开关讲课提纲.docx
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开关讲课提纲
固定式电气装置的开关标准
GB16915.1-2003
IEC60669-1:
2000
BSEN60669-1:
2000
BS3676-1:
2000
DIN0632Teil1DINEN60669-1
第一部分简况
一、标准系列情况
1、通用要求（GB16915.1-2003）
适用于户内或户外使用的，仅用于交流电、额定电压不大于440V，额定电流不大于63A的家用和类似用途固定式电气装置的手动操作的一般用途开关。
装有无螺纹端子的开关的额定电流限为最大16A。
亦适用于开关安装盒。
还适用于：
——装有信号灯的开关；
——电磁遥控开关；
——装有延时装置的开关；
——带有开关和其他功能组合的开关；
——电子开关；
——装有软缆保持装置或软缆出口装置的开关。
2、电子开关（GB16915.2-2000）
适用于户内或户外使用的，家用和类似用途固定式电气装置的电子开关或相关的电子辅助装置。
适用于操纵照明电路、控制灯的亮度（调光器）、控制电动机（如排气扇等用的）转速和作其他用途（如电热装置）的电子开关，这些开关的工作电压不超过交流250V，额定电流不超过16A。
上述的操纵和控制是人为地通过起动元件、传感面和传感装置，借助于触摸、接近、旋转、光、声、热或其他影响等方式来实现的。
3、遥控开关（GB16915.3-2000）
适用于额定电压不超过440V、额定电流不超过63A的电磁遥控开关；并适用于额定电压不超过250V、额定电流不超过16A的电子遥控开关；这两种遥控开关是供户内或户外使用的家用和类似用途固定式电气装置使用的。
4、延时开关（GB16915.4-2003）
适用于额定电压不大于440V、额定电流不大于63A，用于家用和类似用途供户内或户外使用的固定式电气装置上用手动和/或遥控操作并装有机械的、热的、气动的、液压的或电操作的延时装置，或上述中任意组合的延时装置的延时开关。
二、产品概况：
1、开关类产品主要有（按操作方法分类）：
（1）旋转开关（如，控制风扇风速的调速开关、控制灯的亮度的调光开关）
（2）倒扳开关
（3）跷板开关（常见的墙壁开关）
（4）按钮开关（如，门铃开关）
（5）拉线开关（老式的灯开关）
2、开关的基本结构：
开关产品一般由面板、底座、触头组成，其中触头决定着开关产品性能的优劣。
下面以一跷板开关为例说明其结构：
说明：
1．面板
2．跷板
3．弹簧
4．三叉
5．滑板
6．铜柱
7．铜柱
8．底座
9．接线螺钉
第二部分标准要求
一、标志（第8章）
目的：
标志可以指导消费者正确安装、使用和维修产品，是确保人身财产安全的极其重要的标准内容。
要使用正确的标志，标志符号的位置要明显，且应经久耐用，清晰可辨。
问题1：
需要标注哪些标志？
（1）重要的三个标志：
——商标（识别标志）
——型号（可以是产品目录编号）
——电气参数（电流、电压、电源性质）（重要：
凡电流不超过16A的开关（除瞬动式开关（如，门铃开关）），均要打“AX”标志，见标准6.2条）
（2）其它标志：
——小间隙结构的符号（m）
——微间隙结构符号（μ）
——带有无螺纹端子的开关如果仅适于连接硬导线，则应标出仅能连接硬导线的标志
——导线插进无螺纹端子（如有）之前应剥去的绝缘长度
问题2：
标志要标在哪里？
一些标志要标在开关主要部位上：
——额定电流、额定电压和电源性质符号
——制造商或代理商的名称、商标或识别标记
——导线插进无螺纹端子（如有）之前应剥去的绝缘长度
——小间隙结构、微间隙结构或半导体转换器件的符号
——型号
问题3：
如何理解“主要部位”？
“主要部位”是指开关中带有触头的部件，或与触头成一整体的任何部件。
如，开关功能件，底座。
问题4：
外壳上需要标志吗？
组合式开关的可拆卸的外壳上的标志：
商标（或识别标志）和型号。
问题5：
哪些开关需要接通指示？
代号为2、3和03的开关（多极开关，如，两极开关），和额定电压大于250V或额定电流大于16A的开关的标志，均应清楚地标示出起动元件朝不同的位置移动的方向或开关的实际位置。
开关接通指示：
见倒板开关照片
三种表示方式：
——on/off
——指示灯
——O/1
问题6：
对开关标志的试验有哪些？
擦拭试验：
对不是钢印打印、铸造的、压铸的或刻印的标志，要用浸透水、汽油的布片各擦拭15s。
如，丝印、胶合标签、水滑板印、喷墨。
标志或符号仍应清晰明了，标志牌不发生卷边现象。
二、防触电保护（第10章）
目的：
通过试验、材料分析、结构检查，防止在使用中产生触电事故。
问题1：
如何进行试验指试验？
两种试验指：
有节试验指（触及试验）、无节试验指（压力试验），见照片
触及试验：
接通指示试验仪，试验原理图，合格判断：
不应触及带电部件
压力试验：
不应触及带电部件
问题2：
起动元件（操作部件）应是什么材料制成？
起动元件（操作部件），如，旋钮、操作杆、按钮、跷板等，应为绝缘材料制品，
起动元件（操作部件）如果是金属材料制品就必须用双重绝缘或加强绝缘将它们的易触及的金属部件与开关机构的金属部件隔开，或将它们的易触及金属部件牢靠接地
问题3：
开关的外部部件（如，外壳）应是什么材料制成？
额定电流不大于16A的普通开关的易触及部件（即，外部部件，如外壳）应由绝缘材料制成，除了，
（1）金属盖或盖板要用由绝缘衬垫或绝缘隔层构成的附加绝缘来保护
（2）应在固定金属盖或盖板的同时将盖或盖板接地。
接地连接应是低电阻连接。
问题4：
目前，我国的拉线开关是否符合标准要求？
不符合防触电要求，见图片
原因：
老式拉线开关（黑色胶木）在更换拉线时，使用者会触及带电部件。
三、接地措施（第11章）
目的：
保证接地良好，在发生短路时，能够将电流引向大地。
问题1：
哪些开关要考虑接地措施？
金属部件（如，金属面板、金属框架）：
绝缘失效时会变成带电的易触及金属部件，应装有接地端子或连接到接地端子。
金属面板产品图片
四、端子（第12章）
目的：
端子是开关中一个至关重要的部件，直接关系到开关的安全和使用性能。
问题1：
有哪些端子种类？
螺纹夹紧型端子：
柱型、螺钉、螺栓、鞍型、接片、罩式
柱型端子：
无螺纹型端子：
直插式、最大电流16A
问题2：
开关应接什么样的导线？
根据电流的大小，选取接线容量，见标准表2
如，10A开关应能接1—2.5mm2的导线。
串接问题（工厂自身已接线？
）——对插座产品，见GB50303
问题3：
对端子螺钉有哪些要求？
螺钉和螺母的螺纹、螺矩和机械强度应符合我国普通螺纹标准的要求。
螺钉不应是软的或易于蠕变的金属（如，锌或铝）来制造，可以用黄铜、A3铁等。
问题4：
如何保证螺纹夹紧型端子应能夹紧导线而不过度损伤导线？
进行旋转拉力试验，试验装置：
检查导线损伤程度的试验装置，见图片
根据导线不同的截面积，使用不同直径孔的套管，不同的高度，挂上与导线对应的砝码。
旋转速率：
（10±2）r/min，持续15min
如，对1.0mm2，套管孔直径6.5mm，高度260mm，砝码0.4kg
试验期间，导线不得脱出或断开
问题5：
如何进行拉力试验？
如果夹紧件是夹两根导线的，应依次向每根导线施加相应的拉力。
如，螺钉端子要拉3次
施加轴向拉力（力的大小见标准表5），1min
试验期间，导线不应在端子里明显移动。
问题6：
对接地端子材料有哪些要求？
接地端子的零件应能防腐蚀：
——本体应以黄铜或其他耐腐蚀性材料制成；
——如果本体是铝合金框架或外壳的一部分应有措施防止铜铝接触引起的腐蚀。
问题7：
导线插入时的距离要求？
柱型端子的夹紧螺钉与导线完全插入时导线端部之间的距离应至少为图1的规定值。
（画图）
注意：
夹紧螺钉与导线端部之间的最小距离，仅适用于导线不能直接穿过的柱型端子。
（导线插入触及连接条？
）
问题8：
无螺纹端子电应力和热应力试验如何进行？
两个试验：
试验a），按表8通以试验电流，电流不流经开关，仅流经端子。
通电时间一结束，立即测出在通过额定电流的情况下每个无螺纹端子两端的电压降，电压降不应超过15mV。
试验b），测出第192个周期（每个周期中，通电30min，断电30min）后的电压降（见图片），要求：
电压降≤22.5mV或第24个周期之后测得值的两倍，二者中，取较小值。
问题9：
如何进行无螺纹端子的弯曲试验？
试验装置：
见图片
每隔30度，12个方向
五、结构要求（第13章）
目的：
通过检查开关的结构，确保符合安全要求。
问题1：
有哪些基本要求？
开关的结构应：
——易于将导线插入和连接到接线端子里
——使导线正确定位
——易于将开关固定到墙壁上或固定到安装盒里
——底座的底面与底座的安装表面之间，或底座的各边与外壳（盖或安装盒）之间有足够的空间，使开关在安装好之后，导线的绝缘不会压着不同极性的带电部件或机构中的运动部件
明装式的开关在安装过程中，固定件不会损伤电缆绝缘。
结构A的开关应不用移动导线便可将盖或盖板定位或拆掉。
问题2：
如何固定盖或盖板？
盖或盖板的脱出试验，见标准表11，及第20章。
问题3：
旋转开关的拉力试验
旋转开关的旋钮应与操作机构的轴或部件牢固的耦合。
向旋钮施加100N的轴向拉力1min，
将仅有一个操作方向的开关的旋钮朝相反方向旋转100次，
试验期间，旋钮不应脱出。
问题4：
组合开关的安装？
组合装置在设计上应能保证每个基座正确定位。
每个基座的固定与整个组合装置的固定应是相互独立的。
六、机构（第14章）
检查要点：
1、开关的起动元件在被释放时应能自动地处于与动触头相应的位置，拉线开关和单按钮开关的起动元件可以处于单一静止位置。
2、开关的动触头只能静止于“通”或“断”的位置上。
3、代号为2、3、03和6/2的开关的所有极应基本上同时接通和断开
符号指示
4、拉线开关的拉力试验：
——垂直地施加45N的力
——65N的力在45°±5°
七、耐老化、防有害进水和防潮（第15章）
目的：
对开关进行老化试验，特别是其中的绝缘材料进行考核。
试验1：
老化试验：
开关和开关盒放置在温度为70℃的加热箱中7天（168h），取出后，放置4天（96h）
试验后，试样：
——不应有可见裂痕
——材料不应发粘、变腻
——不应留有布痕（用5N的力压）
——不应有不符合标准要求的损坏
试验2：
防潮
开关应能耐受得住正常使用时可能出现的潮湿
潮湿处理在潮湿箱里进行，箱内空气温度在40℃±2℃，空气相对湿度应维持在91%～95%之间将试样放进潮湿箱里：
——普通开关：
2d（48h）
——非普通开关：
7d（168h）
注意：
不用工具即可拆下的部件要拆下并与主要部件一起经受潮湿处理（使之充分受潮）
八、绝缘电阻和电气强度（第16章）
注意：
绝缘电阻和电气强度是紧接着防潮试验之后进行的。
并在将不用工具即可拆下的部件和为了试验而拆下了的部件重新装配好之后进行。
试验1：
绝缘电阻：
500Vd.c.1min
试验仪器：
兆欧表
试验2：
电气强度：
基本要求：
开关应有足够的电气强度。
开关经受基本正弦波，频率为50Hz或60Hz表13规定的电压1min，不发生击穿或闪络。
试验方法：
（测试部位语句的理解？
通断）
电压施加的几个重要部位如下：
（1）开关处于“通”的位置：
所有连接在一起的极与本体之间；
（2）开关处于“通”的位置：
依次在每极与所有连接到本体的其他极之间；
（3）开关处于“断”的位置：
开关处于“通”的位置时，电气连接在一起的端子之间。
试验电压值应为2000V。
试验设备：
通常用耐压试验机，要注意耐压试验机升压变压器的容量≥500VA，整定电流≤100mA。
九、温升（第17章）：
目的：
模拟实际使用情况，通电后发热，要求开关的结构应能确保其在正常使用时温升不会超过规定值。
安装：
将开关按正常使用要求垂直安装，接上表14规定的PVC绝缘的硬的铜导线。
连接开关的电缆要从安装盒顶部进入。
试验用安装盒，见图片。
不通风的环境里进行试验。
端子的温升不应超过45K。
十、通断能力（第18章）
目的：
开关应有足够的通断能力，以避免由于分断能力不足，触头熔焊在一起，当遇紧急情况，需分断电路时，断不开，而造成不必要的危险或损失等。
开关在通断能力试验后，应不出现影响继续使用的现象。
（持续闪弧？
）
试验1：
开关在1.1倍额定电压和1.25倍额定电流，功率因数为0.3±0.05的条件下，经受200次操作试验；
开关接上导线，装在专用设备（开关寿命机，见图片）上，调节到标准规定的电压、电流和功率因数，进行200次的操作试验，操作频率和接线方式按标准的规定。
试验2：
额定电流不大于16A、额定电压不大于250V开关，和代号为3和03的且额定电压大于250V的开关，应以额定电压和1.2倍额定电流钨丝灯负载进行试验。
试验用若干个200W钨丝灯来进行，例如10A250V的开关进行试验时，钨丝灯的额定电压为240V，灯的个数应为：
开关经200次操作试验（此处试验条件同18.1条，如，试验次数）。
试验期间，不应出现持续的闪弧，触头不应熔焊。
注意：
1、对“一次操作”的理解，见3.2条，动触头由一个位置到另一位置的位置转移。
一个循环是两次操作。
2、对功率因数的要求，功率因数为0.3±0.05，储能元件，给触头的损伤严重
3、如何计算试验用电阻（R）、电抗（L）
4、闪弧产生的原因：
电弧及其产生过程
动静触头的接触原本是许多个点在接触，而接触压力一般是由弹簧产生的。
由于超程（即，触头运动到闭合位置后、将静触头移开时动触头还能移动的距离，其值取决于触头在其使用期限内遭受的电侵蚀。
）的存在，触头开始分断时，电路并没开断，仅仅是动触头朝着与静触头分离的方向运动。
这时，超程和接触压力都逐渐减小，接触点也减少。
及至极限状态、即仅剩一个点接触时，接触面积减至最小，电流密度非常巨大，故电阻和温升剧增。
以致触头虽仍闭合，但接触处的金属已处于熔融状态。
此后，动触头继续运动，终于脱离，但动静触头间并未形成间隙，而由熔融的液态金属桥所维系着。
液态金属的电阻率远大于固体金属的，故金属桥内热量高度集中，使其温度达到材料的沸点，并随即发生爆炸形式的金属桥断裂过程，触头间隙也形成了。
金属桥刚断裂时，间隙内充满着空气或其它介质及金属蒸气，它们均具有绝缘性质。
于是，电流被瞬时截断，并产生过电压，将介质和金属蒸气击穿，使电流以火花放电乃至电弧的形式重新在间隙中流通。
此后，随着动触头不断离开静触头以及各种熄弧因素作用，电弧终将转化为非自持放电并最终熄灭，使整个触头间隙成为绝缘体，触头分断过程亦告终结。
至此，触头已处于断开状态。
两个触头行将接触或开始分离时，只要它们之间的电压达12—20V、电流达0.25—1A，触头间隙内就会产生高温弧光，这就是电弧。
电弧通常是有害的：
1、因为其温度达成千上万K，足以烧伤触头、使之迅速损坏；
2、它也能使触头熔焊、破坏开关电器的正常工作，甚或酿成火灾及人员伤亡等严重事故；
3、它还会产生干扰附近的通信设施的高次谐波。
然而，电弧也有益处：
开关本身可借助它以防止产生过高的过电压和限制故障电流。
4、开关触头材料之分析
十一、正常操作（第19章）
目的：
模拟正常使用，两个试验：
普通负载情况，荧光灯负载（对普通开关均需进行，有些试验室未进行，不符合标准，且国外机构对此试验相当重视）。
正常操作是重要的安全性能试验，它是开关的耐久性和寿命试验，考核开关应经受得住正常使用情况的机械应力、电应力和热应力而不会出现过度的磨损或其他有害的影响。
问题1：
4万次寿命试验如何进行？
要点：
试验电流等于额定电流，试验电压等于额定电压
操作次数，操作速度，功率因数cosφ为0.6
根据电流的大小，选择操作次数、操作速度
如，对10A的开关，操作次数是4万次，操作速度是每分钟30次。
对20A的开关，操作次数是1万次，操作速度是每分钟15次。
通断时间的规定：
在一个周期（循环）内，通电时间应为整个周期时间的四分之一，断开时间应为整个周期时间的四分之三。
（充分冷却？
）
对不同的类型的开关测试方法：
如，代号6的开关（即，双控开关）开关的一个极进行一半的操作次数，另一个极进行余下的操作次数
代号为2的开关：
-3个试样试验，开关的极要串联；-3个试样试验，开关的极要串联?
4万次试验后，进行高压试验和温升试验（因触头损伤，温升可能超标）。
试验后，试样且不会出现：
——影响其继续使用的磨损
——起动元件与动触头二者位置的不一致
——外壳、绝缘衬垫或隔层损坏
——密封胶渗漏
——电气连接或机械连接松脱
——代号为2、3、03或6/2的开关动触头的相对位移
问题2：
如何进行荧光灯电路的寿命试验？
经验：
虽然次数少，此试验比前试验更为严酷，往往开关可以通过4万次试验，但不能通过荧光灯电路的寿命试验，因为电路的关系，感性、容性都有，触头分断时，对触头的损伤更严重。
荧光灯负载用的开关应经受得住在控制带功率因数纠正功能的荧光灯电路时，在图14所示的试验电路端子之间插进负载的情况下出现的电应力和热应力，而不会过度损坏或造成其它有害的影响。
试验电路要求：
见标准
负载A：
6—10A：
1万次操作；10—20A：
5千次操作
负载B：
100次
其它条件同19.1条。
试验期间，铜丝F不应熔化，试样动作正常，无持续闪弧，触头不熔焊
试验后，进行温升试验（因触头损伤，温升可能超标）（见图片）
试验后，试样且不会出现：
——影响其继续使用的磨损
——起动元件与动触头二者位置的不一致
——外壳、绝缘衬垫或隔层损坏
——密封胶渗漏
——电气连接或机械连接松脱
——代号为2、3、03或6/2的开关动触头的相对位移
十二、机械强度（第20章）
要求：
开关、开关盒和螺纹压盖应有足够的机械强度，能受得住安装和使用过程中出现的应力。
1、冲击试验
利用图15所示装置（见图片）对开关、开关盒进行冲击试验，冲击高度按表18规定，冲击部位和次数按标准规定的要求。
（正面、侧面60度）
冲击试验之后，试样不应有损坏，尤其是带电部件不应变成易触及部件。
注意：
冲击面应为铅垂面。
2、圆柱面安装试验
普通明装式开关先固定到硬钢板制成的圆柱体上，然后再固定到平钢板上。
安装试验之后，不应出现会影响其继续使用的损坏。
3、盖、盖板和起动元件可拆性和不可拆性试验
（1）开关按正常使用要求安装，要装上盖、盖板或起动元件，朝垂直于安装表面施力。
（2）用钩朝垂直于安装或支承表面的方向，向盖、盖板、起动元件或其它的零部件逐渐施加不大于标准规定的力，钩要依次挂在为拆卸盖、盖板、起动元件或其它零部件而设置的沟、漕、孔里。
观察盖、盖板和起动元件是否脱出。
4、拉线开关操作件的拉力试验：
拉线开关按正常使用要求安装在一个支架上，向操作件施加100N的拉力1min，然后，在拉线与铅垂线夹角不大于80°方向，施加50N拉力1min；
操作件不应破损，拉线开关仍能操作。
十三、材料试验（耐热、灼热丝试验）（第21和24章）
目的：
材料试验是重要的安全测试，
电器附件常用材料：
（一）耐热试验
1、100℃加热箱试验
将试样在100±2℃的加热箱内1h，取出试样，使试样冷却到室温，按正常使用要求安装好试样，用标准试验指施加不大于5N的力时，试验指不应触及通常是不易触及的带电部件。
试样不出现影响继续使用的变化，标志仍清晰明了，标准试验指不触及带电部件判为合格。
2、球压试验
技术要求：
1）用以将载流部件和接地电路部件保持在正常位置所必需的绝缘材料部件（如，开关的底座），要在温度为125±2℃加热箱里进行1h的球压试验，压痕直径不大于2mm；
2）虽然与载流部件和接地电路部件接触，但不是将它们保持在正常位置所必需的绝缘材料部件，应在温度为70±2℃或在40±2℃加上第17章试验期间在有关部件测得的最高温升（取二者中较高者）的加热箱里进行1h的球压试验，压痕直径不大于2mm。
检验方法及步骤：
1．样品在规定的温度条件下予处理至少24h；
2．将试样放置在至少3mm厚的钢板上，使之与钢板直接接触。
将被试样品的表面置于水平位置，并用20N的力将一直径为5mm的钢球压在该表面，放到规定的温度的加热箱中1h；
3．取出后，在10s之内，将试样浸入冷水槽中，冷却至大约室温；
4．取出试样，擦干水，用量具测量压痕直径。
（二）绝缘材料的耐非正常热、耐燃
目的：
会受到电热应力的，以及劣化后会危及开关安全的绝缘材料部件，不应受到非正常热和火的过度影响
灼热丝试验：
1）将载流部件和接地电路部件保持在正常位置所必需的绝缘材料部件，要以850℃的温度进行灼热丝试验，如，开关的底座
2）虽然与载流部件和接地电路部件接触，但不是将它们保持在正常位置所必需的绝缘材料部件，要以650℃的温度进行灼热丝试验。
合格判定：
——无可见的火焰，又无持续的灼热；
——在灼热丝撤走后30s之内，开关的火焰或灼热熄灭；
——绢纸不应起火，松木板不应烧焦。
注意：
“小部件”不进行灼热丝试验。
（与97版标准不同）
小部件中，凡每个表面均完全在一个15mm直径的圆之内，或一个表面的任何部位均在一个15mm直径的圆的外侧，且任何表面均放不下一个8mm的圆者，见标准图26。
十四、螺钉、载流部件及连接（第22章）
要求：
1、不论是电气连接还是机械连接，均应能经受得住正常使用中出现的机械应力；传递接触压力的螺钉和螺母应与金属螺纹啮合。
对与绝缘材料螺纹相啮合的螺钉或螺母，用力矩螺丝刀按标准12.2.5条规定的力矩拧紧和拧松10次，每次均应完全拆下，再重新拧合，
对所有其他情况拧紧和拧松5次，不应出现会影响螺钉连接继续使用的损坏。
对与绝缘材料啮合的螺钉，应保证正确地引入。
2、不得通过一般绝缘材料来传递接触压力，除非金属部件有足够的弹性。
3、螺钉和铆接应锁紧，以防松动或旋转。
4、金属载流部件应有足够的抗腐蚀性、机械强度和导电性。
5、滑动触头金属应具有耐腐蚀性。
6、自攻锁紧螺钉不得用来作载流部件的连接，除非每个连接至少使用两个螺钉提供接地连续性。
十五、爬电距离、电气间隙（第23章）：
注意：
这是开关产品经常出现不合格的一个项目。
两个定义：
1、爬电距离：
两个导电部件之间或导电部件与电器附件边界之间沿绝缘表面所测得的最短距离。
2、电气间隙：
两个导电部件之间或导电部件与电器附件边界之间通过空气测得的最短距离。
基本要求：
爬电距离和电气间隙应符合标准表20要求。
要接上第12章规定的最大横截面积的导线的开关上进行，还应在不接导线的开关上进行。
（模拟实际使用情况）
不仅要量端子，还要检查内部。
测量用游标卡尺或测试卡。
容易出现不合格的几个爬电距离和电气间隙：
爬电距离：
（1）触头分开时，被分隔的带电部件之间≥3mm
（2）不同极性的带电部件之间≥3mm
（3）带电部件与下列部位之间：
≥3mm
—绝缘材料部件的易触及表面
—已接地的金属部件，包括接地电路
—支承暗装式开关基座的金属框架
—用以固定基座、盖或盖板的螺钉或器件
—机构中要求与带电部件绝缘的金属部
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