1.2 低压开关类电器
1.2.1 刀开关
（1）刀开关的用途
刀开关又称闸刀开关，是一种带有动触点（触刀），在闭合位置与底座上的静触点（静插座、刀座）相接触（或分离）的一种开关。它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器。主要用于各种配电设备和供电电路，可作为非频繁地接通和分断容量不大的低压供电线路之用，如照明线路或小型电动机线路。当能满足隔离功能要求时，刀开关也可以用来隔离电源。
（2）刀开关的分类
根据工作条件和用途的不同，刀开关有不同的结构形式，但工作原理是一致的。刀开关按极数可分为单极、双极、三极和四极；按切换功能（位置数）可分为单投和双投开关；按操作方式可分为中央手柄式和带杠杆操作机构式。
对于额定电流较小的刀开关，插座多用硬紫铜制成，依靠材料的弹性来产生接触压力；对于额定电流较大的刀开关，则要通过插座两侧加设弹簧片来增加接触压力。为使刀开关分断时有利于灭弧，加快分断速度，有带速断刀刃的刀开关与触刀能速断的刀开关，有时还装有灭弧罩。
（3）刀开关的基本结构与工作原理
刀开关的种类很多，常用刀开关的外形如图1-1所示，手柄操作式单极刀开关的结构如图1-2所示。
图1-1 常用刀开关的外形
图1-2 手柄操作式单极刀开关的结构
1—手柄；2—进线接线柱；3—静插座；4—触刀；5—铰链支座；6—出线接线柱；7—绝缘底板
同一般开关电器比较，刀开关的触刀相当于动触点，而静插座相当于静触点。当操作人员握住手柄，使触刀绕铰链支座转动，插到静插座内的时候，就完成了接通操作。这时，铰链支座、触刀和静插座就形成了一个电流通路。如果操作人员使触刀绕铰链支座做反方向转动，脱离静插座，电路就被切断。
刀开关的图形符号及文字符号如图1-3所示。
图1-3 刀开关的图形符号及文字符号
（4）刀开关的选择
①结构形式的确定 选用刀开关时，首先应根据其在电路中的作用和其在成套配电装置中的安装位置，确定其结构形式。如果电路中的负载由低压断路器、接触器或其他具有一定分断能力的开关电器（包括负荷开关）来分断，即刀开关仅仅用来隔离电源时，则只需选用没有灭弧罩的产品；反之，如果刀开关必须分断负载，就应选用带有灭弧罩，而且是通过杠杆操作的产品。此外，还应根据操作位置、操作方式和接线方式来选用。
②规格的选择 刀开关的额定电压应等于或大于电路的额定电压。刀开关的额定电流一般应等于或大于所分断电路中各个负载额定电流的总和。若负载是电动机，就必须考虑电动机的启动电流为额定电流的4～7倍，甚至更大，故应选用额定电流大一级的刀开关。此外，还要考虑电路中可能出现的最大短路电流（峰值）是否在该额定电流等级所对应的电动稳定性电流（峰值）以下。如果超出，就应当选用额定电流更大一级的刀开关。
1.2.2 开启式负荷开关
（1）开启式负荷开关的用途与特点
开启式负荷开关又叫胶盖瓷底刀开关（俗称胶盖闸），是由刀开关和熔丝组合而成的一种电器。主要用作交流频率为50Hz，额定电压为单相220V、三相380V，额定电流至100A的电路中的总开关、支路开关以及电灯、电热器等操作开关，作为手动不频繁地接通与分断有负载电器及小容量线路的短路保护之用的负荷开关。开启式负荷开关具有结构简单、价格低廉、使用维修方便等优点，目前已广泛应用于工业、农业、矿山、交通、家庭等各个行业。
（2）开启式负荷开关的分类
开启式负荷开关的类型主要有HK1 、HK2、HK4和HK8等系列产品。按极数分为二极和三极两种，二极式产品的额定电压为220V（或250V），额定电流有10A、15A、30A三种（或10A、16A、32A、63A四种）；三极式产品的额定电压为380V，额定电流有15A、30A、60A三种（或16A、32A、63A三种）。
（3）开启式负荷开关的基本结构与工作原理
开启式负荷开关的结构如图1-4所示，主要由瓷质手柄、触刀（又称动触点）、触刀座、进线座、出线座、熔丝、瓷底座、上胶盖、下胶盖及紧固螺母等零件装配而成。
开启式负荷开关的全部导电零件都固定在一块瓷底板上面。触刀的一端固定在瓷质手柄上，另一端固定在触刀座上，并可绕着触刀座上的铰链转动。操作人员手握瓷柄朝上推的时候，触刀绕铰链向上转动，插入插座，将电路接通；反之，将瓷柄向下拉，触刀就绕铰链向下转动，脱离插座，将电路切断。
图1-4 开启式负荷开关的结构
1—胶盖；2—触刀；3—出线座；4—瓷底座；5—熔丝；6—夹座；7—进线座
（4）开启式负荷开关的选择
①额定电压的选择 开启式负荷开关用于照明电路时，可选用额定电压为220V或250V的二极开关；用于小容量三相异步电动机时，可选用额定电压为380V或500V的三极开关。
②额定电流的选择 在正常的情况下，开启式负荷开关一般可以接通或分断其额定电流。因此，当开启式负荷开关用于普通负载（如照明或电热设备）时，负荷开关的额定电流应等于或大于开断电路中各个负载额定电流的总和。
当开启式负荷开关被用于控制电动机时，考虑到电动机的启动电流可达额定电流的4～7倍，因此不能按照电动机的额定电流来选用，而应把开启式负荷开关的额定电流选得大一些，换句话说，即负荷开关应适当降低容量使用。根据经验，负荷开关的额定电流一般可选为电动机额定电流的3倍左右。
③熔丝的选择
a.对于变压器、电热器和照明电路，熔丝的额定电流宜等于或稍大于实际负载电流。
b.对于配电线路，熔丝的额定电流宜等于或略小于线路的安全电流。
c.对于电动机，熔丝的额定电流一般为电动机额定电流的1.5～2.5倍。在重载启动和全电压启动的场合，应取较大的数值；而在轻载启动和降压启动的场合，则应取较小的数值。
1.2.3 封闭式负荷开关
（1）封闭式负荷开关的用途与特点
封闭式负荷开关是由刀开关和熔断器组合而成的一种电器。
由于开启式负荷开关的缺点在于它没有灭弧装置，而且触点的断开速度比较慢，以致在分断大电流时，往往会有很大的电弧向外喷出，引起相间短路，甚至灼伤操作人员。如果能够提高触刀的通断速度，在断口处设置灭弧罩，并将整个开关本体装在一个防护壳体内，就可以极大地改善开关的通断性能。封闭式负荷开关便是根据这个思路设计出来的。因此，封闭式负荷开关具有通断性较好、操作方便和使用安全等优点。
封闭式负荷开关主要用于工矿企业电气装置、农村电力排灌及电热和照明等各种配电设备中，供手动不频繁接通、分断电路及线路末端的短路保护之用，其中容量较小者（开关的额定电流为60A及以下的），还可用作电动机的不频繁全压启动（又称直接启动）的控制开关。
（2）封闭式负荷开关的分类
封闭式负荷开关的类型主要有HH3、HH4、HH10、HH11和HH12等系列产品，按极数可分为两极和三极两种产品。HH3系列的额定电流有10A、15A、20A、30A、60A、100A、200A七种；HH4系列的额定电流有15A、30A、60A、100A、200A、300A、400A等七种；HH10系列的额定电流有10A、20A、30A、60A、100A五种；HH11系列的额定电流有100A、200A、300A、400A四种。
（3）封闭式负荷开关的基本结构与工作原理
封闭式负荷开关的种类很多，常用封闭式负荷开关的外形如图1-5所示。
图1-5 封闭式负荷开关的外形
封闭式负荷开关的触点及灭弧系统、熔断器以及操作机构这三部分共装于一个防护外壳内，其结构如图1-6所示，主要由闸刀、夹座、熔断器、铁壳、速断弹簧、转轴和手柄等组成。
图1-6 封闭式负荷开关的结构
1—闸刀（动触刀）；2—夹座（静触座）；3—熔断器；4—铁壳；5—速断弹簧；6—转轴；7—手柄
封闭式负荷开关的操作机构都具有以下两个特点：一是采用储能合闸方式，即利用一根弹簧以执行合闸和分闸机能，使开关的闭合和分断速度都与操作速度无关，这既有助于改善开关的动作性能和灭弧性能，又能防止触点停滞在中间位置上；二是设有联锁装置，它可以保证开关合闸时不能打开箱盖，而当箱盖打开的时候，也不能将开关合闸，既有助于充分发挥外壳的防护作用，防止操作人员被电弧灼伤，又保证了更换熔丝等操作的安全。
（4）封闭式负荷开关的选择
①额定电压的选择 当封闭式负荷开关用于控制一般照明、电热电路时，开关的额定电流应等于或大于被控制电路中各个负载额定电流之和。当用封闭式负荷开关控制异步电动机时，考虑到异步电动机的启动电流为额定电流的4～7倍，故开关的额定电流应为电动机额定电流的1.5倍左右。
②与控制对象的配合 由于封闭式负荷开关不带过载保护，只有熔断器用作短路保护，很可能因一相熔断器熔断，而导致电动机缺相运行（又称单相运行）故障。另外，根据使用经验，用负荷开关控制大容量的异步电动机时，有可能发生弧光烧手事故。所以，一般只用额定电流为60A及以下等级的封闭式负荷开关，作为小容量异步电动机非频繁直接启动的控制开关。
另外，考虑到封闭式负荷开关配用的熔断器的分断能力一般偏低，所以它应当装在短路电流不太大的线路末端。
1.2.4 组合开关
（1）组合开关的用途与分类
组合开关（又称转换开关）实质上也是一种刀开关，只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直于其安装面的平面内向上或向下转动的。而组合开关的操作手柄则是在平行于其安装面的平面内向左或向右转动而已。组合开关由于其可实现多组触点组合而得名，实际上是一种转换开关。
组合开关一般用于电气设备中，作为非频繁地接通和分断电路、换接电源和负载、测量三相电压以及控制小容量异步电动机的正反转和Y-△启动等用。
常用的组合开关主要是HZ5系列、HZ10系列、HZ12系列、HZ15系列、3LB系列等产品。
（2）组合开关的基本结构与工作原理
组合开关的种类非常多，常用组合开关的外形和结构如图1-7所示，它主要由接线柱、绝缘杆、手柄、转轴、弹簧、凸轮、绝缘垫板、动触点、静触点等部件组成。
图1-7 组合开关的外形和结构
1—接线柱；2—绝缘杆；3—手柄；4—转轴；5—弹簧；6—凸轮；7—绝缘垫板；8—动触点；9—静触点
当手柄每转过一定角度，就带动与转轴固定的动触点分别与对应的静触点接通和断开。组合开关转轴上装有扭簧储能机构，可使开关迅速接通与断开，其通断速度与手柄旋转速度无关。组合开关的操作机构分无限位和有限位两种。触点盒的下方有一块供安装用的钢质底板。
组合开关的图形符号和文字符号如图1-8所示。
图1-8 组合开关的图形符号及文字符号
（3）组合开关的选择
组合开关是一种体积小、接线方式多、使用非常方便的开关电器。选择组合开关时应注意以下几点：
①组合开关应根据用电设备的电压等级、容量和所需触点数进行选用。组合开关用于一般照明、电热电路时，其额定电流应等于或大于被控制电路中各负载电流的总和；组合开关用于控制电动机时，其额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
②组合开关接线方式很多，应根据需要，正确地选择相应规格的产品。
③组合开关本身是不带过载保护和短路保护的，如果需要这类保护，应另设其他保护电器。
④虽然组合开关的电寿命比较高，但当操作频率超过300次/h或负载功率因数低于规定值时，开关需要降低容量使用。否则，不仅会降低开关的使用寿命，有时还可能因持续燃弧而发生事故。
⑤一般情况下，当负载的功率因数小于0.5时，由于熄弧困难，不易采用HZ系列的组合开关。