Кнопки

Кнопки управления: классификация, конструкция, применение и выбор

Кнопки управления (кнопочные посты, кнопочные выключатели) представляют собой класс низковольтных коммутационных аппаратов, предназначенных для ручного дистанционного управления цепями управления, сигнализации и блокировки в электрических установках. Их основная функция – замыкание или размыкание цепей с малыми токами (как правило, до 10-16 А) для подачи команды на пускатели, контакторы, реле или программируемые логические контроллеры (ПЛК). Работа в силовых цепях напрямую, за редким исключением, не предусмотрена.

Классификация кнопок управления

Кнопки систематизируют по множеству признаков, определяющих их конструкцию и область применения.

По количеству и типу контактов (исполнению контактных элементов):

• С замыкающим контактом (НО – нормально открытый): Контакт разомкнут в исходном, неактивированном состоянии. Нажатие на кнопку замыкает цепь. Основное применение – команды «Пуск», «Включить».
• С размыкающим контактом (НЗ – нормально закрытый): Контакт замкнут в исходном состоянии. Нажатие размыкает цепь. Основное применение – команды «Стоп», «Отключить».
• С перекидным контактом (переключающий): Имеет общую точку и два направления коммутации. В исходном состоянии соединен с одним контактом, при нажатии переключается на другой. Применяется в режимах «Вперед-Назад», «Вкл-Выкл» с индикацией.
• Комбинированные (со сложной контактной группой): В одном корпусе совмещены несколько независимых или связанных контактных элементов. Наиболее распространены 1НО+1НЗ (для реализации самоподхвата через НО контакт и цепи сигнализации через НЗ) или 2НО+2НЗ.

По типу привода и характеру возврата:

• Моментального действия (самовозвратные): Контакты возвращаются в исходное состояние сразу после прекращения воздействия на привод. Стандарт для большинства оперативных команд.
• Фиксируемые (с фиксацией положения): Привод фиксируется в нажатом (или повернутом) положении до следующего воздействия. Аналог тумблера. Применяются для функций, не требующих постоянного удержания («Включить освещение», «Режим Автомат»).
• Вытяжные (грибовидные с вытяжкой для разблокировки): Для включения необходимо потянуть кнопку на себя, для отключения – нажать. Повышают защиту от случайного пуска.
• Поворотные: Команда подается поворотом рукоятки. Часто имеют фиксацию. Используются как органы управления и как замки для блокировки доступа (ключ-маркер).

По степени защиты (IP) и условиям эксплуатации:

• Открытого исполнения (IP00-IP20): Для монтажа внутри шкафов, пультов, щитов, защищенных от попадания воды и пыли.
• Пылевлагозащищенные (IP54-IP65): Имеют уплотнения, крышки. Для установки непосредственно на оборудование, в цехах, на улице.
• Взрывозащищенные (Ex d, Ex e, Ex i): Корпуса повышенной прочности, искробезопасные цепи. Для химической, нефтегазовой, горнодобывающей промышленности.

По конструктивному исполнению:

• Одиночные (моноблочные): Один корпус с одним приводом.
• Собранные в блок (кнопочный пост): Несколько кнопок, установленных на общую планку или в общий корпус. Позволяют создавать компактные пульты управления (например, «Пуск-Стоп», «Вперед-Стоп-Назад»).
• С грибовидной (грибообразной) головкой: Увеличенная, легко доступная для нажатия рукой или локтем кнопка аварийного останова (E-Stop), обычно красного цвета.
• Световые (со световой индикацией): В головку кнопки встролена сигнальная лампа (накаливания, светодиодная) для индикации состояния оборудования или подтверждения команды.

Конструкция и основные компоненты

Типовая кнопка управления состоит из следующих узлов:

• Корпус (основание): Изготавливается из термостойкой пластмассы (PA, PBT), керамики или металла (для взрывозащиты). Служит для крепления всех элементов.
• Привод (головка): Подвижная часть, на которую воздействует оператор. Может быть цилиндрической, грибовидной, квадратной, поворотной. Цвет соответствует функции (см. ниже). Часто имеет маркировку или надпись.
• Контактный модуль (вставка): Сердцевина кнопки, содержащая неподвижные и подвижные контакты, возвратную пружину и механизм переключения. Модули бывают разных комбинаций НО/НЗ и могут заменяться в полевых условиях в унифицированных сериях.
• Клеммы: Для подключения проводников. Могут быть винтовые, пружинные (cage clamp), под пайку. Современные модели часто имеют прозрачные крышки для визуального контроля подключения.
• Защитный кожух или пылевлагозащитная крышка: Присутствует у кнопок для harsh-сред.

Цветовая и символическая маркировка

Стандартизация цвета и символов критически важна для безопасной и однозначной идентификации функций. Руководствуются стандартами МЭК 60073, ГОСТ 12.2.007.0.

Таблица 1. Цветовая маркировка кнопок управления

Цвет головки	Назначение (функция)	Пример применения
Красный	АВАРИЙНАЯ функция. Останов, отключение, аварийный сброс. Запрет.	Кнопка «Стоп», «Аварийный останов» (E-Stop).
Зеленый	Пуск, включение, разрешение работы. Безопасные условия.	Кнопка «Пуск», «Включить», «Старт».
Желтый	Функции, требующие внимания. Промежуточные действия: возврат, сброс (не аварийный), пуск в потенциально опасном режиме.	«Возврат», «Сброс ошибки», «Пуск наладки».
Синий	Любая другая функция, не имеющая значения «стоп» или «пуск». Обязательная (принудительная) функция.	«Проверка», «Сброс параметров», «Подтверждение».
Черный, Серый, Белый	Пуск, останов, сброс (кроме аварийного), когда цветовая кодировка не требуется или нежелательна.	Вспомогательные кнопки, кнопки выбора режима, кнопки фиксации.

На головку кнопки наносятся пиктограммы согласно МЭК 60417: треугольник для «Пуск», квадрат для «Стоп», молния для аварийного останова, круговые стрелки для «Сброс» и т.д.

Технические характеристики и критерии выбора

При подборе кнопки для конкретного применения необходимо анализировать следующие параметры:

• Номинальное рабочее напряжение (Ue): Напряжение цепи, в которой будет работать кнопка. Стандартные ряды: 24В AC/DC, 110В AC, 230В AC, 400В AC.
• Номинальный рабочий ток (Ie): Максимальный ток, который могут коммутировать контакты при заданном напряжении. Для цепей управления обычно 6А, 10А.
• Категория применения (по AC/DC): Определяет способность к коммутации индуктивных нагрузок (катушек реле, пускателей). Наиболее важные:
  • AC-15: Коммутация электромагнитных нагрузок переменного тока.
  • DC-13: Коммутация электромагнитных нагрузок постоянного тока.

  Ток коммутации для этих категорий существенно ниже, чем чисто резистивный.

• Степень защиты оболочки (IP): Выбирается исходя из условий окружающей среды (влажность, пыль, возможность обливания).
• Механическая износостойкость: Количество циклов нажатий без ухудшения механических свойств (обычно от 1 до 5 млн).
• Электрическая износостойкость: Количество циклов коммутации под нагрузкой (обычно от 0.1 до 1 млн).
• Тип монтажа: На дверь шкафа, на панель, на DIN-рейку, в отверстие определенного диаметра (стандарт Ø22 мм, Ø30 мм, Ø16 мм).
• Тип подключения проводников: Сечение подключаемых проводов, тип клемм.
• Наличие световой индикации: Тип лампы (напряжение, цоколь) или светодиода.

Таблица 2. Сравнение характеристик для разных сред эксплуатации

Параметр	Офис/Щит (IP20)	Промышленный цех (IP65)	Взрывоопасная зона (Ex d IIC)
Корпус	Пластик, открытый монтаж	Пластик/металл с уплотнениями	Литой металлический, массивный
Защита от пыли/влаги	Нет	Полная защита от пыли, струй воды	Полная, корпус выдерживает внутренний взрыв
Температурный диапазон	-5°C … +40°C	-25°C … +55°C	-40°C … +70°C
Ударопрочность	Стандартная	Повышенная	Высокая
Стоимость	Низкая	Средняя	Высокая

Схемы подключения (базовые принципы)

Кнопки являются элементами цепей управления. Рассмотрим две фундаментальные схемы:

1. Прямое управление катушкой пускателя (нереверсивный пуск)

Используется кнопка «Пуск» (зеленая, НО) и кнопка «Стоп» (красная, НЗ). При нажатии «Пуск» цепь катушки пускателя КМ замыкается, главные контакты КМ в силовой цепи замыкаются, двигатель запускается. Параллельно кнопке «Пуск» подключается блок-контакт пускателя КМ (НО), который шунтирует кнопку «Пуск» после отпускания, осуществляя «самоподхват». Нажатие «Стоп» разрывает цепь самоподхвата, катушка теряет питание, двигатель останавливается.

2. Управление реверсивным пускателем с механической и электрической блокировкой

Используется три кнопки: «Вперед» (НО), «Назад» (НО), «Стоп» (НЗ). Каждая команда («Вперед»/»Назад») активирует свой пускатель (КМ1/КМ2), меняющий фазировку на двигателе. Критически важно предотвратить одновременное включение обоих пускателей, что вызовет КЗ. Применяется:

• Механическая блокировка в кнопочном посте: специальный механизм, физически препятствующий нажатию двух кнопок сразу.
• Электрическая блокировка на нормально-закрытых (НЗ) блок-контактах: в цепь катушки КМ1 последовательно включается НЗ блок-контакт КМ2, и наоборот. При включении одного пускателя цепь катушки другого разрывается.

Тенденции и современные решения

• Интеллектуальные кнопки и сенсорные панели: Устройства с интерфейсами AS-i, Profibus, IO-Link, передающие на контроллер не только состояние «Вкл/Выкл», но и диагностическую информацию (счетчик нажатий, температура, состояние уплотнений).
• Модульные системы: Универсальные основания, в которые можно устанавливать любые комбинации контактных вставок, световых индикаторов, поворотных переключателей, создавая индивидуальный пост.
• Повышенная безопасность: Кнопки аварийного останова с принудительным размыканием контактов (согласно EN/IEC 60947-5-5), где при нажатии сначала размыкается НЗ контакт, и только затем замыкается НО (если есть). Конструкция «положительного размыкания» (размыкающий контакт механически связан с приводом). Обязательное наличие фланца желтого цвета с черной окантовкой.
• Материалы: Широкое использование стойких к УФ-излучению и агрессивным средам пластиков (PBT-GF), силиконовых уплотнений, коррозионностойких покрытий для металлических частей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кнопка от выключателя нагрузки?

Кнопка предназначена для коммутации цепей управления (малые токи, сигналы). Выключатель нагрузки предназначен для ручной коммутации силовых цепей под нагрузкой (токи от десятков до тысяч ампер). Конструкция, дугогашение и номинальные параметры у них принципиально разные.

Можно ли использовать кнопку на 10А для прямого включения двигателя 5кВт?

Категорически нет. Пусковой ток двигателя может в 5-7 раз превышать номинальный. Для двигателя 5кВт (~10А при 400В) пусковой ток может составить 50-70А, что мгновенно выведет из строя контакты кнопки. Для прямого пуска двигателей такой мощности используются электромагнитные пускатели, рассчитанные на высокие пусковые токи и частые коммутации.

Почему кнопка «Стоп» всегда нормально-замкнутая (НЗ) и имеет самовозврат?

Это требование безопасности, реализующее принцип «отказа в безопасное состояние». При обрыве провода в цепи кнопки «Стоп» или потере питания на самой кнопке цепь управления разрывается (так как контакт был замкнут), что приводит к отключению оборудования. Если бы «Стоп» был НО, то при обрыве провода команду «Стоп» подать было бы невозможно. Самовозврат обеспечивает готовность к аварийному отключению в любой момент.

Как правильно выбрать степень защиты IP для кнопки на наружной двери шкафа в цеху?

Для двери шкафа, расположенного в промышленном цехе, где возможно попадание пыли и брызг воды, минимально рекомендуемая степень защиты – IP54 (защита от пыли и брызгов воды со всех направлений). Если возможна мойка под давлением или прямые струи воды, требуется IP65 или выше.

Что означает «двойной разрыв контакта» в описании кнопки?

Это конструктивная особенность, при которой подвижный контакт при переключении размыкает или замыкает электрическую цепь одновременно в двух точках. Это повышает надежность (два места разрыва дуги), увеличивает коммутационную способность и износостойкость. Чаще встречается в кнопках и переключателях повышенного номинала.

Как подключить световую кнопку (со светодиодом)?

Световая кнопка имеет два независимых электрических контура: 1) Силовой (контактный) – для коммутации цепи управления. 2) Цепь подсветки/индикации – для питания светодиода или лампы. Эти цепи гальванически развязаны. Подключение цепи индикации осуществляется отдельными проводами к источнику соответствующего напряжения (часто 24В DC или 230В AC, в зависимости от модели). Важно не превышать указанное напряжение для цепи подсветки.

Почему аварийная кнопка (E-Stop) часто имеет поворотный или ключевой сброс?

Это требование стандартов безопасности (ISO 13850, IEC 60947-5-5). После нажатия и фиксации в нажатом положении кнопка аварийного останова не должна возвращаться в исходное состояние самопроизвольно или при простом вытягивании. Сброс должен быть осознанным действием оператора – поворотом, ключом или вытягиванием (с последующим поворотом). Это предотвращает непреднамеренный повторный пуск оборудования до устранения причины аварии.