[24电源] 谈737NG飞机电源系统BREAKER和CONTACTOR的异同

这几天看着737NG电源系统图，如图1。在想为什么飞机发动机发电机和APU发电机经过断路器（BREAKER）向汇流条供电。而外电源经过接触器（CONTACTOR）向汇流条供电。那么BREAKER和CONTACTOR 在这里有什么区别呢？

从图2我们看到断路器（BREAKER）闭合（CLOSED）和断开（OPEN OR TRIP）操作都是给对应的线圈通电作动铁芯到闭合位或断开位后随动触点断开线圈电流，断路器依靠对应位置的永磁体保持在闭合或断开位。

再来看图3，接触器（CONTACTOR） ，对比断路器它没有了断开（TRIP）线圈部分，要断开内部触点只能安装复位弹簧来断开。这样由于弹簧应力存在，在闭合位也无法利用永磁体来保持，如果使用永磁体来保持内部铁芯在闭合位就无法控制其回到断开位。于是在闭合线圈部分增加了一个保持线圈。也就是接触器闭合后，闭合线圈断电，保持线圈继续通电使接触器保持在闭合位。要断开接触器必须将地面电源电门放到OFF位，保持线圈失电，这时断路器依靠内部复位弹簧使接触器铁芯回复到断开（TRIP）位。

这里我们看到断路器（BREAKER）和接触器（CONTACTOR）的直观上的差别是：前者闭合和断开是两个独立的线圈控制，并在内部触点到位后线圈断电依靠内部的永磁体保持在位；而接触器省去了TRIP线圈，这是因为断路器断开线圈由电源电门和发电机保护系统控制，在IDG发电机的保护工作中担负着重要角色。当发电机出现过载或外部线路短路以及过压或过频等可能损毁发电机和用电设备的情况出现时，需要迅速切断发电机与外部系统的连接，这就是断路器断开（TRIP）线圈的职责。而外电源接触器EPC它对地面外电源已经不需要无法实施各项功能保护了。因为你无法知道外电源的电流过载值也无法对外电源实施差动保护，你所能做的就是监测外电源电压、频率和相序。如果没问题POWER QUALITY OK 另外，接上外电源插头，打开勤务电门给地面服务汇流条供电后，外电源电流不大于335安培，这时我们就可以接通地面电源电门闭合EPC并由保持线圈来保持在闭合位，地面电源给飞机供电。供电期间如果出现过流（注：这里的过流值各飞机根据自身负载设定，和外电源无关）、三相电流值差异较大、相序与飞机不一致、过压、欠压、欠频情况BPCU将断开EPC。

现在我们能不能直观的根据BREAKER和CONTACTOR在系统图中体现的作用就可以这么说：通过控制闭合和断开线圈电源来控制内部触点闭合和断开，并作为发电机系统连接和断开负载的执行机械，我们就可以称为断路器（BREAKER）；而只具有闭合控制线圈没有断开线圈，依靠复位弹簧来断开其触点的机构就称为接触器（CONTACTOR）？

我们还是先通过Deepseek和腾讯元宝来查一下BREAKER和CONTACTOR 的定义和差异吧。查询结果如下：

BREAKER-断路器：断路器的主要作用是保护电路免受过载（Overload）或短路（Short Circuit）的损害。当电流超过设定阈值时，它会自动断开电路（跳闸），防止设备损坏或火灾。

电源电流从断路器的上端输入，经过闭合的触点再通过金属软连接到达电磁线圈，经过下一个金属软连接的部分后到达双金属片，最后通过双金属片到达负载端。图中电磁线圈主要是起到短路保护的作用，当电路发生短路的时候，会瞬间产生大电流，从而产生强磁场，吸引动铁心柱向下运动顶开脱扣机构从而跳闸，断开电路来实现短路保护。这里有个双金属片是用于过载保护的，当电路发生过载时，双金属片会受热向下弯曲，从而顶开脱扣机构实现跳闸，每一次断开触点时都会产生电弧。所以在断路器内部还有一个灭弧装置，用来隔断电弧，保护断路器。

图5是内部各单元件的分布和名称。因为断路器是我们飞机上的一个非常重要的部件，我们有必要对其各单元功能做个详细说明。

首先来看电磁线圈，如图6。在短路的情况下，电流在几毫秒内上升到正常电流10～100倍。当电流突然增大的时候，线圈的磁通量增加，会拉动铁块向下运动，挤压弹簧。圆柱体铁块的尖端会推动脱扣机构从而使主触头分离。当主触头突然断开电流会形成电弧，也就是我们常说的电火花。这是非常危险的，如果不处理，瞬间的温度足以损坏断路器。这个时候就要用到灭弧装置，它有很多金属片排列组成，当电弧通过，这些金属片会被分割成很多小段的电弧，从而随着电阻的增加而不断消失，直到为零。

接着我们来看看过载情况断路器是如何作动的，如图7，过载一般是多个系统电气设备同时工作时容易出现。短路时的电流是额定电流的10～100倍，但在过载时，它只会上升2～5倍。因为有些电器的启动电流较大，但是电流的持续时间较短，要避免此类情况跳闸，希望过载电流持续2秒钟或者更长时间时才会触发断路器跳闸。解决此类过载情况的最佳选择是双金属条。它是利用了金属加热膨胀的原理把两块不同的金属粘合在一起做成的。当电流增加温度升高，双金属片会发生弯曲，从而推动脱开机构断开电路。当温度回归正常后，它又会恢复连接上电路。

关于断路器我们已做了一个较详细的介绍，下面我们来看接触器：

Contactor -接触器：接触器是一个电磁开关，用于控制大功率负载的通断（如发电机、电动机、燃油泵）。不提供保护功能，仅执行远程或自动控制指令。包含电磁线圈（控制端）和触点（负载端），触点可承受高电流（如100A以上）。

接触器的内部结构其实很简单，上下是两块铁芯，中间是线圈和弹簧。上铁芯通常被弹簧顶起，使得接触器的触点断开，所以这些触点叫做常开触点。下铁芯中间是线圈。

图10是接触器与电动机的接线图。当A1和A2通电时，就会产生磁场，此时下方的铁心就变成了电磁铁，使得上铁芯克服弹簧的挤压力被吸引下来，与此同时，上方的触点完成闭合，电流就可以通往负载电机了。这个过程非常快，如果想让电机停止工作，只需要断开A1、A2线电源就行了。

我们现在可以总结一下断路器（BREAKER）接触器（CONTACTOR）主要区别:

1,断路器（BREAKER）：主要用于电路保护，能够在电路出现过载或短路时自动切断电源以保护电气设备不被损坏。

2，接触器（CONTACTOR）：用于控制大电流设备的通断，主要用于电气控制，通过电磁铁等控制元件来控制电路的通断，适用于需要频繁操作的场合，如电机的启动和停机。

自此，我们已经对断路器（BREAKER）和接触器（CONTACTOR）有了一个完整的认识。需要强调的是：断路器能够在电路出现过载或短路时自动切断电源。也就是说断路器的负载端出现过载或短路时，断路器内部的保护机构将自动切断电源电路，它不需要借助任何外部设备就能完成对电源的保护。而我们737NG飞机控制IDG给飞机提供电源的GCB（Generator Control Breaker）和控制APU发电机向飞机供电的APB(Aux Power Breaker)本身不具有探测电流和自动切断电路的机构，也就是说它们的控制断开的线圈没有收到断开指令，无论流经多大的电流甚至自身烧毁也不会断开触点，所以它们就不是断路器（Breaker）而是接触器（Contactor）。同样BTB（Bus Tie Breaker）也是接触器，这三个接触器件号相同。

在电力系统中低压断路器也称为空气开关。所以我们可以明确的说737NG飞机上断路器（BREAKER）实际指的就是跳开关(Circuit Breaker），它们位于驾驶舱P6，和P18面板，它是阉割版的断路器。因为它少了过流速断保护功能的电磁线圈机构，也就失去了速断保护能力。没有了这项功能的跳开关对一些电子系统会带来致命的后果。我曾在实验平台上对跳开关做过短路测试，从线路短路到跳开关跳开至少有一秒的延迟。所以，很多电子、电气设备出现短路引起跳开关弹出时，设备自身已经出现了严重损伤了。因此，对跳开关起跳电流值的设定一定要准确，它与设备过载电流要一致。这里有一个典型案例，我们基地某机型飞机每次反应AOA加温故障信息“AOA HEATER FAULT”时，跳开关基本都没有跳出（我搜集到的3家公司此机型6起此类故障，只有一起跳开关跳出）。当故障信息出现时也就是流过仰角风标探头内的加热电流接近为零时，半导体绝缘材料已经击穿烧损，每个仰角风标的表面金属均出现因高温产生色变。而一般出现这类故障情况，排故结果都是更换失速保护计算机SPC。这里仰角探测器烧损烧损的主要原因就是厂家针对最大工作电流为1.25A热敏电阻加温材料用了一个起跳值10A的跳开关。结果就是任凭狂风波浪起，我自巍然不动。其实大多数设备一般都使用过流保护，动作电流设置为1.25-2倍额定电流。1,25A*2=2.5A，所以这里跳开关应该选择3A就好。

现在来看波音公司737NG飞机IDG和APU发电机输出控制开关用Breaker这词，而控制飞机与外电源连接的开关用了Contactor这词了，这给整个机务系统人员对断路器（Breaker）和接触器(Contacor)都造成了认知混乱。目前我无法了解到为什么波音公司要用BREAKER这词而不是CONTACTOR。波音737-300飞机的生产过程开始于1981年3月。也许是空客已经认识到波音在这方面的不明确造成机务人员认知的混乱。所以始于1987年2月22日生产的空客A320全部控制电源输出的开关尽管件号也不一样，它们都全部统称为接触器（Contactor），如图11。

为了搞明白波音B737NG飞机飞机和空客A320飞机发电机输出为什么采用不同的用词，我在网络上搜寻B737NG和A320这两种机型电源系统差异。唯一能搜到的一篇论述这两种飞机电源系统差异叙述如下：

◆B737电源经断路器（breaker）：GCB1/2（IDG）、APB（APU）、EPC（外电源）输送至电网。

◆A320电源经接触器（Contactor）：GLC1/2（IDG）、GLC（APU、EMER GEN）、EPC（外电源）输送至电网。

看来作者还没有意识B737飞机EPC和GCB的差异，一律用Breaker概之。

看来我只能求助于Deepseek了，希望就空客A320电源输出使用接触器(Contactor)控制而波音B737电源输出使用使用断路器（Breaker）控制能给出合理解释。得到的答复篇幅较长，截取有代表性的一段如下：

“在737NG中，GCB不仅是保护装置，同时也是控制发电机与电网连接的电磁开关。其名称中的“Breaker”强调了其保护功能，当检测到过压、欠频等故障时，GCB自动跳闸（类似断路器），切断发电机输出。但实际运行机制更接近“接触器”（通过电磁线圈远程控制）。波音可能更倾向于集成保护和控制功能在一个装置中，而空客可能将保护和控制分离。波音的GCB可能集成跳闸保护，而空客的GCC可能只负责开关，保护由外部的断路器处理。这可能涉及到系统架构的差异，比如分布式保护与集中式保护。”Deepseek答复让人无语。整篇答复喋喋不休的一再强调GCB早已被阉割掉的自动保护跳闸功能。可以说波音公司对Breaker一词在737NG飞机电源系统中的不恰当使用造成的毒害够深的，他不仅毒害了机务人对它的认知，同时也把Deepseek也给毒害了。看来要寻求答案只能发挥自己的想象力了。

我想早期的波音飞机对IDG发电机保护和控制应该使用的都是自带保护功能的断路器（Breaker）。在出现了短路、过载时自动切断IDG发电机与被供电网络的连接以保护发电机。随着737系列的飞机控制IDG电源的断路器被引入远程控制以及与继电保护的不断结合。相对于继电保护的精准控制，断路器自身的短路过流、过载保护功能已经失去意义和价值被踢出了断路器。结果断路器就演变成了目前这个样子，仅按照指令来接通和断开737系列IDG电源对外输出的机构。整个演变过程中一直沿用Breaker这词来标识这一部件，直到现在尽管代表其特征的自动保护功能已经不存，但长期以来大家已经习惯了它原有的称谓，也就无意再做改变了，一直沿用至今。就像在早期的电学研究中，电流的定义是基于正电荷的移动方向，而不是电子的运动方向。这个定义的确立可以追溯到18世纪，当时科学家们尚未发现电子，他们对电流的理解主要基于正电荷的流动。因此，电流方向被规定为正电荷的移动方向，这一规定在当时已经建立起来的理论框架中得到了应用。直到19世纪末，随着电子的发现，科学家们逐渐认识到电流实际上是由电子的移动形成的，这与其他导体中的正电荷移动方向相反。尽管如此，由于早期的定义已经深入人心，并且电学体系已经发展得非常复杂，更改电流的定义所需的成本和影响非常大，因此这个定义一直沿用至今。

回到这个双向作动(open-close)或双绕组（open线圈-close线圈）的BREAKER。从737CL就一直伴随我至今已有几十年，这一个开关设备，当我开始对它驻足、观察、出现疑问，开始思考寻求答案时，发现到大家都和我一样一直对他熟视无睹。就像我们戴了多年的手表，虽然每天我们都会看无数次，当有人问你表盘是什么样的？相信凝思片刻的你最后还是无以回答。现在面对着飞机上这样一个在网络上也搜寻不到类似产品的怪物到底是断路器还是接触器，很长一段时间以来让我疑惑不解。对外求索无果后，只能内求，希望从基础概念层面着手来寻找答案，最终的结果就是大家现在看到的，这就是我所能做的。