В электрических проводках , A переключатель света является переключатель наиболее часто используется для работы электрического освещения , постоянно подключенного оборудования, или электрических розеток . Переносные лампы, такие как настольные лампы, могут иметь выключатель света, установленный на розетке, цоколе или на одной линии со шнуром. Переключатели включения / выключения с ручным управлением могут быть заменены диммерными переключателями, которые позволяют управлять яркостью ламп, а также включать и выключать их, переключателями с временным управлением, переключателями присутствия, а также переключателями и диммерами с дистанционным управлением. Выключатели света также используются в фонариках , транспортных средствах и других устройствах.
Настенные переключатели [ править ]
Выключатели для освещения могут быть в портативных устройствах, движущихся транспортных средствах и зданиях. В жилых и коммерческих зданиях обычно есть настенные выключатели света для управления освещением в помещении. Высота установки, видимость и другие конструктивные факторы варьируются от страны к стране. Монтажные коробки или корпуса переключателей часто встраиваются в готовую стену. Поверхностный монтаж корпусов также довольно распространен, хотя чаще встречается в коммерческих, промышленных и хозяйственных зданиях, чем в жилых зданиях. Эти световые выключатели ( патроныbox) предназначены для размещения и установки выключателя (ов), защиты проводки и сдерживания тепла или огня. В каждом типе используется пластиковая, керамическая или металлическая крышка в той или иной форме для предотвращения случайного контакта с токоведущими клеммами переключателя. Настенные тарелки доступны в различных стилях и цветах, чтобы гармонировать со стилем комнаты, а также доступны в погодоустойчивых вариантах для использования вне помещений. Эти крышки обычно довольно легко установить.
История, культура и стиль [ править ]
Первый выключатель света, использующий «технологию быстрого размыкания », был изобретен Джоном Генри Холмсом в 1884 году в районе Шилдфилд Ньюкасл-апон-Тайн. [2]Переключатель «быстрого размыкания» решил проблему возникновения электрической дуги на контактах переключателя при размыкании или замыкании цепи. Возникновение дуги вызовет точечную коррозию на одном контакте и накопление остатков на другом, а срок службы переключателя сократится. Изобретение Холмса гарантировало, что контакты будут разъединяться или собираться вместе очень быстро, независимо от того, какое давление оказывал пользователь на исполнительный механизм переключателя. Действие этого механизма «быстрого разрыва» означало, что для образования дуги не хватало времени, и, таким образом, переключатель имел долгий срок службы. Эта технология «быстрого отключения» до сих пор используется почти в каждом обычном выключателе света в мире, насчитывающем миллиарды, а также во многих других видах электрических выключателей.
Переключить выключатель света был изобретен в 1916 году Уильям Дж Ньютона. [3]
Установка выключателей света в качестве компонента электропроводки или домашней электропроводки регулируется некоторыми органами, занимающимися вопросами безопасности и стандартами. В разных странах стандартные размеры крепежа для настенного монтажа (коробки, пластины и т. Д.) Могут отличаться. Поскольку используемые лицевые панели должны закрывать это оборудование, эти стандарты определяют минимальные размеры всего настенного оборудования. Следовательно, форма и размер коробок и лицевых панелей, а также то, что интегрировано, варьируются от страны к стране.
Размеры, механическая конструкция и даже общий вид выключателей света со временем менялись медленно. Коммутаторы обычно остаются в эксплуатации в течение многих десятилетий, часто меняя их только тогда, когда ремонтируют часть дома. Нет ничего необычного в том, что старинные выключатели света все еще используются. Производители вводят различные новые формы и стили, но по большей части украшения и мода ограничиваются лицевыми панелями или настенными панелями. Даже «современному» диммерному переключателю с ручкой не менее сорока лет, и даже в новейшей конструкции преобладают знакомые форматы тумблера и кулисного переключателя.
Ориентация [ править ]
Направление, обозначающее «на», также зависит от страны. В США, Канаде, европейских странах, России и т. Д. Положение «включено» тумблера обычно находится в положении «вверх», тогда как во многих других странах, таких как Великобритания, Ирландия, Австралия, Новая Зеландия ( Страны Содружества) это «вниз». (При многопозиционной коммутации соответствие между состоянием отдельного переключателя и включением или выключением света зависит от состояния другого переключателя [-ов] в цепи.)
Дизайн [ править ]
Переключатели могут быть одиночными или множественными, предназначены для использования внутри или вне помещений. Дополнительные опции могут включать в себя регуляторы яркости, защиту окружающей среды, защиту от погодных условий и безопасность. В системах освещения жилых и коммерческих помещений выключатель света напрямую управляет цепью питания ламп. В более крупных системах освещения, например в складских помещениях или системах наружного освещения, требуемый ток может быть слишком высоким для ручного переключателя. В этих системах переключатели света управляют контакторами освещения , реле, которое позволяет ручному переключателю света работать при более низком напряжении или с проводкой меньшего размера, чем это требуется в основной цепи освещения.
В Великобритании не рекомендуется включать розетки BS 1363 на 13 ампер в цепь освещения (хотя это и не запрещено), но розетки BS 546 на 2 или 5 ампер часто включаются в цепи освещения, чтобы можно было управлять отдельно стоящими лампами от света комнаты. переключатели. В жилых и передвижных домах в Северной Америке часто в гостиных и спальнях есть розетки для торшеров или настольных ламп.
Внутренняя операция [ править ]
Контакты выключателя испытывают наибольшую нагрузку при размыкании или замыкании. Когда переключатель замкнут, сопротивление между контактами изменяется от почти бесконечного до почти нулевого. При бесконечном сопротивлении ток не течет, и мощность не рассеивается. При нулевом сопротивлении нет падения напряжения и рассеивания мощности. Однако в то время как контакты меняют состояние, существует краткий момент частичного контакта, когда сопротивление не равно нулю или бесконечности, а электрическая энергия преобразуется в тепло. При чрезмерном нагреве контакты могут быть повреждены или даже свариться.
Переключатель должен быть сконструирован таким образом, чтобы переключение происходило как можно быстрее. Это достигается за счет первоначального срабатывания механизма рычага переключения, запасающего потенциальную энергию , обычно в виде механического напряжения в пружине . Когда накоплено достаточное количество механической энергии, механизм в переключателе «размыкается» и быстро приводит в действие контакты при переходе из открытого состояния в закрытое или из закрытого в открытое без дальнейших действий со стороны оператора переключателя. Такое быстрое размыкание переключателя необходимо для длительного срока службы контактов переключателя, как описано в патенте Холмса 1884 года.
Пока контакты разъединяются, любая электрическая энергия, накопленная в индуктивности отключаемой цепи, рассеивается в виде дуги внутри переключателя, продлевая переход и ухудшая нагревание контактов. Переключатели обычно рассчитываются по току, на который они рассчитаны, при определенных условиях напряжения и коэффициента мощности , поскольку это наиболее жесткое ограничение.
Дуга, возникающая при размыкании переключателя, разрушает его контакты. Следовательно, любой переключатель имеет ограниченный срок службы, часто рассчитанный на заданное количество циклов отключения при заданном токе. Эксплуатация за пределами указанной рабочей емкости резко сократит срок службы коммутатора.
Для борьбы с коррозией контактов переключатель обычно предназначен для «протирания», так что контакты очищаются. Большие переключатели могут быть сконструированы с дополнительным сменным контактом, который замыкается и размыкается перед главным контактом, защищая основные токоведущие контакты от износа из-за дуги. Контактная поверхность переключателя изготовлена из материалов, устойчивых к коррозии и искр.
Многие конструкции переключателей с более высоким током полагаются на разделительную дугу, чтобы помочь рассеять контактную коррозию. Переключатель, предназначенный для использования с сильным током и высоким напряжением, может стать ненадежным, если он работает при очень низких токах и низком напряжении, потому что непроводящий оксидный слой образуется без дуги для его рассеивания.
Во время работы переключателя могут возникнуть искры двух видов. При закрытии могут появиться несколько искр, например, от кремня и стали , поскольку крошечный кусочек металла нагревается от трения до раскаления, плавится и отбрасывается. При открытии может возникнуть голубоватая дуга с заметным «электрическим» запахом ( озоном ). Впоследствии контакты могут потемнеть и потемнели. Поврежденные контакты имеют более высокое сопротивление, что делает их более уязвимыми для дальнейшего повреждения и вызывает цикл, в котором контакты вскоре могут полностью выйти из строя.
Чтобы переключатель был безопасным, прочным и надежным, он должен быть спроектирован так, чтобы контакты надежно удерживались вместе под действием положительной силы, когда переключатель замкнут. Он должен быть спроектирован так, чтобы, независимо от того, как оператор манипулирует приводом, контакты всегда замыкаются или размыкаются быстро.
В конструкции многих небольших переключателей пружина, в которой накапливается механическая энергия, необходимая для мгновенного действия механизма переключателя, сделана из сплава бериллия и меди, который закален, чтобы сформировать пружину как часть изготовления контакта. Эта же часть часто также образует тело самого контакта и, таким образом, является током пути. Неправильное использование механизма переключения для удержания контактов в переходном состоянии или сильная перегрузка переключателя приведет к нагреву и, таким образом, отжигу пружины, уменьшению или устранению «мгновенного действия» переключателя, что приведет к более медленным переходам, большему количеству энергии, рассеиваемой в переключателе. и прогрессирующий отказ.
Варианты дизайна [ править ]
Нажмите кнопку [ изменить ]
Кнопочный выключатель имеет две кнопки: один , который замыкает контакты и тот , который размыкает контакты. Нажатие на приподнятую кнопку открывает или закрывает контакты и выталкивает ранее нажатую кнопку, так что процесс может быть обращен вспять. В США кнопки обычно были черными; кнопка «Вкл.» обычно имела инкрустацию из белого перламутра (настоящего или имитированного) для обозначения ее функции. Условно выключатель обычно устанавливался с кнопкой «вкл» вверху. Сегодня на рынке доступны репродукции кнопочного переключателя для винтажного или аутентичного стиля.
Переключить [ редактировать ]
Механизм переключения обеспечивает «мгновенное действие» за счет использования геометрии «над центром». Дизайн был запатентован в 1916 году Уильямом Дж. Ньютоном и Моррисом Голдбергом. [3] Привод переключателя управляет контактами не напрямую, а через промежуточное расположение пружин и рычагов. Вращение привода вначале не вызывает никакого движения контактов, которые фактически продолжают удерживаться в открытом положении силой пружины. При повороте привода пружина постепенно растягивается. Когда механизм проходит через центральную точку, энергия пружины высвобождается, и пружина, а не привод, быстро и принудительно переводит контакты в закрытое положение с слышимым «щелкающим» звуком. Этот механизм безопасен, надежен и долговечен, но издает громкий щелчок или щелчок.
В 1984 году [Обновить]в Соединенных Штатах механизм тумблера был почти полностью вытеснен механизмами «тихого переключения». Механизмы «бесшумного переключения» по-прежнему обладают формой мгновенного действия, но по сравнению с предшественницей она очень слабая. Поэтому они оснащены более крупными высококачественными контактами, которые способны без повреждений переключать бытовые нагрузки, несмотря на менее позитивное действие. [ необходима цитата ]
Переключатель с подсветкой [ править ]
Переключатели с подсветкой включают в себя небольшую неоновую лампу или светодиод , что позволяет пользователю легко найти переключатель в темноте. Бытовые выключатели с подсветкой были представлены в середине 1950-х годов. [4]
Однополюсные переключатели с подсветкой получают энергию для питания своего встроенного источника освещения (обычно «неоновую» лампу) от тока, проходящего через лампу (лампы), которыми они управляют. Такие переключатели удовлетворительно работают с лампами накаливания, галогенным освещением и неэлектронными люминесцентными светильниками, поскольку небольшой ток, необходимый для источника освещения переключателя, слишком мал для получения видимого света от таких устройств, управляемых переключателем с подсветкой. Однако, если они управляют только компактными люминесцентными лампами (КЛЛ) и / или светодиодными лампами , небольшой ток, необходимый для питания источника освещения внутри переключателя, также медленно заряжает внутренний входной конденсатор в электронном балласте.КЛЛ или светодиода до тех пор, пока напряжение на нем не поднимется до точки, при которой произойдет кратковременный разряд через КЛЛ. Этот цикл может повторяться бесконечно, что приводит к повторяющимся кратковременным миганиям лампы (ламп) (и света внутри переключателя), когда подсвеченный переключатель находится в положении «выключено».
Рокер [ править ]
Альтернативой тумблерному переключателю является тумблер. Большие переключатели такой конструкции широко известны в США как «стиль декоратора». [ необходима цитата ] Переключатели этой конструкции располагаются почти заподлицо с настенной пластиной и активируются "раскачиванием" плоского широкого рычага вместо того, чтобы толкать короткий выступающий привод вверх или вниз.
В Европе, Гонконге, Малайзии, Сингапуре и Индии этот тип почти универсален, и тумблеры будут считаться устаревшими. [ согласно кому? ]
Австралийские кулисные переключатели [ править ]
В Австралии и Новой Зеландии почти повсеместно используется небольшой кулисный переключатель в виде механизма переключения диаметром 16 мм (0,63 дюйма), который монтируется сзади на настенной пластине и крепится с помощью монтажных проушин, как показано на фотографии. слева. «Крышка» немного большего размера, поставляемая с настенной пластиной или дополнительно к ней, затем зажимается над сборкой в качестве дополнительного изолирующего барьера, закрывающего глубоко установленные крепежные винты для настенной пластины, которые «глубоко установлены» для предотвращения случайного человеческий контакт. «Крышку» можно снять без использования инструментов, например, когда требуется покраска стен.
В то время как более крупные переключатели в стиле «декоратора» легко доступны в Австралии, преимущество механизмов меньшего размера состоит в том, что на настенных панелях можно установить от одного до шести отдельных механизмов переключения или других «механизмов» соответствующего размера, таких как диммеры и индикаторные лампы. - в том же пространстве, что и один (или два) переключателя большей конструкции. Поскольку механизмы небольшие, их также можно установить в " архитрав"."пластины, для установки в положения, где невозможно установить настенную пластину" стандартного "размера. Пример показан на рисунке ниже справа. Все механизмы переключения не имеют открытых металлических частей, требующих заземления. .В то время как переключатели, настенные панели и крышки от разных производителей, как правило, не взаимозаменяемы, механизмы переключения этого типа доступны в Австралии с 1951 г. [5]
Система модулей Keystone для электрических разъемов сверхнизкого напряжения (запатентована в 1975 году) несколько похожа по внешнему виду на эти модули, но конструкция креплений Keystone отличается, и модули Keystone могут быть удалены без инструмента. (Подобная система, но с более крупными переключателями, используется в Италии.)
Как показано на фотографии разборки, привод переключателя поворачивается в двух отверстиях по бокам пластикового корпуса переключателя. Штанга привода скользит в двух канавках внутри привода, прижимаясь пружиной сжатия к выемке в общей контактной планке. Общая контактная планка может свободно качаться на стержне малого диаметра, приваренном к общему выводу. Однако из-за давления, прикладываемого пружиной сжатия, общая контактная планка всегда будет прижиматься к одному из двух контактов.
Когда привод перемещается, механическая энергия сохраняется в пружине сжатия до тех пор, пока привод не перейдет в свое среднее положение. В это время общая контактная планка перемещается в противоположном направлении пружиной сжатия, действующей через приводную штангу, тем самым разрывая соединение с существующим контактом и устанавливая соединение с другим контактом. Обычная контактная шина сделана из меди с вставкой из более прочного контактного металла на нижней стороне. Хотя он может перемещаться на необходимое расстояние в продольном направлении, его перемещение вбок ограничено конструкцией литого пластикового корпуса.
Эти винтовые клеммы полые и позволяют до по меньшей мере , три 1 мм (CSA) проводов, скрученных вместе, чтобы быть вставленной на глубину до 10 мм (0,39 дюйма) и закреплены с помощью установочного винта . Установочные винты контактных клемм устанавливаются под небольшим углом, чтобы облегчить доступ отвертки после того, как механизм переключателя будет установлен в настенную пластину - перед тем, как прикрепить настенную пластину к стене. Также показан соединительный зажим "петли". Эта клемма не играет никакой роли в работе переключателя, но, поскольку есть доступное пространство, она предоставляется как изолированная клемма для присоединения других проводов, если это необходимо (например, нейтральных проводов). Каждый австралийский кулисный переключатель на самом деле представляет собой однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT), также известный как «двусторонний переключатель», и имеет три терминала.
Выключатель практически такой же конструкции используется и на настенных панелях розеток в Австралии. В настоящее время крайне редко можно найти выключатель любого другого типа в домах в Австралии, хотя Австралийский стандарт электропроводки AS 3112 не запрещает использование других типов. Несмотря на то, что доступно множество вариантов австралийского дизайна и накладки, некоторые дизайнеры и специалисты по ремонту могут импортировать переключатели, разработанные в Великобритании и Европе, когда им требуется особая отделка. Однако, хотя стандартные австралийские пластины для настенного монтажа имеют те же размеры, что и те, что используются в Северной Америке, они отличаются от размеров, используемых в Великобритании или Европе.
Выключатели (и другие механизмы) этой австралийской дизайнерской серии в настоящее время доступны в Великобритании (и других странах) вместе с настенными панелями, соответствующими монтажным стандартам соответствующих стран. [6]
В течение короткого времени австралийские кулисные переключатели были экспортированы в Соединенные Штаты в 1960-х годах. Хотя переключатели имели достаточные характеристики для использования в цепях 120 В и обладали преимуществами компактности и отличительного внешнего вида, они не смогли найти себя на американском рынке.
Защита от взлома [ править ]
Там, где нельзя случайно выключить цепи освещения, например, средства управления освещением коридоров и туалетов в общественных зданиях, таких как школы, можно установить защищенный от взлома выключатель . Для их работы требуется ключ, что препятствует случайному или случайному включению переключателя. [8]
Класс напряжения [ править ]
В североамериканских коммерческих и промышленных осветительных установках для освещения, установленного в трехфазных цепях 480Y / 277 В, используются напряжения, превышающие номинальные значения обычных переключателей на 120 В.
Ртутный переключатель [ править ]
Примерно в середине 20-го века были введены «тихие» переключатели, в которых для соединения использовалась ртуть, что позволило избежать громких щелчков, производимых подпружиненными тумблерами, которые тогда были нормой. В одном из видов ртутного выключателя света используется герметичный стеклянный флакон, который наклоняется рычагом переключения, заставляя каплю жидкой металлической ртути катиться от одного конца к другому, замыкая пару контактов, замыкая цепь. Другой тип ртутного переключателя света использует металлическое колесо с изолятором, разделяющим две половины, в котором есть отверстие, которое позволяет ртути соединяться с любой стороной колеса только в одном положении. [9]
Некоторые из этих переключателей также были оснащены неоновой лампой, подключенной поперек контактов и, следовательно, последовательно с электрической нагрузкой. Из-за этого индикатор слабо светился, когда переключатель был выключен, что помогало найти переключатель в темной комнате.
К 1970-м годам другие конструкции бесшумных переключателей, которые не требовали ртути (и поэтому были проще и дешевле в производстве), получили широкое распространение, постепенно заменив как обычные тумблеры с «щелчком», так и бесшумные переключатели на основе ртути.
Натяжная цепь или шнурок [ править ]
Выключатель света совмещенный с розеткой иногда устанавливают в подвальных или подсобных помещениях домов. Переключатель приводится в действие тросом или шнуром. Также можно установить выключатель со шнуром отдельно от розетки, что особенно часто встречается в британских ванных комнатах. До 2001 года правила монтажа электропроводки Великобритании требовали, чтобы все выключатели для ванных комнат приводились в действие шнуром питания.
Диммер [ править ]
Диммер , правильно называется диммер управления , содержит твердотельный схему , чтобы обеспечить изменение яркости за счет уменьшения среднего напряжения , подаваемого на лампу.
Электронные переключатели [ править ]
В принципе, легко спроектировать бесшумные переключатели, в которых механические контакты не управляют напрямую током, а просто сигнализируют твердотельному устройству, например тиристору, о замыкании цепи. Создано и продано множество вариаций на эту тему. Устройствами с « сенсорной панелью » можно управлять, касаясь переключателя или просто махнув рукой. Сенсорные переключатели не имеют движущихся частей и электронно переключают световую цепь. По состоянию на 1986 год [Обновить]они остаются специальными предметами. Электронные переключатели обеспечивают гибкость с точки зрения различных интерфейсов для их операций, таких как сенсорные панели, элементы управления soft-touch, управление на основе датчика давления или освещенности, интерактивные сенсорные экраны (которые широко используются в самолетах для управления освещением) и другие.
Общественные здания, такие как больницы, часто экономят энергию, используя переключатели детекторов движения , также известные как датчики присутствия . Датчики присутствия также могут использоваться в жилых помещениях, таких как ванные комнаты, гаражи и коридоры. [11]
Беспроводной выключатель света обеспечивает дистанционное управление освещением с помощью ручного передатчика. Хотя управляющее устройство может быть устройством, предназначенным для этой цели, все чаще такими переключателями можно управлять с помощью технологий (таких как Bluetooth или Wi-Fi ), которые сейчас используются в смартфонах .
Также возможно проводное дистанционное управление выключателями освещения, например, с помощью сигнализации X10 по проводам питания.
Многостороннее переключение [ править ]
Два или более выключателя света могут быть соединены между собой, чтобы обеспечить управление освещением, например, с двух концов длинного коридора или площадок на верхней и нижней площадках лестничного марша. Многопозиционное переключение осуществляется с помощью специальных переключателей, имеющих дополнительные контакты.
Материалы [ править ]
Ранее переключатели изготавливались из фарфора в накладном исполнении и работали как поворотный переключатель с поворотным механизмом. Позже стали использовать более прочные бакелит и эбонит. Сегодня они изготавливаются из современных пластиков , таких как поликарбонат или огнестойкий ABS. Некоторые переключатели также могут быть изготовлены из других пластиков, таких как полиамид, полипропилен или ПВХ, но в основном ограничены проводными переключателями (например, переключателями ночных ламп), в основном из-за меньшего веса, и большинство таких переключателей не используются в устройствах высокой мощности (в основном настольные лампы, настольные вентиляторы, некоторые радиоприемники) в основном до 2 ампер. В некоторых случаях, особенно в больницах и других общественных учреждениях, открытые части выключателей света изготовлены из антимикробных материалов, таких как медь , дляинфекционный контроль .
См. Также [ править ]
- Сенсорная лампа
Ссылки [ править ]
- ^ www.leviton.com https://www.leviton.com/=Decora® . Проверено 6 сентября 2018 . Отсутствует или пусто
|title=( справка ) - ^ Electric Light Years 1878-1899 - Англия Северо - Восток архивации 2015-05-20 в Wayback Machine
- ^ a b «Выключатель промывки» (PDF) . Патенты Google. 17 июля 1917 . Проверено 11 ноября 2011 .
- ^ «Что нового для вашего дома» . Popular Mechanics : 131. Март 1955 года. Архивировано 27 мая 2013 года . Проверено 12 февраля 2013 года .
- ^ Clipsal Хронология истории архивации 2014-03-07 в Wayback Machine
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 18 апреля 2013 года . Проверено 13 марта 2014 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ «Информационный бюллетень по тумблерам переменного тока на 30 А» . Левитон . Проверено 1 сентября 2014 года .
- ^ «Недорогие меры безопасности для школьных помещений» (PDF) . Национальный информационный центр образовательных учреждений. Архивировано (PDF) из оригинала 25 мая 2012 года . Проверено 1 сентября 2014 года .
- ^ Патент США 2101115 , Уоррен R Walker, "Электрический выключатель типа потока жидкости", опубликованная 1937-12-07, выданный 1937-12-07, присвоенного General Electric Co Vapor Lamp
- ^ "Как работает управление освещением?" . ООО ХитКо. Архивировано из оригинального 13 сентября 2014 года . Проверено 6 ноября 2018 .
- ^ Спецификация продукции для PR150-1L / PR180-1L . Левитон . Проверено 6 сентября 2014 года .[ постоянная мертвая ссылка ]
Внешние ссылки [ править ]
- СМИ, связанные с выключателями света на Викискладе?
