С появления первой батареи Вольта коммутационные устройства остаются одним из важнейших элементов любой электрической цепи. Простые и сложные, мощные и не очень, ручные и автоматические, эти приборы можно встретить практически в любой электрической машине. Одно из важнейших мест в ряду устройств коммутации занимают перекидные рубильники. Благодаря своим уникальным свойствам эти приборы являются практически незаменимыми при создании большинства сложных электрических систем.
Что такое перекидной рубильник
Что такое обычный рубильник, знает, пожалуй, каждый более или менее знакомый с электричеством. По сути, это обычный выключатель, только большой и мощный. Ручка в одном положении – цепь замкнута. В другом – разомкнута. Если рубильник коммутирует одну линию, то устройство однополюсное, а когда одной ручкой вы можете переключить сразу несколько цепей, то многополюсное.
В отличие от обычного рубильника, перекидной имеет дополнительные контакты, благодаря которым прибор может не только включать или выключать электрооборудование, но и переключать. В одном положении ручки средняя шина рубильника соединяется с верхними контактами, в другом – с нижними.
Самое важное в такой конструкции то, что верхняя и нижняя шины ни при каких условиях не могут соединиться. Именно это делает устройство незаменимым при коммутации оборудования, не допускающего в процессе переключения соединения между собой. Взгляните на схему ниже:
В одном положении лампа питается от верхней по схеме батареи, в другом – от нижней. Как бы вы ни старались, соединить батареи между собой вам не удастся. Что это дает? Предположим, полярность батарей противоположная, а вместо лампочки вы использовали электромоторчик.
В одном положении переключателя мотор крутится в одну сторону, в другом – в противоположную. Но если вы случайно соедините батареи вместе, то начнутся серьезные проблемы – короткое замыкание. В приведенном примере вы рискуете лишь разрядить батарейки, но если коммутировать более серьезные цепи – к примеру, напряжения с различных линий электропередач, - то при малейшей ошибке оператора, работающего обычными выключателями, серьезной аварии не избежать. Перекидной же рубильник благодаря своей конструкции подобного безобразия не допустит, поскольку у вас просто не будет ошибочных вариантов – «или-или».
Преимущества перекидного рубильника перед парой обычных выключателей очевидны. Но что делать в том случае, если лампочку на схеме, приведенной выше, нужно просто отключить? Ставить дополнительный выключатель? Совсем необязательно, поскольку существуют трехпозиционные перекидные рубильники. В отличие от своих двухпозиционных собратьев, они имеют еще одно положение, так называемое промежуточное , в котором один источник от нагрузки уже отключен, но второй еще не подключен.
Таким образом, при помощи трехпозиционного рубильника вы можете не только сделать переключение одним движением руки, но и отключить нагрузку от источника:
Преимущества и недостатки рубильников
Осталось рассмотреть достоинства и недостатки этих приборов. К достоинствам можно отнести:
Наглядность. Прибор обычно имеет открытую или полузакрытую конструкцию, а значит, в его исправности можно убедиться визуально. Ну а поскольку вы хорошо видите токопроводящие ножи и шины, определить, в каком положении находится размыкатель, не составит труда.- Простая конструкция. Практически все подобные коммутаторы, включая перекидные, имеют исключительно простую конструкцию. Они весьма долговечны, легко обслуживаются, а ремонт их обычно не требует высокой квалификации и стоит недорого.
- Высокое отношение коммутируемая мощность/стоимость. Это, пожалуй, одно из главных преимуществ устройств. Некоторые из подобных приборов могут коммутировать токи в сотни ампер, а стоят при этом относительно недорого.
Но есть у коммутаторов рубильникового типа и недостатки. Вот они:
- Повышенная опасность для оператора. Поскольку большинство устройств имеют открытую конструкцию, попасть под напряжение при неаккуратном обращении с ними очень легко. Поэтому к работе с подобными переключателями обычно допускается лишь квалифицированный персонал, а сам переключатель часто помещается в закрытый шкаф или кожух.
- Ненормированное время переключения. Скорость переключения практически любого рубильника зависит только от реакции оператора. При медленном переводе ножей под нагрузкой между размыкаемыми контактами может «потянуться» высокотемпературная дуга, которая одинаково опасна как для оборудования, так и для самого оператора*.
Дугогасящие вставки, которыми оснащаются некоторые типы переключателей, помогают бороться с дугой лишь частично. Именно поэтому подавляющее большинство производителей электрооборудования рекомендуют делать переключение при помощи рубильниковых устройств только после снятия нагрузки промежуточными размыкателями.
Перекидные переключатели
Эти приборы имеют все свойства перекидных рубильников, но лишены недостатков последних. Благодаря специальной конструкции переключателей энергия руки оператора не напрямую используется для переведения ножей, а накапливается до определенной величины, а затем делает быстрое переключение «щелчком». Это существенно сокращает время переключения, уменьшает возможность появления коммутационной дуги и позволяет проводить переключение под нагрузкой. Кроме того, работа с переключателями более безопасна, поскольку устройства почти всегда имеют закрытую конструкцию, а значит, произвести коммутацию сможет даже неподготовленный человек с нулевыми знаниями по электротехнике.
Бытует мнение, что переключатели уступают рубильникам по мощности, но это не совсем так. Существуют приборы, способные коммутировать те же сотни ампер, причем даже под нагрузкой. Просто по конструкции они достаточно громоздки и гораздо сложнее обычных рубильников. Как и рубильники, переключатели могут быть трехпозиционными и многосекционными.
Сфера применения рубильников и переключателей
Из всего вышесказанного ясно, что подобные приборы предназначены для переключения цепей, которые ни при каких обстоятельствах не должны быть соединены с собой. Одним из ярких примеров может служить переключение какого-либо объекта на резервный источник. Предположим, вы устали от постоянных отключений электроэнергии в загородном доме и обзавелись бензогенератором. Электрики отключили свет, вы перешли на генератор. Включили – снова питаете свой дом от штатной сети. На словах все просто, но как это сделать практически? Вот тут-то вас и выручит перекидной коммутатор. Взгляните на схему, приведенную ниже:
В одном положении переключателя дом подключен к сети, в другом – к генератору. Причем даже если напряжение есть и в сети, и на генераторе, переключение ничем не грозит – соединить сеть с генератором невозможно. К сожалению, такая схема хоть и проста, но не совсем корректна. Рассмотрим действия, которые вы должны произвести при подключении генератора:
- Отключить дом от штатной электросети.
- Запустить генератор и вывести его на рабочий режим.
- Подключить дом к генератору.
Не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять – обычным перекидным устройством такую последовательность операций выполнить невозможно. Вам придется либо сперва запустить генератор, потом произвести переключение, либо переключить источники и уже потом запускать генератор.
Если первый вариант еще сгодится, то второй абсолютно неприемлем для большинства бытовых приборов. Как себя будет чувствовать, к примеру, холодильник, если в процессе пуска бензогенератора питающее напряжение начнет подниматься с 0 до 220 В, а частота с 0 до 50 Гц? Если вы не в курсе – он сгорит.
Вот тут-то вас и выручит трехпозиционный прибор. Отключили дом от сети, запустили генератор, подключили дом к генератору. И все одной ручкой, никаких дополнительных приборов, путаницы и лишних расходов.
Перекидной рубильник для генератора своими руками
Что делать, если в вашем распоряжении не оказалось перекидного устройства коммутации? Можно сделать его своими руками. Точнее, не сделать, а собрать из всем известных и широко распространенных автоматов. Для этого достаточно взять два автомата и закрепить на одной планке, предварительно перевернув один вверх «ногами». Чтобы оба устройства переключались одновременно, на их ползунки нужно установить фиксирующую планку (на рисунке оранжевого цвета). Специально для этого ползунки всех автоматов имеют специальные отверстия. Переключатель готов. Осталось сделать подключение, которое практически ничем не отличается от подключения перекидного коммутатора.
К сожалению, получился двухпозиционный прибор, но зато он имеет встроенный автомат защиты, который сработает при перегрузке или коротком замыкании.
Конечно, реальная схема подключения генератора в качестве резервного источника будет несколько сложнее приведенных выше – кроме переключателя, понадобятся те или иные приборы защиты, заземления, учета, но и тут нет ничего сложного:
