Прекидач

Инсталациона склопка

Прекидач је једноставни електромеханички уређај који затвара или отвара струјно коло. Са тиме омогућује или онемогућује ток струје, и код једноставних склопова, укључује или искључује уређај. За разлику од тастера, остварује трајан, а не тренутан електрични спој.

Технички посматрано, прекидачи морају да искључе и струје кратког споја, па обични прекидачи малих снага кућних електричних уређаја не спадају у ту групу. Међутим, назив прекидач је у тако раширеној употреби да се користи за обје врсте.

У електроници, прекидачима се често називају и друге електронске компоненте које врше улогу прекидања струје. Тако се може говорити о транзистору, релеју, или електронској цијеви као прекидачу.

Опис

Electrical switches. Top, left to right: circuit breaker, mercury switch, wafer switch, DIP switch, surface mount switch, reed switch. Bottom, left to right: wall switch (U.S. style), miniature toggle switch, in‑line switch, push-button switch, rocker switch, microswitch.

The most familiar form of switch is a manually operated electromechanical device with one or more sets of electrical contacts, which are connected to external circuits. Each set of contacts can be in one of two states: either "closed" meaning the contacts are touching and electricity can flow between them, or "open", meaning the contacts are separated and the switch is nonconducting. The mechanism actuating the transition between these two states (open or closed) is usually (there are other types of actions) either an "alternate action" (flip the switch for continuous "on" or "off") or "momentary" (push for "on" and release for "off") type.

Контакти

A toggle switch in the "on" position.

In the simplest case, a switch has two conductive pieces, often metal, called contacts, connected to an external circuit, that touch to complete (make) the circuit, and separate to open (break) the circuit. The contact material is chosen for its resistance to corrosion, because most metals form insulating oxides that would prevent the switch from working. Contact materials are also chosen on the basis of electrical conductivity, hardness (resistance to abrasive wear), mechanical strength, low cost and low toxicity. The formation of oxide layers at contact surface, as well as surface roughness and contact pressure, determine the contact resistance, and wetting current of a mechanical switch. Sometimes the contacts are plated with noble metals, for their excellent conductivity and resistance to corrosion. They may be designed to wipe against each other to clean off any contamination. Nonmetallic conductors, such as conductive plastic, are sometimes used. To prevent the formation of insulating oxides, a minimum wetting current may be specified for a given switch design.

Contact terminology

Triple-pole single-throw (TPST or 3PST) knife switch used to short the windings of a 3‑phase wind turbine for braking purposes. Here the switch is shown in the open position.

In electronics, switches are classified according to the arrangement of their contacts. A pair of contacts is said to be "closed" when current can flow from one to the other. When the contacts are separated by an insulating air gap, they are said to be "open", and no current can flow between them at normal voltages. The terms "make" for closure of contacts and "break" for opening of contacts are also widely used.

The terms pole and throw are also used to describe switch contact variations. The number of "poles" is the number of electrically separate switches which are controlled by a single physical actuator. For example, a "2-pole" switch has two separate, parallel sets of contacts that open and close in unison via the same mechanism. The number of "throws" is the number of separate wiring path choices other than "open" that the switch can adopt for each pole. A single-throw switch has one pair of contacts that can either be closed or open. A double-throw switch has a contact that can be connected to either of two other contacts, a triple-throw has a contact which can be connected to one of three other contacts, etc.

Contact bounce

Snapshot of switch bounce on an oscilloscope. The switch bounces between on and off several times before settling.

Contact bounce (also called chatter) is a common problem with mechanical switches and relays, which arises as the result of electrical contact resistance (ECR) phenomena at interfaces. Switch and relay contacts are usually made of springy metals. When the contacts strike together, their momentum and elasticity act together to cause them to bounce apart one or more times before making steady contact. The result is a rapidly pulsed electric current instead of a clean transition from zero to full current. The effect is usually unimportant in power circuits, but causes problems in some analogue and logic circuits that respond fast enough to misinterpret the on‑off pulses as a data stream. In the design of micro-contacts, controlling surface structure (surface roughness) and minimizing the formation of passivated layers on metallic surfaces are instrumental in inhibiting chatter.

Arcs and quenching

When the power being switched is sufficiently large, the electron flow across opening switch contacts is sufficient to ionize the air molecules across the tiny gap between the contacts as the switch is opened, forming a gas plasma, also known as an electric arc. The plasma is of low resistance and is able to sustain power flow, even with the separation distance between the switch contacts steadily increasing. The plasma is also very hot and is capable of eroding the metal surfaces of the switch contacts (the same true for vacuum switches). Electric current arcing causes significant degradation of the contacts and also significant electromagnetic interference (EMI), requiring the use of arc suppression methods.

Прекидачи малих снага

Прекидачи за мале снаге.

Прекидачи малих снага се срећу на скоро свим електричним уређајима малих снага. Имају различите конфигурације, по броју полова, по броју контаката и облику. Нису намјењени за прекидање струја кратког споја, па су уређаји додатно заштићени аутоматским или топљивим осигурачима.

Прекидачи великих снага за електроенергетику

Прекидач са гасом SF6 за напоне до 420 kV

Прекидачи у електроенергетици могу да прекидају и струје кратког споја, често на врло високим напонима. Ради тога су великих димензија и тежине. Посебне мјере се примјењују код њих за гушење искре при отварању контаката. Многи су ради тога херметички затворени, и имају вакуум или инертни гас у себи, да се спријечи ионизација.

Симболи

Симболи за неке конфугурације прекидача су приказани у табели. Термин -пол- се односи на покретни дио прекидача који успоставља спој. Термин -положај- се односи на број радних положаја прекидача.

Назив	Опис	Симбол	IEC 60617 симбол	енглеска скраћеница
Један пол, један положај (ЈПЈП)	Једноставни прекидач за укључивање и искључивање: Два контакта су или спојена или раздвојена. Примјер је прекидач за свјетло.		|| SPST
Један пол, два положаја (ЈПДП)	Заједнички контакт COM је повезан са L1 ИЛИ L2.		|| SPDT
Два пола, један положај (ДПЈП)	Исто као два ЈПЈП прекидача на почетку табеле, контролисана једним механизмом.		|| DPST
Два пола, два положаја (ДПДП)	Као два ЈПДП прекидача на другом мјесту табеле, контролисана једним механизмом.		|| DPDT

Литература

• Principles of Electric Circuits, 7th edition, Thomas I. Floyd, Prentice Hall. ISBN 978-0-13-098576-7. стр. 45-47.
• Pitney, Kenneth E. (2014) [1973]. Ney Contact Manual - Electrical Contacts for Low Energy Uses (reprint of 1st изд.). Deringer-Ney, originally JM Ney Co. ASIN B0006CB8BC. 
• Slade, Paul G. (2014-02-12) [1999]. Electrical Contacts: Principles and Applications. Electrical and Computer Engineering. Electrical engineering and electronics. 105 (2 изд.). CRC Press, Taylor & Francis, Inc. ISBN 978-1-43988130-9. 
• Holm, Ragnar; Holm, Else (2013-06-29) [1967]. Williamson, J. B. P., ур. Electric Contacts: Theory and Application (reprint of 4th revised изд.). Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-03875-7.  (NB. A rewrite of the earlier "Electric Contacts Handbook".)
• Holm, Ragnar; Holm, Else (1958). Electric Contacts Handbook (3rd completely rewritten изд.). Berlin / Göttingen / Heidelberg, Germany: Springer-Verlag. ISBN 978-3-66223790-8.  [1] (NB. A rewrite and translation of the earlier "Die technische Physik der elektrischen Kontakte" (1941) in German language, which is available as reprint under ISBN 978-3-662-42222-9.)
• Huck, Manfred; Walczuk, Eugeniucz; Buresch, Isabell; Weiser, Josef; Borchert, Lothar; Faber, Manfred; Bahrs, Willy; Saeger, Karl E.; Imm, Reinhard; Behrens, Volker; Heber, Jochen; Großmann, Hermann; Streuli, Max; Schuler, Peter; Heinzel, Helmut; Harmsen, Ulf; Györy, Imre; Ganz, Joachim; Horn, Jochen; Kaspar, Franz; Lindmayer, Manfred; Berger, Frank; Baujan, Guenter; Kriechel, Ralph; Wolf, Johann; Schreiner, Günter; Schröther, Gerhard; Maute, Uwe; Linnemann, Hartmut; Thar, Ralph; Möller, Wolfgang; Rieder, Werner; Kaminski, Jan; Popa, Heinz-Erich; Schneider, Karl-Heinz; Bolz, Jakob; Vermij, L.; Mayer, Ursula (2016) [1984]. Vinaricky, Eduard; Schröder, Karl-Heinz; Weiser, Josef; Keil, Albert; Merl, Wilhelm A.; Meyer, Carl-Ludwig, ур. Elektrische Kontakte, Werkstoffe und Anwendungen: Grundlagen, Technologien, Prüfverfahren (на језику: немачки) (3 изд.). Berlin / Heidelberg / New York / Tokyo: Springer-Verlag. ISBN 978-3-642-45426-4. 
• Zhai, C; et al. (2016). „Interfacial electro-mechanical behaviour at rough surfaces” (PDF). Extreme Mechanics Letters. 9: 422—429. doi:10.1016/j.eml.2016.03.021. 
• Holm, Ragnar (1999). Electric Contacts: Theory and Applications (4th изд.). Springer. ISBN 978-3540038757. 
• Zhai, C.; Hanaor, D.; Proust, G.; Gan, Y. (2015). „Stress-Dependent Electrical Contact Resistance at Fractal Rough Surfaces” (PDF). Journal of Engineering Mechanics. 143 (3): B4015001. doi:10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0000967. 
• „Contact Arc Phenomenon” (PDF). PickerComponents.com. Picker Components. 
• Beurskens, Jack. „Contacts - Shin-Etsu Polymer Europe B.V.”. www.shinetsu.info. Приступљено 2017-03-04. 

Спољашње везе

• Троструки прекидач
• Повезивање прекидача
• Приказ отклањања осциловања код прекидача
• Видео искрења код високонапонског прекидача
• Дијаграми повезивања
• Повезивање прекидача са 8051 микроконтролером
• „IEEE Holm Conferences on Electrical Contacts”. ieee-holm.org. Приступљено 2017-03-04.