二、開關(guān)電器

開關(guān)電器主要用于低壓配電系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)中，對電路和電氣設(shè)備進行不頻繁地接通或分斷控制電路或直接控制小容量電動機，也可以用來隔離或自動切斷電源而起到保護作用。開關(guān)電器應(yīng)用十分廣泛，種類很多，主要包括刀開關(guān)、組合開關(guān)、低壓斷路器等。

1.刀開關(guān)

刀開關(guān)是具有刀形觸片的各類開關(guān)電器的總稱，可分為不帶熔斷器式和帶熔斷器式兩大類，用于隔離電源和無負載情況下的電路轉(zhuǎn)換，其中后者還具有短路保護功能。常用的刀開關(guān)有開啟式負荷開關(guān)和封閉式負荷開關(guān)兩種。

開啟式負荷開關(guān)又稱瓷底膠蓋刀開關(guān)，它由刀開關(guān)和熔斷器組合而成，常用作照明電路的電源開關(guān)或用于5.5kW以下三相異步電動機不頻繁啟動和停止的控制開關(guān)。常用的開啟式負荷開關(guān)有HK1、HK2系列，如圖1-1所示。

開啟式負荷開關(guān)具有實用方便，價格低廉等優(yōu)點。但在控制電動機時易出現(xiàn)一相熔絲熔斷，電動機由于缺相運行而燒壞的現(xiàn)象，且該開關(guān)無滅弧裝置，分斷大電流時產(chǎn)生的電弧很大，易出現(xiàn)人身安全事故，現(xiàn)已逐漸被塑料外殼式低壓斷路器取代。

封閉式負荷開關(guān)是將一個三極刀開關(guān)與3個熔斷器串聯(lián)組裝在一個鐵殼內(nèi)，故又稱鐵殼開關(guān)。封閉式負荷開關(guān)可用于配電電路中作電源開關(guān)、手動不頻繁地接通或斷開帶負荷電路，還可作為小型異步電動機的非頻繁全壓啟動的控制開關(guān)。常用的封閉式負荷開關(guān)有HH系列，如圖1-2所示。

負荷開關(guān)在選用時的注意事項：

①負荷開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于或等于負載的額定電壓。

②對于照明或電熱電路，負荷開關(guān)的額定電流等于或大于被控制電路中各負載的額定電流之和。

③對于電動機電路，根據(jù)經(jīng)驗，開啟式負荷開關(guān)的額定電流一般是電動機額定電流的3倍；封閉式負荷開關(guān)的額定電流一般是電動機額定電流的1.5倍。

④為保證可靠滅弧及用電安全，封閉式負荷開關(guān)不宜用于電流超過60A以上負載的控制。

負荷開關(guān)在安裝時的注意事項：

①負荷開關(guān)不準橫裝或倒裝，更不允許將開關(guān)放在地面上使用，而必須垂直地安裝在控制柜或開關(guān)板上；開啟式負荷開關(guān)閘刀在合閘狀態(tài)時，手柄應(yīng)朝上，不準倒裝或平裝。

②負荷開關(guān)安裝接線時，應(yīng)注意電源進線和出線不能接反。開啟式負荷開關(guān)電源進線應(yīng)接在靜觸點一邊的進線端（進線座在上方），而用電設(shè)備應(yīng)接在動觸點一邊的出線端（出線座在下方），即“上進下出”，不準顛倒，以方便更換熔斷器及確保用電安全。封閉式負荷開關(guān)接線時，電源線接在靜觸座的接線端上，負載則接在熔斷器一端，不得接反，確保操作安全。

③封閉式負荷開關(guān)安裝時應(yīng)保證外殼可靠接地，以防漏電而發(fā)生意外。

2.組合開關(guān)

組合開關(guān)因其可實現(xiàn)多組觸點組合，故又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)，是一種變形刀開關(guān)，結(jié)構(gòu)上用動觸片代替了閘刀，以左右旋轉(zhuǎn)代替刀開關(guān)的上下分合動作，有單極、雙極和多極之分。組合開關(guān)安裝尺寸小，操作方便，多用于不頻繁接通和斷開電路，或無電切換電路。例如，用作機床照明電路的控制開關(guān)，或5kW以下小容量電動機的啟動、停止和正反轉(zhuǎn)控制。

常用的組合開關(guān)型號有HZ等系列。圖1-3（a）、（b）所示為HZ-10/3型組合開關(guān)的外形與結(jié)構(gòu)，其圖形符號如圖1-3（c）所示。HZ-10/3型組合開關(guān)共有三副靜觸片，每一副靜觸片的一邊固定在絕緣墊板上，另一邊則伸出盒外，并附有接線螺釘，以便和電源及用電器相連接。3個動觸片裝在另外的絕緣墊板上，并套在方軸上，通過手柄可使方軸作90°的正反向轉(zhuǎn)動，并帶動3個動觸片分別與對應(yīng)的三副靜觸片保持接通或斷開。在開關(guān)轉(zhuǎn)軸上裝有扭簧儲能機構(gòu)，使開關(guān)能快速閉合或分斷，有效地抑制了電弧過大。

組合開關(guān)在選用時，可根據(jù)電壓等級、額定電流大小和所需觸點數(shù)選定。

3.低壓斷路器

低壓斷路器，簡稱斷路器。它是一種既可用來接通和分斷負載電路，又具有電路自動保護功能的低壓電器，用于電動機或其他用電設(shè)備做不頻繁通斷操作的電路轉(zhuǎn)換。低壓斷路器具有多種保護功能，當(dāng)電路發(fā)生過載、短路、欠電壓、失電壓等非正常情況時，能自動切斷與它串聯(lián)的電路，有效地保護故障電路中的用電設(shè)備。漏電保護斷路器除具備一般斷路器的功能外，還可以在電路出現(xiàn)漏電（如人觸電）時自動切斷電路進行保護。由于低壓斷路器具有動作電流可調(diào)、分斷能力高、操作方便、安全等優(yōu)點，在各種電氣控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

（1）低壓斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理

低壓斷路器主要由操作機構(gòu)、觸點系統(tǒng)、滅弧裝置、保護裝置（各種脫扣器）及外殼等組成。圖1-4所示為常見自動空氣開關(guān)的外形。

圖1-5所示為低壓斷路器的工作原理圖及圖形符號。其中，圖1-5（a）中的2是自動空氣斷路器的三對主觸點，與被保護的三相主電路相串聯(lián)。

當(dāng)電路正常工作，按下接通按鈕時，在外力的作用下，鎖鏈3克服彈簧1的斥力，將固定在鎖鏈上的動觸點與靜觸點閉合，鎖鏈鉤住搭鉤4，主電路處于接通狀態(tài)。

當(dāng)主電路發(fā)生短路或產(chǎn)生較大電流時，電磁脫扣器6中線圈所產(chǎn)生的電磁吸合力隨之增大，直至將銜鐵8吸合，并推動杠桿7，把搭鉤4頂離。在彈簧1的作用下主觸點斷開，切斷主電路，起到保護作用。

當(dāng)電路電壓嚴重下降或消失時，欠電壓脫扣器11中的吸力減少或失去吸力，銜鐵10被彈簧9拉開，推動杠桿7，將搭鉤4頂開，斷開主觸點。

當(dāng)電路發(fā)生一般過載時，過載電流雖不能使電磁脫扣器6動作，但能使產(chǎn)生一定的熱量，使雙金屬片12受熱向上彎曲，將杠桿7推動，鎖鏈3與搭鉤4脫開，斷開主觸點，從而起到保護作用。

（2）智能化低壓斷路器

隨著電氣設(shè)備的智能化發(fā)展，對低壓斷路器的性能有了更高的要求，新型智能化的斷路器成為發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)斷路器的保護功能是利用了熱效應(yīng)或電磁效應(yīng)原理，通過機械結(jié)構(gòu)動作來實現(xiàn)的。智能化的斷路器采用了以微處理器或單片機為核心的智能控制器（智能脫扣器），它不僅具有普通斷路器的各種保護功能，同時還具有實時顯示電路中各種電氣參數(shù)（如電流、電壓、功率因數(shù)等），對電路進行在線監(jiān)測、試驗、自診斷和通信等功能；還能夠?qū)Ω鞣N保護功能的動作參數(shù)進行顯示、設(shè)置和修改。將電路動作時的故障參數(shù)存儲在非易失存儲器中以便查詢。智能化斷路器的原理框圖如圖1-6所示。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的智能化斷路器有框架式和塑料外殼式兩種。框架式斷路器主要用于智能化自動配電系統(tǒng)中的主斷路器；塑料外殼式斷路器主要用在配電網(wǎng)絡(luò)中分配電能和作為電路及配電設(shè)備的控制和保護，也可用作三相籠形異步電動機的控制。圖1-7所示為CFW45系列智能型框架斷路器。

（3）低壓斷路器的類型及其主要參數(shù)

低壓斷路器的分類方式有多種，按極數(shù)可分為：單極、兩極、三極和四極；按保護形式可分為：電磁脫扣器式、熱脫扣器式、復(fù)合脫扣器式和無脫扣器式，其中以復(fù)合脫扣器式最為常用；按分斷時間可分為：一般式和快速式（先于脫扣機構(gòu)動作，脫扣時間在0.02s以內(nèi)）；按結(jié)構(gòu)形式可分為：塑殼式、框架式和模塊式等。

目前，國內(nèi)常用的塑料外殼式斷路器有DZ5、DZ10、DZ15、DZ20、DW10、DW15等系列，低壓斷路器的型號意義如下：

低壓斷路器的主要技術(shù)參數(shù)除額定電壓、額定電流（脫扣額定電流）之外，還有：

①殼架等級額定電流是指同一規(guī)格的斷路器中能裝的最大脫扣器額定電流。

②額定極限短路分斷能力（ICN）是指斷路器在規(guī)定試驗電壓及其他規(guī)定條件下的極限短路分斷電流值，可用預(yù)期短路電流表示。

③額定運行短路分斷能力（ICS）是指斷路器在規(guī)定試驗電壓及其他規(guī)定條件下的一種比ICN小的分斷電流值，不同使用類別下的ICS和ICN標(biāo)準比例關(guān)系的數(shù)據(jù)系列可查閱相關(guān)手冊。

選用低壓斷路器的一般原則：

①低壓斷路器的額定電壓不低于電路的額定電壓。

②低壓斷路器的額定電流不小于負載電流。

③熱脫扣器的整定電流不小于負載額定電流。

④極限分斷能力不小于電路中最大短路電流。

⑤電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流應(yīng)大于負載電路正常工作時的最大電流。保護電動機時，電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流為電動機啟動電流的1.7倍。

⑥欠壓脫扣器額定電壓應(yīng)等于電路額定電壓。