Conteúdo
1. Introdução
2. Introdução e tipos de switches comuns
3. Últimos avanços tecnológicos
4. Tamanho do mercado
5. Recomendações de seleção
6. Resumo
Introdução
Usamos uma infinidade de interruptores quase todos os dias, inclusive sempre que você deseja usar um carro, uma máquina de lavar, uma luz elétrica ou até mesmo ligar a tela do seu celular. Os interruptores são, sem dúvida, um dos componentes elétricos mais comuns que encontramos no nosso dia a dia. São dispositivos usados para conectar ou desconectar circuitos automática ou manualmente, interromper o fluxo de corrente ou alterar a direção da corrente em um circuito, controlando assim a partida e parada de equipamentos elétricos, selecionando programas ou controlando a transmissão de energia.
Este artigo explorará como funcionam os interruptores, tipos comuns, padrões de certificação de segurança relevantes e os mais recentes avanços tecnológicos na área.
Introdução e tipos comuns de switch
Quase todos os sistemas elétricos e eletrônicos usam pelo menos um interruptor para controlar as operações “ligado” e “desligado” do dispositivo. Simplificando, um interruptor controla um circuito ativando ou desativando todas ou algumas partes ou processos conectados a ele.
Os interruptores têm principalmente duas funções: abrir ou fechar circuitos e controlar a transmissão de energia, e geralmente possuem um ou mais contatos. O estado “fechado” de um contato indica condutividade, permitindo o fluxo de corrente, enquanto o estado “aberto” de uma chave indica não condutividade, formando um circuito aberto e impedindo o fluxo de corrente.
Embora esta funcionalidade possa parecer simples, ela gerou inúmeras versões para diferentes cenários de aplicação. A seguir apresentaremos os tipos mais comuns de switches e explicaremos brevemente seus princípios.
Interruptores de alternância e interruptores de botão
Chaves seletoras e chaves de botão são os tipos mais comuns de chaves elétricas, caracterizadas por uma alavanca ou mecanismo de botão que pode ser alternado para abrir ou fechar um circuito. Eles alteram a função e o estado de um sistema elétrico trocando de posição. Eles normalmente consistem em dois contatos, que fecham quando a alavanca ou botão é movido para uma determinada posição, permitindo que o circuito seja fechado e a corrente flua. Quando a alavanca ou botão é movido para outra posição, os contatos se abrem, interrompendo o circuito e impedindo o fluxo de corrente. Esses tipos de interruptores são comumente encontrados em aparelhos como lâmpadas e chaleiras.
Chaves rotativas
As chaves rotativas normalmente têm um botão que pode ser girado e cada incremento ou posição da chave pode controlar diferentes partes de um sistema. A posição de parada final do botão determina o comando de controle da chave. Além de selecionar a abertura ou fechamento do circuito através de contatos em diferentes posições, as chaves rotativas também podem controlar o fluxo de corrente ajustando o tamanho dos resistores integrados. Isto os torna adequados para controlar alterações de programas ou definir velocidades operacionais. Os interruptores rotativos são amplamente utilizados para controle de volume, controle de velocidade do ventilador e controle de tempo em aparelhos como máquinas de lavar, fornos e micro-ondas.
Interruptores Reed
A interruptor de palheta é uma chave magnética comumente usada em circuitos eletrônicos. Embora não seja comumente visto no dia a dia, é um componente essencial no controle de circuitos para aplicações como automóveis e alarmes de portas/janelas.
Os interruptores Reed consistem em uma caixa de vidro selada que contém duas palhetas ferromagnéticas. O contato ou separação das palhetas é controlado por um campo magnético externo gerado por um ímã permanente ou por uma bobina eletromagnética, controlando assim o fluxo de corrente.
Os interruptores Reed são normalmente usados para detectar se algo está aberto ou em movimento, como detectar o estado aberto/fechado de um cilindro ou para monitoramento de segurança em portas e janelas. A caixa de vidro do reed switch permite que ele seja usado em praticamente qualquer ambiente. No estado normalmente aberto, não consome energia. O método de controle magnético garante uma operação praticamente sem perdas, permitindo bilhões de operações de abertura e fechamento de circuitos. Como resultado, os interruptores reed desenvolveram rapidamente aplicações em equipamentos de teste e medição, sistemas de segurança e eletrodomésticos. No futuro, poderão ter um mercado significativo em diversas aplicações.
Além disso, as chaves também podem ser classificadas com base em suas funções, incluindo a chave normalmente aberta (NA) mencionada anteriormente, que não permite que a corrente passe por seus contatos em sua posição normal padrão. Quando a chave é ativada (por exemplo, pressionando um botão), ela permite o fluxo de corrente. Por outro lado, existe a chave normalmente fechada (NC), onde os contatos ficam na posição normal padrão, permitindo o fluxo de corrente. Quando ativada, a chave desconecta a alimentação dos contatos, evitando a passagem de qualquer corrente. As chaves NC são comumente usadas em circuitos de proteção de parada de emergência.
Com base no princípio dos relés eletromagnéticos que controlam o tempo, os interruptores de atraso podem ser classificados em controlados por som, controlados por luz, controlados por toque, etc. mola para conseguir conexão e desconexão do circuito. Quando o botão do interruptor é pressionado levemente, o interruptor é ligado e quando o botão é liberado, o interruptor é desligado. Atualmente, quer você esteja usando um clique do mouse ou uma tela sensível ao toque em um smartphone, você está usando um botão de toque.
Últimos avanços tecnológicos
Os mais recentes avanços tecnológicos na tecnologia de interruptores elétricos concentram-se principalmente na melhoria do nível de inteligência, ao mesmo tempo em que se desenvolve continuamente em miniaturização, confiabilidade, segurança, eficiência energética e sustentabilidade.
Como um terminal de controle que interage diretamente com as pessoas, os switches progrediram rapidamente em termos de inteligência com o desenvolvimento da tecnologia da Internet das Coisas (IoT) e da inteligência artificial. As telas sensíveis ao toque e a programabilidade tornaram-se mais comuns, tornando o processo de interação de controle manual mais suave. Combinado com tecnologia de monitoramento remoto e IA, os usuários podem monitorar e controlar o status dos interruptores elétricos em tempo real e obter controle personalizado de eletrodomésticos inteligentes por meio de programação. Sistemas domésticos inteligentes pode aprender os hábitos de vida e controle dos usuários interruptores inteligentes para automatizar funções como ar condicionado ou iluminação.
Novos tipos de interruptores podem adaptar-se a redes de energia complexas e sistemas industriais, permitindo uma utilização mais eficiente da energia através da integração de tecnologias como a corrente contínua de alta tensão (HVDC). Os interruptores de proteção digitais podem aumentar a segurança dos aparelhos elétricos. Materiais avançados e práticos permitem baixo consumo de energia e designs ecológicos e sustentáveis. Espera-se que, com a popularização das casas inteligentes, o mercado de switches inteligentes se expanda gradualmente.
Tamanho do mercado
Como um componente de controle essencial no campo da eletrônica, os interruptores têm um tamanho de mercado significativo. De acordo com pesquisas de precedência, o mercado global de interruptores elétricos atingiu US$ 14.1 bilhões em 2022 e deverá atingir cerca de US$ 23.8 bilhões até 2032, com um CAGR de 5.37% durante o período de previsão de 2023 a 2032.
Em segmentos específicos, segundo a Dataintelo, o mercado global de switches inteligentes deverá crescer de US$ 1.02 bilhão em 2017 para US$ 2.48 bilhões até 2030, com um CAGR de 10.5% de 2017 a 2030. O crescimento do mercado pode ser atribuído ao aumento a demanda por dispositivos domésticos inteligentes, a crescente conscientização sobre a conservação de energia e a crescente adoção da Internet das Coisas (IoT) em aplicações residenciais e comerciais.
No entanto, os elevados custos de instalação e a falta de conhecimentos técnicos podem restringir o crescimento do mercado durante o período de previsão. O mercado global de interruptores reed deverá atingir US$ 1427.05 milhões até 2028, de US$ 888.7 milhões em 2021, com um CAGR de 7% durante o período de previsão (2021-2028). Este crescimento é impulsionado pela crescente demanda por interruptores reed em diversas aplicações automotivas, como sensores de airbag e sistemas de controle de cruzeiro, pela crescente necessidade de segurança e proteção e pela alta confiabilidade e durabilidade desses produtos em ambientes adversos, como frio ou calor extremos.
Recomendações de seleção
Depois de compreender o conhecimento básico sobre chaves elétricas, ainda é importante prestar atenção a parâmetros específicos ao escolher chaves elétricas para garantir a compatibilidade com sua aplicação específica. Os principais parâmetros dos interruptores elétricos incluem:
- Tensão nominal: Refere-se à tensão segura permitida para a chave durante a operação normal.
- corrente nominal: Indica a corrente segura máxima permitida para passar pelo comutador quando ligado. Exceder este valor pode causar arco voltaico entre os dois contatos.
- Resistência de isolamento: Refere-se ao valor da resistência entre o condutor e as partes de isolamento da chave. O valor da resistência de isolamento deve estar acima de 100MΩ.
- Contato de resistência: Refere-se ao valor da resistência entre cada par de contatos quando a chave está no estado aberto. Geralmente, é necessário estar abaixo de 0.1-0.5Ω e um valor menor é preferido.
- Tensão suporta: Indica a tensão máxima que a chave pode suportar entre o condutor e o terra
- Vida: Refere-se ao número de vezes que o interruptor pode operar em condições normais de trabalho. Geralmente, é necessário cerca de 5,000-35,000 vezes.
- Compatibilidade: Garanta a compatibilidade entre o switch e o ambiente do circuito existente.
- Certificação de segurança: Ao produzir e comprar interruptores, é importante escolher produtos que tenham sido submetidos a certificações de segurança relevantes, incluindo a norma IEC 60669-1:2017 da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), a norma internacional para equipamentos de manobra e controle de baixa tensão IEC 60947-3 :2018, o padrão internacional para coordenação elétrica e térmica de equipamentos elétricos IEC 61140:2016, o padrão geral para interruptores elétricos publicado pelos Underwriters Laboratories (UL) UL 61058-1, o padrão europeu EN 60669-1, o padrão nacional chinês GB 16915.1-2017 e o padrão industrial japonês JIS C 4520-1:2014, etc. Considere também os requisitos da política de sua região.
Resumo
Chaves elétricas são componentes cruciais para controlar a operação de sistemas de energia. Este artigo forneceu uma visão geral do conhecimento básico, tipos comuns, pesquisas mais recentes, tamanho do mercado e recomendações de seleção para switches. Esperamos que este artigo possa ampliar sua compreensão sobre esse importante componente, assim como um interruptor abre um circuito elétrico.
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