针对现有的控制与保护开关电器在开断更高等级的短路电流时需要增大开距,导致开关合闸功耗提升的问题,本文对开关的短路开断过程展开研究。在保证开关可靠工作的前提下,以提高短路开断能力、减小开关合闸功为主要目标,提出了一种带有动态开距的控制与保护开关电器电磁机构的设计方案。根据对控制与保护开关电器的开断特性要求,在电磁学理论及低压电器开关设计经验的基础上,确定了电磁机构结构和触头参数,并对开关电磁机构的电磁系统反力特性、铁心和线圈进行了研究计算。本文应用Matlab软件仿真分析了短路电流影响因素,建立了短路电弧模型,结合电弧能量原理设计了最佳衔铁位移曲线;应用AMESim软件建立了机构运动模型,对衔铁位移的影响因素及其对开断特性的影响进行分析;结合力学和运动学方程,通过软件对衔铁位移进行参数寻优以实现最佳衔铁位移曲线。最终成功实现了动态开距的设计。在理论设计与仿真分析的基础上,制作了带有动态开距的控制与保护开关电器的电磁机构样机。设计了测试电路,搭建实验电路进行开关额定工作条件下的分合闸实验;并在试验站进行短路分断能力试验。分合闸实验和短路分断能力试验结果表明,该电磁机构能够能够可靠工作并开断较大的短路电流,验证了带有动态开距的控制与保护开关电器的电磁机构设计方案的可行性,同时有效降低了开关合闸时的能耗,具有一定的理论意义及实用价值。