1.6 開關電器

開關電器屬于配電電器，用于電能的分配和小型電器設備的控制，被廣泛應用于各類設備上。它包括刀開關、負荷開關、斷路器和漏電保護開關等。

1.6.1 刀開關

刀開關又稱閘刀開關，常用于手動控制、容量較小、啟動不頻繁的電器設備及隔離電源，其實物圖如圖1-22所示，常用的有瓷底式刀開關和封閉式負荷開關。

① 瓷底式刀開關：又稱膠蓋閘刀開關，是由刀開關和熔絲組合而成的一種電器，其內部結構如圖1-23所示。刀開關作為手動不頻繁地接通和分斷電路用，熔絲作為保護用。刀開關結構簡單，使用維修方便，價栺便宜，在小容量電動機中得到廣泛應用。

② 封閉式負荷開關：負荷開關是刀開關上加裝快速分斷機構和簡單的滅弧裝置，以保證可靠分斷電流。封閉式負荷開關又稱鐵殼開關，是由刀開關、熔斷器、速斷彈簧等組成的，幵裝在金屬殼內，其結構如圖1-24所示。開關采用側面手柄操作，幵設有機械連鎖裝置，使箱蓋打開時不能合閘，合閘時箱蓋不能打開，保證了用電安全。手柄與底座間的速斷彈簧使開關通斷動作迅速，滅弧性能好，因此可用于粉塵飛揚的場所。

1.6.2 低壓斷路器

低壓斷路器（又稱為自動開關）可用來分配電能、不頻繁啟動電動機、對供電線路及電動機等進行保護。用于正常情況下的接通和分斷操作以及嚴重過載、短路及欠壓等故障時的自動切斷電路，在分斷故障電流后，一般不需要更換零件，且具有較大的接通和分斷能力，因而獲得了廣泛應用。低壓斷路器按用途分有配電（照明）、限流、滅磁、漏電保護等幾種；按動作時間分有一般型和快速型；按結構分有框架式（萬能式DW系列）和塑料外殼式（裝置式DZ系列），其實物圖如圖1-25所示。

1.結構

低壓斷路器主要由觸點系統、滅弧裝置、保護裝置和操作機構等組成。低壓斷路器的觸點系統一般由主觸點、弧觸點和輔助觸點組成。滅弧裝置采用柵片滅弧方法，滅弧柵一般由長短不同的鋼片交叉組成，放置在是由絕緣材料組成的滅弧室內，構成低壓斷路器的滅弧裝置。保護裝置由各類脫扣器（過流、失電及熱脫扣器等）構成，以實現短路、失壓、過載等保護功能。低壓斷路器有較完善的保護裝置，但構造復雜，價栺較貴，維修麻煩。

2.工作原理

低壓斷路器的工作原理如圖1-26所示。圖中，低壓斷路器的3副主觸點串聯在被保護的三相主電路中，由于搭鉤鉤住彈簧，使主觸點保持閉合狀態。當線路正常工作時，電磁脫扣器中線圈所產生的吸力不能將它的銜鐵吸合。當線路發生短路時，電磁脫扣器的吸力增加，將銜鐵吸合，幵撞擊杠桿把搭鉤頂上去，在彈簧的作用下切斷主觸點，實現了短路保護；當線路上電壓下降或失去電壓時，欠電壓脫扣器的吸力減小或失去吸力，銜鐵被彈簧拉開，撞擊杠桿把搭鉤頂開，切斷主觸點，實現了失壓保護；當線路過載時，熱脫扣器的雙金屬片受熱彎曲，也把搭鉤頂開，切斷主觸點，實現了過載保護。

3.常用低壓斷路器

目前，常用的低壓斷路器有塑殼式斷路器和框架式斷路器。塑殼式斷路器是低壓配電線路及電動機控制和保護中的一種常用的開關電器，其常用型號有DZ5和DZ10系列。DZ5-20表示額定電流為20 A的DZ5系列塑殼式低壓斷路器，如圖1-27所示。框架式斷路器常見型號有DW10、DW4、DW7等系列。目前在工廠、企業最常用的是DW10系列，它的額定電壓為交流380 V、直流440 V，額定電流有200 A、400 A、600 A、1 000 A、1 500 A、2 500 A及4 000A共7個等級。操作方式有直接手柄式杠桿操作、電磁鐵操作和電動機操作等，其中2 500 A和4 000 A需要的操作力太大，所以只能用電動機來代替人工操作。DZ系列低壓斷路器的動作時間低于0.02 s，DW系列低壓斷路器的動作時間大于0.02 s。

4.選型

對于不頻繁啟動的籠型電動機，只要在電網允許范圍內，都可首先考慮采用斷路器直接啟動，這樣可以大大節約電能，還沒有噪聲。低壓斷路器的選型要求如下。

① 額定電壓不小于安裝地點電網的額定電壓。

② 額定電流不小于長期通過的最大負荷電流。

③ 極數和結構形式應符合安裝條件、保護性能及操作方式的要求。

1.6.3 漏電保護開關

漏電保護開關是一種最常用的漏電保護電器中其實物圖如圖1-28所示。它既能控制電路的通與斷，又能保證其控制的線路或設備發生漏電或人身觸電時迅速自動掉閘，切斷電源，從而保證線路或設備的正常運行及人身安全。

1.結構

漏電保護開關由零序電流互感器、漏電脫扣器和開關裝置3部分組成。零序電流互感器用于檢測漏電電流；漏電脫扣器將檢測到的漏電電流與一個預定基準值比較，從而判斷漏電保護開關是否動作；開關裝置通過漏電脫扣器的動作來控制被保護電路的閉合或分斷。

2.保護原理

漏電保護開關的原理圖如圖1-29所示。正常情況下，漏電保護開關所控制的電路沒有發生漏電和人身觸電等接地故障時，（為相線上的電流，為零線上的電流），故零序電流互感器的二次回路沒有感應電流信號輸出，也就是檢測到的漏電電流為零，開關保持在閉合狀態，線路正常供電。當電路中有人觸電或設備發生漏電時，因為，而，所以，，通過零序電流互感器鐵芯的磁通，故零序電流互感器的次級線圈感生漏電信號，漏電信號輸入到電子開關輸入端，促使電子開關導通，磁力線圈通電產生吸力斷開電源，完成人身觸電或漏電保護。

3.技術參數

漏電保護開關的技術參數如下。

① 額定電壓（V），規定為220 V或380 V。

② 額定電流（A），被保護電路允許通過的最大電流，即開關主觸點允許通過的最大電流。

③ 額定動作電流（m A），漏電保護開關必須動作跳開時的漏電電流。

④ 額定不動作電流（m A），開關不應動作的漏電電流，一般為額定動作電流的一半。

⑤ 動作時間（s），從發生漏電到開關動作斷開的時間，快速型在0.2 s以下，延時型一般為0.2～2 s。

⑥ 消耗功率（W），開關內部元件正常情況下所消耗的功率。

4.選型

漏電保護開關的選型主要根據其額定電壓、額定電流以及額定動作電流和動作時間等幾個主要參數來選擇。選用漏電保護開關時，其額定電壓應與電路工作電壓相符。漏電保護開關額定電流必須大于電路最大工作電流。對于帶有短路保護裝置的漏電保護開關，其極限通斷能力必須大于電路的短路電流。漏電動作電流及動作時間的選擇可按線路泄漏電流大小選擇，也可按分級保護方式選擇。

在正常條件下，家庭用戶的線路、臨時接線板、電鉆、吸塵器、電鋸等均可安裝漏電動作電流為30 m A、動作時間為0.1 s的漏電保護開關。在狹窄的危險場所使用220 V手持電動工具，或在發生人身觸電后同時可能發生二次性傷害的地方（如在高空作業或在河岸邊）使用電氣工具，可安裝漏電動作電流為15 m A、動作時間在0.1 s以內的漏電保護開關。