Выключатели кнопочные

Выключатели кнопочные: конструкция, типы, применение и выбор

Кнопочный выключатель (кнопочный пост) — это коммутационный аппарат ручного управления, предназначенный для дистанционного замыкания и размыкания электрических цепей управления, сигнализации, а также для коммутации цепей с малыми токами нагрузки. Принцип его действия основан на замыкании или размыкании контактов при нажатии на приводной элемент (кнопку) с последующим возвратом в исходное состояние под действием пружины или другого механизма. Основное функциональное отличие от обычного выключателя — нефиксированное положение органа управления.

Конструкция и основные компоненты

Типичный кнопочный выключатель состоит из следующих узлов:

Корпус (основание): Изготавливается из диэлектрических материалов (термостойкий пластик, карболит, текстолит). Предназначен для монтажа всех компонентов и обеспечения защиты от прикосновения к токоведущим частям, а также от внешних воздействий (пыль, влага).
Приводной элемент (кнопка, толкатель): Видимая и нажимаемая оператором часть. Может иметь различную форму (цилиндрическая, грибовидная, прямоугольная) и цвет, регламентированный стандартами (например, красный — «стоп», зеленый — «пуск»). Часто снабжается световым индикатором (светодиодной или неоновой лампой).
Контактная система: Включает подвижные и неподвижные контакты, изготовленные из материалов с высокой электропроводностью и стойкостью к эрозии (серебро, серебряно-никелевые, серебряно-кадмиевые сплавы). Конструктивно может быть мостикового или рычажного типа.
Возвратный механизм: Обычно винтовая пружина, обеспечивающая возврат кнопки в исходное положение после прекращения давления. В кнопках с фиксацией используется механизм защелки.
Контактные зажимы: Для подключения проводников. Могут быть винтовыми, пружинными (безвинтовыми) или под пайку.
Защитный кожух или крышка: Предохраняет механизм от загрязнения и несанкционированного нажатия.

Классификация и типы кнопочных выключателей

Кнопочные выключатели систематизируют по множеству признаков, что определяет их область применения.

1. По количеству и функции контактов

Замыкающие (нормально разомкнутые — Н.Р., NO): Контакты замыкаются только при нажатии на кнопку. Основное применение — команда «Пуск».
Размыкающие (нормально замкнутые — Н.З., NC): Контакты размыкаются при нажатии. Основное применение — команда «Стоп», аварийное отключение.
Переключающие (NO+NC): Имеют одну общую точку и два контакта, обеспечивая переключение цепи. При нажатии одна цепь размыкается, другая — замыкается.
Сдвоенные и комбинированные: В одном корпусе размещено две или более кнопок с разными функциями (например, пост «Пуск»-«Стоп»).

2. По типу привода и характеру возврата

Самовозвратные: Возврат в исходное состояние происходит автоматически после прекращения нажатия.
С фиксацией (выключатели-переключатели): Кнопка остается в нажатом положении до следующего нажатия (фиксируется механически или электромагнитно).
С грибовидной кнопкой (экранированные): Имеют большую, легко доступную поверхность для аварийного отключения («гриб»).
С вытяжным приводом: Для предотвращения случайного срабатывания, требуется вытянуть кнопку на себя.

3. По степени защиты (IP)

Определяет устойчивость к проникновению твердых частиц и воды.

IP40: Защита от твердых частиц >1 мм. Для установки в чистых, сухих помещениях, щитах управления.
IP54: Пылезащищенные и защищенные от брызг воды. Наиболее распространенный вариант для промышленных цехов.
IP65/IP66: Пыленепроницаемые, защищенные от струй воды. Для применения вне помещений, в условиях высокой влажности и запыленности.
IP67/IP68: Могут временно или постоянно находиться под водой. Для особо тяжелых условий.

4. По роду тока и коммутируемой мощности

Для цепей управления: Низковольтные (до 60В), коммутирующие токи до 2-10А в цепях катушек реле, контакторов, сигнальных ламп.
Силовые кнопки: Рассчитаны на прямое включение нагрузки (освещение, маломощные двигатели) при токах до 16-32А и напряжении до 400В AC.

Основные электрические и механические параметры

При выборе кнопочного выключателя необходимо учитывать следующие характеристики:

Номинальное рабочее напряжение (Ue): Напряжение, при котором аппарат рассчитан на длительную работу (например, 24В DC, 230В AC, 400В AC).
Номинальный рабочий ток (Ie): Ток, который могут коммутировать контакты при заданном напряжении и категории применения.
Категория применения (по ГОСТ, МЭК 60947-5-1): Критически важный параметр, определяющий нагрузочную способность при коммутации различных типов цепей.

Категория применения (AC)	Тип нагрузки	Пример	Примечание
AC-1	Активная или слабоиндуктивная нагрузка	Нагревательные элементы	Коммутация в легких условиях
AC-3	Пуск и отключение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором	Контактор в цепи двигателя	Ток отключения может в 8-10 раз превышать номинальный
AC-4	Торможение, реверсирование, толчковый режим асинхронных двигателей	Частые пуски/остановки	Наиболее тяжелые условия, износ контактов максимален
DC-13	Коммутация цепей электромагнитов	Катушки реле, соленоидов	Учитывается индуктивность нагрузки

Степень защиты (IP): Как описано выше.
Механическая износостойкость: Количество циклов нажатий без электрической нагрузки (обычно от 1 до 5 млн).
Электрическая износостойкость: Количество циклов включения/отключения под нагрузкой (от 0.1 до 1 млн в зависимости от категории).
Температурный диапазон: Обычно от -25°C до +70°C.
Способ монтажа: На дверь шкафа, на панель, на DIN-рейку, встраиваемый.

Области применения в энергетике и промышленности

Кнопочные посты являются неотъемлемым элементом систем управления.

Пульты управления электроприводами: Посты «Пуск»-«Стоп»-«Реверс» для управления контакторами и пускателями.
Аварийная сигнализация и остановка: Кнопки с грибовидной головкой красного цвета, устанавливаемые на видных местах вдоль производственных линий (кнопки аварийного останова — E-Stop).
Системы автоматики и телемеханики: Для ручного ввода команд, сброса сигналов, локального управления в шкафах автоматики.
Управление освещением: Нефиксированные выключатели для временного включения света в технических помещениях.
Бытовая и коммерческая электротехника: В качестве выключателей питания на оборудовании.

Схемы подключения (логика работы)

В цепях управления наиболее распространены две схемы:

Прямое нажатие: Кнопка «Стоп» (NC) разрывает цепь питания катушки контактора. Кнопка «Пуск» (NO) шунтируется блок-контактом этого же контактора, создавая цепь самоподхвата. Это позволяет отпустить кнопку «Пуск» после запуска.
Через промежуточное реле: Кнопочный пост управляет катушкой маломощного реле, контакты которого, в свою очередь, коммутируют цепь катушки силового контактора. Это повышает надежность и позволяет развязать цепи управления по напряжению.

Тенденции и современные решения

Интеллектуальные кнопки с функцией AS-i: Помимо механического контакта, имеют встроенный чип для передачи данных по промышленной сети AS-Interface, что сокращает объем проводки.
Сенсорные бесконтактные кнопки: На основе емкостных или оптических датчиков. Высокая износостойкость, степень защиты.
Взрывозащищенные исполнения (Ex d, Ex e): Для применения во взрывоопасных зонах (химическая, нефтегазовая промышленность).
Унификация и модульность: Современные серии позволяют комбинировать на одном основании кнопки, переключатели, светосигнальные элементы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кнопка «Пуск» от кнопки «Стоп» в одном посте?

Кнопка «Пуск» имеет нормально разомкнутые (NO) контакты и, как правило, черный или зеленый цвет. Кнопка «Стоп» имеет нормально замкнутые (NC) контакты, красный цвет и часто грибовидную форму для быстрого и надежного аварийного воздействия. В схемах они включены последовательно, при этом контакт «Стоп» разрывает общую цепь управления.

Почему в схемах управления используется самоподхват (шунтирование кнопки «Пуск»)?

Цепь самоподхвата, реализуемая через блок-контакт контактора, позволяет удерживать цепь катушки контактора замкнутой после того, как оператор отпустил кнопку «Пуск». Без этого двигатель включался бы только на время удержания кнопки. Кроме того, эта схема обеспечивает защиту от самозапуска при восстановлении питания после пропадания напряжения — контактор отключится и для запуска потребуется повторное нажатие «Пуск».

Как правильно выбрать кнопочный выключатель для управления асинхронным двигателем?

Ключевой параметр — категория применения. Для прямого пуска и остановки двигателя (через контактор) кнопка работает в категории AC-3 или AC-4. Номинальный ток кнопки выбирается не по току двигателя, а по току катушки контактора (обычно доли ампера). Важна механическая стойкость (число нажатий) и степень защиты, соответствующая условиям окружающей среды. Для реверса или частых пусков предпочтительнее кнопки с более высокой электрической износостойкостью.

Что означает двойная маркировка контактов (например, 13-14 и NO)?

Это общепринятая система обозначений. Цифры 13-14 указывают на номер пары контактов согласно стандарту (13 — общий для замыкающего контакта, 14 — нормально разомкнутый). Буквенные обозначения NO (Normally Open) и NC (Normally Closed) дублируют эту информацию на международном уровне. Аналогично, пара 21-22 обычно обозначает нормально замкнутый (NC) контакт.

Можно ли использовать кнопочный выключатель для непосредственного включения мощной нагрузки (например, двигателя 5 кВт)?

Категорически не рекомендуется. Большинство кнопочных выключателей не рассчитаны на коммутацию больших пусковых токов двигателей. Это приведет к быстрому обгоранию и залипанию контактов, возникновению дуги и выходу аппарата из строя, а также представляет пожарную опасность. Для этой цели кнопка должна управлять катушкой контактора или пускателя, которые конструктивно предназначены для коммутации силовых цепей.

Как обеспечить защиту кнопочного поста, установленного на улице?

Необходимо выбирать выключатель со степенью защиты не ниже IP65 (пыленепроницаемый и защищенный от струй воды). Дополнительно рекомендуется устанавливать его под защитным козырьком, использовать влагозащищенные кабельные вводы (сальники) и соблюдать уклон для стока воды. Корпус должен быть устойчив к ультрафиолетовому излучению и перепадам температур.

В чем разница между кнопкой с фиксацией и ключом управления?

Кнопка с фиксацией механически удерживается в нажатом положении до следующего нажатия. Ключ управления (переключатель) требует для поворота специального ключа, который может быть извлечен в любом положении. Ключ обеспечивает более высокий уровень защиты от несанкционированного доступа и часто используется для выбора режима работы («Ручной»/«Автомат»).

Выключатели кнопочные