Рубильники и переключатели предназначены для ручного непосредственного или дистанционного замыкания, размыкания или переключения электрических цепей. Они рассчитаны на отключение незначительных токов и при наличии соответствующих дугогасящих устройств допускают отключение тока до (1,00... 1,25)/ном.
Рубильники и переключатели выполняют на токи от 100 А и выше. Отдельные серии этих устройств, главным образом постоянного тока, выпускаются на токи до 10 кА. Изготовляют рубильники и на малые токи (5... 10 А). Рубильники и переключатели бывают одно-, двух- и трехполюсными. Их основными элементами являются неподвижные вырубные контакты 2 (рис. 1), подвижные контакты (ножи) 4, закрепленные шарнирно в других неподвижных контактах (стойках 5), дугогасящее устройство 3 и привод. Монтируются рубильники на изоляционных основаниях 6, 11. Конструкция рубильника предусматривает присоединение проводов сзади или спереди. На левых частях рис. 1, а, в показаны общие схемы рубильников, на правых — их контактные группы.
Привод может осуществляться при помощи центральной рукоятки 1 (рис. 1, б), боковой рукоятки 1 (рис. 1, а) через вал 7, центральной рукоятки через систему рычагов 9, 10 (рис. 1, в).
Важнейшей частью рубильника являются контакты. В подавляющем большинстве случаев в этих аппаратах находят применение врубные контакты. В рубильниках на малые токи контактное нажатие обеспечивается за счет пружинящих свойств материала губок, а на токи от 100 А и выше — стальными пружинами. С увеличением нажатия падает переходное сопротивление, но увеличивается износ контактов из-за трения, что является ограничивающим для силы нажатия фактором.
Рис. 1. Конструкции рубильников: а — рубильник с боковой рукояткой и дугогасящей камерой; б, в — рубильники с центральным рычажным приводом и дугогасящими контактами; 1 — рукоятки, 2 — неподвижные контакты; 3 — дугогасящее устройство; 4 — ножи; 5 — стойки; 6, 11 — основания; 7— вал; 8 — пружина; 9, 10 — система рычагов; 12 — дугогасящие контакты
Гашение дуги постоянного тока при малых токах (до 75 А) происходит за счет ее механического растягивания расходящимися ножами. При больших токах гашение осуществляется в основном за счет перемещения дуги под действием электродинамических сил контура тока (детали рубильника, дуга). Уменьшение длины ножа ведет к возрастанию напряженности магнитного поля и электродинамических сил, что повышает отключающую способность рубильника. Рациональной является такая длина ножа, при которой обеспечивается надежное гашение тока до 75 А.
Гашение электрической дуги при однофазном токе напряжением 220 В и при трехфазном токе напряжением 380 и 500 В осуществляется в основном за счет околокатодных явлений, имеющих место при переходе тока через нуль. Уже при расстоянии между контактами около 2 мм дуга надежно гасится. Длину ножа в рубильниках переменного тока ввиду этого следует выбирать не из условий гашения дуги, а исходя из механических условий.
При монтаже рубильников в распределительных ящиках или в закрытых распределительных устройствах малого объема актуальным становится вопрос ограничения размеров дуги. Необходимо, чтобы оставшиеся после погасания дуги ионизированные газы не вызывали перекрытия на корпус или между токоведущими частями. В таких случаях рубильники снабжаются различного рода дугогасящими камерами.
Исследования и опыт показали, что для создания малогабаритных рубильников и переключателей, обладающих надежной коммутационной способностью в пределах своих номинальных токов, необходимо применение дугогасящих камер. Эффективной следует считать камеру с дугогасящей решеткой.
Дугогасящие контакты 12 могут применяться в рубильниках постоянного тока при токах свыше 100 А и во всех рубильниках переменного тока, в которых скорость расхождения контактов и их зазор не влияют заметно на условия гашения дуги. Дугогасящие контакты, выключаясь последними, служат здесь для защиты главных ножей от обгорания.
Рубильники на большие токи (свыше 1 000 А) выполняются с несколькими параллельными ножами путем набора соответствующего числа блоков. Достоинством такого способа блочного конструирования является необходимость отработки только одного блока. При переменном токе следует учитывать, что вследствие близости отдельных пластин ток между ними распределяется неравномерно. Номинальный ток рубильника растет при этом не пропорционально числу пластин, а медленнее. Например, при трех параллельных элементах на 1 000 А каждый номинальный ток рубильника будет 2 500 А.