Устройство выключателя: принцип работы и конструктивные варианты исполнения

Зачем нужны автоматы?

Автоматические выключатели – аппараты, предназначенные для защиты силового кабеля, точнее, его изоляции от оплавления и нарушения целостности. Автоматы не защищают владельцев техники от ударов и не оберегают само оборудование. Для этих целей электросеть оснащают УЗО. Задача автоматов предотвратить перегрев, сопровождающий поступление сверхтоков на вверенный участок цепи. Благодаря их использованию не будет оплавлена и повреждена изоляция, значит, проводка будет действовать в нормальном режиме без угроз возгорания.

Работа автоматических выключателей заключается в размыкании электрической цепи в случае:

появления ТКЗ (в дальнейшем токов короткого замыкания);
перегрузки, т.е. прохождения по защищаемому участку сети токов, сила которых превышает допустимое эксплуатационное значение, но не является ТКЗ;
ощутимого снижения или полного исчезновения напряжения.

Автоматы охраняют следующий за ними участок цепи. Проще говоря, устанавливаются на вводе. Оберегают они линии освещения и розеток, магистрали подключения бытового оборудования и электродвигателей в частных домах. Линии эти прокладываются кабелем различного сечения, ведь питается от них техника разной мощности. Следовательно, для защиты участков сети с неравнозначными параметрами нужны устройства защиты с неравнозначными возможностями.

Казалось бы, можно без лишней мороки приобрести самые мощные приборы автоматического выключения для установки на каждую из линий. Шаг в корне неверный! А результат его проложит прямую «тропинку» к пожару. Защита от причуд электротока – дело тонкое. Потому лучше узнать, как выбрать автоматический выключатель, и установить аппарат, разрывающий цепь, когда в этом возникает реальная потребность.

Автоматы с заниженными характеристиками тоже преподнесут немало сюрпризов. Будут бесконечно разрывать линию при запуске техники и в итоге сломаются из-за многократного воздействия на них слишком больших токов. Контакты спаяются, что называется «залипнут».

Герметичные

Особый тип выключаталей — герметичные выключатели, предназначенные для установки в помещениях с повышенной влажностью или запыленностью: в банях, саунах, душевых. Также, как и влагозащищенные розетки, они классифицируются по степени защиты. Так, выключатель, который устанавливается в ванной или душевой, должен иметь класс защиты не менее IP-44. Подробнее о классах защиты читайте в нашей статье.

11. Выключатель со встроенным датчиком движения

Как понятно из названия, выключатель, а точнее, подключенный к нему датчик, реагирует на движения: свет включается, когда в поле зрения сенсора оказывается человек, и выключается, когда тот из него исчезает. Чаще всего принцип работы таких датчиков строится на отслеживании инфракрасного излучения.

Выключатели со встроенными датчиками движения экономят электроэнергию. С помощью них можно также регулировать интенсивность освещения, включать прожекторы, сирену, камеры видеонаблюдения и контролировать прочую полезную технику. К сожалению, цена у этих супермеханизмов соответствующая.

Полезные советы

Для ванной и кухни используйте герметичные выключатели с классом защиты от влаги и пыли не ниже IP – 44
В детскую гармонично впишутся веревочные выключатели: малыш с легкостью дотянется до шнурка и сможет быстро включить свет в темноте, если ночью ему вдруг приснится страшный сон
Для гостиной лучше всего подойдут диммеры, так как для просмотра телевизора и для чтения книги нужно разное количество света
Для вашего же удобства лестничные пролеты в частном доме стоит оборудовать либо проходными переключателями, либо выключателями со встроенными датчиками движения

Автоматические выключатели: маркировка и обозначения

Существует много видов автоматов, к примеру, старого типа — АЕ20ХХХ.

Например, для автомата АЕ2044 маркировка расшифровывается так: 20 — разработка, 4 — 63 А, 4 — однополюсный с тепловым и электромагнитным расцепителем. Устройства отличаются по характерному черному цвету карболитового корпуса.

Схема маркировки автоматов стандартизована. Ее главной целью является наиболее понятно донести до сведения пользователей основные параметры устройства.

Маркировка автоматических выключателей читается на корпусе сверху вниз.

Изготовитель или товарный знак — Schneider, ABB, IEK, EKF.
Номер серии или каталога (серии S200У, SH200 компании ABB).
Время-токовая характеристика (А, В, С) и номинал в амперах (I_ном.).
Номинальное напряжение.
Предельно допустимые величины токов отключения при к. з.
Класс токоограничения.
Артикул производителя, по которому можно найти данный тип автомата по каталогу.

На картинке ниже показано, как производится маркировка автоматических выключателей ABB и Schneider.

Кнопка размыкания маркируется или обозначается красным цветом. Если она всего одна и выполнена нажимной, то вдавленное положение означает, что цепь замкнута.

Маркировка автоматических выключателей у основных производителей содержит QR-коды, где отражается вся информация о модели. Их наличие является своеобразной гарантией качества.

Независимая подсветка

При таком подключении включаться освещение коврика будет только со стороны открытой двери. Это удобно при посадке пассажира, когда нужно осветить конкретную сторону. Для такого подключения вам понадобится минимальное количество провода. Достаточно с каждой стороны подключить ленту плюсом к прикуривателю, а минусом на концевик двери. Подключить минусовой провод можно через отверстие в кузове, через которое пропущены все провода, подходящие к двери. На некоторых моделях для этого придется разобрать панель. Так делают с двух сторон. Это позволяет максимально экономично сделать подсветку.

От габаритов. В таком случае свет под ногами будет гореть, пока у вас включены внешние осветительные приборы. Чтобы, это не мешало движению, то лучше всего сделать освещение не сильно ярким. Подключается тут все также достаточно просто. Минус кидается на корпус автомобиля. Плюсовой провод подключается к наиболее удобной лампочке приборной панели.

В итоге, у вас будет подсветка включаться одновременно с включением наружного освещения. Для большего удобства желательно предусмотреть способ быстрого отключения ленты. Это может быть разъем папа-мама или небольшой тумблер, расположенный в удобном для вас месте.

. Многие водители производят различный тюнинг салона. Многие модернизируют «родную» систему освещения. Поэтому вопрос, как сделать подсветку ног в автомобиле своими руками, не редок. В принципе, эта работа довольно простая, достаточно приложить этому процессу руки и голову. Самое сложное это подключить подсветку к питанию, для этого придется частично разбирать обшивку, чтобы протянуть провода.

Устройство и принцип действия

Вакуумные выключатели предназначены для совершения коммутационных операций в электроснабжающих сетях высокого напряжения. Конструктивно вакуумный выключатель состоит из трех отдельных полюсов или колонок (по одной на каждую фазу). Все колонки устанавливаются на одном приводе посредством опорного изолятора из полимера, фарфора или текстолита. У каждой из них имеются два вывода для подключения ошиновки.

Общий вид вакуумного автоматического выключателя

Устройство вакуумного выключателя.

Из картинки ниже видно, что внутри устройство состоит из двух контактов, подведенных под соответствующие потенциалы полюсов. Один из них выполняется подвижным, второй стационарным, как и в других типах выключателей. Силовые контакты вакуумного выключателя располагаются внутри герметичной камеры, способной сохранять вакуум в течении длительного периода времени (несколько десятков лет). Для чего в состав камеры включаются специальные металлические сплавы и керамические добавки. Именно этот элемент стал камнем преткновения для реализации такого выключателя в 30-е годы прошлого века.

Современные технологии предоставляют возможность сохранения вакуума внутри емкости, в том числе, с учетом динамических нагрузок, которые ей приходится претерпевать во время коммутаций. Для постоянного поддержания состояния сильно разреженной газовой среды, внутри вакуумной камеры, устройство комплектуется сильфонным компонентом. Он исключает возможность проникновения воздуха или другого газа внутрь вакуумной камеры при перемещении подвижного контакта.

Конструкция вакуумного выключателя

Принцип гашения электрической дуги.

При разрыве контактов между поверхностями возникает ионизация пространства. Если в воздушных выключателях с методом электромагнитного дутья эту ионизацию искусственно растягивают на несколько метров, а в элегазовых и масляных выключателях стараются погасить диэлектрическим материалом, то в вакуумных применяется другая технология. Основной принцип основан на том, что в идеальном вакууме отсутствует какое-либо вещество, способное к выделению заряженных частиц. Поэтому в момент разделения контактов, из-за разности потенциалов, единственным источником ионизации являются пары раскаленного металла.

Различные этапы образования плазмы

Начало разведения контактов

Развитие ионизации

Заключительные процессы

Они продолжают движение между контактными поверхностями, но при переходе синусоиды электрического тока через ноль, заряженные частицы утрачивают энергию для ионизации и перемещения, их место быстро занимает пустое пространство с высокой электрической прочностью и дуга рвется. Ионы металлов примыкают к ближайшей поверхности – контактам или стенкам камеры. Такой принцип действия позволяет сократить время на прекращение горения дуги и предоставляет ряд преимуществ, в сравнении с другими типами коммутационных аппаратов. Но чрезмерные коммутационные перенапряжения могут привести к деформации поверхности, что будет препятствовать нормальному замыканию контактов, увеличит переходное сопротивление и вызовет перегрев внутри вакуумной камеры.

Преимущества бесконтактных моделей

Главным преимуществом бесконтактных выключателей является экономия электричества. Электроэнергия не тратится в случае отсутствия людей в помещении. Человеку не нужно принимать участие, чтобы включить или выключить свет. Следовательно, использование таких моделей считается комфортным.

Техническая простота является плюсом стандартных контактных выключателей, но есть некоторые минусы:

Маленький ресурс при применении максимальной нагрузки. Если контакты размыкаются, возникает искра, что вызывает поломку выключателя. При наличии постоянного тока устранить аварию поможет конденсатор, имеющий параллельное подключение к контактам. При наличии в сетях переменного тока понадобится тугоплавкая напайка из вольфрама.
Минусом контактного устройства считается сильная чувствительность к пыли и грязи. Это вызывает нарушение электрической цепи. Далее происходит снижение взаимодействия контактов, а в итоге — перегрев и поломка.

Огромный выбор дает возможность найти элемент для использования в конкретном случае. Если нужно реализовать сенсорное управление, подойдет емкостный выключатель, а для использования в загрязненных условиях лучше выбрать индуктивный вариант.

Автоматические размыкатели и их области применения

Подобные устройства используются для защиты домашней электрической сети от перегрузок и коротких замыканий. Наиболее частое место установки – вводные распределительные шкафы. Автоматический выключатель (АВ) устроен следующим образом. Внутри модульного корпуса расположен статичный соленоид, внутри которого располагается подвижный шток. При превышении допустимой токовой нагрузки на соленоиде или коротком замыкании шток выталкивается, воздействуя на механизм контакта, который автоматически размыкает цепь.

Но чтобы полностью понять, как устроен автоматический выключатель, следует рассмотреть еще одну его функцию – отключение при превышении допустимой температуры. Для этого конструкцией предусмотрена биметаллическая пластина. Для простоты ее можно сравнить с подобным элементом в электрических чайниках. По достижении определенной температуры металл деформируется, отжимая механизм, удерживающий контакт. После охлаждения биметаллическая пластина вновь принимает прежнюю форму.

Автоматические выключатели также могут быть разных видов. Наиболее распространенными можно назвать устройства защитного отключения (УЗО). Они обеспечивают безопасность человека при различных токовых утечках. Если же требуется прибор, способный обеспечить общую защиту и объединяющий в себе функционал АВ и УЗО, применяется автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ).

Схемы подключения проходного выключателя

Создают 2 и более точек управления освещением. Потребуются 2 проходных включателя в начале и конце цепи. Между ними размещают перекидные – сколько понадобится.

Электрическая схема

Выключатели подключают кабелем с количеством жил в зависимости от схемы. Для распределения линий электрической цепи используют монтажные коробки. Для несложных схем соединения можно выполнить в коробке выключателя.

Схема проходного выключателя.

Схема управления с 2 мест

Используют 2 проходных устройства. На одиночную клемму первого подается фаза, которая дальше идет на такую же второго переключателя, оттуда к светильнику. Другие 2 контакта, к каждому из которых подключены отдельные провода, работают на разрыв/замыкание. Они создают 2 цепи питания. Когда отключают одну линию, задействуется другая.

Схема управления освещением из двух мест.

Схема управления из 3 точек

Схема подключения проходного выключателя с 3 мест требует 2 таких устройства. Между ними коммутируют 1 перекрестный переключатель. Последний – тип спаренного устройства с 4 контактами. Нажимая на нем клавишу, подключают 1 пару независимых электрических контактов. Разрывают цепь, изменяя положение любой клавиши одного из 3 выключателей.

Схема управления освещением из трех мест.

Схема для 4 и более точек

Для создания схемы используют проходные устройства в начале и конце электрической цепи. Между ними монтируют реверсивные переключатели. Общее число устройств равно количеству точек включения электричества.

Требуется более подробное объяснение принципа работы перекрестного выключателя. У него 4 контакта: по 2 на входе и выходе. Например, подключив подачу тока к клемме 1, через переключатель снимают его с третьей, со второго контакта – на четвертом. Когда переключают устройство, напряжение на входе остается на тех же клеммах. Выход меняется: с первого контакта он снимается на четвертом, со второго – на третьем.

Схема управления освещением для четырех точек.

Когда все устройства в одинаковом положении, ток идет к потребителю. Достаточно изменить состояние одного, и цепь разомкнется; нажать любой другой – освещение возобновится.

Схема с распредкоробкой

Распределительная коробка – это место, где, согласно схеме, соединяют провода от разных приборов, создавая электрическую цепь.

Использование распредкоробки положительно сказывается на монтаже и дальнейшем обслуживании системы управления освещением:

удобнее производить скрутку проводов;
легче находить неисправность в процессе эксплуатации;
проще подключить другие дополнительные приборы при необходимости.

Схема для 2 выключателей несложная. В коробку заводят провода от сети. Нулевой соединяют с таким же от светильника. Фазный направляют на первый выключатель, подключают к одиночному контакту. С переключателя ток снимается через 2 клеммы. От них 2 фазные жилы идут в коробку и через скрутку на двойные контакты второго выключателя. С него через одиночную клемму провод уходит в монтажную коробку, оттуда – к лампе.

Схема управления с распределительной коробкой.

С увеличением количества выключателей усложняется схема. Возможно, придется использовать больше 1 коробки.

Подключение сенсорного выключателя

Освещением можно управлять через пульт. С него подают сигнал на блок управления. Его используют вместе с сенсорными проходными девайсами.

В схеме различают главный (Master) и вспомогательные (Slave) выключатели.

В Master задействованы клеммы:

Lin – фазная;
L1, L2 – для нагрузки;
COM – информационная.

У Slave задействуют контакты Lin и COM.

Если проводка уже проложена, сенсорные выключатели можно установить вместо клавишных, не изменяя схемы, без вскрытия распредкоробки. Подают фазу на выключатели, между собой соединяют контакты COM. Дополнительно в удобном месте через провода подключают блок управления.

Схема подключения сенсорного выключателя.

Для управления светом через пульт требуется программирование.

Его выполняют в 3 приема:

прикасаются пальцем к сенсору главного переключателя;

услышав звуковой сигнал, убирают палец;

на мгновение касаются сенсора выключателя Slave.

Другие виды приборов

Кроме клавишных, бывают выключатели света, с успехом использующиеся как в домашних, так и в производственных условиях. Разновидности их зависят от особенностей конструктивного строения. По способу включения они бывают:

кнопочными;
веревочными;
поворотными;
ползунковыми.

Вам это будет интересно Что называется фазой и нулем в домашней электросети

В кнопочных конструкциях контакты функционируют совместно с пружинным механизмом: при нажатии они смыкаются, а при повторном воздействии — размыкаются. Обычно такие устройства устанавливаются на настольных лампах и настенных светильниках. Цена таких моделей несколько дороже, чем у клавишных механизмов.

Изделия, включаемые с помощью веревки, представляют собой переделанные кнопочные модели. В них переключение происходит за счет рычага, один конец которого нажимает на кнопку, а ко второму привязана веревка или цепочка. Их преимуществом считается то, что светильники очень легко включить в темноте даже ребенку.

У поворотных выключателей света принципиальная схема сходна с клавишными аппаратами. Они обладают двумя фиксированными положениями, которые достигаются поворотом специального рычага. Конструктивно такой механизм выпускается в одиночном исполнении и используется довольно редко — только при монтаже открытой электропроводки.

Одной из простых конструкций считается ползунковый механизм, где включение осуществляется за счет смещения контактного ползунка в одну сторону. При обратном перемещении маленькая защелка перестает удерживать контакты, и они под воздействием пружины разъединяются. Обычно такой механизм используется для включения переносных осветительных устройств.

Как действует акустический выключатель

Технические характеристики

Типовые технические характеристики акустического устройства с эксплуатацией в жилом объекте:

вес нетто (без упаковки) 30 – 60 г;
габаритные размеры 40*40*15 –86 *86 *26 мм;
напряжение бытовой сети 220 В;
максимальный ток нагрузки 5A;
мощность нагрузки200–1100Вт;
регулировка звуковой чувствительности 20 –150 дБ;
класс защиты корпуса IP30 – IP34;
относительная влажность от 20% до 60%;
температура эксплуатации от 0°С до +40°С;
срок гарантии изделий 12–24 месяца.

Составляющие детали

Стандартный акустический выключатель состоит из следующих деталей, запаянных на печатной плате:

транзисторов и диодов;
диодного моста и стабилитрона;
микросхем триггера и компаратора;
резисторов и конденсаторов;
микрофона и реле.

Плата помещается в крепкий пластиковый корпус защелками.

Отличия между хлопковым и звуковым (голосовым) выключателем

Голосовые управляющие устройства сложнее переключателей «хлопкового» типа. В них задействованы специальные активные фильтры на микросхемах, выполняющие функции декодера команд. Они распознают последовательность гласных звуков определенной частоты и длительности, игнорируя акустические помехи.

Неотключаемые линии в щите

Выключателем нагрузки внутри квартирного электрощита можно обесточить всю электропроводку. Это можно делать с целью электробезопасности, уходя из дома. Некоторые электроприборы отключать нецелесообразно. Для этого оставляется неотключаемая линия. На рисунке ниже установлено 2 выключателя нагрузки, один из которых может отключать всю проводку квартиры, а другой – оставляет в работе холодильник. Кроме того есть еще постоянно работающие системы охранной сигнализации и видеонаблюдения.

Схема квартирного щита с неотключаемой линией

На схеме красным и синим цветами изображены фазный и нулевой провода. Отключать можно только их, а земля (желто-зеленый цвет) всегда остается подключенной.

Способы коммутации

Выключатель с винтовым видом зажима проводов Коммутатор соединяет провода и замыкает электрическую цепь. Существует два основных метода коммутации (закрытия и открытия цепи), каждый из которых имеет свои особенности. Окончательный выбор зависит от возможностей, навыков и предпочтений монтажника. В частности разительно отличается цена на устройства.

Механизм с винтовым зажимом

Электрический выключатель с фиксацией проводов подобного типа считается наиболее надежным. Зажимы закрепляются небольшими винтами, которые закручиваются до упора. Монтаж требует сноровки и времени, но качество подключения получается более крепким.

Механизмы с пружинным контактом

Электровыключатели бытовые с пружинными клеммами являются самыми простыми по принципу работы, сборке и соединению концов кабеля. Внутри устройства вместо винтов установлены небольшие пластины (микроконтакты), которые прижимают провод и обеспечивают надежность подсоединения к электрической цепи.

Главный недостаток – конец провода должен быть зажат с правильной стороны. В противном случае полноценно работать устройство не сможет. Лучше всего приобретать механизмы с контактами из меди – соединение более прочное, материал надежный, пружинистый.

Основные типы выключателей

Давно миновало время, когда все модели были примерно одинаковыми и различались только внешним видом. Сегодня производитель выпускает самые разные виды выключателей. По типу выключения/включения все их можно разделить на несколько групп.

№ 1: Приборы клавишного типа

Очень простая и надежная конструкция. Основа устройства – качающийся механизм, который поджимается пружиной. При нажатии на клавишу он замыкает контакт, что включает или же выключает электрический прибор.

Для удобства потребителей выпускаются одно, двух и трехклавишные выключатели. Это дает возможность осуществлять управление не только одним, а сразу несколькими светильниками.

№ 2: Переключатели или перекидные выключатели

Внешне эти устройства неотличимы от своих клавишных аналогов, однако принцип действия у них совершенно другой. При нажатии на клавишу приборы размыкают одну электрическую цепь и перебрасывают контакт на другую.

Это позволяет одновременного управления освещением из двух, трех или даже большего числа мест. Сложные схемы, в которых задействованы больше двух переключателей, дополняются перекрестными элементами.

Диммеры не только включают освещение, но и регулируют его интенсивность. Существуют и многофункциональные разновидности приборов, способные имитировать присутствие, работать по таймеру и многое другое

№ 3: Диммеры или регуляторы интенсивности освещения

Выключатель, который дает возможность настроить интенсивность освещения. Внешняя панель такого устройства оснащается клавишами, вращающейся кнопкой или инфракрасными датчиками.

Последний вариант предполагает, что прибор может принимать сигналы от пульта ДУ. Сложные диммеры могут выполнять несколько функций: активировать режим затемнения, имитировать присутствие, выключать освещение в заданное время.

№ 4: Выключатели с встроенным датчиком движения

Приборы реагируют на движение. Появление людей регистрируется датчиком, который активирует освещение и отключает его при отсутствии движения. Для работы с выключателем используется инфракрасный датчик, который способен анализировать интенсивность ик-излучения и отличать человека от других объектов.

Многофункциональные выключатели с датчиком движения способны не только включать осветительные приборы, но и активировать видеокамеры, сирены и т.п.

№ 5: Устройства сенсорного типа

Производят выключение/включение освещения легким касанием сенсора. Выпускаются разновидности, которые срабатывают, когда около их корпуса проводят рукой. Главное отличие сенсорных выключателей от традиционных аналогов заключается в наличии микросхем.

Таким образом исключается опасность возникновения короткого замыкания, что существенно увеличивает срок эксплуатации как самого выключателя, так и осветительного прибора.

Существует большое количество разновидностей выключателей. Модели с подсветкой предназначены для облегчения ориентации в темном помещении

Как работает выключатель света в квартире