Principe de fonctionnement du commutateur

I. Définition de base d'unCommutateur inverseur

Un commutateur (également connu sous le nom de commutateur combiné) est un composant électrique à commande manuelle multi-positions et multi-contacts, principalement utilisé pour allumer/éteindre des circuits, commuter l'alimentation électrique, convertir le signal ou contrôler la rotation avant et arrière des moteurs. Sa caractéristique principale est que la rotation ou le lancer entraînent plusieurs ensembles internes de contacts à fonctionner de manière synchrone, réalisant ainsi la commutation de différents chemins de circuit. Il est largement utilisé dans le contrôle industriel, les équipements électriques et l’instrumentation.

II. Structure de base d'un commutateur

Pour comprendre son principe de fonctionnement, il est nécessaire d'abord d'identifier ses composants principaux, qui travaillent ensemble pour réaliser la fonction de commutation :

Mécanisme de fonctionnement : un composant de commande manuelle externe (tel qu'un bouton ou une poignée) qui fait tourner ou lance un arbre interne. Il comporte généralement plusieurs positions (par exemple 2, 3, 4 positions), chacune correspondant à une combinaison de contacts différente.

Système de contact : le composant fonctionnel principal, composé de contacts mobiles et fixes. Chaque ensemble de contacts correspond à un chemin de circuit. Le contact mobile est fixé à l'arbre et le contact fixe est fixé au bornier à l'intérieur du boîtier. Le matériau de contact est souvent un alliage de cuivre (tel qu'un alliage d'argent) pour garantir la conductivité et la résistance à l'usure.

Dispositif de positionnement : généralement composé d'une structure à ressort, à bille en acier ou à came, il est utilisé pour fixer le mécanisme de commande en position, empêchant ainsi tout fonctionnement accidentel. Lorsque la poignée de commande est tournée vers la position désignée, le dispositif de positionnement se verrouille en place, assurant un contact stable des contacts. La commutation nécessite de surmonter la force de positionnement pour garantir une sélection claire de la position.

Boîtier et bornes : Le boîtier est constitué de matériaux isolants (tels que le plastique ou la céramique) pour l'isolation et la protection ; les bornes sont utilisées pour connecter des fils externes, reliant le système de contact au circuit contrôlé.

III. Principe de fonctionnement fondamental duCommutateur inverseurLe principe de fonctionnement principal d'un commutateur est de « connecter sélectivement les chemins de circuit en entraînant mécaniquement les contacts pour qu'ils s'allument et s'éteignent ». Le processus spécifique peut être divisé en trois étapes clés :

**Déclencheur de fonctionnement :** La rotation ou le lancement manuel de la poignée de commande entraîne la rotation de l'arbre interne. À ce moment, le dispositif de positionnement libère la position actuelle à mesure que l'arbre tourne et se verrouille en place à la position cible, garantissant ainsi un fonctionnement correct.

Commutation de contact : Lorsque l'arbre tourne, le contact mobile fixé sur l'arbre tourne de manière synchrone, établissant un "contact" ou une "séparation" avec le contact fixe correspondant :

Lorsque le contact mobile entre en contact avec le contact fixe, le chemin du circuit est fermé ;

Lorsque le contact mobile se sépare du contact fixe, le chemin du circuit est ouvert ;

Le fonctionnement synchrone de plusieurs groupes de contacts (par exemple, commutation simultanée de trois groupes de contacts) permet un contrôle coordonné de plusieurs circuits (par exemple, commutation simultanée des circuits d'alimentation, de signal et de protection).

Commutation de circuit terminée : lorsque la poignée de commande est à la position cible, le dispositif de positionnement fixe la position, le contact mobile et le contact fixe sont en contact stable et le circuit contrôlé est activé selon le chemin prédéfini, complétant ainsi la commutation.

Supplément clé : Logique de coordination de plusieurs postes et contacts

Le principal avantage d'un inverseur réside dans ses « plusieurs positions correspondant à plusieurs combinaisons de contacts ». Par exemple, un inverseur de contact à 3 positions et 2 groupes a des états de contact marche/arrêt différents pour chaque position :

Position 1 : le groupe de contacts 1 est activé, le groupe de contacts 2 est désactivé ;

Position 2 : le groupe de contacts 1 est désactivé, le groupe de contacts 2 est activé ;

Position 3 : Les deux groupes de contacts 1 et 2 sont activés (ou les deux sont désactivés, selon les exigences de conception).

Grâce à cette combinaison, une seule opération peut contrôler la commutation synchrone de plusieurs circuits, simplifiant ainsi la logique de contrôle.

IV. Classification et applications typiques des commutateurs

En fonction de leur structure et de leur application, les commutateurs peuvent être classés en différents types, avec de légères variations dans leurs principes de fonctionnement :

Classification par méthode de fonctionnement :

Commutateur rotatif (le plus courant) : change de position en tournant une poignée, comme les interrupteurs d'alimentation et les interrupteurs de commande avant/arrière du moteur ;

Commutateur à bascule : change de position en basculant une poignée, souvent utilisée dans les petits équipements ou instruments.

Classement par numéro de groupe de contact :

* Inverseur unipolaire : un seul groupe de contacts, utilisé pour la commutation d'un seul circuit (par exemple, simple mise sous/hors tension) ;

* Inverseur multipolaire : deux groupes de contacts ou plus, utilisés pour la commutation coordonnée multi-circuits (par exemple, commutation simultanée d'une alimentation triphasée à l'aide de trois groupes de contacts).

Scénarios d'application typiques :

* Commutation d'alimentation : comme la commutation entre l'alimentation principale et l'alimentation de secours dans un système à double alimentation ;

* Contrôle du moteur : Contrôle de la rotation avant et arrière d'un moteur (en commutant la phase de puissance des enroulements du moteur) ;

* Conversion de signal : commutation entre différents signaux de mesure dans les instruments (par exemple, signaux de tension, de courant) ;

* Sélection de circuit : commutation entre différents modes de fonctionnement dans les équipements industriels (par exemple, mode manuel/automatique).

V. Caractéristiques principales du principe de fonctionnement

Verrouillage mécanique : la commutation des contacts repose entièrement sur un fonctionnement mécanique, sans aucun composant électronique impliqué. Il en résulte une structure simple, une fiabilité élevée et une adéquation aux environnements difficiles (tels que des scénarios de températures et de vibrations élevées).

Commutation synchrone : plusieurs jeux de contacts fonctionnent de manière synchrone, garantissant la cohérence de la commutation multi-circuits (par exemple, lorsqu'un moteur inverse le sens, la phase d'alimentation et le circuit de protection commutent de manière synchrone).

Verrouillage des engrenages : le dispositif de positionnement empêche les commutations erronées, garantit la stabilité du circuit et est particulièrement adapté aux scénarios de contrôle critiques (tels que la commutation du système électrique).