淺談航空接觸器的應用

楊財用

摘 要：接觸器是一種應用于遠距離控制交直流主電路或大容量電路的通斷的自動控制開關，具備以低電壓控制高電壓，低電流控制高電流的功能。應用于航空條件下稱為航空接觸器，它可以安裝在遠離駕駛員的地方，而駕駛員通過操控操縱安裝在駕駛艙的電門來控制它的線圈機構，實現控制電氣線路的目的。不管是交流接觸器還是直流接觸器，它的控制線圈基本都是使用直流電勵磁，交流電磁鐵的壽命相對來說會比較短，容易產生振動，不利于觸點的可靠性。

關鍵詞：航空接觸器；電磁線圈；民航客機

早期的航空接觸器多數采用吸入式電磁鐵和具有雙斷點橋式觸點，直到20世紀90年代，俄、法等國的民航飛機仍采用吸入非密封式接觸器，不過在線圈電路采用了雙繞組及在觸點系統材料上做了改進，是尺寸與重量都比以前的小和輕，但是吸入式電磁鐵的可動鐵芯難做成平衡式，導致抗振動能力弱，使用受到限制；另外，采用雙繞組雖然可以縮小一定尺寸，縮段吸合時間，但同時也會導致啟動電流增大，而且還增加了一對輔助觸點。20世紀60年代開始，美國研制了一些打破傳統吸入式的新型密封式接觸器，即平衡銜鐵和平衡力式電磁系統，并且解決了大電流接線柱和密封外殼的絕緣密封問題，而且也采用了新型的觸點材料，從而使得新型接觸器能在更惡劣的氣象和力學環境中工作，壽命大大提高，線圈消耗功率減小。

常用的飛機接觸器有單繞組接觸器、雙繞組接觸器、機械自鎖型接觸器、磁保持接觸器、平衡力式接觸器等，每種接觸器也在對應的歷史時期起到了相應的歷史擔當。

首先論述單繞組接觸器，電磁線圈是一個繞組構成的接觸器稱為單繞組接觸器。在現代飛機上常用于只需短時工作，所控制的負載較大的電路中。例如波音737飛機用于控制APU發動機的起動機，操縱飛機舵面或調整片的電動機的工作，這些電路都有一個共通點就是工作時間短、沖擊電流大。

這種接觸器的工作原理最為簡單，線圈沒有通電時，復位彈簧把活動鐵芯推向上方，使觸點處在斷開位置；線圈通電后，當電磁力大于復位彈簧的反力時，活動鐵芯就帶動活動觸點向下移動，使觸點接通；線圈斷電后，復位彈簧使觸點斷開。

事實上，在整個接觸器吸合過程中，電磁吸力與復位彈簧反力是有一個跳躍式的變化。首先，活動鐵芯在開始運動后的大部分時間內，這時候由于吸力稍大于反力，導致速度不能很快的增大，使得吸合時間拉長；而在剩下較短的行程內，吸力才更大于反力，雖然這時候可以使銜鐵較快的運動，但是距終點已經很近的，并不能使得吸合時間縮短得太多，反而還會使鐵芯在閉合時產生較大的撞擊力，從而引起一些部件尤其是觸點的沖擊、振動，增加了觸點的磨損。為了克服這些問題，可以對線圈進行優化，采用雙繞組接觸器可以解決。

雙繞組接觸器原理與單繞組接觸的原理類似，只是在磁線圈部分進行了優化。電磁線圈由兩個繞組構成，分別叫啟動繞組和保持繞組。啟動繞組的導線直徑較大，匝數少，一般只占整個線圈面積的三分之一，因此其電阻??；保持繞組的導線直徑較小，匝數多，因此其電阻大。在線圈剛接通電源時，常閉觸點將保持繞組短路，電壓幾乎全加到啟動繞組上，由于繞組電阻很小，電流就相對大，因此產生的磁勢很大，使活動鐵芯加速吸合。

對于單繞組接觸器與雙繞組接觸器，要使觸點吸合，必須要一直通電，線圈一直耗能，無形間增加電源的損耗，引入機械自鎖接觸器可以解決這個問題。

機械自鎖型接觸器當吸合線圈通電后，接觸器吸合并被機械鎖栓鎖定在閉合位置，吸合線圈則依靠串聯的輔助觸點自行斷電，不再消耗電功率。接觸器需要釋放時，只要接通脫扣線圈，解除機械閉鎖，在返回裝置的作用下回復到釋放位置。在結構上具有兩個特點：一是具有兩組線圈，其中一組是吸合線圈，另一組是脫扣線圈；二是具有機械鎖定機構，當吸合線圈通電，接觸器接通后即被鎖定在接通狀態。此時，即使吸合線圈斷電接觸器也不會釋放，只有脫扣線圈通電，將鎖打開，才能使接觸器斷開。

這個接觸器廣泛應用于早期的民航客機，例如英制型號為LDG15FORM Y6 、LDK 15FORMY7C、LDA15FORMY2等相當多的機械自鎖接觸器廣泛應用與三叉戟飛機。但這種接觸器鎖定觸點是靠機械鎖，機械鎖的可靠性比較低，現在的波音空客系列飛機放棄了這類接觸器，為了解決機械鎖可靠性低的問題，可采用了磁保持接觸器。

磁保持接觸器是利用永久磁鐵產生的吸力，把接觸器保持在吸合狀態，而釋放狀態仍是靠復位彈簧來保持?，F在以美制AVB79型接觸器為案例，闡述其工作原理，這類接觸器常見于麥道波音系列飛機的主電源饋線電路上，其重要技術參數如下：主觸點承受電壓為交流120/208V、主觸點最大電流為2000A、主觸點額定電流175A、線圈工作電壓12～30V。

在線圈的吸合“+”和吸合“-”之間加上相應極性的電壓，這時線圈產生的磁通方向與永久磁鐵的磁通方向相同，線圈磁通產生足夠大的吸力克服彈簧的反力，吸引活動鐵芯向靜鐵芯移動，使觸點閉合；在線圈的跳開“+”和跳開“-”加上相應極性性的輸入信號電壓，線圈產生磁通大于永久磁鐵的磁通，方向相反，抵消了永久磁鐵的吸力，使觸點跳開，接通閉合信號電路，為下一次接通做好電路準備。對于電磁線圈內部的齊納二極管只要是為了減少在線圈電路開關上的自感電勢，起到滅電火花的作用。

除了這些接觸器以外，平衡力式接觸器廣泛應用于現在的波音空客系列民用客機，例如部件號為HD-A3F-011、D-25BD、BP-493-1等等。在接觸器中利用永久磁鐵保持接通狀態以外，還可以用來保持觸點斷開狀態和閉合狀態，這個接觸器稱為平衡力式接觸器。

結語。

隨著民用客機向大型化、遠程化、高智能化的方向發展，機上的用電量也對應的急劇增加，因此對電源饋線等接觸器的要求也越來越高。在民航科學技術進步的同時，也必定在接觸器的質量上得到對應的提高，以適應民用客機發展的需求。

參考文獻：

[1]翟建平.航空電器.北京：國防工業出版社，1981.

[2]盛樂山.航空電氣.北京：中國民航出版社，1994.

[3]BP-493-1.Component Maintenance Manual，1995.

[4]D-25BD.Component Maintenance Manual，1995.