了解不同类型的开关及其应用

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：根据结构功能的不同，较常用的开关通常包含开启式负荷开关、按钮开关、位置检测开关及隔离开关等。图4-11所示为典型高压隔离开关的实物外形。在一些电力拖动线路、工矿企业设备控制线路及自动化控制线路中的控制部分中，几乎都是由按钮开关进行控制的。

开关是一种控制电路闭合、断开的电气部件，主要用于对自动控制系统电路发出操作指令，从而实现对供配电线路、照明线路、电动机控制线路等实用电路的自动控制。根据结构功能的不同，较常用的开关通常包含开启式负荷开关、按钮开关、位置检测开关及隔离开关等。图4-1所示为常见的四种类型开关的实物外形。

图4-1 常见的四种类型开关的实物外形

现在我们知道了常见开关有4种，大家是不是很想知道这些开关在电工领域都应用在哪些场合呢？别着急，我们马上给大家介绍。

1.开启式负荷开关

开启式负荷开关又称胶盖闸刀开关，按其结构可以分为二极式和三极式两种。图4-2所示为开启式负荷开关的实物外形。

图4-2 开启式负荷开关的实物外形

提问

通过外形可以看到二极式和三极式开启式负荷开关的外形有很大的区别，也不知道内部的结构是不是也有很大的区别呢？

回答

不同类型的开启式负荷开关其内部结构大体相同，都是由触刀开关和熔丝组合而成的一种电器，其内部结构如图4-3所示。从图中可以看到，其主要由瓷底座、静插座、进线端子、出线端子、触刀座、触刀、瓷柄（手柄）等组成。

图4-3 开启式负荷开关的内部结构

图4-3 开启式负荷开关的内部结构（续）

其中，二极式负荷开关主要是用于两相供电电路中，例如照明电路、电热回路、建筑工地供电、农用机械供电或是作为分支电路的配电开关等。三极式负荷开关主要是用于三相供电电路中，例如接通和切断小电流配电系统电路、农村的电力灌溉、农产品加工等，图4-4所示为开启式负荷开关的典型应用。

2.按钮开关

按钮开关是一种手动操作的电气开关，其触点允许通过的电流很小，因此，一般情况下按钮开关不直接控制主电路的通断，通常应用于控制电路中，作为控制开关使用，又称其为主令电器，图4-5所示为典型按钮开关的实物外形。

不同类型的按钮开关，其内部结构也有所不同。常见的按钮开关有常开按钮、常闭按钮、复合按钮三种。其内部主要由按钮（按钮帽／操作头）、连杆、复位弹簧、动触头、常开静触点、常闭静触点等组成，如图4-6所示。

【资料】

按钮开关根据其内部结构的不同，还可分为不闭锁的按钮开关和可闭锁的按钮开关。不闭锁的按钮开关是指按下按钮开关时，内部触头动作，松开按钮时，其内部触头自动复位；而可闭锁的按钮开关是指按下按钮开关时，内部触头动作，松开按钮时，其内部触头不能自动复位，需要再次按下按钮开关，其内部触头才可复位。

图4-4 开启式负荷开关的典型应用

图4-5 典型按钮开关的实物外形

图4-6 按钮开关的内部结构

按钮开关的应用十分广泛。在一些电力拖动线路、工矿企业设备控制线路及自动化控制线路中的控制部分中，几乎都是由按钮开关进行控制的。图4-7所示为按钮开关的典型应用。

3.位置检测开关

位置检测开关又称行程开关或限位开关，是一种小电流电气开关。可用来检测机械运动的行程或位置，使运动机械实现自动控制。按其结构可以分为按钮式位置检测开关、单轮旋转式位置检测开关和双轮旋转式位置检测开关。图4-8所示为典型位置检测开关的实物外形。

位置检测开关根据其类型不同，内部结构也有所不同，但基本都是由触杆（或滚轮及杠杆）、复位弹簧、常开常闭触头等部分构成的，如图4-9所示。

位置检测开关一般应用在可实现运动机械自动控制的场合，如一些电镀流水线、自动门控制、升降机控制等工业电气设备中。图4-10所示为位置检测开关的典型应用。

4.隔离开关

隔离开关是高压隔离开关的总称。它是一种对电极进行隔离的开关，在高压供电系统中应用广泛。这种开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。

高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。图4-11所示为典型高压隔离开关的实物外形。

图4-7 按钮开关的典型应用

图4-8 位置检测开关的实物外形

图4-9 位置检测开关的内部结构

图4-10 位置检测开关的典型应用

图4-11 典型高压隔离开关的实物外形

高压隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点。隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷较大的电流或短路电流，即不能带负荷操作。在采用隔离开关的线路中一般送电操作顺序是先合隔离开关，后合断路器或负荷开关类；断电操作时则先断开断路器或负荷类开关，后断开隔离开关。

图4-12 几种常见的高压隔离开关的结构组成

隔离开关的类型多种多样，不同类型的隔离开关其结构也有所不同，一般根据具体规格型号而定。图4-12所示为几种常见的高压隔离开关的结构与组成。

高压隔离开关一般应用在变电所、电厂中，用于隔离电源或与断路器配合使用实现系统倒闸操作，以改变系统运行的接线方式（双母线电路中），图4-13所示为高压隔离开关的典型应用。

图4-13 高压隔离开关的典型应用

【资料】

除此之外，在一般工业、农业、家用电气设备控制线路中，还可能应用到组合开关（转换开关）、万能转换开关、接近开关等，如图4-14所示。

图4-14 其他几种开关

5.开关的功能和原理

开关是一种控制电路闭合与断开的电器部件。其工作时主要体现在“闭合”与“断开”的两种状态上。下面，以开启式负荷开关及按钮开关为例介绍其基本的工作原理。

（1）开启式负荷开关的工作原理

开启式负荷开关适用于手动、不频繁地接通和切断电路的设备中。其工作过程较简单。当手动操作该类开关的瓷柄，使动静触头闭合后，电路则接通；当手动操作该类开关的瓷柄，使动静触头分开后，电路则被切断，其工作过程如图4-15所示。

图4-15 开启式负荷开关的工作原理

【资料】

除此之外，根据开启式负荷开关的规格参数不同，其所采用的熔丝允许流过的额定电流也不相同，从而可以实现对不同用电电路的过流保护。

（2）按钮开关的工作原理

按钮开关作为一种主令电器，主要用于发出远距离控制信号或指令去控制继电器、接触器或其他负载设备，实现对控制电路的接通与断开，从而达到对负载设备的控制。

按钮开关的工作过程即为按下按钮开关时其触头闭合与断开的过程，下面以典型复合式按钮开关为例介绍其工作原理。其他类型的按钮开关与之相同或相似。

复合按钮开关是指按钮内部设有两组触头，分别为常开触头和常闭触头。操作前常闭触头闭合，常开触头断开。操作按钮时其两组触头同时动作，常用作起动联锁控制按钮。其基本工作过程如图4-16所示。

图4-16 复合按钮的基本工作过程

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