第二节 常用开关类低压电器
一、空气开关
空气开关又叫断路器，它主要由触点、灭弧装置、操作机构和保护装置等组成，其外形和结构如图3-10所示。
图3-10 空气开关
空气开关具有多种保护功能，动作后不需要更换元件，动作电流可按需要整定，因此它被广泛应用于各种动力设备的电源及总电源开关线路的机床设备中。
空气开关适用于交流电压500V、直流电压440V以下的电气装置，额定电流有100A、250A、600A等。当电路发生短路、过载以及失压时，它能自动切断电路，起到地保护电气设备作用。在正常情况下，空气开关也可用于不频繁接通和断开电路中。
二、瓷底胶盖开关
HK系列瓷底胶盖刀开关是由刀开关和熔断体组合而成的，瓷底板上装有进线座、静触点、熔丝、出线座及三个刀片式的动触点，上面覆有胶盖以保证用电安全，其结构及外形如图3-11所示。
图3-11 HK系列瓷底胶盖刀开关
HK系列瓷底胶盖刀开关没有灭弧机构，用胶木盖来防止电弧灼伤人手，拉闸、合闸时要求动作迅速，使电弧较快地熄灭，可以减轻电弧对刀片和触座的灼伤。
这种开关易被电弧烧坏，引起接触不良等故障，因此不宜用于经常分合的电路。在用于照明电路时可选用额定电压为250V、额定电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关；用于电动机的直接启动时，可选用额定电压为380V或500V，额定电流等于或大于电动机额定电路3倍的三极开关。
这种开关分有两极和三极两种，两极的额定电压为220V或250V，额定电流有10A、15A和30A三种；三极的额定电压为380V或500V，额定电流有15A、30A和60A三种。
刀开关在电气原理图中的图形及文字符号如图3-12所示。
图3-12 刀开关的图形及文字符号
三、铁壳开关
常用铁壳开关的结构如图3-13所示。这种铁壳开关装有速断弹簧。对于容量较大的铁壳开关，当闸刀断开电路时，闸刀与夹座之间的电压很高，将产生很大的电弧，如不将电弧迅速熄灭，则将烧坏刀刃。因此，在铁壳开关的手柄转轴与底座之间装有一个速断弹簧，用钩子扣在转轴上，当扳动手柄分闸或合闸时，开始阶段U形双刀片并不移动，只拉伸了弹簧，储蓄了能量，当转轴转到一定角度时，弹簧力就使U形双刀片快速从夹座拉开或将刀片迅速嵌入夹座，电弧被很快熄灭。
图3-13 常用铁壳开关
四、组合开关
HZ系列组合开关有HZ1、HZ2、HZ3、HZ4，HZ10等系列产品；适用于交流50Hz380V以下的电源接入，常用在小容量电动机的直接启动，电动机正、反转控制等。
系列组合开关外形如图3-14所示。它是由多节触点组合而成，故又称组合开关。
图3-14 HZ10-10/3型组合开关
图中所示的组合开关有三副静触点，分别装在三层绝缘垫板有接线柱，伸出盒外，以便和电源、用电设备相接，三副动触点是由两个磷铜片或硬紫铜片和消弧性能良好的绝缘钢纸板铆合而成的，和绝缘垫板一起套在附有手柄的绝缘杆上，手柄每次转动90°角，带动三个动触片分别与三对静触片接通和断开，顶盖部分由凸轮、弹簧及手柄等零件构成操作机构，这个机构由于采用了弹簧储能使开关快速闭合及分断。
五、万能转换开关
万能转换开关由多组相同结构的开关元件组合而成，是可以控制多回路的主令电器。由于开关的触点挡数多、换接线路多，故称万能转换开关。常用于电动机正反转控制等场合。
常用的万能转换开关有LW5和LW6系列。LW5系列万能转换开关的绝缘结构大量采用热塑性材料，它的触点挡数共有1～16、18、21、24、27、30等21种。其中16挡以下的为单列（换接一条线路），16挡以上为三列（换接三条线路），其外形及凸轮通断触点情况如图3-15所示。
图3-15 LW5系列万能转换开关
万能转换开关在电气原理图中的图形及符号如图3-16所示。
图3-16 万能转换开关图形及符号
图中所示：“-○ ○-”代表一路触点，而每一根竖的点划线表示手柄位置，在某一个位置上哪一路接通，就在下面用黑点“·”表示。
六、行程开关
图3-17所示为行程开关的外形。行程开关（即限位开关）的作用与按钮相同，只是其触点的动作不是靠手动操作，而是利用生产机械某些运动部件的碰撞使其触点动作来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。为了适应各种条件下的碰撞，行程开关有很多构造型式。常用的有滚轮式（即旋转式）和按钮式（即直动式），用它来限制机械运动的行程或位置，使运动机械按一定行程自动停车、反转或变速，以实现自动控制。
图3-17 JLXK1系列行程开关外形
电路中最常用的行程开关是LX19和JLXK1系列。JLXK1系列行程开关的结构和工作原理如图3-18所示。
图3-18 JLXK1系列行程开关结构和工作原理
1—滚轮；2—杠杆；3—转轴；4—复位弹簧；5—撞块；6—微动开关；7—凸轮；8—调节螺钉
当运动机械的挡铁撞到行程开关的滚轮上时，传动杠连同转轴一起转动，使凸轮推动撞块，当撞块被压到一定位置时，推动微动开关快速动作，使其常闭触点分断、常开触点闭合，当滚轮上的挡铁移开后，复位弹簧就使行程开关各部分恢复原始位置，这种单轮自动恢复的行程开关是依靠本身的复位弹簧来复原的。
行程开关在电气原理图中的符号如图3-19所示。
图3-19 行程开关符号
七、凸轮控制器
1.凸轮控制器的结构与工作原理
常用的凸轮控制器有KTJ1-50/1型和KT12-25J型两种，凸轮控制器的外形及结构如图3-20所示。
图3-20 凸轮控制器
凸轮控制器由静触点、动触点、灭弧罩、凸轮、转轴及手轮等组成。
凸轮控制器的动触点与凸轮固定在转轴上，每个凸轮控制着一个触点，当扳动手轮旋转时，则转轴带动凸轮旋转，就控制了触点的接通和分断。
KTJ1-50/1型凸轮控制器，共有12副触点（3副常闭、9副常开）。其中4副常开触点接在主电路中用作控制电动机的正、反转（故用四个灭弧罩）；另外5副常开触点与转子电阻相联，用来逐级切除转子电阻、控制电动机的启动与调速还有3副常闭触点接在控制线路中。
凸轮控制器的技术数据见表3-5。
表3-5 凸轮控制器技术数据
2.凸轮控制触点分合展开图
凸轮控制器的触点分合情况，通常用展开图来表示。KTJ1-50/1型凸轮控制器的触点分合展开图如图3-21所示。图中凸轮控制器的手轮共有11挡位置。
图3-21 KTJ1-50/1型凸轮控制器触点分合展开图
方框图左边就是凸轮控制器上的12个触点，各触点在手轮11个位置时的通断状态用有无“·”表示，有此标号的表示对应触点在此位置上是闭合的，无此标记的表示分断。例如：手轮在正转4位置时，可看出触点Q1、Q3、XZ5、XZ4、XZ3及Q5有“·”处于闭合，而其余触点都处于分断状态。又如手轮在反转1位置时，只有触点Q2、Q4 和Q6闭合，其余触点都处于分断状态。两触点之间有短接线的（如Q1～Q4左边短接线）表示它们一直是接通的。
凸轮控制器根据电动机的容量、额定电压、额定电流和控制位置数目来选择。