電梯用空氣開關的選擇分析及選用原則

葉登峰

摘要：空氣開關，又名空氣斷路器，是斷路器的一種。將空氣開關設為電路開關，當電流超過額定電流，則會自動斷開。它集控制和多種保護功能于一身，除能完成接觸和分斷電路外，尚能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機。電梯的檢規以及相關標準對電源主開關本身的技術要求為：應當具有穩定的斷開和閉合位置，并且在斷開位置時能用掛鎖或其他等效裝置鎖住，能夠有效地防止誤操作；該開關具有切斷電梯正常使用情況下最大電流的能力。空氣開關是電氣開關的一種，在電梯的電氣設備里，我們經常能看見空氣開關的身影。本文對空氣開關做了一些淺述與分析。

關鍵詞：空氣開關 接線方式 選用原則

1.工作原理及其作用

空氣開關的工作原理是：當線路發生短路或嚴重過載電流時，短路電流超過瞬時脫扣整定電流值，電磁脫扣器產生足夠大的吸力，將銜鐵吸合并撞擊杠桿，使搭鉤繞轉軸座向上轉動與鎖扣脫開，鎖扣在反力彈簧的作用下將三副主觸頭分斷，切斷電源。

當線路發生一般性過載時，過載電流雖不能使電磁脫扣器動作，但能使熱元件產生一定熱量，促使雙金屬片受熱向上彎曲，推動杠桿使搭鉤與鎖扣脫開，將主觸頭分斷，切斷電源。

在正常情況下，過電流脫扣器的銜鐵是釋放著的；一旦發生嚴重過載或短路故障時，與主電路串聯的線圈就將產生較強的電磁吸力把銜鐵往下吸引而頂開鎖鉤，使主觸點斷開。欠壓脫扣器的工作恰恰相反，在電壓正常時，電磁吸力吸住銜鐵，主觸點才得以閉合。一旦電壓嚴重下降或斷電時，銜鐵就被釋放而使主觸點斷開。當電源電壓恢復正常時，必須重新合閘后才能工作，實現了失壓保護。

2.空氣開關的結構組成及接線方式

空氣開關主要由輔助觸頭、報警觸頭、分勵脫扣器、欠電壓脫扣器等內部附件與電動操作機構、轉動操作手柄、加長手柄、手柄閉鎖裝置、接線裝置等外部附件組成。其中接線的方式有有以下幾種：

（1）板后接線方式：板后接線最大特點是可以在更換或維修斷路器，不必重新接線，只須將前級電源斷開。由于該結構特殊，一般在產品出廠時已按設計要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘，需要特別注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用，因此安裝時必須引起重視，嚴格按制造廠要求進行安裝。

（2）插入式接線：在成套裝置的安裝板上，先安裝一個斷路器的安裝座，安裝座上有6個插頭，斷路器的連接板上有6個插座。安裝座的面上有連接板或安裝座后有螺栓，安裝座預先接上電源線和負載線。使用時，將斷路器直接插進安裝座。如果斷路器壞了，只要拔出壞的，換上一只好的即可。它的更換時間比板前、板后接線要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前我國的插入式產品，其殼架電流限制在最大為400A。從而節省了維修和更換時間。插入式斷路器在安裝時應檢查斷路器的插頭是否壓緊，并應將斷路器安全緊固，以減少接觸電阻，提高可靠性。

（3）抽屜式接線：斷路器的進出抽屜是由搖桿順時針或逆時針轉動的，在主回路和二次回路中均采用了插入式結構，省略了固定式所必須的隔離器，做到一機二用，提高了使用的經濟性，同時給操作與維護帶來了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主回路觸刀座，可與NT型熔斷路器觸刀座通用，這樣在應急狀態下可直接插入熔斷器供電。

3.空氣開關的選用原則

在選用自動空氣開關做電源開關時，至少要滿足三方面的要求：

（1）電壓等級要適用。一般斷路器通常可以適用于220V以上的各電壓等級，而空氣開關適用的電壓等級為500V以下，電梯電源的電壓一般是380V，能夠滿足這一要求。

（2）過載保護。主要是指線路電纜（或設備）的過載保護，視電纜（或設備）所能承受的過載電流值和耐受時間來選擇和確定自動空氣開關的過載長延時（反時限）特性。 一般斷路器能承受的負荷及短路電流更大些。

（3）短路保護。這是人們在選用自動空氣開關時容易忽視，而造成事故的關鍵一項。實際工作中，應根據電源容量計算出最大預期短路電流，要求在出現這一短路電流時，自動空氣開關能在極短的時間（通常要求小于0.1S最好在0.02S以內）自動切斷故障電源。否則，會因弧光短路或觸頭熔焊等原因造成設備、線路故障，甚至人身危害。

為了使得自動空氣開關的使用既能滿足電梯的使用要求，又能滿足空氣開關本身的技術要求，電梯用自動空氣開關的選用一般遵循以下原則：

（1）根據線路對保護的要求確定斷路器的類型和保護形式。

（2）自動空氣開關的額定電壓≥被保護線路的額定電壓。

（3）自動空氣開關的額定電流≥被保護線路的計算負載電流。

（4）熱脫扣器的整定電流=所控制負載的額定電流。

（5）電磁脫扣器的瞬時脫扣整定電流≥負載電路正常工作時的峰值電流。

（6）自動空氣開關欠電壓脫扣器的額定電壓=被保護線路的額定電壓。

（7）配電線路中的上、下級斷路器的保護特性應協調配合，下級的保護特性應位于上級保護特性的下方且不相交。

（8）斷路器的長延時脫扣電流應小于導線允許的持續電流。

在電梯的電路中，最常見的故障是跳閘，若發生跳閘故障，則應計算電氣設備功率之和是否超出供電認可容量，并檢查總開關容量是否與供電認可容量匹配。空氣開關的額定電流一般等于設備額定電流（分支額定電流總和）的1.2～1.3倍。國內的工業電壓一般為380V，三相異步電機額定電流I≈2P，P——電動機的額定功率（KW）。但是電梯用通常選擇的較大，通常為4P～6P。例如，10KW功率電動機選用的空氣開關功率大概為40～60A，選型時常選63A。針對特殊的電梯，如防爆電梯，在選擇其使用的空氣開關時，則還需考慮防爆方面的技術要求，普通的空氣開關便不能適用。

通過以上的簡單分析可以看出，從選擇電梯用空氣開關到其使用、維護，是一個相互聯系的過程，需要從電梯各線路中電氣設備的功率、使用場所，以及空氣開關自身的特性等諸多方面綜合考慮。所有的技術要求都是以安全可靠使用為目的，這也是最本質的宗旨與原則。

參考文獻：

[1]《設備用斷路器》.中國標準出版社，2008

[2]《電梯制造與安裝安全規范》.中國標準出版社，2003