断路器是一个大家族，这里有高压断路器（包括真空断路器和六氟化硫断路器），有低压断路器（包括框架断路器、塑壳断路器和微型断路器）。题主所谓得空气开关就是微型断路器，通常用于低压配电网末端的小电流供电回路中。

  周日，有点时间。我带大家走马观花地看看断路器的运用场景，再来看看空气开关与大电流低压断路器的异同点。我们这就开始。

  按供配电电压等级的不同，分为高压、中压和低压系统。高压用于发电和输送电，电压等级在20kV以上；中压用于供配电，电压等级在3000V到20kV之间，最常见的是6kV和10kV电压等级；低压为1000V及以下的配电网供电电压，例如660V和400V（线V（相电压），以及配电网末端的380V（线V（相电压）电压等级。

  各级配电网中都有断路器存在，其中题主所谓的空气开关（微型断路器）就运用在低压配电系统中。

  我们看到塑壳断路器与微型断路器（空气开关）的内部结构不完全一样。以下，我们就用塑壳断路器和微型断路器为例来分析它们的区别及联系吧。

  我们看国家标准GB/T 14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》是如何定义的断路器的：

  注意看图9，其中断路器能够接通、承载和分断正常电路中的运行电流，也能分断过电流。这里的过电流指的是过载电流和短路电流。

  注意1：接通、承载和分断运行电流决定了断路器的额定电流、额定温升等参数。

  注意2：分断过电流决定了断路器的过载保护和短路保护能力，也决定了断路器承受短路电流热冲击和电动力冲击的最大电流值。

  图9中的断路器指的是塑壳断路器MCCB和框架断路器ACB。需要指出，框架断路器ACB又叫做空气断路器，注意它与空气开关的区别。

  图10中，我们把塑壳断路器的英文名称首字母缩写就是MCCB，而空气断路器（框架断路器）的英文名称首字母缩写就是ACB。

  我们再看GB/T 10963.1-2020《 电气附件 家用及类似场所用过电流保护断路器 第1部分：用于交流的断路器》中定义的断路器，实际上的意思就是空气开关的定义：

  从链接文档我们正真看到，热脱扣器与金属的热膨胀有关：电流流过导体后，金属会发热膨胀。金属导电性越好热膨胀系数就越高，因此在相同的温度下扁铜线比扁铁线伸长量更大。基于此，断路器把铜和铁压在一起制成双金属片，利用双金属片在流过过载电流后的弯曲程度去推动断路器脱扣器执行跳闸，实现断路器对线路的过载保护操作。

  我们还看到，磁脱扣器的线圈很粗，用它构成了快速动作电磁铁。当电流达到短路保护的动作门限值时，电磁铁动作驱动脱扣器跳闸，实现断路器对线路的短路保护操作。

  注意3：我们把以上描述的断路器过载保护和短路保护的操动机构合称为热磁式脱扣器，相应的断路器叫做热磁式断路器。

  注意4：部分塑壳断路器是热磁式断路器，几乎全部的空气开关都是热磁式断路器。

  图16中我们正真看到了四个脱扣器，分别是执行过载保护的热脱扣器、执行短路保护的磁脱扣器、执行欠压保护的欠压脱扣器，以及执行远程开断操作的分励脱扣器。前面讨论的塑壳断路器和微型断路器（空气开关）只具有热脱扣器和磁脱扣器。

  由式1看到，过载电流I1越大，断路器动作时间t1就越短。我们把这种动作特性叫做反时限动作特性。由于动作时间与电流的平方成反比，故知其曲线为单调下降的二次曲线类型。

  热磁式断路器短路保护动作时间t3则是固定的。只要短路电流大于动作电流I3，则断路器立刻就执行短路保护脱扣。其表达式为：

  由式2可知，短路保护的动作时间是固定长度的，故其曲线为平行于电流轴的水平线。

  我们再看空气开关的特性曲线：空气开关的特性曲线中，B特性是用于空气开关对照明线路执行保护，C特性用于空气开关对一般线路负荷执行保护，D特性用于空气开关对具有起动冲击特性（例如空调电机）的负载执行线路保护，而K特性用于空气开关对单相或者三相鼠笼式电动机负载的线.塑壳断路器和空气开关的产品特性

  我们看到，它们的额定电流达到了250A到630A。事实上，塑壳断路器的额定电流范围从10A一直到1600A，有多种规格可选。此外，塑壳断路器的极限短路分断能力（分断短路电流的能力）在400V/230V电压等级下可达35kA到200kA，而且既有手动操作的产品规格，也有电动操作的产品规格。

  现在我们反过来往气体放电管内加大气压，我们得知击穿电压亦升高。见巴申曲线

  这说明什么？说明真空和高气压都能提高气体的击穿电压，并且高海拔地区的击穿电压比低原地区或者海平面更低。也因此，我们大家可以利用真空和高压气体来提高断路器的开断能力，并且同一台断路器在高海拔地区（高于海拔2000米）时必须降容。

  真空断路器运用于中压配电系统中，其原理是让断路器的动触头与静触头处于真空中，以提高电压隔离效果以及灭弧效果。

  的稳定性远高于空气，我们把它加压到7个大气压，并让断路器和附属装置（例如隔离刀闸、电压和电流互感器等等）均处于六氟化硫气体中，这样就能运用于高压输送电系统中。

  我们想象一下真空断路器，它的触头正处于闭合状态。现在执行开断，开断瞬间电极间隙d很小，则动、静触头（相当于放电管的两极）间的电场强度E=U/d很大，足以把阴极（一端触头）金属中的电子拉出轰击阳极（另一端触头），使得阳极金属温度迅速上升至熔点并蒸发，产生金属蒸汽。金属蒸汽一旦产生，它就成为电弧介质。由此可见，真空断路器中电弧属于金属蒸汽电弧，这与低压断路器不同。

  图23左图时直流电弧，其中黄色线是电弧的伏安特性曲线，我们正真看到电弧具有负阻特性，也即电流越大电弧的温度越高，而电弧的电压就越低。其中绿色斜线是电路的静态工作线，我们正真看到电弧曲线点是非稳定点，电弧要么加强要么就熄灭，2点是稳定点。为了熄灭直流电弧，我们大家可以采取拉长电弧，使得电弧伏安特性曲线位于静态工作线之上；或者在线路中串接电阻，使得静态工作线的横坐标位置移至M点，脱离电弧伏安特性曲线，电弧就此熄灭。

  如果我们在电弧熄灭时设法降低断路器触头之间的气体温度，就能使得零休时刻慢慢的变长，见图24。当最后一次零休后，弧隙气体的温度已经没办法维持电弧重燃，电弧就此熄灭。

  交流电弧的许多熄灭电弧的措施就例如拉长电弧驱入灭弧室内降温等等，就是依据式3来设定的。

  关于开关电器中直流电弧与交流电弧的熄灭原理，有许多有趣的知识在里面，本贴不可能逐项列举。大家可参阅任何一本《电器学》或者《电器基础理论》中的电器电弧理论，就能看到这些现象的表述以及具体措施。

  总之，断路器技术与物理学和工程学有很多关联，很有意思的，可以让我们去学习和了解。