Rodzaje przełączników

Wyłączniki są niezbędnymi mechanizmami elektrycznymi w każdym systemie dystrybucji energii lub sterowania. Ich główną funkcją jest ustanowienie lub przerwanie przepływu prądu elektrycznego w kontrolowany sposób, zapewniając w ten sposób bezpieczeństwo pracy i ochronę sprzętu i przewodów.

W zależności od konstrukcji i zastosowania, wyłączniki można podzielić na wiele kategorii. W budownictwie mieszkaniowym pozwalają one w prosty sposób sterować punktami świetlnymi lub urządzeniami elektrycznymi. W instalacjach przemysłowych lub komercyjnych odgrywają bardziej złożoną rolę w ochronie silników, linii energetycznych i obwodów sterowania.

Wybór odpowiedniego typu wyłącznika zależy od takich czynników, jak napięcie znamionowe, prąd roboczy, zdolność wyłączania i środowisko instalacji.

W dalszej części dowiesz się o głównych typach wyłączników elektrycznych, ich zasadzie działania, najczęstszych zastosowaniach i ich schematycznej reprezentacji. Wiedza ta jest niezbędna do projektowania i konserwacji bezpiecznych, wydajnych i zgodnych z przepisami systemów elektrycznych.

Wyłączniki ręczne

Przełączniki ręczne to takie, które wymagają bezpośredniego działania osoby w celu otwarcia lub zamknięcia obwodu elektrycznego, umożliwiając włączenie lub wyłączenie urządzenia zgodnie z potrzebami użytkownika. Są to najbardziej podstawowe i szeroko stosowane przełączniki, obecne zarówno w środowiskach domowych, jak i przemysłowych.

Przełączniki te nie posiadają wewnętrznej automatyki. Ich stan zależy wyłącznie od ręcznego położenia styków.

Główne zastosowania przełączników ręcznych

• Zastosowanie domowe: Przełączniki światła (pojedyncze, przełączane lub krzyżowe) lub przyciski brzęczyka.
• Zastosowanie przemysłowe: Panele przycisków sterujących, selektory i ręczne elementy sterujące do uruchamiania lub zatrzymywania określonych funkcji maszyn lub procesów. W takich przypadkach interwencja człowieka jest niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa i bezpośredniej kontroli operacji.

Typowe rodzaje przełączników ręcznych

Przełączniki: Działają poprzez przesunięcie dźwigni w celu otwarcia lub zamknięcia obwodu. Są powszechne w prostych systemach sterowania.

Przełączniki kołyskowe: Przełączają między dwiema pozycjami (ON i OFF) poprzez ruch kołysania. Są używane w środowiskach przemysłowych lub komercyjnych.

Przyciski chwilowe lub zatrzaskowe: Przyciski są aktywne tylko tak długo, jak długo przycisk jest wciśnięty. Przyciski blokujące utrzymują stan po zwolnieniu przycisku.

Typowy schemat

Najprostszym schematem jest prosty przełącznik, który włącza i wyłącza żarówkę.

Wyłączniki automatyczne

Wyłączniki automatyczne są urządzeniami ochronnymi wielokrotnego użytku zaprojektowanymi do automatycznego przerywania przepływu prądu w przypadku wykrycia nieprawidłowych warunków w obwodzie, takich jak przeciążenia, zwarcia lub wycieki.

Składają się one z mechanizmu wyzwalającego, który otwiera styki bez interwencji człowieka. W zależności od typu, mechanizm ten może być oparty na czujnikach magnetycznych, termicznych lub innych, które monitorują warunki w obwodzie.

Wyłączniki te są niezbędne do ochrony zarówno ludzi, jak i domowych i przemysłowych instalacji elektrycznych, zapobiegając uszkodzeniom sprzętu i minimalizując ryzyko pożaru. W przeciwieństwie do bezpieczników, wyłączniki automatyczne mają tę zaletę, że można je zresetować po usunięciu usterki.

Główne zastosowania wyłączników automatycznych

• Bezpieczeństwo elektryczne w instalacjach domowych: W domowych panelach rozdzielczych chronią obwody elektryczne przed prądami przetężeniowymi, zapobiegając uszkodzeniom sprzętu i zmniejszając ryzyko pożaru.
• Ochrona przemysłowa: W środowiskach przemysłowych wyłączniki automatyczne są kluczem do ochrony sprzętu o wysokim natężeniu prądu i zapewnienia bezpieczeństwa instalacji, odłączając zasilanie natychmiast po wykryciu problemu.

Popularne typy wyłączników automatycznych

W tej kategorii znajdują się wyłączniki magnetotermiczne (do ochrony przed przeciążeniami i zwarciami), wyłączniki różnicowoprądowe (do ochrony przed upływem prądu i porażeniem prądem) oraz urządzenia o wysokim natężeniu prądu do zastosowań przemysłowych.

Schemat wyłączników automatycznych w panelach elektrycznych

Schemat domowego panelu elektrycznego przedstawiający połączenie kilku wyłączników automatycznych.

Programowalne wyłączniki automatyczne

Przełączniki programowalne, znane również jako timery, to urządzenia wyposażone w czasowe lub elektroniczne mechanizmy sterujące, które umożliwiają aktywację lub dezaktywację obwodów zgodnie z wcześniej zdefiniowanym programem.

Przełączniki te są idealne do automatyzacji włączania i wyłączania sprzętu, bez konieczności ręcznej interwencji, w określonych godzinach lub odstępach czasu.

Główne zastosowania przełączników programowalnych

• Sterowanie oświetleniem: Służą do sterowania oświetleniem zewnętrznym i wewnętrznym w określonych godzinach, co jest przydatne zarówno dla bezpieczeństwa, jak i efektywności energetycznej.
• Zaplanowana klimatyzacja i ogrzewanie: Mogą być używane do zarządzania systemami ogrzewania lub klimatyzacji, zapewniając, że są one włączane lub wyłączane w ściśle określonych godzinach, na przykład rano lub przed przyjazdem do domu.
• Automatyczne nawadnianie: Idealnie nadają się do systemów nawadniania w ogrodach, aktywując nawadnianie w godzinach mniejszego parowania.
• Znaki handlowe: Służą do włączania lub wyłączania podświetlanych znaków w zaprogramowanych godzinach.
• Przemysł: W środowiskach przemysłowych są one stosowane w procesach wymagających powtarzalnych i określonych w czasie operacji, takich jak sterowanie maszynami w określonych zmianach.

Powszechnym przykładem zastosowania jest wyłącznik czasowy do włączania świateł ulicznych o zmierzchu i wyłączania ich o świcie, optymalizując zużycie energii.

Główne rodzaje wyłączników czasowych

Analogowe przełączniki programowalne to proste urządzenia z 24-godzinnym pokrętłem, które umożliwiają ustawianie cykli włączania i wyłączania, idealne do podstawowych zastosowań, takich jak sterowanie oświetleniem lub urządzeniami.

Z drugiej strony cyfrowe przełączniki programowalne oferują większą elastyczność, umożliwiając bardziej złożone programowanie, na przykład cykle tygodniowe lub wiele harmonogramów.

Wyłączniki bezpieczeństwa

Przełączniki bezpieczeństwa to przełączniki obsługiwane ręcznie lub przełączniki uruchamiane przez mechanizmy bezpieczeństwa, zazwyczaj o solidnej konstrukcji. Zostały one zaprojektowane w celu zapewnienia ochrony ludzi i sprzętu w niebezpiecznych sytuacjach poprzez wyłączanie maszyn lub odcinanie zasilania w razie potrzeby. Ponadto są one zazwyczaj zablokowane do momentu ręcznego zresetowania.

Główne zastosowania

• Ochrona operatorów i sprzętu w przemyśle: Wyłączniki awaryjne są umieszczane na maszynach, liniach produkcyjnych lub windach. Po aktywacji bezpiecznie zatrzymują ruch maszyny.
• Blokady bezpieczeństwa: Zainstalowane na drzwiach klatek lub obudowach niebezpiecznych maszyn, wyłączniki te odcinają zasilanie w przypadku otwarcia drzwi, zapobiegając wypadkom.

Główne typy wyłączników bezpieczeństwa

Najpopularniejsze typy obejmują przycisk zatrzymania awaryjnego, który natychmiast zatrzymuje działanie za jednym dotknięciem i blokuje się do momentu ręcznego zresetowania, oraz wyłączniki blokady bezpieczeństwa, które zatrzymują maszynę po otwarciu drzwi lub osłon, zapewniając bezpieczny dostęp do niebezpiecznych obszarów.

Istnieją również wyłączniki blokady zatrzymania awaryjnego, które łączą obie funkcje w celu zwiększenia bezpieczeństwa, oraz wyłączniki bezpieczeństwa sterowane drzwiami, które dezaktywują system po otwarciu drzwi dostępu do obszarów niebezpiecznych. Wszystkie te urządzenia są niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa funkcjonalnego w środowiskach przemysłowych i zapewnienia zgodności z przepisami bezpieczeństwa.

symbol przycisku zatrzymania

Przykład przycisku stop bez blokady i z blokadą.

Przełączniki położenia

Wyłączniki pozycyjne, znane również jako wyłączniki krańcowe, są urządzeniami elektromechanicznymi przeznaczonymi do wykrywania obecności lub położenia ruchomej części maszyny. Są to urządzenia uruchamiane przez ruch obiektu, zwykle za pomocą siłownika (dźwigni, tłoka, rolki), który po poruszeniu zamyka lub otwiera wewnętrzne styki przełącznika.

Główne zastosowania przełączników pozycyjnych

Przełączniki pozycyjne są stosowane głównie w automatyce przemysłowej do wykrywania pozycji krańcowych lub krańcowych różnych mechanizmów. Są one powszechne między innymi w obrabiarkach, windach, przenośnikach, robotyce.

W zmotoryzowanej bramie wyłącznik krańcowy wskazuje, czy brama jest całkowicie otwarta, czy zamknięta. W prasie służy do wykrywania najniższego położenia tłoka. Mają one również zastosowanie w systemach domowych, takich jak czujniki otwarcia drzwi/okna w systemach alarmowych. Ich niezawodność i prostota sprawiają, że są one niezbędne do sterowania procesami i automatyzacji.

Rodzaje styków w wyłącznikach pozycyjnych

• Normalnie otwarty (NO): Przełącznik pozostaje otwarty w stanie normalnym i zamyka się po aktywacji, umożliwiając przepływ prądu tylko wtedy, gdy przełącznik jest uruchomiony.
• Normalnie zamknięty (NC): Przełącznik pozostaje zamknięty w stanie normalnym i otwiera się po aktywacji, przerywając przepływ prądu po uruchomieniu przełącznika.
• SPDT (Single Pole Double Throw): Przełącznik, który ma jeden biegun i dwa wyjścia, umożliwiając przełączanie obwodu między dwoma różnymi stanami.

symbol przełączników nc i no

Przełączniki izolacji

Lepiej znane jako rozłączniki, rozłączniki izolacyjne są urządzeniami zaprojektowanymi do elektrycznego izolowania obwodu, gdy jest on otwarty, zapewniając bezpieczne odłączenie w celu przeprowadzenia prac konserwacyjnych lub w sytuacjach awaryjnych.

Styki rozłącznika mają dużą odległość separacji lub mechanizmy blokujące, aby zapewnić, że po otwarciu obwód jest całkowicie odizolowany i bezpieczny do pracy.

W przeciwieństwie do innych wyłączników, rozłączniki nie są przeznaczone do przełączania obciążeń pod napięciem (wiele z nich nie ma zdolności wyłączania obciążenia).

Główne zastosowania rozłącznika

Odłączniki są używane głównie do bezpiecznego odłączania obwodów przed pracami konserwacyjnymi. Niektóre z ich najczęstszych zastosowań obejmują:

• Odłączanie głównych obwodów zasilających w rozdzielnicach (np. odłącznik główny).
• Izolacja rozdzielnic średniego napięcia, transformatorów i baterii akumulatorów.
• W centrach sterowania silnikami odłącznik z przednim uchwytem odłącza zasilanie całego panelu w celu konserwacji i może być zamknięty na kłódkę w celu zwiększenia bezpieczeństwa.
• W domach, główny przełącznik tablicy rozdzielczej działa jako odłącznik (choć zwykle działa również jako wyłącznik automatyczny).

Rodzaje rozłączników

1. Przełączniki nożowe: Są najstarsze i wykorzystują metalowe ostrze do otwierania lub zamykania obwodu. Choć są proste, stosuje się je głównie w starych lub niskonapięciowych instalacjach.
2. Izolatory nożowe: Są podobne do przełączników nożowych, ale mają większą zdolność do odcinania dużych obciążeń. Stosowane są w systemach niskiego napięcia prądu przemiennego.
3. Izolatory obrotowe: Posiadają obrotowy mechanizm rozłączający obwód. Są powszechne w zastosowaniach przemysłowych ze względu na ich niezawodność i łatwość użycia.
4. Rozłącznik bezpiecznikowy: Łączą w sobie funkcję rozłącznika i bezpiecznika, zapewniając dodatkową ochronę przed prądami przetężeniowymi. Są idealne w systemach, w których potrzebne jest bezpieczne rozłączenie i dodatkowa ochrona.
5. Izolator obciążenia: Przeznaczone są do rozłączania obwodu w warunkach obciążenia. Są bardziej wytrzymałe i stosowane w aplikacjach, w których odłączenie aktywnego sprzętu jest niezbędne.

Przełączniki ciśnieniowe

Przełączniki ciśnieniowe to czujniki ze zintegrowanym stykiem elektrycznym, które są aktywowane, gdy ciśnienie płynu osiągnie określoną wartość progową. Przełączniki te są sterowane przez element wrażliwy na ciśnienie, taki jak membrana, tłok lub rurka Bourdona, który odkształca się pod wpływem ciśnienia i aktywuje wewnętrzny mikroprzełącznik.

Urządzenia te są ustawione na wyzwalanie przy określonym ciśnieniu, zwanym punktem aktywacji, i zwykle mają histerezę (różnicę między ciśnieniem otwarcia i zamknięcia). Krótko mówiąc, otwierają lub zamykają swoje styki w zależności od ciśnienia w systemie.

Główne zastosowania przełącznika ciśnienia

• Sterowanie pompami i sprężarkami: W systemach takich jak hydrofory lub sprężarki powietrza, wyłącznik ciśnieniowy włącza pompę, gdy ciśnienie spadnie poniżej ustawionej wartości i wyłącza ją, gdy osiągnie ustawione wysokie ciśnienie.
• Ochrona układów hydraulicznych i pneumatycznych: Pomagają zapobiegać nadciśnieniu, uruchamiając alarmy lub wyłączając system w przypadku przekroczenia niebezpiecznego progu ciśnienia.
• Kotły i klimatyzacja: Służą do weryfikacji obecności ciśnienia (np. przepływu powietrza, gazu lub czynnika chłodniczego), jako warunku bezpieczeństwa.
• Kontrola w liniach przemysłowych: Aktywacja wentylatorów, zaworów lub sekwencji sterowania po osiągnięciu określonego ciśnienia w procesach przemysłowych.

Rodzaje przełączników ciśnienia

• Przełączniki ciśnieniowe jednostronnego działania (SPDT): Są to najczęściej spotykane przełączniki z jednym biegunem i dwoma stykami przełączającymi (otwarty/zamknięty). Służą do sterowania pojedynczym obwodem i są idealne do prostych zastosowań, takich jak sterowanie pompami i sprężarkami.
• Przełączniki ciśnieniowe dwustronnego działania (DPDT): Mają dwa bieguny i dwie pozycje przełączania, co pozwala na sterowanie dwoma niezależnymi obwodami. Są używane w bardziej złożonych aplikacjach, w których wymagane jest sterowanie kilkoma urządzeniami jednocześnie.

Schemat przełącznika ciśnieniowego

Przełącznik elektryczny na każdą potrzebę

Jak widać, istnieje kilka rodzajów wyłączników, z których każdy został zaprojektowany w celu zaspokojenia określonych potrzeb zarówno w przemysłowych, jak i domowych instalacjach elektrycznych.

Pamiętaj, że w naszej sekcji materiałów elektrycznych znajdziesz, oprócz wyłączników, wszystko, czego potrzebujesz do swoich instalacji elektrycznych.