Электрический выключатель. Виды и работа. Применение

Электрический выключатель – это устройство, предназначенное для размыкания электрической цепи через которое осуществляется передача напряжения на различные потребители. Он используется в сетях с рабочим напряжением до 1000В. В большинстве случаев устройство не оснащается системой автоматического отключения токов в случае короткого замыкания.

Как подключается электрический выключатель

Устройство монтируется для обеспечения разрыва фазного провода. Фактически, кабель нулевой полярности идет от распределительной коробки на источник потребления напрямую, в то время как фаза проходит через корпус выключателя и подсоединяется к его клеммам. Данный механизм имеет два рабочих положения. В одном концы провода не имеют контакта между собой, поэтому потребитель находится обесточенным. Во втором положении клеммы соединяются, поэтому пропускают электрический ток, в результате чего потребитель работает.

Внутри корпуса выключателя предусматриваются специальные винты для закрепления концов провода фазы. К одному посадочному гнезду он подводится, а через второй уходит к потребителю. В большинстве случаев выключатель состоит из двух главных разборных частей. Первая предназначена для фиксации провода и закрепления корпуса выключателя, а вторая выполняет роль защитной лицевой крышки.

Виды выключателей

По способу монтажа выключатели бывают:

• Встраиваемые.
• Для внешней установки.

Встраиваемая конструкция подразумевает монтаж в специальные технологические отверстия на стене, что позволяет скрыть видимость всего механизма, оставив только его лицевую часть. Такой способ обеспечивает максимальную аккуратность и применяется в том случае, если установлена скрытая проводка. Это обычно характерно для жилых и офисных помещений. Такие устройства более требовательны к качеству установки и более сложные в ремонте.

Электрический выключатель для внешней установки закрепляется на поверхности стены и подсоединяется к проводу, который проложен открытым способом. Обычно такие устройства применяют в технических помещениях, где эстетическая сторона менее важна. В отдельных случаях подобные выключатели можно встретить в домашних помещениях, при проведении монтажа так называемой ретро проводки, состоящей из скрученного кабеля.

По принципу работы выключатели бывают:

• Клавишные.
• Кнопочные.
• Рычажные.
• Поворотные.
• Шнуровые.
• Сенсорные.

Клавишный является самым распространенным. Он имеет крупную клавишу на лицевой части, выполняющую роль рычага. В одном положении токопроводящие клеммы контактируют между собой, в то время как во втором размыкаются.

Кнопочный оснащается кнопкой с установленной механической пружиной. При нажатии на нее осуществляется контакт на проводе. При повторном нажатии пружина подымает кнопку и препятствует соединению между клеммами. В результате чего потребитель обесточивается.

Рычажный является одной из самых надежных, но не столь распространенной конструкцией. Он имел огромную популярность в XX веке, но его внешний вид считается морально устаревшим визуально. Такое устройство работает по принципу рубильника с маленьким рычажком.

Поворотный так же имеет два положения. В первом электрическая цепь на клеммах замыкается, а во втором размыкается. Смещение между положениями осуществляется поворотом. Это также довольно надежная конструкция, которая больше используется на промышленных объектах, и не популярна для домашних помещений.

Шнуровой или веревочный электрический выключатель подразумевает изменение рабочего положения клемм путем вытягивания подвешенного шнурка. Это удобная, но ненадежная конструкция, которая все же пользуется популярностью. Такие устройства устанавливают на маленькие светильники и бытовые вытяжные вентиляторы. В устройстве имеется пружина, позволяющая переключаться между режимами. Если дернуть за шнур, то клеммы смыкаются, и потребитель получает электричество. При повторном воздействии на шнурок, электрическая цепь прерывается.

Сенсорные являются самыми современными. Они не подразумевают механического переключения прямым воздействием. Чтобы замкнуть или разомкнуть электроцепь, необходимо прикоснуться пальцем к поверхности выключателя. Скрытые в его устройстве механизмы сами осуществляют смену режимов.

По функциональности электровыключатели бывают:

• Одно и многоклавишными.
• Проходными.
• Перекрестными.
• Со встроенным димером.
• С подсветкой.
• Автоматические.
• Антивандальные.

Электрический выключатель с одной клавишей является самым распространенным. Его устанавливают для осуществления включения и отключения одного бытового потребителя электричества. Такое устройство обычно выбирается для управления освещением жилых и нежилых помещений. Также данная конструкция может предусматривать набор из нескольких клавиш, что позволяет осуществлять управление с одной точки несколькими приборами. При установке такого переключателя, и проведении правильного монтажа, возможно управлять лампочками одной люстры, осуществляя включение каждой из них по отдельности или группами. Это дает возможность корректировать оптимальное освещение. Также с помощью такого электровыключателя можно осуществлять раздельное управление различными бытовыми приборами, к примеру, плафоном и вытяжкой.

Проходные внешне ничем не отличаются от классических клавишных, при этом они устанавливаются в разных местах. Они управляют одним источником света или потребителям. Такие устройства требуют проведения монтажа с соблюдением особой схемы. Выключатели данного типа обычно устанавливаются в коридорах. Один из них ставится в начале, а другой в конце помещения. Войдя в коридор и нажав на один из выключателей, можно получить свет, после чего пройдя через помещение и добравшись до второго рубильника, можно отключить уже через него. При этом все, кто будет идти следом, сможет действовать по такому же принципу. В это же время при движении в обратную сторону, включатели будут работать аналогично, поскольку они не имеют привязанности к положению клавиш.

Электрический выключатель

перекрестного типа является похожей конструкцией с проходными устройствами. При этом они размещаются не парно, а в любом количестве, требуемом при монтаже. Такие устройства обычно устанавливают на производственные предприятия в крупные цеха, что позволяет осуществлять управление подсветкой, находясь в любой точке помещения.

Электровыключатели с димером позволяют не только прекращать передачу фазы тока, но и плавную регулировку подачи электричества. Такие устройства устанавливают на управление световыми приборами.

Отдельной категорией идут выключатели с подсветкой. Конструктивно они практически ничем не отличаются от прочих видов, за тем исключением, что имеют световой индикатор. Это позволяет их находить в темноте, что очень удобно для домашнего помещения. Такие устройства не требуют особой технологии подключения, а кроме этого стоят лишь слегка дороже.

Электрические выключатели автоматического типа обычно можно встретить внутри электрощита, но также их устанавливают для управления мощными осветительными приборами и промышленным оборудованием. Такие системы кроме функции подачи и отключения электричества, осуществляют автоматический контроль за параметрами тока. При его резком изменении до критического уровня, система срабатывает автоматически, разрывая цепь. В результате напряжение не передается дальше потребителю, что исключает его короткое замыкание. При этом нужно отметить, что такие системы не являются панацеей, поскольку существует большой ассортимент оборудования, которое не переносит резкого обесточивания. В первую очередь это компьютерная техника.

Антивандальные обычно устанавливается в общественных местах. Они имеют усиленную конструкцию, а также сделаны таким образом, чтобы не иметь выпирающих частей. Обычно это устройства кнопочного типа, которые встраиваются в стену. Они изготовлены из металла, что повышает их устойчивость к механическому воздействию. Такие устройства можно встретить в подъездах домов, общественных туалетах и прочих местах с высокой посещаемостью.

Отличие между электровыключателями

Электрический выключатель может отличаться не только по конструктивным особенностям, но и прочим характеристикам. В первую очередь к ним относится:

• Рабочий ток.
• Напряжение в сети.
• Наличие пыле и влагозащиты.

Рабочий ток является одним из главных критериев, по которым подбираются электровыключатели. Этот показатель характеризует, какую нагрузку смогут выдержать клеммы устройства без их перегорания. К примеру, если на корпусе имеется надпись об уровне рабочего тока 1А, то это оборудование нельзя применять для потребителя на 2А.

По напряжению бытовой электрический выключатель может предусматривать подсоединение к сети на 220 и 380В. Чаще всего используется первый вариант, поскольку трехфазная сеть характерна больше для промышленных объектов и не используется в жилых постройках.

Подавляющее большинство выключателей не имеют защиты от пыли и влаги, поскольку используются в обычных помещениях, где не наблюдается избытка сырости и пыли. Для специфических объектов выпускаются устройства с уплотненной конструкцией, которая предотвращает попадание внутрь корпуса капель влаги и пыли. Этот показатель выражается цифровой маркировкой с приставкой IP. Чем выше цифра, тем эффективнее уровень пыле и влагозащиты. Лучшими для выключателей являются уровни защиты ip44- ip67.

Похожие темы:

Типы высоковольтных выключателей

Выключатели среднего и высокого напряжения с большим током отключения используются на электрических станциях и подстанциях. Они представляют собой сложную конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.

По способу гашения дуги выключатели делятся на:

1. Элегазовые выключатели

Рисунок 1 – Конструкция элегазового выключателя

Элегазовый выключатель работает за счет изоляции фаз между собой с помощью газа(обычно используется электропроточный газ SF6 – так называемый «элегаз»). При поступлении сигнала отключения оборудования контакты камер размыкаются. Они создают электрическую дугу, которая размещается в газовой среде. Дуга разделяет газ на отдельные компоненты, а высокое давление в резервуаре способствует ее гашению.

Преимущества:

• Многофункциональность(может использоваться при любом напряжении)
• Высокая скорость срабатывания
• Возможность использования в критических ситуациях(пожар, землетрясение)
• Большой срок службы

Недостатки:

• Большая цена конструкцииНевозможность работы при низких температурах
• Сложность обслуживания
• Необходимость установки специального фундамента для такой конструкции

2. Вакуумные выключатели

Рисунок 2 – Конструкция вакуумного выключателя

Принцип действия вакуумного выключателя основывается на высокой диэлектрической прочности вакуума и его диэлектрических свойствах. В момент размыкания контактов в промежутке между ними возникает дуга за счет испарения металла с их поверхности. При переходе тока через ноль вакуум восстанавливает диэлектрические свойства и дуга больше не возникает.

Рисунок 3 – Принцип работы вакуумного выключателя

Преимущества:

• Простота конструкции и ремонта
• Возможность работы не только в горизонтальном положении
• Надежность и длительный срок эксплуатации
• Компактность
• Низкая пожароoпасность

Недостатки:

• Небольшой ресурс при КЗ
• Опасность возникновения коммутационных перенапряжений
• Высокая стоимость

3. Масляные выключатели

Рисунок 4 – Конструкция масляного выключателя

В дугогасительных устройствах масляных выключателей гашение дуги происходит при помощи ее эффективного охлаждения в потоке газа и пара, вырабатываемого при разложении и испарении масла

Преимущества:

• Надежность
• Простота конструкции и эксплуатации
• Прочность

Недостатки:

• Большие габариты
• Пожароопасность
• Сложность при установке

4. Воздушные выключатели

Рисунок 5 – Конструкция воздушного выключателя

Принцип работы воздушного выключателя состоит в гашении дуги с помощью скоростного потока сжатого воздуха, направляемого в дутьевые каналы. Под действием воздушного потока дуга растягивается и направляется в дутьевые каналы, где окончательно гасится.

Преимущества:

• Высокая скорость срабатывания
• Высокая пожаробезопасность
• Большой срок службы

Недостатки:

• Высокая стоимость оборудования и установки(компрессоры, ресиверы и т.д.)
• Необходимость регулярного обслуживания

5. Выключатели нагрузки

Выключатель нагрузки — высоковольтный коммутационный аппарат, который занимает промежуточное положение между разъеденителем и выключателем по уровню допустимой нагрузки комутационных токов. Способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи, так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов КЗ.

По принципу гашения дуги выключатели нагрузки классифицируются:

• Автогазовые(самый распространенный тип)
• Вакуумные
• Элегазовые
• Воздушные
• Электромагнитные

В распределительных сетях наиболее распространены конструкции выключателей нагрузки (ВНР, ВНА, ВНБ) с гасительными устройствами газогенерирующего типа.

Рисунок 6 – Выключатель нагрузки с гасительными устройствами газогенерирующего типа (BH) а – общий вид выключателя; б – гасительная камера

Как видно по рисунку, устройство основано на элементах трехполюсного разъединителя для внутренней установки. На опорных изоляторах разъединителя укреплены гасительные камеры. Но привод разъеденителя изменен для того, чтобы обеспечить достаточную скорость срабатывания при включении и отключении.

В положении «включено» ножи входят в гасительные камеры. Контакты разъединителя и скользящие контакты гасительных камер замкнуты. При отключении тока сначала отключаются контакты разъединителя, затем ток смещается через вспомогательные ножи в гасительные камеры. После этого размыкаются контакты в камере. Зажигаются дуги, которые гасятся в потоке газов, являющихся продуктами разложения вкладышей из оргстекла, находящихся в камере.
В положении «отключено» вспомогательные ножи находятся вне гасительных камер, обеспечивая достаточные изоляционные разрывы.

Заключение

Учитывая современные тенденции развития коммутационного оборудования, наиболее выгодными для использования являются элегазовые выключатели. Их основные достоинства обусловлены свойствами элегазов, т.к. при атмосферном давлении их диэлектрическая прочность в 3 раза больше, чем у воздуха, а при повышенном давлении больше, чем у трнасформаторного масла.

Также большими перспективами обладают и вакуумные аппараты благодаря большой скорости коммутации токов, малому весу и габаритам.
В современных условиях крайне важно уделять внимание вопросам модернизации оборудования или его замены. Для того, чтобы обеспечивать достаточную безопасность и стабильность работы систем необходимо своевременно обслуживать и заменять высоковольтное оборудование.

Список литературы

1. Л.Д.Рожкова;В.С.Козулин «Электрооборудование станций и подстанций »;второе издание,1980 г.
2. Б.Н.Неклепаев «Электрическая часть электростанций и подстанций »; 2-е издание, переработанное и дополненное
3. ГОСТ 19431-84 «Энергетика и электрификация. Термины и определения»

Из чего состоит выключатель. Как устроен автоматический выключатель

Автоматический выключатель или сокращенно именуемый как «автомат»- самый распространенный аппарат, отключающий от сети электротехнику при аварийных ситуациях, происходящих в электрических сетях напряжением до 1000 Вольт. Автоматический выключатель предназначен для защиты электрического оборудования от токов короткого замыкания и продолжительных по времени перегрузок (если встроено ), включаемых и отключаемых как вручную, так и дистанционно. Используется в сетях постоянного и переменного токов. На заводах – изготовителях выпускают одно-, двух- и трехполюсные автоматические выключатели.

В настоящее время автоматы выпускают различных марок, но все они имеют одинаковые конструктивные части:

Главные силовые контакты;

Дугогасительная камера;

Электромагнитный расцепитель;

Тепловой расцепитель;

Механизм включения и отключения.

Ток по автоматическому выключателю протекает в следующем порядке: силовые контакты, тепловой расцепитель, электромагнитный расцепитель.

Силовые контакты состоят из неподвижного и подвижного, приводящегося в движение механизмом включения. При включении автомата или замыкании его силовых контактов необходимо прикладывать усилия, т.к. составные части включающего устройства входят в зацепление друг с другом, осуществляя продолжительное нажатие силовых контактов. Отключение автомата происходит при легком нажатии на привод механизма. Это объясняется тем, что при разрыве силовых контактов, по которым протекает большой ток (короткое замыкание, перегрузка) возникает электрическая дуга, обладающая разрушающим воздействием. И, соответственно, чем быстрее разомкнутся контакты, тем меньше по продолжительности «существование» дуги!

Стенки дугогасительной камеры, куда помещаются силовые контакты, сделаны из фибры, в которые вставлена деионная решетка в виде «вилочек». Появление электрической дуги сопровождается выделение теплоты, вызывающей выделение газа из фибры. Газ, в свою очередь, сокращает горение дуги. Деионная решетка делит дугу несколько коротких дуг, тем самым ослабляя разрушающее действие.

Электромагнитный расцепитель состоит из катушки (3-7 витков силового медного провода) и сердечника, помещенного внутри катушки. При протекании тока по силовым контактам в 3-4 раза превышающего номинальный ток автомата, магнитный поток катушки выталкивает сердечник, который воздействует на механизм отключения силовых контактов.

На корпусе автоматического выключателя указывают величину напряжения на которое он рассчитан, род тока (переменный или постоянный),номинальный ток, ток срабатывания электромагнитного расцепителя, количество полюсов.

Автоматический выключатель применяется в электрической сети для обеспечения защиты электроприборов, кабелей и проводов от токов, пуска и остановки однофазных и трехфазных электрических двигателей а также от длительных перегрузок в сети. Является одним из основных приборов .

Основная классификация автоматов напрямую зависит от их работы, области применения. Так выключатели одно — двухполюсные применяются при эксплуатации большинства электрических приборов. Трех — четырехполюсные автоматы применяются, как правило, в электроцепях переменного тока при нагрузке для защиты электродвигателей.

Принципиальная схема автоматического выключателя

Элементы автоматического выключателя

1. корпус из термостойкого пластика
2. рукоятка из пластика для его включения и выключения
3. защелка-фиксатор для защелкивания устройства на DIN-рейке

Схема и принцип работы автомата

При включении автомата напряжение идет на клемму 4, расположенную сверху, затем направляется через биметаллическую пластину 6 где происходит тепловое размыкание и далее через обмотку соленоида 9 на подвижный контакт 7. Затем, проходя через неподвижный контакт 8 напряжение идет на нижнюю винтовую клемму. К нижней винтовой клемме подсоединяется провод — нагрузка. При защитном отключении автомата происходит срабатывание механизма расцепления. При этом подвижный контакт 7 размыкается.

Механизм расцепления

• При коротком замыкании, когда резко увеличивается сила тока, создается магнитное поле, втягивающее сердечник, приводящий в действие механизм расщепления. Этот способ является магнитным расщеплением.
• При резком увеличении напряжения, превышающего допустимые нормы, происходит нагревание биметаллической пластины 6. Это действие вызывает изгиб пластины и дальнейшее размыкание контактов.

В том и другом случае при образовании сильного тока возникает электрическая дуга. Для ее ликвидации в автомате имеется дугогасительная камера 5, состоящая из набора металлических пластин специальной конфигурации.

Для усиления защиты корпуса автомата от воздействия высокой температуры используется специальная металлическая пластина 10.

Каждый автоматический выключатель должен иметь следующую маркировку

Маркировка должна быть не стираемая и четкая, хорошо видна.

Для проверки работоспособности автоматических выключателей применяется устройство прогрузки. Наиболее распространенными моделями являются УПА-10М и УПА-20.

При установке или необходимом ремонте нужно обязательно пользоваться — специалиста с хорошей квалификацией.

В настоящее время все большее распространение получает продукция компании АВВ, являющейся мировым лидером по новейшим технологиям для энергетики и автоматизации.

Характеристика его и принцип работы также будут описаны. Этот нехитрый прибор сегодня используется в быту и промышленности, он пришел на смену плавким вставкам (предохранителям). Правда, последние все еще используются, но по большей части в качестве защиты от короткого замыкания на высоковольтных линиях. Но они имеют конструкцию, отличную от той, которую вы привыкли наблюдать в бытовой технике. Это керамические емкости, наполненные песком, внутри которого расположен проводник — рабочая плавкая часть.

Работа автоматического выключателя

Но стоит поговорить именно о такой конструкции, как автоматические выключатели, технические характеристики и сферы применения их рассмотреть более детально. По сути, это устройство для коммутации. С его помощью осуществляется проведение тока в цепи, но самое главное — защита от короткого замыкания и перегрузок. Стоит также отметить, что защита происходит также при снижении или повышении питающего напряжения, изменении направления движения тока. Правда, зачастую такие приборы используют в качестве выключателя электрооборудования (освещения, розеток, иных потребителей).

Но стоит обращать внимание и на то, что у прибора имеется определенный ресурс, поэтому для частого включения и отключения его использовать не рекомендуется. Намного эффективнее окажется использование простых выключателей. Большая часть автоматических выключателей осуществляет коммутацию цепи вручную. Вы самостоятельно переводите рычажок в положение «Вкл.» или «Выкл.». Но существуют модели, которые работают при помощи электрического привода. Благодаря внедрению таких узлов имеется возможность управления работой автоматического выключателя на любом расстоянии.

На чем основан принцип действия

Как было сказано ранее, автоматические выключатели, технические характеристики которых рассматриваются в статье, могут отключаться вручную. Правда, есть небольшой нюанс — во время скачка напряжения либо превышения силы тока происходит автоматическое срабатывание. Но это аварийные режимы работы — именно от них производится защита электрооборудования, включенного в цепь. Можно провести разделение всех автоматических выключателей на три категории:

1. Максимального значения тока.
2. Снижения питающего напряжения.
3. Увеличения обратной мощности.

Именно такие функции выполняют автоматические выключатели. Первые размыкают цепь, когда происходит увеличение тока. Возникает это при коротком замыкании или же увеличении нагрузки сверх допустимых пределов.

Но автоматический выключатель, характеристика которого приводится, имеет преимущество перед плавким предохранителем — он восстанавливается, следовательно, для замыкания цепи потребуется только переместить рычаг. Стоит отметить, что установка приборов должна производиться в специальные щитки. При выборе необходимо руководствоваться данными о том, какие условия наличествуют в помещении. Исходя исходя из них и производится выбор класса защиты щитка.

Классификация автоматических выключателей

А теперь о том, какую классификацию имеют автоматические выключатели ВА, технические характеристики которых практически одинаковы и отличаются лишь значениями. Итак, категории стандартных приборов:

1. Автоматические выключатели установочного класса изготавливаются в пластиковом корпусе, который полностью защищен. Следовательно, их можно монтировать в местах с общим доступом. В частности, для коммутации цепей освещения.
2. Без корпуса выпускаются универсальные типы. Их предназначение — монтаж исключительно внутри распределительных устройств.
3. Автоматические выключатели со временем срабатывания менее 5 миллисекунд относятся к классу быстродействующих. Следовательно, со временем срабатывания в диапазоне 10 миллисекунд — относятся к категории небыстродействующих. Еще один у которых время срабатывания является основной характеристикой — это селективные. Пользователь может изменять самостоятельно значение времени. Для этой цели предусмотрен небольшой пластиковый диск с градуировкой.
4. Автоматические выключатели обратного тока необходимы для защиты цепей только в одном случае: если существует вероятность изменения направления движения тока по цепи.
5. Неполяризованные и поляризованные. Первые отключают цепь при протекании тока в различных направлениях. Вторые — только при изменении тока в прямом направлении.

Основные элементы автоматических выключателей

В основе лежит пластина из биметалла, но она одна не может обеспечить полноценную работу устройства. Состоит автоматический выключатель, характеристика которого рассмотрена в статье, из нескольких элементов, которые напрямую влияют на все параметры. Итак, основные части любого автомата:

1. Контактная система.
2. Дугогасительная решетка.
3. Расцепители.
4. Механизм управления.
5. Механизм для свободного расцепления.

Конечно же, если имеется корпус, то его тоже необходимо указать в этом списке. Обратите внимание на то, что конструкция не предусматривает проведение ремонта устройства, поэтому при выработке ресурса либо же мельчайшей поломке необходимо заменить автомат новым. Даже не стоит пытаться сделать его ремонт, все равно ничего не выйдет.

Контактная группа и дугогасительная решетка

Обратите внимание, что токовые характеристики автоматических выключателей отличаются, следовательно, разнятся и конструкции элементов. Чем выше ток, тем прочнее и надежнее конструкция всех составляющих. Группа контактов — это неподвижные металлические элементы, расположенные на корпусе автомата и рычаге. С их помощью происходит замыкание электрической цепи.

При отключении или включении между контактами образуется небольшой искровой промежуток. Система для гашения дуги — это камера, внутри которой находится стальная решетка. С помощью этого несложного механизма происходит улучшение характеристик, увеличение ресурса прибора, так как контакты не повреждаются и на них не остается нагар.

Расцепители

Устройство для свободного расцепления — это механизм, состоящий из шарниров. С его помощью производится замыкание и размыкание контактной группы во всех режимах. Существуют электромагнитные расцепительные устройства. В их основе находится электромагнит, якорь которого управляет группой контактов. Иногда в конструкции можно встретить гидравлическую систему замедления.

Во многих автоматах используются тепловые расцепители. Благодаря нагреву при протекании большого тока происходит деформация и расцепляются контакты. Но одним из наиболее современных является расцепитель на основе полупроводников. В его конструкции имеется трансформатор тока, благодаря которому постоянно происходит замер параметров. Вот такой непростой автоматический выключатель. Характеристика срабатывания его зависит от типа расцепителя.

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ — Разряд-М

Высоковольтный выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для оперативного включения и отключения отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме в нормальных или аварийных режимах при ручном, дистанционном или автоматическом управлении.

Высоковольтные выключатели среднего и высокого напряжения (номинальное напряжение 6 — 220 киловольт) и большим током отключения (до 50 килоампер) используются на электростанциях и подстанциях. Они представляют собой конструкцию, управляемую электромагнитными, пружинными, пневматическими или гидравлическими приводами.

В зависимости от среды, в которой производят гашение дуги, различают воздушные выключатели, в которых дуга гасится сжатым воздухом, масляные выключатели, в которых контакты помещаются в ёмкость с маслом, а дуга гасится парами масла, электромагнитные выключатели (как правило до 10 кВ), с так называемым магнитным дутьём и дугогасительными камерами с узкими щелями или решётками, элегазовые выключатели, в которых используется электропрочный газ SF6 — «элегаз», и вакуумные выключатели, в которых дугогашение происходит в вакууме — в вакуумной дугогасительной камере (ВДК).

Защитная среда одновременно с дугогашением обеспечивает и диэлектрическую прочность промежутка между контактами в отключенном положении, от чего зависит и величина хода контактов.

Высоковольтный выключатель состоит из:

• контактной системы с дугогасительным устройством,
• токоведущих частей,
• корпуса,
• изоляционной конструкции
• приводного механизма (например, электромагнитный привод, ручной привод).

Требования к высоковольтным выключателям

Выключатель является самым ответственным аппаратом в высоковольтной системе, при авариях он всегда должен обеспечивать четкую работу. Отказ в работе выключателя приводит к авариям и тяжелым разрушениям, связанным с невозможностью доступа к электроэнергии и прекращением работы крупных предприятий.

В связи с этим основным требованием к выключателям является высокая надежность их работы во всех возможных эксплуатационных режимах. Отключение выключателем любых нагрузок не должно сопровождаться перенапряжениями, опасными для изоляции элементов установки. В связи с тем, что режим короткого замыкания для системы является наиболее тяжелым, выключатель должен обеспечивать отключение цепи за минимально возможное время.

Общие требования к конструкциям и характеристикам выключателей устанавливается стандартами:

• ГОСТ Р52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.»
• ГОСТ 12450-82 «Выключатели переменного тока высокого напряжения. Отключение ненагруженных линий».
• ГОСТ 8024-84 «Допустимые температуры нагрева токоведущих элементов, контактных соединений и контактов аппаратов и электротехнических устройств переменного тока на напряжение свыше 1000 В.»
• ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции».

Замена выключателя для ревизии и ремонта связан с большими трудностями, так как приходится либо переходить на другую схему распредустройства, либо просто отключать потребителей. В связи с этим выключатель должен допускать как можно большее число отключений коротких замыканий без ревизии и ремонта. Современные выключатели могут отключать без ревизии до 15 коротких замыканий при полной мощности отключения.

Масляные выключатели. Принцип действия и устройство

Масляный выключатель предназначен для включения и отключения силовых электрических цепей в рабочем режиме (под нагрузкой), перегрузках, а также в случаях коротких замыканий на линии.

Масляные выключатели могут включаться и отключаться как вручную, так и в автоматическом режиме под управлением аппаратов защиты и управления.

Главным элементом масляного выключателя является контактная система, погруженная в трансформаторное масло, в которой происходит гашение электрической дуги, образующейся при разрыве цепи высокого напряжения.

Исследования показали, что в момент расхождения контактов между ними образуется электрическая дуга, которая держится несколько периодов. По мере увеличения расстояния между контактами дуга гаснет, а протекание тока в цепи прекращается. Физическая сущность данного явления заключается в следующем. При исчезновении тока магнитная энергия, запасенная в выключаемой цепи, превращается в электростатическую. Это можно выразить формулой баланса энергии:

Где L – индуктивность, а С – емкость коммутируемой цепи.

Отсюда можно выразить:

Отношение  называют волновым сопротивлением, оно составляет для воздушных линий 400 – 500 Ом, а для кабельных линий 30 – 50 Ом.

Если отключение происходит в момент прохождения тока через максимум, то напряжение в цепи может повыситься во много раз по сравнению с номинальным. Особенно это опасно для изоляции электроустановки в случае отключения токов короткого замыкания. Но если процесс отключения происходит в момент прохождения тока через ноль, то величина напряжения оказывается небольшой и не поддерживает процесс горения электрической дуги. Именно в этот момент масляный выключатель и должен обеспечить окончательный разрыв электрической дуги.

Процесс выключения тока в масле происходит при интенсивном образовании в области дуги паров масла, так как температура во время процесса отключения может достигать порядка 6000 ⁰С.

При достижении определенного расстояния между  размыкающимися контактами, в момент прохождения тока через нулевое значение, напряжение снижается и оказывается недостаточным для пробоя газового промежутка между контактами, электрическая дуга разрывается и процесс отключения заканчивается. Также быстрому гашению электрической дуги способствует высокое давление газов, выделяющихся вследствие частичного разложения масла в области образования дуги.

Если величина тока не зависит от конструкции масляного выключателя, то напряжение на дуге и время ее разрыва зависит не только от параметров электрической цепи, но и от конструкции выключателя.

Таким образом, гашение электрической дуги в масляных выключателях основано на быстром расхождении контактов и интенсивном охлаждении электрической дуги.

Кроме того, в некоторых конструкциях выключателей применяют расщепление электрической дуги на ряд параллельных дуг меньшего сечения и разделение электрической дуги на ряд коротких дуг.

Быстрое расхождение контактов масляного выключателя достигается путем применения специальных пружин.

Усиленное охлаждение электрической дуги достигается за счет высокой теплопроводности газов, образующихся при разложении масла, а также газового дутья, направленного вдоль или поперек дуги в зависимости от типа и конструкции масляного выключателя.

Высоковольтные выключатели подразделяют на масляные и воздушные. Масляные выключатели бывают баковые с большим объемом масла и горшковые с малым объемом масла. В баковых выключателях контакты всех трех фаз погружены в один закрытый бак, заполненный минеральным маслом.

В горшковых выключателях на каждой фазе имеется отдельный стальной цилиндр, заполненный маслом, в котором происходит разрыв контактов и гашение электрической дуги.

На рисунке ниже показано устройство многообъемного  масляного выключателя типа ВМБ-10 на 10 кВ и 600 А, состоящего из следующий деталей:

Круглый бак со сферическим днищем 1. Бак внутри изолируется электрокартоном. Перегородки между фазами также выполняются из картона. Неподвижные медные контакты 2 выполнены в виде массивных колодок, к которым присоединены концы токоведущих стержней проходных изоляторов 3. Сферические подвижные контакты 4 привернуты к медной шине, прикрепленной к стальной траверсе 5. Надежный контакт при включении создается при помощи стальных пружин 6. Бак заполняется трансформаторным маслом.

Довольно распространенным в сетях 6 – 10 кВ малообъемным масляным выключателем горшкового типа является ВМГ-133, показанного на рисунке ниже:

Этот выключатель выполняется на номинальный ток до 1000 А и характерен, как и все другие малообъемные выключатели, весьма незначительным объемом масла (примерно 10 кг против 180 кг, заполняющих, например, бак масляного выключателя ВМ-22, который снят с производства, но кое-где его все же можно встретить). Это делает их непожаро- и невзрывоопасными и позволяет их устанавливать в открытых камерах распределительных устройств высокого напряжения.

Масляный выключатель ВМГ-133 имеет следующее устройство: на сварной раме 1 укреплено шесть опорных изоляторов 2 (по два изолятора на фазу). На изоляторах подвешены три стальных бачка 3, в которых размещается контактная система.

Контактная система состоит из розеточного неподвижного контакта, находящегося на дне цилиндра, токоведущего подвижного контакта стержня, контактной колодки в месте выхода токоведущего стержня и гибкой токоведущей связи для соединения с выводами. Розеточный контакт состоит из шести сегментов, сжимаемых к центру пружинами, что обеспечивает надежный контакт с токоведущими стержнями.

На двух чугунных подшипниках в верхней части расположен вал 4 с приваренными к нему рычагами 5 для привода. При включении выключателя вал поворачивается на угол 54⁰. К коротким плечам крайних рычагов вала  прикреплены отключающие пружины 6, работающие на сжатие при отключении. С механизмом выключателя привод соединен валом 7.

Внутри стальных цилиндров выключателя помещаются бакелитовые изоляционные цилиндры. Дуга гасится в выключателе ВМГ-133 в специальной дугогасительной камере, находящейся в цилиндре в месте разрыва контактов. Камера изготавливается из гетинакса или фибры.

Дугогасительные камеры набираются из изоляционных перегородок, образующих три поперечные дутьевых щели, соединенные отдельными выходами с верхней частью цилиндра. При отключении под нагрузкой, под действием электрической дуги часть масла испаряется, при этом давление в нижней части цилиндра быстро растет, пары масла устремляются в дутьевые щели и создает поперечное дутье, способствующее быстрой деионизации и гашению дуги.

В рассматриваемом выключателе масло уже не служит для изоляции токоведущих частей между фазами и от земли, а предназначено лишь для гашения электрической дуги и изоляции промежутка между разомкнутыми контактами данной фазы.

К той же группе, что и описанный ВМГ-133, относится и выключатель ВМП-10 (рисунок ниже), имеющий меньшие габариты и вес:

Небольшой обзор устройства и принципа действия ВМПП-10:

Вес масла в нем составляет 4,5 кг. Выключатели ВМП-10 устанавливаются в комплектных ячейках типа КСО, а ВМП-10К – в малогабаритных комплексных распределительных устройствах с выкатными тележками типа КРУ.

Выключатель ВМП-10К имеет меньшую ширину, чем ВМП-10, что достигается сближением полюсов и установкой между ними изоляционных перегородок.

При использовании малообъемных выключателей значительно снижается стоимость распределительного устройства, повышается возможность индустриализации монтажа за счет применения комплектных ячеек с установленными в них горшковыми выключателями и прочим высоковольтным оборудованием.

Основные технические данные некоторых выключателей приведены в таблице ниже:

Концевой выключатель: принцип работы, устройство, назначение

Для контроля и ограничения движения различных механизмов используется концевой выключатель. Он должен обладать следующими характеристиками: надежность срабатывания, безопасность для людей и приборов, высокая наработка на отказ. Существует большое количество разновидностей этих выключателей: механические, магнитные, индуктивные. Каждая группа делится на подгруппы. Все зависит от того, где будет применяться тот или иной прибор.

Механические

Концевые выключатели такого типа широко распространены как на производстве, так и в домашнем использовании. Они могут быть рычажного типа, поплавкового, с кнопкой или роликом.

Один из примеров, где эти приборы используются – лифтовое хозяйство. Концевики там стоят практически везде: датчик максимальной и минимальной высоты движения лифта, сигнализация открытия дверей, обрыва каната и так далее. Некоторые умельцы ставят микровыключатели у себя дома, чтобы при открытии дверей включался свет в комнате.

Модели с колесиком и кнопочные

Состоит подобный выключатель из корпуса, в котором имеются электрические контакты (замыкающие или размыкающие). Снаружи ставится ролик либо кнопка, в зависимости от того, как он будет эксплуатироваться.

На корпусе, как правило, нарисована схема подключения с указанием номеров контактов.

На примере прибора с роликом рассмотрим принцип работы подробнее. Рабочий механизм «наезжает» на колесико, толкающее стержень вниз. В результате происходит размыкание контактов, которые обесточивают устройство, подключенное к ним. Таким образом, конечный выключатель ограничивает дальнейшее движение механизма, либо что-то включает (например, сигнализацию).

При установке нужно следить за точностью. Если концевик поставить далеко, тогда механизм может не достать до ролика, а если слишком близко – его попросту может раздавить.

Стоит отметить, что встречается одинарный концевой выключатель редко. Как правило, это всегда блок: в одном корпусе два или больше контактов. В описываемой модели можно заметить нормально открытый и закрытый – итого пара. Это намного удобнее. Во-первых, такое исполнение универсально: какой нужен контакт, к такому и подключайся. Нет необходимости искать подходящую конструкцию. Во-вторых, в некоторых ситуациях нужен именно переключатель: когда есть необходимость не просто остановить механизм, а сделать реверс.

Миниатюрные

Один из подвидов концевиков – микровыключатели. Это модели, используемые в электронной технике, в домашних устройствах, не требующие крепкого корпуса и больших размеров.

Это тот же самый концевой выключатель, работающий по подобному принципу. Но есть и отличия. При таких размерах, ход рабочего элемента очень мал, что требует очень точной настройки при установке концевика. Если это невозможно сделать, тогда применяют модели с промежуточными звеньями: например, с роликом. Это позволяет увеличить рабочий ход стержня и настроить прибор по потребностям.

Магнитные устройства

Герконовые

Концевые выключатели, реагирующие на магнитное поле, собраны на основе геркона. Геркон – это устройство, имеющее в себе пару, или больше, контактов из специального ферромагнитного сплава.

При поднесении магнита происходит их замыкание (или размыкание). Преимущество такой конструкции в отсутствии механического контакта, что значительно увеличивает срок службы такого концевика.

Для его монтажа важно не забыть про магнит, так как на обычное железо реакции не будет. Сфера применения такой модели очень широка. По сути, это микровыключатель, который можно незаметно поставить куда угодно. Например, его можно подключить к автосигнализации, чтобы отбить охоту у любителей сливать бензин.

Принцип работы прост. При закрытой дверце, магнитное поле воздействует на микровыключатель. Цепь замкнута, все нормально. При открывании крышки бензобака магнит отходит, контакт разрывается и включается сигнализация.

Индуктивные модели

Как правило, это тоже не отдельные устройства, а блоки: в одном корпусе может быть несколько пар контактов. Датчики имеют различные исполнения: крепление болтами, гайкой, при помощи клея. Размеры тоже самые разные: от больших, до микровыключателей. Такие концевики требуют подачи напряжения питания.Применяются в качестве ограничителей движения различных механизмов.

Конечный выключатель такого типа пришел на смену механическим моделям достаточно давно. Он более удобен, так как не требует непосредственного прикосновения к себе. Кроме того, имея в своей конструкции катушку индуктивности, такой концевик реагирует на металл, а значит, не нужно устанавливать отдельный магнит.

Как видно, путевые выключатели имеют довольно широкий модельный ряд. В большинстве своем это блоки, содержащие контакты в различных исполнениях, что делает концевики более универсальными. Большие, крепкие корпуса необходимы для работы в условиях сильных механических нагрузок. Микровыключатели широко используются как дома, так и на производстве. Каждый может найти для себя нужную модель.

выключатель электрический — это… Что такое выключатель электрический?

выключатель электрический

выключа́тель электри́ческий

устройство для включения и отключения электрических светильников, электронагревательных приборов, трансформаторов, двигателей, линий электропередачи и т. д. Делятся на электрические выключатели низкого (до 1000 В) и высокого (св. 1000 В) напряжения. Электрический выключатель состоит из контактной системы (подвижные и неподвижные контакты) и привода (ручного, пружинного, электромагнитного, пневматического). Для отключения токов в сотни и тысячи ампер электрические выключатели снабжаются устройствами для гашения электрической дуги.

Выключатели низкого напряжения подразделяют на бытовые и промышленные. Первые служат для включения и отключения бытовых электроприборов и устройств переменного тока (50 Гц) при напряжении до 220 В и силе тока до 10 А. Бытовые выключатели изготовляют с ручным, значительно реже – с автоматическим управлением, гл. обр. для защиты от перегрузки (по току) и разрыванию цепи при коротком замыкании. Часто бытовые выключатели совмещают в одно устройство с фотореле (для автоматического включения или выключения светильников в зависимости от освещённости), с таймером (для программирования момента включения и выключения бытовых электроприборов) или светорегулятором (для плавного регулирования яркости свечения ламп). Выключатели освещения могут иметь одну, две или три клавиши. В одноклавишных выключателях размыкается или замыкается одна пара контактов. В двух – и трёхклавишных выключателях каждая пара контактов работает как отдельный выключатель, независимо от того, как ведут себя остальные пары контактов. Как правило, один контакт у них является общим. Такие выключатели служат для раздельного включения ламп в светильнике.

Промышленные электрические выключатели изготовляют с ручным и автоматическим управлением. Последние могут иметь также защиту от понижения напряжения: если напряжение опускается ниже допустимого значения, происходит автоматическое отключение. Распространены полупроводниковые электрические выключатели с дистанционным управлением от компьютера.

Электрические выключатели высокого напряжения (высоковольтные выключатели) предназначены для ручного или дистанционного оперативного включения и отключения устройств высокого напряжения при нормальных режимах и для автоматического выключения этих установок в аварийных режимах при токах перегрузки и токах короткого замыкания.

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.

.

• время реакции человека
• выпрямитель электрический

Смотреть что такое «выключатель электрический» в других словарях:

• Выключатель электрический — выключатель низкого напряжения (до 1000 В), предназначенный для включения и отключения электропотребителей, если ток, подводимый к ним, не превышает 1,25 поминального значения. В. э. должен выдерживать токи короткого замыкания. Включение В. э.… …   Российская энциклопедия по охране труда

• Выключатель электрический —         аппарат для включения и отключения электрических устройств: светильников, двигателей, нагревательных печей, трансформаторов, линий электропередачи и т.д. Делятся на В. э. низкого (до 1 кв) и высокого (свыше 1 кв) напряжения. Основные… …   Большая советская энциклопедия

• Выключатель — электрический аппарат для замыкания и размыкания электрической цепи, включения и отключения оборудования. Ключ понятие из электротехники; Бытовой выключатель освещения устройство для зажигания и выключения электрического освещения; Автоматический …   Википедия

• ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ — электрический основные параметры: номинальное напряжение и ток. Различают выключатели низкого (до 1000 В) и высокого (св. 1000 В) напряжения …   Большой Энциклопедический словарь

• выключатель — Коммутационный электрический аппарат, имеющий два коммутационных положения или состояния и предназначенный для включении и отключения тока. Примечание. Под выключателем обычно понимают контактный аппарат без самовозврата. В остальных случаях… …   Справочник технического переводчика

• Выключатель (электроустановочное изделие) — Выключатель Современный многофункциональный выключатель. Составные части выключателя: 1  клавиша; 2  рамка; 3  электроустановочный механизм Бытовой выключатель это двухпозиционный коммутационный аппарат с нормально разомкнутыми… …   Википедия

• Электрический ограничитель перемещения выходного органа — Выключатель, который размыкает электрическую цепь электродвигателя механизма непосредственно или через управляющее устройство при достижении конечного положения выходного органа механизма Источник: ГОСТ 7192 89: Механизмы исполнительные …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• электрический выключатель — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN electric switch …   Справочник технического переводчика

• Выключатель масляный — электрический выключатель переменного тока высокого напряжения (свыше 3 кВ), контакты которого размещают в объеме, заполненном трансформаторным маслом, выполняющим функции дугогасящей среды. Различают баковые В. м. (в которых масло используют для …   Российская энциклопедия по охране труда

• Выключатель перегрузки — электрический силовой выключатель, предназначенный для автоматического отключения нагрузки при недопустимом превышении тока. На практике ток срабатывания такого выключателя составляет 1,25 номинального тока …   Российская энциклопедия по охране труда

Типы переключателей

| Переключатели | Учебник по электронике

Хотя может показаться странным охватить элементарную тему электрических переключателей на столь позднем этапе этой серии книг, я делаю это потому, что в следующих главах исследуется более старая область цифровых технологий, основанная на контактах механического переключателя, а не на твердотельных затворах. схем, и полное понимание типов переключателей необходимо для предприятия.

Изучение функций схем на основе переключателей одновременно с изучением полупроводниковых логических вентилей упрощает понимание обеих тем и создает основу для расширенного опыта обучения булевой алгебре, математике, лежащей в основе цифровых логических схем.

Что такое электрический выключатель?

Электрический выключатель — это любое устройство, используемое для прерывания потока электронов в цепи. Переключатели по сути являются бинарными устройствами: они либо полностью включены («замкнуты»), либо полностью выключены («разомкнуты»). Существует много различных типов переключателей, и в этой главе мы рассмотрим некоторые из них.

Изучите различные типы переключателей

Самый простой тип переключателя — это переключатель, в котором два электрических проводника входят в контакт друг с другом за счет движения исполнительного механизма.

Другие переключатели более сложные, они содержат электронные схемы, которые могут включаться или выключаться в зависимости от физического воздействия (например, света или магнитного поля).

В любом случае конечным выходом любого переключателя будет (по крайней мере) пара клемм для подключения проводов, которые будут либо соединены вместе внутренним контактным механизмом переключателя («замкнуты»), либо не соединены вместе («разомкнуты»). ).

Любой переключатель, предназначенный для управления человеком, обычно называется ручным переключателем , и они производятся в нескольких вариантах:

Тумблеры

Тумблеры приводятся в действие рычагом, находящимся под углом в одном из двух или более положений.Обычный выключатель света, используемый в бытовой электропроводке, является примером тумблера.

Большинство тумблеров останавливаются в любом из своих положений рычага, в то время как другие имеют внутренний пружинный механизм, возвращающий рычаг в определенное нормальное положение , что позволяет выполнять так называемое «мгновенное» действие.

Кнопочные переключатели

Кнопочные переключатели — это двухпозиционные устройства, приводимые в действие нажатием и отпусканием кнопки. Большинство кнопочных переключателей имеют внутренний пружинный механизм, возвращающий кнопку в ее «отжатое» или «не нажатое» положение для кратковременного срабатывания.

Некоторые кнопочные переключатели поочередно включаются или выключаются при каждом нажатии кнопки. Другие кнопочные переключатели будут оставаться в положении «включено» или «нажато» до тех пор, пока кнопка не будет вытянута обратно.

Этот последний тип кнопочных переключателей обычно имеет грибовидную кнопку для легкого нажатия и нажатия.

Селекторные переключатели

Селекторные переключатели приводятся в действие поворотной ручкой или каким-либо рычагом для выбора одного из двух или более положений.

Как и тумблер, селекторные переключатели могут либо находиться в любом из своих положений, либо содержать механизмы с пружинным возвратом для мгновенного срабатывания.

Джойстик-переключатели

Переключатель-джойстик приводится в действие рычагом, который может свободно перемещаться по более чем одной оси движения. Один или несколько из нескольких переключающих контактных механизмов срабатывают в зависимости от того, в каком направлении нажимается рычаг, а иногда и от того, насколько сильно он нажат.

Круг и точка на символе переключателя обозначают направление движения рычага джойстика, необходимое для приведения в действие контакта.Ручные переключатели-джойстики обычно используются для управления краном и роботом.

Некоторые переключатели специально разработаны для управления движением машины, а не рукой человека-оператора.

Эти управляемые движением выключатели обычно называются концевыми выключателями , потому что они часто используются для ограничения движения машины путем отключения исполнительной мощности компонента, если он перемещается слишком далеко. Как и ручные выключатели, концевые выключатели бывают нескольких разновидностей:

Концевые выключатели

Эти концевые выключатели очень похожи на прочные тумблеры или ручные переключатели, оснащенные рычагом, нажимаемым частью машины.

Часто рычаги имеют небольшой роликовый подшипник, что предотвращает износ рычага при многократном контакте с деталью машины.

Бесконтактные переключатели

Бесконтактные переключатели распознают приближение металлической части машины либо с помощью магнитного, либо высокочастотного электромагнитного поля.

Простые бесконтактные переключатели используют постоянный магнит для приведения в действие герметичного механизма переключения всякий раз, когда часть машины приближается (обычно на 1 дюйм или меньше).

Более сложные бесконтактные переключатели работают как металлоискатель, запитывая катушку с проволокой током высокой частоты и электронным способом отслеживая величину этого тока.

Если металлическая часть (не обязательно магнитная) подойдет достаточно близко к катушке, ток увеличится и отключит цепь контроля.

Символ, показанный здесь для бесконтактного переключателя, относится к электронной разновидности, на что указывает ромбовидная рамка, окружающая переключатель.

Неэлектронный бесконтактный выключатель будет использовать тот же символ, что и концевой выключатель с рычагом.

Другой формой бесконтактного переключателя является оптический переключатель, состоящий из источника света и фотоэлемента. Положение машины определяется по прерыванию или отражению светового луча.

Оптические переключатели также полезны в приложениях безопасности, где лучи света могут использоваться для обнаружения входа персонала в опасную зону.

Различные типы переключателей процесса

Во многих промышленных процессах необходимо контролировать различные физические величины с помощью переключателей.

Такие переключатели могут использоваться для подачи сигналов тревоги, указывающих, что параметр процесса превысил нормальные параметры, или они могут использоваться для остановки процессов или оборудования, если эти переменные достигли опасного или разрушительного уровня.

Существует много различных типов переключателей процесса.

Переключатели скоростей

Эти переключатели определяют скорость вращения вала либо с помощью механизма центробежного груза, установленного на валу, либо с помощью какого-либо бесконтактного обнаружения движения вала, такого как оптическое или магнитное.

Реле давления

Давление газа или жидкости может быть использовано для приведения в действие механизма переключения, если это давление приложено к поршню, диафрагме или сильфону, который преобразует давление в механическую силу.

Реле температуры

Недорогим механизмом измерения температуры является «биметаллическая полоса»: тонкая полоска из двух металлов, соединенных спиной к спине, причем каждый металл имеет разную скорость теплового расширения.

Когда полоса нагревается или охлаждается, разная скорость теплового расширения двух металлов вызывает ее изгиб.Затем изгиб полосы можно использовать для приведения в действие механизма переключающего контакта.

В других реле температуры используется латунный баллон, наполненный жидкостью или газом, с крошечной трубкой, соединяющей баллон с датчиком давления. Когда баллон нагревается, газ или жидкость расширяются, вызывая повышение давления, которое приводит в действие механизм переключения.

Датчик уровня жидкости

Плавающий объект может использоваться для приведения в действие механизма переключения, когда уровень жидкости в резервуаре поднимается выше определенной точки.Если жидкость является электропроводной, сама жидкость может использоваться в качестве проводника между двумя металлическими зондами, вставленными в резервуар на требуемой глубине.

Метод проводимости обычно реализуется с помощью специальной конструкции реле, срабатывающего при небольшом токе, протекающем через проводящую жидкость. В большинстве случаев переключать полный ток нагрузки цепи через жидкость нецелесообразно и опасно.

Реле уровня

также может быть спроектировано для определения уровня твердых материалов, таких как древесная щепа, зерно, уголь или корм для животных, в силосе для хранения, бункере или бункере.

Обычной конструкцией для этого применения является небольшое лопастное колесо, вставленное в бункер на желаемой высоте, которое медленно вращается небольшим электродвигателем.

Когда твердый материал заполняет бункер на эту высоту, материал препятствует вращению лопаточного колеса. Отклик крутящего момента маленького двигателя, чем отключает механизм переключения.

В другой конструкции используется металлический стержень в форме «камертона», вставляемый в бункер снаружи на желаемой высоте. Вилка вибрирует на своей резонансной частоте с помощью электронной схемы и узла катушки магнита / электромагнита.

Когда бункер заполняется на эту высоту, твердый материал гасит вибрацию вилки, изменение амплитуды и / или частоты вибрации, обнаруживаемое электронной схемой.

Реле расхода жидкости

Вставленное в трубу реле потока обнаруживает любой расход газа или жидкости, превышающий определенный порог, обычно с помощью небольшой лопасти или лопасти, которую толкает поток.

Другие реле расхода сконструированы как реле перепада давления, измеряющие перепад давления на дросселе, встроенном в трубу.

Ядерный датчик уровня

Другим типом реле уровня, подходящим для обнаружения жидких или твердых материалов, является ядерный переключатель. Состоящие из радиоактивного исходного материала и детектора излучения, они установлены поперек диаметра емкости для хранения твердого или жидкого материала.

Любая высота материала, превышающая уровень расположения источника / детектора, будет ослаблять силу излучения, достигающего детектора.Это уменьшение излучения на детекторе может быть использовано для запуска релейного механизма для обеспечения переключающего контакта для измерения, точки срабатывания сигнализации или даже контроля уровня в сосуде.

Источник и детектор находятся вне сосуда, никакого проникновения, кроме самого радиационного потока.

Используемые радиоактивные источники довольно слабы и не представляют непосредственной угрозы здоровью эксплуатационного или обслуживающего персонала.

Все коммутаторы имеют несколько приложений

Как обычно, существует несколько способов реализовать коммутатор для мониторинга физического процесса или для управления оператором.

Обычно не существует единственного «идеального» переключателя для любого приложения, хотя некоторые из них явно демонстрируют определенные преимущества перед другими. Для обеспечения эффективной и надежной работы переключатели должны быть разумно адаптированы к задаче.

ОБЗОР:

• Переключатель — электрическое устройство, обычно электромеханическое, используемое для контроля непрерывности между двумя точками.
• Ручные переключатели приводятся в действие от прикосновения человека.
• Концевые выключатели срабатывают при движении машины.
• Переключатели процесса срабатывают при изменении какого-либо физического процесса (температуры, уровня, расхода и т. Д.).

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Различные типы переключателей со схемами и приложениями

Переключатель — это электрическое устройство, которое используется для разрыва или замыкания электрической цепи вручную или автоматически. Принцип работы переключателя зависит от механизма включения / выключения. В различных электрических или электронных схемах используются переключатели для управления или запуска схемы совы.Типы переключателей зависят от соединений в цепи, которую они делают. Два основных компонента, такие как полюс и сквозной, могут подтвердить, какие типы соединений может выполнять переключатель. Эти два компонента также используются для определения вариантов переключающего контакта.

Здесь шесты и броски могут быть определены как; когда количество цепей управляется переключателем, называется полюсами, тогда как ходы можно определить как количество положений, которые может принимать переключатель. Переключатель одиночного хода состоит из одной пары контактов, таких как открытый или закрытый.Переключатель двойного хода включает в себя контакт, который может быть подключен к двум другим контактам. Когда переключатель активирован, ток протекает между двумя выводами переключателя. Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, ток не течет между двумя выводами переключателя.

Типы переключателей

Типы переключателей подразделяются на четыре типа, а именно:

• SPST (однополюсный, односторонний)
• SPDT (однополюсный, двойной ход)
• DPST (двухполюсный, одинарный)
• DPDT (двухполюсный, двойной ход)

SPST (однополюсный, одинарный)

SPST — это базовый переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, который используется для подключения или разрыва соединения между двумя клеммами.Электропитание для схемы совы обеспечивается этим переключателем. Ниже показан простой переключатель PST.

Применение выключателя SPST — это выключатель света, указанный ниже, и он также называется тумблером. Этот тип переключателя имеет один вход и один выход. Эта схема переключателя света управляет одним проводом и выполняет одно соединение. Это переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, когда переключатель в приведенной ниже цепи включен или замкнут, ток течет через две клеммы, и лампочка в цепи будет мигать.Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ. Или разомкнут, ток не проходит через две клеммы.

SPDT (Single Pole Double Throw)

Переключатель SPDT представляет собой трехконтактный переключатель, одна клемма используется как вход, а оставшиеся две клеммы используются как выходы. Он соединяет общий терминал с одним или другим из двух терминалов. В переключателе SPDT вместо других клемм просто используйте клемму COM. Например, мы можем использовать COM & A или COM & B.

Применение переключателя SPDT в основном задействовано в трехсторонней схеме для включения / выключения света из двух мест, например, сверху и снизу лестницы.В приведенной ниже схеме, когда переключатель A замкнут, ток течет через клеммы, но будет светиться только индикатор A, а индикатор B погаснет. Когда переключатель B замкнут, ток течет через клеммы, и только индикатор B будет светиться, а индикатор «A» погаснет. Ее два контура будут управляться одним источником или одним способом.

DPST (двухполюсный, одинарный)

Переключатель DPST состоит из двух полюсов, что означает, что он включает в себя два идентичных переключателя, расположенных рядом.Этот переключатель приводится в действие одним переключателем, что означает, что две дискретные цепи управляются одновременно одним нажатием.

Этот переключатель используется для включения / выключения двух цепей и состоит из четырех клемм, а именно двух входов и двух выходов. Основное назначение этого переключателя — регулировать прибор на 240 В, где оба напряжения питания должны быть включены, тогда как несмещенный провод может быть всегда подключен. Когда этот переключатель включен, ток начинает течь по двум цепям, а когда он выключается, он выключается.

DPDT (Double Pole Double Throw)

Этот переключатель аналогичен двум переключателям SPDT, это означает две отдельные цепи, соединяющие два входа каждой цепи с одним из двух выходов. Положение переключателя контролирует количество путей, и от двух контактов каждый контакт может быть направлен.

Когда он находится в режиме ВКЛ-ВКЛ или ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ, они работают как два дискретных переключателя SPDT, управляемых аналогичным приводом. Одновременно могут быть включены только две нагрузки. Переключатель DPDT можно использовать в любом приложении, где требуется открытая и закрытая система проводки.

Лучшим примером этого является моделирование железной дороги, в котором используются небольшие железные дороги и поезда, автомобили и мосты. Закрытый позволяет системе быть включенным в любое время, в то время как открытый позволяет включать или запускать дополнительный элемент через реле. Из следующей схемы, соединения A, B и C от одного полюса переключателя и соединения D, E и F от другого полюса переключателя. Связи B и E взаимны на каждом из полюсов.

Если + V входит в соединение B, а переключатель зафиксирован в самом верхнем положении, то соединение A становится + ve, и двигатель вращается в одном направлении.Если переключатель установлен в самое нижнее положение, источник питания инвертируется и соединение D становится + ve, тогда двигатель будет вращаться в противоположном направлении. В среднем положении источник питания не связан с двигателем и не вращается. Этот тип переключателя в основном используется в некоторых контроллерах двигателей, где необходимо инвертировать скорость этого двигателя.

Специальные приложения с сенсорным управлением

Сенсорный выключатель нагрузки

Основная цель этого проекта — разработать выключатель нагрузки с сенсорным управлением.В этом проекте таймер 555 используется в моностабильном режиме для управления реле для включения нагрузки на фиксированный промежуток времени.

Микросхема таймера 555 активируется сенсорной пластиной, прикрепленной к ее спусковому штифту. Выход 555 обеспечивает высокий уровень в течение фиксированного интервала времени, определяемого постоянной времени RC, подключенной к таймеру.

Этот выход управляет реле, которое, в свою очередь, включает нагрузку на это время, после чего автоматически выключается. Электропитание, вызванное человеческим телом, подает напряжение на сенсорную панель, чтобы активировать таймер.

Музыкальный звонок с сенсорным управлением

Эта схема генерирует музыкальный тон, когда кто-то касается сенсорной панели в цепи. Эта схема использует две ячейки AA и производит много звука.

В предлагаемой схеме используется микросхема UM3481, которая используется в музыкальных схемах. Эта интегральная схема включает ПЗУ с 512 музыкальными тонами, тон-генератор, ПЗУ с 512 музыкальными нотами, генератор ритмов, регулятор стока, модулятор, генераторы, предварительные усилители и делитель частоты.

Для разработки этой схемы требуется несколько основных компонентов.В этой схеме R1 и C1 работают как компоненты синхронизации для генератора. Транзистор Q1 используется для управления громкоговорителем. Базовый вывод транзистора Q2 используется в качестве сенсорного дисплея для активации музыкального звонка.

Итак, речь идет о типах переключателей и специальных приложениях с сенсорным управлением. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой темы или приложений проектов переключателей с сенсорным управлением, просьба оставлять свои отзывы, комментируя их в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще применения сенсорного переключателя?

Фото:

• Обозначения переключателей — learn.sparkfun.com
• Типы переключателей — electronicshub.org

Знать о различных типах переключателей и их применении

Что такое SWITCH ? Выключатель — это не что иное, как устройство, которое используется для включения и выключения оборудования. Скорее всего, это электрическое оборудование, такое как вентилятор, телевизор и т. Д.Для протекания тока из цепи должен потребоваться замкнутый путь (петля). Если переключатель находится в положении ВЫКЛ, это означает, что цепь разомкнута, и ток не может течь через проводник, и оборудование обесточено (состояние ВЫКЛ). Чтобы заставить его запитать, мы должны включить переключатель, он замыкает цепь и замыкает путь. Таким образом, через оборудование может протекать ток, и оно может включиться. Таким образом, функция переключателя состоит в том, чтобы замыкать (переключатель включен) и размыкать (переключатель выключен) цепь.

В разработке систем управления переключатели играют важную роль. Существует два основных типа переключателей: механический переключатель и электрический переключатель . Для работы механических переключателей требуется физический или ручной контакт с переключателем. Электрические переключатели не требуют физического или ручного контакта, они могут выполнять операции. Электрические переключатели работают под действием полупроводников.

Механические переключатели:

Механические переключатели далее классифицируются на различных типов переключателей в зависимости от количества полюсов и проходов.Полюсы означают количество входных цепей (силовых цепей), доступных для коммутатора. Броски означают количество выходных цепей (количество путей, по которым может течь ток), доступных для переключателя.

1. Однополюсный односторонний (SPST)
2. Однополюсный, двусторонний (SPDT)
3. Двухполюсный односторонний (DPST)
4. Двухполюсный двухходовой (DPDT)
5. Двухполюсный шестиугольный (2П6Т)
6. Переключатель мгновенного действия / Переключатель мгновенного действия
   
   1. Кнопка
   2. Реле давления
   3. Реле температуры
   4. Тумблер
   5. Поворотный переключатель

В механическом переключателе две металлические пластины касаются друг друга, замыкая цепь для протекания тока и разделяя друг друга, чтобы размыкать цепь для прерывания тока.

1) Однополюсный однопозиционный (SPST): Этот переключатель состоит из двух клемм; одна входная клемма известна как полюс, а одна выходная клемма известна как бросок. Итак, название этого переключателя — однополюсный однополюсный. Этот переключатель является простейшим примером переключателя. Как правило, этот переключатель используется в одиночном контуре, что означает, что схема требует управления только одним замкнутым контуром. Обозначение однополюсного однопозиционного переключателя показано на рисунке 1а.Этот переключатель подключен последовательно к оборудованию, источнику или элементам, как показано на рисунке-1b.

2) Однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT): Этот переключатель состоит из трех клемм; одна входная клемма (полюс) и две выходные клеммы (бросок), как показано на рисунке 2а. Используя этот переключатель, мы можем подавать ток или сигнал в два контура, как показано на рисунке 2. Иногда этот переключатель известен как селекторный переключатель .

3) Двухполюсный односторонний (DPST): Этот переключатель состоит из четырех клемм; две входные клеммы (полюс) и две выходные клеммы (выбросы), как показано на рисунке 3а.Этот переключатель очень похож на два переключателя SPST. Оба переключателя связаны с одной печенью, поэтому оба переключателя работают одновременно. Эти переключатели используются, когда мы хотим управлять двумя цепями в одно и то же время, как показано на рисунке 3b.

4) Двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT): Этот переключатель состоит из шести клемм; две входные клеммы (полюс) и две клеммы на каждый полюс, так что всего четыре выходных клеммы (выход), как показано на рисунке-4a.Работа этого переключателя аналогична работе двух отдельных переключателей SPDT одновременно. В этом переключателе две клеммы входа (полюса) соединены с одним набором (двумя) выходов (throw-1) в положении-1 переключателя. Если мы изменим положение переключателя, он соединит этот вход со вторым набором выходов (клемма 2), как показано на рисунке 4b. Здесь, как показано в примере, предположим, что в положении-1, если двигатель вращается по часовой стрелке, если мы перейдем в положение-2, двигатель будет вращаться против часовой стрелки.

5) Два полюса, шесть выводов (2P6T): Состоит из четырнадцати выводов; две входные клеммы (полюса) и шесть клемм на каждый полюс, так что всего двенадцать выходных клемм (выводов), как показано на рисунке-5a. Обычно этот тип переключателя используется для переключения в цепи с общей входной клеммой.

6) Переключатель мгновенного действия:

1. Кнопочный переключатель: , когда вы нажимаете переключатель, контакты переключателя замыкаются и замыкают цепь для протекания тока, а когда вы снимаете давление с кнопки, контакты переключателя размыкаются и размыкают цепь.Таким образом, этот переключатель является переключателем с мгновенным контактом, который может управлять цепью, замыкая и размыкая контакт. В кнопочном переключателе, когда вы снимаете давление с переключателя, пружина размыкает контакт.
2. Реле давления: Реле этого типа состоит из С-образной диафрагмы. В соответствии с давлением эта диафрагма показывает давление. Эти переключатели используются для определения давления воздуха, воды или масла в промышленном применении. Этот переключатель срабатывает, когда давление в системе увеличивается или уменьшается от заданного значения.
3. Температурный выключатель: Этот тип переключателей состоит из датчиков температуры, таких как RTD (резистивный датчик температуры). Этот переключатель работает в соответствии со значением измеренной температуры.
4. Тумблер: Этот тип переключателя обычно используется в быту для включения и выключения электроприборов. У него есть рычаг, с помощью которого мы можем перемещаться вверх или вниз для включения и выключения приборов.
5. Поворотный переключатель: Этот тип переключателя используется для соединения одной линии с одной из многих линий.Примеры этого типа переключателя — это мультиметр, селектор каналов, селектор диапазона, измерительный прибор, переключатель диапазона в устройствах связи. Этот переключатель аналогичен однополюсному многопозиционному переключателю. Но расположение этого переключателя другое.

Электрические переключатели:

Электрические переключатели — это не что иное, как полупроводниковый прибор. Эти переключатели более полезны из-за их низкой стоимости, небольших размеров и надежности. В этом переключателе используются полупроводниковые материалы, такие как кремний (Si), германий (Ge) и т. Д.Как правило, этот тип переключателей используется в интегральных схемах (ИС), приводах электродвигателей, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также широко используется в качестве цифрового выхода (DI) контроллера.

1. Реле
2. Транзистор биполярный
3. Силовой диод
4. МОП-транзистор
5. БТИЗ
6. SCR
7. TRIAC
8. DIAC
9. GTO

1) Реле: Реле работает по принципу электромеханики, поэтому этот переключатель также известен как электромеханический переключатель.Когда ток проходит через катушку, он создает магнитное поле вокруг катушки. Эта величина магнитного поля зависит от силы тока, проходящего через катушку. Расположение контактов выполнено таким образом, что при увеличении тока с помощью ограничения по шторке контакты включаются и меняют свое положение. Иногда реле использует биметаллическую полосу для измерения температуры в целях безопасности. Реле доступны в широком диапазоне напряжения и тока. В энергосистеме реле играет важную роль в идентификации неисправностей.В промышленности реле также используются в качестве защитного устройства. Проверьте полную работу реле здесь.

2) Биполярный транзистор: Биполярный транзистор имеет три вывода; база, эмиттер и коллектор. Транзисторы работают на трех регионах; отсечка, насыщенность и активная область. Обозначение транзистора показано на рисунке 6. Для переключения активная область не используется. Если на клемме базы имеется достаточное количество тока, транзистор входит в область насыщения, и ток будет протекать по пути коллектор-эмиттер, а транзистор действует как переключатель ВКЛ.Если базового тока недостаточно, цепь разомкнута, и ток не может протекать через коллектор-эмиттер, и транзистор входит в зону отсечки. В этой области транзистор действует как выключатель. Транзистор используется в качестве усилителя в электронике, а также для создания затвора, такого как И, а не в цифровых схемах, а транзистор также используется в качестве переключающего устройства в интегральной схеме. Транзисторы бесполезны в приложениях с высокой мощностью, потому что они имеют более высокие резистивные потери по сравнению с MOSFET.

3) Силовой диод: Силовой диод имеет два вывода; анод и катод. Диод состоит из полупроводникового материала p- и n-типа и образует pn-переход, известный как диод. Символ силового диода показан на рисунке 7. Когда диод находится в состоянии прямого смещения, ток может течь по цепи, а в обратном смещении ток блокирует. Если анод положительный по отношению к катоду, диод находится в прямом смещении и действует как переключатель. Точно так же, если катод положительный по отношению к аноду, диод находится в обратном смещении и действует как выключатель.Силовые диоды используются в приложениях силовой электроники, таких как выпрямители, цепи умножителя напряжения, цепи фиксатора напряжения и т. Д.

4) MOSFET: MOSFET-Metal Oxide Semiconductor Полевой транзистор. MOSFET имеет три терминала; затвор, сток и исток. MOSFET работает в двух основных формах; Тип истощения и тип улучшения. Если напряжения затвор-исток (V _GS ) недостаточно, MOSFET работает как тип истощения, а режим истощения MOSFET аналогичен переключателю OFF.Если напряжение затвор-исток (V _GS ) достаточно, MOSFET работает как тип расширения, а режим расширения MOSFTE аналогичен переключателю ON. Диапазон переключения MOSFET составляет от десятков неоновых секунд до нескольких сотен микросекунд. MOSFET используется в линейном стабилизаторе напряжения, прерывателе, усилителе мощности звуковой частоты и т. Д. Проверьте здесь схемы MOSFET.

5) IGBT: Биполярный транзистор с изолированным затвором. IGBT — это комбинация BJT и MOSFET.IGBT имеет высокий входной импеданс и высокую скорость переключения (характеристика MOSFET), а также низкое напряжение насыщения (характеристика BJT). IGBT имеет три терминала; Ворота, эмиттер и коллектор. IGBT может управлять с помощью терминала ворот. Его можно включать и выключать, активируя и деактивируя терминал ворот. IGBT может блокировать как положительное, так и отрицательное напряжение, как и GTO. IGBT используется в инверторах, системах управления тяговыми двигателями, индукционном нагреве и импульсных источниках питания.

6) SCR: SCR- кремниевый выпрямитель.SCR имеет три терминала; Затвор, анод и катод. Работа SCR такая же, как и у диода, но также требуется пусковая проводимость SCR, когда он находится в прямом смещении (катод отрицательный, а анод положительный), а также требуется положительный тактовый импульс на затворе. При прямом смещении, если тактовый импульс затвора равен нулю, тиристор отключается принудительной коммутацией, а при обратном смещении тиристор остается в выключенном состоянии, как и диод. SCR используются в управлении двигателем, регуляторах мощности и диммировании ламп.

7) TRIAC: TRIAC — это то же самое, что и два SCR, подключенных обратно параллельно с подключенным затвором.TRIAC — двунаправленное устройство. TRIAC имеет три терминала; Главный терминал 1 (MT), Главный терминал 2 (MT2) и ворота. Клеммы MT1 и MT2 соединены с цепью, которой мы хотим управлять, и затвор доступен для запуска импульса положительным или отрицательным напряжением. Когда клемма MT2 находится под положительным напряжением по отношению к клемме MT1 и затвор также срабатывает положительно, то срабатывает SCR-1 TRIAC. Когда клемма MT1 находится под положительным напряжением по отношению к клемме MT2 и затвор также срабатывает положительно, то срабатывает SCR-2 TRIAC.TRIAC может использоваться как для источников переменного, так и для постоянного тока, но, как правило, TRIAC используется в приложениях переменного тока, таких как управление двигателем, включение освещения (промышленного и бытового) и т.д.

8) DIAC: DIAC- Диодный переключатель переменного тока. DIAC имеет два терминала. Этот переключатель может работать в обоих направлениях. Символ DIAC показан на рисунке 12. DIAC работает в двух регионах; зона прямой или обратной блокировки и зона лавинного отрыва.Когда приложенное напряжение меньше напряжения отключения, DIAC работает в области прямой или обратной блокировки. В этой области DIAC действует как выключатель. Когда приложенное напряжение больше, чем напряжение пробоя, происходит лавинный пробой, и DIAC действует как переключатель ВКЛ. DIAC не может резко переключаться для работы с низким напряжением и низким током по сравнению с TRIAC и SCR. DIAC используется для регулировки яркости света, управления универсальным двигателем и схемой управления нагревом.

9) Тиристор отключения затвора: GTO имеет три вывода; Затвор, анод и катод.Как следует из названия, это устройство может выключаться через терминал ворот. Символ GTO состоит из двух стрелок на выводе затвора, который показывает двунаправленный поток тока через вывод затвора. Это устройство может включаться подачей небольшого положительного тока затвора и выключаться отрицательным импульсом от клеммы затвора. GTO используется в инверторах, приводах переменного и постоянного тока, индукционных нагревателях и SVC (статическая компенсация VAR). GTO не может использоваться для отключения индуктивных нагрузок без помощи демпферной цепи.

Каков принцип работы кнопочных переключателей?

Практически каждый день мы сталкиваемся с различными кнопочными переключателями, такими как медицинское оборудование, автоматизированные производственные линии и коммуникационное оборудование. Это очень простой компонент, но , поскольку он управляет всей цепью управления, называется «переключателем управления».

Введение

Кнопочный переключатель обычно используется для включения и выключения схемы управления, , и это своего рода устройство переключателя управления, которое широко используется.Он используется в электрических схемах автоматического управления для ручной отправки управляющих сигналов на управляющие контакторы, реле, электромагнитные пускатели и т.д. положение свободного состояния, и только при необходимости оно преобразуется во второе состояние (положение) под действием внешней силы. Как только внешняя сила снимается, благодаря действию пружины, переключатель возвращается в исходное положение.

Кнопочный переключатель может выполнять основные функции управления, такие как запуск, останов, вращение вперед и назад, изменение скорости и блокировка. Обычно каждый кнопочный переключатель имеет две пары контактов. Каждая пара контактов состоит из нормально разомкнутого и нормально замкнутого контакта. При нажатии кнопки две пары контактов действуют одновременно, замыкающий контакт размыкается, замыкающий замыкает контакт.

Чтобы обозначить функцию каждой кнопки и избежать неправильного использования, колпачки кнопок обычно делаются разных цветов, чтобы показать разницу, как показано на рисунке ниже.Его цвета: красный, зеленый, черный, желтый, синий, белый и т. Д. Например, красный означает кнопку остановки, зеленый означает кнопку запуска и т. Д. Основные параметры, тип, размер монтажного отверстия, количество контактов и текущая емкость кнопочный переключатель подробно описан в руководстве по продукту.

Переключатели Siemens-APT

Структура

Кнопочный переключатель обычно состоит из кнопочного колпачка, возвратной пружины, подвижного контакта мостового типа, статического контакта, соединительного стержня стойки и корпуса.

В соответствии с состоянием размыкания и замыкания контактов, когда кнопочный переключатель не подвергается внешней силе (т. Е. Статике), он подразделяется на кнопочный переключатель запуска (нормально разомкнутая кнопка), кнопочный переключатель остановки (нормально замкнутый) кнопка) и составной кнопочный переключатель (комбинированные кнопки с нормально разомкнутыми и нормально замкнутыми контактами). Контакт пускового кнопочного переключателя замыкается при нажатии колпачка кнопки, а при отпускании контакт автоматически размыкается и сбрасывается.Когда кнопочный переключатель останова нажимается на крышке кнопки, контакты разъединяются, и контакты автоматически замыкаются и сбрасываются при отпускании. Когда составной кнопочный переключатель нажимает на колпачок кнопки, подвижный контакт мостового типа перемещается вниз, сначала размыкается контакт NC, а затем замыкается контакт NO. Когда колпачок кнопки отпускается, замыкающий контакт сначала размыкается и сбрасывается, а затем замыкается и сбрасывается замыкающий контакт. Расширенное обучение: Какова внутренняя структурная схема кнопочного переключателя?

Принцип работы

Принцип работы кнопочного переключателя показан на рисунке ниже: Внутри кнопки находится электромагнитное адсорбционное устройство.Когда кнопка нажата, на электромагнит подается питание для создания магнетизма, и цепь подключается или отключается адсорбционным устройством для реализации таких функций, как цепь дистанционного управления.

Рекомендуемый артикул:

Как работает кнопка аварийной остановки?

На что обращать внимание при использовании кнопки аварийной остановки?

Какие кнопочные переключатели обычно используют электрики?

Как устанавливать и снимать кнопочные переключатели серии LA39?

Коммутатор

состоит — Немецкий перевод — Linguee

T h e переключатель состоит o f t wo токопроводящие пластины […] , которые отделены друг от друга перфорированным изоляционным слоем. fiessler.com.br fiessler.com.br	D er Schalter besteht aus zw ei le it enden […] Platten, die durch eine gerasterte Isolierschicht voneinander getrennt sind. fiessler.com.br fiessler.com.br
Защитный конус ta c t переключатель состоит из o f a n алюминиевый C-профиль […] и резиновый профиль со встроенным переключающим элементом. dictator.nl	D ie Sicherheitskontakt lei st e besteht a us ei nem A lu minium-C-Trgerprofil […] und einem Gummiprofil mit eingebautem Schaltelement. dictator.nl
Переключатель ro p e состоит из переключателя o f a погодоустойчивого […] Корпус из армированного стекловолокном пластика (желтый RAL 1004) со степенью защиты IP65. triltechniek.eu	D er Notscha lte r besteht a us ein em mi t Glasfaser […] verstrkten, witterungsbestndigen Kunststoffgehuse (Farbe gelb RAL 1004) mit der Schutzart IP65. triltechniek.eu
Переключатель fl o w состоит из o f a лопаточной системы (1), которая имеет […] — постоянный магнит (2), расположенный на его верхнем конце. jlso-tec-trade.de	D er Strmungskontrollscha lte r besteht a us ein em Pa dd elsystem […] (1), dessen oberen Ende sich ein Dauermagnet (2) befindet. jlso-tec-trade.de
T h e переключатель состоит из o f o ne одиночный и один тандемный переключатель. auma-actuators.com auma-actuators.com	D ies e Ausfh run g besteht a us ein em Ei nf ach- und […] einem Tandemschalter. auma-actuators.com
Переключатель en ti r e состоит из o f a non-electric […] и электрическая часть. hydropa.de	D a s Gesamtg er t besteht a us ein em ni ch t-elektrischen […] Teil und aus einem elektrischen Teil. hydropa.de
Головка фрезерная с аварийным […] отключение и турбонаддув ni n g переключатель состоит o f t he следующие: ремень […] системная коробка с 2-мя четырехступенчатыми приводами […] Шкивы клинового ремня, на которых двигатель установлен с возможностью поворота, чтобы обеспечить натяжение ремня. klippfeld.at	Der Frsspindelkopf […] (mit Not- Au s- un d Wendeschalte r) besteht au s: Rieme ng etriebekasten […] mit 2 vierstufigen Keilriemenscheiben, […] darauf ist der Motor schwenkbar angeordnet, um den Riemen spannen zu knnen. klippfeld.at
Переключатель enab li n g состоит из переключателя o f a 3-позиционное управление […] и отдельная электроника обработки. keba.com	D er Zustimmungstaster besteht a us ein em dr ei stufigen […] Bedienelement und einer getrennten Auswerteelektronik. keba.com
A re e d переключатель состоит o f t wo ферромагнитный […] контактных наконечника (язычка) в капсуле, заполненной инертным газом. magnete.de	E в Reedschalt er besteht au s zw ei f er romagnetischen […] Kontaktzungen, die sich in einem schutzgasgefllten Glaskolben befinden. magnete.de
RV44 load-b re a k переключатель состоит из i n a n эпоксидный корпус, […] , в котором установлены неподвижные и подвижные контакты. deba.biz	D er RV 44- Lasttrennschalt er besteht au s ein em Ep ox idgehuse, […] in dem die feste und bewegliche Kontakte untergebracht sind. deba.biz
Коммутатор BC O M коммутатор 8 / 2 состоит из o wo. ..] буферизация батареи. becker-mining.com	D er BCO M Switch 8/ 2 лучший us zwe i Fas t Ethe rn becker-mining.com
Рычаг l im i t переключатель состоит o f a рычаг и переключатель […] части, которые жестко связаны. stromag.it	Der H ebel -Endscha lte r besteht a us ein em He be l- und […] Schalterteil, die fest miteinander verbunden sind. stromag.it
Пульт дистанционного управления Surestop w на e r переключатель состоит из o f a клапана, который соединяет […] прямо в водопровод, рядом с уже имеющимся запорным краном. Watersave.ie	Die Surestop Rem ot e-Wa sser -Schalt er besteht au s eine m Ve nt il, das […] direkt eine Verbindung in die Wasserversorgung, die neben […] Ihrer bestehenden Absperrhahn. Watersave.ie
Полная измерительная система с одним […] вспомогательный l ev e l переключатель состоит o f : — датчик vega.be	Eine komplette […] Meeinrichtung mit e inem Zusatzgrenzschalt er besteht au s vega.be
Переключатель l im i t переключатель состоит o f a разъем kt-web.de	D er Grenzwertkon tak t besteht a us ein e m kt-web.de
BC O M Переключатель 8 / 2 состоит из модуля f четыре слота. becker-mining.com	D e r B COM Switch 8/ 2 лучший us ein em Ba ug ruppentrger […] mit vier Steckpltzen. becker-mining.com
Редуктор l im i t переключатель состоит из o f комбинация коробки передач и переключателя , которые […] находится в корпусе. stromag.it	D e r Концы cha lte r besteht a us ein em Ge tr iebe — und ei nem nem eine [eine ] …] Gehuse untergebracht sind. stromag.it
L im i t переключатель состоит из o f a бистабильный геркон, переключаемый с помощью магнита, встроенного в kt-web.de	Der Gren zw ertk ont akt besteht aus ei nem bi stabilen Reedbekontakt, der durchr der 9022 der 9022 der 9022 der 9022 der 9022 der 9022 der 9022 den 6 wir d . kt-web.de
T h e переключатель состоит из o f t Он следующие основные узлы: генератор, детектор, цепь запуска, каскад усилителя мощности и защитный […] контура. площадь.ск	Er enthlt als wesentliche Bauelemente einen Oszillator, Gleichrichtersiebung, Kippverstrker, Endstufe und Schutzbeschaltungen. площадь.ск
Структура системы […] Полный уровень заполнения l im i t переключатель , состоит из o f m датчик измерительного типа […] с предустановленным электронным приложением (коммутационное устройство). stanelle-gmbh.de	Systemaufbau Komp le tter Fllstandgrenzschalte r, bestehend au s M essau fn ehmer […] mit eingebautem Elektronikeinsatz (Schaltgert). stanelle-gmbh.de
Бесконтактный переключатель sa fe t y переключатель C E S состоит из o f f компоненты …] Привод с кодом , блок оценки и считывающая головка. euchner.ru	Derberhrungsloswirke nd eSicherheitsschal ter C ESbestehtau s dre iKom po nen euchner.ru
Для калибровки трехпортового анализатора, состоит из […] двухпортовый анализатор […] и te s t переключатель m a tr ix, установка th a t f a calibra ti o n переключатель m a tr ix (идентичный […] к испытательному выключателю […] ) и стандарт автоматической двухпортовой передачи ZVRB1. rohde-schwarz.de	Zur Kalibrierung des aus […] Zweitor-Analysator und Meschalt ma trix bestehenden Drei to r-Analysators wird eine Anordnung […] aus einer identifyisch […] zur Meschaltmatrix aufgebauten Kalibrierschaltmatrix und einem automatischen Zweitor-Transferstandard ZVR-B1 verwendet. rohde-schwarz.de
Согласно параметрированию розетка назначается разная […] функций, например, ключ […] последовательности или задержки выключения, что означает, что Ra ti o — переключатель a c tu ator REGJ2 4/ 0 0 состоит из o f t Само устройство (аппаратное обеспечение) и прикладная программа […] (программное обеспечение). enocean-alliance.org	Jedem Ausgang knnen je nach Parametrierung Verschiedene […] Funktione n wie z .B. Tasterfolger ode r Aus sc haltverzgerung zugeordnet werden, d.h. der Ratio-jalousiea kt or RE GJ2 4/0 1 лучший us dem Ger t (Hardware) […] und dem Applikationsprogramm (Программное обеспечение). enocean-alliance.org
Соединительный распределитель с 15-полюсной розеткой для подключения подключаемого оборудования к внутренней шине […] Линия , подходит для включения в […] стандартный du a l переключатель b ox , состоящий из o a пластик..] крышка, несущая рама для ПК. […] Плата с зажимами для проводов для подключения к линии внутренней шины, с дополнительными зажимами для проводов для подключения сигнальной лампы помещения и предохранителя. helioptic.com	Anschluverteiler mit 15-poliger Buchse zum Anschlu von steckbaren Gerten an den Stationsleitungszug, geeignet […] zum Einbau in eine handelsbliche […] Доппель- Sc halte rdo se , лучший us ei ner K un ststoffabdeckung, […] einem Tragrahmen mit Leiterplatte […] mit Klemmen zum Auflegen des Stationsleitungszuges, mit Klemmen zum Anschlu einer Zimmersignalleuchte und einer Sicherung. helioptic.com
Сегмент-контроллер (SC) установлен в t h e переключатель c a bine t , , состоящий из f сервер и внешний модем, […] включает или выключает систему освещения. bagelectronics.com	Der im Schaltschrank installierte […] SegmentC на troll er (SC ), bestehend au se ine m Ser ve r und einem externen Mo 906 diet 9022 9022 9022 Be leuchtungsanlage […] ein bzw. aus. bagelectronics.com
Кожух (1) ремня […] смещение me n t переключатель o f t yp e V G 906 906 906 906 906 906 алюминиевый сплав н. kiepe-elektrik.com	Das Gehuse (1) des […] Schieflaufschalte RS vom Typ V G besteht a us ein er A lu minium-Legierung. kiepe-elektrik.com
Цифровой […] Communica ti o n переключатель N G S3 600 Center Sys te m s 906 f h качественный […] и дублирующее составленное расследование […] единиц и SIP-клиентов для подключения к публичным и частным телекоммуникационным сетям и терминалам, аналоговым и цифровым радиоинфраструктурам и рабочим станциям для звонящего и диспетчера centerystems.com	Das Center […] Systems Funk / Dr ah t-Vermittlungssystem NG S36 00 besteht au s h ochqu al itativen […] и резервный aufgebauten Rechnereinheiten […] и SIP-клиенты, отвечающие за функциональные или частные телекоммуникационные сети, аналоговые и цифровые функции инфраструктуры и обслуживания абонентов и абонентов. centerystems.com
Выключатель с ключом для монтажного монтажа в соответствии с требованиями проекта в […] ячеечный коридор или s , , состоящий из o f k e y переключатель i 906 , сделали […] от KABA, 2-полюсный, для конкретного проекта […] замыкатели контактов, с позициями ключей I-0-II, а также монтажная пластина, 1 ключ, выдвижной в любом положении, подходит для скрытых пластиковых корпусов SSD (JV009030). helioptic.com	Schlsselschalter fr projektbezogen Installationsprogramme zur […] Монтаж i m Zelle nfl ur, bestehend aus de m Sch l sselschaltereinsatz […] Fabrikat KABA, 2-полюсный […] mit projektbezogener Schlieung mit den Schaltstellungen I-0-II, sowie einer Montageplatte, 1 Schlssel, Schlsselabzug in jeder Stellung, geeignet fr Einbaudosen SSD (JV009030). helioptic.com
Комнатный терминал с клавиатурой и дисплеем для вызова медсестры и врача (как вариант вызова помощи медсестры), для подключения к шине палаты, пригодный для использования в качестве автономного устройства, а также для управления и контроля всего оборудования вызова и отображения, предназначенного для использование в палате пациента, подходящее для систем без внутренней связи и с использованием дополнительного оборудования, подходящее для устройств внутренней связи на уровне комнаты или кровати, подходит для […] скрытый монтаж […] установка в du a l переключатель b o xe s или для поверхностного монтажа в настенном корпусе in g состоящий из o f a крепление […] рама и передняя панель, […] шт. плата с микрокомпьютерной системой в технологии flash, дисплеем и всеми программами, необходимыми для работы системы, а также всеми необходимыми входами и выходами через газонепроницаемые безвинтовые клеммные колодки. helioptic.com	Zimmerterminal mit Folientastatur und Display fr Schwesterund Arztruf (alternativ Schwesternhilferuf) zum Anschlu an den Stationsleitungszug, geeignet sowohl als Einzelgert als auch zur Steuerung und berwachungreallermer im Patientenzimsettezemigrus — oder bettenweises Sprechen, geeignet . […] zur Unterputzmontage in […] Doppe l- Schalterdosen o der zur Aufputzmontage in Au fputz geh us en, bestehend aus ei21 en Эйнер […] Leiterplatte mit Mikrocomputersystem in Flashtechnologie, Display and all systemmigen Programmen und allen notwendigen Ein- und Ausgngenber gasdichte schraublose Anschluklemmen. гелиоптический.com

1. Базовая работа коммутатора — коммутаторы Ethernet [Книга]

Коммутаторы Ethernet связывают устройства Ethernet вместе путем ретрансляции кадров Ethernet между устройствами, подключенными к коммутаторам. Перемещая кадры Ethernet между портами коммутатора , коммутатор связывает трафик, переносимый отдельными сетевыми соединениями, в более крупную сеть Ethernet.

Коммутаторы

Ethernet выполняют свою функцию связывания путем соединения моста кадров Ethernet между сегментами Ethernet .Для этого они копируют кадры Ethernet с одного порта коммутатора на другой на основе адреса Media Access Control (MAC) в кадрах Ethernet. Мостовое соединение Ethernet было первоначально определено в стандарте 802.1D IEEE для локальных и городских сетей: мосты управления доступом к среде (MAC). ^[]

Стандартизация мостовых операций в коммутаторах позволяет покупать коммутаторы у разных поставщиков, которые будут работать вместе при объединении в сеть.Это результат большой напряженной работы со стороны разработчиков стандартов по определению набора стандартов, которые поставщики могли бы согласовать и внедрить в свои конструкции коммутаторов.

Первые мосты Ethernet были двухпортовыми устройствами, которые могли связывать вместе два сегмента коаксиального кабеля исходной системы Ethernet. В то время Ethernet поддерживал подключение только к коаксиальным кабелям. Позже, когда была разработана витая пара Ethernet и стали широко доступны коммутаторы с множеством портов, они часто использовались в качестве центральной точки подключения или концентратора кабельных систем Ethernet, что привело к названию «коммутирующий концентратор».«Сегодня на рынке эти устройства называют просто переключателями.

С тех пор, как мосты Ethernet были впервые разработаны в начале 1980-х годов, многое изменилось. С годами компьютеры стали повсеместными, и многие люди используют несколько устройств на своей работе, включая ноутбуки, смартфоны и планшеты. Каждый телефон VoIP и каждый принтер — это компьютер, и даже системы управления зданием и средства контроля доступа (дверные замки) объединены в сеть. В современных зданиях есть несколько точек беспроводного доступа (AP) для обеспечения 802.11 сервисов Wi-Fi для смартфонов и планшетов, и каждая точка доступа также подключена к кабельной системе Ethernet. В результате современные сети Ethernet могут состоять из сотен коммутационных соединений в здании и тысяч коммутационных соединений в сети университетского городка.

Вы должны знать, что для соединения сетей используется другое сетевое устройство, называемое маршрутизатором . Существуют большие различия в способах работы мостов и маршрутизаторов, и у них обоих есть преимущества и недостатки, как описано в разделе «Маршрутизаторы или мосты?».Вкратце, мосты перемещают кадры между сегментами Ethernet на основе адресов Ethernet с минимальной настройкой моста или без нее. Маршрутизаторы перемещают пакеты между сетями на основе адресов протокола высокого уровня, и каждая связываемая сеть должна быть настроена в маршрутизаторе. Однако и мосты, и маршрутизаторы используются для построения более крупных сетей, и оба устройства на рынке называются коммутаторами.

Подсказка

Мы будем использовать слова «мост» и «коммутатор» как синонимы для описания мостов Ethernet.Однако обратите внимание, что «коммутатор» — это общий термин для сетевых устройств, которые могут функционировать как мосты или маршрутизаторы, или даже и то, и другое, в зависимости от их наборов функций и конфигурации. Дело в том, что с точки зрения сетевых экспертов, мост и маршрутизация — это разные виды коммутации пакетов с разными возможностями. Для наших целей мы будем следовать практике поставщиков Ethernet, которые используют слово «коммутатор» или, более конкретно, «коммутатор Ethernet» для описания устройств, соединяющих кадры Ethernet.

В то время как стандарт 802.1D предоставляет спецификации для соединения фреймов локальной сети между портами коммутатора, а также для некоторых других аспектов базовой работы моста, стандарт также осторожен, чтобы не указывать такие вопросы, как производительность моста или коммутатора или то, как коммутаторы должен быть построен. Вместо этого поставщики конкурируют друг с другом, предлагая коммутаторы по разным ценам и с разными уровнями производительности и возможностей.

Результатом стал большой и конкурентный рынок коммутаторов Ethernet, увеличивающий количество вариантов, которые у вас есть как у клиента.Широкий выбор моделей и возможностей коммутаторов может сбивать с толку. В главе 4 мы обсуждаем переключатели специального назначения и их использование.

Сети существуют для передачи данных между компьютерами. Для выполнения этой задачи сетевое программное обеспечение организует перемещаемые данные в кадры Ethernet. Кадры передаются по сетям Ethernet, а поле данных кадра используется для передачи данных между компьютерами. Кадры — это не что иное, как произвольные последовательности информации, формат которой определен в стандарте.

Формат кадра Ethernet включает в себя адрес назначения , адрес в начале, содержащий адрес устройства, на которое отправляется кадр. ^[] Затем идет адрес источника, содержащий адрес устройства, отправляющего фрейм. За адресами следуют различные другие поля, включая поле данных, которое переносит данные, передаваемые между компьютерами, как показано на рисунке 1-1.

Рисунок 1-1. Формат кадра Ethernet

Кадры определены на уровне 2 или уровне канала передачи данных семислойной сетевой модели взаимодействия открытых систем (OSI) .Семислойная модель была разработана для организации видов информации, передаваемой между компьютерами. Он используется для определения того, как эта информация будет отправляться, и для структурирования разработки стандартов передачи информации. Поскольку коммутаторы Ethernet работают с фреймами локальной сети на уровне канала передачи данных, вы иногда можете услышать их, называемые устройствами канального уровня, а также устройствами уровня 2 или коммутаторами уровня 2. ^[]

Коммутаторы Ethernet спроектированы таким образом, что их операции невидимы для устройств в сети, что объясняет, почему такой подход к соединению сетей также называется прозрачным мостом .«Прозрачный» означает, что когда вы подключаете коммутатор к системе Ethernet, никакие изменения в кадрах Ethernet, соединенных мостом, не вносятся. Коммутатор автоматически начнет работать, не требуя какой-либо настройки коммутатора или каких-либо изменений со стороны компьютеров, подключенных к сети Ethernet, что делает работу коммутатора прозрачной для них.

Далее мы рассмотрим основные функции, используемые в мосте, чтобы сделать возможным пересылку кадров Ethernet с одного порта на другой.

Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика , описанных в стандарте моста IEEE 802.1D. Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.

Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями , находятся в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса. Эти два адреса — это адрес назначения устройства, которому он отправляет фрейм, и адрес источника , который является адресом устройства, отправляющего фрейм.

Способ «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждому порту на коммутаторе назначен уникальный заводской MAC-адрес . Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему кадры, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме .В этом режиме интерфейс запрограммирован на прием всех кадров , которые он видит на этом порту, а не только кадров, которые отправляются на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.

При получении каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, которую поддерживает коммутатор. Таким образом коммутатор автоматически определяет, какие станции доступны на каких портах.

На Рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet.Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов. Когда станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и строит таблицу, более формально называемую базой данных пересылки , которая показывает, какие станции и на каких портах доступны. После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую ​​как показано в Таблице 1-1.

Рисунок 1-2. Изучение адреса в коммутаторе

Таблица 1-1.База данных переадресации, поддерживаемая коммутатором

Порт	Станция
1	10
20
3	30
4	Без пост.
5	Без пост. 7	25
8	35

Эта база данных используется коммутатором для принятия решения о пересылке пакетов в процессе, называемом адаптивная фильтрация .Без базы данных адресов коммутатор должен был бы отправлять трафик, полученный на любом заданном порту, через все остальные порты, чтобы гарантировать, что он достиг пункта назначения. В базе данных адресов трафик фильтруется в соответствии с его адресатом. Коммутатор является «адаптивным» за счет автоматического изучения новых адресов. Эта способность к обучению позволяет вам добавлять новые станции в вашу сеть без необходимости вручную настраивать коммутатор, чтобы знать о новых станциях, или станциям, чтобы знать о коммутаторе. ^[]

Когда коммутатор получает кадр, предназначенный для адреса станции, который он еще не видел, коммутатор отправляет этот кадр на все порты, кроме порта, на который он прибыл. ^[] Этот процесс называется лавинной рассылкой и более подробно поясняется позже в разделе «лавинная рассылка кадров».

После того, как коммутатор создал базу данных адресов, он получает всю информацию, необходимую для выборочной фильтрации и пересылки трафика. Пока коммутатор изучает адреса, он также проверяет каждый кадр, чтобы принять решение о пересылке пакета на основе адреса назначения в кадре.Давайте посмотрим, как решение о переадресации работает в коммутаторе с восемью портами, как показано на рисунке 1-2.

Предположим, что кадр отправляется со станции 15 на станцию ​​20. Поскольку кадр отправляется станцией 15, коммутатор считывает кадр через порт 6 и использует свою базу данных адресов, чтобы определить, какой из его портов связан с адресом назначения. в этом кадре. Здесь адрес назначения соответствует станции 20, а база данных адресов показывает, что для достижения станции 20 кадр должен быть отправлен через порт 2.

Каждый порт коммутатора может сохранять кадры в памяти перед их передачей по кабелю Ethernet, подключенному к порту. Например, если порт уже занят передачей, когда фрейм прибывает для передачи, то фрейм может удерживаться в течение короткого времени, которое требуется порту для завершения передачи предыдущего фрейма. Для передачи кадра коммутатор помещает кадр в очередь коммутации пакетов для передачи на порт 2.

Во время этого процесса коммутатор, передающий кадр Ethernet с одного порта на другой, не вносит изменений в данные, адреса или другие поля. базового кадра Ethernet.В нашем примере кадр передается в неизменном виде на порт 2 точно так же, как он был получен на порту 6. Таким образом, работа коммутатора прозрачна для всех станций в сети.

Обратите внимание, что коммутатор не будет пересылать кадр, предназначенный для станции, которая находится в базе данных пересылки, на порт, если этот порт не подключен к целевому назначению. Другими словами, трафик, предназначенный для устройства на данном порту, будет отправляться только на этот порт; никакие другие порты не увидят трафик, предназначенный для этого устройства.Эта логика коммутации обеспечивает изоляцию трафика только от тех кабелей или сегментов Ethernet, которые необходимы для получения кадра от отправителя и передачи этого кадра на устройство назначения.

Это предотвращает поток ненужного трафика в другие сегменты сетевой системы, что является основным преимуществом коммутатора. Это контрастирует с ранней системой Ethernet, где трафик с любой станции был замечен всеми другими станциями, независимо от того, хотели они данных или нет. Фильтрация трафика коммутатора снижает нагрузку на трафик, переносимую набором кабелей Ethernet, подключенных к коммутатору, тем самым более эффективно используя пропускную способность сети.

Коммутаторы автоматически удаляют записи в своей базе данных пересылки по истечении определенного периода времени — обычно пяти минут — если они не видят никаких кадров со станции. Следовательно, если станция не отправляет трафик в течение определенного периода времени, коммутатор удаляет запись о переадресации для этой станции. Это предохраняет базу данных пересылки от заполнения устаревшими записями, которые могут не соответствовать действительности.

Конечно, по истечении времени ожидания ввода адреса коммутатор не будет иметь никакой информации в базе данных для этой станции в следующий раз, когда коммутатор получит предназначенный для него кадр.Это также происходит, когда станция вновь подключается к коммутатору или когда станция была выключена и снова включается более чем через пять минут. Так как же коммутатор обрабатывает пересылку пакетов для неизвестной станции?

Решение простое: коммутатор пересылает кадр, предназначенный для неизвестной станции, на все порты коммутатора, кроме того, на котором он был получен, таким образом, лавинно лавинно передает кадр всем остальным станциям. Флудинг фрейма гарантирует, что фрейм с неизвестным адресом назначения достигнет всех сетевых подключений и будет услышан правильным устройством назначения, предполагая, что он активен и находится в сети.Когда неизвестное устройство отвечает обратным трафиком, коммутатор автоматически узнает, на каком порту находится устройство, и больше не будет лавинно перенаправлять трафик на это устройство.

Широковещательный и многоадресный трафик

Помимо передачи кадров, направленных на один адрес, локальные сети могут отправлять кадры, направленные на групповой адрес, называемый многоадресным адресом , который может быть принят группой станций. Они также могут отправлять кадры, направленные на все станции, используя широковещательный адрес .Групповые адреса всегда начинаются с определенной битовой комбинации, определенной в стандарте Ethernet, что позволяет коммутатору определять, какие кадры предназначены для определенного устройства, а не для группы устройств.

Кадр, отправленный на адрес назначения многоадресной рассылки, может быть получен всеми станциями, настроенными на прослушивание этого адреса многоадресной рассылки. Программное обеспечение Ethernet, также называемое программным обеспечением «драйвер интерфейса», программирует интерфейс для приема кадров, отправленных на групповой адрес, так что интерфейс теперь является членом этой группы.Адрес интерфейса Ethernet, назначенный на заводе, называется одноадресным адресом , и любой данный интерфейс Ethernet может принимать одноадресные и многоадресные кадры. Другими словами, интерфейс может быть запрограммирован на прием кадров, отправленных на один или несколько групповых адресов многоадресной рассылки, а также кадров, отправленных на одноадресный MAC-адрес, принадлежащий этому интерфейсу.

Широковещательная и многоадресная пересылка

Широковещательный адрес — это специальная многоадресная группа: группа всех станций в сети.Пакет, отправленный на широковещательный адрес (адрес всех единиц), получает каждая станция в локальной сети. Поскольку широковещательные пакеты должны приниматься всеми станциями в сети, коммутатор достигнет этой цели путем лавинной рассылки широковещательных пакетов на все порты, кроме порта, на который он был получен, поскольку нет необходимости отправлять пакет обратно на исходное устройство. Таким образом, широковещательный пакет, отправленный любой станцией, достигнет всех других станций в локальной сети.

С многоадресным трафиком справиться труднее, чем с широковещательными кадрами.Более сложные (и обычно более дорогие) коммутаторы включают поддержку протоколов обнаружения групп многоадресной рассылки, которые позволяют каждой станции сообщать коммутатору об адресах групп многоадресной рассылки, которые она хочет услышать, поэтому коммутатор будет отправлять многоадресные пакеты только на порты. подключены к станциям, которые заявили о своей заинтересованности в приеме многоадресного трафика. Однако более дешевые коммутаторы, не имеющие возможности обнаруживать, какие порты подключены к станциям, прослушивающим данный многоадресный адрес, должны прибегать к лавинной рассылке многоадресных пакетов на все порты, кроме порта, на котором был получен многоадресный трафик, как и широковещательные пакеты.

Использование широковещательной и многоадресной передачи

Станции отправляют широковещательные и многоадресные пакеты по ряду причин. Сетевые протоколы высокого уровня, такие как TCP / IP, используют широковещательные или многоадресные кадры как часть процесса обнаружения адресов. Широковещательные и многоадресные рассылки также используются для динамического назначения адресов, которое происходит, когда станция впервые включается и ей необходимо найти сетевой адрес высокого уровня. Многоадресная рассылка также используется некоторыми мультимедийными приложениями, которые отправляют аудио- и видеоданные в кадрах многоадресной рассылки для приема группами станций, а также многопользовательскими играми как способ отправки данных группе игроков.

Следовательно, типичная сеть будет иметь некоторый уровень широковещательного и многоадресного трафика. Пока количество таких кадров остается на разумном уровне, проблем не будет. Однако, когда многие станции объединены коммутаторами в одну большую сеть, широковещательная и многоадресная лавинная рассылка коммутаторов может привести к значительному объему трафика. Большой объем широковещательного или многоадресного трафика может вызвать перегрузку сети, поскольку каждое устройство в сети должно принимать и обрабатывать широковещательные рассылки и определенные типы многоадресных рассылок; при достаточно высоких скоростях передачи пакетов могут возникнуть проблемы с производительностью станций.

Потоковые приложения (видео), отправляющие многоадресную рассылку с высокой скоростью, могут генерировать интенсивный трафик. Системы резервного копирования и дублирования дисков, основанные на многоадресной рассылке, также могут генерировать большой трафик. Если этот трафик в конечном итоге будет перенаправлен на все порты, сеть может перегружаться. Один из способов избежать этой перегрузки — ограничить общее количество станций, подключенных к одной сети, чтобы скорость широковещательной и многоадресной передачи не становилась настолько высокой, чтобы создавать проблемы.

Другой способ ограничить скорость многоадресных и широковещательных пакетов — разделить сеть на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) .Еще один способ — использовать маршрутизатор, также называемый коммутатором уровня 3. Поскольку маршрутизатор не пересылает автоматически широковещательные и многоадресные рассылки, это создает отдельные сетевые системы. ^[] Эти методы управления распространением многоадресных и широковещательных рассылок обсуждаются в Главе 2 и Главе 3 соответственно.

До сих пор мы видели, как один коммутатор может пересылать трафик на основе динамически создаваемой базы данных переадресации. Основная трудность этой простой модели работы коммутатора заключается в том, что множественные соединения между коммутаторами могут создавать петли, приводящие к перегрузке и перегрузке сети.

Конструкция и работа Ethernet требует, чтобы между любыми двумя станциями мог существовать только один путь передачи пакетов. Ethernet растет за счет расширения ветвей в топологии сети , называемой древовидной структурой, которая состоит из нескольких коммутаторов, ответвляющихся от центрального коммутатора. Опасность заключается в том, что в достаточно сложной сети коммутаторы с несколькими соединениями между коммутаторами могут создавать в сети кольцевые пути.

В сети с коммутаторами, соединенными вместе, чтобы сформировать петлю пересылки пакетов, пакеты будут бесконечно циркулировать по петле, создавая очень высокий уровень трафика и вызывая перегрузку.

Зацикленные пакеты будут циркулировать с максимальной скоростью сетевых каналов, пока скорость трафика не станет настолько высокой, что сеть не станет насыщенной. Широковещательные и многоадресные кадры, а также одноадресные кадры неизвестным адресатам обычно лавинно рассылаются на все порты базового коммутатора, и весь этот трафик будет циркулировать в таком цикле. После образования петли этот режим отказа может произойти очень быстро, в результате чего сеть будет полностью занята отправкой широковещательных, многоадресных и неизвестных кадров, и станциям будет очень трудно отправлять фактический трафик.

К сожалению, таких петель, как пунктирный путь, показанный стрелками на рис. 1-3, слишком легко реализовать, несмотря на все ваши попытки их избежать. По мере того, как сети разрастаются и включают в себя все больше коммутаторов и коммутационных шкафов, становится трудно точно знать, как все соединено вместе, и не дать людям по ошибке создать петлю.

Рисунок 1-3. Петля пересылки между коммутаторами

Хотя петля на чертеже должна быть очевидной, в достаточно сложной сетевой системе любому, кто работает в сети, может быть сложно узнать, подключены ли коммутаторы таким образом, чтобы петлевые пути.Стандарт моста IEEE 802.1D предоставляет протокол связующего дерева, чтобы избежать этой проблемы, автоматически подавляя петли пересылки.

Назначение протокола связующего дерева (STP) состоит в том, чтобы позволить коммутаторам автоматически создавать набор путей без петель, даже в сложной сети с несколькими путями, соединяющими несколько коммутаторов. Он предоставляет возможность динамически создавать древовидную топологию в сети, блокируя пересылку любых пакетов на определенных портах, и гарантирует, что набор коммутаторов Ethernet может автоматически настраиваться для создания путей без петель.Стандарт IEEE 802.1D описывает работу связующего дерева, и каждый коммутатор, заявляющий о соответствии стандарту 802.1D, должен включать возможность связующего дерева. ^[]

Работа алгоритма связующего дерева основана на сообщениях конфигурации, отправляемых каждым коммутатором в пакетах, называемых блоками данных протокола моста или BPDU. Каждый пакет BPDU отправляется на многоадресный адрес назначения, назначенный для операции связующего дерева. Все коммутаторы IEEE 802.1D присоединяются к группе многоадресной рассылки BPDU и прослушивают кадры, отправленные на этот адрес, так что каждый коммутатор может отправлять и получать сообщения конфигурации связующего дерева. ^[]

Процесс создания связующего дерева начинается с использования информации в сообщениях конфигурации BPDU для автоматического выбора корневого моста . Выбор основан на идентификаторе моста (BID), который, в свою очередь, основан на комбинации настраиваемого значения приоритета моста (32768 по умолчанию) и уникального MAC-адреса Ethernet, назначенного каждому мосту для использования процессом связующего дерева. называется системный MAC. Мосты отправляют друг другу пакеты BPDU, и мост с наименьшим BID автоматически выбирается в качестве корневого моста.

Если для приоритета моста было оставлено значение по умолчанию 32 768, тогда мост с наименьшим числовым значением Ethernet-адреса будет выбран в качестве корневого моста. ^[] В примере, показанном на рисунке 1-4, коммутатор 1 имеет самый низкий BID, и конечный результат процесса выбора связующего дерева состоит в том, что коммутатор 1 стал корневым мостом. Выбор корневого моста создает основу для остальных операций, выполняемых протоколом связующего дерева.

Выбор пути с наименьшей стоимостью

После выбора корневого моста каждый некорневой мост использует эту информацию, чтобы определить, какой из его портов имеет наименее затратный путь к корневому мосту, а затем назначает этот порт корневым. порт (RP).Все остальные мосты определяют, какой из их портов, подключенных к другим каналам, имеет наименее затратный путь к корневому мосту. Мосту с наименее затратным путем назначается роль назначенного моста (DB), а порты в DB назначаются как назначенные порты (DP).

Рисунок 1-4. Операция связующего дерева

Стоимость пути основана на скорости, с которой работают порты, причем более высокие скорости приводят к более низким затратам. Когда пакеты BPDU проходят через систему, они накапливают информацию о количестве портов, через которые они проходят, и о скорости каждого порта.Пути с более медленными портами будут иметь более высокие затраты. Общая стоимость данного пути через несколько коммутаторов — это сумма затрат всех портов на этом пути.

Подсказка

Если существует несколько путей к корню с одинаковой стоимостью, то будет использоваться путь, подключенный к мосту с наименьшим идентификатором моста.

В конце этого процесса мосты выбрали набор корневых портов и назначенных портов, что позволяет мостам удалять все кольцевые пути и поддерживать дерево пересылки пакетов, которое охватывает весь набор устройств, подключенных к сети. , отсюда и название «протокол связующего дерева».”

После того, как процесс связующего дерева определил состояние порта, комбинация корневых портов и назначенных портов предоставляет алгоритму связующего дерева информацию, необходимую для определения наилучших путей и блокировки всех остальных путей. Пересылка пакетов на любом порту, который не является корневым портом или назначенным портом, отключена , блокируя пересылку пакетов на этот порт.

Пока заблокированные порты не пересылают пакеты, они продолжают получать BPDU. Заблокированный порт показан на рис. 1-4 буквой «B», указывающей, что порт 10 на коммутаторе 3 находится в режиме блокировки и что канал не пересылает пакеты. Протокол быстрого связующего дерева (RSTP). отправляет пакеты BPDU каждые две секунды для отслеживания состояния сети, и заблокированный порт может стать разблокированным при обнаружении изменения пути.

Состояния портов связующего дерева

Когда активное устройство подключено к порту коммутатора, порт проходит через ряд состояний при обработке любых BPDU, которые он может получить, и процесс связующего дерева определяет, в каком состоянии должен находиться порт. в любой момент времени. Два состояния называются прослушивание и обучение , во время которых процесс связующего дерева прослушивает BPDU, а также изучает адреса источника из любых полученных кадров.

На рисунке 1-5 показаны состояния порта связующего дерева, которые включают следующее:

Неполноценный

Порт в этом состоянии был намеренно отключен администратором или автоматически отключен из-за разрыва соединения. Это также может быть порт, который вышел из строя и больше не работает. В отключенное состояние можно войти или выйти из любого другого состояния.

Блокировка

Порт, который включен, но не является корневым портом или назначенным портом, может вызвать петлю переключения, если он был активен.Чтобы этого избежать, порт переводится в состояние блокировки. Данные станции не отправляются и не принимаются через блокирующий порт. После инициализации порта (соединение устанавливается, включается питание) порт обычно переходит в состояние блокировки. После обнаружения с помощью BPDU или тайм-аутов того, что порту может потребоваться стать активным, порт перейдет в состояние прослушивания на пути к состоянию пересылки. Блокирующий порт также может перейти в состояние пересылки, если другие ссылки не работают. Данные BPDU все еще принимаются, пока порт находится в состоянии блокировки.

Прослушивание

В этом состоянии порт отбрасывает трафик, но продолжает обрабатывать пакеты BPDU, полученные через порт, и воздействует на любую новую информацию, которая может привести к возврату порта в заблокированное состояние. На основе информации, полученной в блоках BPDU, порт может перейти в состояние обучения. Состояние прослушивания позволяет алгоритму связующего дерева решить, могут ли атрибуты этого порта, такие как стоимость порта, привести к тому, что порт станет частью связующего дерева или вернется в состояние блокировки.

Учусь

В этом состоянии порт еще не пересылает кадры, но он изучает адреса источника из всех полученных кадров и добавляет их в базу данных фильтрации. Коммутатор заполнит таблицу MAC-адресов пакетами, полученными через порт (до истечения таймера), прежде чем перейти в состояние пересылки.

Пересылка

Это рабочее состояние, в котором порт отправляет и принимает данные станции. Входящие BPDU также отслеживаются, чтобы мост мог определить, нужно ли ему перевести порт в состояние блокировки, чтобы предотвратить образование петли.

Рисунок 1-5. Состояния портов связующего дерева

В исходном протоколе связующего дерева состояния прослушивания и обучения длились 30 секунд, в течение которых пакеты не пересылались. В новом протоколе Rapid Spanning Tree Protocol можно назначить тип порта «edge» для порта, что означает, что порт, как известно, подключен к конечной станции (пользовательский компьютер, VoIP-телефон, принтер и т. Д.) И не к другому переключателю. Это позволяет конечному автомату RSTP обходить процессы обучения и прослушивания на этом порту и немедленно переходить в состояние пересылки.Разрешение станции немедленно начать отправку и получение пакетов помогает избежать таких проблем, как тайм-ауты приложений на пользовательских компьютерах при их перезагрузке. ^[] Хотя это и не требуется для работы RSTP, полезно вручную настроить граничные порты RSTP с их типом порта, чтобы избежать проблем на компьютерах пользователей. Установка типа порта на граничный также означает, что RSTP не нужно отправлять пакет BPDU при изменении состояния канала (соединение вверх или вниз) на этом порту, что помогает уменьшить объем трафика связующего дерева в сети.

Подсказка

Изобретатель протокола связующего дерева, Радия Перлман, написала стихотворение, описывающее, как это работает. ^[] При чтении стихотворения полезно знать, что с точки зрения математики сеть может быть представлена ​​как тип графа, называемого сеткой, и что цель протокола связующего дерева — превратить любую заданную сетевую сетку в дерево. структура без петель, охватывающая весь набор сегментов сети.

Думаю, я никогда не увижу
График красивее дерева.
Дерево, ключевое свойство которого
— это соединение без петель.
Дерево, которое обязательно должно охватывать
Таким образом, пакеты могут достигать любой LAN.
Сначала нужно выбрать рут.
По ID избран.
Трассируются пути с наименьшей стоимостью от корня.
В дереве эти пути размещены.
Сетка создается такими людьми, как я,
Затем мосты находят остовное дерево.

— Радиа Перлман Алгорим

Это краткое описание предназначено только для предоставления основных концепций, лежащих в основе работы системы.Как и следовало ожидать, есть больше деталей и сложностей, которые не описаны. Полная информация о том, как работает конечный автомат связующего дерева, описана в стандартах IEEE 802.1, с которыми можно ознакомиться для более полного понимания протокола и того, как он функционирует. Подробные сведения об улучшениях связующего дерева для конкретных поставщиков можно найти в документации поставщика. См. Приложение A для ссылок на дополнительную информацию.

Исходный протокол связующего дерева, стандартизованный в IEEE 802.1D определил единый процесс связующего дерева, работающий на коммутаторе, управляющий всеми портами и виртуальными локальными сетями с помощью одного конечного автомата связующего дерева. Ничто в стандарте не запрещает поставщику разрабатывать собственные усовершенствования в развертывании связующего дерева. Некоторые поставщики создали свои собственные реализации, в одном случае предоставляя отдельный процесс связующего дерева для каждой VLAN. Этот подход был использован Cisco Systems для версии, которую они называют связующим деревом для каждой VLAN (PVST).

Стандартный протокол связующего дерева IEEE развивался на протяжении многих лет.Обновленная версия, получившая название Rapid Spanning Tree Protocol, была определена в 2004 году. Как следует из названия, Rapid Spanning Tree увеличила скорость работы протокола. RSTP был разработан для обеспечения обратной совместимости с исходной версией связующего дерева. Стандарт 802.1Q включает как RSTP, так и новую версию связующего дерева под названием Multiple Spanning Tree (MST), которое также разработано для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями. ^[] MST обсуждается далее в разделе «Виртуальные локальные сети».

При построении сети с несколькими коммутаторами вам необходимо обратить особое внимание на то, как поставщик ваших коммутаторов развернул связующее дерево, а также на версию связующего дерева, которую используют ваши коммутаторы. Наиболее часто используемые версии, классический STP и более новый RSTP, совместимы и не требуют настройки, что приводит к операции «подключи и работай».

Прежде чем вводить новый коммутатор в работу в сети, внимательно прочтите документацию поставщика и убедитесь, что вы понимаете, как все работает.Некоторые поставщики могут не включать связующее дерево по умолчанию для всех портов. Другие поставщики могут реализовывать специальные функции или версии связующего дерева для конкретных поставщиков. Как правило, поставщик будет усердно работать, чтобы убедиться, что его реализация связующего дерева «просто работает» со всеми другими коммутаторами, но существует достаточно вариаций в функциях и конфигурации связующего дерева, которые могут вызвать проблемы. Чтение документации и тестирование новых коммутаторов перед их развертыванием в сети может помочь избежать любых проблем.

Одиночное полнодуплексное соединение Ethernet предназначено для перемещения кадров Ethernet между интерфейсами Ethernet на каждом конце соединения. Он работает с известной скоростью передачи данных и известной максимальной частотой кадров. ^[] Все соединения Ethernet с заданной скоростью будут иметь одинаковые характеристики скорости передачи данных и частоты кадров. Однако добавление коммутаторов в сеть создает более сложную систему. Теперь ограничения производительности вашей сети становятся комбинацией производительности соединений Ethernet и производительности коммутаторов, а также любых перегрузок, которые могут возникнуть в системе, в зависимости от топологии.Вы должны убедиться, что приобретаемые вами коммутаторы обладают достаточной производительностью для выполнения своей работы.

Производительность внутренней коммутирующей электроники может не поддерживать полную частоту кадров, поступающую со всех портов. Другими словами, если все порты одновременно представляют коммутатору высокие нагрузки трафика, которые также являются непрерывными, а не только короткими пакетами, коммутатор может не справиться с объединенной скоростью трафика и может начать отбрасывать кадры. Это известно как , блокировка , состояние в системе коммутации, в котором недостаточно ресурсов для обеспечения потока данных через коммутатор.Неблокирующий коммутатор — это коммутатор, который обеспечивает достаточную внутреннюю коммутационную способность для обработки полной нагрузки, даже когда все порты одновременно активны в течение длительных периодов времени. Однако даже неблокирующий коммутатор будет отбрасывать кадры, когда порт становится перегруженным, в зависимости от шаблонов трафика.

Производительность пересылки пакетов

Типичное оборудование коммутатора имеет выделенные вспомогательные схемы, которые предназначены для повышения скорости, с которой коммутатор может пересылать кадры и выполнять такие важные функции, как поиск адресов кадров в базе данных фильтрации адресов.Поскольку вспомогательные схемы и высокоскоростная буферная память являются более дорогими компонентами, общая производительность коммутатора представляет собой компромисс между стоимостью этих высокопроизводительных компонентов и ценой, которую готовы платить большинство клиентов. Таким образом, вы обнаружите, что не все переключатели работают одинаково.

Некоторые менее дорогие устройства могут иметь более низкую производительность пересылки пакетов, меньшие таблицы фильтрации адресов и меньшие размеры буферной памяти. Коммутаторы большего размера с большим количеством портов обычно имеют компоненты с более высокой производительностью и более высокую цену.Коммутаторы, способные обрабатывать максимальную частоту кадров на всех своих портах, также называемые неблокирующими коммутаторами, способны работать на скорости провода . В наши дни широко распространены полностью неблокирующие коммутаторы, которые могут обрабатывать максимальную скорость передачи данных одновременно на всех портах, но всегда полезно проверить спецификации на коммутатор, который вы рассматриваете.

Требуемая производительность и стоимость приобретаемых коммутаторов могут варьироваться в зависимости от их расположения в сети.Коммутаторы, которые вы используете в ядре сети, должны иметь достаточно ресурсов для обработки высоких нагрузок трафика. Это потому, что ядро ​​сети — это то место, где сходится трафик от всех станций в сети. Базовые коммутаторы должны иметь ресурсы для обработки нескольких разговоров, высокой нагрузки трафика и длительного трафика. С другой стороны, коммутаторы, используемые на границах сети, могут иметь более низкую производительность, поскольку они требуются только для обработки нагрузки трафика непосредственно подключенных станций.

Все коммутаторы содержат некоторую высокоскоростную буферную память, в которой фрейм сохраняется, хотя и ненадолго, перед переадресацией на другой порт или порты коммутатора. Этот механизм известен как коммутация с промежуточным хранением. Все коммутаторы, совместимые с IEEE 802.1D, работают в режиме с промежуточным хранением, в котором пакет полностью принимается портом и помещается в буферную память высокоскоростного порта (сохраняется) перед пересылкой. Больший объем буферной памяти позволяет мосту обрабатывать более длинные потоки последовательных кадров, повышая производительность коммутатора при наличии всплесков трафика в локальной сети.Обычная конструкция коммутатора включает пул высокоскоростной буферной памяти, которую можно динамически распределять по отдельным портам коммутатора по мере необходимости.

Учитывая, что коммутатор — это компьютер специального назначения, центральный процессор и оперативная память коммутатора важны для таких функций, как операции связующего дерева, предоставление информации управления , управление потоками многоадресных пакетов, а также управление портом коммутатора и конфигурацией функций.

Как обычно в компьютерной индустрии, чем выше производительность процессора и оперативной памяти, тем лучше, но вы также заплатите больше.Продавцы часто не позволяют клиентам легко найти спецификации ЦП и ОЗУ коммутатора. Как правило, более дорогие коммутаторы предоставляют эту информацию, но вы не сможете заказать более быстрый процессор или больше оперативной памяти для данного коммутатора. Вместо этого это информация, полезная для сравнения моделей от поставщика или среди поставщиков, чтобы увидеть, какие коммутаторы имеют лучшие характеристики.

Производительность коммутатора включает ряд показателей, включая максимальную полосу пропускания или коммутационную способность электронных компонентов коммутатора пакетов внутри коммутатора.Вы также должны увидеть максимальное количество MAC-адресов, которое может содержать база данных адресов, а также максимальную скорость в пакетах в секунду, которую коммутатор может пересылать на объединенный набор портов.

Здесь показан набор спецификаций коммутатора, скопированный из типовой таблицы данных поставщика. Спецификации поставщика выделены жирным шрифтом. Для простоты в нашем примере мы показываем спецификации небольшого недорогого коммутатора с пятью портами. Это предназначено, чтобы показать вам некоторые типичные значения переключателей, а также помочь вам понять, что означают значения и что происходит, когда маркетинг и спецификации встречаются на одной странице.

Экспедирование

С промежуточным хранением

Относится к стандартному мосту 802.1D, при котором пакет полностью принимается через порт и в буфер порта («хранилище») перед пересылкой.

128 КБ буферизации пакетов на кристалле

Общий объем буферизации пакетов, доступный для всех портов. Буферизация распределяется между портами по запросу. Это типичный уровень буферизации для небольшого, легкого, пятипортового коммутатора, предназначенного для поддержки клиентских подключений в домашнем офисе.

Tip

Некоторые коммутаторы, разработанные для использования в центрах обработки данных и других специализированных сетях, поддерживают режим работы, называемый сквозной коммутацией , в котором процесс пересылки пакетов начинается до того, как весь пакет будет считан в буферную память. Цель состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для пересылки пакета через коммутатор. Этот метод также пересылает пакеты с ошибками, поскольку он начинает пересылку пакета до получения поля проверки ошибок.

Производительность

Пропускная способность: 10 Гбит / с (без блокировки)

Поскольку этот коммутатор может обрабатывать полную нагрузку трафика на всех портах, работающих с максимальной скоростью трафика на каждом порту, это неблокирующий коммутатор. Пять портов могут работать со скоростью до 1 Гбит / с каждый. В полнодуплексном режиме максимальная скорость через коммутатор со всеми активными портами составляет 5 Гбит / с в исходящем направлении (также называемом «исходящим») и 5 ​​Гбит / с во входящем направлении (также называемом «входящим». »).Производители любят указывать в своих спецификациях совокупную пропускную способность 10 Гбит / с, хотя входящие данные 5 Гбит / с на пяти портах отправляются как 5 Гбит / с исходящих данных. Если бы вы считали максимальную совокупную передачу данных через коммутатор равной 5 Гбит / с, вы были бы технически правы, но не преуспели бы в маркетинге. ^[]

Стоимость пересылки

Порт 10 Мбит / с: 14800 пакетов / с
Порт 100 Мбит / с: 148 800 пакетов / с
Порт 1000 Мбит / с: 1 480 000 пакетов / с

Эти спецификации показывают, что порты могут обрабатывать полную скорость коммутации пакетов, состоящую из кадров Ethernet минимального размера (64 байта), что соответствует максимальной скорости передачи пакетов при минимальном размере кадра.Фреймы большего размера будут иметь более низкую скорость передачи пакетов в секунду, поэтому это максимальная производительность коммутатора Ethernet. Это показывает, что коммутатор может поддерживать максимальную скорость передачи пакетов на всех портах на всех поддерживаемых скоростях.

Задержка (с использованием пакетов размером 1500 байт)

10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)
100 Мбит / с: 6 микросекунд (макс.)
1000 Мбит / с: 4 микросекунды (макс.)

Это количество времени, необходимое для перемещения кадра Ethernet из принимающего порта в передающий порт, при условии, что передающий порт доступен и не занят передачей какого-либо другого кадра.Это мера внутренней задержки переключения, создаваемой электроникой переключателя. Это измерение также отображается как 30 мкс с использованием греческого символа «мю» для обозначения «микро». Микросекунда — это одна миллионная секунды, а задержка в 30 миллионных секунды на портах 10 Мбит / с — разумное значение для недорогого коммутатора. При сравнении переключателей меньшее значение лучше. Более дорогие коммутаторы обычно обеспечивают меньшую задержку.

База данных MAC-адресов: 4000

Этот коммутатор может поддерживать до 4000 уникальных адресов станций в своей базе данных адресов.Этого более чем достаточно для пятипортового коммутатора, предназначенного для домашнего и небольшого офисов.

Средняя наработка на отказ

(Среднее время безотказной работы):> 1 миллион часов (~ 114 лет). Среднее время безотказной работы велико, потому что этот коммутатор небольшой, не имеет вентилятора, который может изнашиваться, и имеет небольшое количество компонентов; не так много элементов, которые могут потерпеть неудачу. Это не означает, что коммутатор не может выйти из строя, но в этой электронике мало отказов, что приводит к большой средней наработке на отказ для данной конструкции переключателя.

Соответствие стандартам

IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet
IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet
IEEE 802.3ab 1000BASE-T Гигабитный Ethernet
Отмечает теги приоритета IEEE 802.1p и DSCP
Jumbo-фрейм: до 9720 байт

Под заголовком «Соответствие стандартам» поставщик предоставил подробный список стандартов, соответствие которым этот коммутатор может претендовать.Первые три пункта означают, что порты коммутатора поддерживают стандарты Ethernet для витой пары для скоростей 10/100/1000 Мбит / с. Эти скорости выбираются автоматически при взаимодействии с клиентским соединением с использованием протокола автосогласования Ethernet. Затем поставщик заявляет, что этот коммутатор будет учитывать теги приоритета Class of Service в кадре Ethernet, сначала отбрасывая трафик с тегами с более низким приоритетом в случае перегрузки порта. Последний пункт в этом подробном списке отмечает, что коммутатор может обрабатывать нестандартные размеры кадров Ethernet, часто называемые «jumbo-кадрами», которые иногда настраиваются на интерфейсах Ethernet для определенной группы клиентов и их серверов в попытке для повышения производительности. ^[]

Этот набор спецификаций поставщика показывает, какие скорости портов поддерживает коммутатор, и дает представление о том, насколько хорошо коммутатор будет работать в вашей системе. При покупке более крупных и высокопроизводительных коммутаторов, предназначенных для использования в ядре сети, вам следует учитывать другие характеристики коммутатора. К ним относятся поддержка дополнительных функций, таких как протоколы управления многоадресной рассылкой, доступ к командной строке, позволяющий настраивать коммутатор, и простой протокол сетевого управления, позволяющий контролировать работу и производительность коммутатора.

При использовании коммутаторов необходимо учитывать требования к сетевому трафику. Например, если ваша сеть включает высокопроизводительных клиентов, которые предъявляют требования к одному серверу или набору серверов, то любой используемый вами коммутатор должен иметь достаточную внутреннюю коммутационную производительность, достаточно высокую скорость портов и скорость восходящего канала, а также достаточное количество буферов портов для обработки задача. В общем, более дорогие коммутаторы с высокопроизводительными коммутационными матрицами также имеют хорошие уровни буферизации, но вам необходимо внимательно прочитать спецификации и сравнить различных поставщиков, чтобы убедиться, что вы получаете лучший коммутатор для работы.

Как работают реле температуры ~ Изучение КИП

Температурный выключатель работает так же, как обычный электрический выключатель для включения / выключения. В этом случае температурный переключатель включает или выключает при дискретных температурах процесса. Реле температуры состоит из двух основных частей, которые вы найдете во всех вариантах исполнения:
(a) Чувствительный элемент, погруженный в технологический процесс, температуру которого необходимо контролировать. Чувствительная часть может быть либо чувствительной колбой, заполненной жидкостью-жидкостью, газом, либо биметаллической полосой, в которой используется дифференциальное расширение двух разнородных металлов.
(b) Контакты мгновенного действия, которые служат для включения электропитания устройства, контролирующего температуру технологического процесса.

Как работает термореле
Температурные реле, заполненные жидкостью, состоят из измерительной груши и сильфона. Колба погружается в процесс, температура которого регулируется. Сильфонный элемент
определяет давление текучей среды (жидкости или газа) при повышении температуры в процессе. Ниже представлена ​​схема, показывающая основной принцип работы термореле:

Как показано выше, жидкость в измерительной груше реагирует на изменения температуры и увеличивает давление в сильфонном элементе при повышении температуры.Повышение температуры измерительной груши сжимает сильфон и перемещает главный шпиндель вверх до тех пор, пока сила пружины и давление сильфона не будут уравновешены. Это движение шпинделя передается переключателю и вызывает действие включения или выключения в зависимости от уставки температурного переключателя.

Предположим, мы контролируем температуру водяной бани, нагреваемой системой горелки, питаемой от электрической цепи, и температура водяной бани установлена ​​на 75 ° C. Реле температуры не сработает, пока температура водяной бани ниже 75 степень C.Однако, когда температура превышает заданное значение, температурный выключатель активирует отключение электрической цепи, управляющей горелками.
Температурный выключатель с биметаллическим расцепителем работает аналогично системе, заполненной жидкостью, но конструкции заметно отличаются.

Диапазон регулировки
Диапазон температур между верхним и нижним пределами, в котором реле температуры может быть настроено для срабатывания или деактивации. Обычно это выражается в увеличении температуры.

Set Point
Эта дискретная температура, при которой температурный переключатель настраивается на срабатывание или отключение при повышении или понижении температуры. Он должен находиться в пределах регулируемого диапазона и может выражаться как повышение или понижение температуры.

Зона нечувствительности
Разница в температуре между повышающейся и понижающейся уставкой. Обычно он фиксирован (не регулируется).

Повторяемость
Способность температурного переключателя последовательно работать при заданной точке, которая приближается из начальной точки в том же направлении и возвращается к начальной точке в течение последовательных циклов, чтобы установить температурный профиль.Близость измеренных значений уставки обычно выражается в процентах от полной шкалы (максимальный регулируемый диапазон температуры).

Переключающий элемент SPDT
Однополюсный переключающий элемент двойного действия (SPDT) имеет три соединения: C-Common , NO — нормально разомкнутый и NC — нормально замкнутый, что позволяет переключателю быть электрически подключенным к цепи в состоянии NO или NC.

Переключающий элемент DPDT
DPDT — это два синхронизированных переключающих элемента SPDT, которые срабатывают вместе при увеличении уставки и вместе деактивируются при уменьшении уставки.Дискретные переключающие элементы SPDT позволяют переключать две независимые цепи; т.е. один переменный ток и один постоянный ток.

Превышение диапазона
Для температурных переключателей, заполненных жидкостью, температура выхода за пределы диапазона — это температура, при которой измерительная груша может постоянно находиться под воздействием, не вызывая необратимого изменения уставки или искажения, достаточного для возникновения утечки или значительного ухудшения качества заполняющей жидкости.

No related posts.