Выключатель как электротехническое устройство¶

Выключатель — электрический коммутационный аппарат, предназначенный для замыкания и размыкания электрической цепи, то есть для включения и отключения тока вручную или автоматически. Относится к классу коммутационных аппаратов низкого и высокого напряжения и служит для управления освещением, электроприборами, силовым оборудованием и целыми участками электрических сетей. Основная функция выключателя — разрыв цепи в рабочем режиме, без аварийных токов короткого замыкания, что отличает его от автоматического выключателя и предохранителя, которые срабатывают при аварийных перегрузках.

¶История

Простейшие разъединители цепи известны с первых опытов с электричеством. В 1880-х годах, с распространением электрического освещения, возникла потребность в удобном настенном устройстве для включения и выключения ламп. Ранние конструкции представляли собой поворотный или рычажный контакт, закреплённый на изолирующем основании.

В 1884 году американский изобретатель Джон Генри Холмс получил патент на устройство, которое принято считать прообразом современного настенного выключателя. В 1891 году другой изобретатель, Уильям Дж. Ньютон, запатентовал конструкцию с поворотным механизмом. Массовое производство настенных выключателей началось в конце XIX — начале XX века, одновременно с электрификацией городов.

В России электрификация жилья шла с конца XIX века (первые электростанции в Москве и Санкт-Петербурге), а массовое внедрение выключателей в быт относится к периоду индустриализации и особенно к 1950–1960-м годам, когда электричество пришло в сельскую местность.

¶Принцип работы

В основе работы лежит механическое замыкание и размыкание контактов. В корпусе из диэлектрика (пластмасса, керамика) размещены два неподвижных контакта и подвижный элемент, приводимый в движение клавишей, кнопкой, рычагом или шнуром. При замыкании контакты соприкасаются, и ток проходит через цепь; при размыкании между ними возникает воздушный промежуток, разрывающий цепь.

Важная характеристика — скорость разрыва контактов: быстрое расхождение уменьшает искрение и подгорание. В бытовых моделях применяется пружинный механизм, обеспечивающий резкий «щелчок» — мгновенное переключение независимо от скорости нажатия.

¶Виды и классификация

Выключатели различают по нескольким признакам.

По способу управления:

клавишные — наиболее распространённые в быту;
кнопочные — часто в звонках и пультах;
поворотные — встречаются в промышленности и ретро-дизайне;
шнуровые — с вытяжным шнуром;
сенсорные и диммерные — управляемые касанием или плавной регулировкой.

По числу полюсов и направлений:

одноклавишные и многоклавишные;
однополюсные (разрывают один провод) и двухполюсные (разрывают и фазу, и ноль);
проходные (переключатели) — позволяют управлять одним светильником из двух и более точек;
перекрёстные — для управления из трёх и более мест.

По назначению:

бытовые настенные;
промышленные (силовые, путевые, концевые);
высоковольтные — для линий электропередачи и подстанций.

Отдельно выделяют автоматический выключатель — аппарат, совмещающий функции ручного управления и защиты от сверхтоков, и выключатель нагрузки (разъединитель под нагрузкой).

¶Устройство бытового выключателя

Типовой настенный клавишный выключатель включает:

корпус из термопласта;
клавишу с фиксатором;
пружинный механизм;
подвижный и неподвижный контакты из латуни или меди с покрытием;
клеммы для присоединения проводов (винтовые или безвинтовые);
монтажные элементы для установки в подрозетник.

Ключевые параметры: номинальное напряжение (обычно 220–250 В), номинальный ток (6, 10, 16 А), степень защиты (IP), количество коммутаций.

¶Применение

Бытовые выключатели применяются для управления освещением в квартирах, домах и офисах. Проходные схемы удобны в длинных коридорах, на лестницах, в спальнях. Промышленные и силовые выключатели используются для управления станками, насосами, вентиляцией, конвейерами. Высоковольтные выключатели — неотъемлемая часть подстанций и распределительных устройств: они коммутируют линии при плановых переключениях и отключениях.

В автоматизированных системах «умный дом» применяются сенсорные, радиоканальные и Wi-Fi-выключатели, управляемые со смартфона или голосом.

¶Безопасность и нормативы

Монтаж и эксплуатация выключателей регулируются правилами устройства электроустановок (ПУЭ) и государственными стандартами. Выключатели устанавливают в разрыв фазного провода, а не нулевого, — это требование безопасности: при отключении фаза на светильнике отсутствует. В ванных и сырых помещениях применяют модели с повышенной степенью защиты. Ремонт и замену производят только при снятом напряжении.

¶Интересные факты

Первые выключатели были поворотными и внешне напоминали рубильники.
Обозначение выключателя на электрических схемах — разрыв линии с наклонной чертой или точкой.
Ресурс качественного бытового выключателя достигает десятков тысяч срабатываний.
Диммеры позволяют не только включать, но и плавно регулировать яркость, экономя электроэнергию.

Источники: технические справочники по электротехнике, правила устройства электроустановок (ПУЭ), материалы по истории электротехники, каталоги электроустановочных изделий.