轉換開關的作用是什麼？

電力、電氣設備，繼電保護

看了題主資料，發現題主對裝修感興趣，似乎還打算申請一項實用新型專利。由此估計，題主的主題「轉換開關的作用是什麼？」中所指的轉換開關，可能就是一般的電子設備中所用的轉換開關吧。

電子設備中所用的轉換開關的作用是什麼？很簡單，就是用於不同功能線路的切換而已。例如下圖：

圖1中的轉換開關K工作在直流線路中，我們看到它的任務就是讓信號燈HL1點燃，或者讓HL2點燃，也即在HL1和HL2兩條線路中切換。

再看圖2，我們看到圖2的工作電源是交流220V線路。線路中增加了斷路器QF，當然還有轉換開關K。我們同樣看到，轉換開關K的任務依然是切換功能線路。

現在的問題是：如果HL1所在的線路發生了短路，轉換開關會怎樣呢？答案很簡單，轉換開關只能被動地承受短路電流的熱衝擊和電動力衝擊，直到前面的斷路器QF把故障線路切斷為止。

題主的問題事實上已經回答完了。往下，我和知友們把這個問題往深里探討一番。

首先，轉換開關是開關的一種。那麼什麼是開關？

我深信，許多人看到這裡覺得這個問題有點弱智。開關不就是合分線路嗎？但我們往深里想一下：

第一：開關是開關電器中的一種，它的功能就是合分線路；

第二：開關必須能夠承受工作電流所帶來的溫升；

第三：開關必須能夠承受短路電流帶來的熱衝擊和電動力衝擊。

我們來看GB14048.1《低壓開關設備和控制設備第1部分：總則》中對開關電器的定義，如下：

注意看第2.2.9條，開關必須在工作條件下接通、承載和分斷電流，這表明，開關必須具有額定電流Ie這個參數。事實上，額定電流這個參數是與開關的溫升和觸點（觸頭）的接通和開斷電流的能力密切相關的，也與開關結構中的絕緣能力也即額定電壓Ue密切相關。

再由第2.2.9條後半部分，我們看到開關必須在規定的非正常條件下承載短路電流的衝擊，由此表明，開關必須具有在一定時間內承載短路電流熱衝擊的參數，以及在很短時間內承受短路電流電動力衝擊的參數。這兩個參數，前者叫做短時耐受電流Icw，後者叫做短路接通能力Icm。

我們來簡單地了解一下這個四個基本參數：

額定電流Ie和額定電壓Ue：

額定電流Ie決定了開關能夠正常承載的最大運行電流值。

對於開關來說，額定電流Ie的溫升主體是觸頭結構的導電杆，以及外引端子。

理論和實踐都證明，溫升的主體是導電杆。導電杆溫升的表達式如下：

所以，在GB14048.1-2012《低壓開關設備和控制設備 第1部分：總則》中，把導電杆溫升作為開關電器的溫升，並且規定如下：

注意這部標準，它未帶任何類似/T和/G之類的說明，所以它是強制性的國家標準，不管是開關，是隔離開關，是轉換開關，甚至是斷路器，都必須嚴格遵守此標準的規定。

標準中還規定了人可能接觸部分的溫升，見下圖：

知友們也許要問，如果實際使用中溫升超過了規定值，會怎樣呢？

答案是：開關電器的使用壽命將嚴重降低，並且有可能破環它內部的金屬和非金屬部件的機械強度，降低絕緣體的絕緣性能。可見是很糟糕的一件事。

所以，如果開關安裝空間的防護等級特別高，它的溫升會提高；或者開關安裝使用環境的海拔特別高，超過2000m，則開關的額定電流必須降容。

再看額定電壓Ue。核定電壓實際考核的是開關的絕緣能力，所以它有兩個值，其一就是額定電壓，其二是額定絕緣電壓Ui。

我們且不考慮開關絕緣件的絕緣能力，只考慮觸頭之間的介質——空氣對開關絕緣能力的影響。見下圖：

顯然，開距與空氣的絕緣性能又掛上了鉤。限於篇幅，我們就忽略吧。

總之，開關的額定電壓與額定電流似乎是一對孿生兄弟，它們總是關聯在一起的。在一定的額定電壓下，開關就會有一定的額定電流。運行電壓一變，額定電流也跟著就變了。

所以，我們在選用開關和轉換開關時，一定要充分注意到這一點。

例如某轉換開關在12V時的載流能力是2A，如果把它用於24V，則電流值就會降低。同理，如果它的額定電壓允許，我們將它用在220V交流電壓下，則它的額定電流會降得更低。

這其中的道理，我就不解釋了。

現在我們來看短路電流的影響。

我們由圖2看到，一旦發生了短路，瞬間巨大的短路電流流過斷路器，流過轉換開關和故障線路，短路電流對這些元件和線路產生巨大的熱衝擊和電動力衝擊。

問題是：系統中只有斷路器能執行跳閘操作，以保護線路，而轉換開關和故障線路只能被動地承受短路電流的衝擊。為此，我們把斷路器叫做主動元件，轉換開關自然就叫做被動元件了。

一般來說，如果在短路過後，被動元件的導電杆和觸頭損壞不是很嚴重，並且經過簡單處理後還能夠繼續使用，我們就說此被動元件的短路參數滿足系統要求。

對於轉換開關來說，它的最主要短路參數就是短時耐受電流和短路接通能力。

所謂短時耐受電流，指的是讓一定大小的短路電流流過開關電器，並且在一定時間內此開關電器未出現因為熱衝擊而損壞得跡象。

短路電流引起的導體最高溫度計算表達式如下：

這個公式夠複雜的。不過，我們從中可以看出幾個問題：

第一：短路過程很短暫，因此開關電器的導電體事實上處於絕熱狀態。開關的溫升中不必考慮散熱因素；

第二：導電體的溫度與電流的平方成函數關係，與通電時間也有函數關係。

當短路電流產生的熱量一定時，我們可以得到如下結論： =常數。於是，我們就可以用這個式子來計算不同時間內的短時耐受電流。

例如某轉換開關（當然是用於配電的，它的額定電流可達上千安）的額定短時耐受電流是20kA，我們想知道3s下短時耐受電流是多少？

利用上式。因為額定短時耐受電流的時間是1s，所以3s時的短時耐受電流為：

。

這個電流就是此轉換開關在3s時間內能夠承受的最大短路電流。

我們知道，短路電流在短路後5毫秒時出現最大值，但斷路器的開斷時間最短也要接近10毫秒，因此短路電流的最大值必定同時流過斷路器和轉換開關。

我們知道，短路電流對開關電器產生的最大電動力與開關電器導電體的長度成正比，與短路電流的平方成正比，與導電體之間的中心距成反比。開關電器的尺寸小，短路電動力最大也大不到哪裡去。然而，電動力卻會對動靜觸頭產生斥力。一旦觸頭被斥開，觸頭間就會出現電弧燒蝕。

觸頭斥力的表達式是：

所以，對於開關來說，也包括轉換開關，它的動穩定性指的就是觸頭被斥開後觸頭抵禦電弧燒蝕的能力。

電器的動穩定性用短路接通能力Icm來表徵。

國家標準規定了動穩定性與熱穩定性間的比值，叫做峰值係數n。

表的左邊就是短路電流，右邊就是峰值係數n。

例如短時耐受電流是20kA，峰值係數為2.0，於是動穩定性電流就是40kA。

那麼工業用的轉換開關是什麼樣子的？我們來看美國出品的2000A額定電流ASCO開關，如下：

瞧，如此一個大傢伙！而且它的價格不低，應當在幾十萬元。

我們來看它的參數：

最大為4000A額定電流。

我們來看看在配電電路中轉換開關起到何種作用，我們看下圖：

圖中的ATSE就是工業使用的轉換開關，這台轉換開關的額定電流應當是1000A的。

謝邀。

我問了問我們的產品經理，他的表情是這樣子的

作為一家有著95年歷史，以切換開關聞名於業界，號稱切換開關行業的勞斯萊斯的法國獨立的家族式電氣設備製造企業的員工，竟然不知道轉換開關的作用？

於是，我就只能自己研究產品樣本了。

最簡單的轉換開關就長下面這樣子，貌似圖片中有功能的說明。

別急，還有25-125A的。

別急，還有63-125A的。

別急，更有125-3200A的。

手動的不夠高大上？別急，我們還有自動的。

我這算是硬答還是硬廣？