1.1.4 低压开关和低压断路器

低压开关和低压断路器属于开关电器，主要有断路器、刀开关、负荷开关、转换开关等。其作用都是分合电路，通断电流。

漏电保护器也属于低压开关。当低压电网发生人身触电或设备漏电时，漏电保护器能迅速自动切断电源，从而避免造成事故。漏电保护器一般由3个主要部件组成，一是检测漏电流大小的零序电流互感器；二是能将检测到的漏电流与一个预定基准值相比较，从而判断是否动作的漏电脱扣器；三是受漏电脱扣器控制的能接通、分断被保护电路的开关装置。目前常用的电流型漏电保护器根据其结构不同分为电磁式和电子式两种。

1.低压断路器

（1）断路器的定义与作用

断路器能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流，从而切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，一般将3kV以下的称为低压断路器。

断路器具有保护功能多（过载、短路、欠电压保护等）、动作值可调、分断能力强、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。

低压断路器曾称自动空气开关或自动开关，它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的电器，在低压配电网络中被广泛使用。在正常条件下，也可用于不频繁地接通和分断电路及不频繁地起动电动机。低压断路器与接触器不同的是：接触器允许频繁地接通和分断电路，但不能分断短路电流；而低压断路器不仅可分断额定电流、一般故障电流，还能分断短路电流，但单位时间内允许的操作次数较低。

（2）断路器的分类

断路器的类型很多，常用的分类方法见表1-2。框架式断路器常用在配电装置中，而塑壳式断路器则多用于电动机及电气电路的运行保护电路中。我们日常生活中常用的空气开关也称为断路器，可以看作是微型断路器。

（3）断路器的工作原理

断路器的种类虽然很多，但它的结构基本相同。断路器的结构主要由触点系统、灭弧装置、各种脱扣器和操作机构等组成。断路器的工作原理如图1-17所示（正常运行状态）。断路器的3个主触点串联在三相主电路中，电磁脱扣器的线圈及热脱扣器的热元件也与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈与主电路并联。

当断路器闭合后，3个主触点由锁键钩住钩子，克服弹簧的拉力，保持闭合状态。而当电磁脱扣器吸合或热脱扣器的双金属片受热弯曲或欠电压脱扣器释放时，就可将杠杆顶起，使钩子和锁键脱开，于是主触点分断电路。

当电路正常工作时，电磁脱扣器的线圈产生的电磁力不能将衔铁吸合，而当电路发生短路，出现很大过电流时，线圈产生的电磁力增大，足以将衔铁吸合，使主触点断开，切断主电路；若电路发生过载，但又达不到电磁脱扣器动作的电流时，流过热脱扣器的发热元件的过载电流会使双金属片受热弯曲，顶起杠杆，导致主触点分开而切断电路，起到过载保护作用；若电源电压下降较多或失去电压时，欠电压脱扣器的电磁力减小，使衔铁释放，同样导致主触点断开而切断电路，从而起到欠电压或失电压保护作用。

（4）断路器的表示与选用

低压断路器的图形符号、文字符号及实物图如图1-18所示。

应根据电路的额定电流、保护要求、断路器的结构特点和用途来选择断路器的类型，然后确定断路器的电气参数，包括额定电压、额定电流和通断能力。要选择断路器过电流脱扣器的整定电流和保护特性及其配合等，以便达到比较理想的协调动作。

2.刀开关

刀开关也称闸刀开关，是一种带有动触头（触刀），并在闭合位置与底座上的静触头（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。刀开关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电路之用，如照明电路或小型电动机电路。当能满足隔离功能要求时，刀开关也可以用来隔离电源。

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。

同一般开关电器比较，刀开关的触刀相当于动触头，而静插座相当于静触头。当操作人员握住手柄，使触刀绕铰链支座转动，插到静插座内时，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、文字符号及实物图片如图1-19所示。

3.转换开关

转换开关又称组合开关，它是由动触头（动触片）、静触头（静触片）、方形转轴、手柄、定位机构及外壳等主要部分组成。转换开关的接触系统是由数个装嵌在绝缘壳体内的静触头座和可动支架中的动触头构成。动触头是双断点对接式的触桥，在附有手柄的转轴上，随转轴旋至不同位置使电路接通或断开。定位机构采用滚轮卡棘轮结构，配置不同的限位件，可获得不同档位的开关。与刀开关的操作不同的是，转换开关是左右旋转的平面操作。

转换开关有单极、两极和多极之分。普通类型的转换开关，各极是同时接通或同时断开的，这类转换开关，在机床电气设备中，主要作为电源引入开关，也可用来直接控制小容量异步电动机非频繁地起动和停止。控制屏或试验台上的钥匙总开关也属这类。特殊类型的转换开关交替通断（每个档位部分触头接通，部分触头断开），如星-三角起动器、异步电动机的倒—顺—停转换开关、用于切换配电屏三相交流电压指示的转换开关等。

常用的转换开关主要是HZ5系列、HZ10系列、HZ12系列、HZ15系列、3LB系列等产品。

转换开关的图形符号、文字符号和实物图片如图1-20所示。

除了图1-20外，对于多位置多触点的转换开关更多的是用图1-21所示的表示方式。例如，某阀门设备，要能工作在远程、开、关、停等模式。远程信号不仅要接入控制电路，还要送到PLC的DI端，这时的转换开关必然是多位置多触点的，这种情况下在控制电路图上用图1-21方式表达就非常方便、直观，具体可参考图1-46。使用触点状态图表示时，虚线表示操作档位，有几个档位就画几根虚线。实线与成对的端子表示触点，使用多少对触点就可以画多少对。在虚实线交叉的下方只要标黑点就表示实线触点在虚线对应的档位是接通的，不标黑点就意味着该触点在该档位被分断。例如，图中在Ⅱ档位时3对触点都是接通的。SA通断表结合转换开关的位置图也可清楚了解转换开关的档位及通断情况。