Wyłącznik krzyżowy: przeznaczenie i budowa + schemat podłączenia i montaż

Elektryczny przełącznik krzyżowy to urządzenie przeznaczone do stosowania w ramach elektrycznych schematów komunikacji. W szczególności ta klasa urządzeń jest aktywnie używana, gdy zachodzi potrzeba zorganizowania sterowania źródłami światła z różnych punktów. Zazwyczaj schemat zakłada wdrożenie tego urządzenia jako dodatkowego komponentu do już istniejących wyłączników schodowych.

W tym artykule omówimy konstrukcję i schemat elektryczny samego urządzenia, a także cechy podłączenia w różnych wariantach. Materiał uzupełnimy przejrzystymi schematami, zdjęciami i filmem instruktażowym dotyczącym samodzielnego montażu.

Budowa przełącznika krzyżowego

Samo urządzenie do odwracania przełączania linii elektroenergetycznych nie jest skomplikowane. Jednak ze względu na wielopunktową schematykę charakterystyczną dla takich urządzeń, trudności wdrożenia mogą stać się realne. Dlatego logicznie jest rozważyć konstrukcję urządzenia, a także schematy podłączenia.

Przeznaczenie komunikatora jest oczywiste – łączenie obwodów elektrycznych przeznaczenia domowego (komercyjnego), gdzie poziom napięcia nie przekracza 250 woltów. Standardowe wykonanie urządzeń jest przeznaczone do eksploatacji w suchych, ogrzewanych pomieszczeniach spełniających ustalone normy klasy ochronności (IP20).

Zewnętrznie nie różni się niczym od tradycyjnych konstrukcji urządzeń do przełączania oświetlenia. Jednak wewnętrzny układ przełącznika rewersyjnego ma nieco inne rozwiązanie schematyczne.

Instalacja montażowa przełączników krzyżowych odbywa się tradycyjnym sposobem (podobnie jak montaż zwykłego wyłącznika światła) z mocowaniem puszki montażowej na śrubach lub wykonuje się montaż wewnętrzny z mocowaniem podstawy do ściany metalowymi uchami.

Obudowa urządzenia jest zazwyczaj wykonana z udaroodpornego, niepalnego technopolimeru. Wszystkie elementy konstrukcji przeznaczone do montażu zewnętrznego są odporne na promieniowanie ultrafioletowe.

Wyroby nowoczesnego wykonania wyróżniają się zastosowaniem wysokiej jakości materiałów do zewnętrznego wykończenia. Techniczny plastik nie ulega wpływowi promieni ultrafioletowych i świetlnych.

Mechanika łączników krzyżowych na prąd 10 A wyposażona jest w szybkozłączki stykowe. Mechanika urządzeń na prąd 16 A posiada śrubowe zaciski. Dla wygody podłączenia zaciski (fazowy i neutralny) są zazwyczaj oznaczone różnymi kolorami.

Zaciski łączników są przeznaczone do podłączenia przewodów wykonanych w technologii jednożyłowej lub wielożyłowej. Przekrój przewodów jednożyłowych do 2,5 mm², wielożyłowych do 4 mm² (dla łączników 16 A).

Schemat elektryczny urządzenia

Rozpatrując schematykę urządzeń przełączników krzyżowych, należy zwrócić uwagę na różne konstrukcje urządzeń pod względem liczby grup styków. Proste i często używane urządzenia (jednoprzyciskowe) mają 2 pływające (ruchome) styki i 4 stałe (nieruchome) styki.

Konfiguracja schematu przełącznika z dwoma przyciskami. Producenci zazwyczaj umieszczają schemat połączeń bezpośrednio na tylnej ściance plastikowej podstawy urządzenia. Użytkownikowi pozostaje tylko postępować zgodnie ze schematem.

Bardziej złożone wykonanie krzyżowych wyłączników elektrycznych (konstrukcje dwu- lub trzyprzyciskowe) charakteryzuje się liczbą grup styków do 4–6 ruchomych i do 8–12 nieruchomych styków.

Cechą charakterystyczną tego typu urządzeń jest ich 'zależna' instalacja. Innymi słowy, konstrukcje wyłączników z funkcją krzyżową nie są instalowane bez pary zwykłych łączników.

Dlatego też, wybierając urządzenie pośrednie, należy zwrócić uwagę na liczbę styków roboczych. Dla łączników pośrednich liczba zacisków roboczych wynosi zawsze co najmniej cztery.

Zaciski wyłącznika, ale już nie z grupy tych urządzeń, które są przeznaczone do łączenia w trybie przełączania rewersyjnego. Jest to widok tylnej ścianki łącznika schodowego, gdzie znajdują się nie więcej niż 3 styki robocze.

Dzięki zastosowaniu takich urządzeń pojawia się możliwość tworzenia bardziej elastycznych i wygodnych w eksploatacji schematów sterowania oprawami oświetleniowymi. Szczególnie istotna wydaje się praktyka stosowania urządzeń krzyżowych w infrastrukturze zakładów przemysłowych.

Analiza schematyki grup stykowych urządzenia

Jeśli weźmiemy klasyczną (jednoprzyciskową) konstrukcję urządzenia wyprodukowanego na przykład przez firmę ABB i odwrócimy je tylną stroną do użytkownika, ukaże się mniej więcej następujący obraz.

Na płycie podstawy znajdują się 4 pary zacisków, z których każda oznaczona jest odpowiednimi symbolami – w tym przypadku 'strzałkami'. Tego rodzaju oznaczenie techniczne producent daje użytkownikowi informację o prawidłowym podłączeniu urządzenia.

Tak wygląda rozkład zacisków urządzenia z funkcją blokady rewersyjnej. Różnice w stosunku do konstrukcji pokazanej powyżej są oczywiste. Na podstawie tych cech zwykle wybiera się odpowiednią konfigurację urządzenia.

Strzałkami wchodzącymi oznacza się wspólną (przerzutną) grupę styków. Strzałkami wychodzącymi oznacza się stałą grupę styków.

Schematycznie interakcja grup wygląda następująco, jak na poniższym rysunku:

Kolorowe linie umownie pokazują, jak rozmieszczone są grupy styków wewnątrz urządzenia przełączającego pośredniego. Każda para zacisków roboczych oznaczona jest symboliką wskazującą na grupę wejściową i wyjściową.

Do zacisków wspólnej (przerzutnej) grupy styków stycznika dochodzą przewody od pierwszego wyłącznika schodowego użytego w schemacie elektrycznym. Odpowiednio, z zacisków drugiej (stałej) grupy styków stycznika wychodzą przewody, które łączą się z przełącznikiem schodowym numer dwa, również przewidzianym w składzie schematu.

To klasyczna wariacja z wykorzystaniem dwóch wyłączników schodowych i jednego urządzenia rewersyjnego.

Schemat włączenia jednego urządzenia krzyżowego do obwodu między dwoma urządzeniami schodowymi. Zazwyczaj takie rozwiązanie jest charakterystyczne dla schematów stosowanych w pomieszczeniach mieszkalnych.

Urządzenie przeznaczone do pełnienia roli przełącznika rewersyjnego może być faktycznie używane w jednym z dwóch trybów łączenia obwodu elektrycznego:

1. Komutacja bezpośrednia – analogia dwóch urządzeń schodowych.
2. Komutacja krzyżowa – główne przeznaczenie.

Konfiguracja pierwszego wariantu jest w istocie funkcjonalnością bezpośredniego połączenia z możliwością połączenia lub rozłączenia.

Drugi sposób konfiguracji (za pomocą ustawienia zwór) przełącza urządzenie w tryb pracy według schematu przełączania z inwersją.

Urządzenie do przełączania rewersyjnego obsługuje konfigurację (za pomocą zwór) dla jednej z dwóch możliwych funkcji trybu. W ten sposób łącznik krzyżowy działa jako swego rodzaju uniwersalne urządzenie.

Zatem przełączniki pośrednie funkcjonalnie wyglądają nie tylko jako przełączniki źródeł sztucznego światła, ale jako przełączniki uniwersalnego działania. Ten czynnik rozszerza funkcjonalność takich urządzeń, czyniąc je wygodnymi w użyciu w różnych wariantach montażu.

Cechy montażu i włączanie do obwodu

Przełączniki inwersyjne montuje się przy użyciu standardowych sposobów i metod stosowanych w budownictwie lub w gospodarce elektrycznej. Wcześniej wyznacza się dogodne miejsce umieszczenia urządzenia.

Następnie, uwzględniając wybrany punkt montażu i powiązanie z ogólnym schematem elektrycznym, rysuje się schemat montażowy dla wyłącznika pośredniego oraz współpracujących z nim łączników przejściowych.

W ramach procedury opracowania projektu określa się sposób prowadzenia przewodów – powierzchniowy lub wewnętrzny.

Przykład instalacji łącznika przejściowego według montażowego wariantu wewnętrznego okablowania. Dokładnie tak montuje się urządzenie krzyżowe, z tą różnicą, że do niego doprowadza się cztery żyły kabla.

Z uwzględnieniem wybranego sposobu przygotowuje się infrastrukturę instalacyjną (bruzdy, otwory, kołki montażowe, puszki rozdzielcze).

Na gotowej infrastrukturze ciągnie się linie elektroinstalacyjne, rozdziela przewody w puszkach rozdzielczych, wyprowadza zgodnie ze schematem końce bezpośrednio do podłączenia do łączników przejściowych i pośrednich urządzeń łączeniowych.

Wariant #1 – niuanse podłączenia urządzenia pośredniego

Wyprowadzone z puszki rozdzielczej do połączenia z wyłącznikiem pośrednim końce przewodów (w sumie 4) należy przygotować. W szczególności zdejmuje się izolację na odcinku od końca wzdłuż przewodu na długość około 10-12 mm.

Zresztą wiele firmowych wyłączników ma na podwoziu specjalny znacznik, według którego łatwo odmierzyć wymaganą długość zdejmowania izolacji.

Podwozie firmowego urządzenia, w którym konstrukcja przewiduje wykonanie specjalnego wycięcia pomiarowego. Dzięki temu znacznikowi użytkownik zawsze zdejmie izolację z przewodu ściśle według instrukcji.

Teraz należy określić dwa przewody wychodzące z pierwszego łącznika przejściowego zainstalowanego w schemacie. Zazwyczaj wszystkie przewody są oznaczane dla wygody identyfikacji już na etapie prowadzenia obwodów.

Te dwa przewody podłącza się do dwóch zacisków wejściowych (w tym przypadku typu sprężynowego) urządzenia łączeniowego pośredniego. Pozostałe dwa rozdziela się na zaciski wyjściowe.

Oznakowanie strzałkami na obudowie podwozia zmniejsza ryzyko nieprawidłowego podłączenia urządzenia. Tutaj również podaje się parametr znamionowy prądu i dopuszczalny poziom napięcia roboczego.

Przygotowane w ten sposób podwozie należy umieścić na miejscu – zainstalować wewnątrz podtynkowej puszki instalacyjnej (dla montażu wewnętrznego) lub zamocować bezpośrednio na powierzchni ściany (montaż zewnętrzny nakładkowy).

Mocowanie podwozia łącznika przez bezpośrednie wkręcanie śrub. Natomiast instalacja typu wewnętrznego częściej przewiduje mocowanie za pomocą bocznych metalowych rozpórek.

W przypadku instalacji wewnętrznej podwozie jest zwykle mocowane za pomocą klamer rozporowych lub bezpośredniego mocowania śrubowego. Przy montażu natynkowym wyłączników tradycyjnie stosuje się bezpośrednie mocowanie śrubami. Następnie na podwoziu montuje się ramkę, a na dźwignię sterowania wyłącznika nakłada się klawisz-pokrywę.

Wariant #2 – rozwiązania schematyczne dla wielu urządzeń

Przełączniki instalacji pośredniej są nieodłącznym elementem rozwiązań obwodów, w których realizowana jest zasada sterowania z więcej niż trzech oddalonych od siebie punktów.

Teoretycznie takich punktów sterowania źródłami światła sztucznego może być wiele. Jednak w praktyce realizowane są warianty na trzy-cztery, maksymalnie na pięć pozycji. Ponieważ z każdym nowym wprowadzeniem urządzenia ogólny schemat okablowania staje się bardziej skomplikowany.

Schematyka komunikacji obwodu oświetleniowego, w którym zastosowano dwa przełączniki krzyżowe w parze z dwoma łącznikami przejściowymi. Jest to wariant sterowania z czterech niezależnych pozycji.

Dla przykładu można rozpatrzyć czteropozycyjne okablowanie, w którym z głównych komponentów stosuje się dwa urządzenia przejściowe i dwa rewersyjne urządzenia łączeniowe. W takim układzie przewód fazowy doprowadza się do ruchomego styku łącznika przejściowego.

Gdy do sieci podawany jest prąd, przepływa on przez zamkniętą grupę styków urządzenia przejściowego i jest podawany na ruchomy styk jednego z dwóch przełączników krzyżowych.

Następnie z zacisku wyjściowego urządzenia rewersyjnego prąd płynie do drugiego takiego samego przełącznika – do jego ruchomej grupy styków i przez zacisk wyjściowy trafia na stały styk drugiego wyłącznika przejściowego.

Jeśli łącznik przełączny tego wyłącznika zamyka obwód, z jego wyjścia prąd dociera do oprawy oświetleniowej. Przez żarnik lampy ogólny obwód zamyka się na szynę zerową. Lampy oprawy świecą. Teraz, jeśli dla eksperymentu (i w praktyce również) kolejno ustawić którekolwiek urządzenie w stan „wyłączone”, lampy oprawy zgasną w każdym z czterech przypadków.

Schematyka multikomutatora z udziałem urządzeń o działaniu rewersyjnym. Teoretycznie w takim rozwiązaniu może być używana nieograniczona liczba urządzeń. Albo liczba ograniczona tylko niuansami konstrukcyjnymi pomieszczeń.

Ale jeśli wyłączyć jednocześnie wszystkie cztery, ta swoista grupa komunikacyjna po prostu przełączy się na inną linię łączenia i lampy oprawy pozostaną pod napięciem – będą nadal świecić.

Eksperyment z urządzeniami rewersyjnymi wyraźnie pokazuje funkcjonalność schematu krzyżowego komutatora czteropozycyjnego. W każdej z czterech pozycji dostępne jest sterowanie oprawą oświetleniową.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Materiał wideo na temat praktyki sterowania oprawami oświetleniowymi za pomocą komutatora krzyżowego.

Jak zainstalować i poprowadzić przewody od łączników schodowych do krzyżowego oraz jak wykonać podłączenia urządzeń:

Zalety stosowania łączników schodowych są oczywiste, zarówno z punktu widzenia wygody użytkownika, jak i oszczędności energii. Dlatego też omawiane urządzenia elektryczne szybko zyskują popularność zarówno w gospodarstwach domowych, jak i w sektorze przemysłowo-gospodarczym.

Czy chciałby Pan/Pani uzupełnić powyższy materiał o przydatne uwagi, schematy podłączenia lub zalecenia montażowe? A może zauważył Pan/Pani nieścisłości lub niezgodności w tym artykule? Proszę pisać swoje uwagi i porady w bloku komentarzy.