بررسی ساختار و عملکرد کلید و پریز – بخش اول

بررسی ساختار و عملکرد کلید و پریز

امروزه در اکثر فضاها و با کاربری های گوناگون، تعدادی کلید و پریز ایرانی و خارجی به عنوان اجزای جدایی ناپذیر هر عرصه وجود دارند. این محصولات برای روشن و خاموش کردن وسایل آن محدوده مورد استفاده قرار می گیرند. در دو گفتار و به صورت جداگانه، به بررسی ساختار و عملکرد کلید و پریز به عنوان اجزای فراهم سازی برق برای چراغ ها و سایر وسایل پرداخته می شود. در بخش نخست، کلید ها تشریح می شوند و در قسمت بعدی، پریزها بررسی می گردند.

کلید (سوئیچ) برق چیست؟

تولید نور مهمترین عملکرد چراغ ها و وسایل روشنایی است. وسیله فراهم سازی برق برای فرآیند روشن شدن به عهده کلیدها می باشد. سوئیچ یک وسیله الکتریکی است که برای قطع و وصل جریان برق در مدار طراحی شده است. به عبارت ساده، یک سوئیچ می تواند یک مدار الکتریکی را وصل یا قطع کند. در هر وسیله برقی و الکترونیکی حداقل از یک سوئیچ برای انجام عملیات ON و OFF دستگاه استفاده می شود. سوئیچ های مدرن انواع مختلفی دارند. این اقسام، ازدکمه های فشاری گرفته تا کلیدهای صنعتی، در جهت کنترل ساده تا مدارهای پیچیده در دسترس هستند. بنابراین می توان گفت که سوئیچ ها جزئی از سیستم کنترل هستند و بدون آن نمی توان به این عملیات دست یافت.

در حال حاضر سوئیچ ها به صورت گسترده در اکثر کاربری ها مورد استفاده هستند. از تجهیزات برقی خانه تا صنایع سنگین، همگی از این قطعه استفاده می کنند.هر کلید دو عملکرد دارد. کاملاً روشن (با بستن کنتاکت‌ها) یا کاملاً خاموش (با باز کردن کنتاکت‌ها) باشد. هنگامی که کنتاکت های یک سوئیچ بسته هستند، سوئیچ یک مسیر مسدود برای جریان ایجاد می کند و در نتیجه بارالکتریکی (لامپ یا هر وسیله برقی) جریان برق را از منبع مصرف می کند. هنگامی که کنتاکت های یک سوئیچ باز هستند، بارهیچ توانی مصرف نخواهد کرد.

ویژگی های کلید ها

بررسی ویژگی های کلید ها، نکات بسیار مهمی در مورد آنها را مشخص می کند و باعث می شود انتخاب مناسب و استفاده بهینه تری از این تجهیزات داشته باشیم. این محصول انواع گوناگونی دارند. این تنوع با توجه به شاخص ها و ویژگی های فنی مختلف ایجاد شده است.
1- قطب و پرتاب : دو شاخصه شناخته شده و مهم برای تقسیم کلیدها و از خصوصیات کلیدهای مکانیکی هستند. مفهوم قطب(پُل – POLE) به معنی تعداد مدارهای جداگانه است که می تواند توسط کلید، سوئیچ شوند. به زبان دیگر قطب بیانگر تعداد مدارهایِ قدرت جداگانه ای است که می توان آنها را تغییر داد. اکثر کلیدهای طراحی شده دارای یک، دو یا سه قطب هستند که به آنها کلید های یک، دو یا سه پُل می گویند. مفهوم بعدی، یعنی پرتاب ها (مسیرها – Throws) بیانگر تعداد حالاتی است که جریان می تواند از سوئیچ عبور کند. بیشتر سوئیچ ها برای داشتن یک یا دو پرتاب طراحی شده اند. سرانجام و بر اساس این دو پارامتر، کلید ها به انواع تک پل – تک پرتاب، تک پل – دو پرتاب، دو پل – تک پرتاب و در نهایت دو پل – دو پرتاب، تقسیم می شوند.

2- نوع عملکرد : ازویژگی مهم دیگر برای تقسیم بندی انواع سوئیچ، عملکرد آن می باشد. به این معنی که آیا سوئیچ لحظه ای است و یک کنش لحظه ای دارد؟(مانند دکمه های فشاری) که تا زمان نگه داشتن تماس برقرار است و با حذف فشار، تماس از بین می رود. در مقابل، دکمه های دائمی (Toggle) هستند که در یک حالت ثابت می مانند و تا لحظه ای که آن را تغییر ندهیم، وضعیت خود را حفظ می کنند (کلید های چراغ).
3- سیستم عملکرد : کلیدها بر اساس مکانیزم عملکرد به دو گروه اصلی کلیدهای مکانیکی و الکترونیکی تقسیم می شوند. سوئیچ های مکانیکی کلیدهای فیزیکی هستند که باید با حرکتی فیزیکی مثل فشار دادن، رها کردن یا لمس کنتاکت های آن ها را فعال کرد. کلید های مکانیکی خود دارای زیر مجموعه هایی هستند. اما کلید الکترونیکی برای کنترل مدار نیازی به روند مکانیکی ندارند و با عمل نیمه هادی فعال می شوند.

کلید های مکانیکی

خانواده سوئیچ های مکانیکی را می توان بر اساس عوامل گوناگون طبقه بندی کرد:

1. تعداد قطب ها و پرتاب ها.
2. روش فعال سازی مثلا دستی یا پردازشی.
3. تعداد مخطب ها.
4. بر اساس حالت اتصال کلید (نحوه قفل شدن).
5. نوع ساخت و استفاده( چرخشی، فشاری، ضامن دار).

کلید های مکانیکی بر اساس تعداد پل و پرتاب توضیح داده شد، اما از سایر مدل های مکانیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
کلیدی های دکمه ای :
از انواع سوئیچ های لحظه ای محسوب می شود که با مکانیزم فنری در داخل ساختار خود، تا لحظه ی اعمال فشار، تماس را برقرار نگه می دارد و پس از حذف فشار، تماس قطع می شود.
کلید های شناور :
سوئیچ های شناور معمولا برای کنترل موتور پمپ های DC و AC با توجه به مایع یا آب موجود در مخزن استفاده می شوند. این سوئیچ زمانی کار می کند که شناور (یا جسم شناور) بر اساس سطح آب در یک مخزن به سمت پایین یا بالا حرکت می کند. این حرکت شناور مجموعه میله یا زنجیر و وزنه تعادل باعث باز یا بسته شدن کنتاکت های الکتریکی می شود.
کلید های حرارتی :
رایج ترین عنصر حسگر حرارت، نوار دو فلزی است که بر اساس اصل انبساط حرارتی عمل می کند. نوارهای دو فلزی با دو فلز غیر مشابه (که نرخ انبساط حرارتی متفاوتی دارند) ساخته شده و به یکدیگر متصل می شوند. کنتاکت های سوئیچ زمانی کار می کنند که دما باعث خم شدن یا پیچیدن نوار شود. یکی دیگر از روش های عملکرد کلید دما، استفاده از لوله شیشه ای جیوه ای است.هنگامی که لامپ گرم می شود، جیوه در لوله منبسط می شود و سپس فشاری را برای کار کردن کنتاکت ها ایجاد می کند.
نمونه های دیگر عبارتند از کلید های فشاری، جریان، فشاری و … اشاره کرد.