电灯开关如何工作?

你家里的大多数房间都会有一个或多个墙壁开关,用来控制照明设备或电源插座。我们的嵌入式灯具、吊灯、吊灯和壁灯通常是通过翻开墙上的开关来关闭和打开的,通常是放在门口附近。在没有安装灯具的房间里,墙上的开关可能会控制一个插着落地灯的电源插座。我们通常不会过多考虑开关本身,但如果你想对系统进行维修或更换,了解一些关于墙壁开关的工作原理和不同种类的开关是很重要的。

用于控制灯具的墙壁开关只有三种:简单的单极(ON/OFF)开关,三路开关,和四路开关。每种类型都有不同的操作方式,包括拨动式、摇杆式和按钮式。它们也可能有调光器式的开关,允许对灯具的照明水平进行可变控制。选择一个能提供你所需功能的开关是很重要的。

单极(开/关)开关

单极开关是一种只在一个墙面上关闭或打开灯的开关。由于这个原因,它们有时被称为单一位置的开关。单极开关最容易被印在开关拨动杆上的ON/OFF标记所识别;其他类型的开关没有这些标记。

在技术上,这种简单的ON/OFF开关被称为单刀单掷(SPST)开关。单极意味着只有一条热线可以连接到它。单掷的意思是,当你翻转水平仪时,它只连接到另外一条出线–通往灯具或开关插座的线。

在单极开关中,开关内有一个带弹簧的金属门,可以打开和关闭通往灯具的电路。当你把电平拨到ON的位置时,闸门就会自动关闭,完成电路,并允许电源流经开关,继续流向灯具。当你把拨动杆拨到关的位置时,闸门打开,中断了流向灯具的电源。

开关的内部闸门有不同的设计。较早的类型是纯机械的,有一个由弹簧控制的金属臂。这些类型会因为弹簧失去弹性而磨损。20世纪60年代开发的一种类型的开关在内部使用一小瓶水银来导电。这些类型的开关在杠杆被翻转时没有 “啪 “的特征,而且它们比机械式快门开关要耐用得多。有时,这些开关在市场上被称为 “静音 “开关,其价格要高得多,但它们很少磨损。由于使用汞的风险,这些开关被逐步淘汰。现代开关不再有以前的咔嗒声,但它们的运行比老式咔嗒开关更安静。

三向开关

当你想从两个墙面上控制一个灯具时,比如在楼梯的顶部和底部,走廊的两端,或者在一个大房间的两个入口处,就可以使用三路开关。这种开关的控制杆上没有ON/OFF的标记。

除了一个绿色的接地螺丝,三通开关还有三个螺丝端子,它们的功能非常不同,取决于开关在电路配置中的位置。一个深色的螺丝终端,称为公共的,连接到热线上,从电源向开关供电,或者连接到热线上,向灯具供电。另外两个螺丝端子的颜色较浅(通常是黄铜),它们连接到一对电线,称为旅行器,在两个开关之间运行。

在内部,一个三向开关的机械结构形状像一个 “V”。V形的点是连接来自服务面板的热线(线路)或通往灯具的热线(负载线)的终端。两个开关之间的两根走线连接到与V型开关上的开臂相连的走线螺丝端子。

这实质上意味着有两种可能的途径可以使电流流向灯具。当转轮终端在内部排列时,灯是亮的,但当它们不在一起时,灯是关的。每当杠杆处于不同的位置时,就不存在任何通路,灯具就会保持黑暗。这种配置允许任何一个墙壁开关在任何时候打开或关闭灯具。

在技术术语中,一个三向开关被称为单极双掷(SPDT)开关。单极,同样意味着只有一条 “热 “线连接到它。但这个开关也有另外两根线与之相连,而双掷的意思是,翻转开关杆就会在两个开关之间的另外两根出线之间来回切换电路线。

四通开关

当你想从三个或更多的地方控制一个灯具时,就可以使用四路开关。许多家庭不需要这样的配置,但有一个大房间或宽敞的开放式平面图的大房子可能会发现从三个或更多的地方控制一个天花板灯是很有用的。例如,一盏大型天花板吊灯可以由一个开关控制在前门,另一个开关在通往附属车库的通道门处,第三个开关放在通往卧室的走廊尽头。或者,在一个长长的走廊里,用靠近每个卧室门的开关来控制走廊的灯光也很有用。

4路开关与一对三路开关一起使用,其中一个位于电路的前端,电源从源头输送到这里,另一个位于电源运行到灯具的地方。在这两个三路开关之间有一个或多个四路开关。

从外观上看,四路开关可以通过开关主体上的四个螺丝端子(除了绿色接地螺丝)来识别。这意味着有两根热线(或潜在的热线)从电源连接到它,在这种情况下,它是电路配置中从上游开关到达的旅行线。

理解一个四路开关和两个三路开关是如何一起工作,从所有三个地方控制一个灯具的,可能是很难想象的。从本质上讲,四路开关可以被认为是有一个 “X “形的内部机构,在两个三路开关之间已经建立的路径之间来回切换电气路径。因此,它可以逆转一条完整的通路,中断电流流动(从而使灯具关闭),或者逆转一条断开的通路,完成电路(从而使灯具打开)。换句话说,一个四通开关的作用是打开一个封闭的电气通路,或关闭一个开放的通路。

需要记住的两件事

如果你想用一个新的开关、一个定时开关或一个调光开关来取代你现有的一个开关,新的控制装置需要有和它所取代的开关一样的功能。也就是说,一个单极墙壁开关需要一个单极调光器或定时器,而一个三向墙壁开关需要一个三向调光器或定时器。然而,目前还没有四路调光器和定时器。在四路开关的配置中,你可以用调光器或定时器取代其中一个或两个三路开关,但四路开关需要保持一个简单的切换开关。

其次,重要的是要记住,在开关电路中,电源永远不会完全关闭–除非你在断路器上关闭电源。仅仅因为墙上的开关是关闭的,而灯具没有亮起,并不意味着电线没有携带电源。最好的做法是始终关闭断路器,即使你只是更换了一两个灯泡。这将消除有人通过翻动墙上的开关来打开灯具电源的可能性。

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