1.6 开关电器

开关电器属于配电电器，用于电能的分配和小型电器设备的控制，被广泛应用于各类设备上。它包括刀开关、负荷开关、断路器和漏电保护开关等。

1.6.1 刀开关

刀开关又称闸刀开关，常用于手动控制、容量较小、启动不频繁的电器设备及隔离电源，其实物图如图1-22所示，常用的有瓷底式刀开关和封闭式负荷开关。

① 瓷底式刀开关：又称胶盖闸刀开关，是由刀开关和熔丝组合而成的一种电器，其内部结构如图1-23所示。刀开关作为手动不频繁地接通和分断电路用，熔丝作为保护用。刀开关结构简单，使用维修方便，价栺便宜，在小容量电动机中得到广泛应用。

② 封闭式负荷开关：负荷开关是刀开关上加装快速分断机构和简单的灭弧装置，以保证可靠分断电流。封闭式负荷开关又称铁壳开关，是由刀开关、熔断器、速断弹簧等组成的，幵装在金属壳内，其结构如图1-24所示。开关采用侧面手柄操作，幵设有机械连锁装置，使箱盖打开时不能合闸，合闸时箱盖不能打开，保证了用电安全。手柄与底座间的速断弹簧使开关通断动作迅速，灭弧性能好，因此可用于粉尘飞扬的场所。

1.6.2 低压断路器

低压断路器（又称为自动开关）可用来分配电能、不频繁启动电动机、对供电线路及电动机等进行保护。用于正常情况下的接通和分断操作以及严重过载、短路及欠压等故障时的自动切断电路，在分断故障电流后，一般不需要更换零件，且具有较大的接通和分断能力，因而获得了广泛应用。低压断路器按用途分有配电（照明）、限流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间分有一般型和快速型；按结构分有框架式（万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式DZ系列），其实物图如图1-25所示。

1.结构

低压断路器主要由触点系统、灭弧装置、保护装置和操作机构等组成。低压断路器的触点系统一般由主触点、弧触点和辅助触点组成。灭弧装置采用栅片灭弧方法，灭弧栅一般由长短不同的钢片交叉组成，放置在是由绝缘材料组成的灭弧室内，构成低压断路器的灭弧装置。保护装置由各类脱扣器（过流、失电及热脱扣器等）构成，以实现短路、失压、过载等保护功能。低压断路器有较完善的保护装置，但构造复杂，价栺较贵，维修麻烦。

2.工作原理

低压断路器的工作原理如图1-26所示。图中，低压断路器的3副主触点串联在被保护的三相主电路中，由于搭钩钩住弹簧，使主触点保持闭合状态。当线路正常工作时，电磁脱扣器中线圈所产生的吸力不能将它的衔铁吸合。当线路发生短路时，电磁脱扣器的吸力增加，将衔铁吸合，幵撞击杠杆把搭钩顶上去，在弹簧的作用下切断主触点，实现了短路保护；当线路上电压下降或失去电压时，欠电压脱扣器的吸力减小或失去吸力，衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆把搭钩顶开，切断主触点，实现了失压保护；当线路过载时，热脱扣器的双金属片受热弯曲，也把搭钩顶开，切断主触点，实现了过载保护。

3.常用低压断路器

目前，常用的低压断路器有塑壳式断路器和框架式断路器。塑壳式断路器是低压配电线路及电动机控制和保护中的一种常用的开关电器，其常用型号有DZ5和DZ10系列。DZ5-20表示额定电流为20 A的DZ5系列塑壳式低压断路器，如图1-27所示。框架式断路器常见型号有DW10、DW4、DW7等系列。目前在工厂、企业最常用的是DW10系列，它的额定电压为交流380 V、直流440 V，额定电流有200 A、400 A、600 A、1 000 A、1 500 A、2 500 A及4 000A共7个等级。操作方式有直接手柄式杠杆操作、电磁铁操作和电动机操作等，其中2 500 A和4 000 A需要的操作力太大，所以只能用电动机来代替人工操作。DZ系列低压断路器的动作时间低于0.02 s，DW系列低压断路器的动作时间大于0.02 s。

4.选型

对于不频繁启动的笼型电动机，只要在电网允许范围内，都可首先考虑采用断路器直接启动，这样可以大大节约电能，还没有噪声。低压断路器的选型要求如下。

① 额定电压不小于安装地点电网的额定电压。

② 额定电流不小于长期通过的最大负荷电流。

③ 极数和结构形式应符合安装条件、保护性能及操作方式的要求。

1.6.3 漏电保护开关

漏电保护开关是一种最常用的漏电保护电器中其实物图如图1-28所示。它既能控制电路的通与断，又能保证其控制的线路或设备发生漏电或人身触电时迅速自动掉闸，切断电源，从而保证线路或设备的正常运行及人身安全。

1.结构

漏电保护开关由零序电流互感器、漏电脱扣器和开关装置3部分组成。零序电流互感器用于检测漏电电流；漏电脱扣器将检测到的漏电电流与一个预定基准值比较，从而判断漏电保护开关是否动作；开关装置通过漏电脱扣器的动作来控制被保护电路的闭合或分断。

2.保护原理

漏电保护开关的原理图如图1-29所示。正常情况下，漏电保护开关所控制的电路没有发生漏电和人身触电等接地故障时，（为相线上的电流，为零线上的电流），故零序电流互感器的二次回路没有感应电流信号输出，也就是检测到的漏电电流为零，开关保持在闭合状态，线路正常供电。当电路中有人触电或设备发生漏电时，因为，而，所以，，通过零序电流互感器铁芯的磁通，故零序电流互感器的次级线圈感生漏电信号，漏电信号输入到电子开关输入端，促使电子开关导通，磁力线圈通电产生吸力断开电源，完成人身触电或漏电保护。

3.技术参数

漏电保护开关的技术参数如下。

① 额定电压（V），规定为220 V或380 V。

② 额定电流（A），被保护电路允许通过的最大电流，即开关主触点允许通过的最大电流。

③ 额定动作电流（m A），漏电保护开关必须动作跳开时的漏电电流。

④ 额定不动作电流（m A），开关不应动作的漏电电流，一般为额定动作电流的一半。

⑤ 动作时间（s），从发生漏电到开关动作断开的时间，快速型在0.2 s以下，延时型一般为0.2～2 s。

⑥ 消耗功率（W），开关内部元件正常情况下所消耗的功率。

4.选型

漏电保护开关的选型主要根据其额定电压、额定电流以及额定动作电流和动作时间等几个主要参数来选择。选用漏电保护开关时，其额定电压应与电路工作电压相符。漏电保护开关额定电流必须大于电路最大工作电流。对于带有短路保护装置的漏电保护开关，其极限通断能力必须大于电路的短路电流。漏电动作电流及动作时间的选择可按线路泄漏电流大小选择，也可按分级保护方式选择。

在正常条件下，家庭用户的线路、临时接线板、电钻、吸尘器、电锯等均可安装漏电动作电流为30 m A、动作时间为0.1 s的漏电保护开关。在狭窄的危险场所使用220 V手持电动工具，或在发生人身触电后同时可能发生二次性伤害的地方（如在高空作业或在河岸边）使用电气工具，可安装漏电动作电流为15 m A、动作时间在0.1 s以内的漏电保护开关。