断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

打开家里的配电箱,我们可以看到里面有一排“电闸”▼

家用断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

“电闸”这个名字很不专业,哪怕小区门口的五金店,都不会直接使用这个名字。他们一般会把它叫做“空开”,如果再细问,他们会告诉你这东西的全称,“空气开关”。

“啥?我们在空气中生活了这么多年,竟然不知道空气还有开关!”我身边脑回路最大的一个朋友,在第一次听到这个名字的时候,脱口而出了这句感慨。

家用断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

但其实,“空气开关”是以灭弧介质为名的——这种开关以空气为灭弧介质,所以叫“空气”开关。这句定义中有三个词,需要拿出来详细解释一下:开关、灭弧、灭弧介质。

开关

所有能够控制电路通断的东西,在电学中都被称为“开关”。装在墙面上用来控制灯的开关,玩具汽车上按下就能启动的按钮,过去家家都有的黑色闸刀……这些都是我们生活中常见的开关。

其中有一种开关,它内部装有灭弧装置(什么是灭弧,下一段我们再说),具有灭弧能力。这类开关,又被叫做“断路器”。

家用断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

断路器也分不同灭弧方式(灭弧介质),其中有一种依靠空气灭弧,就被叫做“空气开关”;有的依靠真空灭弧,就叫“真空开关”;有的依靠油冷却灭弧,就叫做“油浸开关”……

灭弧

“电火花”我们都不陌生,比如在插座上插插头的时候,就能够看到电火花。这东西还有个学名,叫做“电弧”。

之所以会产生电弧,是因为电路在接通的过程中,两个导体会经历逐渐接近的过程。直到它们距离非常近的时候,电压就会击穿它们之间的空气,造成空气燃烧——燃烧的空气,就是我们看到的电弧。

家用断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

电弧温度很高,如果足够大,就有可能烧毁附近的东西,甚至弹出来伤人。

电弧的大小,与线路中的负载大小有很大关系——生活中遇到的负载都比较小,所以就算插座冒火花了,也不会使人受伤。但是装在主回路上的开关就不一样了,它面对的是整个回路内的负载,所以必须放置电弧的产生——在开关内消灭电弧的过程,就称为“灭弧”。

灭弧方式

空气开关的灭弧方式最简单,成本也最低,自然也是生活中最常见的。

在空气开关的内部,有一个部件,叫做“灭弧罩”或者“灭弧栅”——它装在开关上像个罩子,单独拿出来又像个栅栏,所以有这两个名字▼

家用断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

空气开关合闸,实际上是内部的两个触头相接触。电弧,自然也在触头附近产生。灭弧罩就罩在触头上,当电弧产生后,会在灭弧罩的“栅栏”上传递、拉长。

家用断路器为什么又叫“空气开关”,它跟空气有什么关系?

被拉长的电弧自然也就能够接触到更多空气,冷却速度也就会更快。直到某一刻它的温度降低了,自然也就熄灭了。

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