航天器常用电器元件

1、第二部分第二部分 飞机常用电器元件飞机常用电器元件2.1 概述概述现代飞机是一个庞大而复杂、自动化程度很高现代飞机是一个庞大而复杂、自动化程度很高的系统，它包含电源、照明、空调、供气、燃的系统，它包含电源、照明、空调、供气、燃油、发动机、起落架等许多子系统。在这些系油、发动机、起落架等许多子系统。在这些系统中，要用到各种各样的电器元件，它们起着统中，要用到各种各样的电器元件，它们起着切换、控制、保护、检测、变换和调节的作用。切换、控制、保护、检测、变换和调节的作用。一一 飞机电器的工作条件飞机电器的工作条件与地面电器相比，飞机电器的工作条件要复与地面电器相比，飞机电器的工作条件要复杂的多。这是

2、因为飞机不仅要在地面上停留，杂的多。这是因为飞机不仅要在地面上停留，而且必须能够在不同的高度、地区、季节和气而且必须能够在不同的高度、地区、季节和气象条件下飞行。随着飞机飞行高度和飞行速度象条件下飞行。随着飞机飞行高度和飞行速度的提高，使得飞机电器的工作条件变得更坏。的提高，使得飞机电器的工作条件变得更坏。为了使飞机电器可靠的工作，有必要对它的工为了使飞机电器可靠的工作，有必要对它的工作条件作概略的介绍。作条件作概略的介绍。1 大气环境大气环境气象环境指大气的成分、压力、湿度和温度四个气象环境指大气的成分、压力、湿度和温度四个方面。方面。（）大气成分（）大气成分高空、低空、海平面上和陆地上大气

3、所含的成高空、低空、海平面上和陆地上大气所含的成分各不相同。在高空氧和水分下降，臭氧成分分各不相同。在高空氧和水分下降，臭氧成分增加，湿热地带大气中含有霉菌，海平面上空增加，湿热地带大气中含有霉菌，海平面上空的大气含有盐雾，沙漠地区的上空有砂尘。电的大气含有盐雾，沙漠地区的上空有砂尘。电器元件在大气中工作时，其金属部分会被氧化。器元件在大气中工作时，其金属部分会被氧化。当飞机在海洋上空飞行时，盐雾会加速金属部当飞机在海洋上空飞行时，盐雾会加速金属部分的氧化，造成化学腐蚀和变色，降低它的机分的氧化，造成化学腐蚀和变色，降低它的机械强度和电气连接的可靠性。霉菌会使有机绝械强度和电气连接的可靠性。霉

4、菌会使有机绝缘材料发霉变质，降低绝缘性能。缘材料发霉变质，降低绝缘性能。（2）大气压力）大气压力随着飞行高度的增加，大气压力下降，不利于随着飞行高度的增加，大气压力下降，不利于电器元件的散热。有触点的电器元件，随着大电器元件的散热。有触点的电器元件，随着大气压力的降低，其触点的断弧能力下降，间隙气压力的降低，其触点的断弧能力下降，间隙击穿电压降低。击穿电压降低。（3）大气湿度）大气湿度南方的大气湿度较高，尤其是在黄梅雨季，南方的大气湿度较高，尤其是在黄梅雨季，相对湿度可达相对湿度可达98%，这样的湿度条件会使电，这样的湿度条件会使电器元件的抗电强度降低，绝缘电阻变小，也器元件的抗电强度降低，绝

5、缘电阻变小，也易使电器元件的金属构件局部或全部发生氧易使电器元件的金属构件局部或全部发生氧化和锈蚀。化和锈蚀。（）大气温度（）大气温度飞机在不同的地区、季节飞行，电器元件的飞机在不同的地区、季节飞行，电器元件的工作环境温度变化范围也比较大。高温时，工作环境温度变化范围也比较大。高温时，金属部分氧化加剧，有机绝缘材料易于老化。金属部分氧化加剧，有机绝缘材料易于老化。低温和高低温冲击，会使材料组织发生变化低温和高低温冲击，会使材料组织发生变化而使其性能恶化，例如绝缘材料开裂，弯曲而使其性能恶化，例如绝缘材料开裂，弯曲变形等。变形等。力学环境力学环境飞机电器经常要受到强烈的振动、冲击和离心飞机电器经

6、常要受到强烈的振动、冲击和离心加速力的作用。加速力的作用。（）振动（）振动电器元件固定处由于飞机发动机等振动源和气电器元件固定处由于飞机发动机等振动源和气动力而产生振动，其频率一般为动力而产生振动，其频率一般为10400HZ，振动加速度为。振动加速度为。（2）冲击）冲击飞机在着陆、制动和突然变速等情况下都会对飞机在着陆、制动和突然变速等情况下都会对电器元件产生冲击作用，冲击的次数一般为、电器元件产生冲击作用，冲击的次数一般为、40100次次/min，冲击加速度为，冲击加速度为450g。（3）离心加速度）离心加速度飞机在转弯飞行时，所产生的离心加速度可达飞机在转弯飞行时，所产生的离心加速度可达1

7、5g。恶劣的力学环境给电器元件造成强烈的恶劣的力学环境给电器元件造成强烈的 机械应机械应力负荷，可能会给电器元件带来非常严重的后力负荷，可能会给电器元件带来非常严重的后果，如元件破裂、紧固件松动、零件变形等。果，如元件破裂、紧固件松动、零件变形等。振动和冲击还会使有触点的电器元件产生误动振动和冲击还会使有触点的电器元件产生误动作。作。二二 对飞机电器的基本要求对飞机电器的基本要求由于飞机电器在飞机系统中起着重要的作用，由于飞机电器在飞机系统中起着重要的作用，而它的工作条件又很恶劣，为确保飞行安全对而它的工作条件又很恶劣，为确保飞行安全对飞机电器提出了一些基本要求。飞机电器提出了一些基本要求。1

8、 工作可靠工作可靠这是对电器元件的一项最基本要求。除了保证这是对电器元件的一项最基本要求。除了保证电器元件能在前述的气象条件和力学环境下可电器元件能在前述的气象条件和力学环境下可靠的工作外，还应当保证它们在飞机上供电电靠的工作外，还应当保证它们在飞机上供电电压不稳定的情况下能继续工作。压不稳定的情况下能继续工作。2 尺寸小，重量轻尺寸小，重量轻现代飞机上所使用的电器元件的数量很多，减现代飞机上所使用的电器元件的数量很多，减少每一个电器元件的重量都对飞机有着直接意少每一个电器元件的重量都对飞机有着直接意义。在设计制造电器元件时，常常为结构部件、义。在设计制造电器元件时，常常为结构部件、选用优质特

9、种材料和提高其他材料的负荷。另选用优质特种材料和提高其他材料的负荷。另外，一架飞机的空间尺寸是有限的，电器元件外，一架飞机的空间尺寸是有限的，电器元件外廓尺寸的增大会占去飞机的有限空间，有时外廓尺寸的增大会占去飞机的有限空间，有时会使飞机个别部分尺寸增大，以致引起结构重会使飞机个别部分尺寸增大，以致引起结构重量增加，使飞机气动性能变坏，因此减小电器量增加，使飞机气动性能变坏，因此减小电器元件的外廓尺寸也是基本要求之一。元件的外廓尺寸也是基本要求之一。3 高强度高强度这里所说的强度是指这里所说的强度是指机械强度机械强度、抗电强度抗电强度 和和 耐、耐、热强度热强度。对电器元件的机械强度，除了一般

10、要求外，在对电器元件的机械强度，除了一般要求外，在抗振稳定性方面还有特殊要求。在飞机上经常抗振稳定性方面还有特殊要求。在飞机上经常产生不同频率和振幅的振动，由于振动而产生产生不同频率和振幅的振动，由于振动而产生的方向不定的加速度或飞机作机动飞行时产生的方向不定的加速度或飞机作机动飞行时产生的单向加速度作用到电器元件上，有的零件和的单向加速度作用到电器元件上，有的零件和部件甚至要承受加速度为部件甚至要承受加速度为50g的动负荷，要求的动负荷，要求电器元件在这样的情况下也能可靠的工作。电器元件在这样的情况下也能可靠的工作。在抗电强度、耐热强度方面的要求也比较高，在抗电强度、耐热强度方面的要求也比较

11、高，应保证电器元件不会因绝缘材料的绝缘性能不应保证电器元件不会因绝缘材料的绝缘性能不够、导电部分与金属部分的距离不够而形成电、够、导电部分与金属部分的距离不够而形成电、击穿，或因为耐热材料的耐热能力不够而形成击穿，或因为耐热材料的耐热能力不够而形成热损坏。热损坏。4 电器元件的工作不受飞机在空间的位置和电器元件的工作不受飞机在空间的位置和飞行姿态的影响飞行姿态的影响飞机在飞行时可以有各种不同的飞行姿态，安飞机在飞行时可以有各种不同的飞行姿态，安装在飞机上的电器元件也就有不同的空间位置装在飞机上的电器元件也就有不同的空间位置或出于不同的运动状态（如加速、减速等）。或出于不同的运动状态（如加速、减

12、速等）。在这些情况下，电器元件应具有独立的动作性在这些情况下，电器元件应具有独立的动作性能而不受它所处的空间位置、状态的影响。这能而不受它所处的空间位置、状态的影响。这种要求是确保具有运动部件（如电磁继电器的种要求是确保具有运动部件（如电磁继电器的触点）的电器元件不产生误动作的必要条件。触点）的电器元件不产生误动作的必要条件。电器元件的工作不受周围气象环境的影响电器元件的工作不受周围气象环境的影响温度、湿度和气压是影响电器元件的寿命、温度、湿度和气压是影响电器元件的寿命、工作能力等的气象因素。排除或减少这些因工作能力等的气象因素。排除或减少这些因素对电器元件的影响是提高电气元件寿命和素对电器元

13、件的影响是提高电气元件寿命和保证良好性能的必要措施，例如将电器元件保证良好性能的必要措施，例如将电器元件密封充气，可以使电器元件不受飞机飞行高密封充气，可以使电器元件不受飞机飞行高度的影响。度的影响。其他方面的要求，如便于选用、维修等。其他方面的要求，如便于选用、维修等。三飞机电器的分类三飞机电器的分类根据民航电气维修专业的特点，飞机常用电根据民航电气维修专业的特点，飞机常用电器元件可以分为以下几类：器元件可以分为以下几类：（）航空继电器（）航空继电器，如电磁继电器，固态继电，如电磁继电器，固态继电器等。器等。（）航空接触器（）航空接触器，如单绕组接触器，双绕组，如单绕组接触器，双绕组接触器等

14、。接触器等。（3）飞机发动机点火电器）飞机发动机点火电器。（4）飞机的电路保护电器）飞机的电路保护电器。（5）其他飞机电器元件）其他飞机电器元件。2.2 航空继电器的应用和分类航空继电器的应用和分类继电器的拉丁文原意是驿站，即传递信息的继电器的拉丁文原意是驿站，即传递信息的中继场所。继电器一开始和电讯联系在一中继场所。继电器一开始和电讯联系在一起，起，1878年西电公司首先在电话上使用继电年西电公司首先在电话上使用继电器。现在继电器已广泛应用于各个领域。器。现在继电器已广泛应用于各个领域。航空继电器是最基本的飞机电器元件之一。航空继电器是最基本的飞机电器元件之一。它的作用是反应某一输入信号的变

15、化，对功它的作用是反应某一输入信号的变化，对功率不太大（一般小于率不太大（一般小于25A）的电路进行控制。）的电路进行控制。它是一种自动和远距离操纵的控制器件。它是一种自动和远距离操纵的控制器件。一一 航空继电器的应用航空继电器的应用继电器在飞机上的用途很广泛，电源、照明、继电器在飞机上的用途很广泛，电源、照明、空调、供气、燃油、防冰防雨、飞行操纵、空调、供气、燃油、防冰防雨、飞行操纵、起落架以及发动机的起动和指示等系统中都起落架以及发动机的起动和指示等系统中都要用到继电器。它是这些系统的控制、调节、要用到继电器。它是这些系统的控制、调节、检测、保护和指示等自动化装置中的重要元检测、保护和指示

16、等自动化装置中的重要元件。件。飞机发电机激磁控制电路飞机发电机激磁控制电路GCR（J6）为发电机激磁控制继电器，它是具）为发电机激磁控制继电器，它是具有接通线圈和断开线圈的磁保持继电器。当接有接通线圈和断开线圈的磁保持继电器。当接通线圈通电时通线圈通电时GCR吸合，常开触点吸合，常开触点 1-2 闭合，闭合，使发电机激磁电路接通而起激发电，此时常闭使发电机激磁电路接通而起激发电，此时常闭触点触点 6-7 断开，接通线圈断电，断开，接通线圈断电，GCR的吸合状的吸合状态由永久磁铁产生的吸力来保持。同时常开触态由永久磁铁产生的吸力来保持。同时常开触点点 3-5 闭合，为断开线圈通电做好准备。当断闭

17、合，为断开线圈通电做好准备。当断开线圈通电时，开线圈通电时，GCR回到释放状态，常开触回到释放状态，常开触点点1-2 断开，发电机激磁电路断开而不能激断开，发电机激磁电路断开而不能激磁，发电机不能正常供电。磁，发电机不能正常供电。接通线圈和断开线圈的通电和断电除了可由安装接通线圈和断开线圈的通电和断电除了可由安装在驾驶舱内的发电机激磁开关在驾驶舱内的发电机激磁开关GCRS人工正常控人工正常控制以外，当出现故障时，由制以外，当出现故障时，由GCR故障信号放大器故障信号放大器提供的信号，使提供的信号，使V3导通，从而导通，从而GCR的断开线圈的断开线圈通电而断开通电而断开GCR，于是发电机停止发电

18、。，于是发电机停止发电。这里设置辅助继电器这里设置辅助继电器J3是为了防止在出现故障时是为了防止在出现故障时由于由于GCRS误接通引起误接通引起GCR拍振。当出现故障拍振。当出现故障时，如果将时，如果将GCRS误接通，则误接通，则J3线圈通电吸合，线圈通电吸合，使常开触点使常开触点1-3闭合而断开接通线圈电路。闭合而断开接通线圈电路。B737-300 型飞机发动机的引气电路型飞机发动机的引气电路利用过热继电器利用过热继电器K9和引气过热电门（或称热敏和引气过热电门（或称热敏继电器）起自动保护作用。引气活门打开后，继电器）起自动保护作用。引气活门打开后，如果出现了过热故障，使引气过热活门动作，如

19、果出现了过热故障，使引气过热活门动作，K9线圈电路接通并通过重置电门而自锁。线圈电路接通并通过重置电门而自锁。K9吸合后，使引气活门的开线圈断电而关线圈吸合后，使引气活门的开线圈断电而关线圈通电，于是引气活门便关断。出现过压时也会通电，于是引气活门便关断。出现过压时也会使使K9动作，而关断引气活门。动作，而关断引气活门。二二 航空继电器的分类航空继电器的分类在飞机上使用的继电器数量繁多。以在飞机上使用的继电器数量繁多。以B757-200型飞机为例，据不完全统计，直接裝机的电磁型飞机为例，据不完全统计，直接裝机的电磁继电器和接触器就有继电器和接触器就有393只，如果把机载设备只，如果把机载设备中

20、所使用的继电器和接触器也计算在内，其总中所使用的继电器和接触器也计算在内，其总数超过千只。数超过千只。按其结构原理，飞机常用的继电器可以分为以按其结构原理，飞机常用的继电器可以分为以下几类：下几类：（1）电磁继电器电磁继电器 利用电磁现象来进行工作的利用电磁现象来进行工作的继电器；继电器；（2）固态继电器固态继电器 输入与输出隔离且无运动部输入与输出隔离且无运动部件的继电器；件的继电器；（3）混合式继电器混合式继电器 由电磁继电器和固态继电由电磁继电器和固态继电器组合而成的继电器；器组合而成的继电器；（4）特种继电器特种继电器 具有某种特殊功能的继电器具有某种特殊功能的继电器如极化继电器，舌簧

21、继电器等。如极化继电器，舌簧继电器等。用的最多的是用的最多的是电磁继电器电磁继电器。2.3 电磁继电器电磁继电器一一 电磁继电器的结构原理电磁继电器的结构原理电磁继电器由电磁继电器由电磁铁电磁铁和和触点系统触点系统两个部分组成。两个部分组成。电磁铁一般采用电磁铁一般采用拍合式拍合式。电磁继电器的触点系。电磁继电器的触点系统由固定不动的统由固定不动的静触点静触点和可以被衔铁带动的和可以被衔铁带动的动动触点触点所组成，静触点和动触点都安装在具有弹所组成，静触点和动触点都安装在具有弹性的簧片上，这样可以减少或消除触点在闭合性的簧片上，这样可以减少或消除触点在闭合式的弹跳现象。触点一般采用式的弹跳现象

22、。触点一般采用点接触点接触的形式。的形式。从动作原理来看，从动作原理来看，电磁继电器实际上就是一个电磁继电器实际上就是一个用电磁铁来操纵的开关用电磁铁来操纵的开关。当线圈电压增大到一。当线圈电压增大到一定数值时，作用在衔铁上的电磁吸力（或力矩）定数值时，作用在衔铁上的电磁吸力（或力矩）大于返回弹簧的反力（或力矩），衔铁就从释大于返回弹簧的反力（或力矩），衔铁就从释放位置运动到闭合位置，并带动动触点使它与放位置运动到闭合位置，并带动动触点使它与上面的静触点分开，与下面的静触点闭合。在上面的静触点分开，与下面的静触点闭合。在闭合位置时，如果逐渐减小线圈电压使电磁吸闭合位置时，如果逐渐减小线圈电压使

23、电磁吸力小于返回弹簧的反力时，衔铁则返回到释放力小于返回弹簧的反力时，衔铁则返回到释放位置，使动触点与下面的静触点分开，而与上位置，使动触点与下面的静触点分开，而与上面的静触点闭合。如果触点与外电路连接，便面的静触点闭合。如果触点与外电路连接，便具有接通或断开电路的开关作用。具有接通或断开电路的开关作用。通常将线圈不通电时闭合的触点称为通常将线圈不通电时闭合的触点称为常闭触常闭触点点，而将线圈不通电时断开的触点称为，而将线圈不通电时断开的触点称为常开常开触点触点。二二 电磁继电器的主要技术参数电磁继电器的主要技术参数（1）线圈额定电压）线圈额定电压Ue 指能使电磁继电器线圈指能使电磁继电器线圈

24、长时间正常工作的电源电压，一般为长时间正常工作的电源电压，一般为27V。（2）吸合电压）吸合电压Uxh 。 指在常温条件下电磁继指在常温条件下电磁继电器的触点从释放位置到可靠闭合时所需的电器的触点从释放位置到可靠闭合时所需的线圈电压的最小值。吸合电压定的太高或太线圈电压的最小值。吸合电压定的太高或太低都对电磁继电器的工作不利。若吸合电压低都对电磁继电器的工作不利。若吸合电压太高，则当电网电压因向大负载供电而降低太高，则当电网电压因向大负载供电而降低到吸合电压以下时，电磁继电器就会拒动而到吸合电压以下时，电磁继电器就会拒动而无法吸合，若吸合电压太低，则因返回弹簧无法吸合，若吸合电压太低，则因返回

25、弹簧的反力太小，触点容易跳动而造成误动作。的反力太小，触点容易跳动而造成误动作。（3）释放电压）释放电压Usf 。 指电磁继电器的触点从指电磁继电器的触点从闭合位置到可靠释放位置所需线圈电压的闭合位置到可靠释放位置所需线圈电压的最大值。释放电压可以通过改变最小工作最大值。释放电压可以通过改变最小工作气隙或在最小工作气隙时返回弹簧反力的气隙或在最小工作气隙时返回弹簧反力的大小来调整。为了保证在电网电压大幅度大小来调整。为了保证在电网电压大幅度下降时电磁继电器不会自行释放，释放电下降时电磁继电器不会自行释放，释放电压一般定得比吸合电压低，两者的比值压一般定得比吸合电压低，两者的比值 Usf / U

26、xh 约在约在 0.3左右。释放电压也不能太低，左右。释放电压也不能太低，否则衔铁可能会被铁芯的剩磁吸住而不能否则衔铁可能会被铁芯的剩磁吸住而不能被释放。而且当释放电压太低时，存在着被释放。而且当释放电压太低时，存在着触点压力过小而造成接触不良以及因断开触点压力过小而造成接触不良以及因断开速度太低而对触点熄弧不利等问题。速度太低而对触点熄弧不利等问题。（4）触点断流容量。）触点断流容量。 是指电磁继电器触点所是指电磁继电器触点所能断开的电流和电压的乘积。电流指的是触能断开的电流和电压的乘积。电流指的是触点断开以前通过触点的电流值，电压指的是点断开以前通过触点的电流值，电压指的是断开后触点两端的

27、电压值。断流容量只表示断开后触点两端的电压值。断流容量只表示触点的断流能力，而不是输出或消耗的功率。触点的断流能力，而不是输出或消耗的功率。触点断流容量与负载种类（电阻性负载、电触点断流容量与负载种类（电阻性负载、电感性负载）有很大关系。感性负载）有很大关系。（）灵敏度（）灵敏度指电磁继电器吸合所需的最小指电磁继电器吸合所需的最小功率，即功率，即（为吸合电流，为为吸合电流，为线圈电阻）。灵敏度越高，电磁继电器的性线圈电阻）。灵敏度越高，电磁继电器的性能越优越。但是灵敏度的提高受到很多因素能越优越。但是灵敏度的提高受到很多因素的制约。的制约。（6）动作时间。）动作时间。电磁继电器的吸合时间电磁继

28、电器的吸合时间txh和和释放时间释放时间tsf统称为动作时间。吸合时间是指统称为动作时间。吸合时间是指从线圈通电开始至触点到达闭合位置时所需从线圈通电开始至触点到达闭合位置时所需的时间，而释放时间是指从线圈断电开始至的时间，而释放时间是指从线圈断电开始至触点到达释放位置时所需的时间。吸合时间触点到达释放位置时所需的时间。吸合时间和释放时间均不包括触点的回跳时间（抖动和释放时间均不包括触点的回跳时间（抖动时间）。时间）。（）寿命（）寿命指的是在规定的使用环境条件下指的是在规定的使用环境条件下和规定的负载情况下所规定的动作次数。在和规定的负载情况下所规定的动作次数。在这个规定的动作次数内，失误次数

29、应不超过这个规定的动作次数内，失误次数应不超过规定的要求，其性能参数（如吸合电压、释规定的要求，其性能参数（如吸合电压、释放电压等）应不超过规定的范围。放电压等）应不超过规定的范围。民航机务维修中需要经常检测与调整的技术民航机务维修中需要经常检测与调整的技术参数有参数有吸合电压吸合电压、释放电压释放电压和和动作时间动作时间等。等。三三 电磁继电器的时间特性电磁继电器的时间特性不通用途的电磁继电器对其动作时间的要求是不通用途的电磁继电器对其动作时间的要求是不同的。有些继电器要求有很高的工作频率，不同的。有些继电器要求有很高的工作频率，而另外一些继电器则要求具有一定的延时作用。而另外一些继电器则要

30、求具有一定的延时作用。一般控制继电器的动作时间为一般控制继电器的动作时间为0.050.15，将动作时间小于将动作时间小于0.05的继电器称为快速继电的继电器称为快速继电器，而将动作时间大于器，而将动作时间大于0.15的继电器称为时的继电器称为时间继电器。间继电器。1 电磁继电器的吸合过程和吸合时间电磁继电器的吸合过程和吸合时间当在电磁继电器线圈两端加上额定电压时，由当在电磁继电器线圈两端加上额定电压时，由于存在电磁惯性和机械惯性，衔铁不可能立即于存在电磁惯性和机械惯性，衔铁不可能立即闭合，而有一个过渡过程。从线圈中电流的变闭合，而有一个过渡过程。从线圈中电流的变化情况对此过程进行分析。化情况对

31、此过程进行分析。电磁继电器的吸合过程可分为两个阶段：电流电磁继电器的吸合过程可分为两个阶段：电流从零开始上升到触动电流从零开始上升到触动电流 Icd ，在这个阶段内衔、，在这个阶段内衔、铁没有运动，所需的时间铁没有运动，所需的时间 tcd 称为称为吸合触动时间吸合触动时间。当电流值达到当电流值达到 Icd 以后，吸力将大于反力，衔铁以后，吸力将大于反力，衔铁开始运动。衔铁运动以后，电流的变化规律变开始运动。衔铁运动以后，电流的变化规律变得复杂。从衔铁开始运动到最后到达闭合位置得复杂。从衔铁开始运动到最后到达闭合位置所需的时间所需的时间 tyd 称为称为吸合运动时间吸合运动时间。电磁继电器的吸合

32、时间包括两部分，即电磁继电器的吸合时间包括两部分，即tcd 和和 tyd 分别由下列式子计算分别由下列式子计算 IW 线圈稳态电流线圈稳态电流 Icd 线圈触动电流线圈触动电流 T 线圈通电时间常数线圈通电时间常数 Fd 电磁吸力电磁吸力 Ff 反作用力反作用力 m 衔铁及其他运动衔铁及其他运动 部分的质量部分的质量 工作间隙工作间隙ydcdxhtttcdWWcdIIITtlnfdydFFmt2tyd的计算公式是在假定的计算公式是在假定Fd和和Ff之差在衔铁运动之差在衔铁运动过程中保持不变的情况下推导出来的，例如衔过程中保持不变的情况下推导出来的，例如衔铁行程很小时就近似于这种情况。铁行程很小

33、时就近似于这种情况。由于由于tyd 比比tcd小得多，因而改变电磁继电器的吸小得多，因而改变电磁继电器的吸合时间主要是改变吸合触动时间。合时间主要是改变吸合触动时间。2 加速吸合的线路加速吸合的线路（1）串联辅加电阻）串联辅加电阻 Rf 并提高电源电压并提高电源电压若在电磁继电器线圈回路内串联一个辅加电阻若在电磁继电器线圈回路内串联一个辅加电阻Rf，同时将电源电压由，同时将电源电压由 U1提高到提高到 U2，使稳态电，使稳态电流值仍保持不变，回路的电时间常数为流值仍保持不变，回路的电时间常数为L、R分别为线圈的电感和电阻。分别为线圈的电感和电阻。fRRLT2显然，显然，T2小于线圈原来的电时间

34、常数小于线圈原来的电时间常数T1。若触。若触动电流为动电流为Icd，则吸合触动时间将由，则吸合触动时间将由tcd1减小到减小到tcd2。（2）在）在 Rf 两端并联电容两端并联电容C若在若在Rf 两端并联电容两端并联电容C，则可进一步减小吸合，则可进一步减小吸合触动时间。因为当线圈刚加上电压的瞬间，电触动时间。因为当线圈刚加上电压的瞬间，电容容C尚未充电，即电容两端的电压尚未充电，即电容两端的电压 UC=0，相当，相当于将于将Rf短路，因此线圈电流短路，因此线圈电流 I 将按将按的指数规律上升。电流比单串联电阻的指数规律上升。电流比单串联电阻 Rf时增长的时增长的更快更快 。RUITRLTW/

35、,/21实际的情况是，电流并不会增长到实际的情况是，电流并不会增长到IW。因为。因为C充电后充电后 UC 不等于零，当不等于零，当 t 趋于无穷即稳态时，趋于无穷即稳态时，C已充电完毕而相当于开路，所以线圈的稳态已充电完毕而相当于开路，所以线圈的稳态电流仍为电流仍为 IW = U2 /（R + Rf）。）。线圈电流可能是振荡的，也可能是非振荡的。线圈电流可能是振荡的，也可能是非振荡的。振荡时电流的增长比非振荡时的情况更快，并振荡时电流的增长比非振荡时的情况更快，并且比值且比值 Rf / R 越大，吸合触动时间越小。对每越大，吸合触动时间越小。对每一个辅加电阻都相应有一个最有利的电容值，一个辅加

36、电阻都相应有一个最有利的电容值，在此电容下吸合触动时间最短。在此电容下吸合触动时间最短。电容值由下式求得电容值由下式求得式中，式中，L的单位为的单位为H，R和和 Rf 的单位为的单位为。fRRLC6103 延时吸合的线路延时吸合的线路（1）串联辅加电感）串联辅加电感 Lf在电磁继电器线圈回路内串联一个辅加电感在电磁继电器线圈回路内串联一个辅加电感Lf，可以增大整个回路的电时间常数而使，可以增大整个回路的电时间常数而使 tcd增大。采用这种线路可使增大。采用这种线路可使 tcd 延长到延长到 0.12s。（2）阻容延时吸合电路）阻容延时吸合电路与电磁继电器线圈串联一个电阻与电磁继电器线圈串联一个

37、电阻 Rf，并联一个，并联一个电容电容 Cf。当电路刚接通时，。当电路刚接通时， Cf 两端电压很低，两端电压很低，随着随着Cf通过通过 Rf充电其两端电压才逐渐升高，线充电其两端电压才逐渐升高，线圈电流才逐渐增大，从而使圈电流才逐渐增大，从而使 tcd 增大。采用这种增大。采用这种线路可使线路可使 tcd 延长到延长到 0.1 0.4s。2.4 固态继电器及混合式继电器固态继电器及混合式继电器一一 固态继电器固态继电器1 固态继电器的组成固态继电器的组成固态继电器固态继电器是一种能够像电磁继电器那样执行是一种能够像电磁继电器那样执行接通和断开电路的功能，而其输入输出间的绝接通和断开电路的功能

38、，而其输入输出间的绝缘程度也和电磁继电器相当的全固态（即无运缘程度也和电磁继电器相当的全固态（即无运动部件）的器件。动部件）的器件。固态继电器固态继电器一般由一般由输入电路输入电路、输入输出隔离电输入输出隔离电路路和和固态转换器件固态转换器件三部分组成。三部分组成。输入电路输入电路用来检测输入信号并进行放大。用来检测输入信号并进行放大。输入输出隔离电路输入输出隔离电路实现输入输出回路之间电气实现输入输出回路之间电气隔离的功能。常用的隔离方法有光耦合式和变隔离的功能。常用的隔离方法有光耦合式和变压器式两种。压器式两种。固态转换器件固态转换器件相当于电磁继电器的触点系统，相当于电磁继电器的触点系统

39、，执行控制转换的功能。执行控制转换的功能。常用的固态转换器件有功率三极管、功率常用的固态转换器件有功率三极管、功率MOS场效应管、可控硅等。场效应管、可控硅等。具有输入输出隔离功能是固态继电器区别于其具有输入输出隔离功能是固态继电器区别于其他半导体开关器件和开关电路（如开关三极管、他半导体开关器件和开关电路（如开关三极管、双稳态电路等）的一个重要特征。双稳态电路等）的一个重要特征。 与电磁继电器相比，固态继电器显著的特点是与电磁继电器相比，固态继电器显著的特点是灵敏度高灵敏度高，小型化潜力大小型化潜力大。固态继电器的高灵。固态继电器的高灵敏度，使它能够与敏度，使它能够与TTL、DTL、CMOS

40、等集成等集成电路器件兼容，从而用极小的输入功率就能进电路器件兼容，从而用极小的输入功率就能进行大负载切换。除了以上两点之外，固态继电行大负载切换。除了以上两点之外，固态继电器还具有器还具有工作可靠工作可靠，反应速度快反应速度快，无触点火花无触点火花和弹跳和弹跳，耐强冲击和振动耐强冲击和振动，寿命长寿命长等优点，因而等优点，因而在要求体积小、转换速度快、可靠性高等场合应在要求体积小、转换速度快、可靠性高等场合应用越来越多。用越来越多。固态继电器也存在一些尚需解决的问题，如固态继电器也存在一些尚需解决的问题，如输输入输出间隔离困难入输出间隔离困难，通态压降大通态压降大，断态泄漏断态泄漏大大，不易实

41、现多路转换不易实现多路转换，易受温度和辐射的影易受温度和辐射的影响响等。等。2 常用固态继电器介绍常用固态继电器介绍常用的固态继电器有常用的固态继电器有光电耦合器隔离式光电耦合器隔离式固态继固态继电器和电器和变压器隔离式变压器隔离式固态继电器。固态继电器。光电耦合器隔离式光电耦合器隔离式固态继电器：固态继电器：V1、V2、V4、V5是发光二极管，是发光二极管，V6 V9 是由光敏三极管和是由光敏三极管和普通三极管组成的达林顿式复合管，普通三极管组成的达林顿式复合管，E1是辅助是辅助电源，电源，EC是输入的控制信号。是输入的控制信号。在无控制信号输入时，在无控制信号输入时，V6、V8导通，导通，

42、V7、V9截止，截止，B、Y分别和分别和A、X接通。接通。当有控制信号输入后，当有控制信号输入后， V6、V8截止，截止，V7、V9导通，导通，B、Y分别和分别和C、Z接通。接通。由此可见，由此可见，B、Y等效于电磁继电器的动触点，等效于电磁继电器的动触点，A、X等效于常闭触点，等效于常闭触点，C、Z等效于常开触点。等效于常开触点。这种固态继电器采用光电耦合器隔离，特点是：这种固态继电器采用光电耦合器隔离，特点是：输入与输出间绝缘，信号单向传递而无反馈影输入与输出间绝缘，信号单向传递而无反馈影响，抗干扰能力强，响应速度快，工作稳定可响，抗干扰能力强，响应速度快，工作稳定可靠。靠。变压器隔离式固

43、态继电器的电路：变压器隔离式固态继电器的电路：由三极管由三极管V1和电容组成高频振荡器，变压器和电容组成高频振荡器，变压器副边的振荡信号通过二极管副边的振荡信号通过二极管V2整形后去控制整形后去控制功率三极管功率三极管V3，从而控制负载电路。功率三，从而控制负载电路。功率三极管极管V3等效于一对常开触点。这种固态继电等效于一对常开触点。这种固态继电器的特点是灵敏度很高，响应速度快，但由于器的特点是灵敏度很高，响应速度快，但由于工艺和材料的限制，其体积不能做的很小，另工艺和材料的限制，其体积不能做的很小，另外还可能产生高频噪声。外还可能产生高频噪声。二二 混合式继电器混合式继电器电磁继电器的灵敏

44、度比较低，即使是灵敏型的电磁继电器的灵敏度比较低，即使是灵敏型的电磁继电器也不能直接由电磁继电器也不能直接由TTL、DTL、CMOS等集成电路的逻辑电平来控制。固态继电器虽等集成电路的逻辑电平来控制。固态继电器虽然灵敏度高，但它的通态压降和断态泄漏大，然灵敏度高，但它的通态压降和断态泄漏大，并且不易实现多路转换。如果将电磁继电器和并且不易实现多路转换。如果将电磁继电器和固态继电器结合起来使用，就构成了混合式继固态继电器结合起来使用，就构成了混合式继电器。电器。混合式继电器一般是采用固态继电器中的电子混合式继电器一般是采用固态继电器中的电子电路作为反应机构，由电磁继电器作为执行机电路作为反应机构

45、，由电磁继电器作为执行机构组合而成的。这样既可以充分发挥固态继电构组合而成的。这样既可以充分发挥固态继电器灵敏度高的优点，也可以充分发挥电磁继电器灵敏度高的优点，也可以充分发挥电磁继电器接触压降小、断态绝缘电阻大和易于实现多器接触压降小、断态绝缘电阻大和易于实现多路转换的优点。路转换的优点。稳压管稳压管V3和电阻和电阻R4 构成稳压电路，构成稳压电路，V3上的稳上的稳定电压使三极管定电压使三极管V1的发射极电位稳定不变。当的发射极电位稳定不变。当输入信号输入信号Usr=0时，时，V3上的电压使上的电压使V1截止，由截止，由于于V1截止而无电流流过截止而无电流流过R3，所以三极管，所以三极管V2

46、无无正偏电压而截止，电磁继电器因线圈正偏电压而截止，电磁继电器因线圈J无电流无电流而不吸合，处于常开状态。当当输入信号而不吸合，处于常开状态。当当输入信号Usr达到一定值时，达到一定值时，V1有正偏电压而导通，在有正偏电压而导通，在R3上产生压降使上产生压降使V2导通，电磁继电器线圈导通，电磁继电器线圈J有电有电流通过使常开触点闭合而接通被控电路。二极流通过使常开触点闭合而接通被控电路。二极管管V4的作用是为了防止的作用是为了防止V2被线圈被线圈J的反向感应的反向感应电势击穿。电势击穿。混合式继电器将固态继电器和电磁继电器的混合式继电器将固态继电器和电磁继电器的优点结合进去的同时，也将两者的某

47、些缺点优点结合进去的同时，也将两者的某些缺点带进去了。如：混合式继电器既具有固态继带进去了。如：混合式继电器既具有固态继电器易受温度和辐射影响的特点，同时又存电器易受温度和辐射影响的特点，同时又存在电磁继电器所固有的触点弹跳、触点污染、在电磁继电器所固有的触点弹跳、触点污染、动作速度慢等缺陷，因此这又限制了混合式动作速度慢等缺陷，因此这又限制了混合式继电器在某些要求高的场合下的应用。继电器在某些要求高的场合下的应用。2.5 特种继电器特种继电器飞机上还应用有一些特种继电器，介绍飞机上还应用有一些特种继电器，介绍极化继极化继电器电器、舌簧继电器舌簧继电器和和热敏继电器热敏继电器三种。三种。一一

48、极化继电器极化继电器这种继电器磁路中同时作用有两个磁通，一个这种继电器磁路中同时作用有两个磁通，一个是是极化磁通极化磁通，一个是，一个是工作磁通工作磁通。一般情况下，。一般情况下，极化磁通是由永久磁铁产生的，工作磁通是由极化磁通是由永久磁铁产生的，工作磁通是由工作线圈通电后产生的。工作磁通的大小和方工作线圈通电后产生的。工作磁通的大小和方向取决于工作线圈中电流的大小和方向。向取决于工作线圈中电流的大小和方向。当工作线圈没有通电时，磁路中只有极化磁当工作线圈没有通电时，磁路中只有极化磁通，通过衔铁的极化磁通通，通过衔铁的极化磁通m分成两部分，即分成两部分，即通过左面气隙通过左面气隙1 1的磁通的

49、磁通m1 和通过右面气隙和通过右面气隙2 2的磁通的磁通m2，分别对衔铁产生向左的吸力，分别对衔铁产生向左的吸力Fm1和向右的吸力和向右的吸力Fm2。当衔铁处于对称中线位。当衔铁处于对称中线位置时，由于置时，由于1 1 = 2 2 ， m1 = m2 ， Fm1 = Fm2，衔铁应保持在中间的平衡位置上。，衔铁应保持在中间的平衡位置上。但这种平衡是不稳定的，衔铁在某种外界因素但这种平衡是不稳定的，衔铁在某种外界因素下必然会偏向一边。只要衔铁稍有偏移，左右下必然会偏向一边。只要衔铁稍有偏移，左右两个气隙就不再相等，从而两部分极化磁通以两个气隙就不再相等，从而两部分极化磁通以及它们所产生的吸力也就

50、不相等，于是衔铁迅及它们所产生的吸力也就不相等，于是衔铁迅速倒向一边并保持在这一边。速倒向一边并保持在这一边。假定衔铁倒在左边。当工作线圈通电后，就会假定衔铁倒在左边。当工作线圈通电后，就会在磁路中产生工作磁通在磁路中产生工作磁通g，忽略通过永久磁铁，忽略通过永久磁铁的工作磁通。在气隙的工作磁通。在气隙1 1中极化磁通与工作磁通中极化磁通与工作磁通方向相反，合成磁通方向相反，合成磁通1 = = m1 - - g ，而，而在气在气隙隙2 2中极化磁通与工作磁通方向相同，合成磁中极化磁通与工作磁通方向相同，合成磁通通2 = = m2 + + g ，它们分别产生向左的吸力，它们分别产生向左的吸力F1

51、和向右的吸力和向右的吸力F2。当工作线圈电流较小时，。当工作线圈电流较小时， g也较小，由于也较小，由于m1比比m2大的多，故仍有大的多，故仍有1 2 ， F1 F2 ，衔铁仍停留在左边。只衔铁仍停留在左边。只有当工作线圈电流达到某一数值时，有当工作线圈电流达到某一数值时， 2 1 ， F2 F1 ，衔铁才开始偏转。，衔铁才开始偏转。随着衔铁的向右偏移，随着衔铁的向右偏移， m1逐渐减小而逐渐减小而m2逐渐增加，从而使逐渐增加，从而使 F1 进一步减小而进一步减小而 F2进一进一步增大，衔铁迅速倒向右边。步增大，衔铁迅速倒向右边。在衔铁倒向右边后，如果工作线圈断电，衔铁在衔铁倒向右边后，如果工

52、作线圈断电，衔铁仍将稳定的保持在右边，若要使衔铁再返回左仍将稳定的保持在右边，若要使衔铁再返回左边，则必须改变工作线圈电流的极性，并使其边，则必须改变工作线圈电流的极性，并使其达到一定的数值。达到一定的数值。极化继电器的主要特点：极化继电器的主要特点：（1）具有方向性）具有方向性。即极化继电器衔铁的动作能。即极化继电器衔铁的动作能反应输入信号的极性。反应输入信号的极性。（2）灵敏度高）灵敏度高。极化继电器所受的电磁吸力是。极化继电器所受的电磁吸力是正比于极化磁通和工作磁通的乘积正比于极化磁通和工作磁通的乘积m g的，的， 因此，在一定的电磁吸力下，增大因此，在一定的电磁吸力下，增大m就可以就可

53、以相应的减小相应的减小g ，也就可以相应的减小线圈功率，也就可以相应的减小线圈功率，从而使极化继电器获得较高的灵敏度。灵敏度从而使极化继电器获得较高的灵敏度。灵敏度可达可达10W。（3）动作速度快。）动作速度快。由于极化继电器的灵敏度由于极化继电器的灵敏度高，可以使线圈的尺寸减小，从而可以使线高，可以使线圈的尺寸减小，从而可以使线圈的电时间常数减小。此外，某些极化继电圈的电时间常数减小。此外，某些极化继电器的衔铁可以做的很轻，行程也小，所以这器的衔铁可以做的很轻，行程也小，所以这些都有利于减少动作时间。动作时间可达些都有利于减少动作时间。动作时间可达1-2ms。 以上是并联磁路极化继电器，还有

54、桥式磁路以上是并联磁路极化继电器，还有桥式磁路极化继电器，原理类似。极化继电器，原理类似。二二 舌簧继电器舌簧继电器由舌簧管及线圈或永久磁铁等部分组成。舌簧由舌簧管及线圈或永久磁铁等部分组成。舌簧管是舌簧继电器的核心部分，由一组舌簧片与管是舌簧继电器的核心部分，由一组舌簧片与玻璃管封装而成，并在玻璃管内充以氮等惰性玻璃管封装而成，并在玻璃管内充以氮等惰性气体。舌簧片材料的选择除满足高导磁率、高气体。舌簧片材料的选择除满足高导磁率、高饱和磁感应强度、低矫顽力、良好的导电性和饱和磁感应强度、低矫顽力、良好的导电性和优良的弹性等要求外，还要求其膨胀系数与玻优良的弹性等要求外，还要求其膨胀系数与玻璃管

55、相适应。璃管相适应。舌簧继电器的触点可以做成常开、常闭和转换舌簧继电器的触点可以做成常开、常闭和转换三种形式。三种形式。常开式触点的舌簧片分别固定在玻璃管的两常开式触点的舌簧片分别固定在玻璃管的两端，在线圈或永久磁铁磁场的作用下，其自由端，在线圈或永久磁铁磁场的作用下，其自由端被磁化呈现相反的极性，依靠磁的异性相吸端被磁化呈现相反的极性，依靠磁的异性相吸而使触点闭合。常闭式触点的舌簧片则固定在而使触点闭合。常闭式触点的舌簧片则固定在玻璃管的同一端，在线圈或永久磁铁的作用玻璃管的同一端，在线圈或永久磁铁的作用下，其自由端呈现相同的极性，依靠磁的同性下，其自由端呈现相同的极性，依靠磁的同性相斥而使

56、触点断开。将常开式和常闭式触点结相斥而使触点断开。将常开式和常闭式触点结合在一起，就构成了转换式触点。合在一起，就构成了转换式触点。舌簧继电器具有以下特点：舌簧继电器具有以下特点：（1）触点密封于充有惰性气体的玻璃管中，）触点密封于充有惰性气体的玻璃管中，可以有效地防止污染和腐蚀，增强触点工作可以有效地防止污染和腐蚀，增强触点工作的可靠性。的可靠性。（2）触点可动部分质量小，动作时间短。）触点可动部分质量小，动作时间短。（3）吸合功率小，灵敏度高，易用半导体器）吸合功率小，灵敏度高，易用半导体器件驱动。件驱动。（）结构简单轻巧。（）结构简单轻巧。但也存在一些缺点，如触点转换容量较小，但也存在一

57、些缺点，如触点转换容量较小，过载能力较差、容易出现冷焊现象以及由于过载能力较差、容易出现冷焊现象以及由于舌簧片为悬臂梁容易在触点断开时出现颤抖舌簧片为悬臂梁容易在触点断开时出现颤抖现象等。现象等。三热敏继电器三热敏继电器热敏继电器又称为温度继电器，它根据温度的热敏继电器又称为温度继电器，它根据温度的变化来切换负载电路。一般有双金属片式和热变化来切换负载电路。一般有双金属片式和热敏电阻式两种。敏电阻式两种。双金属片式热敏继电器双金属片式热敏继电器双金属片是用机械碾压得方法将两种不同膨胀双金属片是用机械碾压得方法将两种不同膨胀系数的金属片紧密结合而成，双金属片上层膨系数的金属片紧密结合而成，双金属

58、片上层膨胀系数小，下层膨胀系数大。在常温下双金属胀系数小，下层膨胀系数大。在常温下双金属片式热敏继电器的触点是闭合的。当温度达到片式热敏继电器的触点是闭合的。当温度达到一定值时，双金属片的自由端将向上弯曲，使触一定值时，双金属片的自由端将向上弯曲，使触点断开，当温度降低后，触点又自动闭合。点断开，当温度降低后，触点又自动闭合。双金属片式热敏继电器一般用来感受高温信双金属片式热敏继电器一般用来感受高温信号，但是感受的温度有一定的范围，并且准确号，但是感受的温度有一定的范围，并且准确性较差。性较差。热敏电阻式继电器热敏电阻式继电器利用热敏电阻的阻值随温度变化的特点，可以利用热敏电阻的阻值随温度变化

59、的特点，可以构成热敏电阻式继电器。热敏电阻构成热敏电阻式继电器。热敏电阻具有负具有负温度系数，即温度升高时其阻值减小，温度降温度系数，即温度升高时其阻值减小，温度降低时其阻值变大。低时其阻值变大。与电阻与电阻 、电位器、电位器组成分压器，其分压比随组成分压器，其分压比随阻值的变化而发阻值的变化而发生改变。当外界温度较低时，生改变。当外界温度较低时，阻值较大，阻值较大，它与它与两端电压较高。当这个电压大于一定两端电压较高。当这个电压大于一定值时，三极管值时，三极管导通，三极管导通，三极管截止，电磁截止，电磁线圈中无电流，触点断开。线圈中无电流，触点断开。当外界温度升高后，当外界温度升高后，阻值变

60、小，阻值变小，截止，截止，导通，电磁线圈通电，触点闭合。调导通，电磁线圈通电，触点闭合。调节电位器节电位器的大小，可以改变感受温度的大的大小，可以改变感受温度的大小。小。2.5 航空接触器的应用和分类航空接触器的应用和分类航空接触器航空接触器（断路器也属于这一类）是一种（断路器也属于这一类）是一种自动和远距离操纵交直流主电路或大容量控自动和远距离操纵交直流主电路或大容量控制电路的电磁式开关电器。与电磁继电器不制电路的电磁式开关电器。与电磁继电器不同的是，它用来控制大功率（一般大于同的是，它用来控制大功率（一般大于）的电路。它也是最基本的飞机电器元件）的电路。它也是最基本的飞机电器元件之一。之一