电梯用空气开关的选择分析及选用原则

叶登峰

摘要：空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。将空气开关设为电路开关，当电流超过额定电流，则会自动断开。它集控制和多种保护功能于一身，除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。电梯的检规以及相关标准对电源主开关本身的技术要求为：应当具有稳定的断开和闭合位置，并且在断开位置时能用挂锁或其他等效装置锁住，能够有效地防止误操作；该开关具有切断电梯正常使用情况下最大电流的能力。空气开关是电气开关的一种，在电梯的电气设备里，我们经常能看见空气开关的身影。本文对空气开关做了一些浅述与分析。

关键词：空气开关 接线方式 选用原则

1.工作原理及其作用

空气开关的工作原理是：当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反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，切断电源。

在正常情况下，过电流脱扣器的衔铁是释放着的；一旦发生严重过载或短路故障时，与主电路串联的线圈就将产生较强的电磁吸力把衔铁往下吸引而顶开锁钩，使主触点断开。欠压脱扣器的工作恰恰相反，在电压正常时，电磁吸力吸住衔铁，主触点才得以闭合。一旦电压严重下降或断电时，衔铁就被释放而使主触点断开。当电源电压恢复正常时，必须重新合闸后才能工作，实现了失压保护。

2.空气开关的结构组成及接线方式

空气开关主要由辅助触头、报警触头、分励脱扣器、欠电压脱扣器等内部附件与电动操作机构、转动操作手柄、加长手柄、手柄闭锁装置、接线装置等外部附件组成。其中接线的方式有有以下几种：

（1）板后接线方式：板后接线最大特点是可以在更换或维修断路器，不必重新接线，只须将前级电源断开。由于该结构特殊，一般在产品出厂时已按设计要求配置了专用安装板和安裝螺钉及接线螺钉，需要特别注意的是由于大容量断路器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用，因此安装时必须引起重视，严格按制造厂要求进行安装。

（2）插入式接线：在成套装置的安装板上，先安装一个断路器的安装座，安装座上有6个插头，断路器的连接板上有6个插座。安装座的面上有连接板或安装座后有螺栓，安装座预先接上电源线和负载线。使用时，将断路器直接插进安装座。如果断路器坏了，只要拔出坏的，换上一只好的即可。它的更换时间比板前、板后接线要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前我国的插入式产品，其壳架电流限制在最大为400A。从而节省了维修和更换时间。插入式断路器在安装时应检查断路器的插头是否压紧，并应将断路器安全紧固，以减少接触电阻，提高可靠性。

（3）抽屉式接线：断路器的进出抽屉是由摇杆顺时针或逆时针转动的，在主回路和二次回路中均采用了插入式结构，省略了固定式所必须的隔离器，做到一机二用，提高了使用的经济性，同时给操作与维护带来了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特别是抽屉座的主回路触刀座，可与NT型熔断路器触刀座通用，这样在应急状态下可直接插入熔断器供电。

3.空气开关的选用原则

在选用自动空气开关做电源开关时，至少要满足三方面的要求：

（1）电压等级要适用。一般断路器通常可以适用于220V以上的各电压等级，而空气开关适用的电压等级为500V以下，电梯电源的电压一般是380V，能够满足这一要求。

（2）过载保护。主要是指线路电缆（或设备）的过载保护，视电缆（或设备）所能承受的过载电流值和耐受时间来选择和确定自动空气开关的过载长延时（反时限）特性。 一般断路器能承受的负荷及短路电流更大些。

（3）短路保护。这是人们在选用自动空气开关时容易忽视，而造成事故的关键一项。实际工作中，应根据电源容量计算出最大预期短路电流，要求在出现这一短路电流时，自动空气开关能在极短的时间（通常要求小于0.1S最好在0.02S以内）自动切断故障电源。否则，会因弧光短路或触头熔焊等原因造成设备、线路故障，甚至人身危害。

为了使得自动空气开关的使用既能满足电梯的使用要求，又能满足空气开关本身的技术要求，电梯用自动空气开关的选用一般遵循以下原则：

（1）根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式。

（2）自动空气开关的额定电压≥被保护线路的额定电压。

（3）自动空气开关的额定电流≥被保护线路的计算负载电流。

（4）热脱扣器的整定电流=所控制负载的额定电流。

（5）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。

（6）自动空气开关欠电压脱扣器的额定电压=被保护线路的额定电压。

（7）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。

（8）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。

在电梯的电路中，最常见的故障是跳闸，若发生跳闸故障，则应计算电气设备功率之和是否超出供电认可容量，并检查总开关容量是否与供电认可容量匹配。空气开关的额定电流一般等于设备额定电流（分支额定电流总和）的1.2～1.3倍。国内的工业电压一般为380V，三相异步电机额定电流I≈2P，P——电动机的额定功率（KW）。但是电梯用通常选择的较大，通常为4P～6P。例如，10KW功率电动机选用的空气开关功率大概为40～60A，选型时常选63A。针对特殊的电梯，如防爆电梯，在选择其使用的空气开关时，则还需考虑防爆方面的技术要求，普通的空气开关便不能适用。

通过以上的简单分析可以看出，从选择电梯用空气开关到其使用、维护，是一个相互联系的过程，需要从电梯各线路中电气设备的功率、使用场所，以及空气开关自身的特性等诸多方面综合考虑。所有的技术要求都是以安全可靠使用为目的，这也是最本质的宗旨与原则。

参考文献：

[1]《设备用断路器》.中国标准出版社，2008

[2]《电梯制造与安装安全规范》.中国标准出版社，2003