Việc lựa chọn giữa các loại công tắc xoay thường được xem là vấn đề về hình thức, và đó chính là nguyên nhân khiến việc lắp ráp bảng điều khiển gặp trục trặc. Công tắc chọn, công tắc cam, công tắc cách ly ngắt tải và công tắc chuyển mạch có thể sử dụng chung trục 22 mm, cùng một khung viền hình vuông và cùng một tay cầm. Điều phân biệt chúng không phải là thân công tắc. Đó chính là cách bố trí tiếp điểm, góc chuyển mạch và hạng mục sử dụng mà thiết bị đã được kiểm tra thực tế.
Các loại công tắc xoay dưới đây được phân loại dựa trên chức năng điều khiển chứ không phải theo hình dáng bên ngoài, và việc lựa chọn tuân theo trình tự mà nhà sản xuất bảng điều khiển phải đưa ra quyết định: công tắc phải thực hiện chức năng gì, phải điều khiển bao nhiêu mạch, cần bao nhiêu vị trí, sẽ ngắt tải nào, và cách lắp đặt ra sao. Mỗi phần kết thúc bằng số liệu quan trọng trên bảng thông số kỹ thuật, giúp bạn chuyển từ yêu cầu chức năng sang mã model mà không cần phỏng đoán.
Năm loại công tắc xoay và công dụng của từng loại
Hầu hết các dòng sản phẩm trong danh mục, bao gồm cả dòng LW26 và LW40, đều được thiết kế dựa trên cùng một nguyên lý cơ học: một trục mang theo một dãy các cam, và mỗi cam sẽ mở hoặc đóng khối tiếp điểm tương ứng khi trục quay. Loại sản phẩm được xác định dựa trên chức năng mà các tiếp điểm đó được bố trí để thực hiện.
| Loại | Chức năng của nó là gì? | Các vị trí điển hình | Trình điều khiển lựa chọn |
|---|---|---|---|
| Công tắc chọn | Chọn chế độ hoạt động: thủ công / tắt / tự động, điều khiển tại chỗ / điều khiển từ xa | 2 đến 4 | Số chế độ, giữ nguyên vị trí hoặc trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo |
| Công tắc cam | Bật/tắt một số mạch theo trình tự đã định trên một trục | 2 đến 12 | Biểu đồ tiếp xúc và góc chuyển mạch |
| Bộ cách ly / công tắc ngắt mạch | Tạo ra một khe cách ly có thể quan sát được; đối với phiên bản ngắt tải, thiết bị này còn có chức năng ngắt dòng điện hoạt động | 2 (bật / tắt) | Loại ứng dụng và dòng điện định mức |
| Công tắc chuyển mạch | Chuyển một tải giữa hai nguồn: I – 0 – II | 3 | Hành vi “ngắt trước khi nối”, số cực |
| Công tắc nhấn hoặc gõ | Chọn một trong số các vòi, dải đo hoặc đồng hồ đo | 3 đến 12 | Số bước và yêu cầu “make-before-break” |
Sự khác biệt giữa hai loại công tắc xoay đầu tiên là điều thường bị nhầm lẫn nhất. Công tắc chọn được chọn dựa trên nhãn trên bảng điều khiển; công tắc cam được chọn dựa trên trình tự trong bản vẽ. Nếu bản vẽ thể hiện các tiếp điểm đóng theo một thứ tự cụ thể khi tay cầm di chuyển qua từng vị trí, thì bạn đang chỉ định công tắc cam, bất kể tay cầm trông giống công tắc chọn hay không. So sánh giữa công tắc xoay và công tắc chọn phân tích chi tiết hơn về ranh giới đó.
Cách đọc các loại công tắc xoay: Cực, vị trí và điểm tiếp xúc
Mỗi bảng thông số kỹ thuật của công tắc xoay đều có ba con số rất dễ nhầm lẫn và hậu quả của việc nhầm lẫn này có thể rất tốn kém.
- Cột — công tắc có thể điều khiển được bao nhiêu mạch riêng biệt cùng một lúc. Một công tắc 3 cực điều khiển ba pha; công tắc 4 cực sẽ bao gồm thêm dây trung tính hoặc pha thứ tư.
- Vị trí — tay cầm có bao nhiêu nấc. Công tắc hai vị trí là bật/tắt; công tắc chuyển mạch ba vị trí có các vị trí I, 0 và II.
- Số lượng liên hệ cho mỗi vị trí — có bao nhiêu khối tiếp điểm đóng hoặc mở tại mỗi vị trí dừng. Đây chính là nội dung mà sơ đồ tiếp điểm mô tả, và đây cũng là điểm khác biệt giữa công tắc cam và công tắc chọn đơn giản.
Một lỗi thường gặp khi xem thông số kỹ thuật là chỉ chú ý đến số cực và số vị trí mà bỏ qua con số thứ ba. Hai công tắc 3 cực, 3 vị trí có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau: một công tắc có thể đóng cả ba cực ở mọi vị trí, trong khi công tắc kia có thể đóng chúng theo thứ tự với một khoảng trống trung tính ở giữa. Chỉ có sơ đồ tiếp điểm mới cho bạn biết công tắc nào thuộc trường hợp nào.
| Yêu cầu | Số cần kiểm tra | Nếu bỏ qua, điều gì sẽ xảy ra? |
|---|---|---|
| Mạch ba pha có dây trung tính | 4 cực | Được chuyển đổi ở trạng thái trung tính bằng một thiết bị riêng biệt, dẫn đến mất điểm cách ly chung |
| Thủ công / Tắt / Tự động | 3 vị trí, 2 liên hệ | Đặt mua công tắc 2 vị trí và mất vị trí nghỉ “tắt” |
| Hai nguồn có khe hở ngoài | 3 vị trí, ngắt trước khi nối | Các nguồn điện tạm thời song song với nhau, hoặc tải giảm xuống mà không có trạng thái nghỉ xác định |
| Điều khiển động cơ theo trình tự | Bảng liên hệ | Các tiếp điểm đóng theo thứ tự sai; hệ thống khóa liên động không bao giờ được kích hoạt |
Góc chuyển mạch, chế độ ngắt trước khi đóng và chế độ đóng trước khi ngắt
Góc giữa các vị trí khóa quyết định quãng đường di chuyển của tay cầm trong mỗi bước, đồng thời quyết định liệu người vận hành có thể chọn vị trí chỉ bằng cảm giác hay không. Các giá trị phổ biến là 30°, 45°, 60° và 90°. Công tắc 30° cho phép chứa nhiều vị trí hơn trong cùng một vòng quay, phù hợp với thao tác nhấn nhiều bước; trong khi công tắc 90° dễ đọc hơn chỉ bằng một cái nhìn trên bảng điều khiển có hai vị trí.
Quan trọng hơn góc độ là những gì sẽ xảy ra giữa hai vị trí.
Thực hiện trước khi ngắt (BBM) mở kết nối đi trước khi kết nối đến đóng lại. Có một khoảnh khắc ngắn hoàn toàn không có kết nối. Đây là hành vi bắt buộc đối với công tắc chuyển mạch, đối với quá trình chuyển đổi nguồn và đối với bất kỳ công tắc nào mang tải: hai nguồn tuyệt đối không được kết nối với nhau, ngay cả trong một phần nhỏ của giây.
Make-before-break (MBB) đóng mạch tiếp xúc vào trước khi mở mạch tiếp xúc ra, do đó mạch điện không bao giờ bị ngắt. Điều này nghe có vẻ an toàn hơn thực tế. Trên công tắc chuyển mạch, điều này sẽ gây ra hiện tượng ngắn mạch giữa hai nguồn. MBB chỉ nên được sử dụng trong các mạch đo lường cụ thể, đặc biệt là các mạch thứ cấp của biến dòng, nơi mà việc mạch hở trong quá trình chuyển mạch có thể tạo ra điện áp nguy hiểm giữa các cực của biến dòng.
Nếu việc chuyển đổi diễn ra giữa hai nguồn cấp, hãy chỉ định BBM và xác nhận bằng văn bản. Nếu công tắc là công tắc bước trên mạch đo lường, yêu cầu “kết nối trước khi ngắt” thường được quy định trong bảng thông số kỹ thuật của thiết bị chứ không phải trong catalogue của công tắc. Hành vi ngắn mạch và không ngắn mạch của công tắc bước được trình bày riêng trong Công tắc xoay bị chập mạch và không bị chập mạch.
Lựa chọn công tắc phù hợp với loại tải
Đây chính là nguyên nhân dẫn đến số lượng đơn đặt hàng sai nhiều nhất. Một công tắc xoay có định mức 100 A không phải lúc nào cũng hoạt động ở mức 100 A dưới mọi điều kiện tải. Tiêu chuẩn IEC 60947-3 phân loại điều kiện làm việc thành các hạng mục sử dụng, và cùng một thiết bị sẽ chịu dòng điện thấp hơn khi hoạt động trong hạng mục có điều kiện khắc nghiệt hơn.
| Thể loại | Tải | Ứng dụng điển hình | Hệ số công suất |
|---|---|---|---|
| AC-20 | Chỉ hoạt động không tải / chỉ cách ly | Thiết bị ngắt thuần túy, ngắt mạch không tải | — |
| AC-21 | Loại điện trở, bao gồm cả tình trạng quá tải vừa phải | Các cụm bộ gia nhiệt, chủ yếu là hệ thống phân phối điện trở | khoảng 0,95 |
| AC-22 | Kết hợp điện trở và điện cảm | Tải trọng hỗn hợp từ công trình hoặc hệ thống phân phối | khoảng 0,65 |
| AC-23 | Động cơ và có độ cảm ứng cao | Khởi động động cơ trực tiếp, quạt, máy bơm | khoảng 0,45 hoặc 0,35 |
Hậu tố cũng quan trọng không kém gì danh mục. A có nghĩa là thiết bị này đã được kiểm chứng để hoạt động thường xuyên; B có nghĩa là hoạt động không thường xuyên, thường là nhiệm vụ cách ly trong quá trình bảo trì. Một công tắc có ký hiệu AC-23B không thể thay thế cho công tắc AC-23A khi người vận hành sử dụng nó trong mỗi ca làm việc.
Dưới đây là ba quy tắc thực tiễn:
- Hãy xem thông tin hiện tại trong mục dành cho danh mục mà bạn thực sự cần, chứ không phải thông tin nổi bật ở trang bìa của catalogue.
- Nếu một đường cấp nguồn cấp điện cho một động cơ, hãy coi nó thuộc loại AC-23 ngay cả khi công tắc thường được vận hành trong điều kiện không tải. Sẽ có lúc ai đó vận hành nó trong điều kiện có tải.
- Không bao giờ được sử dụng thiết bị ngắt hoàn toàn (AC-20) làm công tắc ngắt tải. Một thiết bị không có cơ cấu dập tắt hồ quang sẽ làm dính các tiếp điểm ngay lần đầu tiên ngắt mạch có điện.
Bảo vệ chống ngắn mạch lại là một vấn đề riêng biệt. Một công tắc ngắt mạch có chỉ số chịu tải trong thời gian ngắn và khả năng đóng mạch trong trường hợp ngắn mạch; những thông số này mô tả khả năng chịu đựng của thiết bị cho đến khi thiết bị ở phía thượng nguồn khắc phục được sự cố. Cả hai chỉ số này đều không có nghĩa là công tắc có thể ngắt dòng điện sự cố. Nhiệm vụ đó vẫn thuộc về cầu chì hoặc bộ ngắt mạch.
Lắp đặt, vỏ bảo vệ và khả năng chống xâm nhập
Việc lắp đặt thường phụ thuộc vào loại tấm panel hơn là yêu cầu về điện, và cần phải quyết định vấn đề này trước khi xây dựng bản quy chuẩn mẫu.
- Lắp đặt trên bảng điều khiển — kiểu mặc định: một trục chính đi qua lỗ tròn, được cố định bằng vít tại các góc của tấm mặt trước. Cung cấp độ vững chắc cơ học cao nhất cho tay cầm cỡ lớn.
- Lắp đặt một lỗ — một lỗ tròn, được cố định từ phía sau. Lắp đặt nhanh hơn và thường được lựa chọn khi không gian trên tấm ốp hạn chế.
- Lắp đặt trên thanh DIN — phiên bản gắn trên đế, có thể kẹp vào thanh ray TS35, được sử dụng trong trường hợp công tắc nằm bên trong vỏ thiết bị thay vì trên cửa.
- Hệ thống khóa liên động cửa — một công tắc gắn trên đế có cơ chế ngăn không cho cửa mở khi công tắc đang ở trạng thái bật, hoặc ngăn không cho công tắc đóng khi cửa đang mở. Thường thấy trên các bảng điều khiển máy móc và máy bơm.
- Vỏ bọc kín — hộp đạt tiêu chuẩn IP65 được lắp đặt sẵn tại nhà máy, phù hợp cho các môi trường ngoài trời, nơi cần rửa sạch thường xuyên hoặc nhiều bụi.
Chỉ số bảo vệ chống xâm nhập (IP) được xác định dựa trên vỏ bảo vệ, chứ không phải cơ chế công tắc. Một công tắc gắn bảng điều khiển tiêu chuẩn được lắp phía sau cửa có gioăng kín sẽ đạt được mức bảo vệ tương ứng với cửa đó; trong khi cùng một công tắc đó nếu được lắp trong khung mở thì sẽ không đạt được mức bảo vệ đó. Đối với các công trình lắp đặt máy bơm và hệ thống HVAC ngoài trời, nguyên tắc lựa chọn được nêu rõ trong Lựa chọn công tắc cách ly quay cho máy bơm và hệ thống HVAC, trong đó trình bày chi tiết hơn về phần vỏ bọc và cơ chế khóa an toàn.
Quy trình tuyển chọn gồm sáu bước
Việc xử lý các bước này theo thứ tự sẽ ngăn chặn chu trình sắp xếp lại phổ biến nhất, bắt đầu từ hình ảnh trong danh mục và kết thúc bằng một công tắc không thể ngắt tải.
- Xác định hàm. Chọn chế độ, chuyển tải, cách ly, chuyển nguồn hoặc chọn bước. Một công tắc chỉ có thể thực hiện tốt một trong các chức năng này.
- Hãy đếm số mạch. Các cực cho các pha và cực trung tính, cùng với các tiếp điểm phụ mà mạch điều khiển cần.
- Điều chỉnh vị trí và góc. Có bao nhiêu vị trí khóa, liệu có vị trí nào trong số đó phải là vị trí tắt hay không, và liệu tay cầm có phải dễ nhận biết ngay từ cái nhìn đầu tiên hay không.
- Chọn tải trọng và danh mục. Sử dụng dòng điện AC-21, AC-22 hoặc AC-23 phù hợp với tải thực tế, và xác định hậu tố A hoặc B dựa trên tần suất vận hành công tắc.
- Chọn phương thức lắp đặt. Bảng điều khiển, một lỗ, ray DIN, khóa liên động cửa hoặc hộp kín, cùng với yêu cầu về chỉ số IP của vị trí lắp đặt.
- Thêm các phụ kiện. Các tiếp điểm phụ để phản hồi trạng thái, chốt khóa, thao tác bằng chìa khóa, biển cảnh báo và nắp che đầu nối (nếu có thể tiếp cận bảng điều khiển).
Khi kết thúc bước sáu, bạn nên có trong tay một chuỗi mẫu thay vì một đoạn mô tả. Nếu nhà cung cấp không thể chuyển sáu câu trả lời đó thành một mã, thì bảng dữ liệu đó là chưa đầy đủ.
Những sai sót thường gặp khi lựa chọn công tắc xoay
- Mua theo xu hướng hiện tại. Dòng định mức 63 A theo tiêu chuẩn AC-21 có thể giảm xuống còn 32 A hoặc thấp hơn khi áp dụng tiêu chuẩn AC-23 ở cùng mức điện áp. Về mặt thực tiễn, hai mức định mức này được coi là hai sản phẩm khác nhau.
- Giả sử công tắc chọn là công tắc cam. Nếu bản vẽ thể hiện một chuỗi các chi tiết, thì bảng liên hệ sẽ xác định chi tiết đó, chứ không phải kiểu tay cầm.
- Bỏ qua quy tắc “break-before-make” khi chuyển đổi. Sự cố này không thể nhận thấy trên bàn thử; nó biểu hiện dưới dạng một tia sáng hoặc thiết bị ở phía thượng nguồn bị ngắt khi người vận hành thực hiện chuyển mạch dưới tải lần đầu tiên.
- Sử dụng bộ cách ly làm công tắc ngắt tải. Các thiết bị AC-20 không có chức năng kiểm soát hồ quang. Việc ngắt mạch khi có tải sẽ làm hỏng các tiếp điểm và, đối với thiết bị có vỏ kim loại, có thể gây nguy hiểm.
- Quên cực trung tính. Một tải ba pha có điểm trung tính được nối đất cần bốn cực; hai thiết bị riêng biệt sẽ làm mất tác dụng của điểm cách ly duy nhất.
- Xác định góc sau khi khoan lỗ trên tấm panel. Góc này quyết định độ cong của tay cầm và phạm vi quét của nó. Nếu thay đổi góc này sau này, sẽ phải lắp tấm mặt trước mới.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa công tắc xoay và công tắc cam là gì?
Công tắc xoay thuộc một nhóm chung: một trục được xoay bằng tay cầm để chọn vị trí. Công tắc cam là một loại công tắc xoay mà các tiếp điểm của nó được kích hoạt bởi các cam có hình dạng đặc biệt theo một trình tự xác định. Mọi công tắc cam đều là công tắc xoay; nhưng không phải mọi công tắc xoay đều có trình tự tiếp điểm đáng để mô tả.
Có thể sử dụng công tắc xoay làm công tắc ngắt chính không?
Chỉ khi đó là công tắc ngắt mạch có định mức phù hợp với nhiệm vụ. Một thiết bị ngắt mạch thuần túy chỉ được phép hoạt động ở chế độ không tải. Đối với thiết bị cách ly chính cũng có chức năng ngắt dòng điện hoạt động, cần chỉ định công tắc ngắt mạch loại AC-23A và xác nhận chức năng cách ly khi ở vị trí mở.
AC-23A trên công tắc xoay có nghĩa là gì?
Điều này có nghĩa là thiết bị đã được thử nghiệm với động cơ và các tải có độ cảm ứng cao (AC-23) và đã được xác nhận là phù hợp cho hoạt động thường xuyên (hậu tố A). Dòng điện định mức được ghi cho AC-23A thấp hơn so với mức định mức AC-21 của cùng một thiết bị.
Một công tắc xoay có thể có bao nhiêu vị trí?
Phạm vi thực tế là từ hai đến mười hai, với góc 30° hoặc 45° giữa các nấc ở các mức cao hơn. Khi vượt quá bốn hoặc năm vị trí, bán kính vòng quay của tay cầm sẽ trở nên lớn và nhãn trên bảng điều khiển phải được thiết kế sao cho phù hợp với điều đó.
Tôi nên thực hiện “break-before-make” hay “make-before-break”?
Áp dụng nguyên tắc “ngắt trước khi đóng” cho mọi trường hợp chuyển đổi hoặc chuyển nguồn, để đảm bảo hai nguồn cấp không bao giờ được kết nối với nhau. Chỉ áp dụng nguyên tắc “đóng trước khi ngắt” trong những trường hợp mạch điện không được phép bị gián đoạn, chẳng hạn như cuộn thứ cấp của biến dòng. Không được chỉ định nguyên tắc “đóng trước khi ngắt” cho một công tắc chuyển đổi mà không kiểm tra xem nó kết nối những thành phần nào với nhau.
Có cần công tắc 4 cực cho tải một pha không?
Không. Một tải một pha chỉ cần tối đa hai cực: pha và trung tính. Bốn cực được dùng cho hệ thống ba pha kèm trung tính, hoặc để điều khiển hai mạch một pha riêng biệt thông qua một công tắc.
Chuyển đổi phần đã chọn thành mã mẫu
Các loại công tắc xoay sẽ dễ phân loại và đặt hàng hơn một khi thứ tự quyết định đã được xác định: trước tiên là chức năng, tiếp theo là mạch điện, sau đó là vị trí và góc quay, rồi đến loại tải, và cuối cùng là phương thức lắp đặt. Phần lớn chi phí phát sinh do thứ tự đặt hàng sai không phải đến từ chính công tắc mà là từ việc phải sửa chữa lại bảng điều khiển liên quan.
Cantak sản xuất dòng sản phẩm LW26 với dải dòng điện từ 10 A đến 315 A, bao gồm các phiên bản lắp bảng điều khiển, lắp lỗ đơn, lắp thanh DIN và liên động cửa, kèm theo sơ đồ tiếp điểm cho từng vị trí; đồng thời cung cấp dòng sản phẩm LW40 nhiều lớp dành cho điều khiển máy móc, trong đó nhiều mạch điện cần được đóng/mở theo thứ tự trên cùng một trục. Cả hai dòng sản phẩm này đều được liệt kê kèm theo các tùy chọn về cực và vị trí trên Công tắc xoay dòng LW26 và Công tắc xoay dòng LW40 trang.
Nếu chưa có bảng liên hệ cho chuỗi sản phẩm mà quý khách cần, vui lòng gửi sơ đồ chuyển mạch kèm theo số cực, vị trí và loại tải; các kỹ sư của chúng tôi sẽ xác nhận bố trí cam trước khi quý khách đặt hàng. Toàn bộ dòng sản phẩm, bao gồm các dòng công tắc cách ly và công tắc nút bấm tuân theo cùng một tiêu chuẩn bảng điều khiển, có tại danh mục sản phẩm.