Tipos de interruptores

Descripción

Los interruptores mecánicos pueden clasificarse en diferentes tipos en función de varios factores como el método de actuación (manual, interruptores de límite y de proceso), el número de contactos (interruptores de un solo contacto y de varios contactos), el número de polos y lanzamientos (SPST, DPDT, SPDT, etc.), funcionamiento y construcción (pulsador, palanca, rotativo, joystick, etc), en función del estado (interruptores momentáneos y bloqueados), etc.

En función del número de polos y lanzamientos, los interruptores se clasifican en los siguientes tipos. El polo representa el número de circuitos de potencia individuales que pueden ser conmutados. La mayoría de los interruptores se diseñan con uno, dos o tres polos y se denominan unipolares, bipolares y tripolares.

El número de tiros representa el número de estados a los que puede pasar la corriente a través del interruptor. La mayoría de los interruptores están diseñados para tener uno o dos tiros que se designan como interruptores de un solo tiro y de doble tiro.

Interruptor unipolar de un solo tiro (SPST)

• Este es el interruptor básico de encendido y apagado que consiste en un contacto de entrada y un contacto de salida.
• Conmuta un solo circuito y puede hacer (ON) o romper (OFF) la carga.
• Los contactos de SPST pueden ser configuraciones normalmente abiertas o normalmente cerradas .

Interruptor unipolar de doble tiro (SPDT)

• Este interruptor tiene tres terminales, uno es el contacto de entrada y los dos restantes son los contactos de salida.
• Esto significa que consta de dos posiciones ON y una posición OFF.
• En la mayoría de los circuitos, estos interruptores se utilizan como conmutación para conectar la entrada entre dos opciones de salidas.
• El contacto que se conecta a la entrada por defecto se denomina contacto normalmente cerrado y el contacto que se conectará durante la operación ON es un contacto normalmente abierto.

Interruptor de doble polo y simple tiro (DPST)

• Este interruptor consta de cuatro terminales, dos contactos de entrada y dos contactos de salida.
• Se comporta como dos configuraciones SPST separadas, operando al mismo tiempo.
• Sólo tiene una posición ON, pero puede accionar los dos contactos simultáneamente, de forma que cada contacto de entrada se conectará a su correspondiente contacto de salida.
• En posición OFF ambos interruptores están en estado abierto.
• Este tipo de interruptores se utiliza para controlar dos circuitos diferentes a la vez.
• Además, los contactos de este interruptor pueden ser configuraciones normalmente abiertas o normalmente cerradas.

Interruptor de doble polo y doble tiro (DPDT)

• Este es un interruptor doble ON/OFF que consta de dos posiciones ON.
• Tiene seis terminales,dos son contactos de entrada y los cuatro restantes son los contactos de salida.
• Se comporta como una configuración de dos SPDT separados, que funcionan al mismo tiempo.
• Dos contactos de entrada están conectados a un conjunto de contactos de salida en una posición y en otra posición, los contactos de entrada están conectados al otro conjunto de contactos de salida.

Interruptor pulsador

• Es un interruptor de contacto momentáneo que hace o rompe la conexión mientras se aplica presión (o cuando se pulsa el botón).
• Generalmente, esta presión es suministrada por un botón presionado por el dedo de alguien.
• Este botón vuelve a su posición normal, una vez que se elimina la presión.
• El mecanismo de resorte interno acciona estos dos estados (presionado y liberado) de un pulsador.
• Se compone de contactos fijos y móviles, de los cuales los contactos fijos están conectados en serie con el circuito a conmutar mientras que los contactos móviles están unidos con un pulsador.
• Los pulsadores se clasifican principalmente en pulsadores normalmente abiertos, normalmente cerrados y de doble efecto como se muestra en la figura anterior.
• Los pulsadores de doble efecto se utilizan generalmente para controlar dos circuitos eléctricos.

Interruptor de palanca

• Un interruptor de palanca se acciona manualmente (o se empuja hacia arriba o hacia abajo) mediante un mango mecánico, una palanca o un mecanismo de balanceo. Estos se utilizan comúnmente como interruptores de control de luz.
• La mayoría de estos interruptores vienen con dos o más posiciones de palanca que están en las versiones de interruptor SPDT, SPST, DPST y DPDT. Estos se utilizan para la conmutación de altas corrientes (hasta 10 A) y también se puede utilizar para la conmutación de pequeñas corrientes.
• Estos están disponibles en diferentes clasificaciones, tamaños y estilos y se utilizan para diferentes tipos de aplicaciones. La condición de ON puede ser cualquiera de sus posiciones de nivel, sin embargo, por convención la hacia abajo es la posición cerrada o ON.

Interruptor de límite

• Los esquemas de control de un interruptor de límite se muestran en la figura anterior , en la que se presentan cuatro variedades de interruptores de límite.
• Algunos interruptores son operados por la presencia de un objeto o por la ausencia de objetos o por el movimiento de la máquina en lugar de la operación de la mano humana. Estos interruptores se denominan interruptores de límite.
• Estos interruptores constan de un brazo tipo parachoques accionado por un objeto. Cuando este brazo parachoques se acciona, hace que los contactos del interruptor cambien de posición.

Interruptores de flotador

• Los interruptores de flotador se utilizan principalmente para controlar las motobombas de CC y CA según el líquido o el agua de un tanque o sumidero.
• Este interruptor se acciona cuando el flotador (u objeto flotante) se mueve hacia abajo o hacia arriba en función del nivel de agua en un tanque.
• Este movimiento del flotador del conjunto de varilla o cadena y contrapeso hace que se abran o cierren los contactos eléctricos. Otra forma de interruptor de flotador es el interruptor de tipo bombilla de mercurio que no consiste en ninguna disposición de varilla o cadena de flotador.
• Esta bombilla consiste en contactos de mercurio de forma que cuando el nivel del líquido sube o baja, el estado de los contactos también cambia.
• El símbolo del interruptor de flotador de bola se muestra en la figura anterior. Estos interruptores de flotador pueden ser del tipo normalmente abierto o normalmente cerrado.

Interruptores de flujo

• Se utilizan principalmente para detectar el movimiento del flujo de líquido o aire a través de una tubería o conducto. El interruptor de flujo de aire (o un microinterruptor) está construido por una acción rápida.
• Este microinterruptor está unido a un brazo de metal .A este brazo de metal, se conecta una pieza fina de plástico o metal.
• Cuando una gran cantidad de aire pasa a través de la pieza de metal o plástico, provoca el movimiento del brazo metálico y, por lo tanto, acciona los contactos del interruptor.
• Los interruptores de flujo de líquido están diseñados con una paleta que se inserta a través del flujo de líquido en una tubería. Cuando el líquido fluye por la tubería, la fuerza ejercida contra la paleta cambia la posición de los contactos.
• La figura anterior muestra el símbolo del interruptor utilizado tanto para el flujo de aire como para el flujo de líquido. El símbolo de la bandera en el interruptor indica la paleta que detecta el flujo o el movimiento del líquido.
• Estos interruptores vuelven a tener configuraciones de tipo normalmente abierto o normalmente cerrado.

Interruptores de presión



• Estos interruptores se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales para detectar la presión de sistemas hidráulicos y dispositivos neumáticos.
• En función del rango de presión a medir, estos presostatos se clasifican en presostato de membrana, presostato de fuelle metálico y presostato de pistón.
• En todos estos tipos, el elemento de detección de la presión acciona un conjunto de contactos (que pueden ser contactos bipolares o unipolares).
• Este símbolo de interruptor consiste en un semicírculo conectado a una línea en la que la parte plana indica un diafragma. Estos interruptores pueden tener configuraciones de tipo normalmente abierto o normalmente cerrado.

Interruptores de temperatura



• El elemento sensor de calor más común es la banda bimetálica que funciona según el principio de expansión térmica.
• Las tiras bimetálicas se fabrican con dos metales distintos (que tienen diferentes tasas de expansión térmica) y se unen entre sí.
• Los contactos del interruptor se accionan cuando la temperatura hace que la tira se doble o se enrolle. Otro método de funcionamiento del interruptor de temperatura es utilizar un tubo de vidrio de mercurio.
• Cuando el bulbo se calienta, el mercurio en el tubo se expande y entonces genera presión para operar los contactos.

Interruptor de palanca de mando



• Los interruptores de palanca de mando son dispositivos de control accionados manualmente y utilizados principalmente en equipos de control portátiles.
• Se compone de una palanca que se mueve libremente en más de un eje de movimiento.
• Dependiendo del movimiento de la palanca empujada, se accionan uno o más contactos del interruptor.
• Son ideales para bajar, subir y activar movimientos a la izquierda y a la derecha.
• Se utilizan para maquinaria de construcción, controles de cable y grúas. El símbolo del joystick se muestra a continuación.

Interruptores rotativos



• Se utilizan para conectar una línea con una de muchas líneas.
• Ejemplos de estos interruptores son los selectores de rango en los equipos de medición eléctrica, los selectores de canal en los dispositivos de comunicación y los selectores de banda en las radios multibanda.
• Se compone de uno o más contactos móviles (pomo) y más de un contacto estacionario.
• Estos interruptores vienen con diferentes arreglos de contactos tales como un solo polo de 12 vías, 3 polos de 4 vías, 2 polos de 6 vías y 4 polos de 3 vías.

Interruptores electrónicos

Los interruptores electrónicos son generalmente llamados como interruptores de estado sólido porque no hay partes móviles físicas y por lo tanto la ausencia de contactos físicos. La mayoría de los aparatos están controlados por interruptores semiconductores, como los accionamientos de motores y los equipos de climatización.

Hay diferentes tipos de interruptores de estado sólido disponibles en el mercado actual con diferentes tamaños y clasificaciones. Algunos de estos interruptores de estado sólido incluyen transistores, SCRs, MOSFETs, TRIACs e IGBTs.

Transistores bipolares

Un transistor permite el paso de la corriente o la bloquea de forma similar al funcionamiento de un interruptor normal.

En los circuitos de conmutación, el transistor funciona en modo de corte para la condición de OFF o bloqueo de corriente y en modo de saturación para la condición de ON. La región activa del transistor no se utiliza para aplicaciones de conmutación.



Tanto los transistores NPN como los PNP funcionan o se ponen en ON cuando se les suministra una corriente de base suficiente. Cuando una pequeña corriente fluye a través del terminal de base suministrada por un circuito de conducción (conectado entre la base y el emisor), hace que se ponga en ON el camino colector-emisor.

Y se pone en OFF cuando se elimina la corriente de base y la tensión de base se reduce a un ligero valor negativo. Aunque utiliza una pequeña corriente de base, es capaz de transportar corrientes mucho más altas a través del camino colector-emisor.

Diodo de potencia

Un diodo puede realizar operaciones de conmutación entre sus estados de alta y baja impedancia. Para la construcción de los diodos se utilizan materiales semiconductores como el silicio y el germanio.

Por lo general, los diodos de potencia se construyen utilizando silicio para poder hacer funcionar el dispositivo a corrientes más altas y temperaturas de unión más elevadas. Se construyen uniendo materiales semiconductores de tipo p y n para formar la unión PN. Tiene dos terminales, el ánodo y el cátodo.



Cuando el ánodo se hace positivo con respecto al cátodo y mediante la aplicación de un voltaje mayor que el nivel de umbral, la unión PN se polariza hacia delante y comienza a conducir (como un interruptor ON). Cuando el terminal del cátodo se hace positivo con respecto al ánodo, la unión PN se polariza hacia atrás y bloquea el flujo de corriente (como el interruptor OFF).

MOSFET

El transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico (MOSFET) es un dispositivo de conmutación unipolar y de alta frecuencia. Es el dispositivo de conmutación más utilizado en aplicaciones de electrónica de potencia. Tiene tres terminales: drenaje (salida), fuente (común) y puerta (entrada).

Es un dispositivo controlado por tensión, es decir, mediante el control de la tensión de entrada (puerta a fuente), se controla la resistencia entre el drenaje y la fuente, lo que determina el estado de encendido y apagado del dispositivo.



Los MOSFET pueden ser dispositivos de canal P o de canal N. El MOSFET de canal N se pone en ON aplicando una VGS positiva con respecto a la fuente (siempre que la VGS sea mayor que la tensión de umbral).

El MOSFET de canal P funciona de forma similar al MOSFET de canal N pero utiliza la polaridad inversa de las tensiones. Tanto VGS como VDD son negativos con respecto a la fuente para encender el MOSFET de canal P.

IGBT

El IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) combina las diversas ventajas del transistor de potencia de unión bipolar y del MOSFET de potencia. Al igual que un MOSFET, es un dispositivo controlado por tensión y tiene una menor caída de tensión en estado ON (menor que la del MOSFET y más cercana a la del transistor de potencia).

Es un dispositivo semiconductor de conmutación de alta velocidad de tres terminales. Estos terminales son el emisor, el colector y la puerta.



De forma similar al MOSFET, el IGBT puede encenderse aplicando una tensión positiva (mayor que la tensión umbral) entre la puerta y el emisor. El IGBT puede encenderse reduciendo la tensión entre la puerta y el emisor a cero. En la mayoría de los casos se necesita una tensión negativa para reducir las pérdidas de apagado y apagar el IGBT de forma segura.

SCR

Un Rectificador Controlado de Silicio (SCR) es el dispositivo de conmutación de alta velocidad más utilizado para aplicaciones de control de potencia. Es un dispositivo unidireccional como un diodo, que consta de tres terminales, a saber, el ánodo, el cátodo y la puerta.

Un SCR se enciende y se apaga mediante el control de su entrada de la puerta y las condiciones de polarización de los terminales del ánodo y el cátodo. El SCR está formado por cuatro capas de P y N alternas, de forma que los límites de cada capa forman las uniones J1, J2 y J3.



Triac (o TRIode AC) es un dispositivo de conmutación bidireccional que es un circuito equivalente a la conexión de dos SCRs espalda con espalda con un terminal de puerta.

Su capacidad para controlar la potencia de CA en ambos picos positivos y negativos de la forma de onda de tensión a menudo hace que estos dispositivos se utilicen en los controladores de velocidad del motor, reguladores de luz, sistemas de control de presión, accionamientos de motor y otros equipos de control de CA.



DIAC

Un DIAC (o interruptor de CA de diodo) es un dispositivo de conmutación bidireccional y consta de dos terminales que no se denominan ánodo y cátodo. Esto significa que un DIAC puede ser operado en cualquier dirección, independientemente de la identificación de los terminales. Esto indica que el DIAC puede utilizarse en cualquier dirección.



Cuando se aplica una tensión a través de un DIAC, éste funciona en modo de bloqueo hacia delante o en modo de bloqueo hacia atrás a menos que la tensión aplicada sea inferior a la tensión de ruptura. Una vez que la tensión se incrementa más que la tensión de ruptura, se produce la ruptura de avalancha y el dispositivo comienza a conducir.

Tiristor de Puerta Desactivada

Un GTO (Tiristor de Puerta Desactivada) es un dispositivo de conmutación semiconductor bipolar. Tiene tres terminales como ánodo, cátodo y puerta. Como su nombre indica, este dispositivo de conmutación es capaz de apagarse a través del terminal de la puerta.

Un GTO se enciende aplicando una pequeña corriente positiva en la puerta que desencadena el modo de conducción y se apaga mediante un impulso negativo en la puerta. El símbolo de GTO consiste en flechas dobles en el terminal de puerta que representa el flujo bidireccional de la corriente a través del terminal de puerta.