从本篇开始，我们来探讨断路器的各项技术参数和指标。首先我们来看额定电流，以及与额定电流相关的知识。

开篇，先建立有关开关电器的环境温度和温升的概念

我们来看图1：

图1中，开关电器由动静触头和相应的导电杆组合而成。我们加载了220V的交流电压，负载是信号灯HL。系统的工作电流是I。

开关电器的发热量Q1主要由导电杆的发热量加上触头的发热量共同构成。有发热当然有散热，我们设系统的散热量为Q2。我们肯定地知道，当开关电器运行了一段时间进入稳定状态后，必定有Q1=Q2。

我们还知道，系统的温度与Q1和Q2有关。并且，金属材料的温度越高，则金属材料的机械强度就越低。事实上，打铁匠把铁块烧红了再进行机加工会容易得多，其原理类同。

图1中给出了两种情况。凭着我们的生活经验很容易判断出来，当然1图的系统温升要比2图的系统温升低。

温升，一个专有名词，它是指工作温度与环境温度之差。

有关开关电器的国家标准中规定，开关电器的环境温度以40度来计算。所以温升就是开关电器的工作温度与40的差值。并且，温升的单位是开尔文K——绝对温标。

那么开关电器的温升与什么有关？

第一是开关电器的运行电流。电流越大，温升就越高；

第二是环境温度了。环境温度越高，开关电器的温升也就越高；

第三是散热条件。散热条件越差，温升会越高；

第四是海拔高度。越往高处走，空气越稀薄，空气的散热能力也越差。

第五是工作时间和负载工作特性。工作时间越长开关电器的稳态温升就越高；负载运行电流相对额定电流的倍率越大，温升就越高。

由以上描述我们可以看出，开关电器的工作电流与温升之间的关系非常密切。

第二，断路器额定电流的定义

在有关断路器的标准中，把断路器的额定电流定义为约定自由空气发热电流。在国家标准GB14048.1-2021《低压开关电器和控制电器 第1部分:总则》中对约定自由空气发热电流的定义如下：

我们看到，在国家标准中，额定电流与断路器的发热和散热的联系十分紧密。

第三，初探开关电器的温升

如前所述，当某开关电器流过一定大小的运行电流Iu，开关内部的导电杆（排）、触头等等一定会产生热量，并且温度会升高。当开关电器运行了一段时间后，发热和散热达到平衡，此时的温度必须确保导电材料的机械强度没有明显降低。

我们把Iu的最大值叫做开关电器的额定电流。

值得注意的是，额定电流的测试和确定是将开关电器置于空气中测试的，也即自由空气发热电流。

我们看图2：

图2中，我们看到了断路器的内部结构，其中会引起温升的是接线端子、导电材料和软连接，还有触头材料等等。在这诸多发热体中，发热量最大的是导电材料和接线端子。

设某款断路器的导电杆截面是5mmX15mm，长度是50mm，电阻率是 ，综合散热系数是 ，流过的电流是250A，则此断路器导电杆的温升是：

我们看到，断路器导电杆的温升是38.5K。

再来看触头的温升：

我们设动静触头间的接触电压是Uj=0.01V，于是触头与导电杆的连接处的温升是：

我们再设环境温度为40度，则触头与导电杆连接处的绝对温度T为：

（开尔文温度）。

于是动静触头接触处的温升为：

我们发现，此款断路器的导电杆和接线端子的温升是38.5K，导电杆与触头连接处的温升是10.9K，触头的温升为5.8K，总温升为：38.5+10.9+5.8=55.2K，而导电杆的温升占总温升的70%。

在实际产品中接线端子的温升占比会更高。也因此，国家标准规定开关电器的温升就用它的接线端子上的温升来代替。

至此，我们把接线端子的温升与开关电器的温升关联起来了。

第四，国家标准中对断路器接线端子温升的规定

断路器接线端子的材质一般为铜，表面有可能仅作抛光处理，也可能镀锡、镀镍或者镀银。根据这几种不同的情况，GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》规定如下：

我们看到，裸铜接线端子温升为60K，镀锡接线端子的温升为65K，镀镍或者镀银接线端子的温升为70K。如果加上环境温度40度，则裸铜接线端子的温度是100摄氏度，镀锡铜接线端子的温度是105度，而镀镍铜接线端子的温度是110度。

第五，断路器运行电流与开关设备防护等级、海拔高度有关吗？

答案是肯定的：有关。

所谓防护等级，指的是开关设备的防水防尘性能，也即开关设备的IP等级。

显见，防护等级越高，开关设备安装的柜体越密闭，当然开关设备的散热变差，自然温升就要升高了。

而海拔高度越高，空气密度就越低，开关电器通过热对流散热的能力也就越低，开关电器的温升就越高。

我们再来看看ABB的Emax框架断路器高海拔的降容系数，如下：

我们看到，不但额定电流要降，连额定电压也要降。

关于额定电流就讲到这里。

下一篇我们来看看什么是额定电压、额定绝缘电压和额定工频冲击耐受电压，并且明确额定电压与额定电流的关系。