С этой статьи мы начнем изучение магнитного пускателя и все, что с ним связано, а идею этой темы подсказал постоянный читатель сайта Сергей Кр.

Является коммутационным аппаратом и относится к семейству электромагнитных контакторов, позволяющий коммутировать мощные нагрузки постоянного и переменного тока, и предназначен для частых включений и отключений силовых электрических цепей.

Магнитные пускатели применяются в основном для пуска, останова и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей, однако, из-за своей неприхотливости они прекрасно работают в схемах дистанционного управления освещением, в схемах управления компрессорами, насосами, кран-балками, тепловыми печами, кондиционерами, ленточными конвейерами и т.д. Одним словом, у магнитного пускателя обширная область применения.

Как таковой магнитный пускатель уже трудно встретить в магазинах, так как их практически вытеснили контакторы . Причем по своим конструктивным и техническим характеристикам современный контактор ничем не отличается от магнитного пускателя, а различить их можно только по названию. Поэтому, когда будете приобретать в магазине пускатель, обязательно уточняйте, что это — магнитный пускатель или контактор.

Мы рассмотрим устройство и работу магнитного пускателя на примере контактора типа КМИ – контактор малогабаритный переменного тока общепромышленного применения.

Принцип работы магнитного пускателя.

Принцип работы очень простой: напряжение питания подается на катушку пускателя, в катушке возникает магнитное поле, за счет которого вовнутрь катушки втягивается металлический сердечник, к которому закреплена группа силовых (рабочих) контактов, контакты замыкаются, и через них начинает течь электрический ток. Управление магнитным пускателем осуществляется кнопками «Пуск», «Стоп», «Вперед» и «Назад».

Устройство магнитного пускателя.

Магнитный пускатель состоит из двух частей: сам пускатель и блок контактов .

Хотя блок контактов и не является основной частью магнитного пускателя и не всегда он используется, но если пускатель работает в схеме где должны быть задействованы дополнительные контакты этого пускателя, например, реверс электродвигателя, сигнализация работы пускателя или включение дополнительного оборудования пускателем, то для размножения контактов, как раз, и служит блок контактов или, как его еще называют — приставка контактная .

Блок контактов или приставка контактная.

Внутри блока контактов (приставки контактной) встроена подвижная контактная система, которая жестко связывается с контактной системой магнитного пускателя и стает с ним как бы одним целым. Крепится приставка в верхней части пускателя, где для этого предусмотрены специальные полозья с зацепами .

Контактная система приставки состоит из двух пар нормально замкнутых и двух пар нормально разомкнутых контактов.

Чтобы идти дальше давайте сразу разберемся: что есть нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты. На рисунке ниже схематично показана кнопка с парой контактов под номерами 1-2 и 3-4 , которые закреплены на вертикальной оси. В правой части рисунка показано графическое изображение этих контактов, используемое на электрических принципиальных схемах.

Нормально разомкнутый (NO) разомкнут , то есть, не замкнут. На рисунке он обозначен парой 1–2 , и чтобы через него прошел ток контакт необходимо замкнуть .

Нормально замкнутый (NC) контакт в нерабочем состоянии всегда замкнут и через него может проходить ток. На рисунке такой контакт обозначен парой 3–4 , и чтобы прекратить прохождение тока через него, надо контакт разомкнуть .

Теперь, если нажать кнопку, то нормально разомкнутый контакт 1-2 замкнется , а нормально замкнутый 3-4 разомкнется . О чем показывает рисунок ниже.

Вернемся к блоку контактов.
В исходном состоянии, когда магнитный пускатель обесточен , нормально разомкнутые контакты 53NO–54NO и 83NO–84NO разомкнуты, а нормально замкнутые 61NC–62NC и 71NC–72NC замкнуты. Об этом говорит шильдик с номерами клемм контактов, расположенный на боковой стенке блока контактов, а стрелка показывает направление движения контактной группы.

Теперь, если на катушку пускателя подать напряжение питания, то сердечник потянет за собой контакты блока контактов и нормально разомкнутые замкнутся , а нормально замкнутые разомкнутся .

Фиксируется блок контактов на пускателе специальной защелкой. А чтобы блок снять, достаточно приподнять защелку и выдвигать блок в сторону защелки.

Магнитный пускатель состоит как бы из верхней и нижней части.

В верхней части находится подвижная контактная система, дугогасительная камера и подвижная половинка электромагнита, которая механически связана с группой силовых контактов подвижной контактной системы.

Нижняя часть пускателя состоит из катушки, возвратной пружины и второй половинки электромагнита. Возвратная пружина возвращает верхнюю половинку в исходное положение после прекращения подачи питания на катушку, тем самым, разрывая силовые контакты пускателя.

Обе половинки электромагнита набраны из Ш-образных пластин, сделанных из электромагнитной стали. Это наглядно видно, если вытащить нижнюю половинку электромагнита.

Катушка пускателя намотана медным проводом, и содержит N-ое количество витков, рассчитанное на подключение определенного питающего напряжения равного 24, 36, 110, 220 или 380 Вольт.

Ну и как происходит сам процесс.
При подаче напряжения питания в катушке возникает магнитное поле и обе половинки стремятся соединиться, образуя замкнутый контур. Как только отключаем питание, магнитное поле пропадает, и верхняя часть возвращается возвратной пружиной в исходное положение.

Теперь осталось разобраться с питанием и характеристиками.
На боковой стенке пускателя, так же, как и у блока контактов, нанесена информация об электрических параметрах пускателя и для удобства условно разделена на три сектора:

Сектор №1.

В первом секторе дана общая информация о пускателе и его область применения:

50Гц – номинальная частота переменного тока, при которой возможна бесперебойная работа пускателя;

Категория применения АС-3 – двигатели с короткозамкнутым ротором: пуск, отключение без предварительной остановки.
Например: этот пускатель можно использовать для запуска и останова асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, используемых в лифтах, эскалаторах, ленточных конвейерах, элеваторах, компрессорах, насосах, кондиционерах и т.д.

Для характеристики коммутационной способности контакторов и пускателей переменного тока установлены четыре категории применения , являющиеся стандартными: АС1 , АС2 , АС3 , АС4 . Каждая категория применения характеризуется значениями токов, напряжений, коэффициентов мощности или постоянных времени, условиями испытаний и других параметров установленных ГОСТ Р 50030.4.1-2002.

Iе 9А – номинальный рабочий ток. Это ток нагрузки, который в нормальном режиме работы может проходить через силовые контакты пускателя. В нашем примере этот ток составляет 9 Ампер.

Ith 25A – условный тепловой ток (t° ≤ 40°). Это максимальный ток, который контактор или пускатель может проводить в 8-часовом режиме так, чтобы превышение температуры его различных частей не выходило за пределы 40°С.

Сектор №2.

В этом секторе указана номинальная мощность нагрузки, которую могут коммутировать силовые контакты пускателя, и которая характеризуется категорией применения АС3 и измеряется в кВт (киловатт). Например, через контакты пускателя можно пропустить нагрузку мощностью 2,2 кВт, питающуюся переменным напряжением не более 230 Вольт.

Сектор №3.

Здесь показана электрическая схема пускателя: катушка и четыре пары нормально разомкнутых контактов – три силовых (рабочих) и один вспомогательный. От катушки через все контакты проходит пунктирная линия, которая указывает, что все четыре контакта замыкаются и размыкаются одновременно .

Напряжение питания 220В подается на катушку через контакты, обозначенные как А1 и А2 .

Современные магнитные пускатели выпускают с двумя однотипными контактами от одного вывода катушки. Их выводят с противоположных сторон, маркируют одинаковым буквенным и цифровым значением, и соединяют между собой проволочной перемычкой. В нашем случае это выводы с маркировкой А2 . Все это сделано для удобства монтажа схемы. И если придется собирать схемы с участием магнитного пускателя, используйте оба эти контакта.

Теперь осталось рассмотреть контактную группу пускателя. Здесь все просто.
Силовыми контактами являются три пары: 1L1–2T1 ; 3L2–4T2 ; 5L3–6T3 — к ним подключается нагрузка, которую Вы хотите запитывать через магнитный пускатель или контактор. Причем контакты 1L1 ; 3L2 ; 5L3 являются входящими – к ним подводится напряжение питания, а 2Т1 ; 4Т2 ; 6Т3 являются выходящими – к ним подключается нагрузка. Хотя разницы здесь нет — что куда, но это считается за правило, чтобы можно было разобраться в монтаже другому человеку, не производившему монтаж.

Последняя пара контактов 13НО–14НО является вспомогательной и эту пару используют для реализации в схеме самоподхвата пускателя. То есть, эта пара нужна, чтобы при включении в работу, например, двигателя, все время его работы не пришлось держать нажатой кнопку «Пуск». О самоподхвате мы поговорим в следующей части.

Ну и последнее, на что хотел обратить Ваше внимание, это на то, что современные пускатели, автоматические выключатели и УЗО теперь можно размещать в одном ящике и на одну дин рейку. Так что учитывайте это при выборе ящика.

Теперь я думаю Вам понятно назначение, устройство и работа магнитного пускателя , а во мы рассмотрим схемы подключения магнитного пускателя.
А пока досвидания.
Удачи!

Понравилась статья - поделитесь с друзьями:

36 комментариев

Для подачи питания на двигатели или любые другие устройства используют контакторы или магнитные пускатели. Устройства, предназначенные для частого включения и выключения питания. Схема подключения магнитного пускателя для однофазной и трехфазной сети и будет рассмотрена дальше.

Контакторы и пускатели — в чем разница

И контакторы и пускатели предназначены для замыкания/размыкания контактов в электрических цепях, обычно — силовых. Оба устройства собраны на основе электромагнита, работать могут в цепях постоянного и переменного тока разной мощности — от 10 В до 440 В постоянного тока и до 600 В переменного. Имеют:

• некоторое количество рабочих (силовых) контактов, через которые подается напряжение на подключаемую нагрузку;
• некоторое количество вспомогательных контактов — для организации сигнальных цепей.

Так в чем разница? Чем отличаются контакторы и пускатели. В первую очередь они отличаются степенью защиты. Контакторы имеют мощные дугогасительные камеры. Отсюда следуют два других отличия: из-за наличия дугогасителей контакторы имеют большой размер и вес, а также используются в цепях с большими токами. На малые токи — до 10 А — выпускают исключительно пускатели. Они, кстати, на большие токи не выпускаются.

Есть еще одна конструктивная особенность: пускатели выпускаются в пластиковом корпусе, у них наружу выведены только контактные площадки. Контакторы, в большинстве случаев, корпуса не имеют, потому должны устанавливаться в защитных корпусах или боксах, которые защитят от случайного прикосновения к токоведущим частям, а также от дождя и пыли.

Кроме того, есть некоторое отличие в назначении. Пускатели предназначены для запуска асинхронных трехфазных двигателей. Потому они имеют три пары силовых контактов — для подключения трех фаз, и одну вспомогательную, через которую продолжает поступать питание для работы двигателя после того, как кнопка «пуск» отпущена. Но так как подобный алгоритм работы подходит для многих устройств, то подключают через них самые разнообразные устройства — цепи освещения, различные устройства и приборы.

Видимо потому что «начинка» и функции обоих устройств почти не отличаются, во многих прайсах пускатели называются «малогабаритными контакторами».

Устройство и принцип работы

Чтобы лучше понимать схемы подключения магнитного пускателя, необходимо разобраться в его устройстве и принципе работы.

Основа пускателя — магнитопровод и катушка индуктивности. Магнитопровод состоит из двух частей — подвижной и неподвижной. Выполнены они в виде букв «Ш» установленные «ногами» друг к другу.

Нижняя часть закреплена на корпусе и является неподвижной, верхняя подпружинена и может свободно двигаться. В прорези нижней части магнитопровода устанавливается катушка. В зависимости от того, как намотана катушка, меняется номинал контактора. Есть катушки на 12 В, 24 В, 110 В, 220 В и 380 В. На верхней части магнитопровода есть две группы контактов — подвижные и неподвижные.

При отсутствии питания пружины отжимают верхнюю часть магнитопровода, контакты находятся в исходном состоянии. При появлении напряжения (нажали кнопку пуск, например) катушка генерирует электромагнитное поле, которое притягивает верхнюю часть сердечника. При этом контакты меняют свое положение (на фото картинка справа).

При пропадании напряжения электромагнитное поле тоже исчезает, пружины отжимают подвижную часть магнитопровода вверх, контакты возвращаются в исходное состояние. В этом и состоит принцип работы эклектромагнитного пускателя: при подаче напряжения контакты замыкаются, при пропадании — размыкаются. Подавать на контакты и подключать к ним можно любое напряжение — хоть постоянное, хоть переменное. Важно чтобы его параметры не были больше заявленных производителем.

Есть еще один нюанс: контакты пускателя могут быть двух типов: нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми. Из названий следует их принцип работы. Нормально замкнутые контакты при срабатывании отключаются, нормально разомкнутые — замыкаются. Для подачи питания используется второй тип, он и есть наиболее распространенным.

Схемы подключения магнитного пускателя с катушкой на 220 В

Перед тем, как перейдем к схемам, разберемся с чем и как можно подключать эти устройства. Чаще всего, требуются две кнопки — «пуск» и «стоп». Они могут быть выполнены в отдельных корпусах, а может быть единый корпус. Это так называемый кнопочный пост.

С отдельными кнопками все понятно — у них есть по два контакта. На один подается питание, со второго оно уходит. В посте есть две группы контактов — по два на каждую кнопку: два на пуск, два на стоп, каждая группа со своей стороны. Также обычно имеется клемма для подключения заземления. Тоже ничего сложного.

Подключение пускателя с катушкой 220 В к сети

Собственно, вариантов подключения контакторов много, опишем несколько. Схема подключения магнитного пускателя к однофазной сети более простая, потому начнем с нее — будет проще разобраться дальше.

Питание, в данном случае 220 В, полается на выводы катушки, которые обозначены А1 и А2. Оба эти контакта находятся в верхней части корпуса (смотрите фото).

Если к этим контактам подключить шнур с вилкой (как на фото), устройство будет находится в работе после того, как вилку вставите в розетку. К силовым контактам L1, L2, L3 можно при этом подавать любое напряжение, а снимать его можно будет при срабатывании пускателя с контактов T1, T2 и T3 соответственно. Например, на входы L1 и L2 можно подать постоянное напряжение от аккумулятора, которое будет питать какое-то устройство, которое подключить надо будет к выходам T1 и T2.

При подключении однофазного питания к катушке неважно на какой вывод подавать ноль, а на какой — фазу. Можно провода перекинуть. Даже чаще всего на А2 подают фазу, так как для удобства этот контакт выведен еще на нижней стороне корпуса. И в некоторых случаях удобнее задействовать его, а «ноль» подключить к А1.

Но, как вы понимаете, такая схема подключения магнитного пускателя не особо удобна — можно и напрямую проводники от источника питания подать, встроив обычный рубильник. Но есть гораздо более интересные варианты. Например, подавать питание на катушку можно через реле времени или датчик освещенности, а к контактам подключить линию питания . В этом случае фаза заводится на контакт L1, а ноль можно взять, подключившись к соответствующему разъему выхода катушки (на фото выше это A2).

Схема с кнопками «пуск» и «стоп»

Магнитные пускатели чаще всего ставят для включения электродвигателя. Работать в таком режиме удобнее при наличии кнопок «пуск» и «стоп». Их последовательно включают в цепь подачи фазы на выход магнитной катушки. В этом случае схема выглядит как на рисунке ниже. Обратите внимание, что

Но при таком способе включения пускатель будет в работе только то время, пока будет удерживаться кнопка «пуск», а это не то, что требуется для длительной работы двигателя. Потому в схему добавляют так называемую цепь самоподхвата. Ее реализуют при помощи вспомогательных контактов на пускателе NO 13 и NO 14, которые подключаются параллельно с пусковой кнопкой.

В этом случае после возвращения кнопки ПУСК в исходное состояние, питание продолжает поступать через эти замкнутые контакты, так как магнит уже притянут. И питание поступает до тех пор, пока цепь не будет разорвана нажатием клавиши «стоп» или срабатыванием теплового реле, если такое есть в схеме.

Питание для двигателя или любой другой нагрузки (фаза от 220 В) подается на любой из контактов, обозначенных буквой L, а снимается с расположенного под ним контакта с маркировкой T.

Подробно показано в какой последовательности лучше подключать провода в следующем видео. Вся разница в том, что использованы не две отдельные кнопки, а кнопочный пост или кнопочная станция. Вместо вольтметра можно будет подключить двигатель, насос, освещение, любой прибор, который работает от сети 220 В.

Подключение асинхронного двигателя на 380 В через пускатель с катушкой на 220 В

Эта схема отличается только тем, что в ней подключаются к контактам L1, L2, L3 три фазы и также три фазы идут на нагрузку. На катушку пускателя — контакты A1 или A2 — заводится одна из фаз. На рисунке это фаза B, но чаще всего это фаза С как менее нагруженная. Второй контакт подсоединяется к нулевому проводу. Также устанавливается перемычка для поддержания электропитания катушки после отпускания кнопки ПУСК.

Как видите, схема практически не изменилась. Только в ней добавилось тепловое реле, которое защитит двигатель от перегрева. Порядок сборки — в следующем видео. Отличается только сборка контактной группы — подключаются все три фазы.

Реверсивная схема подключения электродвигателя через пускатели

В некоторых случаях необходимо обеспечить вращение двигателя в обе стороны. Например, для работы лебедки, в некоторых других случаях. Изменение направления вращения происходят за счет переброса фаз — при подключении одного из пускателей две фазы надо поменять местами (например, фазы B и C). Схема состоит из двух одинаковых пускателей и кнопочного блока, который включает общую кнопку «Стоп» и две кнопки «Назад» и «Вперед».

Для повышения безопасности добавлено тепловое реле, через которое проходят две фазы, третья подается напрямую, так как защиты по двум более чем достаточно.

Пускатели могут быть с катушкой на 380 В или на 220 В (указано в характеристиках на крышке). В случае если это 220 В, на контакты катушки подается одна из фаз (любая), а на второй подается «ноль» со щитка. Если катушка на 380 В, на нее подаются две любые фазы.

Также обратите внимание, что провод от кнопки включения (вправо или влево) подается не сразу на катушку, а через постоянно замкнутые контакты другого пускателя. Рядом с катушкой пускателей изображены контакты KM1 и KM2. Таким образом реализуется электрическая блокировка, которая не дает одновременно подать питание на два контактора.

Так как нормально замкнутые контакты есть не во всех пускателях, можно их взять, установив дополнительный блок с контактами, который называют еще контактной приставкой. Эта приставка защелкивается в специальные держатели, ее контактные группы работают вместе с группами основного корпуса.

На следующем видео реализована схема подключения магнитного пускателя с реверсом на старом стенде с использованием старого оборудования, но общий порядок действий понятен.

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Департамент образования Кировской области

ГОУ НПО профессиональное училище № 5

Письменная экзаменационная работа

Тема: «Магнитные пускатели, контакторы».

Выпускник: Касимов Андрей Игоревич

Группа № 21

Руководитель работы

Бакулин Николай Анатольевич

г. Киров 2010 год

ВВЕДЕНИЕ

В промышленности и мелкомоторном секторе, гражданском и коммерческом строительстве, задачи связанные с пуском и остановкой электродвигателей, а также с дистанционным управлением электрическими цепями возложены на контакторы и магнитные пускатели. Данные устройства применяются там, где необходимы частые пуски либо коммутация электрических устройств с большими токами нагрузки.

Для начала установим: чем это оборудование отличается друг от друга:

Контактор - это дистанционно управляемый коммутационный аппарат, позволяющий коммутировать мощные (в том числе индуктивные) нагрузки как переменного, так и постоянного тока.

Отличительной особенностью электромагнитных контакторов, по сравнению с близкими к ним электромагнитными реле является то, что контакторы разрывают электрическую цепь в нескольких точках одновременно, в то время как электромагнитные реле обычно разрывают цепь только в одной точке.

Контакторы – это аппараты дистанционного действия, предназначенные для частых включений и отключений силовых электрических цепей при нормальных режимах работы.

Электромагнитный контактор представляет собой электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется чаще всего с помощью электромагнитного привода.

Общепромышленные контакторы классифицируются:

· по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) - постоянного, переменного, постоянного и переменного тока;

· по числу главных полюсов - от 1 до 5;

· по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800 А;

· по номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000 В постоянного тока; от 110 до 1600 В переменного тока частотой 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10 000 Гц;

· по номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до 440 В постоянного тока, от 12 до 660 В переменного тока частотой 50 Гц, от 24 до 660 В переменного тока частотой 60 Гц;

· по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.

Контакторы также различаются по роду присоединения проводников главной цепи и цепи управления, способу монтажа, виду присоединения внешних проводников и т.п.

На сегодняшний день существует огромный выбор контакторов и пускателей всех типов для всех возможных видов электроустановок.

Контакторы КМ – модульные контакторы, применяемые в основном в системах управления и автоматизации жилых, офисных, промышленных и прочих помещениях для управления и коммутации осветительных, обогревательных и вентиляционных и прочих инженерных систем. Применяются в сетях с напряжением до 380В переменного тока частотой 50Гц. Главные достоинства контактора КМ – малошумная коммутация, высокая коммутационная мощность и долговечность, свободный от фона переменного тока магнитный привод.

Контакторы серии КМЭ – малогабаритные контакторы, предназначенные для дистанционного пуска, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в сетях переменного тока частотой 50/60Гц с напряжением до 660В (категория применения АС-3) и для дистанционного управления электрическими цепями в которых ток включения равен номинальному току нагрузки (категория АС-1).

Контакторы этой серии отличают: компактные размеры, широкий ассортимент исполнений и катушек управления, большой выбор дополнительных устройств и возможность реализации реверсивного варианта управления, простота в обслуживании и эффективность работы.

Контакторы серии КТЭ – также используются для использования в схемах управления трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором в сетях с напряжением до 660В. Могут использоваться для включения и отключения таких систем как: нагревательных установок, освещения, насосных систем, печей, вентиляции и т.д. В ассортименте компании как одиночные нереверсивные контакторы, так и блочные реверсивные контакторы.

реверсивный контактор нереверсивный контактор

Контакторы КТ-6000

Применяются для включения и отключения приемников электрической энергии с номинальным напряжением до 660В переменного тока частотой 50Гц. Сфера применения – включение мощных электрических машин в аппаратуре автоматического включения резерва (АВР). Изготавливаются только в открытом исполнении с естественным воздушным охлаждением. Выпускаются в трехполюсном исполнении на номинальные токи от 100 до 630А, категория применения АС3.

НАЗНАЧЕНИЕ контактора

Контакторы бывают трех видов: постоянного тока, контакторы переменного тока и контакторы постоянно-переменного тока.

Контакторы постоянного тока предназначены для коммутации цепей постоянного тока и, как правило, приводятся в действие электромагнитом постоянного тока.

Контакторы постоянного тока применяются для включения и отключения приемников электрической энергии в цепях постоянного тока; в электромагнитных приводах высоковольтных выключателей; в устройствах автоматического повторного включения.

Контакторы постоянного тока выпускаются в основном на напряжение 22 и 440 В., токи до 630 А., однополюсные и двухполюсные.

Контакторы переменного тока применяются для управления асинхронными трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором, для выведения пусковых резисторов, включения трехфазных трансформаторов, нагревательных устройств, тормозных электромагнитов и других электротехнических устройств.

Контакторы переменного тока предназначены для коммутации цепей переменного тока. Электромагниты этих цепей могут быть как переменного, так и постоянного тока.

КОНСТРУКЦИЯ контактора

Схема контактора постоянного тока представлена на рис. 330.

Контактор состоит из следующих основных узлов: главных контактов, дугогасительной системы, электромагнитной системы, вспомогательных контактов.

Конструктивно контакторы состоят из электромагнитной системы, состоящей из сердечника? (электромагнита, магнитопровода) (7), якоря (8), катушки (3) и крепежных деталей (1,2); системы главных контактов (4,5); дугогасительной системы (токоведущая связь (6).

Дугогасительная система обеспечивает гашение электрической дуги, возникающей при размыкании главных контактов.

Главные контакты осуществляют замыкание и размыкание силовой цепи. Они должны быть рассчитаны на длительное проведение номинального тока и на производство большого числа включений и отключений при большой их частоте. Нормальным считают положение контактов, когда втягивающая катушка контактора не обтекается током и освобождены все имеющиеся механические защелки. Главные контакты могут выполняться рычажного и мостикового типа. Рычажные контакты предполагают поворотную подвижную систему, мостиковые – прямоходовую.

Дугогасительные камеры контакторов постоянного тока построены на принципе гашения электрической дуги поперечным магнитным полем в камерах с продольными щелями. Магнитное поле в подавляющем большинстве конструкций возбуждается последовательно включенной с контактами дугогасительной катушкой.

Дугогасительная система обеспечивает гашение электрической дуги, которая возникает при размыкании главных контактов. Способы гашения дуги и конструкции дугогасительных систем определяются родом тока главной цепи и режимом работы контактора.

Электромагнитная система контактора обеспечивает дистанционное управление контактором, т. е. включение и отключение. Конструкция системы определяется родом тока и цепи управления контактора и его кинематической схемой.

Электромагнитная система контактора может рассчитываться на включение якоря и удержание его в замкнутом положении или только на включение якоря. Удержание же его в замкнутом положении в этом случае осуществляется защелкой.

Отключение контактора происходит после обесточивания катушки под действием отключающей пружины, или собственного веса подвижной системы, но чаще пружины.

Вспомогательные контакты. Производят переключения в цепях управления контактора, а также в цепях блокировки и сигнализации. Они рассчитаны на длительное проведение тока не более 20 А, и отключение тока не более 5 А. Контакты выполняются как замыкающие, так и размыкающие, в подавляющем большинстве случаев мостикового типа.

Контакторы переменного тока выполняются с дугогасительными камерами с деионной решеткой. При возникновении дуга движется на решетку, разбивается на ряд мелких дуг и в момент перехода тока через ноль гаснет.

Электрические схемы контакторов, состоящие из функциональных токопроводящих элементов (катушки управления, главных и вспомогательных контактов), в большинстве случаев имеют стандартный вид и отличаются лишь количеством и видом контактов и катушек.

Важными параметрами контактора являются номинальные рабочие ток и напряжения.

Номинальный ток контактора - это ток, который определяется условиями нагрева главной цепи при отсутствии включения или отключения контактора. Причем, контактор способен выдержать этот ток три замкнутых главных контактах в течение 8 часов, а превышение температуры различных его частей не должно быть больше допустимой величины.

Для осуществления дистанционного включения оборудования используется магнитный пускатель или магнитный контактор. Как подключить магнитный пускатель по простой схеме и как подключить реверсивный пускатель мы и рассмотрим в этой статье.

Отличие между магнитным пускателем и магнитным контактором в том, какую мощность нагрузки могут коммутировать эти устройства.

Магнитный пускатель может быть «1», «2», «3», «4» или «5» величины. Например пускатель второй величины ПМЕ-211 выглядит так:

Названия пускателей расшифровываются следующим образом:

• Первый знак П — Пускатель;
• Второй знак М — Магнитный;
• Третий знак Е, Л, У, А… — это тип или серия пускателя;
• Четвертый цифровой знак — величина пускателя;
• Пятый и последующие цифровые знаки — характеристики и разновидности пускателя.

Некоторые характеристики магнитных пускателей можно посмотреть в таблице

Отличия магнитного контактора от пускателя весьма условны. Контактор выполняет ту же роль, что и пускатель. Контактор производит аналогичные подключения, как и пускатель, только электропотребители имеют большую мощность, соответственно и размеры у контактора значительно больше, и контакты у контактора значительно мощней.Магнитный контактор имеет немного другой внешний вид:

Габариты контакторов зависят от его мощности. Контакты коммутирующего прибора необходимо разделять на силовые и управляющие. Пускатели и контакторы необходимо применять когда простые устройства коммутации не могут управлять большими токами. За счёт этого магнитный пускатель может размещаться в силовых шкафах рядом с силовым устройством, которые он подключает, а все его управляющие элементы в виде кнопок и кнопочных постов на включение могут размещаться в рабочих зонах пользователя.
На схеме пускатель и контактор обозначаются таким схематичным знаком:

где A1-A2 катушка электромагнита пускателя;

L1-T1 L2-T2 L3-T3 силовые контакты, к которым подключается силовое трехфазное напряжение (L1-L2-L3) и нагрузка (T1-T2-T3), в нашем случае электродвигатель;

13-14 контакты, блокирующие пусковую кнопку управления двигателем.

Данные устройства могут иметь катушки электромагнитов на напряжения 12 В, 24 В, 36 В, 127 В, 220 В, 380 В. Когда требуется повышенный уровень безопасности, есть возможность использовать электромагнитный пускатель с катушкой на 12 или 24 В, а напряжение цепи нагрузки может иметь 220 или 380 В.
Важно знать, что подключенные пускатели для подключения трехфазного двигателя способны обеспечить дополнительную безопасность при случайной потере напряжения в сетях. Это связано с тем, что при исчезновении тока в сети, напряжение на катушке пускателя пропадает и силовые контакты размыкаются. А когда напряжение возобновится, то в электрооборудовании будет отсутствовать напряжения до тех пор, покуда кнопку «Пуск» не активируют. Для подключения магнитного пускателя имеется несколько схем.

Стандартная схема коммутации магнитных пускателей

Это схема подключения пускателя требуется для того, чтобы произвести запуск двигателя через пускатель с помощью кнопки «Пуск» и обесточивания этого двигателя кнопкой «Стоп». Это проще понимается, если разделить схему на две части: силовую и цепь управления.
Силовую часть схемы следует запитать трёхфазным напряжением 380 В, имеющим фазы «A», «B», «C». Силовая часть состоит из трёхполюсного автоматического выключателя, силовых контактов магнитного пускателя «1L1-2T1», «3L2-4T2», «5L3-6L3», а также асинхронного трехфазного электродвигателя «M».

К управляющей цепи подаётся питание 220 вольт от фазы «A» и к нейтрали. К схеме управляющей цепи относится кнопка «Стоп» «SB1», «Пуск» «SB2», катушка «KM1» и вспомогательный контакт «13HO-14HO», что подключён параллельно контактам кнопки «Пуску». Когда автомат фаз «A», «B», «C», включается, ток проходит к контактам пускателя и остаётся на них. Питающая цепь управления (фаза «А») проходит через кнопку «Стоп» к 3 контакту кнопки «Пуск», и параллельно на вспомогательный контакт пускателя 13HO и остаётся там на контактах.
Если активируется кнопка «Пуск», к катушке приходит напряжение — фаза «А» с пускателя «KM1». Электромагнит пускателя срабатывает, контакты «1L1-2T1», «3L2-4T2», «5L3-6L3» замыкаются, после чего напряжение 380 вольт подается на двигатель по данной схеме подключения и начинает свою работу электродвигатель. При отпускании кнопки «Пуск» ток питания катушки пускателя течет через контакты 13HO-14HO, электромагнит не отпускает силовые контакты пускателя, двигатель продолжает работать. При нажатии кнопки «Стоп» цепь питания катушки пускателя обесточивается, электромагнит отпускает силовые контакты, напряжение на двигатель не подается, двигатель останавливается.

Как подключить трехфазный двигатель можно дополнительно посмотреть на видео:

Схема коммутации магнитных пускателей через кнопочный пост

Схема для подключения магнитного пускателя к электродвигателю через кнопочный пост, включает в себя непосредственно сам пост с кнопками «Пуск» и «Стоп», а также две пары замкнутых и разомкнутых контактов. Также сюда относится пускатель с катушкой 220 В.

Питание для кнопок берётся с силовых контактовых клемм пускателя, а напряжение доходит к кнопке «Стоп». После этого по перемычке оно проходит сквозь нормально замкнутый контакт на кнопку «Пуск». Когда активирована кнопка «Пуск», нормально разомкнутый контакт будет замкнут. Отключение происходит путём нажатия на кнопку «Стоп», тем самым размыкая ток от катушки и после действия возвратной пружины, пускатель отключится и устройство обесточится. После выполнения вышеуказанных действий электродвигатель будет отключён и готов к последующего пуска с кнопочного поста. В принципе работа схемы аналогична предыдущей схемы. Только в данной схеме нагрузка однофазная.

Реверсивная схема коммутации магнитных пускателей

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя применяется тогда, когда требуется обеспечение вращение электродвигателя в обоих направлениях. К примеру, реверсивный пускатель устанавливается на лифт, грузоподъемный кран, сверлильный станок и прочие приборы требующие прямой и обратный ход.

Реверсивный пускатель состоит из двух обыкновенных пускателей собранных по специальной схеме. Выглядит он так:

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя отличается от других схем тем, что имеет два совершенно одинаковых пускателя, которые работают попеременно. При подключении первого пускателя двигатель вращается в одну сторону, при подключении второго пускателя, двигатель вращается в противоположную сторону. Если вы внимательно посмотрите на схему, то заметите, что при переменном подключении пускателей, две фазы меняются местами. Это и заставляет трехфазный двигатель вращаться в разные стороны.

К имеющемуся в предыдущих схемах пускателю добавлены второй пускатель «КМ2» и дополнительные цепи управления вторым пускателем. Цепи управления состоят из кнопки «SB3», магнитного пускателя «КМ2», а также изменённой силовой частью подачи питания к электродвигателю. Кнопки при подключении реверсивного магнитного пускателя имеют названия «Вправо» «Влево», но могут иметь и другие названия, такие, как «Вверх», «Вниз». Чтобы защитить силовые цепи от короткого замыкания, до катушек добавлены два нормально замкнутых контакта «КМ1.2» и «КМ2.2», что взяты от дополнительных контактов на магнитных пускателях КМ1 и КМ2. Они не дают возможности включиться обоим пускателям одновременно. На выше приведенной схеме цепи управления и силовые цепи одного пускателя имеют один цвет, а другого пускателя — другой цвет, что облегчает понимание, как работает схема. Когда включается автоматический выключатель «QF1», фазы «A», «B», «C» идут к верхним силовым контактам пускателей «КМ1» и «КМ2», после чего ожидают там включения. Фаза «А» питает управляющие цепи от защитного автомата, проходит через «SF1» — контакты тепловой защиты и кнопку «Стоп» «SB1», переходит на контакты кнопок «SB2» и «SB3» и остается в ожидании нажатия на одну из этих кнопок. После нажатия пусковой кнопки ток движется через вспомогательный пусковой контакт «КМ1.2» или «КМ2.2» на катушку пускателей «КМ1» или «КМ2». После этого один из реверсивных пускателей сработает. Двигатель начинает вращаться. Что бы запустить двигатель в обратную сторону, надо нажать кнопку стоп (пускатель разомкнет силовые контакты), двигатель обесточится, дождаться остановки двигателя и после этого нажать другую пусковую кнопку. На схеме показано, что подключен пускатель «КМ2». При этом его дополнительные контакты «КМ2.2» разомкнули цепь питания катушки «КМ1», что не даст случайного подключения пускателя «КМ1».

Контактор - это двухпозиционный аппарат, предназначенный для частых коммутаций токов, которые не превышают токи перегрузки соответствующих электрических силовых цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора может осуществляться двигательным (электромагнитным, пневматическим или гидравлическим) приводом.
Наибольшее распространение получили электромагнитные контакторы.
Контакторы постоянного тока коммутируют цепь постоянного тока и имеют, как правило, электромагнит постоянного тока. Контакторы переменного тока коммутируют цепь переменного тока. Электромагнит этих контакторов может быть выполнен для работы либо на переменном, либо на постоянном токе.
При каждом включении и отключении происходит износ контактов, особенно заметный при большом числе включений (что характерно для современных электроприводов). Поэтому принимают меры к сокращению длительности горения дуги при отключении и устранению вибраций при включении. Большая частота операций требует высокой механической стойкости электромагнитного механизма контактора. Способность аппарата работать при большом числе операций характеризуется износостойкостью. Различают механическую и коммутационную износостойкость.
Механическая износостойкость определяется числом включений- отключений контактора без ремонта и замены его узлов и деталей. Ток в цепи при этом равен нулю. К механической износостойкости современных контакторов предъявляются очень высокие требования. Она должна составлять (10... 20) * 10+6 операций.
Коммутационная износостойкость определяется числом включений-отключений цепи с током, после которого требуется замена износившихся контактов. Современные контакторы должны иметь коммутационную износостойкость около (2... 3) 10+6 операций.
Наряду с высокой механической и коммутационной износостойкостью контакторы должны иметь малую массу и размеры. Зона выхлопа раскаленных газов дуги должна быть как можно меньшей, что позволяет сократить размеры всей установки в целом. Детали, наиболее быстро подвергающиеся износу, должны быть легко доступны для замены.
Основными узлами контактора являются: контактная система, дугогасящая система, электромагнитный механизм, система блокировочных контактов (блок-контактов).
При подаче напряжения на обмотку электромагнита якорь притягивается. Подвижный контакт, связанный с якорем, производит замыкание или размыкание главной цепи. Дугогасящая система обеспечивает быстрое гашение дуги, что снижает износ контактов. Кроме главных контактов контактор имеет несколько вспомогательных слаботочных контактов (блок-контактов), используемых для согласования работы контактора с другими аппаратами или включаемых в цепь управления самого контактора.
Основными параметрами контакторов и пускателей являются: номинальный ток главных контактов, предельный отключаемый ток, номинальное напряжение, механическая износостойкость, электрическая износостойкость, допустимое число включений в час, собственное время включения.

Контакторы с управлением от сети постоянного тока

Контакты контакторов подвержены наиболее сильному электрическому и механическому износу из-за большого числа операций в час и тяжелых условий работы. Для уменьшения износа преимущественное распространение получили линейные перекатывающиеся контакты.
Для предотвращения вибраций контактов контактная пружина создает предварительное нажатие, равное примерно половине конечной силы нажатия. Большое влияние на вибрацию оказывает жесткость крепления неподвижного контакта в целом. В этом отношении очень удачна конструкция контактора серии КПВ-600 (рис. 1). Неподвижный контакт 4 жестко прикреплен к скобе 2. Один конец дугогасительной катушки 1 присоединен к этой же скобе, второй конец вместе с выводом 16 надежно прикреплен к изоляционному пластмассовому основанию 17. Последнее крепится к прочной стальной скобе 15, которая является основанием аппарата. Подвижный контакт 6 выполнен в виде толстой пластины. Нижний конец пластины имеет возможность поворачиваться относительно точки опоры, благодаря чему пластина способна перекатываться по сухарю неподвижного контакта 4.
Вывод 13 соединяется с подвижным контактом 6 с помощью гибкого проводника (связи) 14. Контактное нажатие создается пружиной 9.

Рис. 1. Контактор постоянного тока серии КПВ-600:
1 - дугогасящая катушка; 2, 15 - скобы; 3 - пластина магнитного дутья; 4 - неподвижный контакт; 5 - дуга; 6 - подвижный контакт; 7 - опора; 8 - контакт- рог; 9, 10, 12 - пружины; 11 - обмотка; 13, 16 - выводы; 14 - гибкий проводник; 17 - основание
При износе контактов сухарь контакта 4 заменяют новым, а пластину подвижного контакта 7 поворачивают на 180° и ее неповрежденная сторона используется в дальнейшей работе.
Для уменьшения оплавления основных контактов дугой при токах более 50 А контактор имеет дугогасящий контакт-рог 8. Роль другого контакт-рога выполняет скоба 2. Под действием поля дугогасящего устройства опорные точки дуги быстро перемещаются на скобу 2, соединенную с неподвижным контактом 4, и на защитный контакт-рог 8 подвижного контакта 6. Возврат якоря в начальное положение (после отключения магнита) производится пружиной 10.
Основным параметром контактора является номинальный ток, который определяет размеры контактора. Например, контактор II условной размерной группы имеет ток 100 А; III - 150 А.
Характерной особенностью контакторов серии КПВ-600 и многих других типов является электрическое соединение вывода подвижного контакта с корпусом контактора. При включенном положении контактора магнитопровод находится под напряжением. Даже при отключенном положении напряжение может оставаться на магнитопроводе и других деталях, поэтому соприкосновение с магнитопроводом опасно для жизни.
Контакторы серии КПВ могут иметь исполнение с размыкающими главными контактами. Замыкание производится под действием пружины, а размыкание - за счет силы, развиваемой электромагнитом.
Номинальным током контактора называется ток прерывисто- продолжительного режима работы. При этом режиме работы контактор находится во включенном состоянии не более 8 ч. По истечении указанного времени аппарат должен быть несколько раз включен и отключен (для зачистки контактов от оксида меди), после чего может снова вводиться в работу. Если контактор располагается в шкафу, то номинальный ток понижается примерно на 10 % из-за ухудшающихся условий охлаждения.
При продолжительном режиме работы, когда длительность непрерывного включения превышает 8 ч, допустимый ток контактора снижается примерно на 20 %. В таком режиме из-за окисления медных контактов растет переходное сопротивление, в результате чего температура контактов и контактора в целом может превысить допустимое значение. Если контактор работает с небольшим числом включений или вообще предназначен для длительного включения, то на рабочую поверхность контактов напаивают серебряную пластину. Серебряная облицовка позволяет сохранить допустимый ток контактора, равный номинальному, и в режиме продолжительного включения. Если контактор наряду с режимом продолжительного включения используется в режиме повторно-кратковременного включения, применение серебряных накладок становится нецелесообразным, так как из-за малой механической прочности серебра происходит быстрый износ контактов.
В повторно-кратковременном режиме при продолжительности включения ПВ = 40 % допустимый ток, как правило, составляет примерно 120 % номинального значения. Согласно рекомендациям завода-изготовителя допустимый ток повторно-кратковременного режима для контактора серии КПВ-600 определяется по формуле

где η - число включений в час.
Если при повторно-кратковременном режиме длительно горит дуга (так бывает при отключении большой индуктивной нагрузки), то температура контактов может резко увеличиться за счет нагрева их дугой. В таких случаях нагрев контактов при продолжительном режиме может быть меньше, чем при повторно-кратковременном.
Как правило, контактная система контакторов постоянного тока имеет один полюс. Для реверсирования асинхронных двигателей при большой частоте включений в час (до 1200) применяют сдвоенную контактную систему. В контакторах серии КТПВ-500, имеющих электромагнит постоянного тока, подвижные контакты изолированы от корпуса, что делает более безопасным обслуживание аппарата. По сравнению со схемой, в которой применяются однополюсные контакторы, схема с двухполюсными контакторами имеет большое преимущество. При неполадках и отказе одного контактора напряжение подается только на один зажим двигателя. В схеме с однополюсными контакторами отказ одного контактора ведет к возникновению тяжелого режима двухфазного питания двигателя.
В контакторах постоянного тока наибольшее распространение получили устройства с магнитным дутьем.
В зависимости от способа создания магнитного поля различают системы с последовательным включением катушки магнитного дутья (катушка тока), с параллельным включением катушки (катушка напряжения) и с постоянным магнитом.
В случае применения катушки тока по ней протекает ток, проходящий в отключаемой цепи. При этом можно считать, что индукция пропорциональна отключаемому току, а сила, действующая на единицу длины дуги, пропорциональна квадрату тока. Так как наиболее важно иметь необходимую величину магнитного поля для дутья в области малых токов, система с катушкой тока, не создающая в области малых токов необходимой индукции магнитного поля, малоэффективна. Несмотря на этот недостаток, благодаря высокой надежности при гашении номинальных и больших токов система с катушкой тока получила преимущественное распространение.
В системе с параллельным включением катушка магнитного дутья подключается к независимому источнику питания. Магнитная индукция, создаваемая системой, постоянна и не зависит от отключаемого тока. Поскольку в области малых токов катушка напряжения действует более эффективно, чем катушка тока, при одной и той же длительности горения дуги требуется меньшая МДС, что дает экономию энергии. Однако катушка напряжения имеет и ряд существенных недостатков.
Во-первых, направление электродинамической силы, действующей на дугу, зависит от полярности тока. При изменении полярности тока дуга меняет направление своего движения, следовательно, контактор не может работать при перемене полярности тока.
Во-вторых, поскольку к катушке прикладывается напряжение источника питания, изоляция должна быть рассчитана на это напряжение. Катушка выполняется из тонкого провода. Близость дуги к такой катушке делает работу последней ненадежной (расплавленный металл контактов может попадать на катушку).
В-третьих, при коротких замыканиях возможно снижение напряжения на источнике, питающем катушку. В результате процесс гашения дуги будет протекать неэффективно.
В связи с указанными недостатками системы с катушкой напряжения применяются только в тех случаях, когда необходимо отключать небольшие токи - от 5 до 10 А.
Система с постоянным магнитом по существу мало отличается от системы с катушкой напряжения, но имеет следующие преимущества:
нет затрат электроэнергии на создание магнитного поля;
резко сокращается расход меди на контактор;
отсутствует подогрев контактов от катушки, как это имеет место в системах с катушкой тока;
по сравнению с системой с катушкой напряжения система с постоянным магнитом обладает высокой надежностью и хорошо работает при любых токах.
Магнитное поле, действующее на дугу, создает силу, которая перемещает дугу в дугогасящую камеру. Назначение камеры состоит в том, чтобы локализовать область, занятую раскаленными газами дуги, препятствовать перекрытию между соседними полюсами. При соприкосновении дуги со стенками камеры происходит интенсивное охлаждение дуги, что приводит к подъему ее вольт-амперной характеристики и, как следствие, к успешному гашению. В контакторах с приводом на постоянном токе преимущественное распространение получили электромагниты клапанного типа.
В целях повышения механической износостойкости в современных контакторах применяется вращение якоря на призме. Так, у контакторов серии КПВ-600 компоновка электромагнита и контактной системы (см. рис. 1), применение специальной пружины 12, прижимающей якорь к призме, позволяют повысить износостойкость узла вращения до 20 10+6 операций. По мере износа призменного узла зазор между скобой якоря и опорной призмой автоматически выбирается. В случае же применения подшипникового соединения якоря и магнитопровода при износе подшипника возникают люфты, нарушающие нормальную работу аппарата.
Для получения необходимой вибро- и ударостойкости подвижная система контактора должна быть уравновешена относительно оси вращения. Типичным примером хорошо уравновешенной системы является электромагнит контактора серии КПВ-600. Якорь магнита уравновешивается хвостом, на котором укрепляется подвижный контакт. Возвратная пружина 10 также действует на хвост якоря. Катушка электромагнита наматывается на тонкостенную изолированную стальную гильзу, что обеспечивает хорошую прочность и улучшает тепловой контакт катушки с сердечником. Последнее способствует снижению температуры катушки и уменьшению габаритных размеров контактора.
При включении электромагнит преодолевает действие силы возвратной 10 и контактной 9 пружин. Тяговая характеристика электромагнита должна во всех точках идти выше характеристики противодействующих пружин при минимальном допустимом напряжении на катушке 0,85Uном и нагретой катушке. Включение должно происходить с постоянно нарастающей скоростью перемещения подвижного контакта. Не должно быть замедления в момент замыкания главных контактов.
Характеристика противодействующих сил, приведенных к якорю электромагнита контактора серии КПВ-600, показана на рис. 2. Наиболее тяжелым моментом при включении является преодоление противодействия в момент соприкосновения главных контактов, так как электромагнит должен развивать значительное усилие при большом рабочем зазоре.
Важным параметром механизма является коэффициент возврата Кя = UBK]1/Ucp. Для контактора постоянного тока Кв, как правило, мал (0,2... 0,3), что не позволяет использовать такой контактор для защиты двигателя от снижения напряжения.
Наибольшее напряжение на катушке не должно превышать 1,1 Uном, так как при большем напряжении увеличивается механический износ деталей из-за усиления ударов якоря, а температура обмотки может превысить допустимое значение.
В контакторах типа КТПВ, имеющих сдвоенную контактную систему, при номинальном токе 600 А устанавливаются два параллельно работающих электромагнита, чтобы развить необходимую силу.
В целях уменьшения МДС обмотки, а следовательно, и потребляемой ею мощности рабочий ход якоря делают небольшим (8... 10 мм). В связи с тем что для надежного гашения дуги при малых токах требуется раствор контактов 17... 20 мм, расстояние от точки касания подвижного контакта до оси вращения подвижной системы выбирают в 1,5 - 2 раза большим, чем расстояние от оси полюса до оси вращения.

Рис. 2. Противодействующая характеристика для контактора серии КПВ-600:
Ρ - сила тяжести; FB п - сила возвратной пружины; FK tl - сила контактной пружины; φ - угол поворота якоря
Собственное время включения представляет собой сумму времени нарастания потока до значения потока трогания и времени движения якоря. Большая часть собственного времени тратится на нарастание потока. У контакторов, рассчитанных на ток 100 А, собственное время составляет 0,14 с, а у контакторов на 630 А оно увеличивается до 0,37 с.
Собственное время отключения - это время с момента обесточивания электромагнита до момента размыкания контактов. Оно определяется временем спада потока от установившегося значения до значения потока отпускания. Временем движения, т.е. временем от момента начала движения якоря до момента размыкания контактов, можно пренебречь. Переходный процесс в обмотке мало сказывается на спаде потока, так как цепь обмотки быстро разрывается отключающим аппаратом. Указанный процесс в основном определяется токами, циркулирующими в массивных элементах магнитной цепи (преимущественно токами в цилиндрическом сердечнике, на котором сидит катушка). Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти токи создают наибольшее замедление в спадании потока. У контакторов, рассчитанных на ток 100 А, собственное время отключения составляет 0,07 с, а у контакторов на 630 А - 0,23 с.
В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм указанных контакторов допускает регулировку напряжений срабатывания и отпускания за счет изменения сил затяжки возвратной и специальной отрывной пружин. Контакторы серии КМВ должны работать при существенном снижении напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может понижаться до 0,65Uном. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, вызывающий ее повышенный нагрев. В связи с этим обмотка может включаться на номинальное напряжение только кратковременно (время включения не должно превышать 15 с).

Контакторы переменного тока

Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 630 А. Число главных контактов колеблется от одного до пяти. Это отражается на конструкции всего аппарата в целом. Наиболее широко распространены контакторы трехполюсного исполнения. Наличие большого числа контактов приводит к увеличению усилия и момента, необходимых для включения аппарата.
На рис. 3, а представлен разрез контактора серии КТ-6000 по магнитной системе, а на рис. 3, б - по контактной и дугогасящей системам одного полюса. Подвижный контакт 4 с пружиной 5 укреплен на изоляционном рычаге 6, связанном с валом контактора. Вследствие более легкого гашения дуги переменного тока раствор контактов может быть небольшим. Уменьшение раствора дает возможность приблизить контакт к оси вращения.


Рис. 3. Контактор переменного тока серии КТ-6000:
а - разрез по магнитной системе; б - разрез по контактной и дугогасящей системам: 1 - якорь; 2 - рейка; 3 - обмотка дугогашения; 4 - подвижный контакт;
5 - пружина; 6 - рычаг
Уменьшение расстояния от точки касания контактов до оси вращения позволяет снизить силу электромагнита, необходимую для включения контактора, что, в свою очередь, дает возможность уменьшить габаритные размеры и потребляемую контактором мощность.
Подвижный контакт 4 и якорь 1 электромагнита связаны между собой через вал контактора. В отличие от контакторов постоянного тока подвижный контакт в контакторе серии КТ-6000 не имеет перекатывания. Отключение аппарата происходит под действием пружин и сил тяжести подвижных частей.
Для удобства эксплуатации подвижный и неподвижный контакты сделаны легко сменяемыми. Контактная пружина 5, как и в контакторах постоянного тока, имеет предварительную затяжку, сила которой составляет примерно половину силы конечного нажатия.
Магнитная и контактная системы контактора серии КТ-6000 укреплены на изоляционной рейке 2, что позволяет использовать контактор в комплексных станциях управления реечной конструкции.
Широкое распространение получила мостиковая контактная система с двумя разрывами на каждый полюс. Такая конструкция распространена в пускателях. Ее большим преимуществом является быстрое гашение дуги, отсутствие гибкой связи.
В контакторах переменного тока применяются как прямоходовая контактная система, так и с вращением якоря. В первом случае якорь
движется поступательно. Подвижные контакты связаны с якорем и совершают тот же путь, что и он. При передаче усилия контактных пружин якорю из-за отсутствия рычажной системы нет выигрыша в силе. Электромагнит должен развивать большее усилие, чем сумма сил контактных пружин и силы тяжести якоря (в контакторах с вертикальной установкой).
В большинстве контакторов, выполненных по прямоходовой схеме, наблюдается медленное нарастание силы контактного нажатия, из-за чего имеет место длительная вибрация контактов. В результате происходит сильный износ контактов при включении. Поэтому такая конструкция применяется только при небольших номинальных токах.
Более совершенным является контактор, который имеет мостиковую систему с рычажной передачей усилий от контактов к якорю электромагнита.
Если контактор имеет один разрыв на полюс и не снабжен никаким дугогасящим устройством, то в случае активной нагрузки (cosφ = = 1) гашение дуги происходит при растворе контактов примерно 0,5 мм для любого тока и напряжения до 500 В. В случае индуктивной нагрузки (cosφ = 0,2 ...0,5) гашение с таким же раствором контактов имеет место при напряжении до 220 В, поскольку оно происходит за счет мгновенного восстановления электрической прочности в околокатодной области.
При напряжении источника питания, не превышающем 220 В, для гашения дуги необходим всего один разрыв на полюс. Никаких дугогасящих устройств не требуется.
Если в цепи полюса аппарата создаются два разрыва, например путем применения мостикового контакта, то дуга надежно гасится за счет околоэлектродной электрической прочности при напряжении сети 380 В. Поэтому в настоящее время широко применяются контакторы с двукратным разрывом цепи в одном полюсе. При индуктивной нагрузке и напряжении источника 380 В значение восстановившегося напряжения становится больше околокатодной прочности. Гашение дуги в этом случае зависит от процессов в столбе дуги и нагрева электродов током.
Для эффективного гашения дуги, уменьшения износа контактов могут быть использованы следующие системы магнитного дутья:
катушка тока и дугогасящая камера с продольной или лабиринтной щелью;
дугогасящая камера с деионной решеткой из стальных пластин.
В системе магнитного дутья с катушкой тока сила, действующая
на дугу, пропорциональна квадрату тока. Поэтому и при переменном токе на дугу действует сила, неизменная по направлению. Она пульсирует с двойной частотой (как и электродинамическая сила, действующая на проводник). Средняя сила получается такой же, как и при постоянном токе, если тот равен действующему значению переменного тока. Указанные соотношения справедливы, когда потери в магнитной системе катушки дутья отсутствуют и поток по фазе совпадает с током. Несмотря на эффективность данного устройства, в настоящее время оно применяется только в контакторах, работающих в тяжелом режиме (число включений в час более 600). Недостатками этого метода гашения являются: увеличение потерь в контакторе из-за потерь в стали магнитной системы дугогашения, что ведет к повышению температуры контактов, расположенных вблизи дугогасящего устройства, а также возможность возникновения больших перенапряжений из-за принудительного обрыва тока (до естественного нуля).
Применение для гашения дуги катушки напряжения на переменном токе исключается из-за того, что сила, действующая на дугу, меняет свой знак, так как поток, создаваемый магнитной системой дугогашения, сдвинут по фазе относительно отключаемого тока. Если ток и поток имеют разные знаки, то сила отрицательна.

Довольно широкое распространение получила дугогасительная камера с деионной решеткой из стальных пластин. Идея использования околоэлектродного падения напряжения для гашения дуги принадлежит русскому ученому М. О.Доливо-Добровольскому. Принципиальная схема дугогасительного устройства дана на рис. 4, а. Дуга 1, возникающая после расхождения контактов, втягивается в клиновидный паз параллельно расположенных стальных пластин 2. В верхней части дуга пересекается пластинами и разбивается на ряд коротких дуг 3. При вхождении дуги в решетку возникают силы, тормозящие движение дуги. Для уменьшения этих сил пластины выполнены так, что дуга, смещенная относительно середины решетки, сначала пересекает пластины с нечетными номерами, а потом

Рис. 4. Схема и график, поясняющие процесс гашения дуги в деионной решетке:
а - схема дугогасящего устройства; б - график изменения тока и напряжения дуги от времени; 1 - дуга; 2 - стальные пластины; 3 - короткие дуги; 4 - подвижный контакт
уже с четными. После того как дуга втягивается в решетку и разбивается на ряд коротких дуг, в цепи возникает дополнительное падение напряжения А на каждой паре электродов, составляющее 20... 30 В. Из-за наличия этого падения напряжения ток в цепи проходит через нуль (сплошная кривая на рис. 4, б) раньше наступления его естественного нулевого значения (штриховая кривая). При этом уменьшается восстанавливающееся напряжение промышленной частоты, а следовательно, и пик Umax этого напряжения.
Гашение дуги происходит в том случае, если Сп > Umax, где С - околокатодная электрическая прочность. При надлежащем выборе числа пластин п гашение дуги происходит при первом прохождении тока через нуль. При малых токах околокатодная прочность составляет примерно 300 В, при больших - падает до 70 В.
Для того чтобы пластины решетки не подвергались коррозии, их покрывают тонким слоем меди или цинка. Несмотря на быстрое гашение дуги при частых включениях и отключениях происходит нагрев пластин до очень высокой температуры, возможно даже их прогорание. В связи с этим число включении и отключении в час у контакторов с деионной решеткой не превышает 600.
В контакторах пускателей серии ПА применяется двукратный разрыв на каждый полюс. Для того чтобы уменьшить оплавление контактов, они охвачены стальной скобой. При образовании дуги на нее действуют электродинамические силы, возникающие из-за взаимодействия дуги с током в подводящих проводниках и арматуре контактов. Как и в деионной решетке, для гашения дуги используется околокатодная электрическая прочность, возникающая после прохода тока через нуль. Два разрыва и магнитное дутье за счет стальной скобы и поля подводящих проводников обеспечивают надежную работу контактора при напряжении до 500 В. Контактор, рассчитанный на номинальный ток 60 А, отключает десятикратный ток короткого замыкания при напряжении 450 В и cos φ = 0,3.
Для привода контактов широко используются электромагниты с Ш-образным или П-образным сердечником. Магнитопровод такого электромагнита состоит из двух одинаковых частей, одна из которых укреплена неподвижно, а другая связана через рычаги с контактной системой. В первых конструкциях электромагнитов для устранения залипания якоря между средними полюсами Ш-образной системы делался зазор. При включении удар приходился на крайние полюсы, что приводило к их заметному расклепыванию. В случае перекоса якоря на рычаге возникала опасность разрушения поверхности полюса сердечника острыми кромками якоря. В современных контакторах для устранения залипания в цепь введена немагнитная прокладка. Во включенном положении все три зазора равны нулю. Это уменьшает износ полюсов, так как удар приходится на все три полюса.
Для устранения вибрации якоря во включенном положении на полюса магнитной системы устанавливают короткозамкнутые витки. Поскольку действие короткозамкнутого витка наиболее эффективно при малом воздушном зазоре, для плотного прилегания полюсов их поверхность должна шлифоваться. Хорошие результаты по уменьшению вибрации электромагнита достигнуты в контакторе типа ПА. В нем благодаря эластичному креплению сердечника возможна самоустановка якоря относительно сердечника, при которой воздушный зазор получается минимальным.
Как известно, из-за изменения индуктивного сопротивления катушки ток в ней при притянутом состоянии якоря значительно меньше, чем при отпущенном. В среднем можно считать, что пусковой ток равен 10-кратному току при притянутом состоянии. Для больших контакторов он может достигать 15-кратного значения тока при притянутом состоянии якоря. В связи с большим пусковым током ни в коем случае нельзя подавать напряжение на катушку, если якорь, находящийся в отпущенном состоянии, по каким-либо причинам не может из него выйти (чем-то удерживается). Катушки большинства контакторов рассчитаны таким образом, что допускают до 600 включений в час при ПВ = 40 %.
Электромагниты контакторов переменного тока могут также питаться от сети постоянного тока. В этом случае на контакторах устанавливают специальную катушку, которая работает совместно с форсировочным резистором. Последний шунтируется размыкающими блок-контактами контактора или более мощными контактами другого аппарата.
При уменьшении зазора тяговая характеристика электромагнита переменного тока поднимается менее круто, чем у электромагнита постоянного тока. Благодаря этому она более приближена к противодействующей характеристике. В результате напряжение срабатывания близко к напряжению отпускания.
Электромагниты контакторов обеспечивают надежную работу в диапазоне питающего напряжения от 0,85 Uном до 1,1 Uном. Поскольку катушка контактора получает питание через замыкающие блок- контакты, то включение контактора не происходит самостоятельно после подъема напряжения до номинального значения. Срабатывание электромагнита переменного тока происходит значительно быстрее, чем электромагнита постоянного тока. Собственное время срабатывания контакторов составляет 0,03... 0,05 с, а время отпускания - 0,02 с. Как и в контакторах постоянного тока, блок-контакты контакторов переменного тока приводятся в действием тем же электромагнитом, что и главные контакты.

Магнитные пускатели

Магнитным пускателем называется контактор, предназначенный для пуска короткозамкнутых асинхронных двигателей.
Как правило, пускатель помимо контактора содержит тепловые реле для защиты двигателя от перегрузок и «потери фазы». Бесперебойная работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от надежности пускателей. Поэтому к ним предъявляются высокие требования в отношении износостойкости, коммутационной способности, четкости срабатывания, надежности защиты двигателя от перегрузок, минимального потребления мощности.
Особенности условий работы пускателя состоят в следующем. При включении асинхронного двигателя пусковой ток достигает 6 - 7-кратного значения номинального тока. Даже незначительная вибрация контактов при таком токе быстро выводит их из строя. Это выдвигает на первый план вопросы устранения вибрации контактов и снижения их износа. Для уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части делают как можно легче, снижают их скорость, увеличивают силу нажатия. Указанные мероприятия позволили, например, создать пускатель типа ПА с электрической износостойкостью до 2-Ю6 операций.
Исследования показали, что при токах до 100 А целесообразно применять серебряные накладки на контактах. При токах выше 100 А хорошие результаты дает композиция серебра и оксида кадмия.
При отключении восстанавливающееся напряжение на контактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. Оно составляет всего 15... 20 % С/ном, т. е. имеют место облегченные условия отключения.
Нередки случаи, когда электродвигатель отключается от сети сразу же после пуска. Пускателю приходится тогда отключать ток, равный семикратному номинальному току при очень низком коэффициенте мощности (cos

Если необходимо повысить срок службы пускателя, то целесообразно выбирать его с запасом по мощности. При уменьшении мощности двигателя возрастает и допустимое число включений в час. Дело в том, что двигатель меньшей мощности быстрее достигает номинальной частоты вращения. Поэтому при отключении пускатель разрывает установившийся номинальный ток двигателя, что облегчает работу пускателя.
С учетом широкого распространения пускателей большое значение приобретает снижение потребляемой ими мощности. У пускателя примерно 60 % мощности расходуется в электромагните, а остальные 40 % - в тепловых реле. Для снижения потерь в электромагните применяется холоднокатаная сталь.
Схема магнитного пускателя типа ПА приведена на рис. 5. Пускатель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 12 и подвижными 8 контактами размещена в дугогасящей камере 6. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 9. Подвижные контакты 8 соединены с траверсой 10, которая может поворачиваться относительно точки О.

Рис. 5. Магнитный пускатель типа ПА:
1 - основание; 2, 7,9 - пружины; 3 - магнитопровод; 4 - обмотка; 5 - якорь; 6 - дугогасящая камера; 8, 12 - контакты; 10 - траверса; 11 - защитное реле

На противоположном конце траверсы 10 укреплен якорь 5, который притягивается электромагнитом, состоящим из магнитопровода 3 и обмотки 4. Под магнитопроводом имеется пружина сжатия 2, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое защитное реле 11. При токах перегрузки тепловое реле срабатывает и своими контактами (на рис. 5 не показаны) разрывает цепь питания обмотки 4. Траверса 10 под действием возвратной пружины 7 отходит вправо, контакты 8 и 12 размыкаются, и происходит отключение главной цепи.