Ключ (электротехника)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Принцип работы транзисторного ключа, включающего ток на нагрузку R2. В роли S1 обычно выступают логические элементы или микроконтроллеры

Ключ (переключатель, выключатель) — электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи.

Терминология[править | править вики-текст]

Выключателем может называться коммутационный аппарат, не имеющий собственного названия, имеющий как минимум два фиксированных положения своих контактов (включено/отключено) и способный изменить это положение под действием внешних сил, на другое положение контактов (включено/отключено) на сколь угодно малое или большое значение времени.

Варианты исполнения[править | править вики-текст]

выключатель освещения
Переключатель режимов напольного вентилятора

Ключи бывают механическими, электромагнитными и электронными.

Механические[править | править вики-текст]

Механические ключи служат для непосредственного управления цепью, так как диэлектрический рычаг механического ключа обычно напрямую связан с токоведущими частями ключа. Применяются обычно в случае, когда не требуется отделять управляемую цепь.

Электромагнитные[править | править вики-текст]

принцип работы

Электромагнитные ключи служат для дистанционного управления, управления высоковольтными цепями (в случаях, когда опасно управлять напрямую механическим ключом), гальванической развязки между устройством управления и нагрузками, синхронного управления несколькими цепями от одного сигнала.

Для защиты управляющей цепи от импульса самоиндукции, возникающей при снятии напряжения с обмотки, параллельно ей включают диод в направлении, обратном полярности управляющего напряжения. Данный способ неприменим при использовании обмотки, питаемой переменным током.

Электронные[править | править вики-текст]

Электронные ключи основаны на работе биполярных транзисторов. Когда на базе транзистора «0» относительно эмиттера, транзистор «закрыт», ток через него не идёт, на коллекторе транзистора всё напряжение питания (сигнал высокого уровня — «1»). Когда на базе транзистора «1», он «открыт», возникает ток коллектор-эмиттер и падение напряжения на сопротивлении коллектора, напряжение на коллекторе, а с ним и напряжение на выходе, уменьшается до низкого уровня «0».

Также возможно использование полевых транзисторов. Принцип их работы схож с принцип работы электронных ключей на биполярных транзисторах. Цифровые ключи на полевых транзисторах потребляют меньший ток управления, обеспечивают гальваническую развязку входных и выходных цепей, однако быстродействие их ниже по сравнению с биполярными.

Неуправляемые[править | править вики-текст]

Управляемые[править | править вики-текст]

Транзисторный ключ — токовый ключ, выполненный на одном или нескольких транзисторах, работающих в ключевом режиме. Изменение электропроводности транзистора, обусловливающее переключение тока в нагрузке, обеспечивается подачей на его базу управляющего напряжения (сигнала) определённой полярности и уровня. Нагрузка, подключённая к транзисторному ключу, оказывается зашунтированной большим или малым сопротивлением транзистора. В ключевом режиме могут работать как обычные (полевые и биполярные) транзисторы, так и транзисторы, специально разработанные для работы в ключевом режиме (IGBT-транзисторы).

Классификация[править | править вики-текст]

Выключатели можно классифицировать следующим образом:

  1. По числу фиксированных положений контактов:
  2. По рабочему напряжению:
    • Низковольтные (до 1000 вольт);
    • Высоковольтные (выше 1000 вольт).
  3. По рабочему току.
  4. По отключаемому току короткого замыкания.
  5. По способу управления приводом:
    • Местного управления (как правило, выключатели, имеющие ручной привод);
    • Дистанционного управления (выключатели, имеющие, помимо ручного, ещё и механический привод. Здесь стоит отметить, что не все виды выключателей можно включить или отключить вручную).
  6. По типу привода:
    • Выключатели с ручным приводом;
    • Выключатели с пневматическим приводом;
    • Выключатели с электромагнитным приводом;
    • Выключатели с электромеханическим приводом;
    • Выключатели с механическим приводом;
    • Выключатели с магнитным приводом (Геркон);
    • Автоматические выключатели (которые, помимо ручного привода, имеют один или несколько приводов, приводимых в действие расцепителями автоматической защиты).
  7. По способу установки:
    • Открытого исполнения (то есть, выключатели, допускающие установку на открытом воздухе без защиты от атмосферных осадков);
    • Закрытого исполнения (то есть, выключатели, которые не допускается устанавливать на открытом воздухе).
  8. По степени влаго-/пыле-/взрывозащищённости (IP).
  9. По климатическому исполнению.
  10. По наличию/отсутствию дугогасящих устройств:
    • Без специальных устройств дугогашения (как правило, слаботочные выключатели и переключатели или выключатели, в которых наличие дугогасящих устройств конструктивно не предусмотрено, например рубильники, разъединители);
    • Со специальными устройствами дугогашения (выключатели, в задачу которых входит отключение цепей под большой токовой нагрузкой, в том числе и при возникновении короткого замыкания, вследствие отключения которых велик риск образования электрической дуги).
  11. По способу гашения дуги/виду дугогасящих устройств:
    • Воздушные выключатели:
      • С дугогасительными камерами магнитного дутья,
      • С дугогасительными камерами газового дутья.
    • Масляные выключатели:
      • С дугогасительными камерами магнитного дутья,
      • С дугогасительными камерами масляного дутья.
    • Маломасляные выключатели;
    • Вакуумные выключатели.
  12. По характеру дугогасящей среды:
  13. По материалу и исполнению коммутирующих контактов:
    • Цельнометаллические контакты:
    • Цельнометаллические контакты с напылением драгоценных металлов:
      • С серебряным напылением,
      • С золотым напылением.
    • Металло-керамические контакты:
      • Контакты, выполненные из сплава технического серебра с гранулированным керамическим наполнителем методом порошковой металлургии.
    • Жидкие контакты:
      • Ртутный контакт. Например, в выключателях, реагирующих на изменение положения в пространстве, жидким контактом является капля ртути, которая, попадая между электродами, замыкает электрическую цепь (газовое реле).
      • Контакт, роль которого выполняет любая токопроводящая жидкость. Например, в датчиках уровня вода, попадая между электродами, замыкает электрическую цепь.

Бытовой выключатель[править | править вики-текст]

Бытовой выключатель — это двухпозиционный коммутационный аппарат с нормально-разомкнутыми контактами, предназначенный для работы в сетях с напряжением до 1000 вольт, не предназначенный для отключения токов короткого замыкания, без специальных устройств дугогашения, местного управления, с ручным приводом.

Остальные характеристики этого выключателя, такие как рабочий ток, степень влаго-/пыле-/взрывозащищённости (IP), климатическое исполнение, способ установки, материал контактов — определяются производителем и зависят от конкретной модели.

Более того, для бытового выключателя актуально конструктивное исполнение — для внутренней установки (встраиваемым в стену, для скрытой проводки) или для внешней установки (устанавливаемым на стену, для открытой проводки).

В основном применяются для включения и выключения освещения (люстр, плафонов). Для этой же цели в продаже появились выключатели с плавным управлением освещённости: светорегуляторы, диммеры, триммеры.

Акустический выключатель[править | править вики-текст]

Акустический выключатель — электрический выключатель, управляемый звуком.

Бывает следующих типов:

  1. Реагирующие на шум. Такой выключатель реагирует на шум в помещении, при его появлении включает свет. Используется в подъездах и коридорах для экономии электроэнергии.
  2. Реагирующие на хлопок. Такой выключатель применяется в квартирах, удобен для применения в спальнях.
  3. Реагирующие на слова. Такой выключатель реагирует на определённое слово или тон голоса.

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

Источники[править | править вики-текст]

  • «Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов» Рожкова Л. Д., Козулин В. С. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63