此題中所指的轉(zhuǎn)換開關(guān)，我們就認(rèn)為是一般的電子設(shè)備中所用的轉(zhuǎn)換開關(guān)。那么，電子設(shè)備中所用的轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用是什么？很簡(jiǎn)單，就是用于不同功能線路的切換而已。例如下圖：
圖1中的轉(zhuǎn)換開關(guān)k工作在直流線路中，我們看到它的任務(wù)就是讓信號(hào)燈hl1點(diǎn)燃，或者讓hl2點(diǎn)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(dāng)然還有轉(zhuǎn)換開關(guān)k。我們同樣看到，轉(zhuǎn)換開關(guān)k的任務(wù)依然是切換功能線路。
現(xiàn)在的問題是：如果hl1所在的線路發(fā)生了短路，轉(zhuǎn)換開關(guān)會(huì)怎樣呢？答案很簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換開關(guān)只能被動(dòng)地承受短路電流的熱沖擊和電動(dòng)力沖擊，直到前面的斷路器qf把故障線路切斷為止。
事實(shí)上這個(gè)問題已經(jīng)回答完了。往下，我會(huì)把這個(gè)問題往深里探討一番。
首先，轉(zhuǎn)換開關(guān)是開關(guān)的一種。那么什么是開關(guān)？
我深信，許多人看到這里覺得這個(gè)問題有點(diǎn)弱智。開關(guān)不就是合分線路嗎？但我們往深里想一下：
第一：開關(guān)是開關(guān)電器中的一種，它的功能就是合分線路；
第二：開關(guān)必須能夠承受工作電流所帶來(lái)的溫升；
第三：開關(guān)必須能夠承受短路電流帶來(lái)的熱沖擊和電動(dòng)力沖擊。
我們來(lái)看gb14048.1《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分：總則》中對(duì)開關(guān)電器的定義：
注意看第2.2.9條，開關(guān)必須在工作條件下接通、承載和分?jǐn)嚯娏?，這表明，開關(guān)必須具有額定電流ie這個(gè)參數(shù)。事實(shí)上，額定電流這個(gè)參數(shù)是與開關(guān)的溫升和觸點(diǎn)（觸頭）的接通和開斷電流的能力密切相關(guān)的，也與開關(guān)結(jié)構(gòu)中的絕緣能力也即額定電壓ue密切相關(guān)。
再由第2.2.9條后半部分，我們看到開關(guān)必須在規(guī)定的非正常條件下承載短路電流的沖擊，由此表明，開關(guān)必須具有在一定時(shí)間內(nèi)承載短路電流熱沖擊的參數(shù)，以及在很短時(shí)間內(nèi)承受短路電流電動(dòng)力沖擊的參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)，前者叫做短時(shí)耐受電流icw，后者叫做短路接通能力icm。
我們來(lái)簡(jiǎn)單地了解一下這個(gè)四個(gè)基本參數(shù)：
額定電流ie和額定電壓ue：
額定電流ie決定了開關(guān)能夠正常承載的最大運(yùn)行電流值。
對(duì)于開關(guān)來(lái)說(shuō)，額定電流ie的溫升主體是觸頭結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電桿，以及外引端子。
理論和實(shí)踐都證明，溫升的主體是導(dǎo)電桿。導(dǎo)電桿溫升的表達(dá)式如下：
所以，在gb14048.1-2012《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：總則》中，把導(dǎo)電桿溫升作為開關(guān)電器的溫升，并且規(guī)定如下：
注意這部標(biāo)準(zhǔn)，它未帶任何類似/t和/g之類的說(shuō)明，所以它是強(qiáng)制性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不管是開關(guān)，是隔離開關(guān)，是轉(zhuǎn)換開關(guān)，甚至是斷路器，都必須嚴(yán)格遵守此標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了人可能接觸部分的溫升，見下圖：
朋友們也許要問，如果實(shí)際使用中溫升超過(guò)了規(guī)定值，會(huì)怎樣呢？
答案是：開關(guān)電器的使用壽命將嚴(yán)重降低，并且有可能破環(huán)它內(nèi)部的金屬和非金屬部件的機(jī)械強(qiáng)度，降低絕緣體的絕緣性能?？梢娛呛茉愀獾囊患隆?br>所以，如果開關(guān)安裝空間的防護(hù)等級(jí)特別高，它的溫升會(huì)提高；或者開關(guān)安裝使用環(huán)境的海拔特別高，超過(guò)2000m，則開關(guān)的額定電流必須降容。
再看額定電壓ue。核定電壓實(shí)際考核的是開關(guān)的絕緣能力，所以它有兩個(gè)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(guān)絕緣件的絕緣能力，只考慮觸頭之間的介質(zhì)——空氣對(duì)開關(guān)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。限于篇幅，我們就忽略吧。
總之，開關(guān)的額定電壓與額定電流似乎是一對(duì)孿生兄弟，它們總是關(guān)聯(lián)在一起的。在一定的額定電壓下，開關(guān)就會(huì)有一定的額定電流。運(yùn)行電壓一變，額定電流也跟著就變了。
所以，我們?cè)谶x用開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)時(shí)，一定要充分注意到這一點(diǎn)。
例如某轉(zhuǎn)換開關(guān)在12v時(shí)的載流能力是2a，如果把它用于24v，則電流值就會(huì)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(huì)降得更低。
這其中的道理，我就不解釋了。
現(xiàn)在我們來(lái)看短路電流的影響。
我們由圖2看到，一旦發(fā)生了短路，瞬間巨大的短路電流流過(guò)斷路器，流過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)和故障線路，短路電流對(duì)這些元件和線路產(chǎn)生巨大的熱沖擊和電動(dòng)力沖擊。
問題是：系統(tǒng)中只有斷路器能執(zhí)行跳閘操作，以保護(hù)線路，而轉(zhuǎn)換開關(guān)和故障線路只能被動(dòng)地承受短路電流的沖擊。為此，我們把斷路器叫做主動(dòng)元件，轉(zhuǎn)換開關(guān)自然就叫做被動(dòng)元件了。
一般來(lái)說(shuō)，如果在短路過(guò)后，被動(dòng)元件的導(dǎo)電桿和觸頭損壞不是很嚴(yán)重，并且經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后還能夠繼續(xù)使用，我們就說(shuō)此被動(dòng)元件的短路參數(shù)滿足系統(tǒng)要求。
對(duì)于轉(zhuǎn)換開關(guān)來(lái)說(shuō)，它的最主要短路參數(shù)就是短時(shí)耐受電流和短路接通能力。
所謂短時(shí)耐受電流，指的是讓一定大小的短路電流流過(guò)開關(guān)電器，并且在一定時(shí)間內(nèi)此開關(guān)電器未出現(xiàn)因?yàn)闊釠_擊而損壞得跡象。
短路電流引起的導(dǎo)體最高溫度計(jì)算表達(dá)式如下：
這個(gè)公式夠復(fù)雜的。不過(guò)，我們從中可以看出幾個(gè)問題：
第一：短路過(guò)程很短暫，因此開關(guān)電器的導(dǎo)電體事實(shí)上處于絕熱狀態(tài)。開關(guān)的溫升中不必考慮散熱因素；
第二：導(dǎo)電體的溫度與電流的平方成函數(shù)關(guān)系，與通電時(shí)間也有函數(shù)關(guān)系。
當(dāng)短路電流產(chǎn)生的熱量一定時(shí)，我們可以得到如下結(jié)論：=常數(shù)。于是，我們就可以用這個(gè)式子來(lái)計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的短時(shí)耐受電流。
例如某轉(zhuǎn)換開關(guān)（當(dāng)然是用于配電的，它的額定電流可達(dá)上千安）的額定短時(shí)耐受電流是20ka，我們想知道3s下短時(shí)耐受電流是多少？
利用上式。因?yàn)轭~定短時(shí)耐受電流的時(shí)間是1s，所以3s時(shí)的短時(shí)耐受電流為：
。
這個(gè)電流就是此轉(zhuǎn)換開關(guān)在3s時(shí)間內(nèi)能夠承受的最大短路電流。
我們知道，短路電流在短路后5毫秒時(shí)出現(xiàn)最大值，但斷路器的開斷時(shí)間最短也要接近10毫秒，因此短路電流的最大值必定同時(shí)流過(guò)斷路器和轉(zhuǎn)換開關(guān)。
我們知道，短路電流對(duì)開關(guān)電器產(chǎn)生的最大電動(dòng)力與開關(guān)電器導(dǎo)電體的長(zhǎng)度成正比，與短路電流的平方成正比，與導(dǎo)電體之間的中心距成反比。開關(guān)電器的尺寸小，短路電動(dòng)力最大也大不到哪里去。然而，電動(dòng)力卻會(huì)對(duì)動(dòng)靜觸頭產(chǎn)生斥力。一旦觸頭被斥開，觸頭間就會(huì)出現(xiàn)電弧燒蝕。
觸頭斥力的表達(dá)式是：
所以，對(duì)于開關(guān)來(lái)說(shuō)，也包括轉(zhuǎn)換開關(guān)，它的動(dòng)穩(wěn)定性指的就是觸頭被斥開后觸頭抵御電弧燒蝕的能力。
電器的動(dòng)穩(wěn)定性用短路接通能力icm來(lái)表征。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了動(dòng)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性間的比值，叫做峰值系數(shù)n。
表的左邊就是短路電流，右邊就是峰值系數(shù)n。
例如短時(shí)耐受電流是20ka，峰值系數(shù)為2.0，于是動(dòng)穩(wěn)定性電流就是40ka。
那么工業(yè)用的轉(zhuǎn)換開關(guān)是什么樣子的？我們來(lái)看美國(guó)出品的2000a額定電流asco開關(guān)，如下：
瞧，如此一個(gè)大家伙！而且它的價(jià)格不低，應(yīng)當(dāng)在幾十萬(wàn)元。
我們來(lái)看它的參數(shù)：
最大為4000a額定電流。
我們來(lái)看看在配電電路中轉(zhuǎn)換開關(guān)起到何種作用，我們看下圖：
圖中的atse就是工業(yè)使用的轉(zhuǎn)換開關(guān)，這臺(tái)轉(zhuǎn)換開關(guān)的額定電流應(yīng)當(dāng)是1000a的。