1.1 低压开关
常见的低压开关有刀开关、转换开关、自动空气开关及主令控制器等。它们的作用主要是实现对电路进行接通或断开的控制。多数作为机床电路的电源开关，有时也用来直接控制小容量电动机的通断工作。
1.1.1 刀开关
刀开关又称闸刀开关，它是非自动切换开关中结构最简单，应用最广泛的一种低压电器。其代表产品有HK系列瓷底胶盖开关及HH系列铁壳开关等。
刀开关又可分为两极和三极两种。两极开关适用于交流50Hz、500V以下的小电流电路，主要作为一般电灯、电阻和电热等回路的控制开关用；三极开关适当降低容量后，可作为小型电动机的手动不频繁操作控制开关使用，并具有短路保护作用。
1.瓷底胶盖刀开关
瓷底胶盖刀开关又称开启式负荷开关，其结构及符号见图1-1。
图1-1 HK系列瓷底胶盖刀开关及符号
HK系列刀开关不设专门的灭弧设备，用胶木盖防止电弧灼伤人手。操作者在拉闸和合闸时，要求动作迅速，使电弧较快熄灭，以减轻电弧对刀片和触座的灼伤。闸刀开关因其内部装设了熔丝，当它所控制的电路发生短路故障时，可通过熔丝的熔断迅速切断故障电路，从而保护电路中的其他电气设备。
HK系列瓷底胶盖刀开关的型号意义如下：
HK1系列瓷底胶盖刀开关基本技术参数见表1-1。
表1-1 HK1系列瓷底胶盖刀开关基本技术参数
工程应用
实际应用中，用于普通照明电路，作为隔离或负载开关时，一般选择开关的额定电压大于或等于220V、额定电流大于或等于电路最大工作电流的两极开关。
用于电动机控制时，如果电动机功率小于5.5kW，可直接用于电动机的启动、停止控制；如果电动机功率大于5.5kW，则只能作为隔离开关使用。选用时，应选择开关的额定电压大于或等于380V、额定电流大于电动机额定电流3倍的三极开关。
安全贴示
在安装开启式负荷开关时，应注意将电源进线装在静触座上，将用电负荷接在闸刀开关的下出线端上。这样当开关断开时，闸刀和熔丝均不带电，保证更换熔丝安全。
闸刀在合闸状态时，手柄应向上，不可倒装或平装，以防止误合闸。
2.铁壳开关
铁壳开关又称封闭式负荷开关，常用HH系列铁壳开关的结构及外形如图1-2所示。
图1-2 HH系列铁壳刀开关
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。为了保证用电安全，铁壳上装有机械联锁装置，当箱盖打开时，不能合闸；闸刀合闸后，箱盖不能打开。
HH系列铁壳开关适应于作为机床的电源开关和直接启动与停止15kW以下电动机的控制，同时还可作为工矿企业电器装置、农村电力排灌及电热照明等各种配电设备的开关及短路保护之用。
HH系列铁壳开关的型号意义如下：
工程应用
铁壳开关用来控制照明电路时，开关的额定电流可按该电路的额定电流选择。
用来控制启动不频繁的小型电动机时，可按表1-2进行选择，但不适宜用60A以上的开关来控制电动机，否则可能发生电弧烧手等事故。
安全贴示
铁壳开关不允许随意放在地面上使用。安装时金属外壳应可靠接地或接零，防止意外漏电而发生触电事故。接线时，应将电源线接在静触座的接线端上，负荷接在熔断器一端。操作时，操作者应在铁壳开关的手柄侧面，不要面对开关，以免造成意外伤人事故。运行时应注意检查机械联锁是否正常，速断弹簧有无锈蚀变形，压线螺钉是否完好，发现问题应及时修复或更换。
表1-2 HH系列与可控电动机容量的配合
1.1.2 组合开关
组合开关又称转换开关，属于刀开关类型，其结构特点是用动触片代替闸刀，以左右旋转操作代替刀开关的上下分合操作，有单极、双极和多极之分。
组合开关有许多系列，如HZ1、HZ2、HZ4、HZ5和HZ10等。其中HZ1至HZ5是已淘汰产品，HZ10系列是全国统一设计产品，具有寿命长，使用可靠，结构简单等优点。
1.结构及工作原理
HZ10－10/3型组合开关外形、结构与符号如图1-3所示。这种组合开关有三对动、静触片组成，每一静触片的一端固定在绝缘垫板上，另一端伸出盒外，并附有接线柱，以便和电源线及用电设备的导线相连接。三个动触片由两个磷铜片或硬紫铜片和消弧性能良好的绝缘钢板铆合而成，和绝缘垫板一起套在附有手柄的绝缘杆上，手柄能沿任何一个方向每次旋转90°，带动三个动触片分别与三个静触片接通或断开，顶盖部分由凸轮、弹簧及手柄等构成操作机构，这个机构由于采用了弹簧储能使开关快速闭合及分断，保证开关在切断负荷电流时所产生的电弧能迅速熄灭，其分断与闭合的速度和手柄旋转速度无关。
图1-3 HZ10－10/3型组合开关外形、结构与符号
2.技术参数及应用
HZ10系列组合开关额定电压为直流220V、交流380V，额定电流有6A、10A、25A、60A、100A等5个等级。表1-3给出了HZ10系列组合开关的额定电压及额定电流，选用时要根据电源种类、电压等级、所需触头数、电动机的容量进行选择，开关的额定电流一般取电动机额定电流的1.5～2.5倍。
表1-3 HZ10系列组合开关的额定电压及额定电流
HZ系列组合开关的型号意义如下：
工程应用
普通型的组合开关，可以用于各种低压配电设备中，不频繁地接通和切断电路，如用于交流电压380V以下或直流220V以下的电路中。作为电源引入开关，可用来控制5kW以下小容量电动机的启动、停车和正反转，也可以作为机床照明电路的控制开关。当用于电动机控制时，其启动、停止的操作频率应小于（15～20）次/时；用于控制电动机正反转时，必须使电动机先经过完全停止的位置，然后才能接通反向运转电路，否则会因为反转启动电流较大而损坏开关。
3.故障及维修
组合开关在使用过程中，由于开关固定螺钉松动，旋转操作频繁，引起导线压接松动，造成外部连接点放电、打火、灼烧或断路。此时应紧固螺钉，保证导线连接完好。如打火烧坏，应及时更换。开关内部的转轴上扭簧松软或断裂，使开关动触片无法转动，改变了接点位置，此时应修复或更换扭簧。开关内部的动、静触片接触不良，或开关额定电流小于负荷回路电流，造成内部接点被电弧灼烧，此时应检查排除动、静触片的接触不良，开关额定电流不符的及时更换。
1.1.3 自动空气开关
自动空气开关又称自动开关或自动空气断路器，它是一种既可接通分断电路，又能对负荷电路进行自动保护的低压电器。当电路发生严重的过载、短路以及失压等故障时，能够自动切断故障电路（俗称自动跳闸），有效地保护串接在它后面的电气设备。因此，自动空气开关是低压配电网路中非常重要的一种保护电器。在正常条件下，也用于不频繁接通和断开的电路以及控制电动机等。
自动空气开关具有操作安全、动作值可调整、分断能力较高的优点，可具有短路保护和过载保护功能，且一般不需要更换零部件，因此得到广泛的应用。
自动空气开关种类很多，本书仅介绍用于电力拖动自动控制线路中的塑料外壳式自动空气开关。
1.结构及工作原理
（1）主要结构。常用的塑壳式自动空气开关有DZ5—20型，属于容量较小的一种，额定工作电流为20A。如图1-4所示为DZ5—20型自动空气开关的外形和结构图，它由动、静触头、灭弧室、操作机构、电磁脱扣器、热脱扣器、手动操作机构以及外壳等部分组成。
电磁脱扣器是一个电磁铁，其电磁线圈串接在主电路中。当发生短路故障时，短路电流超过整定值，吸合衔铁，使操作机构动作，将主触头断开，可用于短路保护，起熔断器的作用。电磁脱扣器带有调节螺钉，用来调节脱扣器整定电流的大小。
热脱扣器是一种双金属片热继电器，发热元件串接在主电路中。当电路发生过载时，过载电流流过发热元件，使双金属片受热弯曲，操作机构动作，断开主触头，可用于过载保护。其顶端也有调节螺钉，用以调整各极的同步。
手动脱扣操作机构采用连杆机构，通过尼龙支架与接触系统的导电部分连接在一起。在操作机构上，有过载脱扣电流调节盘，用以调节整定电流。如需手动脱扣，则按下红色按钮，使操作机构动作，断开主触头。
图1-4 DZ5－20型自动空气开关
有些自动空气开关，如DZ10—250～600系列带有欠压脱扣器，当电源电压在额定值时，欠压脱扣器线圈吸合衔铁，使开关保持合闸状态。当电源电压低于整定值或降为零时，衔铁释放，切断电源。
（2）工作原理。如图1-5（a）所示为自动空气开关的原理图。
图1-5 自动空气开关原理图及符号
图1-5（a）中开关的三对主触头串接在被保护的三相主电路中，当按下绿色按钮时，主电路中的三对主触头由锁链钩住搭钩，克服弹簧的拉力，保持闭合状态，搭钩可绕轴转动。当开关控制的线路正常工作时，电磁脱扣器的线圈产生的吸力不能将衔铁吸合。如果线路发生短路和产生较大过电流时，电磁脱扣器的吸力增加，将衔铁吸合，并撞击杠杆，将搭钩顶上去，切断主触头，起到保护作用。如果线路上电压下降或失去电压时，欠电压脱扣器的吸力减小或者失去吸力，衔铁被弹簧拉开，撞击杠杆，将搭钩顶开，切断主触头。当线路发生过载时，过载电流流过发热元件，使双金属片受热弯曲，将杠杆顶开，切断主触头。
2.技术参数及选用
（1）自动空气开关型号意义如下：
（2）DZ5-20型自动空气开关的技术参数如表1-4所示。
表1-4 DZ5－20型自动空气开关技术参数
（3）选用。自动空气开关的选用应保证其额定电压和额定电流不小于电路的正常工作电压和工作电流；热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流或者负载额定电流一致；电磁脱扣器的瞬时脱扣电流应大于负载电路正常工作时的峰值电流。
对于单台电动机来说，DZ型自动空气开关电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流Iz可按下式计算：
Iz≥K·Iq
式中，K为安全系数，一般取1.7；Iq为电动机的启动电流。对于多台电动机来说，可按下式计算：
Iz≥K·Iqmax+电路中其他电器的工作电流
式中，K一般取1.7；Iqmax为最大一台容量的电动机的启动电流。
例1.1 某机床电动机额定功率为5.5kW，额定电压为380V，额定电流为11.25A，启动电流为额定电流的7倍。请选择自动空气开关的型号和规格。
解：根据电动机的额定电流为11.25A，由表1-4查出，热脱扣器的额定电流应选15A，相应的热脱扣器的整定电流调节范围为10～15A。
电磁脱扣器的瞬时动作整定电流为额定电流的10倍，即10×15=150A。
根据公式Iz≥K·Iq=1.7×7×11.25=134A，所以选择150A符合要求。
由于控制三相电动机，且有电磁脱扣器和热脱扣器进行保护，根据电动机电压、电流和脱扣器的型式，由表1-4可确定选用DZ5—20/330型自动空气开关。
3.常见故障及排除
自动空气开关三对主触头中有一个触头不能闭合，应检查自动空气开关的相连杆，如有断裂，应更换连杆；失压脱扣器不能自动开关分断，应检查反力弹簧，如弹力变小，则需重新调整弹簧，还需检查是否存在机构卡死，如有则排除卡死原因；启动电动机时，自动空气开关立即分断，应检查电磁脱扣器，由于瞬时动作整定电流太小，应调整瞬时整定弹簧；自动空气开关闭合一定时间后自行分断，是由于电磁脱扣器长延时整定值不对或者热元件变值造成的，应调整或更换；自动空气开关温升过高，应检查触头压力，如较低则应调整压力或更换弹簧；检查触头表面，如磨损较重或接触不良，应更换触头或更换自动空气开关。