转换开关的作用是什么？
看了题主资料，发现题主对装修感兴趣，似乎还打算申请一项实用新型专利。由此估计，题主的主题“转换开关的作用是什么？”中所指的转换开关，可能就是一般的电子设备中所用的转换开关吧。 电子设备中所用的转换开关的作用是什么？很简单，就是用于不同功能线路的切换而已。例如下图： 图 1 中的转换开关 K 工作在直流线路中，我们看到它的任务就是让信号灯 HL1 点燃，或者让 HL2 点燃，也即在 HL1 和 HL2 两条线路中切换。 再看图 2，我们看到图 2 的工作电源是交流 220V 线路。线路中增加了断路器 QF，当然还有转换开关 K。我们同样看到，转换开关 K 的任务依然是切换功能线路。 现在的问题是：如果 HL1 所在的线路发生了短路，转换开关会怎样呢？答案很简单，转换开关只能被动地承受短路电流的热冲击和电动力冲击，直到前面的断路器 QF 把故障线路切断为止。 题主的问题事实上已经回答完了。往下，我和知友们把这个问题往深里探讨一番。 首先，转换开关是开关的一种。那么什么是开关？ 我深信，许多人看到这里觉得这个问题有点弱智。开关不就是合分线路吗？但我们往深里想一下： 第一：开关是开关电器中的一种，它的功能就是合分线路； 第二：开关必须能够承受工作电流所带来的温升； 第三：开关必须能够承受短路电流带来的热冲击和电动力冲击。 我们来看 GB14048.1《低压开关设备和控制设备第 1 部分：总则》中对开关电器的定义，如下： 注意看第 2.2.9 条，开关必须在工作条件下接通、承载和分断电流，这表明，开关必须具有额定电流 Ie 这个参数。事实上，额定电流这个参数是与开关的温升和触点（触头）的接通和开断电流的能力密切相关的，也与开关结构中的绝缘能力也即额定电压 Ue 密切相关。 再由第 2.2.9 条后半部分，我们看到开关必须在规定的非正常条件下承载短路电流的冲击，由此表明，开关必须具有在一定时间内承载短路电流热冲击的参数，以及在很短时间内承受短路电流电动力冲击的参数。这两个参数，前者叫做短时耐受电流 Icw，后者叫做短路接通能力 Icm。 我们来简单地了解一下这个四个基本参数： 额定电流 Ie 和额定电压 Ue： 额定电流 Ie 决定了开关能够正常承载的最大运行电流值。 对于开关来说，额定电流 Ie 的温升主体是触头结构的导电杆，以及外引端子。 理论和实践都证明，温升的主体是导电杆。导电杆温升的表达式如下： 所以，在 GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第 1 部分：总则》中，把导电杆温升作为开关电器的温升，并且规定如下： 注意这部标准，它未带任何类似 /T 和 /G 之类的说明，所以它是强制性的国家标准，不管是开关，是隔离开关，是转换开关，甚至是断路器，都必须严格遵守此标准的规定。 标准中还规定了人可能接触部分的温升，见下图： 知友们也许要问，如果实际使用中温升超过了规定值，会怎样呢？ 答案是：开关电器的使用寿命将严重降低，并且有可能破环它内部的金属和非金属部件的机械强度，降低绝缘体的绝缘性能。可见是很糟糕的一件事。 所以，如果开关安装空间的防护等级特别高，它的温升会提高；或者开关安装使用环境的海拔特别高，超过 2000m，则开关的额定电流必须降容。 再看额定电压 Ue。核定电压实际考核的是开关的绝缘能力，所以它有两个值，其一就是额定电压，其二是额定绝缘电压 Ui。 我们且不考虑开关绝缘件的绝缘能力，只考虑触头之间的介质——空气对开关绝缘能力的影响。见下图： 显然，开距与空气的绝缘性能又挂上了钩。限于篇幅，我们就忽略吧。 总之，开关的额定电压与额定电流似乎是一对孪生兄弟，它们总是关联在一起的。在一定的额定电压下，开关就会有一定的额定电流。运行电压一变，额定电流也跟着就变了。 所以，我们在选用开关和转换开关时，一定要充分注意到这一点。 例如某转换开关在 12V 时的载流能力是 2A，如果把它用于 24V，则电流值就会降低。同理，如果它的额定电压允许，我们将它用在 220V 交流电压下，则它的额定电流会降得更低。 这其中的道理，我就不解释了。 现在我们来看短路电流的影响。 我们由图 2 看到，一旦发生了短路，瞬间巨大的短路电流流过断路器，流过转换开关和故障线路，短路电流对这些元件和线路产生巨大的热冲击和电动力冲击。 问题是：系统中只有断路器能执行跳闸操作，以保护线路，而转换开关和故障线路只能被动地承受短路电流的冲击。为此，我们把断路器叫做主动元件，转换开关自然就叫做被动元件了。 一般来说，如果在短路过后，被动元件的导电杆和触头损坏不是很严重，并且经过简单处理后还能够继续使用，我们就说此被动元件的短路参数满足系统要求。 对于转换开关来说，它的最主要短路参数就是短时耐受电流和短路接通能力。 所谓短时耐受电流，指的是让一定大小的短路电流流过开关电器，并且在一定时间内此开关电器未出现因为热冲击而损坏得迹象。 短路电流引起的导体最高温度计算表达式如下： 这个公式够复杂的。不过，我们从中可以看出几个问题： 第一：短路过程很短暂，因此开关电器的导电体事实上处于绝热状态。开关的温升中不必考虑散热因素； 第二：导电体的温度与电流的平方成函数关系，与通电时间也有函数关系。 当短路电流产生的热量一定时，我们可以得到如下结论： =常数。于是，我们就可以用这个式子来计算不同时间内的短时耐受电流。 例如某转换开关（当然是用于配电的，它的额定电流可达上千安）的额定短时耐受电流是 20kA，我们想知道 3s 下短时耐受电流是多少？ 利用上式。因为额定短时耐受电流的时间是 1s，所以 3s 时的短时耐受电流为： 。 这个电流就是此转换开关在 3s 时间内能够承受的最大短路电流。 我们知道，短路电流在短路后 5 毫秒时出现最大值，但断路器的开断时间最短也要接近 10 毫秒，因此短路电流的最大值必定同时流过断路器和转换开关。 我们知道，短路电流对开关电器产生的最大电动力与开关电器导电体的长度成正比，与短路电流的平方成正比，与导电体之间的中心距成反比。开关电器的尺寸小，短路电动力最大也大不到哪里去。然而，电动力却会对动静触头产生斥力。一旦触头被斥开，触头间就会出现电弧烧蚀。 触头斥力的表达式是： 所以，对于开关来说，也包括转换开关，它的动稳定性指的就是触头被斥开后触头抵御电弧烧蚀的能力。 电器的动稳定性用短路接通能力 Icm 来表征。 国家标准规定了动稳定性与热稳定性间的比值，叫做峰值系数 n。 表的左边就是短路电流，右边就是峰值系数 n。 例如短时耐受电流是 20kA，峰值系数为 2.0，于是动稳定性电流就是 40kA。 那么工业用的转换开关是什么样子的？我们来看美国出品的 2000A 额定电流 ASCO 开关，如下： 瞧，如此一个大家伙！而且它的价格不低，应当在几十万元。 我们来看它的参数： 最大为 4000A 额定电流。 我们来看看在配电电路中转换开关起到何种作用，我们看下图： 图中的 ATSE 就是工业使用的转换开关，这台转换开关的额定电流应当是 1000A 的。 查看知乎讨论
看了题主资料，发现题主对装修感兴趣，似乎还打算申请一项实用新型专利。由此估计，题主的主题“转换开关的作用是什么？”中所指的转换开关，可能就是一般的电子设备中所用的转换开关吧。
电子设备中所用的转换开关的作用是什么？很简单，就是用于不同功能线路的切换而已。例如下图：
图 1 中的转换开关 K 工作在直流线路中，我们看到它的任务就是让信号灯 HL1 点燃，或者让 HL2 点燃，也即在 HL1 和 HL2 两条线路中切换。
再看图 2，我们看到图 2 的工作电源是交流 220V 线路。线路中增加了断路器 QF，当然还有转换开关 K。我们同样看到，转换开关 K 的任务依然是切换功能线路。
现在的问题是：如果 HL1 所在的线路发生了短路，转换开关会怎样呢？答案很简单，转换开关只能被动地承受短路电流的热冲击和电动力冲击，直到前面的断路器 QF 把故障线路切断为止。
题主的问题事实上已经回答完了。往下，我和知友们把这个问题往深里探讨一番。
首先，转换开关是开关的一种。那么什么是开关？
我深信，许多人看到这里觉得这个问题有点弱智。开关不就是合分线路吗？但我们往深里想一下：
第一：开关是开关电器中的一种，它的功能就是合分线路；
第二：开关必须能够承受工作电流所带来的温升；
第三：开关必须能够承受短路电流带来的热冲击和电动力冲击。
我们来看 GB14048.1《低压开关设备和控制设备第 1 部分：总则》中对开关电器的定义，如下：
注意看第 2.2.9 条，开关必须在工作条件下接通、承载和分断电流，这表明，开关必须具有额定电流 Ie 这个参数。事实上，额定电流这个参数是与开关的温升和触点（触头）的接通和开断电流的能力密切相关的，也与开关结构中的绝缘能力也即额定电压 Ue 密切相关。
再由第 2.2.9 条后半部分，我们看到开关必须在规定的非正常条件下承载短路电流的冲击，由此表明，开关必须具有在一定时间内承载短路电流热冲击的参数，以及在很短时间内承受短路电流电动力冲击的参数。这两个参数，前者叫做短时耐受电流 Icw，后者叫做短路接通能力 Icm。
我们来简单地了解一下这个四个基本参数：
额定电流 Ie 和额定电压 Ue：
额定电流 Ie 决定了开关能够正常承载的最大运行电流值。
对于开关来说，额定电流 Ie 的温升主体是触头结构的导电杆，以及外引端子。
理论和实践都证明，温升的主体是导电杆。导电杆温升的表达式如下：
所以，在 GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第 1 部分：总则》中，把导电杆温升作为开关电器的温升，并且规定如下：
注意这部标准，它未带任何类似 /T 和 /G 之类的说明，所以它是强制性的国家标准，不管是开关，是隔离开关，是转换开关，甚至是断路器，都必须严格遵守此标准的规定。
标准中还规定了人可能接触部分的温升，见下图：
知友们也许要问，如果实际使用中温升超过了规定值，会怎样呢？
答案是：开关电器的使用寿命将严重降低，并且有可能破环它内部的金属和非金属部件的机械强度，降低绝缘体的绝缘性能。可见是很糟糕的一件事。
所以，如果开关安装空间的防护等级特别高，它的温升会提高；或者开关安装使用环境的海拔特别高，超过 2000m，则开关的额定电流必须降容。
再看额定电压 Ue。核定电压实际考核的是开关的绝缘能力，所以它有两个值，其一就是额定电压，其二是额定绝缘电压 Ui。
我们且不考虑开关绝缘件的绝缘能力，只考虑触头之间的介质——空气对开关绝缘能力的影响。见下图：
显然，开距与空气的绝缘性能又挂上了钩。限于篇幅，我们就忽略吧。
总之，开关的额定电压与额定电流似乎是一对孪生兄弟，它们总是关联在一起的。在一定的额定电压下，开关就会有一定的额定电流。运行电压一变，额定电流也跟着就变了。
所以，我们在选用开关和转换开关时，一定要充分注意到这一点。
例如某转换开关在 12V 时的载流能力是 2A，如果把它用于 24V，则电流值就会降低。同理，如果它的额定电压允许，我们将它用在 220V 交流电压下，则它的额定电流会降得更低。
这其中的道理，我就不解释了。
现在我们来看短路电流的影响。
我们由图 2 看到，一旦发生了短路，瞬间巨大的短路电流流过断路器，流过转换开关和故障线路，短路电流对这些元件和线路产生巨大的热冲击和电动力冲击。
问题是：系统中只有断路器能执行跳闸操作，以保护线路，而转换开关和故障线路只能被动地承受短路电流的冲击。为此，我们把断路器叫做主动元件，转换开关自然就叫做被动元件了。
一般来说，如果在短路过后，被动元件的导电杆和触头损坏不是很严重，并且经过简单处理后还能够继续使用，我们就说此被动元件的短路参数满足系统要求。
对于转换开关来说，它的最主要短路参数就是短时耐受电流和短路接通能力。
所谓短时耐受电流，指的是让一定大小的短路电流流过开关电器，并且在一定时间内此开关电器未出现因为热冲击而损坏得迹象。
短路电流引起的导体最高温度计算表达式如下：
这个公式够复杂的。不过，我们从中可以看出几个问题：
第一：短路过程很短暂，因此开关电器的导电体事实上处于绝热状态。开关的温升中不必考虑散热因素；
第二：导电体的温度与电流的平方成函数关系，与通电时间也有函数关系。
当短路电流产生的热量一定时，我们可以得到如下结论：
=常数。于是，我们就可以用这个式子来计算不同时间内的短时耐受电流。
例如某转换开关（当然是用于配电的，它的额定电流可达上千安）的额定短时耐受电流是 20kA，我们想知道 3s 下短时耐受电流是多少？
利用上式。因为额定短时耐受电流的时间是 1s，所以 3s 时的短时耐受电流为：
。
这个电流就是此转换开关在 3s 时间内能够承受的最大短路电流。
我们知道，短路电流在短路后 5 毫秒时出现最大值，但断路器的开断时间最短也要接近 10 毫秒，因此短路电流的最大值必定同时流过断路器和转换开关。
我们知道，短路电流对开关电器产生的最大电动力与开关电器导电体的长度成正比，与短路电流的平方成正比，与导电体之间的中心距成反比。开关电器的尺寸小，短路电动力最大也大不到哪里去。然而，电动力却会对动静触头产生斥力。一旦触头被斥开，触头间就会出现电弧烧蚀。
触头斥力的表达式是：
所以，对于开关来说，也包括转换开关，它的动稳定性指的就是触头被斥开后触头抵御电弧烧蚀的能力。
电器的动稳定性用短路接通能力 Icm 来表征。
国家标准规定了动稳定性与热稳定性间的比值，叫做峰值系数 n。
表的左边就是短路电流，右边就是峰值系数 n。
例如短时耐受电流是 20kA，峰值系数为 2.0，于是动稳定性电流就是 40kA。
那么工业用的转换开关是什么样子的？我们来看美国出品的 2000A 额定电流 ASCO 开关，如下：
瞧，如此一个大家伙！而且它的价格不低，应当在几十万元。
我们来看它的参数：
最大为 4000A 额定电流。
我们来看看在配电电路中转换开关起到何种作用，我们看下图：
图中的 ATSE 就是工业使用的转换开关，这台转换开关的额定电流应当是 1000A 的。
