《航天器常用电器元》PPT课件.ppt

1、第二部分 飞机常用电器元件,2.1 概述 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，它们起着切换、控制、保护、检测、变换和调节的作用。,一 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 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 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。 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。,1 大气环境,气象环境指大气的成分、压力、湿度和温度四个

2、方面。 （）大气成分 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。霉菌会使有机绝缘材料发霉变质，降低绝缘性能。,（2）大气压力,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 气压力的降低，其触点的断弧能力下降，间隙 击穿电压降低。,（3）大气湿度,南方的大气湿度较高，尤其是在黄梅雨季， 相对湿度可

3、达98%，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 易使电器元件的金属构件局部或全部发生氧 化和锈蚀。,（）大气温度,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， 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 而使其性能恶化，例如绝缘材料开裂，弯曲 变形等。,力学环境,飞机电器经常要受到强烈的振动、冲击和离心 加速力的作用。 （）振动 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10400HZ， 振动加速度为。,（2）冲击,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

4、击作用，冲击的次数一般为、 40100次/min，冲击加速度为450g。 （3）离心加速度 飞机在转弯飞行时，所产生的离心加速度可达 15g。,恶劣的力学环境给电器元件造成强烈的 机械应 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。 振动和冲击还会使有触点的电器元件产生误动 作。,二 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， 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。,1 工作可靠,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 靠的工作外，还应当保证它们在飞机上供电电

5、压不稳定的情况下能继续工作。,2 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 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、 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 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。,3 高强度,这里所说的强度是指机械强度、抗电强度 和 耐、 热强度。 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 产生不同频率和振幅的振动

6、，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50g的动负荷，要求 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， 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、 击穿，或因为耐热材料的耐热能力不够而形成 热损坏。,4 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 或出于不同的运动状态（如加速、减速等）。 在这些情况下，电器元件应具有独立的动作性 能而不受它

7、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 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,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 素对电器元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 密封充气，可以使电器元件不受飞机飞行高 度的影响。 其他方面的要求，如便于选用、维修等。,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 器元件可以分为以下几类： （）航空继电器，如电磁继电器，固态继电器等。 （）航空接触器，如单绕组接触器，双绕组接触器等。 （3）飞机发动机

8、点火电器。 （4）飞机的电路保护电器。 （5）其他飞机电器元件。,2.2 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 中继场所。继电器一开始和电讯联系在一 起，1878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。 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化，对功 率不太大（一般小于25A）的电路进行控制。 它是一种自动和远距离操纵的控制器件。,一 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、 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 要用到继电器。它是这些系统的控制、调

9、节、 检测、保护和指示等自动化装置中的重要元 件。,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 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GCR吸合，常开触点 1-2 闭合， 使发电机激磁电路接通而起激发电，此时常闭 触点 6-7 断开，接通线圈断电，GCR的吸合状 态由永久磁铁产生的吸力来保持。同时常开触 点 3-5 闭合，为断开线圈通电做好准备。当断 开线圈通电时，GCR回到释放状态，常开触 点1-2 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。,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GCRS人工正常控 制

10、以外，当出现故障时，由GCR故障信号放大器 提供的信号，使V3导通，从而GCR的断开线圈 通电而断开GCR，于是发电机停止发电。 这里设置辅助继电器J3是为了防止在出现故障时 由于GCRS误接通引起GCR拍振。当出现故障 时，如果将GCRS误接通，则J3线圈通电吸合， 使常开触点1-3闭合而断开接通线圈电路。,B737-300 型飞机发动机的引气电路,利用过热继电器K9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， 如果出现了过热故障，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。 K9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

11、时也会 使K9动作，而关断引气活门。,二 航空继电器的分类,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 继电器和接触器就有393只，如果把机载设备 中所使用的继电器和接触器也计算在内，其总 数超过千只。 按其结构原理，飞机常用的继电器可以分为以 下几类：,（1）电磁继电器 利用电磁现象来进行工作的继电器； （2）固态继电器 输入与输出隔离且无运动部件的继电器； （3）混合式继电器 由电磁继电器和固态继电器组合而成的继电器； （4）特种继电器 具有某种特殊功能的继电器如极化继电器，舌簧继电器等。 用的最多的是电磁继电器。,2.3 电磁继电器,一 电

12、磁继电器的结构原理 电磁继电器由电磁铁和触点系统两个部分组成。 电磁铁一般采用拍合式。电磁继电器的触点系 统由固定不动的静触点和可以被衔铁带动的动 触点所组成，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 式的弹跳现象。触点一般采用点接触的形式。,从动作原理来看，电磁继电器实际上就是一个 用电磁铁来操纵的开关。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） 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 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 力小于返回弹簧的反力时，衔铁则

13、返回到释放 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 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常闭触 点，而将线圈不通电时断开的触点称为常开 触点。,二 电磁继电器的主要技术参数,（1）线圈额定电压Ue 指能使电磁继电器线圈长时间正常工作的电源电压，一般为27V。 （2）吸合电压Uxh 。 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无法吸合，若吸合电压太低，则因返

14、回弹簧的反力太小，触点容易跳动而造成误动作。,（3）释放电压Usf 。 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，释放电压一般定得比吸合电压低，两者的比值 Usf / Uxh 约在 0.3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速度太低而对触点熄弧不利等问题。,（4）触点断流容量。 是指电磁继电器触点所能断开的电流和电压的乘积。电流指的是触点断开以前通

15、过触点的电流值，电压指的是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。触点断流容量与负载种类（电阻性负载、电感性负载）有很大关系。,（）灵敏度指电磁继电器吸合所需的最小功率，即（为吸合电流，为线圈电阻）。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的制约。,（6）动作时间。电磁继电器的吸合时间txh和释放时间tsf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。吸合时间和释放时间均不包括触点的回跳时间（抖动时间）。,（）寿命指的是在规定的使用环境条件下和规

16、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，失误次数应不超过规定的要求，其性能参数（如吸合电压、释放电压等）应不超过规定的范围。 民航机务维修中需要经常检测与调整的技术 参数有吸合电压、释放电压和动作时间等。,三 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。 一般控制继电器的动作时间为0.050.15， 将动作时间小于0.05的继电器称为快速继电 器，而将动作时间大于0.15的继电器称为时 间继电器。,1 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

17、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 化情况对此过程进行分析。 电磁继电器的吸合过程可分为两个阶段：电流 从零开始上升到触动电流 Icd ，在这个阶段内衔、 铁没有运动，所需的时间 tcd 称为吸合触动时间。 当电流值达到 Icd 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 得复杂。从衔铁开始运动到最后到达闭合位置 所需的时间 tyd 称为吸合运动时间。,电磁继电器的吸合时间包括两部分，即 tcd 和 tyd 分别由下列式子计算 IW 线圈稳态电流 Icd 线圈触动电流 T 线圈通电时间常数 Fd 电磁吸力 Ff 反作用力

18、 m 衔铁及其他运动 部分的质量 工作间隙,tyd的计算公式是在假定Fd和Ff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 铁行程很小时就近似于这种情况。 由于tyd 比tcd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。,2 加速吸合的线路,（1）串联辅加电阻 Rf 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 Rf，同时将电源电压由 U1提高到 U2，使稳态电 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。,显然，T2小于线圈原来的电时间常数T1。若触 动电流为Icd，则吸合触动时间将由tcd1减小到 tcd2。 （2）在 Rf

19、两端并联电容C 若在Rf 两端并联电容C，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 容C尚未充电，即电容两端的电压 UC=0，相当 于将Rf短路，因此线圈电流 I 将按 的指数规律上升。电流比单串联电阻 Rf时增长的 更快 。,实际的情况是，电流并不会增长到IW。因为C 充电后 UC 不等于零，当 t 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 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。 振荡时电流的增长比非振荡时的情况更快，并 且比值 Rf / R 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

20、的电容值， 在此电容下吸合触动时间最短。,电容值由下式求得 式中，L的单位为H，R和 Rf 的单位为。,3 延时吸合的线路,（1）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 Lf，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 tcd 延长到 0.12s。 （2）阻容延时吸合电路 与电磁继电器线圈串联一个电阻 Rf，并联一个 电容 Cf。当电路刚接通时， Cf 两端电压很低， 随着Cf通过 Rf充电其两端电压才逐渐升高，线 圈电流才逐渐增大，从而使 tcd 增大。采用这种 线路可使 tcd 延长到 0.1 0.4s。,2.4 固态继电器及混合式继电器,一 固态

21、继电器 1 固态继电器的组成 固态继电器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 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。 固态继电器一般由输入电路、输入输出隔离电 路和固态转换器件三部分组成。,输入电路用来检测输入信号并进行放大。 输入输出隔离电路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 压器式两种。 固态转换器件相当于电磁继电器的触点系统， 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MOS 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 他半导体开关器件和开关电路（如开关三极管、 双

22、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 灵敏度高，小型化潜力大。固态继电器的高灵 敏度，使它能够与TTL、DTL、CMOS等集成 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 器还具有工作可靠，反应速度快，无触点火花 和弹跳，耐强冲击和振动，寿命长等优点，因而 在要求体积小、转换速度快、可靠性高等场合应 用越来越多。,固态继电器也存在一些尚需解决的问题，如输 入输出间隔离困难，通态压降大，断态泄漏 大，不易实现多路转换，易受温度和辐射的影 响等。,2 常用固态继电器介绍,常用的固态继电器有光电耦合器隔离式固态继 电器和变压器

23、隔离式固态继电器。 光电耦合器隔离式固态继电器：V1、V2、V4、 V5是发光二极管，V6 V9 是由光敏三极管和 普通三极管组成的达林顿式复合管，E1是辅助 电源，EC是输入的控制信号。 在无控制信号输入时，V6、V8导通，V7、V9 截止，B、Y分别和A、X接通。 当有控制信号输入后， V6、V8截止，V7、V9 导通，B、Y分别和C、Z接通。,由此可见，B、Y等效于电磁继电器的动触点， A、X等效于常闭触点，C、Z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： 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 靠。,变压器隔离式固态继电器的

24、电路： 由三极管V1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V2整形后去控制 功率三极管V3，从而控制负载电路。功率三 极管V3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 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。,二 混合式继电器,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TTL、DTL、CMOS 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， 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 电器。,混合式继电器一般是采用固态继电器

25、中的电子 电路作为反应机构，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 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 路转换的优点。,稳压管V3和电阻R4 构成稳压电路，V3上的稳 定电压使三极管V1的发射极电位稳定不变。当 输入信号Usr=0时，V3上的电压使V1截止，由 于V1截止而无电流流过R3，所以三极管V2无 正偏电压而截止，电磁继电器因线圈J无电流 而不吸合，处于常开状态。当当输入信号Usr 达到一定值时，V1有正偏电压而导通，在R3 上产生压降使V2导通，电磁继电器线圈J有电 流通过使常开触点闭合而接通被控电路。二极 管

26、V4的作用是为了防止V2被线圈J的反向感应 电势击穿。,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，也将两者的某些缺点 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 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 继电器在某些要求高的场合下的应用。,2.5 特种继电器,飞机上还应用有一些特种继电器，介绍极化继 电器、舌簧继电器和热敏继电器三种。 一 极化继电器 这种继电器磁路中同时作用有两个磁通，一个 是极化磁通，一个是工作磁通。一般情况下， 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

27、磁通的大小和方 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 通，通过衔铁的极化磁通m分成两部分，即 通过左面气隙1的磁通m1 和通过右面气隙 2的磁通m2，分别对衔铁产生向左的吸力 Fm1和向右的吸力Fm2。当衔铁处于对称中线位 置时，由于1 = 2 ， m1 = m2 ， Fm1 = Fm2，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 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 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。,假定衔铁倒在左边。当工作线圈通电后，就会

28、在磁路中产生工作磁通g，忽略通过永久磁铁 的工作磁通。在气隙1中极化磁通与工作磁通 方向相反，合成磁通1 = m1 - g ，而在气 隙2中极化磁通与工作磁通方向相同，合成磁 通2 = m2 + g ，它们分别产生向左的吸力 F1和向右的吸力F2。当工作线圈电流较小时， g也较小，由于m1比m2大的多，故仍有 1 2 ， F1 F2 ，衔铁仍停留在左边。只 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。,随着衔铁的向右偏移， m1逐渐减小而m2 逐渐增加，从而使 F1 进一步减小而 F2进一 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 仍

29、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 达到一定的数值。,极化继电器的主要特点：,（1）具有方向性。即极化继电器衔铁的动作能反应输入信号的极性。 （2）灵敏度高。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m g的， 因此，在一定的电磁吸力下，增大m就可以相应的减小g ，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。灵敏度可达10W。,（3）动作速度快。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，所以这些都有利于减少动作时间。动作时间可达1

30、-2ms。 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。,二 舌簧继电器,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 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 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 璃管相适应。,舌簧继电器的触点可以做成常开、常闭和转换 三种形式。 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 玻璃管的同一端，在线圈或

31、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 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。,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，可以有效地防止污染和腐蚀，增强触点工作的可靠性。 （2）触点可动部分质量小，动作时间短。 （3）吸合功率小，灵敏度高，易用半导体器件驱动。 （）结构简单轻巧。 但也存在一些缺点，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舌簧片为悬臂梁容易在触点断开时出现颤抖现象等。,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 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。 双金

32、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 系数的金属片紧密结合而成，双金属片上层膨 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 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。,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 性较差。,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 构成热敏电阻式继电器。热敏电阻具有负 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。与电阻 、电位器 组成分压器，其分压比随阻值的变化而发 生改变。当外界温度较低时，

33、阻值较大， 它与两端电压较高。当这个电压大于一定 值时，三极管导通，三极管截止，电磁 线圈中无电流，触点断开。,当外界温度升高后，阻值变小，截止， 导通，电磁线圈通电，触点闭合。调 节电位器的大小，可以改变感受温度的大 小。,2.5 航空接触器的应用和分类,航空接触器（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 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 ）的电路。它也是最基本的飞机电器元件 之一。,一航空接触器的应用,航空接触器通常作为机载电源系统的发电机 连接开关和汇流条连接开关。,机载交流发电机供电电路：GC是发电机接触 器，BTB

34、是汇流条连接断路器，它们是一对具 有互锁作用的接触器。GCS和BTBS是安装在 驾驶舱内分别操纵GC和BTB的两只开关。 当发电机G正常工作时，驾驶员只要接通 GCS，就可以使GC动作，从而使发电机向负载 汇流条供电。这时由于BTB被GC接通时的互锁 作用而锁定在断开状态，即使接通BTBS也不能 使BTB接通，这样可以防止由于误动作而使发 电机与连接汇流条上的其他电源并联供电。只 有当发电机停车或断开GCS时，才能解除GC,对BTB的互锁作用。GC断开后，BTB才能接 通，这时才能由连接汇流条上的其他电源向负 载汇流条供电。同时由于BTB对GC的互锁作 用，可以保证在BTB接通时GC不能接通。

35、此 外，如果发电机发生故障，可以通过其控制电 路自动断开GC和接通BTB，负载汇流条由发电 机供电自动地转换为由连接汇流条上的其他电 源供电。,二航空接触器的分类,按其触点所控制电路的性质，分为直流接触器 和交流接触器两类。 不论直流接触器还是交流接触器，其电磁线圈 一般都采用直流供电。 按其结构原理，可分为以下几类： （1）单绕组接触器，即只有一个绕组的接触器 （2）双绕组接触器，即具有两个绕组的接触器 （3）自锁型接触器，即带有自锁结构的接触器，如机械自锁型接触器，磁锁型接触器等。,2.7 单绕组接触器,单绕组接触器的结构原理与电磁继电器相似， 包括电磁铁和触点系统两大部分。但是由于二 者

36、触点控制的容量不同，它们在结构形式上有 一些差别。接触器触点负荷大，通常都是几百 安的电流，有的甚至可达一千安以上，这就要 求它具有较大的触点压力和触点断开距离，因 此电磁铁一般采用吸入式。为了熄灭电弧，接 触器多采用双断点桥式触点结构，有的还具有 专门的灭弧装置。,接触器的触点一般采用面接触的形式， 此外，接触器的触点系统还装有缓冲弹 簧，以减少或消除触点在闭合时的弹跳 现象。,在线圈没有通电时，在返回弹簧的作用下动铁 芯处于释放位置，触点处于断开状态。这时返 回弹簧对动铁芯有一个反力 Ffk，使触点可靠 的保持在断开状态。当线圈通电后，如果电磁 吸力大于返回弹簧和缓冲弹簧的反力，动铁芯 就

37、带动动触点向下移动，使触点接通。在动铁 芯移动的过程中，在动、静触点接触以前，仅 有返回弹簧受到压缩，作用在铁芯上的反力只 是返回弹簧的反力；而在动静触点接触以后， 返回弹簧和缓冲弹簧同时受到压缩，因而作用 在动铁芯上的反力是两个弹簧反力的合力,当线圈断电后，动铁芯在返回弹簧和缓冲弹 簧的作用下，又返回到释放位置，使触点断 开。 单绕组接触器的主要技术参数有线圈额定电 压、吸合电压和释放电压等。,2.8 双绕组接触器,一 合理配合接触器的反力特性和吸力特性 为了确保接触器可靠的工作，一般要求接触器 的吸力在动铁芯的整个行程内处处大于反力。 但是这样配合接触器的反力特性和吸力特性， 会存在一些缺

38、点。 从单绕组接触器的反力特性和吸力特性可以看 到，动铁芯在开始较长一段行程内，由于吸力 仅仅稍大于反力，所以速度不能很快增大，使 运动时间拉长了，而在剩下不太长的行程内， 吸力才越来越大于反力。,尽管这时动铁芯的加速度和速度越来越大，但 很快就到了终点，并不能使运动时间减少很多， 相反却使动铁芯在闭合时造成猛烈的碰撞，从而 引起一些部件的冲击、振动，增加了磨损。 另外，为了保证动铁芯处在释放位置时，能够产 生足够大的吸力使其运动，线圈磁势必然要大， 而在动铁芯处于闭合位置时，吸力远远大于反 力，这样大的线圈磁势使动铁芯保持在闭合位 置，线圈消耗的功率较大，从而使线圈及整个电 磁铁的尺寸和重量

39、较大。因此，这样的配合是不 够理想的。,实际上，从能量平衡的观点来看，并不需要吸 力在整个行程内都大于反力，而只需要使吸力 所作用于动铁芯的能量等于或稍大于克服反力 所需要的功就可以了，也就是说： 吸力特性与坐标轴之间的面积大于反力特性与坐 标轴之间的面积就可以了。,当然，在释放位置和闭合位置上，仍应保证吸 力大于反力。理想的情况是，触动后，吸力迅 速增大使动铁芯加速运动，而当动铁芯积累一 定动能后使吸力小于反力，将动铁芯积累的动 能转变为克服反力所需的功，最后临近闭合时 吸力又再度上升到大于反力。,怎样才能得到接近于理想的配合情况呢？在航 空上应用的接触器通常采用改变磁势的方法， 即在开始一

40、段时间内实行强行励磁，使磁势很 大，吸力急剧增大，随后又减小磁势，使吸力 小下来。双绕组接触器便是为此目的而设计的。,二 双绕组接触器的结构原理,双绕组接触器除了其电磁线圈是由两个绕组组 成以外，其余各部分的结构均与单绕组接触器 一样。 两个绕组分别叫做起动绕组 Wqd（也称加速绕 组）和保持绕组 Wbc。起动绕组的导线直径较 大，但匝数很少，绕组的截面积也较小，一般 只占整个线圈窗口面积的 1/4 1/3，而保持绕 组的导线直径较细，但匝数较多，绕组所占的 窗口面积较大。 Wqd 和 Wbc为串联联接，但 Wbc 被一对辅助触点K所短路。,动铁芯处在释放位置时，K是闭合的，当动铁芯 运动到某

41、一位置时，通过与动铁芯联动的推杆 将K打开。 在线圈刚接上电源时，K是闭合的，将保持绕组 Wbc 短接，电压几乎全部加在起动绕组 Wqd 上。 由于Wqd导线粗，电阻值很小，电流相当大， 虽然它的匝数不多，但是产生的 IWqd磁势还是 很大的。 另外，起动绕组的尺寸小，它的电时间常数也 很小，因此电流增长的很快，使动铁芯加速吸 合。,当然，起动绕组消耗的功率也很大，但是起动 的时间很短（只有百分之几秒），所以还不会 使绕组过热。当动铁芯运动到接近闭合时，K 断开，使保持绕组和起动绕组串联。由于Wbc 导线细，电阻值大，线圈电流大大减小，虽然 这时总的匝数 Wqd + Wbc增加了，但是产生的

42、磁势 I（Wqd + Wbc）还是减小了。线圈长时工 作时所消耗的功率并不大，这时虽然多了一个 绕组，但接触器整个电磁铁的尺寸和重量还是 比单绕组时要小。 双绕组接触器的吸力特性比单绕组接触器有明 显的改善。,虽然从减小撞击来说，使 K 打开后的吸力小于 反力更为有利，但对于航空接触器来说，为了 确保工作可靠，并且为了不使释放电压过高， 还是使总的吸力特性在整个行程内处处大于反 力特性。,2.9 自锁型接触器,不论单绕组接触器还是双绕组接触器，当动铁 芯吸合后，仍需要电磁线圈继续通电使动铁芯 保持在闭合位置，电磁线圈需要继续消耗电功 率。而自锁型接触器不同，这类接触器只需短 时通电，动铁芯吸合

43、后便自行断电，不再消耗 电功率，而动铁芯则被一个专门的自锁机构保 持在闭合位置。当需要接触器断开时，可以用 另一个电磁铁或人工操纵使动铁芯释放。 常见的有机械自锁型接触器和磁锁型接触器。,一 机械自锁型接触器,当吸合线圈通电后，接触器吸合并被机械锁栓 锁定于闭合位置，吸合线圈则依靠串联的辅助 触点自行断电，不再消耗电功率。接触器需要 释放时，只要接通脱扣线圈，利用脱扣装置解 除机械闭锁，就可以在返回装置的作用下回复 到释放位置。实用的机械自锁型接触器可以有 各种各样的机械锁栓和脱扣装置。,人工操纵释放的机械自锁型接触器,由释放按钮、触点系统、电磁铁、滚珠闭锁机 构等部分组成。 电磁铁的动铁芯和

44、静铁芯分别做成四个极掌的 形状，线圈通电后，动铁芯被吸向静铁芯作旋 转运动。滚珠闭锁机构由圆盘、滚珠、夹珠圈、 底盘、锁紧弹簧等部分组成。圆盘用螺钉与动 铁芯联接成一个整体，只能和动铁芯一起作旋 转运动，在它的表面有四个凹坑。四个滚珠放 在夹珠圈内，夹珠圈与静铁芯固定联接。底盘 通过中心连杆与动触点联接。,正常状态时，在返回弹簧的作用下，动铁芯底 下的圆盘侧面将滚珠的一半挤出夹珠圈，进入 底盘内壁的沟槽内。这时锁紧弹簧处在被压缩 状态，它虽然力图推动中心连杆带动动触点和 底盘向上运动，但因底盘内壁的沟槽被挤出夹 珠圈外的滚珠卡住而不能运动，所以接触器保 持在常闭触点接通，常开触点断开的状态。,

45、当电磁线圈通电后，在电磁吸力作用下，动铁 芯带动圆盘被吸向静铁芯。这时，圆盘上的凹 坑正对准滚珠，为底盘的向上运动提供了条件， 在锁紧弹簧的作用下，底盘因内壁正好把滚珠的 一半压到凹坑里，而向上运动。于是接触器发生 转换，常闭触点断开，常开触点接通。,此后，即使线圈断电，因锁紧弹簧的作用，一 方面把动触点压在上面的位置不会自动跳回， 另一方面通过底盘内壁把滚珠压在圆盘凹坑内 卡住动铁芯，虽然返回弹簧要拉开动铁芯但也 不能实现。这时动触点和动铁芯都保持在通电 时的状态，也就是所谓的闭锁状态。,为解除闭锁状态，唯一的办法是按下释放按 钮，一方面使动铁芯恢复正常状态，另一方面 推动底盘向下运动，使底

46、盘内壁的沟槽对正滚 珠，在返回弹簧的作用下，动铁芯离开静铁芯 并把滚珠的一半挤入底盘沟槽内卡住底盘。这 时，松开手后，只要释放按钮由它本身的弹簧 弹起，动触点和底盘就保持在正常状态。,二 磁锁型接触器,在现代飞机上有时使用磁锁型接触器。与机械 自锁型接触器类似，不同的是，当接触器接通 后，使接触器保持在闭合位置的自锁机构不是 机械锁栓，而是永久磁铁。,波音系列飞机上使用的B-430型磁锁型接触器原理,三对常开式主触点T1-L1 、T2-L2、T3-L3和7对 常开式、7对常闭式辅助触点。其磁场由两部分组 成，一部分由永久磁铁产生，另一部分由电磁线 圈产生。电磁线圈有闭合和跳开两个绕组，闭合 绕

47、组通过自身的辅助常闭触点与外电路正线连 接，跳开绕组通过自身的辅助常开触点与外电路 正线连接，两者共用地线。,当电磁线圈未通电时，由于返回弹簧的作用使 主触点和辅助触点保持在它的原始位置。当 28V的直流电压加到闭合绕组上时，产生的电 磁力将克服返回弹簧的反力使动铁芯加速移向 静铁芯。当气隙很小（接近于零）时，连杆使 辅助常闭触点断开，闭合绕组断电。由永久磁 铁作用完成最后的行程并使动铁芯保持在闭合 位置。这时，主触点闭合，辅助常开触点闭合 而辅助常闭触点断开。辅助常开触点的闭合为 跳开绕组的通电做好了准备。,要使各触点恢复初始状态，必须给跳开绕组通 电，使动铁芯和静铁芯之间气隙处产生的电磁

48、磁通去抵消永久磁铁的磁通。当两者的合成磁 通很弱时，其磁化力小于返回弹簧的反力，将 由返回弹簧推动连杆使主触点断开、辅助触点 转换，并使跳开绕组断电。,2.10 飞机发动机点火电器,每一台飞机发动机，不论喷气式发动机还是活 塞式发动机，都需装备点火装置。点火装置的 作用是使燃烧室或气缸内的燃料混合气点火燃 烧，以形成发动机正常工作的条件。 点燃发动机内的燃料混合气的方法很多，可以 采用化学方法、激光方法或电火花方法。目前 用的比较普遍的方法就是电火花点火。 电火花点火，就是将点火激励器产生的高电 压，经传输导线输送到电嘴的两个电极之间， 击穿放电而产生电火花。,喷气式发动机的点火系统主要由高能

49、点火和电 嘴等组成，高能点火激励器将飞机上的低压直 流电或400HZ交流电转变成高压交流电或高压 直流脉冲，输送给电嘴以产生电火花。喷气式 发动机仅在起动时需要点火，一旦起动点火完 成，点火系统便不再起作用。,活塞式发动机则不同，不仅在起动时需要点火， 而且在发动机起动后的整个工作时间内仍然需要 不断的点火，直到发动机停车为止。因此，活塞 式发动机的点火系统主要由磁电机、电嘴和起动 点火线圈等组成。 磁电机和起动点火线圈都是点火激励器，所不同 的是，起动点火线圈在发动机起动时产生高电 压，而磁电机是用来在发动机工作时产生高电压 的。,一 点火激励器,1 磁电机 磁电机的作用是产生高压电，并按照

50、气缸的工 作次序和规定的时刻供给电嘴点火。 磁电机由磁铁转子、导磁架、软铁芯、初级线 圈、次级线圈、断电器、分电器以及电容器等 组成。 磁铁转子由发动机曲轴通过传动齿轮带动旋 转，断电器的凸轮和分电器的分电刷通过传动 齿轮联接到磁铁转子轴上。,磁电机产生高压电，是利用电磁感应原理来实 现的。工作过程： （1）软铁芯内磁通的变化过程 磁铁转子是具有四个磁极的永久磁铁，N极和S 极交错排列。 导磁架和软铁芯具有良好的导磁性，与磁铁转 子构成磁回路。通过软铁芯的磁通称为基本磁 通，用0表示。,当发动机工作时，磁铁转子由发动机曲轴经过 传动齿轮带动旋转。由于磁铁转子的磁极与导 磁架之间的相对位置不断地

51、改变，软铁芯内基 本磁通的大小、方向也不断地变化。 磁铁转子的磁极与导磁架的相对位置用磁铁转 子的转角来表示。当磁铁转子的转角为0o 时，磁铁转子的N极对正导磁架的左极掌，S极 对正右极掌。这时磁力线从磁铁转子的N极出 发，经导磁架和软铁芯回到S极，软铁芯中的 磁力线方向由左通向右，此时的基本磁通0定 为正值。,由于磁极与极掌所对的面积最大，磁路的磁阻 最小，因而基本磁通0达到最大值。 当磁铁转子沿着顺时针方向转动时，磁极与极 掌所对的面积逐渐减小，磁路的磁阻逐渐增 大，基本磁通逐渐减小。在磁铁转子转到45o 时，N极正好位于左右两极掌之间，磁路的磁 阻达到最大，磁力线基本上不经过软铁芯，而

52、直接从N极通过导磁架下端回到S极，所以基 本磁通应等于零。,不过由于软铁芯尚有少量的剩磁，所以只有磁 铁转子转过该位置2o3o、N极开始接近右极 掌时，磁铁转子的磁通从相反的方向（自右向 左）通过软铁芯，抵消剩磁，软铁芯内的磁通 才完全消失，基本磁通才等于零。 磁铁转子继续按顺时针方向转动，磁极与极掌 所对的面积又逐渐增大，磁路的磁阻减小，基 本磁通又增大。当磁铁转子转到90o时，基本 磁通又达到最大值，但方向与前相反，是自右 向左的，为负值。,磁铁转子再继续旋转，基本磁通的大小和方向 可按同样的道理推出。 可以看出，磁铁转子每旋转180o，基本磁通有 两次达到零，并两次改变方向。由此可知，磁

53、 铁转子旋转一周即360o，基本磁通将有四次达 到零，四次改变方向。,（2）初级线圈感应电势和感应电流的产生,当磁铁转子旋转时，根据电磁感应原理，由于 通过软铁芯的基本磁通的大小和方向不断地变 化，绕在软铁芯上的初级线圈就会产生感应电 势。 感应电势的大小与初级线圈的匝数和基本磁通 的变化率成正比。在初级线圈的匝数一定时， 感应电势的大小只取决于基本磁通变化的快慢。 感应电势随磁铁转子转角的变化规律如图所示。,随着磁铁转子转角的变化，基本磁通的大小和 方向不断地改变，初级线圈感应电势的大小和 方向也不断地变化。当基本磁通为零时，感应 电势达到最大。磁铁转子旋转一周，基本磁通 四次达到零，因此感

54、应电势四次达到最大值。 由于初级线圈有了感应电势，如果断电器触点 闭合，在初级线圈内就会有感应电流。由于感 应电势的大小和方向是不断变化的，感应电流 的大小和方向也是不断变化的，其变化情况与 感应电势大致相似。磁铁转子旋转一周，感应 电流也四次达到最大值。,基本磁通的变化不但使初级线圈产生感应电势， 而且也使次级线圈同时产生感应电势。次级线圈 感应电势的变化规律与初级线圈基本相同，只不 过由于次级线圈的匝数多，其感应电势比初级线 圈大。通常初级线圈感应电势的最大值是 3035V，次级线圈感应电势的最大值是 24002800V，这比电嘴所需的击穿电压 （800010000V）还小得多，不足以使电

55、嘴产 生电火花。,（3）次级线圈高压电的产生,由于软铁芯内磁通的变化率较小，次级线圈的 感应电势不高，不足以使电嘴产生电火花。因 此，采用断开初级线圈电路（断电）的方法， 使初级线圈的感应电流瞬间消失，从而使软铁 芯内磁通的变化率增大，在次级线圈上感应出 高压电来。,为了最大限度的提高次级线圈的感应电势，应 在初级线圈感应电流达到最大时断电。在断电 时，初级线圈的感应电流从最大值突然变为 零，软铁芯内的磁通发生急剧变化，从而在次 级线圈上感应出1500020000V的高压电，使 电嘴间隙击穿而产生电火花。,断电的任务由断电器来完成。断电器由凸轮、 触点、顶杆等组成，凸轮由磁铁转子经过传动 齿轮

56、带动转动。磁铁转子每转一圈，初级线圈 感应电流有四次达到最大值，初级线圈可以断 电四次，次级线圈能产生四次高压电。,电容器的作用主要是防止断电器触点发生气体 放电。在断电时，除了在次级线圈上产生很高 的感应电势以外，初级线圈本身也会因磁通急 剧变化而产生300400V的感应电势。由于电容 器两端电压不能突变，因而断电器触点间隙上 的电压不能突变到300400V，而是随着电容的 充电逐渐升高。与此同时，触点间隙也逐渐增 大。当电容电压上升到最大值时，触点间隙也 增大到最大，触点上的电压已无法击穿间隙， 也就不会发生气体放电，避免了触点被电弧或 火花烧损。,断电后，电容通过初级线圈放电，将产生方向

57、 相反的磁通，从而加剧了磁通的减小，有利于 提高次级线圈的感应电势。,（4）高压电的分配,磁电机产生的高压电，由分电器按照气缸工作 顺序送到各气缸的电嘴。分电器由分电盘和分 电刷组成，分电刷由磁铁转子经传动齿轮带动 旋转。当断电器触点刚分开时，分电刷正好同 分电盘上的一个分电站对准，高压电经分电刷 和分电站，由高压导线输送到电嘴，产生电火 花。分电刷每旋转一周，各气缸按顺序点火一 次。,2 起动点火线圈,起动点火线圈是一个将低压直流电转换为高压 电的装置。主要由初级线圈、次级线圈和断电 器等组成。初级线圈匝数较少，与断电器串 联，接至低压直流电源上。次级线圈匝数较 多，与电嘴相连。断电器又包括

58、衔铁、弹簧片、 触点和调整螺钉等。,当按钮开关接通时，初级线圈有电流流过，它 产生磁通，使线圈内的铁芯产生对衔铁的电磁 吸力。当电流增大到一定值使电磁吸力大于弹 簧片的反力时，衔铁便被吸向铁芯，使触点断 开。 触点断开瞬间初级线圈的电流值称为断开电流。 触点断开后，初级线圈电流迅速消失，磁通也随 之迅速减小。由于磁通的急剧变化，次级线圈就 会产生很高的感应电势。它的大小与磁通的变化 率成正比，一般可达10000V以上。,此高压电输给电嘴，在电嘴两极间产生火花。 磁通消失后，衔铁在弹簧片反力的作用下又返 回到原来的位置，使触点重新闭合，使初级线 圈电路再次通电，又重复上述的过程。 可见，起动点火

59、线圈在工作时，断电器触点是 不断闭合和断开的，一般每秒触点闭合和断开 次数为400600次。 上述过程不断的重复进行，电嘴电极间连续出 现火花。,这里电容器的作用与磁电机中的电容器是一样 的，一方面防止断电器触点发生气体放电，另 一方面进一步提高次级线圈的感应电势。 次级线圈感应电势的最大值可由断电器的调整 螺钉来进行调整。 当顺时针转动调整螺钉时，次级线圈感应电势 的最大值增大，反之则减小。,当顺时针转动调整螺钉时，弹簧片的反力增 大，而衔铁与铁芯之间的磁间隙变小。弹簧片 的反力增大后，需要更大的电磁吸力才能使触 点断开，所以弹簧片的反力增大将使断开电流 增大。另一方面，磁间隙减小后，磁阻变小， 较小的初级线圈电流就能产生同样的电磁吸力 使触点断开，所以磁间隙减小又会使断开电流 减小。在通常情况下，衔铁距离铁芯较远，磁 间隙较大，转动调整螺钉时，磁间隙变化对断 开电流的影响没有弹簧反力变化的影响大，因 此断开电流的变化主要取决于弹簧片反力的变化。,顺时针转动调整螺钉，弹簧片的反力增大，断 开电流增大，从而使次级线圈感应电势的最大 值增大，反之，则减小。,3 晶体管直流变换器式高能点火激励器,现代喷气式发动机常常采