Выключатель

Выключатель, это элемент схемы, с которого следует начинать изучение электроники и электротехники. Ведь сборка любой схемы предполагает наличие электрических соединений различных её частей. Такое соединение, в каком-то роде можно зазвать коммутацией. И в конечном итоге, когда схема уже готова, но ещё не включена, включение её производится подключением к источнику питания посредством штепсельного разъёма, просто вручную проводами, или, как это чаще принято – нажатием клавиши выключателя, о котором и пойдёт речь в этой статье.

Коммутационные устройства

Коммутационными называется категория устройств, которые предназначены для создания электрического соединения или разрыва (коммутация) сигнальных и силовых цепей в электрических схемах.

Для того чтобы было удобно и безопасно коммутировать потребители электрической энергии, в электротехнике в первую очередь, наверное, был придуман выключатель. Электрическое соединение различных частей схем иногда называют коммутацией, поэтому выключатель относят к коммутационным устройствам. В зависимости от назначения выключатели могут иметь различную конфигурацию и некоторые отличия в устройстве.

Общее обозначение контактов коммутационных устройств:

открытый (замыкающий) контактОткрытый контакт

Закрытый контактзакрытый (размыкающий) контакт

перекидной контактперекидной (переключающий) контакт

Для буквенного обозначения чаще используется комбинация символов SA с порядковой нумерацией.

Бытовой выключатель

Чаще используется в качестве стационарно установленного устройства для включения освещения жилых и нежилых помещений. Имеют как минимум один контакт с устойчивыми состояниями, переключающимися воздействием на органы управления. Таких состояний два: замкнуто и разомкнуто. Конструктивно этот тип выключателей можно разделить на клавишные, кнопочные, поворотные и тумблерные. Они характеризуются типом органа управления.

Клавишный управляется клавишей, имеющей, как правило, два устойчивых положения, определяющих замкнутое и разомкнутое состояние контактов устройства.Клавишный выключатель

 

 

 

 

 

Поворотный выключательПоворотный аналогично имеет два (четыре) устойчивых положения. Органом управления служит ручка зафиксированная и вращающаяся на оси. Ручка имеет четыре устойчивых положения при вращении её по полному кругу на 360 градусов. Каждое изменение положения ручки на 90 градусов изменяет состояние контактов выключателя.

 

 

 

Тумблерный выключательТумблерный, это полный аналог клавишного выключателя, отличающийся только органом управления, который выполнен в виде рычажка (все видели тумблер?).

 

 

 

 

Кнопочный выключательКнопочный выключатель так же оправдывает своё название. Его орган управления выполнен в виде кнопки, которая может не иметь фиксированного положения (а может и иметь). Каждое следующее нажатие кнопки изменяет состояние контактов. Внешне по такому выключателю нельзя определить, в каком положении находятся контакты.

 

 

 

По способу установки можно выделить два типа: накладные и встраиваемые выключатели. Встраиваемые имеют тонкую лицевую панель, а основная часть конструкции прячется в специально подготовленную нишу в стене. Выглядят они очень эргономично, хорошо вписываясь в интерьер. Накладные могут быть смонтированы на любую поверхность, что значительно упрощает электромонтажные работы, но они заметно выступают и, как правило, только портят вид. Их рекомендуется ставить там, где дизайн помещения играет малую роль.

Клавишные выключатели могут иметь многоклавишное исполнение с совмещёнными или полностью электрически разделёнными контактами. Каждая клавиша управляет своим контактом. Применяются для раздельного включения источников света или их групп.

Бытовые выключатели имеют небольшую нагрузочную способность, рассчитанные на включение от одного до нескольких единиц источников света одновременно. Рассчитаны на ток нагрузки до 10-15 А. Более мощную нагрузку такими устройствами в чистом виде коммутировать уже нельзя.

Приборный выключатель

Используется как встраиваемый в панель или корпус устройства, которое он включает. Конструктивно могут быть как и бытовые - клавишные, кнопочные, поворотные, тумблерные. И дополнительно – проводные. Для проводных чаще используются клавишные выключатели, конструктивно предусмотренные для крепления непосредственно на проводе, питающем устройство.

клавишный приборный выключатель Клавишный

Кнопочный приборный выключатель Кнопочный

поворотный приборный выключатель Поворотный

тумблерный приборный выключатель Тумблерный

 проводной приборный выключательПроводной

Некоторые могут вспомнить, что есть ещё устройства типа светильников или вентиляторов, которые включаются и выключаются дёрганием за верёвочку. В таких механизмах используются именно кнопочные выключатели, кто разбирал, тот знает.

Рубильник

Применяется для создания видимого разрыва элекрической цепи при её обесточивании. Не предназначен для отключения больших нагрузок. Перед снятием напряжения с цепи отключением рубильника, в ней отключаются все потребители электроэнергии для снижения тока нагрузки до минимально возможного.

Рубильники имеют рукоятку для включения и выключения. Иногда снабжаются приводом для устройства дистанционного выключения.

 

 

 

 

 

 

Автоматический выключатель

Используется в цепях с нагрузками более 5 А в качестве аппарата защиты от перегрузок и коротких замыканий и не предназначен для частой коммутации.

Автоматические выключатели чаще всего содержат в себе устройство защиты от перегрузки (теплушка) и токовой отсечки.

Защита от перегрузки срабатывает при токах превышающих номинальное значение до величины тока отсечки. Время срабатывания защиты зависит от величины тока. Чем больше ток, тем быстрей нагреется тепловой элемент устройства и тем быстрей сработает защита от перегруза на отключение выключателя. Поскольку действие защиты основано на нагреве её элементов при протекании тока, эту защиту иногда ещё называют тепловой, или просто – теплушкой.

Токовая отсечка предусматривает немедленное отключение при токе, достигшем или превысившем значение уставки токовой отсечки. Часто у автоматических выключателей встречается уставка токовой отсечки, равная десятикратному значению номинального тока устройства.

Практически все автоматические выключатели имеют устройства гашения дуги, возникающей между размыкающимися контактами в моменты коммутации значительных токов.

Автоматические выключатели (автоматы) могут иметь самое разнообразное конструктивное исполнение. Это связано с широким диапазоном коммутируемых нагрузок и сферы использования. По числу одновременно коммутируемых цепей производятся автоматы одно, двух, трёх и четырёхполюсные. Одно и двухполюсные чаще применяются для коммутации цепей однофазной, трёх и четырёхполюсные – трёхфазной нагрузки.

 Одно и двухполюсный

 Трёхполюсный

 Четырёхполюсный автоматы.

Автоматические выключатели для коммутации больших нагрузок, например, отходящего фидера подстанции, выполняются в основном в трёхполюсном варианте, как наиболее практически значимом.

 

 

В последние годы получили широкое распространение автоматические выключатели дополнительно снабжённые дифференциальной защитой, которая позволяет обесточивать электрическую цепь при появлении утечки тока на землю. Эти выключатели получили свою кличку – дифавтоматы. Они прекрасно выполняют функцию устройства защитного отключения (УЗО) и в определённых случаях способны предупредить пожар или защитить от поражения электрическим током людей.

Все автоматы выпускаются на напряжения до 1 кВ.

 

 

Высоковольтный выключатель

Применяется для коммутации цепей высоких напряжений выше 1 кВ. Имеют практическое значение для устройства распределительных сетей и подстанций напряжением выше 1000 В.

Как правило, такие выключатели дорого стоят, требуют оборудования дополнительными устройствами автоматики и защиты и периодического обслуживания.

Наибольшее распространение ранее получили масляные выключатели. В них рабочей средой контактов является масло, имеющее специальные диэлектрические и механические свойства.

  

 

Сегодня широко выпускаются вакуумные и элегазовые выключатели, которые гораздо более компактны и чисты в эксплуатации.

 

Для коммутации незначительных нагрузок в высоковольтной технике иногда применяют выключатели нагрузки. Они имеют конструкцию похожую на рубильник с дистанционным приводом выключения, но дополнительно снабжены дугогасящими устройствами.

 

Более простые устройства типа отделителей и разъединителей применяются так же для коммутации высоковольтных цепей, но уже при снятой нагрузке.

К коммутационным устройствам также относятся и всевозможного рода контакторы, пускатели, реле и т.п., но все они не могут использоваться в качестве выключателя как самостоятельные элементы, поэтому их мы здесь рассматривать не будем.