Что такое кулачковый переключатель и для чего он нужен: устройство и особености конструкции

Сложные электрические цепи зачастую содержат несколько основных элементов с разными функциями.

В нужные моменты их необходимо переключать между собой. Для этого электрики используют коммутационный прибор под названием кулачковый переключатель. Основное применение его состоит в регуляции параметров двигателя.

Рассмотрим подробнее основные свойства и конструкцию прибора. Также ознакомимся с возможными вариантами использования.

Что из себя представляет

В общем кулачковый выключатель представляет собой электрический прибор, который допускает использование при любых типах тока. Основная функция его состоит в переключении цепей управления электрическими устройствами.

Что касается вариативности в значениях допустимого напряжения, то оно достаточно широко.

Так, прибор может работать как при сравнительно низких значениях в 50 Вольт, так и при значительных нагрузках в 500 Вольт в случае использования сети переменного тока или 220 Вольт для постоянного типа электричества.

Важным условием долгой службы и выносливости выключателя является качество его конструктивных материалов.

Слой изоляции и сами проводники сделаны из высококачественного сырья. Все этапы производства выполнены по последнему слову техники. Это обеспечивает малогабаритность прибора.

Также благодаря подобранному сочетанию материалов повышается невосприимчивость к возможным перегрузкам и обеспечивается высокий уровень коммутационных способностей.

С целью предотвращения неполадок, связанных с короткими замыканиями, используется предохранительный элемент.

Недостатки кулачковых механизмов

Самым заметным минусом служит сложность и высокая себестоимость производства деталей механизма. Наиболее трудоемким является изготовление управляющего профиля. Технологический процесс начинается с отливки заготовки из высокопрочных стальных сплавов, обладающих особой устойчивостью к переменным механическим напряжениям, истиранию и перепадам температуры. Далее требуется провести высокоточную механическую обработку с последующей шлифовкой и полировкой поверхностей. Упрочнение рабочей поверхности достигается термообработкой и цементацией. Такие распредвалы или кулачки привода масляного насоса обходятся дорого, но зато смогут отработать сотни тысяч километров пробега.

Еще одним минусом считается небольшая нагрузка, которую может толкнуть толкатель. Это происходит из-за большого трения в сопряжении пары, кроме того, возникают значительные боковые нагрузки на шток. Этот недостаток ограничивает мощностные возможности исполнительного органа устройства.

Для борьбы с этим недостатком используют роликовый толкатель, размещенный на шариковом или игольчатом подшипнике. Для крупных двигателей с большим диаметром клапанов и мощными возвратными пружинам используют коромысленную схему. Разная длина плеч коромысла работают как рычажная система, трансформируя больший ход на одном плече в большее усилие на другом.

Особенности конструкции

Основной принцип устройства выходит из самого названия. Так, вся работа происходит благодаря наличию так называемых «кулачков», которые воздействуют на толкатель.

Если же углубиться в саму конструкцию, то можно увидеть, что переключатель состоит из целой группы элементов коммутации.

Воздействуя определенным образом на каждую из них, происходит изменение работы и выбор схемы включения. Для каждого из подтипов переключателей кулачкового характера работы используется своя программа коммутации.

Она определяет начальное и последующие положения кулачков и основных контактов. Вся конструкция и проводники находятся в пластмассовой оболочке. Материал, из которого ее производят – меламин.

Оболочка такого типа защищает начинку от влияния электрической дуги и токов вихревого типа. Благодаря механическому соединению кулачков между собой имеется возможность одновременного выключения нескольких контактов.

Что касается материалов, из которых делают проводники, то в большинстве переключателей это серебро. Данное сырье преобладает над медью по большинству необходимых параметров.

Благодаря возможности выдерживать электрическую дугу, серебряные проводники гарантируют качественное переключение и долгий срок эксплуатации.

Для качественного переключения также необходима фиксация кулачков в заданном положении. Надежность этого гарантируют фиксирующие механизмы привода. Для самой ручки переключателя существует несколько граничных положений.

Для четкости переключения между ними в конструкции используют ограничитель движения. Сам привод имеет вид прута квадратного поперечного сечения.

Для обеспечения качественной работы при допустимых нагрузках его изготавливают из металла. Особенно этот пункт важен при переключении электрического двигателя. На внешней стороне корпуса имеется рукоятка переключения. Она должна иметь надежную изоляцию.

Принцип работы переключателя

Как говорилось выше, кулачковый переключатель работает благодаря переключению при помощи рукоятки на определенную группу контактов прибора. Так, во время одного оборота ручки происходит вращение внутреннего привода вокруг оси.

В результате он приводит в действие несколько кулачков. Далее происходит воздействие и последующее замыкание некоторой группы контактов, которая отвечает выбранному положению переключателя.

Подробнее принцип работы и замыкания контактов описаны для каждого переключателя отдельно и данная информация содержится на его схеме подключения. Далее, когда переключатель занимает предполагаемое положение, вступает в работу механизм фиксации.

Только после этого начинается работа самого электрического устройства. Аналогичным образом можно вернуть переключатель в первоначальное положение. На рынке представлены модели с автоматическим поворотом ручки или механическим.

Как подключить

Приведем пример реализации схемы управления освещением с двух мест, используя для этого переключатели Легранд (Legrand). Этот производитель выпускает надежные бытовые модели серии Cariva и Valena, цена которых ненамного отличается от стоимости обычных выключателей.

Прежде чем купить переключатели, обратите внимание на различные исполнения, они могут быть как для скрытой, так и открытой проводки, а также с подсветкой и индикацией положения на коробке (корпусе).

Напоминаем, что все работы, связанные с подключением электрооборудования необходимо выполнять только при полном обесточивании электрических цепей. Поэтому прежде, чем приступать к действиям, убедитесь в том, что электричество выключено, желательно для этого использовать специальный прибор (пробник).

Схематическая реализация поставленной задачи показана на рисунке ниже.

Синим цветом обозначен нулевой провод, красным – фаза. Заметим, что все коммутации должны выполняться именно с фазой.

Как подключается одноклавишный коммутатор, видно на нижнем рисунке.

Подключение коммутаторов для управления с трех мест выглядит следующим образом.

Как видите, одноклавишный или двухклавишный выключатель на два направления подключить не сложно, при этом он поможет сделать управление освещением в вашей квартире более комфортным.

Основное назначение

Кулачковые переключатели имеют четкое назначение. Рассмотрим подробнее все возможные варианты.

• Руководство электрическими механизмами, основная работа которых базируется на двигателях. Причем последний может иметь одну или три фазы. В этом случае переключатель может менять направление кручения или тип соединения обмоток.
• В цепях оперативного типа кулачковый переключатель выполняет роль управления и сигнализации.
• Если переключатель подключен к сварочному аппарату, то он выполняет несколько ролей, в числе которых включение и выключение, а также переключение положений.
• В группе сопротивлений обеспечивает необходимое соединение.
• В оборудованиях нагревательного назначения используется для переключения и контроля порядкаобогрева.
• В больших подстанциях с трансформаторами используется для регулирования работы привода секционного разъединителя.

Виды бытовых коммутирующих устройств

Переключатели бывают кнопочные, клавишные и поворотные. Первый вариант обычно используется только в качестве звонка у входной двери. Он для управления освещением не подходит.

А вот второй тип для включения/выключения света в жилом доме – как раз то, что надо. Поворотная разновидность больше предназначена для производственных и подсобных помещений. У таких изделий не слишком презентабельный внешний вид.

По количеству клавиш переключатели бывают:

• одноклавишными;
• двухклавишными;
• трехклавишными.

Они делятся на обычные (проходные), комбинированные и перекрестные (промежуточные). Первые имеют три контакта. У вторых эта тройка клемм увеличивается умножением на число клавиш. А у третьих входов и выходов по два. Последние предназначены для схем не с двумя, а несколькими точками включения света.

По схеме подвода проводов выключатели бывают для открытой (накладные изделия) и скрытой (встроенные аналоги) проводки. Первые крепятся на стене дюбель-саморезами, а вторые фиксируются в подрозетниках с помощью распирающих ножек.

При выборе переключателей для подсоединения по схеме проходного выключателя необходимо грамотно подобрать количество клавиш (на каждую подключаемую группу по одной). Если точек управления в планах делать две, то потребуется лишь пара обычных трехконтактных устройств.

Если этих точек нужно больше, то на каждое такое место для включения в единую систему придется дополнительно брать промежуточный перекрестный прибор.

В подавляющем большинстве случаев клавиша бытового переключателя имеет два положения на замыкание одной из цепи. Но встречаются и модификации с нулевым серединным состоянием. При таком положении оба контура оказываются разорванными.

Основные области применения

Необходимость переключения и корректировки режимов действия приборов электрического типа возникает как в домашнем хозяйстве, так и на больших предприятиях.

Это провоцирует широкое использование кулачкового переключателя. Также часто используется такого рода коммутатор на подстанциях электроснабжения и на водных типах транспорта.

Таким образом, кулачковый переключатель представляет собой довольно маленький прибор с большими возможностями. Качественная сборка и материалы гарантируют долгий срок службы.