основным признакам: функциональному назначению, конструктивному исполнению, роду тока, способу управления и условиям эксплуатации.

¶По функциональному назначению

• Коммутационная аппаратура — устройства для включения, отключения и переключения электрических цепей. К ним относятся рубильники, переключатели, выключатели нагрузки, контакторы, пускатели, автоматические выключатели.
• Защитная аппаратура — устройства, автоматически отключающие цепь при возникновении аварийных режимов. Включает автоматические выключатели (с тепловыми, электромагнитными или электронными расцепителями), предохранители, устройства защитного отключения (УЗО), дифференциальные автоматы, реле напряжения.
• Управляющая и регулирующая аппаратура — устройства для дистанционного или автоматического управления электроприводами и другими нагрузками. Сюда входят контакторы, магнитные пускатели, реле (промежуточные, времени, тепловые, токовые), контроллеры, программные логические контроллеры (ПЛК) низкого напряжения, тиристорные и симисторные регуляторы.
• Сигнальная и измерительная аппаратура — устройства для индикации состояния цепей и измерения параметров. Примеры: сигнальные лампы, светодиодные индикаторы, амперметры, вольтметры, счетчики электроэнергии.
• Распределительная аппаратура — устройства для распределения электроэнергии между потребителями. Включает распределительные щиты, шкафы, боксы, шинопроводы, клеммные колодки.

¶По конструктивному исполнению

• Открытого исполнения — без защитных кожухов, предназначены для установки в закрытых электрощитах.
• Закрытого (защищенного) исполнения — имеют корпус, защищающий от прикосновения к токоведущим частям и от попадания пыли и влаги.
• Взрывозащищенного исполнения — для работы во взрывоопасных средах.
• Модульного исполнения — унифицированные устройства для установки на DIN-рейку, широко применяемые в современных распределительных щитах.

¶По способу управления

• Ручного управления — включение/отключение производится оператором (рубильники, кнопки, пакетные выключатели).
• Дистанционного управления — управление с помощью электромагнитов, электродвигателей или пневматики (контакторы, автоматические выключатели с моторным приводом).
• Автоматического управления — срабатывание происходит по сигналу датчиков или по заданной программе (реле, контроллеры, автоматические выключатели).

¶Основные виды и их характеристики

¶Автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) являются наиболее распространенным видом защитно-коммутационной аппаратуры. Они предназначены для защиты цепей от токов короткого замыкания и перегрузок, а также для коммутации цепей в нормальном режиме. Основные характеристики: номинальный ток (от 0,5 до 6300 А), номинальное напряжение (до 1000 В), отключающая способность (максимальный ток короткого замыкания, который выключатель способен отключить без повреждения), количество полюсов (1, 2, 3, 4), тип расцепителя (тепловой, электромагнитный, электронный), характеристика срабатывания (B, C, D, K, Z — определяет порог тока, при котором срабатывает электромагнитный расцепитель). В России и странах СНГ широко распространены модульные автоматические выключатели серий ВА, SH, ВА-47, а также промышленные выключатели серий ВА-88, ВА-55.

¶Устройства защитного отключения (УЗО)

УЗО (дифференциальные выключатели) предназначены для защиты человека от поражения электрическим током при прикосновении к токоведущим частям, а также для предотвращения пожаров, возникающих из-за утечек тока на землю. Принцип действия основан на сравнении токов, протекающих по фазному и нулевому проводникам. При появлении разности (тока утечки) УЗО отключает цепь. Основные параметры: номинальный ток (16, 25, 40, 63 А и более), номинальный отключающий дифференциальный ток (10, 30, 100, 300, 500 мА), тип (AC — реагирует только на переменный ток утечки, A — на переменный и пульсирующий постоянный, B — на все виды токов утечки). В России УЗО обязательно устанавливаются в линиях розеток и ванных комнат.

¶Контакторы и магнитные пускатели

Контакторы — это электромагнитные коммутационные аппараты, предназначенные для частых включений и отключений силовых цепей (обычно электродвигателей, нагревателей, конденсаторов). Они управляются подачей напряжения на катушку электромагнита. Магнитные пускатели — это контакторы, дополненные тепловым реле для защиты двигателя от перегрузок. Основные характеристики: номинальный ток (до 1000 А), номинальное напряжение катушки управления (24, 110, 220, 380 В), количество силовых контактов (обычно 3 или 4), наличие вспомогательных контактов. В России распространены контакторы серий КТ, КМ, КТИ, а также пускатели серий ПМЛ, ПМЕ.

¶Предохранители

Предохранители — простейшие защитные устройства, в которых при превышении допустимого тока плавится плавкая вставка, разрывая цепь. Бывают плавкие (трубчатые, ножевые, пробочные) и самовосстанавливающиеся (на основе полимерного материала). Основные параметры: номинальный ток, номинальное напряжение, отключающая способность, время-токовая характеристика. В низковольтных цепях широко применяются предохранители типов ПН-2, ПР-2, НПН.

¶Реле

Реле — это устройства, которые при достижении определенного значения входной величины (тока, напряжения, времени, температуры) замыкают или размыкают свои контакты. Различают:

• Электромагнитные реле — срабатывают при подаче напряжения на катушку.
• Тепловые реле — защищают от перегрузок по току, используя биметаллическую пластину.
• Реле времени — обеспечивают задержку включения/отключения.
• Реле напряжения — контролируют уровень напряжения в сети.
• Реле тока — срабатывают при превышении заданного тока.

¶Применение

Низковольтная аппаратура используется во всех сферах, где требуется распределение и управление электроэнергией:

• Промышленность — в системах управления станками, конвейерами, насосами, компрессорами, в распределительных устройствах заводов и фабрик.
• Энергетика — в трансформаторных подстанциях, распределительных пунктах, щитах собственных нужд электростанций.
• Строительство — в этажных и квартирных щитах, в системах освещения и электроснабжения зданий.
• Транспорт — в электрооборудовании железнодорожных вагонов, электропоездов, троллейбусов, трамваев, автомобилей (низковольтные реле, предохранители).
• Сельское хозяйство — в системах автоматизации теплиц, ферм, зерносушилок.
• Быт — в домашних электрических щитах, в бытовой технике (стиральные машины, холодильники, кондиционеры).

¶Нормативная база

В России требования к низковольтной аппаратуре регламентируются рядом стандартов:

• ГОСТ Р 50030.1-2010 (МЭК 60947-1) — «Аппаратура распределения и управления низковольтная. Часть 1. Общие требования».
• ГОСТ Р 50345-2010 (МЭК 60898-1) — «Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения».
• ГОСТ Р 51326.1-99 (МЭК 61008-1) — «Выключатели автоматические, управляемые дифференциальным током, бытового и аналогичного назначения без встроенной защиты от сверхтоков».
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ) — основной документ, регламентирующий проектирование и эксплуатацию электроустановок до 1000 В.
• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования».

¶Интересные факты

• Первые автоматические выключатели (на масляной основе) появились в конце XIX века, но массовое распространение получили только в 1930-х годах.
• Современные модульные автоматы способны отключать токи короткого замыкания до 10–25 кА при габаритах, сопоставимых с пачкой сигарет.
• УЗО было изобретено в 1928 году немецким инженером Гансом Циммером, но широкое применение в быту началось только в 1970-х годах.
• В России ежегодно производится более 50 миллионов модульных автоматических выключателей.