1.2 开关电器
开关电器的主要作用是实现对电路通、断控制。常作为电源的引入开关和局部照明电路的控制开关，也可以直接控制小容量电动机的起动、停止和正/反转。开关电器有下列几种类型。
1.2.1 刀开关
刀开关的主要作用是隔离电源，或作为不频繁接通和断开电路用。刀开关的种类很多。按刀的级数分为单极、双极和3极。按灭弧装置分为带灭弧装置和不带灭弧装置。按刀的转换方向分为单掷和双掷。按接线方式分为板前接线式和板后接线式。按操作方式分为直接手柄操作和远距离联杆操作。按有无熔断器分为带熔断器式刀开关和不带熔断器式刀开关。在电力拖动控制电路中，最常用的是由刀开关和熔断器组合的负荷开关。负荷开关分为开启式负荷开关和封闭式负荷开关两种。
1.开启式负荷开关
开启式负荷开关（HK系列）又称为刀开关、开启式开关熔断器组。常用于照明、电热设备及小容量电动机控制线路中，在短路电流不大的电路中作为手动不频繁带负荷操作和短路保护用。
HK系列开启式负荷开关由刀开关和熔断器组合而成，开关的瓷底板上装有进线座、静触点、熔丝、出线座及刀片式动触点，此系列刀开关不设专门灭弧装置，整个工作部分用胶木盖罩住，分闸和合闸时应动作迅速，使电弧较快地熄灭，以防电弧灼伤人手以及电弧对刀片和触座的灼损。开关分单相双极和三相3极两种，图1-5所示为开启式负荷开关的符号。
图1-5 开启式负荷开关的符号
2.封闭式负荷开关
封闭式负荷开关（HH系列）又称为封闭式开关熔断器组，具有铸铁或铸钢制成的全封闭外壳，防护能力较好，用于手动不频繁通、断带负载的电路以及作为线路末端的短路保护，也可用于控制15kW以下的交流电动机不频繁直接起动和停止。
图1-6所示为常用HH系列封闭式开关熔断器组的结构，由刀开关、熔断器操作机构和外壳等组成。为了迅速熄灭电弧，在开关上装有速断弹簧，用钩子扣在转轴上，当转动手柄开始分闸（或合闸）时，U形动触刀并不移动，只拉伸了弹簧，积累了能量。当转轴转到某一角度时，弹簧力使动触刀迅速从静触座中拉开（或迅速嵌入静触座），使电弧迅速熄灭，具有较高的分、合闸速度。为了保证用电安全，在此开关的外壳上还装有机械联锁装置。当开关合闸时，箱盖不能打开；而当箱盖打开时，开关不能合闸。
负荷开关在安装时要垂直安放，为了使分闸后刀片不带电，进线端在上端与电源相接，出线端在下端与负载相接。合闸时手柄朝上，拉闸时手柄朝下，以保证检修和装换熔丝时的安全。若水平或上、下颠倒安放，拉闸后受闸刀的自重或螺钉松动等因素的影响，则易造成误合闸而引起意外事故。
负荷开关的主要技术参数有额定电压、额定电流、极数、通断能力和寿命。
图1-6 常用HH系列封闭式开关熔断器组的结构
1.2.2 组合开关
组合开关又称为转换开关，体积小、触点对数多。常用的组合开关有HZ10系列，其外形、结构和符号如图1-7所示。将开关的3对静触点分别装在3层绝缘垫板上，并附有接线柱，用于电源与用电设备相接。3个动触点是由磷铜片（或硬紫铜片）和消弧性能良好的绝缘钢纸板铆合而成，并与绝缘垫板一起套在附有手柄的绝缘方杆上。绝缘方轴可正、反方向每次作90°的转动，带动3个动触片分别与3对静触点接通或断开，以实现通、断电路的目的。
组合开关结构紧凑，安装面积小，操作方便，广泛用于机床电源的引入开关，也可用来接通和分断小电流电路。组合开关用于控制5kW以下电动机，其额定电流一般选择为电动机额定电流的1.5～2.5倍，其通断能力较低，不可用来分断故障电流。
图1-7 HZ10系列转换开关的外形、结构和符号
a）外形 b）符号 c）结构
1.2.3 低压断路器
1.低压断路器的用途
低压断路器又称为自动空气开关或自动空气断路器，分为框架式DW系列（又称为万能式）和塑壳式DZ系列（又称为装置式）两大类。在正常工作条件下作为电路的不频繁接通和分断用，并在电路发生过载、短路及失电压时能自动分断电路，以保护电路和电气设备。它具有操作安全、分断能力较高、兼有多种保护功能和动作值可调整等优点，且在发生短路故障后，一般不需要更换部件就能排除故障，因此应用较为广泛。
目前各厂家不断推出各种新型断路器，如智能型断路器，它具有串行接口，可实现遥控、遥调、遥测和遥讯等功能，能按各种附件组合成不同功能，且外形美观大方，安全可靠。
2.DZ系列断路器的结构和工作原理
DZ断路器由触点系统、灭弧室、传动机构和脱扣机构几部分组成。DZ断路器的结构和符号如图1-8所示。
图1-8 DZ断路器的结构和符号
a）结构 b）符号 1—主触点 2—自由脱扣器 3—过电流脱扣器 4—分励脱扣器 5—热脱扣器 6—失电压脱扣器 7—按钮
1）触点系统。采用直动式双断口桥式触点。将镶有银基合金的3对动、静触点串联在主电路作为主触点，另有常开、常闭辅助触点各一对。
2）灭弧结构。开关内部装有灭弧罩，罩内有由相互绝缘的镀铜钢片组成的灭弧栅片，便于在切断短路电流时，加速灭弧和提高断流能力。
3）传动机构。有合闸、维持和分闸3部分，在外壳上伸出分、合两个按钮，有手动和自动两种。
4）脱扣机构。
①过电流脱扣器（电磁脱扣器）。图1-8a所示3为过电流脱扣器，其上的线圈被串联在主电路中，线圈通过正常电流产生的电磁吸力不足以使衔铁吸合，2所示脱扣器的上下搭钩被钩住，使3对主触点闭合。当电路发生短路或严重过载时，电磁脱扣器的电磁吸力增大，将衔铁吸合，向上撞击杠杆，使上下搭钩脱离，弹簧力把3对主触点（如图1-8a中1所示）的动触点拉开，实现自动跳闸，达到切断电路之目的。
②失电压脱扣器。当电路电压正常时，失电压脱扣器（图1-8a中6所示）的衔铁被吸合，衔铁与杠杆脱离，使断路器主触点能够闭合；当电路电压下降或失去时，失电压脱扣器的吸力减小或消失，衔铁在弹簧的作用下撞击杠杆，使搭钩脱离，断开主触点，实现自动跳闸。它常用于电动机的失电压保护。
③热脱扣器。热脱扣器的热元件（如图1-8a中的5所示）被串联在主电路。当电路过载时，过载电流流过热元件产生一定热量，使双金属片受热向上弯曲，通过杠杆推动搭钩分离，主触点断开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而烧毁。跳闸后需等1～3min待双金属片冷却复位后才能再合闸。
④分励脱扣器。由分励电磁铁和一套机械机构组成。当需要断开电路时，按下跳闸按钮，使分励电磁铁线圈通入电流，产生电磁吸力吸合衔铁，导致开关跳闸。分励脱扣器只用于远距离跳闸，对电路不起保护作用。
3.断路器的选择
1）断路器的额定电压和额定电流应不小于电路的正常工作电压和工作电流。
2）热脱扣器的整定电流应与所控制的电动机的额定电流或负载额定电流一致。
3）电磁脱扣器瞬时脱扣整定电流应大于负载电路正常工作时的尖峰电流。对于电动机负载来说，DZ型断路器应按下式计算，即
IZ≥KIq （1-1）
式中，K为安全系数，可取1.5～1.7，Iq为电动机的起动电流。