Переключатели на два направления: однополюсные, двухполюсные, одноклавишные

Самый простой метод управления электричеством — это включение и отключение электрических цепей их замыканием-размыканием. Вот почему все радиоэлементы которые это делают, так важны в электронных схемах. Широкая категория переключателей включает в себя все электромеханические компоненты для подключения и отключения электрических цепей, в частности тумблеры, переключатели, кнопки и клавиатуры. У каждого производителя электронных компонентов можно найти множество моделей этого типа. Но какой именно выбрать для конкретных целей?

Давайте рассмотрим на типах механических переключателей управляемых вручную, а также на их параметрах и применении в электронных схемах.

Что такое переключатель

Переключатели — элементы, которые контролируют поток электрического тока в цепи, они играют ключевую роль там, где требуется взаимодействие с пользователем. Эти элементы могут находиться только в одном из двух состояний: открытом или закрытом. В разомкнутом (выключенном) состоянии переключатель представляет собой просто разомкнутую цепь. В результате цепь разорвана, препятствуя протеканию тока. Когда он замкнут (включен), переключатель действует как нормальный проводник (имеет сопротивление, индуктивность), по которому может течь электрический ток и который замыкает цепь.

Есть много типов переключателей: тумблеры, кнопки, клавиши, клавиатуры, мембраны. Каждый тип переключателя имеет набор уникальных функций, которые отличают его от других. К характерным особенностям относятся их механические параметры (способ переключения, количество управляемых цепей) и электрические (сопротивление, максимально допустимый ток, индуктивность, паразитная емкость и другие).

Подключение генератора на перекидной рубильник

Подключение генератора через переключатель АВВ
Для организации сцепки понадобятся два модульных контакта или электрическая перекидка на 7 контактов. Пара из них должна быть нормально замкнутая, а пара – нормально разомкнутая. Подключение осуществляется так:

1. Требуется ввести крайний контакт переключателя на ввод линии и кабеля станции.
2. Средний контакт подводится к потребителю.
3. Рубильник ставится в исходное положение – подсоединение к основной сети.
4. В процессе переключения питание подается с генератора.
5. Переключатель устанавливают в щитке управления.
6. Для прогрева системы и подачи питания после активации генератора ставится реле времени.
7. Резервный контактор запитывается через основной коммуникатор ввода посредством нормально замкнутого контакта.

Процессы переключения реализуются пользователем. Он ставит рубильник на нейтральный режим в случае падения напряжения. При его возобновлении активируется первый контакт, размыкая цепь питания второго ввода.

Метод переключения

Чтобы перейти из одного состояния переключателя в другое, необходимо выполнить какое-то физическое действие, которое заставит физическое состояние компонента измениться. Способ активации переключателя — одна из его самых отличительных особенностей. Простейшее разделение может быть выполнено на границе переключателей, активируемых человеком, и переключателей, которые используют другие силы или явления для изменения своего положения. Активация переключателя может осуществляться путем скольжения, нажатия, вытягивания, вращения или любого другого действия, чаще всего с помощью руки / пальцев. Но на рынке также есть кнопки, активируемые ногой, или специальные элементы, активируемые, например, локтем — даже для нажатия языком, предназначенный для людей с ограниченными возможностями.

Переключающие элементы, использующие физические явления отличающиеся от движения человека, могут активироваться, допустим, температурой (термостаты), давлением (реле давления), магнитным полем (герконы) и так далее. Они чаще всего используются в качестве элементов безопасности или управления в системах регулирования. Хотя механические характеристики этих типов компонентов полностью отличаются от переключателей, активируемых человеком, они описываются теми же электрическими параметрами, что и другие переключатели.

Сфера применения

Вольтамперметр

Главным образом фазовый переключатель используется для подключения резервной линии питания, что, в свою очередь, гарантирует бесперебойное функционирование техники. Переключение на резервную линию питания автоматически выполняется только в тот момент, если одна из фаз трансформатора перегружена.

Применение фазового переключателя в офисах и на производстве используется для обеспечения работы автоматизированных систем, отслеживающей и управляющей аппаратуры, диспетчерского оборудования, средств связи, систем вентиляции.

В медицине переключатель фаз автоматический применяется для работы такой техники, как аппараты жизнеобеспечения, ходильные установки для хранения лекарственных препаратов.

Кроме того, фазовый переключатель используется для постоянного функционирования техники, применяемой в частных домах и квартирах, для бесперебойной работы:

• газовых котлов;
• охранных систем;
• современных комплексов управления домом;
• видеонаблюдения.

Стабильная и нестабильная кнопка

Все переключатели попадают в одну из двух категорий: мгновенные (моностабильные) или фиксированные (бистабильные). Кнопка мгновенного действия (моностабильная) — это переключатель, который не имеет стабильного положения замыкания (хотя есть также переключатели, которые замкнуты по умолчанию). Это означает, что цепь замыкается только на мгновение, пока оператор каким-то образом воздействует на переключатель, затем тот переключатель возвращается в состояние по умолчанию. Большинство переключателей называемых кнопками, относятся к категории переключателей мгновенного действия.

Есть переключатели защелкивающиеся (стабильные) кнопки, но они, по сути, представляют собой узкую группу этих элементов, поэтому, когда мы обычно говорим о кнопках, то имеем в виду именно кнопку мгновенного действия.

С другой стороны, тумблеры ведут себя так же, как выключатели света на стене — они остаются в одном состоянии, пока не переключатся в другое, в котором они затем остаются, пока действие не будет выполнено снова.

Пере- или выключатель

Если необходимо управлять одним источником света с разных сторон, следует устанавливать переключатель. Затем выбирают тип устройства – выключатель проходной и перекрестный. Первый позволяет отключать лампу из двух разных точек, второй – из трех и более. Чтобы установить последний тип и правильно развести провода, лучше пригласить профессионального электрика.

При подключении нескольких переключателей в разных точках квартиры или помещения, следует сохранять план соединения электропроводки. В противном случае, если потребуется ремонт или перепланировка, будет сложно установить все варианты контактов розеток и иных элементов.

Можно ли использовать переключатель как выключатель

В процессе использования возникают разные ситуации. Например, после покупки квартиры выяснилось, что прежние владельцы установили переключатели в нескольких комнатах, а теперь их функционирование не нужно.

Чтобы перенаправить действие устройства, достаточно не использовать третий контакт, который переводит поток электричества в другое русло. В первую очередь определяют полную цепь электросети, замыкающейся данным переключателем. Затем второстепенные контакты изолируются. После этого механизм перестанет перенаправлять ток и начнет работать как обычный выключатель.

Полюса и позиции переключателей

Коммутатор должен иметь как минимум два контакта — один работает как обычный вход, другой как обычный выход, но это относится только к простейшей версии переключателя. Чаще всего у переключателя больше двух контактов. Есть вообще много различных конфигураций переключателей, которые описываются количеством цепей и положением.

1. Количество полюсов в переключателе определяет количество отдельных цепей которыми он может управлять. Однополюсный переключатель может управлять только одной цепью, а четырехполюсный может управлять четырьмя разными цепями одновременно.
2. Количество положений переключателя определяет, к скольким контактам может быть подключен каждый полюс переключателя. Например, если переключатель имеет два положения, каждая цепь (полюс) в переключателе может быть подключена к одному из двух контактов.

Зная сколько полюсов и положений у переключателя, можно более точно классифицировать его и представить его принципиальную схему (и наоборот). Обычно переключатели относятся к одной из категорий:

• однополюсные одноконтурные — SPST,
• однополюсные двухконтурные — SPDT,
• двухполюсные двухконтурные — DPDT.

Конечно есть переключатели и с большим количеством полюсов и коммутируемых цепей.

Принцип работы

Так как проходные переключатели электрические на 2 положения имеют на один контакт больше в сравнении с классическими выключателями, то схема подключения этих устройств несколько сложнее. При нажатии на клавишу замыкается одна цепь, а вторая в этот момент размыкается. Таким образом, устройство не имеет положения «выключено», а рассчитано на два рабочих состояния:

• Подключение входа к выходу № 1.
• Вход соединен с выходом № 2.

На корпусе фирменных устройств находится схема его подключения, что упрощает задачу. Если же был приобретен дешевый продукт, то чаще всего приходится вызвонить контакты. Это обязательно следует сделать, так как некоторые недобросовестные производители зачастую путают контакты во время сборки, и переключатель не будет нормально работать.

Вызваниваются контакты с помощью цифрового или стрелочного прибора. В первом случае при замыкании клемм будет подан звуковой сигнал, а во втором стрелка отклонится вправо до упора. Эти манипуляции необходимы для того, чтобы обнаружить общий контакт.

Переключатели SPST

Однополюсный, одноконтурный SPST переключатель имеет один вход и один выход, по умолчанию он может быть замкнут или разомкнут. Он используется в качестве переключателей или кнопок мгновенного действия на клавиатуре. Кулисный переключатель SPST и его принципиальная схема показаны на рисунке далее.

Особенности применения трехпозиционного переключателя

Трехпозиционный перекидной рубильник

Трехполюсный рубильник подходит для подсоединения резервного питания к домашней линии. Он используется только после отключения нагрузки. Генератор понадобится активировать и выставить в рабочее положение. Затем нужно подсоединить к нему домовую сеть. При проведении ремонтных работ рубильник будет использоваться как разъединитель.

Монтаж устройств

Перекидное электрооборудование устанавливает в распредщите. Для внутреннего монтажа подходят модели с пластиковым корпусом, для наружного – металлический. Внутри коробов есть специальная DIN-рейка для рубильников. Монтаж приборов выполняется следующим образом:

1. Модели, выключающиеся под воздействием нагрузки, устанавливаются вертикально.
2. Подбирается тип шин и проводов. Их сечение должно соответствовать токовому номиналу переключателей.
3. Шины и провода подводятся на неподвижные контакты.
4. Элементы плотно зажимают клеммами для надежности контактов и устранения возможности перегрева.
5. Резьбу гаек покрывают вазелином.
6. Контактные гайки затягиваются плавно. После первого поворота гаечного ключа гайку ослабляют, а потом аккуратно затягивают.
7. На поверхность контактных ножей наносится касторовое масло, которой предотвратит их заклинивание в стойках.
8. Производится заземление металлических нетоковедущих элементов на внешней части короба.

Порядок включения

Перед подключением необходимо остановить вводной автомат

Трехпозиционные, или пакетные устройства выпускаются без разъединителя. Они подключаются так:

1. Остановка вводного автомата.
2. Установка рукоятки прибора на генераторную линию.
3. Выключение автомата нагрузки.
4. Подсоединение кабеля переключателя к генераторной розетке.
5. Запуск генератора, ожидание прогрева (2 мин).
6. Подача питания на рубильник.
7. Включение автоматов нагрузки.

Автоматы ставятся на каждый из вводов.

Переключатели SPDT

Другой распространенный тип переключателя — SPDT, который представляет собой элемент с одним полюсом, но с двумя цепями. Он имеет три контакта: один общий и два, между которыми переключается сигнал с общего контакта. SPDT идеально подходит для выбора, например, между двумя источниками питания или двумя источниками сигналов. Он позволяет легко подключить одну из двух цепей к общему элементу.

Самые простые SPDT выполнены в виде ползунковых переключателей. На рисунке показан пример ползункового переключателя со схематической диаграммой этого элемента.

Принцип действия

Принцип действия переключателя Чтобы понять, что такое переключатель, требуется рассмотреть принцип его работы и назначение. Устройство служит для перенаправления потока электричества на другую цепь – одна цепь разъединяется и одновременно замыкается другая. Поэтому минимальное количество контактов для такого прибора – три. Для механизмов с двумя и более «клавишами» число удваивается.
Переключатель – это коммутатор между электрическими проводниками реверсного напряжения. Назначение – управление одним источником света из разных мест. В основном используют для помещений со значительной площадью, например, стадионы, производственные цеха или склады.

Переключатели DPDT

Двухполюсный переключатель с двумя цепями — DPDT, похож на два переключателя SPDT, которые могут управлять двумя отдельными цепями, но механически связаны друг с другом и переключаются вместе. Переключатель DPDT имеет шесть контактов. На рисунке показан кулисный переключатель с такой конструкцией и его принципиальная схема.

Переключатели DPDT идеально подходят для переключения, например, симметричных сигналов или любых других, где необходимо коммутировать сразу две линии. Кроме того, такие выключатели часто используются для отключения электропитания от устройств 220 В — отключаются обе линии одновременно (фазный и нейтральный провод), поскольку обычно неизвестно на какой линии находится фаза.

Схема подключения

После покупки у вас может возникнуть трудности с тем, как подключить переключатель фаз. Если у вас нет опыта работы с электричеством, лучше не стоит пробовать, так как вам придется работать с высоким напряжением в трёхфазной сети – 380 Вольт. Кроме того неправильное использование и подключение подобного оборудования может привести к замыканию между фазами.

Переключатель фаз – это модульный прибор, который устанавливается в щиток на объекте на дин рейку. Перед ним устанавливается трёхфазный автоматический выключатель. После монтажа первичной цепи переходим к выходным. Но как подключить вторичные цепи зависит от модели переключателя. Схема подключения обязательно указывается в техническом паспорте или другой подобной документации и может отличаться от производителя к производителю.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором более подробно рассказывается, что такое переключатель фаз и как его подключить в щитке:

Переключатель фаз – бюджетный способ повысит стабильность подачи электроэнергии, особенно актуально это может быть за городом в коттедже, в дачном поселке, где обычно бывают перебои с электричеством. Мы рассказали о том, как подключить и где установить, а также обо всех параметрах таких устройств. Выбор бесперебойной подачи остаётся за вами исходя из потребностей и бюджета.

Будет полезно прочитать:

• Как выбрать ИБП для дома
• Что такое реле контроля фаз
• Для чего нужен кулачковый переключатель

Многополюсные переключатели

Переключатели с большим количеством полюсов не очень распространены, но доступны во многих удивительных конфигурациях. Они описываются аналогично однополюсным или двухполюсным выключателям / переключателям цепи, с заменой первой буквы (S или D) числовым обозначением. Так можно представить, например, переключатель 4PDT, который может управлять четырьмя отдельными цепями с двумя положениями на цепь. Пример такого переключателя вместе со схемой показан на рисунке далее.

Аналогичная ситуация и с переключателями с большим количеством позиций. Если четырехконтурный переключатель можно установить, например, в одно из четырех положений, он будет обозначен как 4P4T. Как будет выглядеть переключатель SP12T? Это может быть поворотный переключатель (типа галетный), у которого 1 полюс 12 положений.

Бытовое использование

Использование переключателя на лестничных пролетах
Монтаж или перепланировка электропроводки подразумевает функциональность и удобство использования. Поэтому перед установкой составляется план, в котором прописывают общее количество лампочек, выключателей и розеток. Переходные устройства подходят для подключения в следующих ситуациях:

• многоуровневые здания – переключатели позволят отключать свет на любом этаже;
• длинные коридоры – включить лампы можно будет вначале, а выключить в конце;
• спальни – если установить один механизм у входа, а второй около кровати, не нужно будет вставать, чтобы отключить основной свет.

Монтаж и механические параметры

Коммутатор можно встроить в схему разными способами. Основным делением в этом отношении является разделение на элементы для панельного монтажа и на печатной плате. Это не строгая классификация, так как есть много переключателей припаянных к печатным платам, но предназначенных для применения в панелях.

Как и большинство электронных компонентов, их можно разделить на компоненты для поверхностного монтажа (SMD) или компоненты для сквозного монтажа (THT). Элементы для сквозной сборки обычно больше, THT позволяет передавать более высокие механические нагрузки. Переключатели SMD меньше чем их аналоги THT, обычно намного ниже по высоте, занимают меньше места на печатной плате и требуют небольшого усилия для переключения.

Выключатели панельного монтажа снабжены элементами, позволяющими монтировать их в корпусе. Обычно они имеют резьбовые корпуса, которые позволяют затягивать их гайкой, но производители также используют и другие решения. Выводы адаптированы для THT, SMD или кабельной сборки.

Устойчивость к условиям окружающей среды

Панельные переключатели часто подвергаются воздействию окружающей среды. Основные угрозы для этих элементов: пыль и влага. Класс IP, присвоенный переключателю, указывает на устойчивость его к этим факторам. Степень защиты и классы IP определены в стандарте IEC 60529.

Класс IP описывается двумя числами, записанными в формате IPxy, где x — первая характеристическая цифра, обозначающая защиту от доступа внутрь корпуса, а также защиту от проникновения пыли внутрь. А y — вторая характеристическая цифра, указывающая на водонепроницаемость переключателя.

Самый низкий класс защиты IP00 означает устройство без защиты от доступа внутрь, в данном случае кнопки. Класс защиты указывает например размер тел, которые могут попасть внутрь кнопки, или защиту от пыли. В случае защиты от проникновения воды уровни защиты меняются начиная от капель воды (степень 1) до защиты от затопления мощной струей воды под давлением (100 бар при температуре 80 ° C). в соответствии с DIN 40050 (класс 9). Самый высокий класс защиты — IP69.

Так же как класс IP определяет устойчивость к пыли и влаге, класс IK определяет устойчивость элементов к механическим повреждениям, так называемую антивандальную стойкость. Стандарт IEC 62262 определяют механическое сопротивление элементов как количество энергии механического удара, которое данный элемент может выдержать без повреждений. Стандарт также определяет высоту, с которой элемент может упасть без повреждений и других механических испытаний. Деление идёт на классы от IK00 — элемент совершенно не устойчивый к механическим повреждениям, до IK10, где элемент может выдерживать удар с энергией до 20 Дж (стальной шарик весом 5 кг и радиусом 50 мм, падающий с высоты 40 см).

Исполнение и устройство

По степени защиты пакетный переключатель может быть представлен тремя типами изготовления:

• Открытый — для монтажа в непыльных помещениях, в местах, исключающих случайное прикосновение к токонесущим элементам прибора.
• Защищенный, в котором клеммы укрыты пластмассовым кожухом, препятствующим попаданию внутрь устройства посторонних предметов и не допускающим поражения персонала электрическим током.
• Герметический с пластмассовым кожухом и резиновыми уплотнениями, предохраняющими от попадания влаги.

Основу конструкции любого «пакетника» составляют одна или несколько неподвижных контактных групп и переключающий механизм. Каждая неподвижная секция (пакет) имеет клеммы для подключения электрических проводов. Переключающие контакты закреплены на подвижной втулке квадратного сечения, расположенной внутри устройства. Пакеты, чередуясь с изоляционными шайбами, стягиваются между собой соединительными шпильками. Передняя и задняя секции закрываются крышками: сзади — глухой, спереди — с отверстием для выходного вала подвижной группы, на который крепится рукоятка управления.

Электрические параметры переключателей

Основные электрические параметры переключателей это номинальное напряжение и ток, сопротивление контактов и максимально допустимое количество перемещений переключателя (операций переключения).

• Номинальное напряжение — максимальное напряжение которое может выдержать выключатель. Это определяется многими факторами, включая изоляционные материалы, расстояние открытых контактов, скорость разъединения и соображения безопасности.
• Номинальный прямой ток — максимальный постоянный ток (или переменный), который переключатель может пропускать через замкнутые контакты. Этот ток ограничивается в основном нагревом переключателя из-за потери контактного сопротивления.
• Контактное сопротивление — электрическое сопротивление через которое протекает ток в замкнутом переключателе. Поскольку контакты переключателя не являются непрерывным проводником, контактное сопротивление больше, чем у сопоставимого непрерывного проводника. Из-за этого могут возникать падения напряжения, особенно при более высоких токах.
• Количество срабатываний — расчетное максимальное количество замыканий переключателя, после которого электрические и другие параметры могут ухудшиться. Поскольку переключатель является механическим элементом, каждое его движение вызывает определенную степень износа механизмов внутри этого элемента, что приводит к ухудшению параметров переключателя.

Правила выбора оборудования

При выборе автоматического фазового переключателя следует обращать на следующие технические характеристики устройства:

1. Допустимые параметры тока. Это наиболее важный показатель при выборе фазового переключателя. Не следует выбирать модель, параметры тока которой значительным образом превышают номинал вводного автомата;
2. Функционал регулировки. Как правило, на бюджетных моделях трёхфазных переключателей данный функционал вообще отсутствует. Это говорит об отсутствии возможности осуществления регулировки порога показателей минимального и максимального напряжения электросети. Помимо этого в современных моделях переключателей производителями предусмотрен таймер, который настраивается пользователем для выполнения попытки перехода на основную фазу через определенный временной интервал;
3. Индикация и отображение показателей работы и настройки прибора. Простые модели переключателей имеют минимальную световую индикацию. Более современные устройства оснащены не только сегментным индикатором, но также и LCD дисплеем, который отображает основные параметры настроек прибора, величину напряжения, фазу к которой выполнено подключение.

Как сделать диммер для паяльника

Часто так бывает, что уже имеющийся фазовый переключатель не может выполнить поставленные задачи. Данная проблема может быть решена:

• приобретением фазового переключателя, рассчитанного на большие показатели тока;
• установкой коммутатора (электромеханический), при этом он должен быть подключен таким образом, чтобы к его выходным клеммам был подсоединен контактор или катушечный пускатель.

Важно! Необходимо внимательно изучить технические показатели оборудования. Существуют большие различия не только между бытовыми и промышленными переключателями, но и у похожих по сфере применения приборов.

Клавиатуры

Клавиатура — это матрица кнопок, которая чаще всего используется для ввода данных в устройство. Типичным примером является буквенно-цифровая клавиатура компьютера, которая вместе с мышью используется для управления ПК. Есть много типов клавиатур и множество технологий, по которым производят для них кнопки. Одним из наиболее распространенных типов клавиатур является мембранная клавиатура.

Она состоит из склеенных между собой тонких диэлектрических и проводящих слоев. Нажатие на поле заставляет два слоя укорачиваться соединяясь вместе, тем самым замыкая цепь кнопки. Эти типы клавиатур, помимо компактности, отличаются невысокой ценой. Но это связано с пониженным комфортом пользователя — малый ход и как правило отсутствие тактильной связи ухудшают комфорт использования. С другой стороны, механические клавиатуры, обеспечивающие заметный ход, обеспечивают гораздо больший комфорт, но они дороже и сложнее в изготовлении.

Клавиатуры можно найти на многих устройствах, особенно там где требуется ввод данных. Наиболее распространены цифровые клавиатуры, которые можно найти в электронных замках, домофонах или банкоматах. В последних часто устанавливают клавиатуры с повышенной устойчивостью к повреждениям, так называемая антивандальная защита.

Основные виды АПФ

В современных сетях нашей страны наиболее распространены модели переключателей PF 431 и PF 451. Рассмотрим их более подробно.

PF 431

Этот прибор обеспечивает надежную защиту бытовой аппаратуры от скачков напряжения на фазных жилах. Он может устанавливаться вместе с кондиционерами, холодильниками и морозильными камерами, компьютерами, системами сигнализации и видеонаблюдения и другой аппаратурой, которая должна непрерывно снабжаться электроэнергией.

Устройство работает по следующему принципу. Ко входу АПФ подключается трехфазное напряжение, к выходу – однофазная сеть с параметрами 220В, 50Гц. Прибор осуществляет контроль выходной разности потенциалов, и если она выходит за установленные пределы, подключает линию к фазной жиле, параметры которой соответствуют норме. При этом контроль за приоритетным проводником, которым для этой модели является L3, не прекращается.

Когда напряжение на ней нормализуется, происходит обратное подключение. Если разность потенциалов на L3 стабильна, переподключения питания на резервные фазы происходить не будет.

PF 451

Это устройство предназначено для обеспечения стабильности питания однофазных линий. Оно используется с различной бытовой аппаратурой, как и PF 431, и работает по аналогичному принципу, который незачем описывать повторно. Основная разница между ними заключается в том, что у PF 451 приоритетная фаза отсутствует. Поэтому для подключения всегда выбирается линия с оптимальными показателями напряжения.

Принцип работы и монтаж электроцепи на основе переключателя фаз на видео: