Sommario
1. introduzione
2. Introduzione e tipologie comuni di interruttori
3. Ultimi progressi tecnologici
4. Dimensioni del mercato
5. Raccomandazioni per la selezione
6. Riassunto
Introduzione
Usiamo una miriade di interruttori quasi ogni giorno, anche ogni volta che desideri utilizzare un'auto, una lavatrice, una luce elettrica o persino accendere lo schermo del tuo cellulare. Gli interruttori sono senza dubbio uno dei componenti elettrici più comuni che incontriamo nella nostra vita quotidiana. Sono dispositivi utilizzati per collegare o scollegare automaticamente o manualmente circuiti, interrompere il flusso di corrente o modificare la direzione della corrente in un circuito, controllando in tal modo l'avvio e l'arresto di apparecchiature elettriche, selezionando programmi o controllando la trasmissione di potenza.
Questo articolo esplorerà il funzionamento degli interruttori, i tipi comuni, gli standard di certificazione di sicurezza pertinenti e gli ultimi progressi tecnologici nel settore.
Introduzione e tipi di interruttori comuni
Quasi tutti i sistemi elettrici ed elettronici utilizzano almeno un interruttore per controllare le operazioni di accensione e spegnimento del dispositivo. In poche parole, un interruttore controlla un circuito attivando o disattivando tutte o alcune parti o processi ad esso collegati.
Gli interruttori svolgono principalmente due funzioni: apertura o chiusura di circuiti e controllo della trasmissione di potenza e generalmente hanno uno o più contatti. Lo stato "chiuso" di un contatto indica conduttività, consentendo il flusso di corrente, mentre lo stato "aperto" di un interruttore indica non conduttività, formando un circuito aperto e impedendo il flusso di corrente.
Sebbene questa funzionalità possa sembrare semplice, ha generato innumerevoli versioni per diversi scenari applicativi. Di seguito presenteremo i tipi più comuni di interruttori e spiegheremo brevemente i loro principi.
Interruttori a levetta e interruttori a pulsante
Gli interruttori a levetta e gli interruttori a pulsante sono i tipi più comuni di interruttori elettrici, caratterizzati da un meccanismo a leva o pulsante che può essere azionato per aprire o chiudere un circuito. Cambiano la funzione e lo stato di un sistema elettrico scambiando le posizioni. Solitamente sono costituiti da due contatti che si chiudono quando la leva o il pulsante viene spostato in una determinata posizione, consentendo la chiusura del circuito e il flusso di corrente. Quando la leva o il pulsante vengono spostati in un'altra posizione, i contatti si aprono, interrompendo il circuito e impedendo il flusso di corrente. Questi tipi di interruttori si trovano comunemente in apparecchi come lampade e bollitori.
Interruttori rotanti
Gli interruttori rotanti in genere hanno una manopola che può essere ruotata e ogni incremento o posizione dell'interruttore può controllare diverse parti di un sistema. La posizione finale di arresto della manopola determina il comando di controllo dell'interruttore. Oltre a selezionare l'apertura o la chiusura del circuito tramite contatti in diverse posizioni, gli interruttori rotanti possono anche controllare il flusso di corrente regolando le dimensioni dei resistori integrati. Ciò li rende adatti per controllare i cambiamenti di programma o impostare le velocità operative. Gli interruttori rotativi sono ampiamente utilizzati per il controllo del volume, il controllo della velocità della ventola e il controllo del tempo in elettrodomestici come lavatrici, forni e microonde.
Interruttori reed
A interruttore reed è un interruttore magnetico comunemente utilizzato nei circuiti elettronici. Sebbene non sia comunemente utilizzato quotidianamente, è un componente essenziale nel controllo dei circuiti per applicazioni quali automobili e allarmi per porte/finestre.
Gli interruttori reed sono costituiti da un involucro di vetro sigillato che contiene due reed ferromagnetici. Il contatto o la separazione delle lamelle è controllato da un campo magnetico esterno generato da un magnete permanente o da una bobina elettromagnetica, controllando così il flusso di corrente.
Gli interruttori Reed vengono generalmente utilizzati per rilevare se qualcosa è aperto o in movimento, ad esempio per rilevare lo stato aperto/chiuso di un cilindro o per il monitoraggio della sicurezza in porte e finestre. L'involucro di vetro dell'interruttore reed ne consente l'utilizzo in quasi tutti gli ambienti. Nello stato normalmente aperto, non consuma energia. Il metodo di controllo magnetico garantisce un funzionamento praticamente senza perdite, consentendo miliardi di operazioni di apertura e chiusura del circuito. Di conseguenza, gli interruttori reed hanno sviluppato rapidamente applicazioni in apparecchiature di test e misurazione, sistemi di sicurezza ed elettrodomestici. In futuro, potrebbero avere un mercato significativo in varie applicazioni.
Inoltre, gli interruttori possono essere classificati anche in base alle loro funzioni, incluso l'interruttore normalmente aperto (NO) menzionato in precedenza, che non consente il passaggio di corrente attraverso i suoi contatti nella sua normale posizione predefinita. Quando l'interruttore è attivato (ad esempio, premendo un pulsante), consente il flusso di corrente. D'altra parte, c'è l'interruttore normalmente chiuso (NC), in cui i contatti sono nella loro normale posizione predefinita, consentendo il flusso di corrente. Quando attivato, l'interruttore toglie alimentazione ai contatti, impedendo il passaggio di corrente. Gli interruttori NC sono comunemente utilizzati nei circuiti di protezione dell'arresto di emergenza.
Basati sul principio dei relè elettromagnetici che controllano il tempo, gli interruttori ritardati possono essere ulteriormente classificati in controllati dal suono, controllati dalla luce, controllati dal tocco, ecc. Questi sono spesso utilizzati negli interruttori tattili di ingresso-uscita, che si basano sulla forza di un metallo molla per ottenere la connessione e la disconnessione del circuito. Quando il pulsante dell'interruttore viene premuto leggermente, l'interruttore si accende e quando il pulsante viene rilasciato, l'interruttore si spegne. Attualmente, sia che tu stia utilizzando un clic del mouse o un touchscreen su uno smartphone, stai utilizzando un interruttore tattile.
Ultimi progressi tecnologici
Gli ultimi progressi tecnologici nella tecnologia degli interruttori elettrici si concentrano principalmente sul miglioramento del livello di intelligenza, sviluppando al tempo stesso continuamente miniaturizzazione, affidabilità, sicurezza, efficienza energetica e sostenibilità.
Essendo terminali di controllo che interagiscono direttamente con le persone, gli interruttori hanno fatto rapidi progressi in termini di intelligenza con lo sviluppo della tecnologia Internet of Things (IoT) e dell'intelligenza artificiale. I touchscreen e la programmabilità sono diventati più comuni, rendendo il processo di interazione del controllo manuale più fluido. In combinazione con la tecnologia di monitoraggio remoto e l’intelligenza artificiale, gli utenti possono monitorare e controllare lo stato degli interruttori elettrici in tempo reale e ottenere un controllo personalizzato degli elettrodomestici intelligenti attraverso la programmazione. Sistemi domestici intelligenti può apprendere le abitudini di vita e il controllo degli utenti interruttori intelligenti per automatizzare funzioni come l’aria condizionata o l’illuminazione.
Nuovi tipi di interruttori possono adattarsi a reti elettriche e sistemi industriali complessi, consentendo un utilizzo più efficiente dell’energia integrando tecnologie come la corrente continua ad alta tensione (HVDC). Gli interruttori di protezione digitali possono migliorare la sicurezza degli apparecchi elettrici. I pratici materiali avanzati consentono un basso consumo energetico, design ecologici e sostenibili. Si prevede che con la diffusione delle case intelligenti, il mercato degli interruttori intelligenti si espanderà gradualmente.
Dimensioni del mercato
Essendo un componente di controllo essenziale nel campo dell'elettronica, gli interruttori hanno una dimensione di mercato significativa. Secondo una ricerca precedente, il mercato globale degli interruttori elettrici ha raggiunto 14.1 miliardi di dollari nel 2022 e si prevede che raggiungerà circa 23.8 miliardi di dollari entro il 2032, con un CAGR del 5.37% durante il periodo di previsione dal 2023 al 2032.
In segmenti specifici, secondo Dataintelo, si prevede che il mercato globale degli interruttori intelligenti crescerà da 1.02 miliardi di dollari nel 2017 a 2.48 miliardi di dollari entro il 2030, con un CAGR del 10.5% dal 2017 al 2030. La crescita del mercato può essere attribuita alla crescente domanda di dispositivi domestici intelligenti, crescente consapevolezza del risparmio energetico e crescente adozione dell’Internet delle cose (IoT) nelle applicazioni residenziali e commerciali.
Tuttavia, gli elevati costi di installazione e la mancanza di competenze tecniche potrebbero frenare la crescita del mercato durante il periodo di previsione. Si prevede che il mercato globale degli interruttori reed raggiungerà 1427.05 milioni di dollari entro il 2028 da 888.7 milioni di dollari nel 2021, con un CAGR del 7% durante il periodo di previsione (2021-2028). Questa crescita è guidata dalla crescente domanda di interruttori reed in varie applicazioni automobilistiche come sensori airbag e sistemi di controllo automatico della velocità, dalla crescente necessità di sicurezza e protezione e dall'elevata affidabilità e durata di questi prodotti in ambienti difficili come il freddo o il caldo estremi.
Raccomandazioni per la selezione
Dopo aver acquisito le conoscenze di base sugli interruttori elettrici, è comunque importante prestare attenzione a parametri specifici quando si scelgono gli interruttori elettrici per garantire la compatibilità con la propria applicazione specifica. I parametri principali degli interruttori elettrici includono:
- Tensione nominale: Si riferisce alla tensione di sicurezza consentita per l'interruttore durante il normale funzionamento.
- Corrente nominale: Indica la corrente massima di sicurezza consentita attraverso l'interruttore quando è acceso. Il superamento di questo valore può causare un arco tra i due contatti.
- Resistenza di isolamento: Si riferisce al valore di resistenza tra il conduttore e le parti isolanti dell'interruttore. Il valore della resistenza di isolamento deve essere superiore a 100 MΩ.
- Resistenza di contatto: Si riferisce al valore di resistenza tra ciascuna coppia di contatti quando l'interruttore è nello stato aperto. In genere, è necessario che sia inferiore a 0.1-0.5 Ω ed è preferibile un valore inferiore.
- La tensione sopporta: Indica la tensione massima che l'interruttore può sopportare tra il conduttore e la terra
- Tutta la vita: Si riferisce al numero di volte in cui l'interruttore può funzionare in condizioni di lavoro normali. Generalmente, è necessario che sia circa 5,000-35,000 volte.
- Compatibilità: Garantire la compatibilità tra lo switch e l'ambiente del circuito esistente.
- Certificazione di sicurezza: Quando si producono e si acquistano interruttori, è importante scegliere prodotti che siano stati sottoposti alle certificazioni di sicurezza pertinenti, inclusa la norma IEC 60669-1:2017 della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC), lo standard internazionale per quadri e apparecchiature di controllo a bassa tensione IEC 60947-3 :2018, lo standard internazionale per il coordinamento elettrico e termico delle apparecchiature elettriche IEC 61140:2016, lo standard generale per gli interruttori elettrici pubblicato dagli Underwriters Laboratories (UL) UL 61058-1, lo standard europeo EN 60669-1, lo standard nazionale cinese GB 16915.1-2017 e lo standard industriale giapponese JIS C 4520-1:2014, ecc. Considera anche i requisiti politici della tua regione.
Sommario
Gli interruttori elettrici sono componenti cruciali per il controllo del funzionamento dei sistemi di alimentazione. Questo articolo ha fornito una panoramica delle conoscenze di base, dei tipi comuni, delle ricerche più recenti, delle dimensioni del mercato e dei consigli per la selezione degli switch. Ci auguriamo che questo articolo possa aiutarti a comprendere meglio questo importante componente, proprio come un interruttore apre un circuito elettrico.
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