Что такое выключатели нагрузки и зачем они нужны?

В принципе мини-рубильники и выключатели нагрузки это одно и тоже. Они свободно продаются в магазинах, но пользуются меньшим спросом, чем автоматические выключатели. Мини-рубильники представляют собой устройства, которые используются для коммутации (включения — отключения) цепей под нагрузкой. Они изготавливаются в модульном исполнении и по внешнему виду похожи на обычные автоматы.

Часто задают вопрос: «Зачем нужны мини-рубильники и выключатели нагрузки?» Тем более они стоят намного дороже тех же самых автоматических выключателей. Давайте тут попробуем разобраться с этим вопросом.

Что такое выключатель нагрузки?

Это устройство, которое позволяет быстро произвести включение или отключение какой-либо цепи, находящейся под нагрузкой.

Выключатели нагрузки имеют усиленные контакты, срок службы которых намного превышает срок службы контактов простых автоматов. Это необходимо для возможности безопасного обесточивания линии, которая находится под нагрузкой. Если отключать нагрузку обычным автоматическим выключателем, то дуга, которая образуется при разрыве цепи, со временем может спровоцировать слипание контактов. Поэтому обычные автоматы нельзя использовать для включения-отключения нагрузки. Они нужны для защиты электропроводки при возникновении не штатной ситуации в защищаемой ими цепи электропитания.

Также некоторые модели выключателей нагрузки имеют двойной разрыв контакта, что позволяет гарантировать полное обесточивание отключаемой линии.

Для того чтобы можно было убедиться визуально, что контакты мини-рубильника разорвались, на некоторых моделях есть специальное смотровое окошко. Через него видно в каком состоянии (замкнутом или разомкнутом) находятся контакты рубильника.

Например, это реализовано у фирмы TDM. Тут окошко находится над ручкой управления. Также в таких моделях реализована функция защиты от случайного отключения или включения мини-рубильника. На передней модели есть подобие винта под шлицевую отвертку, который обозначен на корпусе «Блок — 100А». Например, отключили такой выключатель нагрузки, повернули отверткой болт «Блок-100А», таким образом заблокировали ручку управления и пошли смело работать. Для того чтобы обратно включить этот рубильник необходимо снять ручку с заблокированного положения.

Примером мини-рубильников в старом исполнении могут служить пакетные выключатели, которые стоят перед электросчетчиками в этажных распределительных щитах.

Какие бывают выключатели нагрузки?

Они бывают 1,2,3 и 4-х полюсные. Выбирать стоит в зависимости однофазная или трехфазная у вас сеть и нужно ли рвать ноль рубильником. Устанавливаются такие выключатели нагрузки на стандартную DIN-рейку. Это очень удобно, так как их можно ставить в любых распределительных щитках.

По номиналу тока мини-рубильники подразделяются так же как и автоматы. Это на 16, 20, 25, 32, 40, 63, 80, 100, 125А.

Запомните, что выключатель нагрузки не защищает от короткого замыкания и перегрузки. Поэтому линию необходимо защищать автоматическим выключателем. Выбирать их нужно так: номинал рубильника должен превышать на одну или две ступени номинала автомата. Автоматическому выключателю требуется до одного часа, чтобы отключить перегруженную линию на 45%. За это время контакты мини-рубильника того же номинала что и автомата начнут греться. Что не совсем будет хорошо.

Как отличить выключатель нагрузки от автоматического выключателя?

Внешне мини-рубильники похожи на автоматы, поэтому нужно уметь их различать. Обычно выключатель нагрузки маркируется на корпусе буквами «ВН». Также у мини-рубильника более массивная усиленная ручка управления, что сразу бросается в глаза.

Где можно использовать выключатели нагрузки?

Итак, мы разобрались, что представляют собой выключатели нагрузки. Осталось понять нужно ли переплачивать, покупая их ,и где их нужно ставить?

Расскажу на простом примере. Допустим стоит главный вводной автомат в вашем распределительном щитке, в который вы имеете доступ. Еще обычно в на первом этаже, в подвале или еще где-нибудь стоит распределительный шкаф, где происходит распределение электропитания на разные стояки или квартиры. Он закрыт на ключ и сюда доступ имеет местный электрик.

Например, произошло короткое замыкание. От КЗ очень часто помимо группового автомата срабатывают и вышестоящие. Если в закрытом щитке распределение происходит с помощью автоматических выключателей, то есть большая вероятность, что здесь его тоже выбьет.

Обратно включить автоматы в своем щитке вы сможете, а вот чтобы включить их в шкафу закрытым на ключ вам придется искать местного электрика, чтобы он открыл шкаф. А что делать если это произошло поздно вечером, в выходные или в праздничные дни? В это время можно не дозвониться до электрика.

Выключатели нагрузки или мини-рубильники нужно ставить там, где происходит распределение электропитания на разные квартиры. Также их стоит устанавливать рядом с промышленным электрооборудованием. Например, около сверлильного станка, наждака, токарного станка и т.д. Мини-рубильник тут нужен для экстренной остановки электрооборудования, например когда вместе со сверлом начнет вращаться заготовка или что-то зажует в станок.

А в вашем доме стоят выключатели нагрузки?

Улыбнемся:

Табличка на двери трансформаторной будки.
“Не влезай! Убью! Электрик”.

устройство, принцип работы, применение, подключение

Разъединение нагруженных электрических цепей всегда сопряжено с риском искрообразования. Особую опасность таит в себе отключение нагрузки на высоковольтных линиях. Мощная электрическая дуга, образующаяся при коммутации незащищённых контактных ножей, может привести к разрушению силовых контактов и к выходу из строя электрических приборов. Обезопасить процесс коммутации цепей способен выключатель нагрузки, оборудованный устройствами для экстренного гашения дуги.

Выключатели нагрузки (ВН) принадлежат к тем видам коммутационных приборов, которые, по уровню допускаемых токов, занимают промежуточное положение между обычными разъединителями и специальными выключателями номинальных токов, способных отсекать сверхтоки в аварийных ситуациях. Несмотря на то, что коммутация номинального тока выключателем нагрузки допускается, однако прибор не рассчитан на отключение токов перегрузок в случае КЗ. Для этих целей предусмотрено применение специальных высоковольтных предохранителей.

Применение

Выключатели нагрузки применяются в распределительных сетях с целью коммутации линий, силовых трансформаторов, работающих при номинальных напряжениях. Устройства могут использоваться для включения/отключения дополнительных нагрузок, но они не предназначены для защиты от коротких замыканий, за исключением тех конструкций, в которых установлены плавкие предохранители (см. рис. 1).

Рис. 1. ВН с предохранителями

Такими разъединителями мощности оборудуются высоковольтные линии на 6 – 10 кВ, для токов, не превышающих 400 – 600 А. Для коммутации и защиты более мощных линий электропередач применяются релейные устройства. В маломощных сетях допускается использование ВН без предохранителей.

Существуют компактные выключатели нагрузок до 100 А, которые легко монтируются в распределительных устройствах. Такие рубильники внешне похожи на конструкцию автоматического выключателя (см. рис. 2) и устанавливаются на входах сетей многоквартирных и частных домов. Они управляются только вручную и не отключаются при достижении тока срабатывания защиты.

Рис. 2. Маломощные выключатели нагрузки

Наличие модульного выключателя мощности не исключает необходимости защиты проводки в аварийных режимах другими способами. В частности, аварийное отключение домашней электрической сети обеспечивают автоматические пакетные выключатели, но использовать их для частого отключения нагрузки не рекомендуется из-за быстрого износа контактов. В этом смысле переключатель нагрузки более надёжен, так как его контакты рассчитаны на такие режимы работы.

Преимущества и недостатки

У рассматриваемых коммутационных аппаратов есть сильные и слабые стороны.

К преимуществам относятся:

• меньшая себестоимость, по сравнению с другими видами выключателей;
• быстрое и надёжное включение и отключение номинальных токов нагрузок;
• возможность применения дешёвых плавких предохранителей для защиты от перегрузок;
• наличие у высоковольтных ВН видимого разрыва контактов, что позволяет обходиться без дополнительного разъединителя.

Недостатки:

• ограниченный ресурс эксплуатации;
• разрыв цепи возможен только для токов, в пределах номинальных значений мощностей;
• после срабатывания предохранителя необходима его замена.

Устройство и принцип работы

Конструкция высоковольтного выключателя нагрузки очень напоминает устройство трехполюсных разъединителей. На раме расположены поворачиваемые в вертикальной плоскости подвижные ножи, имеющие серповидную форму. Они входят в камеру, где расположены неподвижные контакты.

Управление поворотом ножей осуществляется с помощью механизмов, ручных приводов, либо полуавтоматических устройств. Электромагнитный привод, использующий соленоид обеспечивает дистанционное отключение нагрузки высоковольтных приборов, а в отдельных случаях работу в автоматическом управлении.

На рисунке 3 представлен чертёж трёхполюсного ВН с ручным приводом.

Рис. 3. Чертёж выключателя нагрузки ВНА

Обратите внимание (рисунок слева) на то, что в конструкции предусмотрено установку предохранителей, которые не показаны на чертеже. Все токоведущие части отделены от рамы мощными изоляторами (рисунок справа).

Для обеспечения необходимой скорости разъединения контактов применяются пружинные механизмы. При повороте вала пружина накапливает потенциальную энергию, которая в определённый момент высвобождается, направляя накопленную мощь на движение ножей. Пружинный механизм хорошо виден на рисунке 4.

Рис. 4. Выключатель нагрузки ВНА с пружинным механизмом

В комплект выключателя нагрузки могут входить стационарные ножи заземления. Эти элементы дополнительной защиты имеют механизмы блокировки от ошибочных действий персонала.

Главное отличие ВН от разъединителей – это наличие дугогасительных устройств, обеспечивающих сохранность неподвижных и подвижных контактов при коммутации. Гашение электрической дуги, которая неизбежно зажигается при отключении или включении нагруженной цепи, происходит в дугогасительных камерах, оборудованных вкладышами, изготовленных из полимеров. Дуги гасятся потоком продуктов испарения вкладышей, образующихся под действием высоких температур возникающего разряда.

В зависимости от конструкции ВН принцип гашения может отличаться. Следует помнить, что камеры гашения не обеспечивают абсолютного отсутствия дуги, которая, хоть и на очень короткий период времени, всё-таки возникает. Задача состоит в том, чтобы как можно быстрее подавить разрастание разряда, устранив условия для его существования.

Эффект гашения достигается различными способами: путём сдувания ионизированного воздуха с контактов, заполнением камер специальными смесями газов или созданием вакуума. В зависимости от принципа подавления дуги различают разные типы выключателей.

Виды

По способу гашения дуги в камерах, ВН подразделяются на следующие виды:

• автогазовые;
• элегазовые;
• вакуумные;
• воздушные;
• масляные;
• электромагнитные.

Автогазовый (газогенерирующий) выключатель

Устройство предназначено для оперативной коммутации силового электрооборудования. Подавление дуги происходит под действием газов, генерируемых в камере гашения. Вкладыш из мочевиноформальдегидной смолы или из полиметилметакрилата, расположенный внутри камеры, в момент коммутации дугогасительных контактов молниеносно нагревается. Под действием высокой температуры происходит испарение верхнего слоя полимера, а образовавшийся поток газов интенсивно гасит электрическую дугу.

Условие для испарения вкладыша создают дугогасительные контакты, запуская процесс «продольного дутья». Во включенном состоянии номинальный ток протекает по основным контактам.

Автогазовые ВН активно используются в России и в странах СНГ. Они применяются на подстанциях, устанавливаются в распределительных устройствах электросетей 6 – 10 кВ с изолированной нейтралью. В основном их монтируют там, где экономически не выгодно применять установки другого типа, а использование разъединителей запрещено правилами ПУЭ.

Данный тип выключателей имеет самую низкую стоимость и высокую ремонтопригодность. Эти преимущества способствуют росту популярности газогенерирующих выключателей.

Вакуумный высоковольтный выключатель

Очень эффективное, но дорогое устройство, позволяющее выключать не только номинальные токи нагрузки, но и сверхтоки при КЗ. Контакты вакуумных выключателей находятся в вакуумной камере со сверхнизким давлением (порядка 10^-6 — 10^-8 Н/м). Отсутствие газа создаёт очень большое сопротивление, что препятствует горению дуги.

При размыкании/замыкании контактов дуга всё-таки возникает (за счёт образования плазмы из паров металла контактов), но она практически мгновенно, гаснет, в момент перехода через ноль. В течение 7 – 10 мк/с пары конденсируются на поверхности контактов и на других деталях камеры.

Существуют разновидности:

• вакуумные выключатели до 35 000 В;
• устройства для напряжений, превышающих 35 кВ;
• вакуумные контакторы для сетей в 1000 В и выше.

Основные достоинства:

• работа выключателя в любом положении;
• коммутационная износостойкость;
• стабильная работа;
• пожарная безопасность.

Из недостатков можно выделить сравнительно высокую стоимость из-за сложности технологии производства камер.

Элегазовые ВН

В коммутационных аппаратах данного типа для гашения дуги используется элегаз. Работает устройство по принципу автогазовых выключателей, но вместо воздуха для гашения дуги применяется шестифтористая сера (SF₆) с добавками других газов.

В корпус камеры гашения из герметической ёмкости поступает  элегаз, который не выбрасывается в атмосферу, а используется повторно. Различают колонковые и баковые устройства (см. рис. 5).

Рис. 5. Баковый элегазовый ВН

В конструкциях таких выключателей используется встроенные трансформаторы тока. Современные элегазовые ВН могут работать в распределительных устройствах сверхвысокого напряжения, достигающего 1150 кВ.

Условное обозначение и маркировка

Для маркировки выключателей нагрузки используются буквенные и цифровые символы, сгруппированные по группам:

ВН Х-Х-00/0-0 хх 0 Х0.

Заметим, что приведённая структура обозначения может отличаться в маркировках разных типов конструкций.

Рассмотрим один из вариантов.

• Первая группа букв содержит информацию о типе выключателя. ВН – выключатель нагрузки. Иногда буква Н отсутствует, а на её месте, а чаще всего Х на второй позиции обозначает тип изделия либо вариант исполнения.

Буквенное обозначение типов конструкции:

• М – масляный;
• ММ – маломасляный
• А– автогазовый.

(Элегазовые рубильники имеют свою структуру обозначения).

Буквенное обозначение вариантов исполнения:

• М – модернизированный;
• П – пружинный привод;
• Р – ручной привод;
• Э – электромагнитный.

Х на третьей позиции может обозначать расположение привода:

• П – правое;
• Л – левое.

На четвёртой позиции (00) цифры, указывающие номинальное напряжение в кВ.

5 позиция (/0) – номинальный ток отключения, в кА.

6 позиция (0) – номинальный (сквозной) ток выключателя.

7 позиция (хх) – расположение заземляющих ножей (иногда климатическое исполнение). п – за предохранителями, в – со стороны контактов заземления.

8 позиция (0) – обозначает тип устройства подающего команды для отключения (при наличии).

9 позиция (Х0) – климатическое исполнение и категория размещения.

Пример: маркировка ВВЭ – 15 – 25/ 680 – УЗ означает: Выключатель вакуумный, с электромагнитным приводом, рассчитанный на напряжение 15 кВ, ток термической стойкости – 25 кА, номинальный ток ВН – 680 А, применяется в условиях умеренного климата, предназначен для внутренней установки.

На рисунке 6 приведён пример обозначения на схеме.

Рис. 6. Обозначение на схемах

Отличие от автоматического выключателя

Основной признак отличия от автоматического выключателя в том, что рассматриваемые устройства не могут работать в автоматическом режиме. Для отключения ВН требуется вмешательство оператора – с помощью ручного привода или дистанционно (в зависимости от конструктивного исполнения). Автоматический выключатель размыкает цепь при достижении тока срабатывания защиты.

Отличить устройства можно по их маркировке и по внешнему виду.

Технические параметры

Выключатели нагрузки характеризуются тремя важными параметрами:

• номинальным напряжением;
• током термической стойкости;
• номинальным током ВН.

Другие параметры учитываются исходя из условий расположения, желаемого способа коммутации и выбора типа исполнения.

В качестве примера приводим таблицу параметров для ВН:

Технические параметры других типов выключателей нагрузки можно узнать у продавца или из других источников информации.

Подключение

На линиях электропередач ВН размещают перед силовыми трансформаторами. Если техническая документация предусматривает наличие разъединителей – они устанавливаются после ВН.

В многоквартирной электросети ВН устанавливаются в распределительных щитках (если есть доступ) или в другом доступном месте, отдельно на каждую квартиру.

В производственных цехах мини рубильник целесообразно устанавливать возле каждого станка, для обеспечения возможности экстренного его отключения.

В бытовой электросети выключатели нагрузки устанавливаются, как правило, перед счётчиком, хотя могут монтироваться и после прибора учёта. Но обязательно перед защитными устройствами – автоматами, пробками и т. п. В качестве примера приводим схему подключения ВН в однофазной сети.

Рис. 7. Схема подключения ВН в домашней сети

Список использованной литературы

• И.П. Крючков,  В.А. Старшинов, М.В. Пираторов «Короткие замыкания и выбор электрооборудования» 2012
• Афонин В.В., Набатов К.А., Зарандия Ж.А. «Силовые коммутационные аппараты» 2011
• Таев И.С. «Электрические аппараты управления» 1984.
• Г. Н. Александров «Теория электрических аппаратов» 1985.

Что такое выключатель нагрузки и для чего он нужен?

Обзор выключателя нагрузки, его устройства и принципа действия. Назначение и область применения выключателя нагрузки ВН.

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации токов трехфазной электрической сети в номинальном режиме. Коммутация токов данным элементом оборудования, в зависимости от типа, может осуществляться дистанционно, в том числе автоматически или вручную, с места. Данный тип устройств является достаточно популярным и применяется в электрических сетях высокого напряжения. Далее мы рассмотрим устройство, принцип действия и назначение выключателей нагрузки. Содержание:

Назначение

Назначение ВН — коммутация рабочих токов в электроустановках, то есть мощностей, которые не превышают допустимые (номинальные) значения для того или иного участка электрической сети. Данное устройство не рассчитано на отключение токов аварийного режима, поэтому его можно устанавливать только при условии наличия в цепи защиты от короткого замыкания и перегрузки, которая реализуется плавкими предохранителями (ПК, ПКТ, ПТ) или защитным аппаратом, установленным со стороны источника питания или на группе потребителей.

При этом ВН имеет отключающую способность, которая соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях, что позволяет использовать данный электрический аппарат для подачи напряжения на участок электрической сети, не зависимо от его текущего состояния, например, для пробного включения.

Таким образом, при условии наличия в цепи защиты от сверхтоков рассматриваемый элемент оборудования может эксплуатироваться как полноценный высоковольтный защитный аппарат (масляный, вакуумный или элегазовый). А при наличии моторного привода может участвовать в работе различных автоматических устройств (АВР, АПВ, АЧР, ЧАПВ), а также управляться удаленно автоматизированной системой диспетчерского технологического управления.

Применение

Область применения выключателя нагрузки – преимущественно сети класса напряжения 6 и 10 кВ. Применение данных коммутационных устройств обусловлено, прежде всего, экономией: ВН значительно дешевле полноценных высоковольтных защитных аппаратов, а также требуют значительно меньше затрат на обслуживание и ремонт.

Где применяются данные элементы оборудования? ВН являются альтернативой отделителям и короткозамыкателям — их применяют для коммутации токов стороны высокого напряжения силовых трансформаторов. Но только при условии наличия в цепи присоединения трансформатора, как и упоминалось выше, предохранителей или защитных элементов оборудования на другом конце линии со стороны смежной питающей подстанции либо линейных выключателей, от которых запитано распределительное устройство, питающее данный трансформатор.

Выключатели нагрузки применяют в других сетях небольшой мощности в качестве самостоятельного коммутационного аппарата. На протяженных и разветвленных воздушных линиях устройства используются для удобства отключения участков линий без необходимости полного ее обесточивания. При этом на питающей подстанции устанавливается выключатель для защиты всей линии от повреждений.

Конструкция

Рассмотрим, из чего состоит выключатель нагрузки на примере устройства коммутационного аппарата типа ВНР-10/400

1. Основание (рама).
2. Опорный изолятор.
3. Держатели с контактами.
4. Подвижный рабочий нож.
5. Камера гашения дуги.
6. Неподвижный верхний контакт.
7. Изолирующая тяга.
8. Рычаг.
9. Гибкая связь.
10. Нож заземления.
11. Вал заземления.
12. Тяга блокировочного устройства.
13. Пружины.
14. Резиновые прокладки.
15. Вал рабочих ножей.

Принцип действия

Рассмотрим вкратце, как работают выключатели нагрузки на примере вышеупомянутого ВНР-10/400, предоставленного на фото:

Конструктивно данный коммутационный аппарат схож с разъединителем. Главное отличие разъединителя от ВН — наличие у последнего дугогасительного устройства и привода, обеспечивающего более быстрое выполнение операций.

Принцип действия выключателя нагрузки следующий. При включенном положении подвижные контакты находятся в дугогасительной камере. В нижней части дугогасительного устройства расположены дополнительные дугогасящие контакты. При выполнении операции отключения сначала размыкаются основные контакты, а затем дугогасительные. Образовавшаяся в процессе разрыва контактов электрическая дуга попадает в дугогасительную камеру, где нагревает до высокой температуры оргстекло, которое в свою очередь выделяет большое количество газов. Эти газы мощным потоком вырываются из дугогасительной камеры, чем гасят возникшую электрическую дугу за несколько миллисекунд.

Как изображается ВН на однолинейных схемах? Ниже приведено условное обозначение на схеме:

Слева на схеме изображен ВН, справа — коммутационный аппарат, который конструктивно укомплектован плавкими предохранителями (ВНП).

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия выключателя нагрузки. Надеемся, предоставленный материал был для вас полезным и интересным!

Рекомендуем также прочитать:

• Как работает реле напряжения
• Что такое воздушный автоматический выключатель
• Для чего нужен кулачковый переключатель

Нравится0)Не нравится0)

Выключатель нагрузки и автомат в чем разница

Некоторые пользователи электроэнергии, покидая помещение, обесточивают его, щелкая рычажками вводных автоматов на электрическом щитке. Согласитесь, это позволяет чувствовать себя намного увереннее, например, покидая рабочее место в конце дня, таким образом, отключают нагрузку, иногда это даже выделено отдельным пунктом в должностной инструкции. Однако стоит ли это делать, рассмотрим ниже. Ответ на поставленный вопрос однозначен – конечно, нет! Обесточивание электрической цепи обычным автоматическим выключателем, возможно, но оно не предусмотрено:

• назначением самого автомата, который срабатывает при перегрузках или от токов КЗ;
• ограниченным ресурсом (количеством циклов срабатывания).

Зачастую цепь отключают при работе электрических приборов и дуга, возникающая в момент разрыва контактов, способствует их подгоранию.
Нагрузку отключают с помощью специального коммутационного устройства – выключателя нагрузки (ВН), аналога древнего рубильника, который так и называют «мини-рубильником».

Устройство выключателя нагрузки, особенности выбора и подключения

Выключатель нагрузки представляет собой обыкновенный модульный выключатель, выполненный в корпусе аналогичном автоматическому выключателю и производящий коммутацию электрических линий вручную. Внутри корпуса предназначенного для установки на DIN-рейку расположена мощная контактная группа с одинарным или двойным разрывом цепи. Контактные группы в модульных выключателях рассчитаны на коммутацию номинальных токов от 16 до 125 А (9 ступеней). Ресурс контактов модульных выключателей нагрузки значительно превышает аналогичный показатель автомата и составляет не менее 10 тыс. циклов.

По количеству коммутируемых линий выключатели нагрузки выпускаются 1, 2, 3 и 4-х полюсными. Это позволяет их использовать в любых схемах электрической сети с номинальным напряжением 230/400 В:

• однофазной;
• трехфазной;
• с разрывом нулевого провода;
• без разрыва нуля.

В зависимости от производителя, корпуса выключателей нагрузки могут быть глухими, а могут быть оснащены прозрачным окошком, позволяющим визуально определять положение контактных групп. Кроме того они оснащены блокировкой, которая предотвращает возможность его случайного включения.

Выбор выключателя нагрузки производится согласно номиналу вводного автомата, лучшим вариантом будет, если номинальный ток ВН будет на 1 – 2 ступени выше номинала автоматического выключателя. К примеру, при 40-ка амперном автомате лучше использовать выключатель номиналом 63А.

Поскольку в выключателях нагрузки токовая защита не предусмотрена использовать их следует только последовательно с автоматикой защитного отключения, в цепи входных или дифференциальных автоматов. Допускается установка ВН перед счетчиком электроэнергии.

Отличия ВН от автомата

Теперь мы видим разницу между выключателями нагрузки и вводным автоматом. Наверно проще говорить о сходствах, поскольку их объединяет всего лишь внешний вид. Но и здесь имеются отличия:

• мини-рубильник имеет более мощный рычаг;
• на корпусе приведена аббревиатура «ВН» с указанием номинального тока;
• нанесена схема включения.

Кроме того в сравнении с автоматом коммутатор нагрузки имеет:

• более мощные контактные группы, рассчитанные на высокие нагрузки, превышающие ограничения автоматикой;
• повышенную износоустойчивость;
• менее подвержены разрушительному воздействию дуги.

Применение этого устройства позволит корректно отключать нагрузку и продлит жизнь автоматике.

Смотрите также другие статьи :

Выключатель нагрузки. Виды и применение. Устройство и работа

Выключатель нагрузки — для проведения безопасных работ по замене и ремонту электрооборудования, электрической цепи, работающей под нагрузкой, иногда требуется обесточить сеть, отключив электроэнергию. При отключении цепи под нагрузкой образуется электрическая дуга во время размыкания контактов. Это может привести к обгоранию контактов и другим неисправностям электрооборудования.

Чтобы процесс отключения электроэнергии под нагрузкой стал более безопасным, используют специальное устройство – выключатель нагрузки. Он представляет собой простой разъединитель цепи, оборудованный дугогасительной камерой. Такие устройства впервые появились еще в прошлом веке. Они были оснащены только разъединителем и плавкими вставками, защищающими от короткого замыкания и перегрузки. Такой выключатель был способен работать с небольшими мощностями, в отличие от современных моделей.

Выключатель на сегодняшний день способен отключать цепь с дистанционным управлением, вручную или автоматически. Такой вид устройства стал популярным для коммутации цепей высокого и низкого напряжения с рабочей нагрузкой. Однако его запрещается использовать при коротком замыкании, так как он предназначен для погашения маломощной дуги только обесточивания номинальной нагрузки.

Виды

Выключатель может производиться нескольких видов, в зависимости от метода гашения дуги при выключении нагрузки, и типа дугогасительной камеры.

• Вакуумные. В таких выключателях применяются свойства вакуума. Электрическая дуга в вакууме не распространяется.
• Автогазовые. Электрическая дуга гасится под воздействием выделяемого из стенок камеры газа, из-за их нагревания электрической дугой.
• Гашение дуги в автопневматическом выключателе нагрузки происходит путем сжатия воздуха мощной пружиной. Аналогичный принцип работы имеет электромагнитный выключатель нагрузки.
• Электромагнитные выключатели меняют направление дуги под действием электромагнитного поля.
• Элегазовые. Гашение электрической дуги происходит в среде электротехнического газа, который состоит из шестифтористой серы. Это тяжелый бесцветный газ, который тяжелее воздуха в шесть раз.

По количеству полюсов контактов:

• Однополюсные.
• Двухполюсные.
• Трехполюсные.

По конструкции исполнительного механизма:

• Тепловые.
• Электромагнитные.
• Полупроводниковые.
• Комбинированные.

По типу установки:

• Стационарные.
• Неподвижные.
• Выдвижные.

Условные обозначения и маркировка

Выключатели отличаются по различным параметрам: расположению привода, напряжению, току, креплению и т.д.

В качестве примера рассмотрим обозначение ВНРп 10/400-10зп

• «В» — выключатель.
• «Н» — нагрузки.
• «Р» — привод выключателя ручной.
• «п» — со встроенными предохранителями
• «10» — номинальное напряжение 10 кВ.
• «400» — номинальный ток 400 ампер.
• «10» — сквозной ток.
• «З» — выключатель оснащен заземляющими ножами.
• «П» — ножи расположены за предохранителями.

Устройство и принцип работы

Для обесточивания сети при коротком замыкании в устройство выключателя устанавливают предохранители. Такой принцип чаще применяется в маломощных цепях, где задачей предохранителей является обесточивание цепи при чрезмерной нагрузке.

Такое устройство снижает стоимость выключателей. В распределительных устройствах им требуется немного места, в отличие от выключателей повышенной мощности для такого же напряжения. Камеры для гашения электрической дуги заполняются газогенерирующими материалами или маслом. Также допускается использование дугогасительных решеток, выполненных из металлических или керамических пластин.

Любые выключатели нагрузки состоят из пружинного механизма и силовых контактов, рассчитанных на наибольшее напряжение 10 кВ, и отключающий ток 400 А. В устройстве также имеются заземляющие ножи. Главным компонентом устройства является разъединитель, имеющий три полюса. К каждому полюсу присоединены пружины и камеры гашения электрической дуги.

Все полюсы размещены на сварной раме. Опорный изолятор состоит из вывода полюса и подвижного контакта на шарнире. На верхнем изоляторе находится дугогасительная камера со вторым выводом полюса и неподвижным контактом.

Основной подвижный контакт состоит из двух стальных пластин. В центре расположен дугогасительный контакт, состоящий из тонкой медной изогнутой шины. Выключатель воздействует своим валом на передвижные контакты. Вал соединен фарфоровой тягой с контактами. Выключение питания осуществляется пружинами, натянутыми при включении питания.

В камере гашения дуги находится неподвижный контакт, с помощью которого гасится электрическая дуга. К этому контакту подключен основной неподвижный контакт. Пластиковый корпус камеры состоит из двух половин, скрепленных винтами друг с другом. В корпусе имеются вкладыши, выполненные в виде газогенерирующего материала.

Технические параметры

Выключатель нагрузки имеет следующие характеристики:

• Метод крепления.
• Номинальный ток.
• Наличие дополнительных функций.
• Комплектность.
• Вид конструкции выключателя.
• Номинальное напряжение.

Бытовые выключатели имеют ручное управление, в отличие от промышленных образцов, и способны отключать ток не выше 100 ампер.

Выключатель выбирают с номинальным током, превышающим общий ток нагрузок потребителей. В противном случае при перегрузке линии контакты выключателя будут перегреваться. Если автомат рассчитан на ток 20 ампер, то подключенный последовательно к нему выключатель напряжения выбирают на 25 или 32 ампера. По внешнему виду автомат и выключатель нагрузки идентичны, однако на корпусе выключателя имеется маркировка ВН, а управляющая рукоятка большего размера.

Выключатель нагрузки, в отличие от автоматического выключателя, имеет усиленные контакты, которые способны работать длительное время.

Для повышения надежности используют следующие методы:

• Блокировка управляющей рукоятки от случайного включения.
• Выполнение смотровых окон для осуществления визуального контроля разрыва контактов.
• Двойной разрыв контактов, для повышения гарантии отключения питания.

Области использования

Чаще всего в быту хозяева квартир и домов пренебрегают установкой выключателей нагрузки, и довольствуются одними автоматическими выключателями. Владельцы мощных устройств и больших предприятий пользуются всеми достоинствами выключателей высокого напряжения в различных сферах:

• Грузоподъемные машины.
• Кухонные помещения предприятий общественного питания.
• Системы кондиционирования и вентиляции.
• Сушильные установки.
• Прачечные.
• Мойки автомобилей.
• Конвейеры.
• Сети освещения.

Это основная часть области использования выключателей нагрузки. Промышленные предприятия и фабрики уже давно применяют аналогичные устройства.

Использование выключателей высокого напряжения при их повышенной стоимости чаще всего оправдывает себя при мощных нагрузках потребителей. В бытовых условиях при частом отключении и включении питания дома или квартиры также целесообразно применять для этого выключатель напряжения.

Похожие темы:

Выключатель нагрузки: устройство, принцип действия, назначение

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации токов трехфазной электрической сети в номинальном режиме. Коммутация токов данным элементом оборудования, в зависимости от типа, может осуществляться дистанционно, в том числе автоматически или вручную, с места. Данный тип устройств является достаточно популярным и применяется в электрических сетях высокого напряжения. Далее мы рассмотрим устройство, принцип действия и назначение выключателей нагрузки.

Назначение

Назначение ВН — коммутация рабочих токов в электроустановках, то есть мощностей, которые не превышают допустимые (номинальные) значения для того или иного участка электрической сети. Данное устройство не рассчитано на отключение токов аварийного режима, поэтому его можно устанавливать только при условии наличия в цепи защиты от короткого замыкания и перегрузки, которая реализуется плавкими предохранителями (ПК, ПКТ, ПТ) или защитным аппаратом, установленным со стороны источника питания или на группе потребителей.

При этом ВН имеет отключающую способность, которая соответствует электродинамической стойкости при коротких замыканиях, что позволяет использовать данный электрический аппарат для подачи напряжения на участок электрической сети, не зависимо от его текущего состояния, например, для пробного включения.

Таким образом, при условии наличия в цепи защиты от сверхтоков рассматриваемый элемент оборудования может эксплуатироваться как полноценный высоковольтный защитный аппарат (масляный, вакуумный или элегазовый). А при наличии моторного привода может участвовать в работе различных автоматических устройств (АВР, АПВ, АЧР, ЧАПВ), а также управляться удаленно автоматизированной системой диспетчерского технологического управления.

Применение

Область применения выключателя нагрузки – преимущественно сети класса напряжения 6 и 10 кВ. Применение данных коммутационных устройств обусловлено, прежде всего, экономией: ВН значительно дешевле полноценных высоковольтных защитных аппаратов, а также требуют значительно меньше затрат на обслуживание и ремонт.

Где применяются данные элементы оборудования? ВН являются альтернативой отделителям и короткозамыкателям — их применяют для коммутации токов стороны высокого напряжения силовых трансформаторов. Но только при условии наличия в цепи присоединения трансформатора, как и упоминалось выше, предохранителей или защитных элементов оборудования на другом конце линии со стороны смежной питающей подстанции либо линейных выключателей, от которых запитано распределительное устройство, питающее данный трансформатор.

Выключатели нагрузки применяют в других сетях небольшой мощности в качестве самостоятельного коммутационного аппарата. На протяженных и разветвленных воздушных линиях устройства используются для удобства отключения участков линий без необходимости полного ее обесточивания. При этом на питающей подстанции устанавливается выключатель для защиты всей линии от повреждений.

Конструкция

Рассмотрим, из чего состоит выключатель нагрузки на примере устройства коммутационного аппарата типа ВНР-10/400

1. Основание (рама).
2. Опорный изолятор.
3. Держатели с контактами.
4. Подвижный рабочий нож.
5. Камера гашения дуги.
6. Неподвижный верхний контакт.
7. Изолирующая тяга.
8. Рычаг.
9. Гибкая связь.
10. Нож заземления.
11. Вал заземления.
12. Тяга блокировочного устройства.
13. Пружины.
14. Резиновые прокладки.
15. Вал рабочих ножей.

Принцип действия

Рассмотрим вкратце, как работают выключатели нагрузки на примере вышеупомянутого ВНР-10/400, предоставленного на фото:

Конструктивно данный коммутационный аппарат схож с разъединителем. Главное отличие разъединителя от ВН — наличие у последнего дугогасительного устройства и привода, обеспечивающего более быстрое выполнение операций.

Принцип действия выключателя нагрузки следующий. При включенном положении подвижные контакты находятся в дугогасительной камере. В нижней части дугогасительного устройства расположены дополнительные дугогасящие контакты. При выполнении операции отключения сначала размыкаются основные контакты, а затем дугогасительные. Образовавшаяся в процессе разрыва контактов электрическая дуга попадает в дугогасительную камеру, где нагревает до высокой температуры оргстекло, которое в свою очередь выделяет большое количество газов. Эти газы мощным потоком вырываются из дугогасительной камеры, чем гасят возникшую электрическую дугу за несколько миллисекунд.

Как изображается ВН на однолинейных схемах? Ниже приведено условное обозначение на схеме:

Слева на схеме изображен ВН, справа — коммутационный аппарат, который конструктивно укомплектован плавкими предохранителями (ВНП).

Вот мы и рассмотрели устройство, назначение и принцип действия выключателя нагрузки. Надеемся, предоставленный материал был для вас полезным и интересным!

Рекомендуем также прочитать:

Модульный выключатель нагрузки — отличия от автомата, как выбрать и где установить

Наверняка многие из вас пользовались автоматическими выключателями. Проблем включить-выключить свет с помощью таких выключателей не возникало. Но вы должны знать, что в первую очередь автоматические выключатели создавались не для частых коммутационных операций, а для защиты эл.проводки и токоприемников от сверхтоков.

Роль обыкновенного рубильника, т.е разрывание цепи — это второстепенная задача автоматического выключателя.

И если вы злоупотребляете частыми отключениями с помощью автоматов, в особенности не отключив из розеток нагрузку, внутри автомата происходит постепенное выгорание контактов.

Контакты в конечном итоге подгорят и почернеют, потеряв свою номинальную пропускную способность. В итоге через некоторое время, автоматический выключатель вам придется менять. Если вы этого не сделаете, очередное короткое замыкание может привести к воспламенению самого автомата.

Поэтому для повышения безопасности электрощитков и надежности электроснабжения и были разработаны выключатели нагрузки.

Внешний вид и устройство

Размером и формой он аналогичен автоматическим выключателям. Отличить его можно по надписи на лицевой стороне выключатели. Вместо надписи ВА, будет написано ВН (или ВМ-Р(рубильник).

Модульный выключатель нагрузки может быть как одно, так и 4-х полюсным. Выпускается он на токи от 16А до 125А.
Основное значение выключателей нагрузки — оперативные коммутации, т.е. процесс включения-выключения номинальных токов в отходящей цепи. Внутри установлен мостиковый контакт, с большей площадью и большей силой прижимания чем у обычных автоматов.

Использование модульных выключателей нагрузки в распредщитке с точки зрения безопасности, является правильным решением.

Заводы изготовители автоматических выключателей обычно указывают, что автомат предназначен для не частых коммутаций, как правило не более шести раз в час.

А представьте что вам необходимо часто пользоваться автоматом для отключения света. Больше всего таких коммутаций происходит в процессе ремонта квартиры или наладке освещения.

Поэтому, если вам сначала монтируют распредщиток, а затем происходит сам ремонт, обязательно позаботьтесь об установке в щитовой выключателя нагрузки.

Вот сравнительные характеристики ресурса электрических отключений обычного автомата и выключателя нагрузки марки ИЭК. Как видно из данных, выключатель нагрузки здесь выигрывает почти в 2 раза.

Обратите внимание что выключатели при эксплуатации в домашних условиях не ремонтопригодны.

Если с модульным устройством произошла какая-то проблема и выявился дефект, не старайтесь их разобрать и починить самостоятельно. Так что если обнаружили неисправность на ВН-рубильнике или автомате, меняйте их на другие.

Как выбрать выключатель нагрузки-мини рубильник

Если у вас уже установлен вводной автомат, для выбора выключателя нагрузки ориентируйтесь прежде всего на его номинальный ток. Номинал выключателя нагрузки рекомендуется выбирать либо равным номинальному току автомата, либо на ступень больше. При этом следует не забывать что нам диктуют правила.

Так согласно ГОСТ 32397-2013  минимальный ток вводного устройства должен быть не менее 40А.

Руководствуясь этим, приобретайте в магазине аппараты от 40А и выше, тем более что в цене они не слишком отличаются от своих «меньших собратьев». Ну а располагаться выключатель нагрузки должен однозначно до вводного автомата, а еще лучше до самого прибора учета.

Некоторые электрики используют зачастую схему электрощитка даже без вводного автоматического выключателя. Это также разрешается, если вы грамотно защитили отходящие линии отдельными автоматами. В этом случае на вводе монтируется просто один выключатель нагрузки.

Плюс такой схемы не только в экономии, но и в селективности. При замыкании в проводке, у вас уже одновременно не отключится и ввод (погасив всю квартиру, что зачастую бывает при больших токах КЗ) и автомат группы.

Преимущества использования выключателя нагрузки

1. минимальная вероятность повреждения изоляции дугой, даже при долгом использовании или загрязнении, за счет специальной конструкции с двойным разрывом цепи
2. небольшая стоимость
3. увеличенная электрическая износостойкость
4. допускается эксплуатация при умеренных перегрузках

Статьи по теме

Что такое переключатель нагрузки? | Основы электроники

Выключатель нагрузки — это электронный компонент, не имеющий движущихся частей, который работает как реле. Как правило, два полевых МОП-транзистора действуют как переключающий элемент, один из которых является N-канальным устройством, а другой — P-канальным устройством.

Ниже мы рассмотрим, когда этот переключающий элемент включен или выключен, и что это влечет за собой.

Пусковой ток при включенном переключателе нагрузки

Когда переключатель нагрузки (Q1 на диаграмме ниже) включен, временно протекает большой ток, намного превышающий установившийся ток.Если заряд конденсатора близок к нулю, то возникает большой бросок тока, напряжение подается на выход Vo, что приводит к мгновенному и большому заряду в протекании тока. Этот чрезмерный ток часто называют пусковым током.

Пик пускового тока в значительной степени определяется входным напряжением Vi, Rds (on) полевого МОП-транзистора Q1 и ESR емкости нагрузки CL на стороне нагрузки и увеличивается вместе с входным напряжением Vi. Чрезмерно большой пусковой ток может вызвать сбои или неисправности системы.Превышение максимального номинального тока также может привести к разрушению.

Однако, добавляя конденсатор C2 параллельно с резистором R1, подключенным между затвором и базой полевого МОП-транзистора Q1, можно замедлить снижение напряжения затвора, что постепенно уменьшит Rds (вкл.) И подавит пусковой ток.

Эквивалентная принципиальная схема переключателя нагрузки

Противодействие пусковому току (когда переключатель нагрузки N-канального МОП-транзистора включен)

Nch MOSFET Переключатель нагрузки: RSQ020N03

Вин = 5 В, Io = 1 А, Q1_1G = 1 В? 12 В

• Переключатель нагрузки Q1 включен, когда Q2 выключен (напряжение затвора Q1 будет больше, чем Vo (Q1 Vgs))
• Переключатель нагрузки Q1 выключен, когда Q2 включен
• В качестве контрмеры был добавлен C2 для минимизации пускового тока при включении Q1

Эквивалентная принципиальная схема переключателя нагрузки на полевом МОП-транзисторе

Нч

Обратный ток при выключении переключателя нагрузки

Даже когда переключатель нагрузки Q1 переключается с ВКЛ на ВЫКЛ, напряжение на выходном выводе Vo будет оставаться в течение определенного периода времени в зависимости от емкости CL нагрузки на выходной стороне.

Если напряжение на Vi ниже, чем Vo, обратный ток может течь от выхода Vo к входу Vin через паразитный диод, образованный между стоком и истоком полевого МОП-транзистора Q1. Убедитесь, что номинальный ток полевого МОП-транзистора Q1 никогда не превышается ни при каких обстоятельствах. Кроме того, при определении значения емкости входного байпасного конденсатора CIN следует учитывать время нарастания с учетом условий нагрузки.

Эквивалентная принципиальная схема переключателя нагрузки

Страница продукта

.

Что такое переключатель нагрузки? | CLOU GLOBAL

Обычно в электросчетчиках выключателем нагрузки является реле с фиксацией.

Реле с защелкой сохраняет свое контактное положение неограниченное время без подачи питания на катушку. Преимущество заключается в том, что катушка потребляет энергию только на мгновение, пока реле переключается, а контакты реле сохраняют эту настройку при отключении электроэнергии.

Он расположен между клеммами входа питания и выхода нагрузки счетчика электроэнергии.
Реле может включать, переносить и размыкать все значения токов от минимального номинального коммутируемого тока до номинального тока отключения для всех значений номинального диапазона рабочего напряжения и указанного диапазона рабочих температур счетчика.
Для счетчиков предоплаты (см. Также IEC 62055-31)
Номинальный ток отключения (I _c ) должен быть равен I _max счетчика платежей.
Минимальный коммутируемый ток должен быть равен номинальному пусковому току счетчика платы
.
Номинальное напряжение отключения (U _c ) должно быть равно верхнему пределу расширенного диапазона рабочего напряжения счетчика платежей.
Выключатели нагрузки имеют разные категории использования. (UC = категория использования)
Категория использования переключения нагрузки счетчика платежей является предметом соглашения о покупке между поставщиком счетчика платежей и покупателем и должна быть помечена на этикетке счетчика платежей как UC1, UC2, UC3 или UC4.
UC1
Категория UC1 применима к счетчикам платежей, рассчитанным на максимальные токи до 100 А.Нет необходимости, чтобы выключатель нагрузки также переключал нейтральную цепь. Кратковременная перегрузка по току соответствует согласно IEC 62053-21 для счетчиков для прямого подключения (30 * I _макс. для полупериода).

Платежные счетчики с категорией коммутации нагрузки UC2, UC3 или UC4 должны обладать следующими свойствами:
a) способность включать и отключать незначительные токи заданных значений
b) обеспечивать включение, отключение и пропускание номинальных токов заданных значений
c) способность включения токов короткого замыкания с заданным значением и при заданных условиях
d) способных выдерживать токи короткого замыкания заданного значения в течение заданного периода времени и при заданных условиях
e) не требуется для обеспечения защитных свойств изоляции в положении разомкнутого контакта.Это требования к разъединителю сети
f), который не требуется для отключения токов перегрузки или короткого замыкания. Это требования к предохранителям и автоматическим выключателям, которые обычно используются для защиты установки.

Для получения подробной информации см. IEC 62055-31, приложение C.

Спасибо за внимание.

.

Переключатели различных типов со схемами и приложениями

Переключатель — это электрическое устройство, которое используется для разрыва или замыкания электрической цепи вручную или автоматически. Принцип работы переключателя зависит от механизма включения / выключения. В различных электрических или электронных схемах используются переключатели для управления или запуска схемы совы. Типы переключателей зависят от соединений в цепи, которую они делают. Два важных компонента, такие как полюс и сквозной, могут подтвердить, какие типы соединений может выполнять переключатель.Эти два компонента также используются для определения вариантов переключающего контакта.

Здесь шесты и броски могут быть определены как; когда количество цепей управляется переключателем, называется полюсами, тогда как ходы можно определить как количество положений, которые может принимать переключатель. Переключатель одиночного хода состоит из одной пары контактов, таких как открытый или закрытый. Переключатель двойного хода включает в себя контакт, который можно подключить к двум другим контактам. Когда переключатель активирован, ток протекает между двумя выводами переключателя.Когда переключатель выключен, ток не течет между двумя выводами переключателя.

Типы переключателей

Типы переключателей подразделяются на четыре типа, а именно:

• SPST (однополюсный, односторонний)
• SPDT (однополюсный, двойной ход)
• DPST (двухполюсный, одинарный)
• DPDT (двухполюсный, двойной ход)

SPST (однополюсный, одинарный)

SPST — это базовый переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, который используется для подключения или разрыва соединения между двумя клеммами.Электропитание схемы совы обеспечивается этим переключателем. Ниже показан простой переключатель PST.

Применение выключателя SPST — это выключатель света, указанный ниже, и он также называется тумблером. Этот тип переключателя имеет один вход и один выход. Эта схема переключателя света управляет одним проводом и выполняет одно соединение. Это переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, когда переключатель в приведенной ниже цепи включен или замкнут, ток течет через две клеммы, и лампочка в цепи будет мигать.Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ. Или разомкнут, ток не проходит через две клеммы.

SPDT (однополюсный, двусторонний)

Переключатель SPDT представляет собой трехконтактный переключатель, одна клемма используется как вход, а оставшиеся две клеммы используются как выходы. Он соединяет общий терминал с одним или другим из двух терминалов. В переключателе SPDT вместо других клемм просто используйте клемму COM. Например, мы можем использовать COM & A или COM & B.

Применение переключателя SPDT в основном задействовано в трехсторонней схеме для включения / выключения света из двух мест, например, сверху и снизу лестница.В приведенной ниже схеме, когда переключатель A замкнут, ток течет через клеммы, но будет светиться только индикатор A, а индикатор B погаснет. Когда переключатель B замкнут, ток течет через клеммы, и будет светиться только индикатор B, а индикатор «A» погаснет. Два ее контура будут управляться одним источником или одним способом.

DPST (двухполюсный, одинарный)

Переключатель DPST состоит из двух полюсов, что означает, что он включает в себя два идентичных переключателя, расположенных рядом.Этот переключатель управляется одним переключателем, что означает, что двумя дискретными цепями можно управлять одновременно одним нажатием.

Этот переключатель используется для включения / выключения двух цепей и состоит из четырех клемм, а именно двух входов и двух выходов. Основное назначение этого переключателя — регулировать устройство на 240 В, в котором оба напряжения питания должны быть включены, а несмещенный провод всегда может быть подключен. Когда этот переключатель находится в положении ON, ток начинает течь по двум цепям, а когда он выключается, он выключается.

DPDT (Double Pole Double Throw)

Этот переключатель эквивалентен двум переключателям SPDT, это означает две отдельные цепи, соединяющие два входа каждой цепи с одним из двух выходов. Положение переключателя контролирует количество путей, и от двух контактов каждый контакт может быть направлен.

Когда он находится в режиме ВКЛ-ВКЛ или ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ, они работают как два дискретных переключателя SPDT, работающих от аналогичного привода. Одновременно могут быть включены только две нагрузки. Переключатель DPDT можно использовать в любом приложении, где требуется открытая и закрытая система проводки.

Лучшим примером этого является моделирование железной дороги, в котором используются небольшие железные дороги и поезда, вагоны и мосты. Закрытие позволяет системе быть включенным в любое время, а открытое позволяет включать или запускать дополнительный элемент через реле. Из следующей схемы, соединения A, B и C от одного полюса переключателя и соединения D, E и F с другого полюса переключателя. Связи B и E взаимны на каждом из полюсов.

Если + V входит в соединение B, а переключатель зафиксирован в самом верхнем положении, то соединение A становится + ve, и двигатель вращается в одном направлении.Если переключатель установлен в самое нижнее положение, источник питания инвертируется и соединение D становится + ve, тогда двигатель будет вращаться в противоположном направлении. В среднем положении источник питания не связан с двигателем и не вращается. Этот тип переключателя в основном используется в некоторых контроллерах двигателей, где необходимо инвертировать скорость этого двигателя.

Специальные приложения с сенсорным управлением

Сенсорный выключатель нагрузки

Основная цель этого проекта — разработать сенсорный выключатель нагрузки.В этом проекте таймер 555 используется в моностабильном режиме для управления реле для включения нагрузки на фиксированный промежуток времени.

Микросхема таймера 555 активируется сенсорной пластиной, прикрепленной к ее спусковому штифту. Выходной сигнал 555 обеспечивает высокий уровень в течение фиксированного интервала времени, определяемого постоянной времени RC, подключенной к таймеру.

Этот выход управляет реле, которое, в свою очередь, включает нагрузку на это время, после чего автоматически выключается. Электропитание, вызванное человеческим телом, подает напряжение на сенсорную панель для активации таймера.

Музыкальный звонок с сенсорным управлением

Эта схема генерирует музыкальный тон, когда кто-то касается сенсорной панели в цепи. Эта схема использует две ячейки AA и производит много звука.

В предлагаемой схеме используется микросхема UM3481, которая используется в музыкальных схемах. Эта интегральная схема включает в себя ПЗУ с 512 музыкальными тонами, тон-генератор, ПЗУ с 512 музыкальными нотами, генератор ритмов, регулятор стока, модулятор, генераторы, предварительные усилители и делитель частоты.

Для разработки этой схемы требуется несколько основных компонентов.В этой схеме R1 и C1 работают как компоненты синхронизации для генератора. Транзистор Q1 используется для управления громкоговорителем. Базовый вывод транзистора Q2 используется как сенсорный дисплей для активации музыкального звонка.

Итак, речь идет о типах переключателей и специальных приложениях с сенсорным управлением. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой темы или приложений проектов переключателей с сенсорным управлением, просьба оставлять свои отзывы, комментируя их в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще применения сенсорного переключателя?

Фото:

• Символы переключателей — learn.sparkfun.com
• Типы переключателей — electronicshub.org

.Учебное пособие по сетевой коммутации

| Lantronix

Коммутация сети

Коммутаторы

могут быть ценным активом для создания сетей. В целом они могут увеличить емкость и скорость вашей сети. Однако переключение не следует рассматривать как панацею от сетевых проблем. Перед включением сетевой коммутации вы должны сначала задать себе два важных вопроса: во-первых, как вы можете определить, выиграет ли ваша сеть от коммутации? Во-вторых, как добавить коммутаторы в вашу сеть, чтобы получить максимальную выгоду?

Это руководство написано, чтобы ответить на эти вопросы.Попутно мы расскажем, как работают коммутаторы и как они могут принести пользу вашей сетевой стратегии. Мы также обсудим различные типы сетей, чтобы вы могли профилировать свою сеть и оценить потенциальную выгоду от коммутации сети для вашей среды.

Что такое коммутатор?

Коммутаторы занимают в сети то же место, что и концентраторы. В отличие от концентраторов, коммутаторы проверяют каждый пакет и обрабатывают его соответствующим образом, а не просто повторяют сигнал на все порты. Коммутаторы сопоставляют адреса Ethernet узлов, находящихся в каждом сегменте сети, а затем пропускают через коммутатор только необходимый трафик.Когда коммутатор получает пакет, коммутатор проверяет аппаратные адреса пункта назначения и источника и сравнивает их с таблицей сегментов сети и адресов. Если сегменты совпадают, пакет отбрасывается или «фильтруется»; если сегменты разные, то пакет «пересылается» в соответствующий сегмент. Кроме того, коммутаторы предотвращают распространение плохих или неправильно выровненных пакетов, не пересылая их.

Фильтрация пакетов и восстановление пересылаемых пакетов позволяет технологии коммутации разбивать сеть на отдельные домены конфликтов.Регенерация пакетов позволяет использовать большее количество узлов в общей структуре сети и значительно снижает общую частоту конфликтов. В коммутируемых сетях каждый сегмент является независимой областью коллизий. Это также обеспечивает параллелизм, то есть до половины компьютеров, подключенных к коммутатору, могут отправлять данные одновременно. В общих сетях все узлы находятся в одном общем домене коллизий.

Простота установки, большинство коммутаторов самообучаются.Они определяют адреса Ethernet, используемые в каждом сегменте, составляя таблицу по мере прохождения пакетов через коммутатор. Этот элемент «включай и работай» делает коммутаторы привлекательной альтернативой концентраторам.

Коммутаторы

могут подключать разные типы сетей (например, Ethernet и Fast Ethernet) или сети одного типа. Сегодня многие коммутаторы предлагают высокоскоростные каналы, такие как Fast Ethernet, которые можно использовать для соединения коммутаторов друг с другом или для увеличения пропускной способности важных серверов, получающих большой трафик.Сеть, состоящая из нескольких коммутаторов, связанных между собой этими быстрыми восходящими линиями, называется сетью «свернутой магистрали».

Выделение портов на коммутаторах отдельным узлам — еще один способ ускорить доступ для критически важных компьютеров. Серверы и опытные пользователи могут использовать весь сегмент для одного узла, поэтому некоторые сети подключают узлы с высоким трафиком к выделенному порту коммутатора.

Полнодуплексный режим — это еще один метод увеличения пропускной способности выделенных рабочих станций или серверов. Для использования полнодуплексного режима обе сетевые карты, используемые на сервере или рабочей станции, и коммутатор должны поддерживать полнодуплексный режим.Полнодуплексный режим удваивает потенциальную пропускную способность этого канала.

Перегрузка сети

По мере того, как к общей сети добавляется больше пользователей или добавляются приложения, требующие большего количества данных, производительность снижается. Это связано с тем, что все пользователи в общей сети являются конкурентами шины Ethernet. Умеренно загруженная сеть Ethernet со скоростью 10 Мбит / с способна поддерживать использование на уровне 35 процентов и пропускную способность около 2,5 Мбит / с с учетом накладных расходов пакетов, межпакетных промежутков и конфликтов.Умеренно загруженный Fast Ethernet или Gigabit Ethernet совместно использует 25 или 250 Мбит / с реальных данных в тех же условиях. При использовании совместно используемых сетей Ethernet и Fast Ethernet вероятность коллизий возрастает по мере добавления большего количества узлов и / или большего объема трафика в общий домен коллизий.

Ethernet сам по себе является совместно используемым носителем, поэтому существуют правила для отправки пакетов, чтобы избежать конфликтов и защитить целостность данных. Узлы в сети Ethernet отправляют пакеты, когда определяют, что сеть не используется. Возможно, что два узла в разных местах могут попытаться отправить данные одновременно.Когда оба ПК передают пакет в сеть одновременно, возникает конфликт. Оба пакета передаются повторно, что усугубляет проблемы с трафиком. Сведение к минимуму коллизий является важным элементом при проектировании и эксплуатации сетей. Увеличение числа конфликтов часто является результатом слишком большого количества пользователей или слишком большого трафика в сети, что приводит к серьезным конфликтам за пропускную способность сети. Это может снизить производительность сети с точки зрения пользователя. Сегментирование, при котором сеть делится на различные части, логически соединенные вместе с помощью коммутаторов или маршрутизаторов, уменьшает перегрузку в переполненной сети за счет устранения общего домена конфликтов.

Уровни коллизий измеряют процент пакетов, которые являются коллизиями. Некоторые коллизии неизбежны, менее 10 процентов из них характерны для хорошо работающих сетей.

Коэффициент использования — еще одна широко доступная статистика о состоянии сети.Эта статистика доступна в мониторе консоли Novell и мониторе производительности WindowsNT, а также в любом дополнительном программном обеспечении для анализа LAN. Использование в средней сети более 35 процентов указывает на потенциальные проблемы. Это 35-процентное использование почти оптимально, но в некоторых сетях оптимальные значения использования выше или ниже из-за таких факторов, как размер пакета и отклонение пиковой нагрузки.

Коммутатор считается работающим на «проводной скорости», если у него достаточно вычислительной мощности для обработки полной скорости Ethernet при минимальных размерах пакетов.Большинство коммутаторов на рынке значительно опережают возможности сетевого трафика, поддерживая полную «скорость передачи данных» Ethernet 14 480 пакетов в секунду и Fast Ethernet 148 800 пакетов в секунду.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы

работают аналогично коммутаторам и мостам в том, что они фильтруют сетевой трафик. Вместо того, чтобы делать это по адресам пакетов, они фильтруют по определенному протоколу. Маршрутизаторы родились из-за необходимости логического, а не физического разделения сетей. IP-маршрутизатор может разделить сеть на различные подсети, чтобы между сегментами мог проходить только трафик, предназначенный для определенных IP-адресов.Маршрутизаторы пересчитывают контрольную сумму и перезаписывают MAC-заголовок каждого пакета. Цена, заплаченная за этот тип интеллектуальной пересылки и фильтрации, обычно рассчитывается с точки зрения задержки или задержки, которую испытывает пакет внутри маршрутизатора. Такая фильтрация занимает больше времени, чем фильтрация коммутатора или моста, который смотрит только на адрес Ethernet. В более сложных сетях эффективность сети может быть повышена. Дополнительным преимуществом маршрутизаторов является их автоматическая фильтрация широковещательных рассылок, но в целом их сложно настроить.

Общие преимущества сетевой коммутации

Коммутаторы

заменяют концентраторы в сетевых конструкциях, и они более дорогие.Так почему же рынок коммутаторов для настольных ПК ежегодно увеличивается вдвое благодаря огромным продажам? Цена на коммутаторы стремительно падает, а концентраторы — это зрелая технология с небольшим снижением цен. Это означает, что разница между стоимостью коммутатора и стоимостью концентратора намного меньше, чем раньше, и разрыв сокращается.

Поскольку коммутаторы являются самообучающимися, их так же легко установить, как и концентратор. Просто подключите их и вперед. И они работают на том же аппаратном уровне, что и концентратор, поэтому проблем с протоколом нет.

Есть две причины для включения коммутаторов в конструкции сети. Во-первых, коммутатор разбивает одну сеть на множество небольших сетей, поэтому ограничения по расстоянию и ретранслятору сбрасываются. Во-вторых, такая же сегментация изолирует трафик и уменьшает коллизии, уменьшая перегрузку сети. Очень легко определить необходимость увеличения расстояния и расширения ретранслятора, а также понять это преимущество коммутации сети. Но второе преимущество, уменьшение перегрузки сети, трудно идентифицировать и труднее понять, в какой степени коммутаторы улучшают производительность.Поскольку все коммутаторы добавляют небольшие задержки к обработке пакетов, необоснованное развертывание коммутаторов может фактически снизить производительность сети. Таким образом, следующий раздел относится к факторам, влияющим на влияние перехода на перегруженные сети.

Коммутация сети

Преимущества переключения варьируются от сети к сети. Добавление коммутатора в первый раз имеет другие последствия, чем увеличение количества уже установленных коммутируемых портов. Понимание шаблонов трафика очень важно для коммутации сети — цель состоит в том, чтобы исключить (или отфильтровать) как можно больше трафика.Коммутатор, установленный в месте, куда он пересылает почти весь получаемый трафик, поможет гораздо меньше, чем тот, который фильтрует большую часть трафика.

На сети, которые не перегружены, может отрицательно повлиять добавление коммутаторов. Задержки обработки пакетов, ограничения буфера переключения и повторные передачи, которые могут иногда приводить к снижению производительности по сравнению с альтернативой на основе концентратора. Если ваша сеть не перегружена, не заменяйте концентраторы коммутаторами. Как узнать, являются ли проблемы с производительностью результатом перегрузки сети? Измерьте коэффициенты использования и частоту столкновений.

Время отклика сети (видимая для пользователя часть производительности сети) страдает по мере увеличения нагрузки на сеть, а при больших нагрузках небольшое увеличение пользовательского трафика часто приводит к значительному снижению производительности.Это похоже на динамику автомобильной автострады в том смысле, что увеличение нагрузки приводит к увеличению пропускной способности до определенного момента, а затем дальнейшее увеличение спроса приводит к быстрому ухудшению истинной пропускной способности. В Ethernet количество коллизий увеличивается по мере загрузки сети, и это вызывает повторные передачи и увеличение нагрузки, что вызывает еще большее количество коллизий. В результате перегрузка сети значительно замедляет трафик.

С помощью сетевых утилит, имеющихся в большинстве серверных операционных систем, сетевые менеджеры могут определять коэффициент использования и коллизии.Следует учитывать как пиковую, так и среднюю статистику.

Замена центрального концентратора коммутатором

Эта возможность переключения типична для полностью разделяемой сети, в которой множество пользователей соединены в каскадной архитектуре концентратора. Двумя основными последствиями коммутации будут более быстрое сетевое подключение к серверу (-ам) и изоляция нерелевантного трафика от каждого сегмента. По мере устранения узкого места в сети производительность растет до тех пор, пока не обнаружится новое узкое место в системе, такое как максимальная производительность сервера.

Добавление коммутаторов в магистральную коммутируемую сеть

Перегрузку в коммутируемой сети обычно можно уменьшить, добавив больше коммутируемых портов и увеличив скорость этих портов. Сегменты, испытывающие перегрузку, идентифицируются по их загрузке и частоте конфликтов, и решением является либо дальнейшая сегментация, либо более быстрые соединения. Порты коммутатора Fast Ethernet и Ethernet добавляются дальше по древовидной структуре сети для повышения производительности.

Проектирование для максимальной выгоды

Изменения в дизайне сети имеют тенденцию быть скорее эволюционными, чем революционными — администратор сети редко может спроектировать сеть полностью с нуля.Обычно изменения вносятся медленно, чтобы максимально сохранить полезные капитальные вложения при замене устаревших или устаревших технологий новым оборудованием.

Fast Ethernet очень легко добавить в большинство сетей. Коммутатор или мост позволяет Fast Ethernet подключаться к существующей инфраструктуре Ethernet для повышения скорости критически важных каналов. Более быстрая технология используется для подключения коммутаторов друг к другу, а также к коммутируемым или совместно используемым серверам, чтобы избежать узких мест.

Многие сети клиент / сервер страдают от того, что слишком много клиентов пытаются получить доступ к одному и тому же серверу, что создает узкое место в месте подключения сервера к локальной сети. Fast Ethernet в сочетании с коммутируемым Ethernet создает идеальное экономичное решение для предотвращения медленных клиент-серверных сетей, позволяя разместить сервер на быстром порту.

Распределенная обработка данных также выигрывает от Fast Ethernet и коммутации. Сегментация сети с помощью коммутаторов значительно повышает производительность распределенных сетей трафика, и коммутаторы обычно подключаются через магистраль Fast Ethernet.

Проблемы с передовой технологией коммутации

Есть некоторые технологические проблемы с коммутацией, которые не затрагивают 95% всех сетей.Основные поставщики коммутаторов и отраслевые издания продвигают новые конкурентоспособные технологии, поэтому здесь обсуждаются некоторые из этих концепций.

Управляемый или неуправляемый

Management обеспечивает преимущества во многих сетях. Для управления крупными сетями с критически важными приложениями используется множество сложных инструментов с использованием SNMP для мониторинга состояния устройств в сети. Сети, использующие SNMP или RMON (расширение для SNMP, которое предоставляет гораздо больше данных при меньшей пропускной способности сети), будут управлять либо каждым устройством, либо только более критическими областями.VLAN — еще одно преимущество управления коммутатором. VLAN позволяет сети группировать узлы в логические LAN, которые ведут себя как одна сеть, независимо от физических соединений. Основное преимущество — управление широковещательным и многоадресным трафиком. Неуправляемый коммутатор будет передавать широковещательные и многоадресные пакеты на все порты. Если в сети есть логические группы, отличные от физических, то коммутатор на основе VLAN может быть лучшим выбором для оптимизации трафика.

Еще одним преимуществом управления в коммутаторах является алгоритм связующего дерева.Spanning Tree позволяет администратору сети создавать резервные каналы с подключенными коммутаторами в виде петель. Это нарушило бы самообучающийся аспект коммутаторов, поскольку трафик от одного узла будет исходить из разных портов. Spanning Tree — это протокол, который позволяет коммутаторам координировать работу друг с другом, чтобы трафик передавался только по одному из резервных каналов (если не происходит сбоя, резервный канал активируется автоматически). Сетевые менеджеры с коммутаторами, развернутыми в критических приложениях, могут захотеть иметь резервные ссылки.В этом случае необходимо управление. Но для остальных сетей вполне подойдет неуправляемый коммутатор, и он намного дешевле.

Промежуточная и промежуточная версия

Коммутаторы

LAN бывают двух основных архитектур: сквозной и с промежуточным накоплением. Сквозные коммутаторы проверяют адрес назначения только перед его пересылкой в ​​сегмент назначения. Коммутатор с промежуточным хранением, с другой стороны, принимает и анализирует весь пакет, прежде чем пересылать его по назначению.На изучение всего пакета уходит больше времени, но это позволяет коммутатору обнаруживать определенные ошибки и коллизии пакетов и не допускать распространения плохих пакетов по сети.

Сегодня быстродействие переключателей с промежуточным хранением сравнялось с быстродействием переключателей со сквозным питанием до такой степени, что разница между ними минимальна. Кроме того, доступно большое количество гибридных коммутаторов, в которых сочетаются как сквозная архитектура, так и архитектура с промежуточным хранением.

Блокирующие и неблокирующие переключатели

Возьмите характеристики коммутатора и сложите все порты при теоретической максимальной скорости, и тогда вы получите теоретическую общую пропускную способность коммутатора.Если коммутирующая шина или коммутационные компоненты не могут обрабатывать теоретическое количество всех портов, коммутатор считается «блокирующим коммутатором». Есть споры о том, должны ли все коммутаторы быть неблокирующими, но дополнительные затраты на это разумны только для коммутаторов, предназначенных для работы в самых крупных сетевых магистралях. Практически для всех приложений блокирующий переключатель с приемлемым и разумным уровнем пропускной способности будет работать нормально.

Рассмотрим восьмипортовый коммутатор 10/100.Поскольку каждый порт теоретически может обрабатывать 200 Мбит / с (полный дуплекс), теоретически требуется 1600 Мбит / с или 1,6 Гбит / с. Но в реальном мире загрузка каждого порта не превышает 50%, поэтому коммутирующей шины 800 Мбит / с вполне достаточно. Рассмотрение общей пропускной способности по сравнению с общей потребностью портов в реальных нагрузках обеспечивает подтверждение того, что коммутатор может справиться с нагрузками в вашей сети.

Ограничения буфера коммутатора

Пакеты, обрабатываемые коммутатором, хранятся в буферах.Если сегмент назначения перегружен, коммутатор удерживает пакет, ожидая, пока пропускная способность станет доступной в переполненном сегменте. Проблема с заполнением буферов. Поэтому некоторый анализ размеров буферов и стратегий обработки переполнений представляет интерес для технически подкованного проектировщика сетей.

В реальных сетях переполненные сегменты вызывают множество проблем, поэтому их влияние на переключение не имеет значения для большинства пользователей, поскольку сети должны быть спроектированы так, чтобы исключить переполненные, перегруженные сегменты.Есть две стратегии обработки полных буферов. Один из них — «управление потоком противодавления», которое отправляет пакеты обратно в восходящем направлении к исходным узлам пакетов, которые находят полный буфер. Это можно сравнить со стратегией простого отбрасывания пакета и использования функций целостности в сетях для автоматической повторной передачи. Одно решение распространяет проблему в одном сегменте на другие сегменты, распространяя проблему. Другое решение вызывает повторные передачи, и, как следствие, увеличение нагрузки не является оптимальным.Ни одна из стратегий не решает проблему, поэтому поставщики коммутаторов используют большие буферы и советуют администраторам сети разрабатывать топологии коммутируемой сети, чтобы устранить источник проблемы — перегруженные сегменты.

Коммутация уровня 3

Гибридное устройство — это последнее усовершенствование технологии межсетевого взаимодействия. Эти многоуровневые коммутаторы, сочетающие обработку пакетов маршрутизаторами и скорость коммутации, работают как на уровне 2, так и на уровне 3 сетевой модели OSI. Коммутаторы этого класса предназначены для работы в ядре крупных корпоративных сетей.Многоуровневые коммутаторы, которые иногда называются коммутаторами маршрутизации или IP-коммутаторами, ищут общие потоки трафика и переключают эти потоки на аппаратном уровне для определения скорости. Для трафика вне обычных потоков многоуровневый коммутатор использует функции маршрутизации. Это сохраняет функции маршрутизации с более высокими накладными расходами только там, где это необходимо, и стремится к лучшей стратегии обработки для каждого сетевого пакета.

Многие поставщики работают над многослойными коммутаторами высшего класса, и эта технология определенно находится в стадии разработки.По мере развития сетевых технологий многоуровневые коммутаторы могут заменить маршрутизаторы в большинстве крупных сетей.

.