刀开关的工作原理和结构详解

根据不同的工作原理、使用要求、结构形式和组成特点分类，刀开关产品的主要类型有大电流刀开关、负荷开关、熔断器式刀开关等。常用的产品如下：HD11～HD14（单投）和HS11～HS13（双投）系列刀开关；HK1、HK2系列开启式负荷开关（俗称胶盖开关）；HH3、HH4系列封闭式负荷开关（俗称铁壳开关）；HR3系列熔断器式刀开关等。另外，刀开关按极数分为单极、双极和三极；按操作方式分为直接手柄操作方式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按刀开关转换方向分单投和双投等。

1.大电流刀开关

刀开关是一种刀楔形触头的、结构比较简单的手动控制电器，主要用于配电设备中的隔离电源，使线路出现明显断开点。在低压电路中，刀开关用于不频繁接通和分断的交、直流低压（≤500V）电路，或用于将电路与电源隔离。

在机电设备中，刀开关主要用作电源开关，一般不能用来闭合或断开电动机的工作电流，因其没有专用的灭弧罩或只具有很简单的灭弧装置，所以不能带负荷闭合刀开关，不能用来切断故障电流，只有主电路的接触器或断路器断开以后，才可通过拉下刀开关来隔离供电电源。在各系列刀开关中，100～400A均采用单刀片，600～1500A均采用双刀片。

刀开关由操作手柄、刀片、触头座和底板等组成，常见的刀开关结构如图9-1a所示。转动手柄后，刀片与刀夹座相接，从而接通电路。图9-1b所示为其图形符号，其文字符号为QK。一般刀开关由于触头分断速度慢，灭弧困难，仅用于切断小电流电路。若用刀开关切断较大电流的电路，特别是切断直流电路时，为了使电弧迅速熄灭以保护开关，可采用带有快速断弧刀片的刀开关，如图9-2所示。图9-2中主刀片用弹簧与断弧刀片相连，在切断电路时，主刀片首先从尾座脱出，这时断弧刀片仍留在刀夹座内，电路尚未断开，无电弧产生。当主刀片拉到足够远时，在弹簧的作用下，断弧刀片与刀夹座迅速脱离，使电弧很快拉长而熄灭。

图9-1 一般刀开关

a）刀开关的结构图 b）图形符号

1—刀片支架和手柄 2—刀片（动触头） 3—刀夹座（静触头） 4—接线端子 5—绝缘底板

图9-2 具有断弧刀片的刀开关

1—主刀片 2—刀夹座 3—断弧刀片 4—刀片快断弹簧　5—底座　6—接线端子

常用的三极刀开关长期允许通过电流有100A、200A、400A、600A和1000A五种。(www.xing528.com)

刀开关在安装时，注意手柄要向上，不能倒装或平装。因为在分断电流时，刀片和触头座间会产生电弧。正确安装时，作用在电弧上的电动力和热空气的上升方向一致，就使得电弧迅速拉长而熄灭。如果装倒了，热空气的拉弧作用正好相反，阻止电弧拉长，使电弧不易熄灭，容易烧坏刀片及触头座甚至造成极间短路。倒装还有一个不利之处就是开关可能会因受振动或松动而使刀片自动下落，引起误合闸，对人身和设备安全造成隐患。

刀开关的技术参数有额定电压、额定电流、分断能力、机械寿命和电寿命。

选用刀开关时，其额定电压应等于或大于电路额定电压，其额定电流应等于或稍大于电路工作电流；如果回路中有电动机，则应按电动机的起动电流来计算。此外，还要考虑电路中可能出现的最大短路峰值电流是否在该额定电流等级所对应的峰值电流以下。刀开关的极数和操作方式可根据实际需要选定。

接线时，要将电源线接在上面，负载线接在下面，这样当拉闸后，刀片与电源隔离，负载线就没有电压，以保证检修的安全。

2.熔断器式刀开关

熔断器式刀开关即熔断器式隔离开关，是以熔断体或带有熔断体的载熔件作为动触头的较大规格的一种隔离开关，具有一定的接通分断能力和短路分断能力，主要用于中央配电屏、动力箱及电缆、导线的过载和短路保护。例如，RTO系列由填料式熔断器作为触刀，做成两断口带灭弧的刀开关，极限分断能力达到5kA，在正常供电情况下接通和切断电源由刀开关承担。当线路发生过载或短路故障时，由熔断器切断故障电流，其操作方式有前面侧方操作、前面中央操作和侧面操作等。

常用的型号有HR3、HR5、HR6及RT0系列。其中HR3系列刀开关主要用于交流50Hz、额定电压380V或直流额定电压440V、额定电流100～600A的工业企业配电网络中，作为电气设备及线路的过负荷和短路保护用，并在正常供电情况下不频繁接通和分断交、直流电路。

熔断器式刀开关的选用：选用时除应按使用的电源电压和负载的额定电流选择外，还必须根据使用场合、操作方式、维修方式等，要符合开关的型式特点。

熔断器式刀开关安装使用安全注意事项如下：

1）应垂直安装在配电盘上，并保证在合闸时触刀与刀座接触良好。

2）RT0型熔断器应固定在带有弹簧钩子锁板的绝缘梁上。在正常运行时，保证熔断器不脱扣，而当熔体因故障熔断后，只需按下钩子便可以很方便的更换熔断器。