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自动空气开关的结构及原理

（一）相关理论知识

一）自动空气开关

自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中一种非常重要的电器。它具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、动作值可调、分断能力较高、兼有多种保护功能、动作后不需要更换元件等优点。

1、自动空气开关的分类。

①按级数分：单极、双极和三极。

②按保护形式分：电磁脱扣器式、热脱扣器式、复式脱扣器式和无脱扣器式。

③按分断时问分：一般式和快速式(先于脱扣机构动作，脱扣时间在0．02s以内)。

④按结构形式分：塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和漏电保护式。

电力拖动与自动控制线路中常用的自动空气开关为塑壳式，如DZ5系列和DZl0系列。DZ5系列为小电流系列，其额定电流为10～50A；DZl0系列为大电流系列，其额定电流等级有l00A、250A和600A3种。

2、自动空气开关的结构及工作原理。

以DZ5-20型自动空气开关为例，其外形及结构如图2-5-1所示。DZ5—20型自动空气开关结构采用立体布置，操作机构在中间，外壳顶部突出为红色分断按钮和绿色停止按钮，通过储能弹簧连同杠杆机构实现开关的接通和分断；壳内底座上部为热脱扣器，由热元件和双金属片构成，作为过载保护，还有一电流调节盘，用来调节整定电流；下部为电磁脱扣器，由电流线圈和铁心组成，作为短路保护；还有一电流调节装置，用以调节瞬时脱扣整定电流；主触头系统在操作机构的下面，有动触头和静触头各一对，可作为信号指示或控制电路用；主、辅触头接线柱伸出壳外，便于接线。

图1

图中1、2为自动空气开关的三副主触头(1为动触头、2为静触头)，它们串联在被控制的三相电路中。当按下接通按钮时，外力使锁扣克服反力弹簧的斥力，使固定在锁扣上面的动触头与静触头闭合，并由锁扣锁住搭钩，使开关外于接通状态。

当开关接通电源后，电磁脱扣器、热脱扣器及欠电压脱扣器若无异常反应，开关运行正常。当线路发生短路或严重过电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆时，搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在压力弹簧的作用下，将三副主触头分断，切断电源。

当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定的热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开将主触头分断。

欠电压脱扣器的工作过程与电磁脱扣器恰恰相反。当线路电压正常时，欠电压脱扣器产生足够的吸力，克服拉力弹簧的作用将欠电压脱扣器衔铁吸合，衔铁与杠杆脱离，锁扣与搭钩才得以锁住，主触头方能闭合。当线路上电压全部消失或电压下降到某一数值时，欠电压脱扣器吸力消失或减小，衔铁被拉力弹簧拉开并撞击杠杆，主电路电源被分断。同理，在无电源电压或电压过低时，自动空气开关也不能接通电源。

正常分断电路时，按下停止按钮即可。

3、自动空气开关的一般选用原则。

①自动空气开关的额定工作电压≥线路额定电压。

②自动空气开关的额定电流≥线路负载电流。

③热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。

④电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流负载电路正常工作时的峰值电流。

对单台电动机来说，瞬时脱扣整定电流

图2

式中，K取1．5～1．7；Istmax为其中最大容量的一台电动机的启动电流；

为其余电动机额定电流的总和。

⑤自动空气开关欠电压脱扣器的额定电压=线路额定电压。

DZ5-20型自动空气开关的技术数据如表2-5-1所示。

图3

二）小型配电箱的安装

1、居民住宅用配电箱的组成。一个配电箱应包括底板、单相电度表、插入式熔断器、单相空气开关、线槽等部分。其主要结构有上、中、下3层。

①下层的左半部分安装3个较大的熔断器，具体规格应根据实际需要选定。右半部分安装接零排和接地排。电源进线从下层接进。

②中层安装单相电度表，每户一只。

③上层的下半部分安装单相空气开关，上半部分安装插入式熔断器，在上层的最右边还要安装一个接地排和一个接零排。出线从上层引出。

2、安装步骤及要求。

①按配电箱结构和元器件数目确定各元器件的位置。要求盘面上的电器排列整齐美观，便于监视、操作和维修。通常将仪表和信号灯居上，经常操作的开关设备居中，较重的电器居下，各种电器之间应保持足够的距离，以保证安全。在接线时要求空气开关必须接相线。

②用螺钉固定各电器元件，要求安装牢固，无松动。

③按线路图正确接线，要求配线长短适度，不能出现压皮、露铜等现象；线头要尽量避免交叉，必须交叉时应在交叉点架空跨越，两线间距不小于2mm。

④配线箱内的配线要通过线槽完成，导线要使用不同的颜色。

3、室内配电箱。

目前在家庭和办公室中使用的配电箱，一般都是专业厂家生产的成套低压照明配电箱或动力配电箱。这些配电箱在低压电器的选用、器件排布、工艺要求、外形美观等方面都有比较好的质量和性能。组