常用低壓開關電氣

2024年2月26日發(作者：竹筍的生長過程)

常用低壓開關電氣

在工礦企業的電氣控制設備中，采用的基本上都是低壓電器。因此，低壓電器是電氣控制中的基本組成元件，控制系統的優劣和低壓電器的性能有直接的關系。作為電氣工程技術人員，應該熟悉低壓電器的結構、工作原理和使用方法。可編程控制器在電氣控制系統中需要大量的低壓控制電器才能組成一個完整的控制系統，因此熟悉低壓電器的基本知識是學習可編程控制器的基礎。

低壓電器是指額定電壓等級在交流1200V、直流1500V以下的電器。在我國工業控制電路中最常用的三相交流電壓等級為380V，只有在特定行業環境下才用其他電壓等級，如煤礦井下的電鉆用127V、運輸機用660V、采煤機用1140V等。

單相交流電壓等級最常見的為220V，機床、熱工儀表和礦井照明等采用127V電壓等級，其他電壓等級如6V、12V、24V、36V和42V等一般用于安全場所的照明、信號燈以及作為控制電壓。

直流常用電壓等級有110V、220V和440V，主要用于動力；6V、12V、24V和36V主要用于控制；在電子線路中還有5V、9V和15V等電壓等級。

常用低壓電器的分類

低壓電器種類繁多，功能各樣，構造各異，用途廣泛，工作原理各不相同，常用低壓電器的分類方法也很多。

（1）配電電器：主要用于低壓配電系統中。要求系統發生故障時準確動作、可靠工作，在規定條件下具有相應的動穩定性與熱穩定性，使電器不會被損壞。常用的配電電器有刀開關、轉換開關、熔斷器、斷路器等。

（2）控制電器：主要用于電氣傳動系統中。要求壽命長、體積小、重量輕且動作迅速、準確、可靠。常用的控制電器有接觸器、繼電器、起動器、主令電器、電磁鐵等。

（1）自動電器：依靠自身參數的變化或外來信號的作用，自動完成接通或分斷等動作，如接觸器、繼電器等。

（2）手動電器：用手動操作來進行切換的電器，如刀開關、轉換開關、按鈕等。

（1）有觸點電器：利用觸點的接通和分斷來切換電路，如接觸器、刀開關、按鈕等。

（2）無觸點電器：無可分離的觸點。主要利用電子元件的開關效應，即導通和截止來實現電路的通、斷控制，如接近開關、霍爾開關、電子式時間繼電器、固態繼電器等。

（1）電磁式電器：根據電磁感應原理動作的電器，如接觸器、繼電器、電磁鐵等。

（2）非電量控制電器：依靠外力或非電量信號（如速度、壓力、溫度等）的變化而動作的電器，如轉換開關、行程開關、速度繼電器、壓力繼電器、溫度繼電器等。

為了便于了解文字符號和各種低壓電器的特點，采用我國《國產低壓電器產品型號編制辦法》（JB 2930—81.10）的分類方法（參見附錄A），將低壓電器分為13個大類。每個大類用一位漢語拼音字母作為該產品型號的首字母，第二位漢語拼音字母表示該類電器的各種形式。

（1）刀開關H，例如HS為雙投式刀開關（刀型轉換開關），HZ為組合開關。

（2）熔斷器R，例如RC為瓷插式熔斷器，RM為密封式熔斷器。

（3）斷路器D，例如DW為萬能式斷路器，DZ為塑殼式斷路器。

（4）控制器K，例如KT為凸輪控制器，KG為鼓型控制器。

（5）接觸器C，例如CJ為交流接觸器，CZ為直流接觸器。

（6）起動器Q，例如QJ為自耦變壓器降壓起動器，QX為星三角起動器。

（7）控制繼電器J，例如JR為熱繼電器，JS為時間繼電器。

（8）主令電器L，例如LA為按鈕，LX為行程開關。

（9）電阻器Z，例如ZG為管型電阻器，ZT為鑄鐵電阻器。

（10）變阻器B，例如BP為頻敏變阻器，BT為起動調速變阻器。

（11）調整器T，例如TD為單相調壓器，TS為三相調壓器。

（12）電磁鐵M，例如MY為液壓電磁鐵，MZ為制動電磁鐵。

（13）其他A，例如AD為信號燈，AL為電鈴。

在選用低壓電器時常根據型號來進行選用，所以本書按型號分類對上述低壓電器的分類進行說明。

刀 開 關

刀開關是一種手動電器，常用的刀開關有HD型單投刀開關、HS型雙投刀開關、HR型熔斷器式刀開關、HZ型組合開關、HK型閘刀開關、HY型倒順開關等。

HD型單投刀開關、HS型雙投刀開關、HR型熔斷器式刀開關主要用于在成套配電裝置中作為隔離開關，裝有滅弧裝置的刀開關也可以控制一定范圍內的負荷線路。作為隔離開關的刀開關的容量比較大，其額定電流在100A～1500A之間，主要用于供配電線路的電源隔離作用。隔離開關沒有滅弧裝置，不能操作帶負荷的線路，只能操作空載線路或電流很小的線路，如小型空載變壓器、電壓互感器等。操作時應注意，停電時應將線路的負荷電流用斷路器、負荷開關等開關電器切斷后再將隔離開關斷開，送電時操作順序相反。隔離開關斷開時有明顯的斷開點，有利于檢修人員的停電檢修工作。隔離刀開關由于控制負荷能力很小，也沒有保護線路的功能，所以通常不能單獨使用，一般要和能切斷負荷電流和故障電流的電器（如熔斷器、斷路器和負荷開關等電器）一起使用。

HZ型組合開關、HK型閘刀開關一般用于電氣設備及照明線路的電源開關。

HY型倒順開關、HH型鐵殼開關裝有滅弧裝置，一般可用于電氣設備的起動、停止控制。

HD型單投刀開關按極數分為1極、2極、3極幾種，其示意圖及圖形符號如圖1-1所示。其中圖1-1（a）為直接手動操作，（b）為手柄操作，（c）～（h）為刀開關的圖形符號和文字符號。其中圖1-1（c）為一般圖形符號，（d）為手動符號，（e）為三極單投刀開關符號；當刀開關用作

隔離開關時，其圖形符號上加有一橫杠，如圖1-1（f）、圖1-1（g）、圖1-1（h）所示。

（a）直接手動操作 （b）手柄操作

（c）一般圖形符號 （d）手動符號 （e）三極單投刀開關符號

圖1-1 HD型單投刀開關示意圖及圖形符號

（f）一般隔離開關符號 （g）手動隔離開關符號 （h）三極單投刀隔離開關符號

圖1-1 HD型單投刀開關示意圖及圖形符號（續）

單投刀開關的型號含義如下：

設計代號：11—中央手柄式，12—側方正面杠桿操作機構式，13—中央正面杠桿操作機構式，14—側面手柄式。

HS型雙投刀開關也稱轉換開關，其作用和單投刀開關類似，常用于雙電源的切換或雙供電線路的切換等，其示意圖及圖形符號如圖1-2所示。由于雙投刀開關具有機械互鎖的結構特點，因此可以防止雙電源的并聯運行和兩條供電線路同時供電。

HR型熔斷器式刀開關也稱刀熔開關，它實際上是將刀開關和熔斷器組合成一體的電器。刀熔開關操作方便，并簡化了供電線路，在供配電線路上應用很廣泛，其工作示意圖及圖形符號如圖 1-3所示。刀熔開關可以切斷故障電流，但不能切斷正常的工作電流，所以一般應在無正常工作電流的情況下進行操作。

組合開關又稱轉換開關，控制容量比較小，結構緊湊，常用于空間比較狹小的場所，如機床和配電箱等。組合開關一般用于電氣設備的非頻繁操作、切換電源和負載以及控制小容量感應電動機和小型電器。

組合開關由動觸頭、靜觸頭、絕緣連桿轉軸、手柄、定位機構及外殼等部分組成。其動、靜觸頭分別疊裝于數層絕緣殼內，當轉動手柄時，每層的動觸片隨轉軸一起轉動。

常用的產品有HZ5、HZ10和HZ15系列。HZ5系列是類似萬能轉換開關的產品，其結構與一般轉換開關有所不同；組合開關有單極、雙極和多極之分。

組合開關的結構示意圖及圖形符號如圖1-4所示。

開啟式負荷開關和封閉式負荷開關是一種手動電器，常用于電氣設備中作隔離電源用，有時也用于直接啟動小容量的鼠籠型異步電動機。

1．HK型開啟式負荷開關

HK型開啟式負荷開關俗稱閘刀或膠殼刀開關，由于它結構簡單、價格便宜、使用維修方便，故得到廣泛應用。該開關主要用作電氣照明電路和電熱電路、小容量電動機電路的不頻繁控制開關，也可用作分支電路的配電開關。

膠底瓷蓋刀開關由熔絲、觸刀、觸點座和底座組成，如圖1-5（a）所示。此種刀開關裝有熔絲，可起短路保護作用。

（a）開啟式負荷開關 （b）封閉式負荷開關 （c）圖形文字符號

圖1-5 負荷開關

1—上膠蓋 2—下膠蓋 3—插座4—觸刀 12—觸刀 13—插座 14—熔斷器

5—操作手柄 6—固定螺母7—進線端 15—速斷彈簧 16—轉軸

8—熔絲9—觸點座10—底座11—出線端 17—操作手柄

閘刀開關在安裝時，手柄要向上，不得倒裝或平裝，以避免由于重力自動下落而引起誤動合閘。接線時，應將電源線接在上端，負載線接在下端，這樣拉閘后刀開關的刀片與電源隔離，既便于更換熔絲，又可防止可能發生的意外事故。

2．HH型封閉式負荷開關

HH型封閉式負荷開關俗稱鐵殼開關，主要由鋼板外殼、觸刀開關、操作機構、熔斷器等組成，如圖1-5（b）所示。刀開關帶有滅弧裝置，能夠通斷負荷電流，熔斷器用于切斷短路電流。一般用于小型電力排灌、電熱器、電氣照明線路的配電設備中，用于不頻繁地接通與分斷電路，也可以直接用于異步電動機的非頻繁全壓啟動控制。

鐵殼開關的操作結構有兩個特點：一是采用儲能合閘方式，即利用一根彈簧以執行合閘和分閘的功能，使開關的閉合和分斷時的速度與操作速度無關。它既有助于改善開關的動作性能和滅弧性能，又能防止觸點停滯在中間位置。二是設有聯鎖裝置，以保證開關合閘后便不能打開箱蓋，而在箱蓋打開后，不能再合開關，起到安全保護作用。

HK型開啟式負荷開關和HH型封閉式負荷開關都是由負荷開關和熔斷器組成，其圖形符號也是由手動負荷開關QL和熔斷器FU組成，如圖1-5（c）所示。