正文
开关电器的动、热稳定性，不管对开关电器自身的使用，还是对开关电器的承载体——开关柜来说，都十分重要，是两者的核心参数之一。
那么什么是低压开关电器的动、热稳定性？
我们首先看标准GB4048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》怎么说：
标准告诉我们，开关电器的热稳定性是指：在一定时间内开关电器能够承受的最大热冲击电流值，这里的时间长度一般取为1s。
标准还告诉我们，开关电器的动稳定性是指：开关电器能够承受的瞬间最大电动力冲击电流值。
我们知道，开关电器由3个组成部分，分别是开关电器的触头及灭弧系统、各种脱扣器和自由脱扣机构，还有控制单元。显然，开关电器的动、热稳定性的主体对象就是触头及灭弧系统。见图1：
明确了开关电器的动、热稳定性的定义和对象，以下我们来仔细探讨一番。
本系列文章初步分为四篇。第一篇就是本篇，第二篇讲解热稳定性，第三篇讲解动稳定性以及动稳定性与热稳定性之间的关系，第四篇讲解开关电器在选型时如何处理动、热稳定性。
本系列文章与赠送《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第三版作者签名书配套，文章的评论作为选择受赠者的目标区。
1.开关电器一次接线端子的最高温升和最高使用温度
当导线中流过电流I后，导线会发热。设发热功率为P1，则有：
我们从图2中看到，导体的发热功率P1与导体电阻R和导体长度L成正比，与导体截面积S成反比，并且与导体中流过的电流I的平方成正比。
我们还知道导体会散热，设其散热功率为P2，由牛顿散热公式，P2为：
在图3中，注意到导体表面积不计导体的两个端面。这样做是有道理的：毕竟导体的两个端面所散发热量有限，基本上可以忽略不计。
另外，综合散热系数代表了导体的热对流、热传导和热辐射的综合效应。而温升，则是指导体本体温度与环境温度之差。
注意：在国家标准GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》中规定，开关电器的环境平均温度为40摄氏度。这个温度值是我们展开后续讨论的最基本参数之一。
当导体运行一段时间后，它的发热与散热达到平衡，也即P1=P2。我们把两式联立，得到：
我们取B=S/M，B又叫做导体截面的积周比，把B代入上式，得到：
由此我们得到2个重要结论：
第一个结论：导体的载流量与导体长度无关；
第二个结论：如果导体的截面积相等，电流也相等，则圆形截面导体的温升比矩形截面导体的温升更高。
由第一个结论，我们会发现为何查询导线载流量时只需要知道导线截面积，而无需知道导线长度；由第二个结论，我们得知大电流载流导体一般都采用矩形截面的铜排或者铝排的原因：原来，就是为了更好地散热。
2.温升过高的危害
温升过高，会引起金属材料的软化，降低材料的机械强度。
图5的纵坐标是铜材料的抗拉强度下降百分位数，横坐标是温度（摄氏度）：
我们看到，铜材料在连续发热时，超过105度其机械强度就开始下降了，而短时强热则从200度开始下降。
因此，对于开关电器，标准中严格规定了它的使用温升。
由于开关电器触头的导电板和导电极均为铜材料，而导电板和导电极在国家标准中的准确名称是一次接线端子，因此国家标准GB14048.1-2012中规定了一次接线端子的最高温升，如下：
我们看到，对于裸铜，它的最高温升是60K，而镀镍铜的最高温升为70K，镀锡铜的最高温升为65K。标准中又规定了开关电器的环境温度是40摄氏度，因此开关电器的裸铜一次接线端子最高使用温度为40+60=100度，镀锡一次接线端子的最高使用温度为40+65=105度。
注意：这里讨论的温升指的是运行时的稳定温升，而不是短路时出现的温升。
3.开关电器导电材料的允许最高温度和短时耐受电流的关系
我们已经知道，铜材料在短时加热时，它的机械强度下降允许温升比长期加热时的温升要高。
当导体材料通过短路电流时，短路电流存在的时间很短暂，导体来不及散热，因此此时导体材料处于绝热状态。在绝热状态下，导体材料的最高温升表达式为：
利用这个式子，我们可以计算出当短路电流流过导体材料时它的最高温度。
不过，计算导体的最高温度意义并不大，更何况计算值与实际值会存在一定的偏差。在实用中，我们需要知道一件更重要的事。
我们把短路电流的平方与短路电流持续时间的乘积，称为短路电流的允通能量Ak。
若时间tk取为标准值，而电流取值为开关电器允许的最大短路发热电流时，我们把此电流称为开关电器的短时耐受电流：
关于标准中对短时耐受电流的定义，我们在前面已经叙述过了。
值得注意的是：根据能量不变原则，只要保持允通能量不变，我们可以利用允通能量来计算在不同时间长度下的短时耐受电流。也即：
4.几个例子
第一个例子：ABB的Emax开关参数
这是ABB的Emax开关参数。我们看到，它的短时耐受电流Icw有两个值，分别对应于1s和3s的短路持续时间长度。注意到表中的数据有如下特征（以E1B为例）：
这是为何？这说明了此型断路器具有热稳定性的储备能力。也就是说，当出现短路电流时，断路器具有一定的越限容忍能力。
如果我们把此断路器用作隔离开关，它的热稳定性又会如何？我们看下表：
我们看到，短时耐受电流基本上是一致的。
这说明，对于此断路器而言，不管是作为隔离开关使用（拆除脱扣器）也好，作为断路器使用也好，它的热稳定性参数是一致的。
下图是E2L断路器的允通能量曲线：
上图是E2L断路器的允通能量曲线，下图是该型断路器的限流特性。注意到限流特性曲线中存在台阶，分别在10kA、20kA和50kA处。这些台阶的意义何在？
事实上，这些台阶与断路器的动、热稳定性关系密切，我们将在本系列文章的第三篇讲解。
第二个例子：ASCO双投开关的参数
此参数是ASCO互投开关的参数。
注意：在表格的右数第二列，注明此参数是短时耐受电流。但同时又说明，它是在18周波和30周波时测量的。
例如倒数第一行的65kA，对应的是30周波。我的问题是：此ASCO互投开关对应的1s时限的短时耐受电流Icw是多少？
