Lastschakelaar: doel, structuur, kenmerken van keuze en montage

Om een reparatie uit te voeren aan een onder spanning staand deel van het elektriciteitsnet of om apparatuur te vervangen, moet de stroomtoevoer naar het systeem worden onderbroken. Een lastschakelaar kan hierbij helpen. Deze zal de stroomvoerende kring correct onderbreken en dankzij de aanwezigheid van een doofkamer de elektrische boog doven die ontstaat bij het openen van de contacten.

In het door ons gepresenteerde artikel worden de varianten en het werkingsprincipe van de apparaten die de veiligheid van de apparatuur en de veiligheid van de daaropvolgende werkzaamheden waarborgen, in detail beschreven. De technische specificaties van de in huis veelgevraagde modellen worden gegeven. Er worden aanbevelingen gedaan voor de selectie en het gebruik van het beveiligingsapparaat.

Gedetailleerde beschrijving van het apparaat

Een lastschakelaar is een geavanceerd schakelapparaat, voorzien van een doofkamer en een aandrijving voor automatische of mechanische bediening.

Het is bedoeld voor het mechanisch openen/sluiten van een groep contacten in een gedeelte van een onder spanning staand elektrisch wisselstroomcircuit. Het is geschikt voor het schakelen van laag- en hoogspanningscircuits met werkbelasting.

Uitschakelapparaten hebben een verlengde handgreep. Het bedrijfstemperatuurbereik varieert van -40 – +50 °C. Inkepingen op de contactklemmen verminderen warmteverliezen en verhogen de mechanische stabiliteit van de verbinding.

Het wordt niet gebruikt bij kortsluiting, omdat het is ontworpen voor het doven van een boog met laag vermogen en het uitschakelen van de nominale belasting.

In productiehallen en in bedrijven met een grote oppervlakte worden meestal autogas-lastschakelaars geïnstalleerd. Deze onderdelen zijn eenvoudig te bedienen en kunnen gemakkelijk worden gerepareerd door personeel, zelfs met lage kwalificaties.

Het behoort tot de klasse van hoogspanningsapparaten en wordt over het algemeen geplaatst in elektrische installaties die werken onder spanning van 6-10 kilovolt, die niet zijn uitgerust met een automatisch systeem dat het netwerk beschermt tegen kortsluiting.

Het apparaat is voorzien van versterkte contacten met een verlengde levensduur, die aanzienlijk langer is dan de operationele periode van contactverbindingen bij eenvoudige automaten. Dit biedt de mogelijkheid om een onder spanning staande lijn volledig veilig spanningsloos te maken en alle noodzakelijke handelingen uit te voeren.

Sommige geavanceerde modules van lastschakelaars zijn voorzien van speciale kijkvensters. Hierdoor kunt u duidelijk zien in welke toestand – gesloten of geopend – de contacten van de schakelaar zich op een bepaald moment bevinden.

De inrichting voor het uitschakelen van de belasting bestaat uit een stevig gelast frame, voorzien van een speciale as. Hierop staan 6 steunisolatoren.

Aan de drie, in het onderste gedeelte geplaatste, scharnierend bevestigde contactmessen, en aan de overige elementen bovenaan, worden de hoofd- en boogdovingscontacten vastgehouden. De isolerende trekstangen dragen de beweging van de ashefbomen correct over naar de contactmessen.

Het aggregaat is voorzien van uitschakelveren die aan de uiteinden van de as zijn gelast. Deze maken het mogelijk om de schakelaar met een bepaalde snelheid te deactiveren nadat het mechanisme voor vrije ontkoppeling van de draad is vrijgemaakt.

De contacten die verantwoordelijk zijn voor de boogdoving worden geopend in speciale boogdovingskamers, vervaardigd uit fenoplast. Dit materiaal heeft een hoge mechanische en corrosiebestendigheid, toont extreme sterkte en bezit ongekend hoge elektrische isolatie-eigenschappen.

De binnenste inlegstukken in de kamers zijn gemaakt van glasgevuld polyamide, dat zich onderscheidt door een dichte structuur en slagvastheid. De boogvorm van de kamers en inlegstukken stelt de beweegbare boogdovingscontacten in staat om gemakkelijk en zonder spanning naar binnen te gaan.

Apparaten voor het uitschakelen van belasting in elektrische netwerken worden gebruikt om de spanning te onderbreken/te hervatten in onderstations die verantwoordelijk zijn voor de stroomdistributie in stedelijke en landelijke gebieden.

Bij activering van het apparaat worden eerst de boogdovingscontacten gesloten, en vervolgens sluiten de messen de hoofdcontacten. Bij uitschakeling gebeurt het omgekeerde: eerst worden de hoofdcontacten geopend en pas daarna de boogdovingscontacten.

Het aanbrengen van een draagbare aarding op de spanningsuitschakelinrichting zorgt voor de veiligheid van het net en stelt u in staat om zonder risico alle geplande of reparatiewerkzaamheden aan het elektrische systeem en de apparatuur uit te voeren.

In de inactieve toestand creëert het beweegbare boogdovingscontact een duidelijk zichtbare luchtspleet met de boogabsorberende kamer, precies zoals in een traditioneel scheidingsschakelaar. Direct op het moment van uitschakeling ontstaat er een boog tussen de boogdovingscontacten.

Onder invloed van de hoge temperatuur van de boog geeft het inzetstuk van glasgevuld polyamide specifieke gassen af. Deze stroom, die in de kamer verschijnt, dooft de boog en zorgt voor verdere veiligheid bij het werken met de stroomkring en elektrische apparatuur.

De elementen die verantwoordelijk zijn voor het in-/uitschakelen van de belasting verschillen van elkaar op basis van de volgende technische specificaties:

• bevestigingswijze;
• nominale stroomsterkte;
• basisconfiguratie;
• aanwezigheid en aantal extra functies;
• constructiekenmerken van de module;
• nominale spanning.

De meeste huishoudelijke schakelaars worden, in tegenstelling tot industriële apparaten, handmatig bediend en schakelen een stroomstroom van niet meer dan 100 ampère uit. Om te voorkomen dat de contacten oververhit raken tijdens het gebruik en bij mogelijke overbelasting, wordt het product zodanig aangeschaft dat de nominale stroomwaarde altijd de totale stroomstroom van de consumentenbelastingen overschrijdt.

Het apparaat dat bedoeld is om de belasting uit te schakelen, heeft een lettermarkering – VN en een bredere bedieningshendel. Deze punten dienen als gids voor de consument en voorkomen dat hij het apparaat verwart met een ander uiterlijk vergelijkbaar apparaat – een automatische schakelaar.

In tegenstelling tot een klassieke automatische schakelaar is de belastingdeactiveringsschakelaar uitgerust met versterkte contacten die langdurig gebruik kunnen weerstaan.

Een verhoogde betrouwbaarheid van de module wordt gegarandeerd door de volgende punten:

• automatische vergrendeling van de bedieningshendel tegen ongeautoriseerd inschakelen;
• aanwezigheid van kijkvensters die visuele verificatie van de contactonderbreking mogelijk maken en de mogelijkheid bieden om de situatie in alle werkfasen te controleren;
• dubbele onderbreking van de seriecontacten, wat zorgt voor een volledige uitschakeling van de voeding en de veiligheid van alle onderhouds- en reparatiewerkzaamheden garandeert.

Al deze parameters maken belastingschakelaars zeer nuttig voor gebruik en zetten de consument ertoe aan om dergelijke apparaten aan te schaffen en ze in het elektrische systeem te integreren om de betrouwbaarheid te verhogen en de operationele veiligheid te waarborgen.

Classificatie van uitschakelmodules

Producten die verantwoordelijk zijn voor het deactiveren van de belasting in het elektriciteitsnet worden in verschillende varianten geproduceerd. De classificatie van apparaten wordt uitgevoerd op basis van de methode van het doven van de boog die ontstaat bij het deactiveren van de belasting en op basis van het type boogdovende kamer.

De belastingschakelaar van het autogastype wordt meestal gemonteerd in verdeelinrichtingen, onderhoudskasten en op transformatorstations. De aandrijving in de module kan handmatig of elektrisch zijn.

Fabrikanten die actief zijn op de markt voor elektrische apparatuur produceren belastingschakelaars van de volgende typen:

• autogas – de wanden van de kamer, die door de elektrische boog worden verhit, geven een speciaal gas af dat de boog absorbeert;
• vacuüm – in vacuümschakelaars worden de eigenschappen benut van het medium waarin een elektrische boog zich niet kan verspreiden;
• elektromagnetisch – elektromagnetische relais beïnvloeden de boog met een elektromagnetisch veld en veranderen daarmee de richting;
• autopneumatische – doven de elektrische boog door de lucht in de kamer samen te drukken met een krachtig veren element;
• SF6 – de holte van de absorptiekamer van SF6-schakelaars is gevuld met een elektrotechnisch gas bestaande uit zwavelhexafluoride. Dit kleurloze zware element is zes keer zwaarder dan lucht en dooft zeer snel de elektrische boog die ontstaat bij het scheiden van het contact.

Autogastoestellen zijn vandaag de dag het breedst verspreid en genieten maximale vraag. Ze worden echter letterlijk op de hielen gezeten door vacuümaggregaten, die door specialisten worden beschouwd als de meest veelbelovende, progressieve, effectieve en betrouwbare spanningsschakelaars.

In vacuümschakelaars zijn de doofkamers voorzien van extra betrouwbare isolatie. Hierdoor zijn hun levensduur en weerstand tegen operationele slijtage aanzienlijk hoger dan bij autogasanalogen.

Het directe bedienen van de apparaten gebeurt met behulp van een handmatige hendel van het hefboomtype, voorzien van een ingebouwde elektromagneet, waarmee op afstand kan worden uitgeschakeld.

Naast de hierboven beschreven parameters verschillen lastschakelaars van elkaar in het aantal contactpolen. Tegenwoordig worden op de markt een-, twee- en driepolige modules aangeboden, bedoeld voor het correct uitschakelen van de belasting in het voedingssysteem.

Nog een belangrijk kenmerk is de constructie van het bedieningsmechanisme.

Dit onderdeel kan zijn:

• elektromagnetisch;
• thermisch;
• halfgeleider;
• gecombineerd.

Het laatste kenmerk betreft het principe van installatie van de module. Deze kan uitschuifbaar, stationair of vast zijn. De keuze wordt gemaakt afhankelijk van de locatie van het elektriciteitsnet en de externe weersomstandigheden op de plaats van opstelling.

Technische specificaties van het apparaat

Apparaten die de belasting uitschakelen door het verbreken van het elektrische circuit, beschikken over verschillende technische kenmerken. Ze zijn allemaal van groot belang en worden bepalend bij het kiezen van een geschikt aan te schaffen aggregaat en de daaropvolgende montage.

De waarde van de nominale spanning geeft de werkspanning van het elektrotechnische apparaat weer, waarop het oorspronkelijk door de fabrikant is berekend.

Maximale bedrijfsspanning geeft de hoogst mogelijke toelaatbare spanning aan waarbij de schakelaar normaal kan functioneren zonder schade aan zijn functionaliteit. Meestal overschrijdt dit cijfer de nominale spanning met 5-20%.

De elektrische stroom waarvan het doorlopen ervan het opwarmingsniveau van de isolatiebekleding en delen van de stroomgeleider niet verhindert de normale werking van het systeem en die gedurende onbeperkte tijd door alle elementen kan worden verdragen, wordt nominale stroom genoemd. De waarde ervan moet altijd worden overwogen bij het kiezen en kopen van een belastingschakelaar.

De grootte van de doorgangsstroom van toegestane grenzen geeft aan hoeveel stroom, die bij kortsluiting door het netwerk vloeit, de geïnstalleerde belastingschakelaar kan weerstaan.

Elektrodynamische weerstandsstroom geeft de kortsluitstroom weer die, gedurende de eerste perioden op het apparaat inwerkend, geen schadelijk effect heeft en het mechanisch niet beschadigt.

De stroom van thermische weerstand bepaalt het maximale stroomniveau waarvan de verwarmende werking gedurende een bepaalde tijd de belastingschakelaar niet buiten werking stelt.

Ook zijn de technische uitvoering van de aandrijving en de fysieke parameters van de apparaten, die de totale afmetingen en het gewicht van het apparaat bepalen, zeer belangrijk. Aan de hand hiervan kunt u bepalen waar u de apparaten het beste kunt plaatsen zodat ze correct werken en hun taken duidelijk uitvoeren.

Onder de onvoorwaardelijke positieve eigenschappen van de apparaten die verantwoordelijk zijn voor het uitschakelen van de belasting, bevinden zich de volgende punten:

• eenvoud en toegankelijkheid in de productie;
• een elementaire gebruikswijze;
• een zeer lage kostprijs van het eindproduct in vergelijking met andere soorten schakelaars;
• de mogelijkheid tot comfortabele activering/deactivering van nominale belastingsstromen;
• een zichtbare opening tussen de contacten, die volledige veiligheid biedt bij werkzaamheden aan de uitgaande lijnen (geen extra scheidingsschakelaar nodig);
• goedkope bescherming tegen overstroom door smeltveiligheden, meestal gevuld met kwartszand (type PKT, PK, PT).

Van de nadelen van alle soorten schakelaars wordt het vaakst genoemd het vermogen om alleen nominale vermogens te schakelen, zonder te werken met noodstroom.

Ondanks de lage kosten en het onderhoud worden autogasmodules als verouderd beschouwd en worden ze tijdens gepland onderhoud of bij net- en substationreconstructies doelgericht vervangen door modernere vacuümelementen.

Autogasmodules wordt meestal verweten dat ze een beperkte levensduur hebben, veroorzaakt door het geleidelijk verbranden van interne onderdelen die de gasvorming in de boogdovingskamer genereren.

Dit punt is echter goed oplosbaar, en nog wel met bescheiden middelen, omdat de gasgeneratie-elementen en de dubbelcontacten voor boogdoving zeer goedkoop zijn en gemakkelijk kunnen worden vervangen, niet alleen door professionals, maar ook door arbeiders met een lage kwalificatie.

Waar moet u op letten bij de keuze?

Bij het plannen van de aanschaf van een lastschakelaar moet u er rekening mee houden dat het apparaat in de eerste plaats niet bedoeld is voor de bescherming van elektrische apparaten, maar voor het beschermen van de bedrading tegen oververhitting, doorbranden en overspanning.

Om een goede aankoop te doen en het apparaat zijn taken te laten uitvoeren, moet u van tevoren de doorsnede van de inkomende kabel naar de woning- of huiszekeringkast bepalen en het stroomniveau waarvoor deze is ontworpen.

Vacuümmoudules worden steeds populairder. Ze hebben kleine externe afmetingen en zijn daardoor geschikt om in te bouwen in verschillende soorten verdeelkasten.

Wanneer deze informatie is verkregen, wordt deze vergeleken met de fabrieksspecificaties van de lastschakelaar. De uitschakelstroom van het apparaat moet iets lager zijn dan de maximaal toelaatbare stroom van de draad.

Vacuüm-lastschakelaars zijn een progressief type bijbehorende elektrische componenten. Ze verhogen het basisveiligheidsniveau van het systeem aanzienlijk, produceren geen verbrandingsproducten en laten deze niet in de atmosfeer ontsnappen.

Als de doorlaatcapaciteit van de kabel veel hoger is dan de stroomopname van de belasting, overweeg dan de aanschaf van een automatische module voor de belasting.

Om de benodigde parameters van het apparaat te bepalen, sommeert u eerst het vermogen van alle elektrische apparaten in de woonruimte. Voeg bij het verkregen totaal 5 tot 15% marge toe en bepaal met de wet van Ohm de totale stroomopname. Vervolgens koopt u een automaat met een uitschakelstroom die iets hoger is dan de berekende waarde.

Toepassingsgebied van schakelaars in het huishouden

In particuliere huizen en appartementen worden gewoonlijk automatische schakelaars gebruikt. Hiermee worden, indien nodig, woonruimten spanningsloos gemaakt en worden alle noodzakelijke montagewerkzaamheden uitgevoerd die verband houden met gepland onderhoud of reparatie van elektrische netwerken.

Deze apparaten zijn echter geenszins een wondermiddel. Automaten dienen in de eerste plaats om stroomverbruikers en elektrische bedrading te beschermen tegen de agressieve effecten van overstromen. Het verbreken van de stroomkring is een secundaire taak van deze apparaten.

Bedrijven die elektrische systeemcomponenten vervaardigen, geven in de bijbehorende documentatie altijd aan dat de automaat niet is ontworpen voor frequente schakeling. De maximale uitschakelfrequentie mag niet meer dan 6 keer per uur bedragen.

Het regelmatig uitschakelen van de spanning met behulp van een automaat is geen goed idee. Zeker niet als de belasting niet van het stopcontact wordt gehaald. De module slijt in dat geval veel sneller en verbruikt zijn operationele levensduur in een kortere tijd dan door de fabrieksspecificaties is aangegeven.

Als de belastingschakelaar niet correct werkt of er een defect in het apparaat zelf wordt ontdekt, moet u het apparaat niet demonteren en proberen te repareren. Het is verstandiger een nieuw apparaat aan te schaffen en dit op de plaats van het oude (defecte) te installeren.

In de behuizing verbranden de contacten geleidelijk en worden zwart, en het product zelf verliest zijn nominale doorlaatcapaciteit, stopt met het uitvoeren van zijn taken en valt daarna uit. De eigenaren moeten in deze situatie het apparaat dringend vervangen.

Als u dit moment negeert, zal de volgende kortsluiting de bedrading beschadigen, ontbranding van de automaat veroorzaken en mogelijk zelfs tot ernstigere gevolgen leiden.

In groepsschakelkasten wordt de belastingschakelaar vaak gebruikt als ingangsschakelaar. Via hem wordt de voedingskabel, afkomstig van het onderstation of een andere kast, op de verdeelkast aangesloten.

Daarom adviseren specialisten om voor frequente uitschakelingen niet gewone automaten te gebruiken, maar progressieve en betrouwbare belastingschakelaars.

Deze onderdelen verhogen de veiligheid van elektriciteitskasten, zorgen voor een kwalitatieve, ononderbroken stroomvoorziening van elke woonruimte en maken het mogelijk, indien nodig, gemakkelijk en snel de stroomkring te verbreken, onderhouds- en installatiewerkzaamheden van elke complexiteit uit te voeren en de woning weer aan te sluiten op het gemeenschappelijke stroomtoevoersysteem.

Het installeren van een apparaat voor het uitschakelen van belastingen bij de ingang van de verdeelkast maakt het mogelijk om de spanning van de kast zelf te verwijderen en defecte automatische schakelaars correct te vervangen.

Met een dergelijk apparaat is het zeer eenvoudig om elke ruimte los te koppelen van het centrale stroomnet voor gepland onderhoud of noodzakelijke reparatiewerkzaamheden. Het apparaat biedt volledige veiligheid voor de monteur en maakt het mogelijk om alle geconstateerde storingen snel te verhelpen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Meer over belastingschakelaars – in de onderstaande video's, waarin specialisten hun werkervaring en montagenuances delen.

Bijzonderheden van de montage van een belastingschakelaar. Stapsgewijze instructie van een meester.

Een gedetailleerde en duidelijke beschrijving, regels voor correct gebruik en de directe functie van het apparaat van een professionele elektricien.

Overzicht van de modulaire belastingschakelaar, vervaardigd door Hyundai. Met dit apparaat kunt u de schakeling van de elektrische stroomkring tegen lage kosten oplossen.

Bijzonderheden van het functioneren van de belastingschakelaar VN32-100 en de praktijk van het gebruik van dit apparaat als schakelaar in wisselstroomcircuits van 50-60 Hz met een nominale netspanning van 230-400 V.

Een praktische en betrouwbare belastingschakelaar draagt bij aan het verhogen van het veiligheidsniveau van het elektriciteitsnet en helpt om tijdig de stroomkring op de juiste plaats te verbreken en een opgetreden storing te verhelpen of defecte apparatuur te vervangen.

De aanwezigheid van een schakelaar zorgt voor de veiligheid van de huis- of appartementsbedrading, beschermt het tegen voortijdige slijtage en verlengt de levensduur aanzienlijk.

Wilt u vertellen hoe u een beveiligingsapparaat voor het elektriciteitsnet in uw eigen huis/appartement heeft gekozen? Heeft u informatie die nuttig is voor de bezoekers van de site? Schrijf dan uw opmerkingen in het onderstaande blok, stel vragen, deel informatie en foto's over het onderwerp van het artikel.