Công tắc điện là gì? Công dụng của công tắc điện và các loại phổ biến

Công tắc điện là một thiết bị được thiết kế để mở hoặc đóng dòng điện trong mạch. Hầu hết các thiết bị điện và điện tử đều sử dụng ít nhất một công tắc để thực hiện các hoạt động BẬT và TẮT của thiết bị. Cùng Dubai Electric tìm hiểu về công tắc điện là gì và các loại công tắc phổ biến trên thị trường hiện nay nhé!

Công tắc điện là gì?

Công tắc điện, còn được gọi là switch, là một thiết bị điện dùng để tự động hoặc thủ công mở hoặc đóng mạch điện. Công tắc chủ yếu hoạt động ở hai chế độ: ON (mở) và OFF (đóng).

Các công tắc được phân loại dựa trên kiểu kết nối của chúng. Hai thành phần quan trọng trong việc phân loại công tắc là cực tĩnh và cực động (hoặc cánh tay đòn).

Thuật ngữ “tiếp điểm” được sử dụng để miêu tả các biến thể của công tắc. Số lượng cực tĩnh là số lượng mạch riêng biệt được điều khiển bởi một công tắc. Số lượng ngả là số lượng vị trí riêng biệt mà công tắc có thể được đặt. Một công tắc 1 ngả có một cặp tiếp điểm có thể được mở hoặc đóng. Công tắc 2 ngả có một tiếp điểm có thể kết nối với một trong hai ngả khác; công tắc 3 ngả có một tiếp điểm có thể kết nối với một trong ba ngả khác, và vân vân.

Các loại công tắc

Công tắc tơ có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên các yếu tố sau:

• Phương pháp truyền động: Có thể chia thành công tắc thủ công, giới hạn và quy trình, tùy thuộc vào cách hoạt động và cơ chế truyền động của công tắc.
• Số lượng tiếp điểm: Có công tắc tiếp xúc đơn (SPST – Single Pole, Single Throw) và đa tiếp xúc (DPDT – Double Pole, Double Throw), tùy thuộc vào số lượng tiếp điểm có trong công tắc.
• Số cực và ngả ra: Có các loại công tắc như SPST, DPDT, SPDT, … dựa trên số lượng cực (pole) và ngả ra (throw) của công tắc.
• Vận hành và xây dựng: Có nút ấn, chuyển đổi, quay, cần điều khiển và nhiều kiểu khác, tùy thuộc vào cách vận hành và cấu trúc bên trong của công tắc.
• Dựa trên trạng thái: Có công tắc tạm thời và khóa, phụ thuộc vào tính chất của công tắc khi hoạt động, có thể giữ trạng thái tạm thời hoặc khóa lại.

Các yếu tố này giúp phân biệt và xác định các loại công tắc tơ khác nhau trong các ứng dụng và mục đích sử dụng khác nhau.

 

Công tắc đơn cực SPST

Công tắc đơn cực SPST (Single Pole, Single Throw) là một loại công tắc cơ bao gồm một cực (pole) và một ngả ra (throw).

Cấu trúc của công tắc SPST đơn giản, chỉ có một cặp tiếp điểm có thể đóng hoặc mở dòng điện. Khi công tắc ở trạng thái ON (mở), tiếp điểm được kết nối và dòng điện có thể chảy qua. Khi công tắc ở trạng thái OFF (đóng), tiếp điểm tách ra và ngăn cản dòng điện chảy qua.

Công tắc SPST thường được sử dụng để kiểm soát một thiết bị duy nhất, như mở hoặc tắt nguồn điện cho một đèn, máy tính, hoặc các thiết bị điện tử khác.

Công tắc đôi SPDT

Công tắc đôi SPDT (Single Pole, Double Throw) là một loại công tắc cơ có một cực (pole) và hai ngả ra (throws).

Cấu trúc của công tắc SPDT bao gồm một cặp tiếp điểm và một cực tĩnh. Khi công tắc ở trạng thái ban đầu, tiếp điểm được kết nối với một trong hai ngả ra, trong khi ngả ra còn lại không kết nối. Khi công tắc được chuyển đổi, tiếp điểm chuyển sang kết nối với ngả ra còn lại và ngả ra ban đầu ngừng kết nối.

Công tắc SPDT cho phép chuyển đổi giữa hai ngả ra, làm thay đổi đường dẫn của dòng điện. Điều này cho phép nó được sử dụng để thực hiện các chức năng như chuyển đổi giữa hai nguồn điện, chuyển đổi giữa các mạch hoặc kiểm soát hướng dòng điện.

Ví dụ, công tắc SPDT có thể được sử dụng để chuyển đổi giữa hai đèn hoặc kiểm soát hướng chuyển động của một động cơ.

Công tắc DPST

Công tắc DPST (Double Pole, Single Throw) là một loại công tắc cơ có hai cực (pole) và một ngả ra (throw).

Cấu trúc của công tắc DPST bao gồm hai cặp tiếp điểm và hai cực tĩnh. Khi công tắc ở trạng thái ban đầu, cả hai cặp tiếp điểm đều được kết nối hoặc ngắt mạch cùng một lúc. Khi công tắc được chuyển đổi, cả hai cặp tiếp điểm chuyển sang trạng thái kết nối hoặc ngắt mạch.

Công tắc DPST cho phép kiểm soát đồng thời hai mạch điện độc lập. Điều này cho phép nó được sử dụng để điều khiển hai thiết bị hoặc mạch điện khác nhau, đảm bảo cả hai mạch hoạt động cùng một cách.

Ví dụ, công tắc DPST có thể được sử dụng để kiểm soát nguồn điện của hai đèn riêng biệt, hoặc để ngắt mạch cả hai dây dẫn điện trong một mạch khi cần thiết.

Công tắc DPDT

Công tắc DPDT (Double Pole, Double Throw) là một loại công tắc cơ có hai cực (pole) và hai ngả ra (throw).

Cấu trúc của công tắc DPDT bao gồm hai cặp tiếp điểm và hai cực tĩnh. Mỗi cặp tiếp điểm có thể kết nối với một trong hai ngả ra khác nhau. Khi công tắc ở trạng thái ban đầu, mỗi cặp tiếp điểm đều được kết nối với một ngả ra tương ứng. Khi công tắc được chuyển đổi, hai cặp tiếp điểm chuyển sang kết nối với ngả ra khác.

Công tắc DPDT cho phép kiểm soát đồng thời hai mạch điện và có khả năng chuyển đổi giữa hai ngả ra khác nhau. Điều này cho phép nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng, như chuyển đổi giữa hai nguồn điện, kiểm soát hướng chuyển động của động cơ, hoặc kiểm soát các mạch điện khác nhau.

Ví dụ, công tắc DPDT có thể được sử dụng để chuyển đổi giữa hai đèn, điều khiển hướng quay của một motor, hoặc thay đổi đường dẫn của một tín hiệu điện.

Công tắc từ

Công tắc từ (Reed Switch) là một loại công tắc điện đặc biệt, được kích hoạt (mở hoặc đóng, hoặc chuyển đổi trạng thái) bằng tương tác từ tính. Loại phổ biến nhất của công tắc này có hai dây hoặc lá kim loại sắt mỏng, linh hoạt, được đặt sát nhau trong một ống thủy tinh kín.

Công tắc hành trình

Công tắc hành trình là các thiết bị cơ điện được thiết kế để phát hiện và giám sát chuyển động cơ học, và cung cấp tín hiệu ra cho hệ thống điều khiển. Chúng có thể có dạng công tắc nổi trần hoặc được đặt trong một vỏ chắc chắn để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như sàn nhà máy. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm cơ cấu truyền động, điện áp và dòng điện. Công tắc hành trình được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị tiêu dùng thông thường như máy giặt và cũng được áp dụng trong ngành sản xuất như nhà máy thép và nhà máy giấy.

Công tắc mức giới hạn

Công tắc mức giới hạn là một thiết bị cơ điện được sử dụng để phát hiện mức chất lỏng, bột hoặc chất rắn. Chúng được lắp đặt trong bồn, phễu hoặc thùng và có khả năng cung cấp tín hiệu đầu ra cho hệ thống điều khiển. Trong một số trường hợp, chúng cũng có thể được sử dụng để điều khiển trực tiếp thiết bị, chẳng hạn như công tắc mức giới hạn được sử dụng trong máy bơm bể phốt.

Công tắc chân

Công tắc chân là một thiết bị cơ điện được sử dụng để điều khiển công suất trong mạch điện bằng cách sử dụng sức ép chân. Chúng thường được sử dụng trên các máy móc mà người vận hành cần sử dụng chân để bấm. Các thông số kỹ thuật chính bao gồm cơ cấu đạp, khả năng chuyển mạch, điều khiển điện áp và dòng điện.

Công tắc nút nhấn

Khi nhấn vào công tắc, các tiếp điểm của nó sẽ đóng và tạo kết nối trong mạch điện, và khi nhả tay ra khỏi nút, các tiếp điểm sẽ mở và ngắt mạch. Do đó, công tắc này được coi là công tắc xúc tiếp tạm thời, có thể điều khiển mạch bằng cách nhấn và nhả. Trong công tắc nút nhấn, khi loại bỏ áp lực từ công tắc, lực đẩy từ lò xo sẽ đẩy các tiếp điểm mở ra.

Công tắc áp suất

Loại công tắc này có một màng chắn hình chữ C. Các công tắc áp suất này được sử dụng để cảm nhận áp suất của khí, nước hoặc dầu trong các ứng dụng công nghiệp. Công tắc này hoạt động khi áp suất của hệ thống tăng hoặc giảm từ ngưỡng đã đặt.

Công tắc nhiệt độ

Loại công tắc này bao gồm các thiết bị cảm biến nhiệt độ như RTD (Resistance Temperature Detector – bộ cảm biến nhiệt độ dựa trên điện trở). Công tắc này hoạt động dựa trên giá trị nhiệt độ được đo.

Công tắc biến đổi

Loại công tắc này thường được sử dụng trong hệ thống điều khiển gia đình để BẬT và TẮT các thiết bị điện. Nó có một cần gạt để điều khiển hoạt động BẬT và TẮT của các thiết bị.

Công tắc xoay

Loại công tắc này được sử dụng để kết nối một tiếp điểm với một trong các tiếp điểm khác. Các thiết bị lựa chọn nhiều dải, bộ chọn kênh, bộ chọn dải trong các hệ thống liên lạc là một ví dụ của loại công tắc này. Công tắc xoay tương tự như công tắc đa cực đơn, nhưng cách bố trí của chúng không giống nhau.

Công tắc Rơle

Công tắc rơle hoạt động dựa trên nguyên lý cơ điện và thường được gọi là công tắc điện. Khi dòng điện chạy qua một cuộn dây, nó tạo ra một từ trường xung quanh cuộn dây. Sức mạnh của từ trường này phụ thuộc vào dòng điện đi qua cuộn dây và có thể thu hút hoặc giải phóng các tiếp điểm. Rơle cũng có thể sử dụng dải kim loại để cảm nhận nhiệt độ cho các mục đích an toàn. Trong hệ thống điện, rơle đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện lỗi và trong các đơn vị quản lý công nghiệp, rơle được sử dụng làm thiết bị bảo vệ.

Transistor lưỡng cực

Transistor lưỡng cực có ba cực và hoạt động trong ba vùng: vùng cắt, vùng bão hòa và vùng làm việc. Vùng làm việc không được sử dụng cho mục đích biến đổi.

Khi có đủ dòng điện tại cực cơ sở, bán dẫn chuyển vào vùng bão hòa và dòng điện sẽ chạy qua các tiếp điểm và bán dẫn hoạt động như một công tắc BẬT.

Nếu dòng điện cơ sở không đủ, mạch sẽ mở và dòng điện không thể chạy qua các tiếp điểm và bán dẫn chuyển vào vùng cắt. Trong vùng này, bán dẫn hoạt động như một công tắc TẮT.

Transistor được sử dụng làm bộ khuếch đại trong các ứng dụng điện tử và cũng được sử dụng để tạo các cổng logic như AND, NOT trong mạch kỹ thuật số. Bán dẫn cũng được sử dụng làm thiết bị chuyển mạch trong các mạch tích hợp. Tuy nhiên, transistor không phù hợp trong các ứng dụng công suất cao vì nó có tổn thất điện trở cao hơn so với MOSFET.

Diode công suất

Diode công suất có hai cực, cực dương và cực âm. Nó được tạo thành từ nguyên liệu bán dẫn p và n, tạo thành mối nối pn gọi là diode. Khi diode được phân cực thuận, dòng điện có thể chảy qua mạch, và khi diode được phân cực ngược, nó khoá lại. Diode công suất được sử dụng trong các ứng dụng điện tử công suất như chỉnh lưu, mạch nhân điện áp và mạch kẹp điện áp.

MOSFET

MOSFET là transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit-kim loại. MOSFET có ba cực: cổng, máng và nguồn. MOSFET hoạt động ở hai chế độ cơ bản: chế độ tắt và chế độ kích. Khi điện áp cổng không đủ, MOSFET hoạt động như chế độ tắt, tương tự như công tắc TẮT. Khi điện áp cổng đủ, MOSFET hoạt động như chế độ kích, tương tự như công tắc BẬT. MOSFET được sử dụng trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp tuyến tính và khuếch đại công suất tần số âm thanh.

IGBT

IGBT là transistor lưỡng cực cổng cách điện. Nó kết hợp tính năng của BJT và MOSFET. IGBT có trở kháng đầu vào cao và tốc độ chuyển mạch cao (tính năng của MOSFET), cũng như điện áp bão hòa thấp (tính năng của BJT). IGBT có ba cực: cổng, cực phát và cực thu. Nó có thể được bật và tắt bằng cách kích hoạt và vô hiệu hóa cực cổng. IGBT có thể chặn cả điện áp dương và điện áp âm, tương tự như GTO. IGBT được sử dụng trong biến tần, điều khiển động cơ, sưởi ấm chạm màn hình và các ứng dụng chuyển đổi năng lượng.

SCR

SCR (Silicon Controlled Rectifier) là bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon. SCR có ba chân: cổng, anode và cathode. Hoạt động của SCR tương tự như diode, nhưng SCR mở mạch dòng điện khi được phân cực thuận (cực âm là âm và cực dương là dương) và chỉ dẫn xung tại cổng. Khi xung cổng bằng 0, SCR bị tắt bởi chuyển mạch cưỡng bức, và khi SCR được phân cực ngược, nó vẫn ở trạng thái tắt tương tự như diode. SCR được sử dụng trong điều khiển động cơ, bộ điều chỉnh công suất và ứng dụng làm mờ đèn.

TRIAC

TRIAC là một thiết bị hai chiều tương tự như hai SCR được kết nối song song với cổng kết nối. TRIAC có ba chân: chân 1 (MT1), chân 2 (MT2) và cổng. Chân MT1 và MT2 được kết nối với mạch, và chúng có thể được kích hoạt và điều khiển bằng điện áp dương hoặc điện áp âm tại cổng. Khi chân MT2 có điện áp dương so với chân MT1 và cổng được kích hoạt, SCR-1 của TRIAC được kích hoạt. Khi chân MT1 có điện áp dương so với chân MT2 và cổng được kích hoạt, SCR-2 của TRIAC được kích hoạt. TRIAC có thể được sử dụng cho cả nguồn AC và DC, nhưng thường được sử dụng trong ứng dụng AC như điều khiển động cơ công nghiệp.

DIAC

DIAC- Công tắc xoay chiều. DIAC có 2 chân. Công tắc này có thể hoạt động theo cả 2 hướng. DIAC hoạt động trên 2 vùng. Lúc điện áp đặt vào bé hơn điện áp ngắt, DIAC hoạt động ở vùng chặn phía trước hoặc vùng chặn ngược. Trong khu vực này DIAC hoạt động như công tắc TẮT.

Lúc điện áp phần mềm to hơn điện áp ngắt, hiệu ứng thác xảy ra và DIAC nhập vai trò là công tắc MỞ. DIAC chẳng thể biến đổi mạnh cho phần mềm điện áp thấp; và dòng điện thấp so với TRIAC và SCR. DIAC được sử dụng trong làm mờ ánh sáng, điều khiển động cơ vạn năng và mạch điều khiển nhiệt.

GTO

GTO là viết tắt của Gate Turn-off Thyristor, GTO có 3 chân; Cổng, Anode và Cathode. Như tên cho thấy, thiết bị này có thể TẮT phê chuẩn cực cổng.

Trong biểu trưng của GTO bao gồm: 2 mũi tên trên chân cổng; cho thấy dòng chảy 2 chiều qua cực cổng. Thiết bị này có thể BẬT bằng cách vận dụng dòng điện cổng dương bé và TẮT bằng xung âm từ cực cổng. GTO được sử dụng trong bộ biến tần, bộ điều khiển AC & DC, bộ gia nhiệt chạm màn hình…

Có thể bạn quan tâm:

• Cường độ dòng điện là gì? Tìm hiểu đơn vị, công thức tính và ứng dụng
• Cuộn cảm là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cuộn cảm
• Cảm biến mực nước là gì? Phân loại và phạm vi sử dụng