Коммутационный аппарат в терминологии ПУЭ: что означает это понятие и как его правильно понимать

Термин «коммутационный аппарат» регулярно встречается в Правилах устройства электроустановок. Его используют при описании распределительных устройств, электродвигателей, электрических щитов, цепей учета и других частей электроустановок. В ПУЭ это не название какого-то одного прибора, а обобщающее понятие для аппаратов, выполняющих коммутацию электрических цепей. ПУЭ седьмого издания утверждены приказом Минэнерго России от 8 июля 2002 года № 204; само Минэнерго продолжает ссылаться на них как на Правила устройства электроустановок 7-го издания.

Для точного понимания термина полезно учитывать не только употребление слова в ПУЭ, но и принятую электротехническую терминологию. ГОСТ Р МЭК 60050-441-2012 посвящен терминам коммутационной аппаратуры, аппаратуры управления и предохранителей. Росстандарт указывает этот документ в каталоге национальных стандартов.

Что такое коммутационный аппарат

В электротехнической терминологии коммутационным аппаратом называют аппарат, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях. Именно такое определение приведено для термина switching device в разделе 441-14 ГОСТ Р МЭК 60050-441-2012.

Ключевое слово здесь — «коммутация». Под ней понимается изменение состояния электрической цепи: цепь может быть замкнута, разомкнута или переключена таким образом, чтобы изменить путь протекания тока.

В самом простом представлении коммутационный аппарат выполняет одну из базовых функций:

• соединяет электрическую цепь;
• разрывает электрическую цепь;
• переключает электрические соединения;
• управляет подачей тока на определенный участок цепи.

При этом конкретные возможности разных аппаратов существенно отличаются. Один аппарат рассчитан прежде всего на обычные включения и отключения, другой способен автоматически отключать цепь при определенных ненормальных условиях, третий предназначен для создания видимого или конструктивно определенного разрыва, четвертый используется для частых дистанционных переключений.

Из-за этого выражение «коммутационный аппарат» следует воспринимать как название класса оборудования, а не как обозначение единственного типа изделия.

Почему в ПУЭ используется обобщающий термин

ПУЭ описывают электроустановку не с позиции конкретной модели устройства, а с позиции функций, которые должны выполняться электрическим оборудованием.

Одна и та же функция коммутации в разных электроустановках может реализовываться аппаратами различных типов. Конкретное устройство зависит от назначения цепи, ее характеристик, режима работы оборудования и функций, которые должен выполнять аппарат.

Такой подход хорошо заметен в структуре самих Правил. Например, глава 5.3 ПУЭ посвящена электродвигателям и их коммутационным аппаратам. Термин здесь охватывает оборудование, связанное с коммутацией цепей электродвигателей, а не один конкретный вид выключателя.

Обобщающее понятие позволяет отделить функцию от конструктивного исполнения. Сначала рассматривается назначение устройства в электрической цепи, а затем уже его конкретный тип и возможности.

Что означает слово «коммутация»

Чтобы правильно понимать термин, полезно отделить коммутацию от защиты и управления.

Коммутация связана прежде всего с изменением электрического состояния цепи. Если аппарат замыкает или размыкает путь для тока, он выполняет коммутационную функцию.

Такое действие может происходить по разным причинам:

• по команде человека;
• дистанционно;
• автоматически;
• как часть рабочего цикла оборудования;
• при возникновении определенного состояния электрической цепи.

Сам факт коммутации еще не говорит, почему произошло переключение.

Например, аппарат может отключать цепь обычной командой пользователя или системы управления. Другой аппарат способен дополнительно реагировать на ненормальное состояние. В обоих случаях происходит размыкание электрической цепи, но назначение и набор функций оборудования различаются.

Коммутационный аппарат — не обязательно автоматический выключатель

Одна из распространенных ошибок — воспринимать выражение «коммутационный аппарат» как другое название автоматического выключателя.

Автоматический выключатель действительно относится к коммутационной аппаратуре, однако понятие коммутационного аппарата значительно шире. В нормативной электротехнической терминологии существуют разные виды аппаратов, каждый из которых имеет собственное назначение и определение. ГОСТы семейства IEC 60947, например, отдельно рассматривают аппаратуру распределения и управления, включая автоматические выключатели и другие коммутационные устройства.

Поэтому утверждение «коммутационный аппарат — это автомат» слишком узкое.

Точнее будет сказать: автоматический выключатель может быть одним из видов коммутационных аппаратов, но не каждый коммутационный аппарат является автоматическим выключателем.

Почему это различие важно

У разных аппаратов неодинаковые функции.

Один прибор может быть рассчитан на коммутацию рабочего тока. Другой предназначен для выполнения определенной функции отключения. Третий используется для управления нагрузкой. Четвертый имеет дополнительные защитные возможности.

Если все подобные устройства называть просто «автоматами», теряется различие между их назначением.

Для чтения ПУЭ это особенно существенно: правило может относиться к коммутационным аппаратам как к функциональной группе, а не исключительно к аппаратам автоматической защиты.

Какие устройства могут относиться к коммутационной аппаратуре

В электротехнике к области коммутационной аппаратуры относятся разные классы устройств. Среди наиболее известных можно встретить:

• выключатели;
• автоматические выключатели;
• выключатели нагрузки;
• разъединители;
• переключатели;
• контакторы;
• отдельные виды пусковой и управляющей аппаратуры.

При этом само присутствие устройства в электрическом щите еще не делает его коммутационным аппаратом. Определяющим признаком остается функция включения или отключения тока либо изменение состояния электрической цепи.

Термины для отдельных типов аппаратуры закрепляются специальными стандартами. Например, ГОСТ IEC 60898-1-2020 отдельно определяет коммутационный аппарат как устройство для включения или отключения тока в одной или нескольких цепях, а затем дает специальные определения для более узких классов аппаратуры.

Чем коммутационный аппарат отличается от аппарата защиты

Понятия могут пересекаться, но они не тождественны.

Коммутационная функция отвечает на вопрос: способен ли аппарат изменять состояние электрической цепи путем включения или отключения тока.

Защитная функция связана с реакцией на определенное ненормальное состояние или опасный режим.

В одном устройстве эти функции могут быть объединены. Автоматический выключатель — характерный пример аппарата, который способен выполнять коммутацию и одновременно имеет функции автоматического отключения при предусмотренных условиях. Стандарты на автоматические выключатели рассматривают их именно как самостоятельный класс низковольтной коммутационной аппаратуры.

Однако существование совмещенных функций не означает, что понятия «защита» и «коммутация» следует использовать как синонимы.

Полезно разделять три вопроса:

• может ли устройство включать или отключать цепь;
• способно ли оно выполнять это действие при требуемом состоянии цепи;
• имеет ли оно автоматическую защитную функцию.

Ответы на эти вопросы для разных аппаратов могут различаться.

Чем коммутационный аппарат отличается от устройства управления

Управление электрическим оборудованием и коммутация тоже тесно связаны.

Когда система управления дает команду на включение двигателя, освещения или другой нагрузки, фактическое изменение состояния силовой цепи может выполнять коммутационный аппарат.

Таким образом, управляющая часть определяет, когда должно произойти действие, а коммутационная часть непосредственно изменяет состояние электрической цепи.

Иногда обе функции объединены конструктивно. Иногда они реализованы отдельными устройствами.

Именно из-за подобных сочетаний электротехническая терминология разделяет понятия по функциональному назначению, а не только по внешнему виду оборудования.

Контактные и бесконтактные способы коммутации

Коммутацию можно выполнять различными физическими способами.

Контактные аппараты

В механических коммутационных аппаратах состояние цепи изменяется с помощью контактов. При их замыкании создается проводящий путь, при размыкании этот путь прерывается.

Такой принцип применяется во множестве традиционных электрических аппаратов.

ГОСТ IEC 60898-1-2020 определяет контактный коммутационный аппарат как механический аппарат, выполняющий замыкание и размыкание электрических цепей посредством разъединяемых контактов.

Полупроводниковые аппараты

Коммутация не обязательно требует механического перемещения контактов.

В стандартах также используется понятие полупроводникового коммутационного аппарата. В таком устройстве включение или отключение тока связано с изменением регулируемой проводимости полупроводникового элемента.

Это показывает, что слово «аппарат» в определении нельзя сводить исключительно к механическому рубильнику или выключателю с видимыми контактами. Важна выполняемая электрическая функция.

Почему недостаточно смотреть только на внешний вид устройства

Два аппарата могут быть похожими по форме, но иметь различное назначение.

Особенно заметно это на оборудовании, устанавливаемом в распределительных щитах. Модульный корпус сам по себе почти ничего не говорит о полном наборе функций изделия.

Для понимания роли аппарата важнее:

• его назначение;
• способность выполнять определенный вид коммутации;
• условия, при которых допускается включение или отключение;
• наличие дополнительных функций;
• место аппарата в электрической системе.

Именно поэтому терминология ПУЭ строится вокруг назначения оборудования.

Внешнее сходство не дает оснований считать разные аппараты взаимозаменяемыми.

Коммутационный аппарат и отключающий аппарат — одно и то же или нет

В технических текстах могут встречаться близкие выражения: «коммутационный аппарат», «отключающий аппарат», «аппарат управления», «защитный аппарат».

Они описывают оборудование с разных функциональных сторон.

Коммутационный аппарат — наиболее широкое понятие из перечисленных применительно к самой операции включения и отключения тока.

Слово «отключающий» акцентирует конкретное действие — отключение. Устройство при этом может иметь и другие функции.

«Защитный аппарат» характеризует назначение, связанное с защитой.

«Аппарат управления» указывает на функцию управления оборудованием или процессом.

Одно физическое устройство способно одновременно подходить под несколько функциональных характеристик. Из этого не следует, что соответствующие термины полностью равнозначны.

Как термин используется применительно к электроустановке дома

В бытовой электроустановке коммутационные операции происходят постоянно. Пользователь включает и отключает нагрузки, аппаратура изменяет состояние отдельных цепей, электрический щит обеспечивает распределение электроэнергии между различными линиями.

ПУЭ рассматривают коммутационные аппараты и при описании оборудования жилых зданий. Например, термин применяется в положениях, связанных с цепями учета электроэнергии. Это еще раз показывает, что речь идет о функциональном классе оборудования, который может встречаться в разных частях электроустановки.

При этом терминологическое понимание не является основанием самостоятельно выбирать, заменять или подключать конкретный аппарат. Для реальной электроустановки имеют значение характеристики цепи, назначение оборудования и требования, относящиеся к конкретному случаю.

Какие признаки помогают распознать смысл термина

Если в техническом тексте встречается выражение «коммутационный аппарат», его удобнее воспринимать через несколько признаков.

Аппарат воздействует на электрическую цепь

Главный объект его действия — электрическая цепь или несколько цепей.

Результатом является изменение состояния цепи

Аппарат обеспечивает включение или отключение тока либо участвует в переключении электрических соединений.

Термин не определяет конкретную конструкцию

Из самого выражения нельзя сделать вывод, что речь обязательно идет об автоматическом выключателе, контакторе или разъединителе.

Дополнительные функции определяются типом аппарата

Коммутационная способность — базовый признак. Защита, дистанционное управление, автоматическое срабатывание и другие свойства относятся уже к особенностям конкретного вида оборудования.

Почему важно различать общий термин и конкретный вид аппарата

Ошибки в терминологии часто начинаются с чрезмерного упрощения.

Если любое устройство, которое что-либо отключает, автоматически считать «автоматом», становится сложно понимать технические документы. Похожие проблемы возникают, когда слова «выключатель», «разъединитель», «контактор» и «коммутационный аппарат» используются как взаимозаменяемые.

Общий термин описывает класс по функции. Конкретное название уточняет, каким образом эта функция реализуется и какие дополнительные возможности имеет устройство.

Можно представить такую логическую связь:

«коммутационный аппарат» — широкое функциональное понятие;

«конкретный вид коммутационного аппарата» — более узкая категория со своими признаками и назначением;

«конкретное изделие» — реальное техническое устройство с определенными характеристиками.

Такое разделение помогает читать нормативные и технические материалы без подмены одного понятия другим.

Частые ошибки в понимании понятия

«Коммутационный аппарат — это любой аппарат в щите»

Нет. Расположение оборудования не определяет его функциональный класс. В щите могут находиться устройства различного назначения.

«Коммутационный аппарат — это только выключатель»

Выключатели относятся к коммутационной аппаратуре, однако сама категория шире.

«Если аппарат отключает цепь, значит он обязательно является защитным»

Не обязательно. Отключение может быть обычной рабочей операцией, а не реакцией на аварийное или ненормальное состояние.

«Любой коммутационный аппарат выполняет одинаковые операции»

Нет. Разные виды оборудования рассчитаны на разные функции и условия коммутации.

«Главное — количество полюсов и внешний вид»

Эти характеристики сами по себе не раскрывают функциональное назначение аппарата.

Как правильно читать упоминание коммутационного аппарата в ПУЭ

При встрече этого термина полезно смотреть не на привычное бытовое название устройства, а на функцию, которую описывает конкретное положение Правил.

Следует понимать:

• какая электрическая цепь рассматривается;
• для чего в ней требуется коммутация;
• идет ли речь только об отключении или также о включении;
• упоминаются ли защитные либо управляющие функции;
• назван ли в тексте конкретный вид аппарата или оставлено обобщающее понятие.

Такой подход позволяет избежать ситуации, когда общее нормативное понятие ошибочно отождествляется с одним знакомым устройством.

ПУЭ используют термин «коммутационный аппарат» в разных разделах именно как функциональное обозначение электрического оборудования. Нормативная терминология стандартов раскрывает базовый признак этого класса: назначение для включения или отключения тока в одной либо нескольких электрических цепях.

Главное о понятии коммутационного аппарата

Коммутационный аппарат — это не отдельное бытовое название и не синоним автоматического выключателя. Это широкая электротехническая категория оборудования, связанная с включением, отключением и изменением состояния электрических цепей.

Для правильного понимания термина достаточно помнить несколько принципов:

• основная функция связана с коммутацией электрической цепи;
• один термин охватывает несколько разновидностей оборудования;
• конкретные виды аппаратов различаются назначением и дополнительными функциями;
• защитная функция и коммутационная функция могут сочетаться, но не являются одним и тем же;
• внешний вид устройства не определяет его место в электротехнической классификации;
• при чтении ПУЭ значение аппарата следует определять по его функции в рассматриваемой цепи.

Такое понимание позволяет точнее воспринимать формулировки Правил устройства электроустановок и технической документации. Вместо попытки заменить термин названием одного знакомого прибора следует рассматривать коммутационный аппарат как функциональный класс электротехнических устройств, объединенных общей задачей — управляемым изменением состояния электрической цепи.