1.2　低壓開關(guān)類電器

1.2.1　刀開關(guān)

（1）刀開關(guān)的用途

刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)，是一種帶有動觸點（觸刀），在閉合位置與底座上的靜觸點（靜插座、刀座）相接觸（或分離）的一種開關(guān)。它是手控電器中最簡單而使用又較廣泛的一種低壓電器。主要用于各種配電設(shè)備和供電電路，可作為非頻繁地接通和分斷容量不大的低壓供電線路之用，如照明線路或小型電動機線路。當能滿足隔離功能要求時，刀開關(guān)也可以用來隔離電源。

（2）刀開關(guān)的分類

根據(jù)工作條件和用途的不同，刀開關(guān)有不同的結(jié)構(gòu)形式，但工作原理是一致的。刀開關(guān)按極數(shù)可分為單極、雙極、三極和四極；按切換功能（位置數(shù)）可分為單投和雙投開關(guān)；按操作方式可分為中央手柄式和帶杠桿操作機構(gòu)式。

對于額定電流較小的刀開關(guān)，插座多用硬紫銅制成，依靠材料的彈性來產(chǎn)生接觸壓力；對于額定電流較大的刀開關(guān)，則要通過插座兩側(cè)加設(shè)彈簧片來增加接觸壓力。為使刀開關(guān)分斷時有利于滅弧，加快分斷速度，有帶速斷刀刃的刀開關(guān)與觸刀能速斷的刀開關(guān)，有時還裝有滅弧罩。

（3）刀開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

刀開關(guān)的種類很多，常用刀開關(guān)的外形如圖1-1所示，手柄操作式單極刀開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。

同一般開關(guān)電器比較，刀開關(guān)的觸刀相當于動觸點，而靜插座相當于靜觸點。當操作人員握住手柄，使觸刀繞鉸鏈支座轉(zhuǎn)動，插到靜插座內(nèi)的時候，就完成了接通操作。這時，鉸鏈支座、觸刀和靜插座就形成了一個電流通路。如果操作人員使觸刀繞鉸鏈支座做反方向轉(zhuǎn)動，脫離靜插座，電路就被切斷。

刀開關(guān)的圖形符號及文字符號如圖1-3所示。

（4）刀開關(guān)的選擇

①結(jié)構(gòu)形式的確定　選用刀開關(guān)時，首先應(yīng)根據(jù)其在電路中的作用和其在成套配電裝置中的安裝位置，確定其結(jié)構(gòu)形式。如果電路中的負載由低壓斷路器、接觸器或其他具有一定分斷能力的開關(guān)電器（包括負荷開關(guān)）來分斷，即刀開關(guān)僅僅用來隔離電源時，則只需選用沒有滅弧罩的產(chǎn)品；反之，如果刀開關(guān)必須分斷負載，就應(yīng)選用帶有滅弧罩，而且是通過杠桿操作的產(chǎn)品。此外，還應(yīng)根據(jù)操作位置、操作方式和接線方式來選用。

②規(guī)格的選擇　刀開關(guān)的額定電壓應(yīng)等于或大于電路的額定電壓。刀開關(guān)的額定電流一般應(yīng)等于或大于所分斷電路中各個負載額定電流的總和。若負載是電動機，就必須考慮電動機的啟動電流為額定電流的4～7倍，甚至更大，故應(yīng)選用額定電流大一級的刀開關(guān)。此外，還要考慮電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流（峰值）是否在該額定電流等級所對應(yīng)的電動穩(wěn)定性電流（峰值）以下。如果超出，就應(yīng)當選用額定電流更大一級的刀開關(guān)。

1.2.2　開啟式負荷開關(guān)

（1）開啟式負荷開關(guān)的用途與特點

開啟式負荷開關(guān)又叫膠蓋瓷底刀開關(guān)（俗稱膠蓋閘），是由刀開關(guān)和熔絲組合而成的一種電器。主要用作交流頻率為50Hz，額定電壓為單相220V、三相380V，額定電流至100A的電路中的總開關(guān)、支路開關(guān)以及電燈、電熱器等操作開關(guān)，作為手動不頻繁地接通與分斷有負載電器及小容量線路的短路保護之用的負荷開關(guān)。開啟式負荷開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、使用維修方便等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、礦山、交通、家庭等各個行業(yè)。

（2）開啟式負荷開關(guān)的分類

開啟式負荷開關(guān)的類型主要有HK1 、HK2、HK4和HK8等系列產(chǎn)品。按極數(shù)分為二極和三極兩種，二極式產(chǎn)品的額定電壓為220V（或250V），額定電流有10A、15A、30A三種（或10A、16A、32A、63A四種）；三極式產(chǎn)品的額定電壓為380V，額定電流有15A、30A、60A三種（或16A、32A、63A三種）。

（3）開啟式負荷開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

開啟式負荷開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖1-4所示，主要由瓷質(zhì)手柄、觸刀（又稱動觸點）、觸刀座、進線座、出線座、熔絲、瓷底座、上膠蓋、下膠蓋及緊固螺母等零件裝配而成。

開啟式負荷開關(guān)的全部導(dǎo)電零件都固定在一塊瓷底板上面。觸刀的一端固定在瓷質(zhì)手柄上，另一端固定在觸刀座上，并可繞著觸刀座上的鉸鏈轉(zhuǎn)動。操作人員手握瓷柄朝上推的時候，觸刀繞鉸鏈向上轉(zhuǎn)動，插入插座，將電路接通；反之，將瓷柄向下拉，觸刀就繞鉸鏈向下轉(zhuǎn)動，脫離插座，將電路切斷。

（4）開啟式負荷開關(guān)的選擇

①額定電壓的選擇　開啟式負荷開關(guān)用于照明電路時，可選用額定電壓為220V或250V的二極開關(guān)；用于小容量三相異步電動機時，可選用額定電壓為380V或500V的三極開關(guān)。

②額定電流的選擇　在正常的情況下，開啟式負荷開關(guān)一般可以接通或分斷其額定電流。因此，當開啟式負荷開關(guān)用于普通負載（如照明或電熱設(shè)備）時，負荷開關(guān)的額定電流應(yīng)等于或大于開斷電路中各個負載額定電流的總和。

當開啟式負荷開關(guān)被用于控制電動機時，考慮到電動機的啟動電流可達額定電流的4～7倍，因此不能按照電動機的額定電流來選用，而應(yīng)把開啟式負荷開關(guān)的額定電流選得大一些，換句話說，即負荷開關(guān)應(yīng)適當降低容量使用。根據(jù)經(jīng)驗，負荷開關(guān)的額定電流一般可選為電動機額定電流的3倍左右。

③熔絲的選擇

a.對于變壓器、電熱器和照明電路，熔絲的額定電流宜等于或稍大于實際負載電流。

b.對于配電線路，熔絲的額定電流宜等于或略小于線路的安全電流。

c.對于電動機，熔絲的額定電流一般為電動機額定電流的1.5～2.5倍。在重載啟動和全電壓啟動的場合，應(yīng)取較大的數(shù)值；而在輕載啟動和降壓啟動的場合，則應(yīng)取較小的數(shù)值。

1.2.3　封閉式負荷開關(guān)

（1）封閉式負荷開關(guān)的用途與特點

封閉式負荷開關(guān)是由刀開關(guān)和熔斷器組合而成的一種電器。

由于開啟式負荷開關(guān)的缺點在于它沒有滅弧裝置，而且觸點的斷開速度比較慢，以致在分斷大電流時，往往會有很大的電弧向外噴出，引起相間短路，甚至灼傷操作人員。如果能夠提高觸刀的通斷速度，在斷口處設(shè)置滅弧罩，并將整個開關(guān)本體裝在一個防護殼體內(nèi)，就可以極大地改善開關(guān)的通斷性能。封閉式負荷開關(guān)便是根據(jù)這個思路設(shè)計出來的。因此，封閉式負荷開關(guān)具有通斷性較好、操作方便和使用安全等優(yōu)點。

封閉式負荷開關(guān)主要用于工礦企業(yè)電氣裝置、農(nóng)村電力排灌及電熱和照明等各種配電設(shè)備中，供手動不頻繁接通、分斷電路及線路末端的短路保護之用，其中容量較小者（開關(guān)的額定電流為60A及以下的），還可用作電動機的不頻繁全壓啟動（又稱直接啟動）的控制開關(guān)。

（2）封閉式負荷開關(guān)的分類

封閉式負荷開關(guān)的類型主要有HH3、HH4、HH10、HH11和HH12等系列產(chǎn)品，按極數(shù)可分為兩極和三極兩種產(chǎn)品。HH3系列的額定電流有10A、15A、20A、30A、60A、100A、200A七種；HH4系列的額定電流有15A、30A、60A、100A、200A、300A、400A等七種；HH10系列的額定電流有10A、20A、30A、60A、100A五種；HH11系列的額定電流有100A、200A、300A、400A四種。

（3）封閉式負荷開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

封閉式負荷開關(guān)的種類很多，常用封閉式負荷開關(guān)的外形如圖1-5所示。

封閉式負荷開關(guān)的觸點及滅弧系統(tǒng)、熔斷器以及操作機構(gòu)這三部分共裝于一個防護外殼內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖1-6所示，主要由閘刀、夾座、熔斷器、鐵殼、速斷彈簧、轉(zhuǎn)軸和手柄等組成。

封閉式負荷開關(guān)的操作機構(gòu)都具有以下兩個特點：一是采用儲能合閘方式，即利用一根彈簧以執(zhí)行合閘和分閘機能，使開關(guān)的閉合和分斷速度都與操作速度無關(guān)，這既有助于改善開關(guān)的動作性能和滅弧性能，又能防止觸點停滯在中間位置上；二是設(shè)有聯(lián)鎖裝置，它可以保證開關(guān)合閘時不能打開箱蓋，而當箱蓋打開的時候，也不能將開關(guān)合閘，既有助于充分發(fā)揮外殼的防護作用，防止操作人員被電弧灼傷，又保證了更換熔絲等操作的安全。

（4）封閉式負荷開關(guān)的選擇

①額定電壓的選擇　當封閉式負荷開關(guān)用于控制一般照明、電熱電路時，開關(guān)的額定電流應(yīng)等于或大于被控制電路中各個負載額定電流之和。當用封閉式負荷開關(guān)控制異步電動機時，考慮到異步電動機的啟動電流為額定電流的4～7倍，故開關(guān)的額定電流應(yīng)為電動機額定電流的1.5倍左右。

②與控制對象的配合　由于封閉式負荷開關(guān)不帶過載保護，只有熔斷器用作短路保護，很可能因一相熔斷器熔斷，而導(dǎo)致電動機缺相運行（又稱單相運行）故障。另外，根據(jù)使用經(jīng)驗，用負荷開關(guān)控制大容量的異步電動機時，有可能發(fā)生弧光燒手事故。所以，一般只用額定電流為60A及以下等級的封閉式負荷開關(guān)，作為小容量異步電動機非頻繁直接啟動的控制開關(guān)。

另外，考慮到封閉式負荷開關(guān)配用的熔斷器的分斷能力一般偏低，所以它應(yīng)當裝在短路電流不太大的線路末端。

1.2.4　組合開關(guān)

（1）組合開關(guān)的用途與分類

組合開關(guān)（又稱轉(zhuǎn)換開關(guān)）實質(zhì)上也是一種刀開關(guān)，只不過一般刀開關(guān)的操作手柄是在垂直于其安裝面的平面內(nèi)向上或向下轉(zhuǎn)動的。而組合開關(guān)的操作手柄則是在平行于其安裝面的平面內(nèi)向左或向右轉(zhuǎn)動而已。組合開關(guān)由于其可實現(xiàn)多組觸點組合而得名，實際上是一種轉(zhuǎn)換開關(guān)。

組合開關(guān)一般用于電氣設(shè)備中，作為非頻繁地接通和分斷電路、換接電源和負載、測量三相電壓以及控制小容量異步電動機的正反轉(zhuǎn)和Y-△啟動等用。

常用的組合開關(guān)主要是HZ5系列、HZ10系列、HZ12系列、HZ15系列、3LB系列等產(chǎn)品。

（2）組合開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

組合開關(guān)的種類非常多，常用組合開關(guān)的外形和結(jié)構(gòu)如圖1-7所示，它主要由接線柱、絕緣桿、手柄、轉(zhuǎn)軸、彈簧、凸輪、絕緣墊板、動觸點、靜觸點等部件組成。

當手柄每轉(zhuǎn)過一定角度，就帶動與轉(zhuǎn)軸固定的動觸點分別與對應(yīng)的靜觸點接通和斷開。組合開關(guān)轉(zhuǎn)軸上裝有扭簧儲能機構(gòu)，可使開關(guān)迅速接通與斷開，其通斷速度與手柄旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)。組合開關(guān)的操作機構(gòu)分無限位和有限位兩種。觸點盒的下方有一塊供安裝用的鋼質(zhì)底板。

組合開關(guān)的圖形符號和文字符號如圖1-8所示。

（3）組合開關(guān)的選擇

組合開關(guān)是一種體積小、接線方式多、使用非常方便的開關(guān)電器。選擇組合開關(guān)時應(yīng)注意以下幾點：

①組合開關(guān)應(yīng)根據(jù)用電設(shè)備的電壓等級、容量和所需觸點數(shù)進行選用。組合開關(guān)用于一般照明、電熱電路時，其額定電流應(yīng)等于或大于被控制電路中各負載電流的總和；組合開關(guān)用于控制電動機時，其額定電流一般取電動機額定電流的1.5～2.5倍。

②組合開關(guān)接線方式很多，應(yīng)根據(jù)需要，正確地選擇相應(yīng)規(guī)格的產(chǎn)品。

③組合開關(guān)本身是不帶過載保護和短路保護的，如果需要這類保護，應(yīng)另設(shè)其他保護電器。

④雖然組合開關(guān)的電壽命比較高，但當操作頻率超過300次/h或負載功率因數(shù)低于規(guī)定值時，開關(guān)需要降低容量使用。否則，不僅會降低開關(guān)的使用壽命，有時還可能因持續(xù)燃弧而發(fā)生事故。

⑤一般情況下，當負載的功率因數(shù)小于0.5時，由于熄弧困難，不易采用HZ系列的組合開關(guān)。