Sanasto

Kraus & Naimerin tuotevalikoimassa on lukuisia erilaisia kytkinlaitteita ja valinnaisia pienjännitealueen lisälaitteita. Lisäksi yritys voi räätälöidä kytkinratkaisun asiakkaan tarpeisiin. Sanasto sisältää yleisimmät kytkintekniikan ja Kraus & Naimerin kytkinlaitteiden termit selityksineen.

1. Yleiset ja tekniset termit

1.1 Pienjännite

Sähkötekniikassa sähköverkot ja sähkövirtapiirit jaetaan jännitealueisiin niiden enimmäisjännitteen perusteella. Pienjännitealue kattaa vaihtovirtajännitteet 1 000 volttiin asti ja tasavirtajännitteet 1 500 volttiin asti.

1.2 Vaihtovirta

Vaihtojännitteessä tai vaihtovirrassa (AC) jännitteen ja virran arvot vaihtelevat ajan kuluessa ja toistuvat säännöllisesti. Sähkötekniikassa käytetään yleensä sinimuotoista vaihtojännitettä ja -virtaa. Virran voimakkuus ja suunta vaihtelevat jaksoittain, minkä vuoksi tapahtuu kaksi nollanylitystä. Tavallisessa 50 hertsin pienjänniteverkossa se tarkoittaa, että sekunnissa toistetaan 50 jaksoa, mistä seuraa 100 nollanylitystä, joiden aikana hetkellisesti virtaa ei ole. Tämä vaihtovirtapiirien ominaisuus on kytkinten toiminnalle hyödyllinen.

1.3 Tasavirta

Tasajännitteessä tai tasavirrassa (DC) jännitteen napaisuus ja virran suunta pysyvät ajan kuluessa samana. Vaihtovirtaan verrattuna tasavirrassa sähkövirta virtaa jatkuvasti suuntaa vaihtamatta, eikä nollanylityksiä näin ollen synny. Siitä ja kytkinkoskettimien kulumista nopeuttavasta valokaaren pidemmästä kestosta johtuen tasavirtapiirien kytkinratkaisut ovat teknisesti vaativampia kuin vaihtovirtapiireissä.

1.4 Kytkin

Kytkin on sähkövirtapiirin osa, joka sulkee tai avaa virtapiirin ja pitää sen suljettuna tai avattuna. Eri toiminnoilla varustettuja kytkimiä valmistetaan lukuisia mitä erilaisimpiin tarkoituksiin. Mekaanisen kytkimen keskeisiä komponentteja ovat johtavasta materiaalista tai sopivista metalleista ja seoksista valmistetut kytkimen koskettimet. Koskettimia käytetään ja pidetään valitussa kytkimen asennossa erityisillä mekanismeilla.

1.5 Kosketin

Kosketin sulkee virtapiirin muodostamalla koskettimien suoran fyysisen kontaktin. Koskettimien hylkimistä aiheuttavien sähködynaamisten voimien voittamiseksi koskettimilta vaaditaan riittävästi voimaa etenkin ylivirran tapauksessa. Koskettimet altistuvat suurelle mekaaniselle, sähköiselle ja termiselle rasitukselle, ja niiden on pysyttävä toimintakykyisinä lukuisten kytkentäjaksojen ajan. Etenkin valokaari, joka syntyy katkaistaessa sähkövirtapiiri, kuluttaa kytkinlaitetta ja sen koskettimia.

1.6 Valokaari

Valokaari on ilmiö, joka syntyy tietyissä olosuhteissa, kun kuormitetut sähkökoskettimet avataan. Valokaari on erityisen voimakas, kun induktiivinen kuorma, esimerkiksi sähkömoottorissa, katkaistaan. Induktiiviselle kuormalle on ominaista energian varastointi magneettikenttänä. Magneettikenttään varautunut energia aiheuttaa sähkövirran jatkumisen valokaarena sähkövirtapiirin avaamisen jälkeen. Valokaari jatkuu, kunnes koskettimet saavuttavat riittävän erotusetäisyyden tai kunnes valokaari ja sen lämpötila hajottavat magneettisen energian. Valokaaren lämpötila yltää useaan tuhanteen celsiusasteeseen, minkä vuoksi valokaari on tuhoisa ja aiheuttaa kulumista. Korkean lämpötilan vuoksi kosketinmateriaalit nesteytyvät pinnalta ja saattavat hitsautua yhteen.

1.7 Valokaaren sammutus

Sähkövirtapiirin katkaisun aiheuttaman valokaaren keston minimoimiseksi käytetään lisäominaisuuksia, joiden tarkoituksena on sammuttaa valokaari tehokkaasti. Tällainen lisäominaisuus on esimerkiksi niin sanottu kipinänsammutin, johon kuuluvat metallilevyt erottavat ja jäähdyttävät valokaaren ja nopeuttavat energian häviötä. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää erikoismuoveja, joista purkautuu kaasua. Valokaaren lämpötila saa kytkinkammion muoviseinät vapauttamaan kaasua, joka jäähdyttää valokaarta tehokkaasti ja absorboi energiaa.

Etenkin tasavirtapiirien kytkimissä käytetään pysyviä magneetteja, jotka ohjaavat valokaaren sammutuslaitteeseen tai -alueelle. Koska valokaari on myös kuormitettu johde, jolla on magneettikenttä, pysyvät magneetit muuttavat sen suuntaa.

Edellä esitettyjen valokaaren sammutus vaihtoehtojen lisäksi erotusvälin pidentäminen ja nopea katkaisu ovat hyödyllisiä valokaaren sammuttamiseksi tasavirtapiirin katkaisimissa. Kokonaiserotusväliä voidaan pidentää kytkemällä sarjaan useita koskettimia, joita käytetään yhtä aikaa, jolloin tarvittava erotusväli jakautuu useiden koskettimien avausten kesken. Momenttimekanismin avulla koskettimien erotusväli voidaan saavuttaa mahdollisimman nopeasti.

1.8 Siltakosketin

Siltakosketin koostuu liikutettavasta kosketinsillasta ja kahdesta kiinteästä kosketinpalasta. Kytkinmekanismi liikuttaa kosketinsiltaa kosketinpaloihin käyttäen määriteltyä kosketinvoimaa. Jäykkä kosketinsilta avaa sähkövirtapiirin kahdesti. Erotusväli on kaksinkertainen määriteltyyn koskettimen liike-etäisyyteen nähden.

1.9 Veitsikosketin

Veitsikosketin koostuu joustavista kosketinjousista ja kytkinterästä, joka työnnetään useiden kosketinjousien väliin sähkövirtapiirin sulkemiseksi. Kytkinterän ja kosketinjousien välisen hiertoliikkeen vuoksi jokaisella aktivointikerralla kosketinpinnoista puhdistuu pois jäämiä ja syöpyneitä kerroksia. Itsepuhdistusominaisuuden lisäksi veitsikosketin kestää tärinää ja sähködynaamisia hylkiviä voimia paremmin kuin perinteiset kosketinjärjestelmät.

2. Erilaisia kytkintyyppejä ja tuotteita

2.1 Erotin

Erottimet ovat mekaanisia kytkinlaitteita, jotka erottavat laitteiden tai koneistojen komponentteja tehonsyöttöjärjestelmästä. Erottimen erotusvälin ja pintavälin on oltava riittävän suuret tahattomien käynnistysten ehkäisemiseksi esimerkiksi ylijänniteaallon sattuessa tai jos pintavuotoreitit ovat likaiset. Erottimen tarkoitus ei ole vaihtaa virtoja, ja erotinta käytetään vasta sen jälkeen, kun sähkövirtapiiri on avattu muulla laitteella, kuten katkaisijalla, kuormankytkimellä tai varokkeella.

2.2 Kuormankytkin

Erottimesta poiketen kuormankytkin sopii kuormitetun laitteen tai järjestelmän osien kytkentään suunnitellulla havahtumisvirralla normaaleissa olosuhteissa. Koska kuormankytkintä käytetään kuormitettuna ja valokaaria voi syntyä, kuormankytkimeen sisältyy yleensä jonkin tyyppinen valokaaren sammutus ominaisuus.

2.3 Kuormaerotin

Kuormanerottimessa yhdistyvät kuormankytkimen ja erottimen ominaisuudet. Kuormanerotin täyttää erottimen erotusominaisuudet – eli sopivasti mitoitetun ilmavälin ja pintavälin sekä kytkennän tilan osoittamisen – ja omaa lisäksi määritetyn sulkemis- ja katkaisukyvyn. Yleensä näistä mainitaan katkaisukyky, joka tarkoittaa kytkinlaitteen kykyä katkaista virta ja vaihtelee kuormituksen tyypistä riippuen. Eri kuormitustyypit on standardoitu ja jaoteltu käyttöluokittain. Käyttöluokka määrittelee vaatimukset, jotka kytkinlaitteen on täytettävä.

2.4 Käsikatkaisin

Kytkimiä voidaan käyttää eri tavoin. Käsikatkaisin on kytkin, jonka käyttäjä aktivoi manuaalisesti. Käsikatkaisimesta on erilaisia variaatioita, kuten vääntökytkin, avainkytkin tai vipukytkin.

2.5 Vääntökytkin

Vääntökytkintä käytetään yleensä kiertämällä. Kytkinmekanismi välittää kiertoliikkeen kytkinkoskettimien liikkuville osille. Vääntökytkin mahdollistaa useiden eri kytkinasentojen valitsemisen ja useiden sähkövirtapiirien käyttämisen eri tavoin kytkimen mallista riippuen.

2.6 Nokkakytkin

Nokkakytkimet lukeutuvat vääntökytkimiin. Nokat välittävät kiertoliikkeen kytkinkoskettimille niiden avaamiseksi ja sulkemiseksi. Yksi nokka voi käyttää useaa kytkinkosketinta eri tavoin geometrian asettamissa rajoissa. Kraus & Naimer -nokkakytkinten modulaarirakenne mahdollistaa useiden kytkinvaiheiden pinoamisen ja lukuisten lisälaitteiden lisäämisen. Modulaarisuuden ansiosta mekaaniset kytkinlaitteet ovat sovitettavissa lukemattomiin käyttökohteisiin. Modulaaristen tuotteiden avulla voidaan toteuttaa yksi- ja moninapaisia kaksiasentokytkimiä, suunnanvaihtokytkimiä, monivaihekytkimiä, moottorikytkimiä tai ohjauskytkimiä sekä monia muita sähkövirtapiirejä.

2.7 Pääkytkin (kompaktikytkin)

Pääkytkimellä kytketään ja katkaistaan erilaisia koneiston komponentteja, laitteita tai koneita tehonsyöttöjärjestelmään. Pääkytkimistä on saatavana erityisen kompakti malli, jossa kolmivaiheisen vaihtovirran kolme napaa kytketään samanaikaisesti. On olemassa myös nelinapaisia malleja käyttökohteisiin, joissa nollajohdin toimii varhaisena piirin sulkijakoskettimena ja myöhäisenä avaajakoskettimena. Pääkytkimet ovat kokoonsa nähden suuren sulkemis- ja katkaisukyvyn kuormaerottimia. Kraus & Naimerin kompaktien pääkytkimien koskettimet liikkuvat luotettavasti sähkövirtapiiriä avattaessa tai suljettaessa. Lisäksi kompaktit pääkytkimet ovat osa kattavaa modulaarijärjestelmää, johon on saatavana lukuisia laajennustoimintoja ja lisälaitteita.

2.8 Lisälaitteet

Lisälaitteet kuuluvat Kraus & Naimerin kattavaan modulaarijärjestelmään ja mahdollistavat useiden erilaisten laajennustoimintojen lisäämisen Kraus & Naimer -kytkinlaitteisiin. Modulaarijärjestelmään kuuluu lukuisia erilaisia lukittavia kahvoja, avainkytkimiä, ovikytkimiä, erilaisia koteloita sekä erikoiskäyttökohteisiin soveltuvia ratkaisuja, kuten osoitinlaitteita, sähkömekaanisia lukituslaitteita ja erikoiskäyttölaitteita.

2.9 Painikkeet ja merkkivalot

Painikkeet ja merkkivalot ovat syöttö- ja lähtölaitteita, joita tarvitaan koneiden käytössä ja joiden avulla saadaan tietoa koneen tiloista. Painikkeet ja matalan kytkentäkyvyn kytkimet tai potentiometrit soveltuvat komennonantolaitteiksi ja välittävät sähkösignaaleja ohjausyksiköille. Merkkivalot ovat optisia ilmaisimia koneen käyttäjälle. Saatavana on myös laitteita, joissa on painike ja merkkivalo samassa, ja Kraus & Naimerin laajassa tuotevalikoimassa on ratkaisuja mitä erilaisimpiin käyttökohteisiin.