Công tắc điện là một thiết bị được thiết kế để đóng hoặc ngắt dòng điện trong mạch. Mỗi ứng dụng điện và điện tử sử dụng ít nhất một công tắc để thực hiện thao tác BẬT và TẮT thiết bị.
Công tắc điện là gì
Công tắc điện switch là một bộ phận điện có thể tạo hoặc ngắt mạch điện tự động hoặc thủ công. Công tắc switch chủ yếu hoạt động với cơ chế ON (mở) và OFF (đóng).
Việc phân loại các công tắc phụ thuộc vào kết nối của chúng. Hai thành phần quan trọng xác nhận loại kết nối mà một công tắc tạo ra là cực tĩnh và cực động (hay cánh tay đòn).
Các thuật ngữ tiếp điểm cũng được sử dụng để mô tả các biến thể tiếp xúc chuyển đổi. Số lượng cực của cực tĩnh là số lượng các mạch riêng biệt được điều khiển bởi một công tắc. Số lượng các ngả là số lượng vị trí riêng biệt mà công tắc có thể áp dụng. Công tắc một ngả có một cặp tiếp điểm có thể đóng hoặc mở. Công tắc ngả đôi có một tiếp điểm có thể được kết nối với một trong hai ngả khác; công tắc điện ba ngã có một tiếp điểm có thể được kết nối với một trong ba ngả khác,…
Các loại công tắc
Công tắc cơ có thể được phân loại thành các loại khác nhau dựa trên một số yếu tố như phương pháp truyền động (công tắc thủ công, giới hạn và quy trình), số lượng tiếp điểm (công tắc tiếp xúc đơn và đa tiếp xúc), số cực và ngả ra (SPST, DPDT, SPDT,…), vận hành và xây dựng (nút ấn, chuyển đổi, quay, cần điều khiển, …), dựa trên trạng thái (công tắc tạm thời và khóa),…
Công tắc đơn cực SPST
Single Pole Single Throw Switch (SPST) là một công tắc bật/tắt cơ bản chỉ kết nối hoặc ngắt kết nối giữa hai đầu dây điện. Nguồn điện cung cấp cho mạch được chuyển đổi bằng công tắc SPST.
Nó chuyển đổi một mạch đơn và nó có thể tạo (BẬT) hoặc ngắt (TẮT) tải. Các tiếp điểm của SPST có thể là cấu hình thường mở hoặc thường đóng.
Công tắc đôi SPDT
Công tắc điện đôi cực (SPDT) là một công tắc ba đầu nối, một cho đầu vào và hai cho đầu ra. Nó kết nối một nguồn chung với một hoặc hai thiết bị tải.
Để sử dụng công tắc SPDT làm SPST, chúng ta có thể sử dụng 1 cặp tiếp điểm đầu vào đầu ra thay vì cả 2 đầu ra.
Các công tắc này được sử dụng trong mạch ba chiều để bật / tắt đèn từ hai vị trí, chẳng hạn như từ trên cùng và dưới cùng của cầu thang.
Công tắc DPST
DPST là viết tắt của cực đôi, ngả đơn. Cực đôi có nghĩa là thiết bị chứa hai công tắc giống hệt nhau, cạnh nhau và được vận hành bằng một lần chuyển hoặc đòn bẩy duy nhất. Điều này có nghĩa là hai mạch riêng biệt tại một thời điểm được điều khiển thông qua một lần đẩy.
Một công tắc DPST bật hoặc tắt hai mạch. Một công tắc DPST bao gồm: hai đầu vào và hai đầu ra. Ứng dụng phổ biến nhất cho công tắc DPST là điều khiển thiết bị 220v, trong đó cả hai đường mạch phải được chuyển đổi, trong khi dây trung tính có thể được đấu vĩnh viễn. Khi công tắc này được bật, dòng điện bắt đầu chảy qua hai mạch và bị gián đoạn khi nó được TẮT.
Công tắc DPDT
Công tắc này bao gồm: hai cực đầu vào và hai cặp cực đầu ra cho mỗi cực vào. Hoạt động của công tắc này tương tự như hai công tắc SPDT riêng biệt hoạt động cùng một lúc. Trong công tắc này, hai cực của đầu vào được kết nối với một bộ đầu ra ở vị trí-1 của công tắc. Nếu chúng ta thay đổi vị trí của công tắc, nó sẽ kết nối đầu vào này với bộ đầu ra thứ hai.
Ví dụ, chúng ta giả sử rằng, ở vị trí-1 nếu động cơ quay theo chiều kim đồng hồ, nếu chúng ta đổi sang động cơ vị trí-2 sẽ quay theo hướng ngược chiều kim đồng hồ.
Công tắc từ là gì
Công tắc từ, còn được gọi là công tắc sậy (reed switch), là một loại công tắc điện trong đó cơ chế đóng công tắc được vận hành bởi sự hiện diện hoặc không có từ trường. Các tiếp điểm công tắc thường mở khi từ trường không ở gần công tắc, nhưng sau đó các tiếp điểm đóng mạch khi từ trường được áp dụng hoặc khi công tắc ở gần với từ trường từ một nam châm vĩnh cửu hoặc cuộn dây của rơle điện. Một ứng dụng cho công tắc từ là phát hiện việc mở và đóng cửa ra vào và cửa sổ như là một phần của hệ thống an ninh.
Công tắc hành trình
Công tắc hành trình là các thiết bị cơ điện được thiết kế để cảm nhận chuyển động và định vị cơ học và cung cấp tín hiệu đầu ra cho bộ điều khiển. Chúng có sẵn dưới dạng công tắc trần, hoặc trong vỏ bọc chắc chắn dành cho môi trường khắc nghiệt như sàn nhà máy. Thông số kỹ thuật chính bao gồm thiết bị truyền động, điện áp và dòng. Công tắc hành trình được sử dụng trong nhiều máy móc tiêu dùng phổ biến như máy giặt. Được sử dụng trong sản xuất như nhà máy thép và nhà máy giấy.
Công tắc mức giới hạn
Công tắc mức giới hạn là thiết bị cơ điện được sử dụng để phát hiện mức chất lỏng, bột hoặc chất rắn. Chúng được gắn trong bồn, phễu hoặc thùng và có thể cung cấp đầu ra cho hệ thống điều khiển. Trong một số trường hợp, chúng có thể được sử dụng để điều khiển thiết bị trực tiếp, chẳng hạn như công tắc mức giới hạn được sử dụng trong máy bơm bể phốt.
Công tắc chân
Công tắc chân là thiết bị cơ điện được sử dụng để điều khiển công suất trong mạch điện bằng áp lực chân. Chúng thường được sử dụng trên các máy mà người vận hành cần tay để ổn định phôi. Thông số kỹ thuật chính bao gồm bàn đạp, chức năng chuyển mạch, điều khiển điện áp và dòng điện.
Công tắc nút nhấn
Khi bạn nhấn công tắc, các tiếp điểm của công tắc được đóng lại và làm cho mạch nối với dòng điện và khi bạn bỏ tay ra khỏi nút, các tiếp điểm của công tắc sẽ mở và ngắt mạch. Vì vậy, công tắc này là công tắc tiếp xúc tạm thời có thể điều khiển mạch bằng cách nhấn hoặc nhả. Trong công tắc nút nhấn, khi bạn loại bỏ áp lực khỏi công tắc, thì lực đẩy của lò xo sẽ đẩy tiếp điểm hở ra.
Công tắc áp suất
Loại công tắc này có màng chắn hình chữ C. Những công tắc áp suất này được sử dụng để cảm nhận áp suất của không khí, nước hoặc dầu, trong ứng dụng công nghiệp. Công tắc này hoạt động, khi áp suất của hệ thống tăng hoặc giảm từ điểm đặt.
Công tắc nhiệt độ
Loại công tắc này bao gồm các thiết bị cảm biến nhiệt độ như RTD (thiết bị đo nhiệt độ điện trở). Công tắc này hoạt động theo giá trị của nhiệt độ đo.
Công tắc chuyển đổi
Loại công tắc này thường được sử dụng trong ứng dụng gia đình để BẬT và TẮT các thiết bị điện. Nó có một đòn bẩy để chúng ta có thể di chuyển lên hoặc xuống các thiết bị BẬT và TẮT.
Công tắc xoay
Loại công tắc này được sử dụng để kết nối một tiếp điểm với một trong các tiếp điểm khác. Công cụ chọn đa dải, bộ chọn kênh, bộ chọn dải trong các thiết bị liên lạc là ví dụ của loại công tắc này. Công tắc này giống như công tắc đa cực đơn. Nhưng sự sắp xếp của công tắc này là khác nhau.
Các loại công tắc điện
Công tắc điện là một thiết bị bán dẫn. Những công tắc này hữu ích hơn vì chi phí thấp, kích thước nhỏ và độ tin cậy cao. Trong công tắc này, các vật liệu bán dẫn được sử dụng như silicon (Si), gecmani (Ge)… Nói chung, loại công tắc này được sử dụng trong các mạch tích hợp (IC), bộ điều khiển động cơ điện, ứng dụng HVAC và cũng được sử dụng rộng rãi làm đầu ra kỹ thuật số (DI) của bộ điều khiển.
Các loại công tắc điện như:
- Rơle
- Transitor lưỡng cực
- Diode công suất
- MOSFET
- IGBT
- SCR
- TRIAC
- DIAC
- GTO
Công tắc Rơle
Rơle hoạt động theo nguyên tắc cơ điện, vì vậy công tắc này còn được gọi là công tắc điện. Khi dòng điện đi qua một cuộn dây, nó sẽ tạo ra một từ trường xung quanh cuộn dây. Lượng từ trường này phụ thuộc vào lượng dòng điện đi qua cuộn dây. Làm hút hoặc nhả các tiếp điểm. Đôi khi, rơle sử dụng dải kim loại để cảm nhận nhiệt độ cho mục đích an toàn. Trong hệ thống điện, rơle đóng vai trò quan trọng trong việc xác định lỗi. Trong các ngành công nghiệp cũng vậy, rơle được sử dụng như một thiết bị bảo vệ.
Transistor lưỡng cực
Transistor lưỡng cực có ba cực; hoạt động trên ba vùng; cắt, bão hòa và vùng làm việc. Đối với mục đích chuyển đổi, vùng làm việc không được sử dụng.
Nếu có đủ dòng điện ở đầu cực nền, bóng bán dẫn đi vào vùng bão hòa và dòng điện sẽ chạy qua đường dẫn bộ thu-phát và bóng bán dẫn hoạt động như một công tắc ON.
Nếu dòng điện cơ sở không đủ, mạch sẽ mở và dòng điện không thể chạy qua bộ thu-phát và bóng bán dẫn đi vào khu vực cắt. Trong khu vực này, bóng bán dẫn hoạt động như công tắc TẮT.
Transistor được sử dụng như một bộ khuếch đại trong ứng dụng điện tử và nó cũng được sử dụng để tạo ra một cổng như AND, NOT trong các mạch kỹ thuật số và bóng bán dẫn cũng được sử dụng như một thiết bị chuyển mạch trong mạch tích hợp. Các bóng bán dẫn không hữu ích trong ứng dụng năng lượng cao vì nó có tổn thất điện trở cao hơn so với MOSFET.
Diode công suất
Diode công suất có hai cực; cực dương và cực âm. Diode được tạo thành từ vật liệu bán dẫn loại p và n và tạo ra mối nối pn, được gọi là diode.
Khi diode ở phân cực thuận dòng có thể chảy qua mạch và khoá lại ở phân cực ngược. Khi diode phân cực thuận sẽ đóng vai trò là công tắc BẬT. Tương tự, khi diode phân cực ngược sẽ đóng vai trò là công tắc TẮT. Điốt công suất được sử dụng trong các ứng dụng điện tử công suất như, chỉnh lưu, mạch nhân điện áp và mạch kẹp điện áp,…
MOSFET
Transitor hiệu ứng trường bán dẫn oxit-kim loại. MOSFET có ba cực; cổng, máng và nguồn. MOSFET hoạt động trên hai hình thức cơ bản; Loại suy giảm và loại Tăng cường. Nếu điện áp nguồn cổng (VGS) không đủ, MOSFET hoạt động như loại suy giảm và chế độ suy giảm của MOSFET tương tự như công tắc TẮT.
Nếu điện áp nguồn cổng (VGS) là đủ, MOSFET hoạt động như loại tăng cường và chế độ tăng cường của MOSFET tương tự như công tắc ON. MOSFET được sử dụng trong bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính và bộ khuếch đại công suất tần số âm thanh,…
IGBT
IGBT- Transitor lưỡng cực cổng cách điện. IGBT là sự kết hợp giữa BJT và MOSFET. IGBT có trở kháng đầu vào cao và tốc độ chuyển mạch cao (đặc trưng của MOSFET) cũng như điện áp bão hòa thấp (đặc trưng của BJT). IGBT có ba cực; Cổng, cực phát và góp.
Nó có thể được BẬT và TẮT bằng cách kích hoạt và vô hiệu hóa cực cổng. IGBT có thể chặn cả điện áp dương và điện áp âm giống như GTO. IGBT được sử dụng trong biến tần, điều khiển động cơ kéo, sưởi ấm cảm ứng và cung cấp chế độ chuyển đổi năng lượng.
SCR
SCR- Bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon. SCR có ba chân; Cổng, Anode và Cathode. Hoạt động của SCR giống như diode, nhưng SCR bắt đầu dẫn khi nó ở phân cực thuận (cực âm là âm và cực dương là dương) và xung dương tại cổng.
Trong chế độ phân cực thuận, nếu xung của cổng bằng 0; thì SCR bị tắt bởi chuyển mạch cưỡng bức và ở phân cực ngược SCR vẫn ở trạng thái TẮT giống như diode. SCR được sử dụng trong điều khiển động cơ, bộ điều chỉnh công suất và làm mờ đèn.
TRIAC
TRIAC giống như hai SCR được kết nối song song với cổng được kết nối. TRIAC là thiết bị hai chiều. TRIAC có ba chân; chân 1 (MT1), chân 2 (MT2) và cổng. Chân MT1 và MT2 được kết nối với mạch; mà chúng ta muốn điều khiển và kích hoạt xung cực cổng bằng điện áp dương hoặc điện áp âm.
Khi chân MT2 ở điện áp dương đối với chân MT1 và cổng cũng được kích hoạt tích cực, thì SCR-1 của TRIAC kích hoạt. Khi chân MT1 ở điện áp dương đối với chân MT2 và cổng cũng được kích hoạt, thì SCR-2 của TRIAC kích hoạt. TRIAC có thể được sử dụng cho cả hai nguồn AC và DC, nhưng nói chung, TRIAC được sử dụng trong ứng dụng AC như điều khiển động cơ công nghiệp…
DIAC
DIAC- Công tắc xoay chiều. DIAC có hai chân. Công tắc này có thể hoạt động theo cả hai hướng. DIAC hoạt động trên hai vùng. Khi điện áp đặt vào nhỏ hơn điện áp ngắt, DIAC hoạt động ở vùng chặn phía trước hoặc vùng chặn ngược. Trong khu vực này DIAC hoạt động như công tắc TẮT.
Khi điện áp ứng dụng lớn hơn điện áp ngắt, hiệu ứng thác xảy ra và DIAC đóng vai trò là công tắc MỞ. DIAC không thể chuyển đổi mạnh cho ứng dụng điện áp thấp; và dòng điện thấp so với TRIAC và SCR. DIAC được sử dụng trong làm mờ ánh sáng, điều khiển động cơ vạn năng và mạch điều khiển nhiệt.
GTO
GTO là viết tắt của Gate Turn-off Thyristor, GTO có ba chân; Cổng, Anode và Cathode. Như tên cho thấy, thiết bị này có thể TẮT thông qua cực cổng.
Trong biểu tượng của GTO bao gồm: hai mũi tên trên chân cổng; cho thấy dòng chảy hai chiều qua cực cổng. Thiết bị này có thể BẬT bằng cách áp dụng dòng điện cổng dương nhỏ và TẮT bằng xung âm từ cực cổng. GTO được sử dụng trong bộ biến tần, bộ điều khiển AC & DC, bộ gia nhiệt cảm ứng…
Bài viết cũng khá dài, dù còn rất nhiều loại công tắc cơ; công tắc điện còn chưa được giới thiệu hết.
Nhưng với các loại tiêu biểu như trên, chúng ta đã có đủ kiến thức nền; để có thể tìm thêm những thông tin về những loại mà bài viết chưa đề cập đến.
Chúc các bạn học tốt và đừng quên chia sẻ bài viết này nhé! Cảm ơn!
