第一章开关电器及其基本理论
电接触和气体导电的基本理论
导线及其连接装置
电路控制装置
电路保护装置
§1.1 电接触和气体导电的基本理论
电接触：导体之间的电路接触
作用：将电流的通路从一个线路延续到另一个
线路。
导体连
接方式
固定接触
滑动接触
可分接触
触点初压力、终压力
初压力: 即动、静触点刚刚接触一瞬间时，
它们之间的压力。
终压力: 则是衔铁闭合后，动、静触点之间
的压力。终压力一般为初压力的1.
5-2倍左右。
电接触分类：
触点
结构
形式
点接触
线接触
面接触
电流小、电压低、触点压力较小
电流大、电压高、触点压力较大
介于两者之间
触点
工作
状态
闭合状态
断开状态
闭合过程
断开过程
接触电阻
气体放电
触点磨损
1、接触电阻的产生
（1）收缩电阻RS
当两个金属导体互相接触时，在接触区域内存在
着一个附加电阻，这个附加电阻称为接触电阻。
二、接触电阻Rj
（2）膜电阻RM
尘埃膜
吸附膜
无机膜
有机膜
Rj RS RM 要求：接触电阻
小而且稳定
2、触点温升和接触压降
接触电阻
触点温升
接触压降
电流流过时，由于导体电阻和接触电阻上的电
能损耗，使触点温度上升
触点温升
• 触点温升可能会导致接触区的熔焊或粘连
• 触点的接触区电阻最大
• 触点的最高温升点一般并不在接触区，而是接触
面深处
3、影响接触电阻的因素
触点材料的性质（电阻系数、机械强度和硬度等）
接触形式（点、线、面）
接触压力
接触表面状况
点接触的接触点数目最少，压强大，就容
易把表面膜压碎，从而使膜电阻减小
触点材料的性质
• 包括电阻系数、机械强度和硬度等
• 触点材料的电阻系数越小，接触电阻越小
• 触点材料的压皱强度愈小，接触电阻愈小
接触形式
面接触的接触点数目最多，收缩电阻最小；
点接触的接触点数目最少，收缩电阻最大；
线接触的接触点数介乎两者之间。
点接触的接触点数目最少，压强大，就容易
把表面膜压碎，从而使膜电阻减小
• 加大接触压力，使收缩电阻和膜电阻
都减小，所以总的接触电阻将减小
接触压力
• 触点材料的性质会直接影响接触电阻的大小，
这些材料的性质包括电阻率、材料的机械强度
和硬度以及化学性质等。采用的触点材料要从
减小收缩电阻、膜电阻以及获得稳定的接触电
阻等几个方面来综合考虑。
• 线接触的接触点数介乎两者之间。
材料性质
• 光洁度高的触点不易受污染，也不易生成有
机膜和无机膜等，即减少周围介质对触点接
触电阻的影响。
• 当触点上的压力较小时，过于精细的加工反
而会使接触电阻增加。
接触表面的加工情况
• 防止触点污染。
• 在密封室内充以惰性气体或抽真空等办法，
可以保证接触电阻低而稳定
密封触点结构
三、触点间的电弧与熄弧方法
1、电弧的产生
极限燃弧参数
触
点
分
离
接
触
压
力
接
触
电
阻
触
点
熔
化
液
桥
断
开
电
弧
极限燃弧电流
极限燃弧电压
极限燃弧参数与触点材料和空气介质条件有关。
游离：处于原子最外层轨道上的电子是不
稳定的，它可在外加能量（光、热、碰撞)
相当大时跳出原子轨道成为自由电子。失
去电子的原子核便成为带正电荷的粒子
(正离子)。
• 消游离:游离气体中带电粒子失去电荷变为中性粒
的过程。
• 1)复合。两个带异性电荷的粒子相遇时中和而失
去电荷的现象称为复合。
• 降低温度和增高气压都可以促进复合过程的进行。
• 2)扩散。气体中游离的带电粒子,由浓度高的地方
向浓度低的地方运动称为扩散。降低电弧表面
温度,或增高气压,可以促进扩散过程的进行。
2、飞机电器中常用的熄弧方法
基本方法
拉长电弧
增高气压
降低电弧表面温度
气体吹弧
磁吹弧
利用石英砂粒间隙熄弧
玻璃管式保险丝熄弧
具体方法
利用加速弹簧熄弧
气体吹弧
• 利用电弧产生的高温，使某些灭弧物质受热
后产生大量气体将电弧吹熄。
• 当电弧发生时，灭弧材料受热产生大量气体
吹向电弧，加强消游离过程；同时产生的大
量气体使电弧燃烧区气压增大，阻止了游离
过程，从而使电弧熄灭。
磁吹弧
图1.1.4 磁吹弧原理图1.1.5 自磁吹弧原理
利用石英砂粒间隙熄弧
• 当形成电弧时，由于高温与蒸气压力的作用，
使电弧中的带电质点向周围扩散而渗入石英砂
粒的空隙中，冷却使消游离过程加强将电弧熄
灭。
玻璃管式保险丝熄弧
• 将熔丝封装在玻璃管里。当电路过载或短路
时，熔丝被熔化，这时将产生电弧并有金属蒸
气，由于管内压力增大而使游离受到阻止，从
而使电弧熄灭。
利用加速弹簧熄弧
• 加速动作弹簧使触点断开时的动作速度加快，
迅速将电弧拉断。
四、火花放电和灭火花电路
1、火花放电的产生
原因：
触点电路电流小于极限燃弧电流
触点间电压达到间隙的击穿电压
条件：
特点： 不稳定放电
电感中储存的能量
触点间隙具有电容的作用
2、火花放电的危害
引起触头烧损
产生虚假的高频信号
3、灭火花电路
释放电感储能限制触点间电压释放电感储能
五、触点的磨损及常用触点材料
触点的磨损
机械磨损
化学磨损
电磨损
液桥磨损
电弧磨损
火花磨损
对触点材料的基本要求：
良好的导电性能
良好的导热性能
有足够的机械强度
良好的化学稳定性
良好的加工性能
银
铂铱合金
陶瓷合金
常用触点材料
§1.2 导线及其连接装置
电线电缆用途
在设置于飞机各区域的设备之间
传输各种形式的电气参数和电能
导线
电缆
电子系统电缆
电缆
导线联接方式
• 较永久性的
• 在维修计划规定时间内需要拆卸的
钎焊、压接
接线钉、插头插座
电路联接装置
汇流条
• 粗的金属条或棒
• 用于电源系统的输入和输出连接
§1-3电路控制装置
• 用来接通、断开或转换电路
基本组成: 活动触点
固定触点
功用:
常用电路控制装置
• 开关
• 继电器
• 接触器
一、开关
1、拨动开关（Switch）
特点:
动作后能长时间保持
联动开关
限动开关
保护开关
2、按钮开关
特点:
短时间工作
指示按钮开关
3、旋转开关
STBY
PWR
BAT
BUS
BAT
TR1
TR2
TR3
TEST
特点:
多路选择
4、微动开关
弹簧(长片)
操作插棒
固定触点
(常开)
固定触点
(常闭)
公共接线柱
密封壳体
侧片
特点：行程短，动作迅速，适用于频繁通、断的小电
流电路
5、定时开关
特点: 时序控制
6、接近开关
特点: “触点” 无需接触，只要接近即可控制
常用接近开关: • 涡流式
• 电容式
• 霍尔式
• 光电开关
• 红外式
• 多普勒式
二、继电器(relay)
自动和远距离操纵的电路控制器件。
航空用继电器种类
• 电磁继电器
• 极化继电器
• 固态继电器
• 混合继电器
• 特种继电器
1、电磁继电器
基本组成：
开关机
构、
电磁铁
电磁继电器特点:
• 飞机上使用的多为直流继电器
• 触点切换的负载电流一般限制在25A以
内
2、极化继电器
开关机构
电磁铁
永久磁铁
基本组成:
N
S N N
N N
S
S
S
S
+ + +
N
S
N
S
N
S
- - -
衔铁
铁芯
DC DC DC
S
N
+
N
S
-
DC
N
S
极化磁通工作磁通
特点：1、有两个磁通
2、能反映输入信号的极性、灵敏度高
3、固态继电器(SSR)
触发
电路
固态
转换
器件
输入输出
发光二极管光敏三极管
信号敏感电路
三极管开关器件
驱动电路
基本组成:
触发
电路
固态
转换
器件
输入输出
发光二极管光敏三极管
特点: 1、无触点
2、利用三极管的开关作用控制电路
固态继电器优点
• 灵敏度高，能够与TTL、CMOS等集成电
路兼容
• 可以实现小型化
• 无触点，工作可靠性高，使用寿命长
固态继电器缺点
• 输入和输出隔离困难
• 通态电阻大
• 易受温度和辐射的影响
• 抗瞬变过电压能力差
4、混合继电器
输入固态输出
电路
电磁
继电器
• 以固态器件作为反应机构
• 以电磁继电器作为执行机构
5、特种继电器
A、舌簧继电器
在电磁线圈或者永久磁铁磁场作用下，
其自由端运动，使触点闭合或断开。
B、热敏继电器
感受温度的变化而控制电路的通断
三、接触器（contactor）
• 远距离频繁地接通和断开交、直流主电路或
大容量控制电路的电磁控制装置
基本组成: 开关机构电磁铁
B、热敏继电器
感受温度的变化而控制电路的通断
接触器与电磁继电器的区别
• 容量较大
注意：继电器和接触器在其它没有本质区别
分类:
触点控制的
电路性质
直流接触器
交流接触器
结构原理
单绕组接触器
双绕组接触器
机械闭锁式接触器
磁保持接触器
1、单绕组接触器
2、双绕组接触器
3、机械闭锁式接触器
4、磁保持接触器
N
S
N
S
§5-3 电路保护装置
• 短路保护
• 过载保护
• 保险丝（Fuse）
• 断路器（Breaker）
• 熔线(fusible link)
电路保护装置分类
一、飞机保险丝
金属熔丝或熔片
• 易熔保险丝
• 难熔保险丝
• 惯性保险丝
飞机保险丝
1、易熔保险丝
小功率电路的短路保护
2、难熔保险丝
大功率电路的短路保护
3、惯性保险丝
电机和起动电路的短路保护、过载保护
惯性保险丝结构
• 短路保护部分
• 过载保护部分
二、断路器
• 电路保护：短路、过载
• 开关
自动保险电门
保护原理:
双金属片发热变形原理
断路器的主要组成部分
• 双金属热元件
• 开关装置
• 机械闩锁机构
断路器工作情况
压拉按钮
控制弹簧主接触点
闩锁
机构
热元件
(a) (b)
负载电源
• 压通断路器
• 压拉断路器
• 跳开关
按压接通
保护跳开
按压接通
拉出断开
保护跳开
按压闭合按钮接通
按压脱扣按钮断开
保护跳开
本章要点
• 接触电阻的组成及影响因素
• 点弧的产生及熄弧方法
• 电火花的产生及灭火花的方法
• 触点电磨损的原因及特点
• 飞机导线的连接方式
• 电路控制装置的功用及基本组成部分
• 开关的种类及使用特点
• 极化继电器的结构特点
• 固态继电器的结构特点
• 接触器和继电器的区别
• 几种常用接触器的比较
• 几种保险丝的区别
• 断路器的功用及保护原理
• 断路器和保险丝的区别
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