Где применяются контакторы и магнитные пускатели

Отличия магнитного пускателя от контактора: по назначению, конструкции, принципу действия и комплектации

Контактор и пускатель — детали цепей управления и силовых цепей. Они относятся к коммутационным, подходят для дистанционного управления силовыми цепями. Оба устройства выполняют похожие функции, но между ними есть и отличия. Рассмотрим, чем отличаются контакторы от пускателей, как устроены и работают приборы, какие между ними есть основные различия.

Что такое контактор

Представляет собой блок, содержащий контактные группы быстрого действия. Работает как самостоятельный прибор и вместе с другими устройствами в составе систем, предназначенных для защиты и управления электрическими объектами.

Прибор используется при включении и выключении оборудования с большой частотой (до 6 тысяч раз за сеанс). Размыкание и замыкание цепи осуществляется магнитными приводами.

Понятие пускателя

Магнитный пускатель тоже относится к контакторам, но прибор более функциональный. Устройства работают с током постоянным и переменным, при этом большой мощности. Они также включают и отключают обычные бытовые приборы и оборудование. К прибору можно подключить другие детали — тепловое реле, установить дополнительные контакты, что будет расширять возможности использования.

В чем разница

Отличия между приборами заключаются и в особенностях конструкции. В контакторе два силовых контакта и большие дугогасительные решетки, из-за чего сам прибор приобретает крупные размеры. У него нет закрытого корпуса, клеммы закрыты, поэтому устройство нужно устанавливать в недоступных для людей местах и там, где нет повышенной влажности, которая может привести к выходу из строя агрегата.

Пускатель имеет пластиковый корпус, защищающий места соединения от внешнего воздействия. Дугогасительных камер нет. Из-за этого прибор не устанавливают в мощные цепи с несколькими приборами вследствие того, что они не могут обеспечить защиту от дуговых разрядов. При этом он обеспечивает лучшую защиту оборудования, поэтому более пригоден для установки.

Корпус пускателя позволяет использовать его в помещении и на улице, так как воздействия влаги не происходит. В некоторых моделях есть также металлический корпус, который предохраняет агрегат от возможных механических повреждений. Однако из-за отсутствия дугогасительных камер прибор не устанавливают в силовых цепях частных коммутаций с высоким номинальным током.

Контактор можно подключать к цепям постоянного и переменного тока. Подключать к нему можно от 2 до 4 полюсов, что дает возможность подсоединять мощное оборудование. Пускатель имеет 3 контакта, его используют обычно для пуска 3-фазного асинхронного мотора. Устанавливают для управления бытовой техники и для осветительных приборов, то есть для маломощной сети.

Установка пускателя на место проходит проще и быстрее, так как он меньше по габаритам и у него более простая конструкция. Располагаться может не только на щитке, для работы не нужны дополнительные элементы.

Сравнительная таблица

Отличия между контакторами и пускателями можно увидеть в приведенной ниже таблице.

Отличия	Контактор	Пускатель
Конструкция	2 контакта, есть дугогасительные решетки	3 контакта, нет дугогасительных камер
Защитный корпус	нет	есть
Где используется	Только в помещении	В помещении и на улице
Габариты и вес	Крупный тяжелый прибор	Небольшой по размеру и легкий

Оба устройства предназначены для управления силовыми цепями. Включают и отключают мощное оборудование, в том числе бытовое и двигатели. Оба агрегата гарантируют бесперебойную работу сети, безопасность эксплуатации техники. Устройства хорошо справляются со своим предназначением. Если выбирать, какой установить, то нужно ориентироваться на мощность, которая образуется в целой сети.

Пускатели ставят в схемы с переменным током, оборудование в которых запускается и останавливается сравнительно нечасто. Контакторы используются более широко, в том числе и для соединения оборудования разного типа, двигателей, работающих на переменном и постоянном токе, которые запускаются и останавливаются часто. То есть они более функциональны и универсальны.

Для установок малой мощности контакторы не применяют. Силовая часть прибора рассчитана на токи большой силы. Дугогасительные камеры предназначены для гашения дуги, которая возникает при включении в цепь оборудования с большой мощностью. Благодаря камерам не происходит подгорания силовых контактов, что говорит о высокой безопасности.

Размеры и масса контакторов превышают эти показатели у конкурирующего прибора, при том, что напряжение и мощность у них одинаковые. Так, 100-амперный контактор всегда будет превосходить 100-амперный пускатель. Для слабых токов контакторы не производят, в таких цепях используются только пускатели. Размеры и масса — одни из основных характеристик, которые отличают два устройства. Пускатели защищены корпусом от пыли и влаги, их можно устанавливать не только в шкафы и щиты, но и на открытом воздухе, улице, где они будут неуязвимы для атмосферного влияния.

Устройства отличаются по следующим параметрам: конструкция, назначение, принцип работы, комплектация. Для сравнительно небольшой по мощности техники стоит выбирать пускатели, для более мощной и часто включающейся и отключающейся — контакторы.

При сборке схем электроснабжения, контроля и управления может возникнуть путаница в области силовых коммутационных устройств. Сложности вызывает выбор между контакторами и магнитными пускателями. Похожее назначение, принцип действия и конструкция привели к тому, что не каждый может сказать, чем отличается контактор от пускателя. Небольшие отличия в строении и характеристиках основных узлов определяют принадлежность устройств к той или иной группе приборов.

Сравнение контактора и магнитного пускателя

Удобнее всего определять различия этих устройств, рассматривая их вместе по определённым параметрам в разных категориях. Основные категории, в которых будет проводиться сравнение:

• назначение;
• конструкция;
• принцип действия;
• комплектация.

Описание назначения устройств

Контактор можно использовать для коммутации любых силовых цепей постоянного или переменного тока, при этом нет контакторов, которые были бы предназначены для переключения токов менее 100 ампер, и максимальный ток может достигать величины 4800 А. Номинальное напряжение главной цепи может составлять 2 тыс. вольт. Поэтому контакторы часто используют для подачи напряжения не к отдельным устройствам, а к группам электропотребителей.

Магнитные пускатели тоже могут работать в сетях постоянного тока, но прежде всего они предназначены для работы в сетях переменного тока. С их помощью осуществляют дистанционный пуск, остановку или реверс трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, реостатный запуск или регулирование оборотов машин с фазным ротором. В зависимости от величины устройства, ток силовой цепи находится в пределах от нуля до двухсот пятидесяти ампер при напряжении до 660 В.

Особенности конструкции аппаратов

По конструкции оба аппарата похожи друг на друга. Они состоят из следующих основных узлов:

• электромагнитного привода;
• главных контактов;
• вспомогательных контактов.

Пускатель всегда имеет три силовых контакта, что связано с его назначением. Всё устройство помещено в защитный корпус из диэлектрического материала. Корпус обеспечивает защиту от случайного прикосновения к токоведущим частям, а также от неблагоприятных факторов окружающей среды. Поэтому этот аппарат можно устанавливать практически в любых помещениях, нужно только обеспечить его защиту от попадания влаги внутрь корпуса.

Отличие контактора от магнитного пускателя в том, что он может применяться в самых разнообразных электрических сетях, поэтому количество главных контактов, в зависимости от назначения, составляет от двух до четырёх штук. Для обеспечения высокой частоты переключений и гашения электрической дуги, каждый силовой контакт оснащён дугогасительной камерой, что значительно увеличивает износостойкость и коммутационную способность. Часто имеет открытое исполнение, то есть катушка управления и контакты не имеют защитного корпуса, поэтому монтируются такие устройства только в специальных щитах управления.

Оба вида устройств не являются самостоятельными элементами. Для удобства их использования в схемах управления контакторы и пускатели оснащаются вспомогательными контактами, которые переключаются одновременно с главными. Вспомогательные контакты могут быть нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми. Их количество колеблется от одного до пяти штук.

Принцип действия механизмов

Исполнительным механизмом пускателя всегда является электромагнит, поэтому он и называется магнитным. При таком типе привода якорь (подвижная часть) электромагнита соединён с главными и вспомогательными контактами. При подаче напряжения на катушку управления, по ней начинает течь ток, возникает магнитное поле, которое притягивает якорь и приводит к переключению контактов. После отключения катушки, возврат устройства в исходное состояние происходит под действием сжатой, при срабатывании, пружины.

Работа магнитного контактора, происходит по тому же принципу, что и у пускателя. Для мощных контакторов, кроме электромагнитного, может применяться электропневматический привод. В этом случае главные и вспомогательные контакты переключаются за счёт энергии сжатого воздуха, подача которого осуществляется через электроклапан.

По напряжению питания катушек, при электромагнитном управлении, устройства не отличаются. Величина этого напряжения для сети постоянного тока может составлять от 12 до 440 вольт, а для переменного тока — от 24 до 660 вольт.

Комплектация устройств

Пускатели могут устанавливаться в достаточно сложных схемах управления электродвигателями. Например, они применяются для переключения ступеней сопротивления при реостатном пуске. Наличие большого числа цепей контроля, управления, защиты и сигнализации приводит к тому, что расположенных на устройстве вспомогательных контактов недостаточно для построения схемы. Для того чтобы не устанавливать дополнительные реле, в верхней части некоторых типов пускателей расположены специальные защёлки, с помощью них можно присоединить дополнительные контактные группы, число которых может доходить до восьми. Таким же способом, вместо контактов, могут присоединяться механические реле времени.

Для защиты электродвигателей от перегрузки используют тепловые реле, многие из которых подключаются и крепятся непосредственно к магнитному пускателю. Такое конструктивное решение повышает надёжность схемы, так как уменьшается количество соединительных проводов. Кроме того, это позволяет облегчить монтаж и сделать расположение элементов более компактным.

Возможность комплектации контакторов дополнительными устройствами не предусмотрена, поэтому их лучше применять в простых схемах.

Отличия пускателя от контактора

Проведя сравнение двух этих устройств, становится очевидным, что все отличия пускателя обусловлены его применением для запуска электродвигателей. Проще говоря, магнитный пускатель — это контактор, предназначенный для управления электродвигателями.

Из-за такого условного отличия, многие современные производители электронных устройств магнитные пускатели в своих каталогах определяют как «малогабаритные контакторы переменного тока».

На современном этапе развития постоянное усовершенствование контакторов привело к тому, что они стали универсальными и могут выполнять любые функции. Поэтому можно смело утверждать, что понятие «магнитный пускатель» становится неактуальным.

Даже самые опытные наладчики электрооборудования и просто специалисты с высшим образованием далеко не всегда могут объяснить принципиальную разницу между электромагнитным пускателем и контактором переменного тока. Попробуем самостоятельно разобраться в этом вопросе.

Общим между контактором и пускателем является то, что оба они предназначены для коммутации цепей, как правило, силовых. Поэтому контакторы и пускатели часто используют для запуска двигателей переменного тока, а также для ввода/вывода ступеней сопротивлений, если этот пуск реостатный.

И контактор, и пускатель кроме силовых контактов обязательно имеет в своем составе хотя бы одну (а чаще всего — далеко не одну) пару контактов для цепи управления: нормально замкнутую или нормально разомкнутую. Этим контакторы и пускатели схожи. А чем же они, все-таки, отличаются?

По номенклатуре многих торговых организаций электромагнитные пускатели проходят как «малогабаритные контакторы переменного тока». Так, может быть, ответ на вопрос кроется в компактности пускателя? Ведь действительно, стоит только взять в руки контактор и пускатель с одинаковой номинальной токовой нагрузкой, и разница в их габаритах станет заметна вашим не то, что глазам, — рукам и пальцам.

Скромный трехполюсный контактор на 100 ампер — штука довольно увесистая, ею, как говорят, и зашибить можно. А стоамперный пускатель — это, конечно, не пушинка, но удержать его на ладони одной руки вполне реально. К тому же, надо отметить, что слаботочных контакторов, например, на 10 ампер, просто не выпускают. Поэтому для коммутации слабых цепей приходится использовать исключительно пускатели, которые отличаются совсем уж небольшими размерами. Так что габариты — это действительно одно из различий между контакторами и пускателями.

Рис. 1. Электромагнитный контактор КТ6043 ОАО Завод «Электроконтактор»

Второе различие состоит в конструкции. Любой контактор имеет в своем составе мощные пары силовых контактов, оснащенные дугогасительными камерами. Собственного корпуса контактор не имеет и монтируется в специальных помещениях, закрывающихся на ключ во избежание доступа посторонних лиц и воздействия атмосферных осадков.

А вот силовые контакты пускателя всегда укрыты под пластиковым корпусом, но громоздких дугогасительных камер у них нет. Это приводит к тому, что в составе мощных цепей с частыми коммутациями пускатели не монтируют из опасения, что контакты их менее защищены от часто возникающей электрической дуги, чем у контакторов переменного тока.

Зато пускатель имеет более высокую степень защиты электрооборудования, особенно если он оборудован дополнительным металлическим кожухом. Тогда пускатель можно устанавливать хоть под открытым небом, чего никогда нельзя сделать с контактором.

Третье различие между контактором переменного тока и пускателем заключается в их назначении. Хотя пускатели часто применяют для подачи электропитания на обогреватели, электромагнитные катушки, различные мощные светильники и прочие электроприемники, основное их назначение — запуск асинхронных трехфазных двигателей переменного тока.

Поэтому любой пускатель имеет три пары силовых контактов, а его контакты управления предназначены для удержания пускателя во включенном состоянии и для сборки сложных цепей управления, предусматривающих, например, реверсивный пуск.

Рис. 2. Электромагнитные пускатели ПМЛ

В то же время контактор предназначен для коммутации абсолютно любой силовой цепи переменного тока. Поэтому и количество полюсов, то есть пар силовых контактов, у контактора бывает разным — от двух до четырех.

Вот по этим трем различиям силовые электромагнитные коммутационные устройства переменного тока и были подразделены на контакторы и пускатели.

Лекция № 12 Контакторы и магнитные пускатели

Контактор – это электрический аппарат, предназначенный для коммутации силовых электрических цепей. Замыкание или размыкание контактов контактора осуществляется под воздействием электромагнитного привода.

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

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

Категории применения современных контакторов и параметры коммутируемых ими цепей подразделяют:

Для контакторов переменного тока (табл.12.1):

АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

АС-2 – пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением.

АС-3 – пуск электродвигателей с КЗ ротором. Отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке.

АС-4 – пуск электродвигателей с КЗ ротором, Отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей. Торможение противовключением.

Для контакторов постоянного тока (табл. 12.2):

ДС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка.

ДС-2 – пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.

ДС-3 – пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора.

ДС-4 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения.

ДС-5 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

Контакторы переменного тока

Режим нормальных коммутаций

Режим редких коммутаций

Номинальный ток контактора представляет собой ток, который можно пропускать по замкнутым главным контактам в течение 8 ч без коммутации, причем превышение температуры различных частей контактора не должно быть больше допустимого.Номинальный рабочий ток контактора — это допустимый ток через его замкнутые главные контакты в конкретных условиях применения.

Номинальным напряжением называется наибольшее напряжение коммутируемой цепи, для работы при котором предназначен контактор.

Контакторы постоянного тока

Режим нормальных коммутаций

Пост. времени, мс

Пост. времени, мс

Режим редких коммутаций

Пост. времени, мс

Пост. времени, мс

по роду тока главной цепи: постоянного тока, переменного тока, постоянного и переменного токов;

по роду тока цепи управления: с управлением постоянным током, с управлением переменным током;

по числу главных полюсов: от одного до пяти;

по номинальному току главных цепей: на токи 4, 6,5, 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000; (2500) А;

по номинальному напряжению главной цепи: на постоянное напряжение 220, 440, 600 В; на переменное — 380(500) и 660 В;

по номинальному напряжению включающих катушек; на постоянное напряжение 24, 48, 60, 110 и 220 В, на переменное — 24, 36, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660 В частотой 50 Гц и 110, 220,380, 440 В частотой 60 Гц;

по наличию и исполнению вспомогательных контактов;

по роду присоединения проводников;

по классу, соответствующему частоте включений:

Допустимая частота включений в час

по категории применения;

по воздействию климатических факторов;

по степени защиты.

Контакторы допускают работу при напряжении главной цепи до 1,1 и цепи управления (0,85-1,1). Контакторы предназначены для работы в одном, нескольких или во всех следующих режимах: в прерывисто-продолжительном с периодом нагрузки без отключения не более= 8ч, продолжительном (> 8ч), повторно-кратковременном и кратковременном. Контакторы с размыкающими главными контактами допускают нечастые коммутации двукратного номинального тока при напряжении.

Контактор имеет следующие основные узлы: контактную систему; дугогасительное устройство, электромагнит и систему вспомогательных контактов.

На рис.12.1 показана конструкция контактора постоянного тока типа КПВ – 600.

Неподвижный контакт 1 механически и электрически соединен со скобой 2 – дугогасительным рогом (направляющей для дуги). К скобе 2 присоединен один конец дугогасительной катушки 3, второй конец которой с выводом 4 закреплен в электроизоляционном основании 5 и является одним из двух токоподводов контактора.

Рис. 12.1. Контактор постоянного тока

Основание 5 жестко укреплено на стальной скобе 6, являющейся основной несущей деталью для электромагнитного привода и подвижной контактной системы. Подвижный контакт 7 может поворачиваться относительно опорной точки 8. Вывод 9, являющийся вторым токоподводом, соединен с подвижным контактом 7 гибкой связью 10. С подвижным контактом 7 электрически связан другой дугогасительный рог 11. Контактное нажатие создается пружиной 12, а возвратная пружина 13 предназначена для размыкания контактов и возврата привода в исходное положение. При размыкании контактов на них появляется электрическая дуга 14, которая попадает в магнитное поле между пластинами 15 магнитопровода системы магнитного дутья, создаваемого катушкой 3 и охватывающего камеру с обеих сторон. Под воздействием этого поля дуга перемещается в камеру, ее опорные точки переходят на дугогасительные рога, дуга растягивается, охлаждается и гаснет.

Электромагнитный привод контактора включает в себя обмотку 20 с магнитопроводом и якорь 17, который может поворачиваться на призме 19, прижимаемый к скобе 18 пружиной 16. При подаче напряжения на катушку 20 якорь 17, преодолевая противодействие возвратной пружины 13, начинает притягиваться к магнитопроводу. При определенном зазоре между якорем и магнитопроводом происходит соприкосновение контактов 7 и 4. Дальнейшее сближение якоря и мгнитопровода влечет за собой поворот контакта 7 относительно опорной точки 8 и сжатие контактной пружины. Этим обеспечивается создание так называемого провала контактов – расстояния, на которое переместился бы подвижный контакт, если убрать неподвижный. Наличие провала контактов обеспечивает контактору заданную коммутационную износостойкость.

При работе контакторов в повторно-кратковременном режиме значение рабочего тока зависит от продолжительности включения и частоты срабатывания.

Рабочий ток при различных режимах может быть определен по формуле

,

где — номинальный ток контактора;

ПВ – относительная продолжительность включений;

n – число включений в час.

Допустимое число включений в зависимости от характера нагрузки для КПВ 600 доходит до 1200 в час; КПВ 600 выполняются на номинальные токи 100, 160, 250 и 630 А.

Контакторы переменного тока выпускаются на токи от 100 до 1000 А при числе главных контактов от одного до пяти. Наиболее распространены контакторы трехполюсного исполнения. На рис. 12.2 показан контактор переменного тока типа КТ-6000. Подвижный контакт 1 с пружиной 2 укреплен на рычаге 3. Подвижный контакт 1 (на общем виде три подвижных контакта 1) и якорь 4 привода электромагнита связаны между собой валом 6. Отключение контактора происходит под действием контактных пружин и массы подвижных частей.

Контактная пружина 2 имеет предварительное нажатие на (30-50)% меньше конечного контактного нажатия. Все детали укреплены на изоляционной рейке 5. Рычаг 3 подвижного контакта 1 укреплен на валу 6, покрытом изоляционным материалом. Вал вращается в подшипниках 7. Система дугогашения состоит из последовательной катушки 8, магнитопровода 9, полюсных пластин 10 и дугогасительной камеры 11. Обмотка 8 включена в цепь последовательно с неподвижным контактом 12 и подвижным контактом 1. Главные контакты подключаются к внешней электрической цепи выводами 13 и 14. Подвижный контакт 1 соединяется с выводом 13 при помощи гибкой связи 15. Блок вспомогательных контактов 16 приводится в действие валом 6.

Рис.12.2. Контактор переменного тока

С целью устранения вибрации якоря во включенном положении на полюсах магнитной системы устанавливаются короткозамкнутые витки.

Допустимое число включений достигает 1200 в час, коммутируемый ток – до 1000 А, номинальное напряжение – 380 и 660 В.

В контакторах серий КТ64, КТП64, КТ65, КТП65, предназначенных для коммутации силовых цепей переменного тока, имеется полупроводниковый блок, в котором осуществляется бездуговая коммутация путём шунтирования главных контактов тиристорами на период коммутации, благодаря чему электрическая дуга не возникает.

Отсутствие дуги при отключении контактором силовых цепей повышает надежность работы контакторов, электрическую износостойкость, взрывобезопасность, резко уменьшает потери энергии в контакторе.

Контакторы серии МК предназначены для работы в силовых электрических цепях и цепях управления установок при постоянном напряжении до 440 В и переменном до 660 В, частотой 50 и 60 Гц при токах до 160 А. Контакторы имеют четыре величины: МК 1 (I_ном=40 A), МК 2 (I_ном=63 A), МК 3 (I_ном=100 A) и МК 4 (I_ном=160 A).

Собственное время срабатывания контакторов при включении 0,08 с, при отключении 0,05 с. Втягивающие катушки выполняются только на постоянный ток напряжением 24, 48, 110, 220 В. Контакторы могут работать в продолжительном, прерывисто-продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах.

Допустимая частота срабатывания контакторов – до 1200 циклов в час при ПВ = 40%.

Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты асинхронных электродвигателей. Его практически единственное отличие от контактора – наличие устройства защиты от токовых перегрузок (обычно тепловое реле).

Работа асинхронных двигателей зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способность, надёжность защиты двигателя от перегрузок. В процессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз питающего напряжения и ток статора работающего двигателя резко возрастает, что приводит к выходу из строя обмотки из-за нагрева ее до высокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

Конструктивная схема магнитного пускателя серии ПА приведена на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Конструкция магнитного пускателя

Пускатель собран на металлическом основании 1. Контактная система мостикового типа с неподвижными 2 и подвижными 3 контактами размещена в дугогасительной камере 5. Контактное нажатие обеспечивается пружиной 4. Подвижные контакты соединены с траверсой 6, которая может поворачиваться относительно точки О₁. На противоположном конце траверсы 6 укреплен якорь 7 электромагнитного привода с магнитопроводом 8 и обмоткой 9. Под магнитопроводом 8 имеется пружина сжатия 10, которая обеспечивает более плотное прилегание якоря и магнитопровода при срабатывании электромагнита и смягчает возникающий при этом удар. Последовательно с коммутируемой цепью включено тепловое реле 11, которое при срабатывании своими контактами размыкает цепь питания катушки 8, траверса 6 под действием возвратной пружины 12 отходит вправо и происходит отключение главной цепи.

В технических данных указываются номинальный ток пускателя и номинальная мощность двигателя при различных напряжениях.

Промышленность выпускает магнитные пускатели серии ПМЛ и ПМС на токи до 260 А и напряжение до 660 В.

Магнитные пускатели: применение и характеристики

Современные электротехнические приспособления, такие как магнитный пускатель и контактор, представляют собой коммутационные устройства, которые служат для дистанционного включения и выключения стационарных электрических установок.

Понятия «пускатель» и «контактор» на самом деле подразумевают собой одно и то же устройство. Условно считается, что первый представляет собой полностью законченный комбинированный аппарат, оборудованный контактором, тепловым реле и дополнительной контактной группой, а второй — непосредственно блок с определенным количеством силовых контактов.

Области применения магнитных пускателей

Наличие контактов в магнитном пускателе позволяет управлять любым типом нагрузки в электросети. Применяются такие устройства преимущественно в трехфазных сетях, но образцы 0-2 величины используются также в бытовых сетях, где напряжение составляет 220 В. Они позволяют осуществлять запуск маломощных двигателей.

Конструкция магнитного пускателя

Магнитные пускатели конструктивно могут быть трех- и четырехполюсными. Соответственно у них 3 и 4 основных контакта. Четвертый контакт выступает в качестве нормально-открытого блок-контакта, блокирующего цепи управления.

Внутри корпуса пускателя размещена электромагнитная система, включающая в себя неподвижную Ш-образную часть сердечника и обмотку, намотанную на катушку. Сердечник набран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Подвижная часть сердечника (якорь) соединена с пластмассовой траверсой, на которой смонтированы контактные мостики с подвижными контактами. Плавность замыкания контактов и необходимое усилие нажатия обеспечиваются контактными пружинами. Неподвижные контакты припаяны к контактным пластинам, снабженным винтовыми зажимами для присоединения проводов внешней цепи. Кроме главных контактов, пускатели имеют дополнительные контакты, расположенные на боковых поверхностях аппарата. Главные контакты закрыты крышкой, защищающей их от загрязнения, случайных прикосновений и междуфазных замыканий.

Принцип действия пускателя заключается в следующем: при включении пускателя по катушке проходит электрический ток, сердечник намагничивается и притягивает якорь, при этом главные контакты замыкаются, по главной цепи протекает ток. При отключении пускателя катушка обесточивается, под действием возвратной пружины якорь возвращается в исходное положение, главные контакты размыкаются.

С помощью магнитного пускателя можно осуществлять контроль над любой нагрузкой, поскольку этот аппарат способен создавать коммутации с большой частотой. Здесь нужно учесть только одно ограничение, а именно нагрузку, или номинальный ток, который могут поддерживать силовые контакты. За счет контакторов можно запускать и прекращать работу электродвигателей, а также реверсировать их рабочие движения.

Защитные функции магнитного пускателя

Современные магнитные пускатели обеспечивают защиту электродвигателя от ряда таких неприятностей:

• пропадания фаз
• длительных перегрузок
• уменьшения показателей пусковых токов.

Стоит отметить, что защиту от длительной перегрузки позволяет осуществить тепловое реле.

В трехфазном двигателе согласно наблюдениям при наличии симметричной нагрузки и отсутствии одной из питающих фаз мгновенно возникают неисправности, которые выводят его из строя. Если по определенной схеме установить всего два магнитных пускателя, то можно обеспечить защиту от возникновения неполнофазного режима.

При запуске электрического трехфазного двигателя входной пусковой ток может в несколько раз превышать его номинально допустимое значение для выполнения нормальной работы. Если подобная ситуация будет возникать довольно часто, то могут возникать различные неприятные последствия, например, перегрев обмотки, и, как результат, сложная поломка. Таких ситуаций можно полностью избежать при помощи магнитного пускателя, поэтому в пользе этих незаменимых устройств можно ничуть не сомневаться.

Контакторы и магнитные пускатели

Наиболее распространенным потребителем электриче­ской энергии является электродвигатель. Примерно 2/3 всей выра­батываемой в стране электроэнергии потребляется электродвига­телями. Основным коммутационным аппаратом, осуществляющим подключение электродвигателя к питающей сети, является кон­тактор. Электромагнитный контактор представляет собой выклю­чатель, приводимый в действие с помощью электромагнита. По сути дела, это мощное электромагнитное реле, контактный узел которого способен замыкать и размыкать силовые цепи с токами в десятки и сотни ампер при напряжениях в сотни вольт. При та­ких электрических нагрузках необходимо принятие специальных мер по гашению дуги. Поэтому по сравнению с обычными элект­ромагнитными реле электромагнитные контакторы имеют дугогасительные устройства и более мощные электромагнит и контакт­ные узлы. Кроме силовых (мощных) контактов! имеются и блоки­ровочные контакты, используемые в цепях управления для целей автоматики. Различают контакторы постоянного и переменного тока. Для автоматического пуска, остановки и реверса электродви­гателей применяют магнитные пускатели. Они представляют со­бой комплектные электрические аппараты, включающие в себя электромагнитные контакторы, кнопки управления, реле защиты и блокировки.

Контакторы и магнитные пускатели используются и для вклю­чения других мощных потребителей электроэнергии: осветительпых и нагревательных установок, преобразовательного и техно­логического электрического оборудования.

К этой же группе электрических силовых аппаратов следует отнести автоматические выключатели, которые также предназна­чены для подключения к питающей сети мощных электропотре­бителей. Замыкание их контактов производится не с помощью электромагнита, а вручную. Автоматически они производят лишь выключение нагрузки, защищая ее от перегрузок по току. Если контакторы и магнитные пускатели способны работать при час­тых включениях и отключениях, то автоматические выключатели обычно применяют при включениях па продолжительное время. В типовые схемы электропривода обычно входят автоматический выключатель (питающий и силовые, и управляющие цепи) и маг­нитный пускатель (осуществляющий непосредственную коммута­цию для пуска, остановки и реверса электродвигателя).

Рекомендуемые материалы

§ 20.2. Устройство и особенности контакторов

Принцип действия контакторов такой же, как и у эле­ктромагнитных реле. Поэтому и устройство их во многом сходно. Главное отличие заключается в том, что контакты контакторов коммутируют большие токи. Поэтому они выполняются более мас­сивными, требуют больших усилий, между ними при разрыве воз­никает дуга, которую необходимо погасить.

Основными узлами контактора являются электромагнитный механизм, главный (силовой) контактный узел, дугогасительная система, блокировочный контактный узел.

Электромагнитный механизм осуществляет замыкание и раз­мыкание контактов. При подаче напряжения на втягивающую катушку электромагнита якорь притягивается к сердечнику, а ме­ханически связанные с ним подвижные контакты замыкают сило­вую цепь и выполняют необходимые переключения в цепи управ­ления.

Магнитные системы контакторов в зависимости от характера движения якоря и конструкции различают на поворотные и пря-моходовые. Магпитопровод контактора поворотного типа устроен аналогично клапанному реле. Для устранения залипапия якоря используют немагнитные прокладки. Для замыкания силовых кон­тактов требуются значительно большие усилия, чем развиваемые в реле. Поэтому электромагнитный механизм контактора выполня­ется более мощным и массивным. При срабатывании контактора происходит довольно значительный удар якоря о сердечник. Час­тично этот удар принимает на себя немагнитная прокладка; кро­ме того, магнитную систему амортизируют пружиной, которая так­же уменьшает вибрацию контактов.

Магнитопровод контактора прямоходного типа имеет обычно Ш-образпую форму. В этом случае для устранения заливания яко­ря делают зазор между средними стержнями сердечника и якоря. Втягивающая катушка обычно обеспечивает включение и удержание якоря в притянутом положении. Но иногда использу­ют две катушки: мощную включающую и менее мощную удержи­вающую. В этом случае контактор во включенном состоянии по­требляет меньше электроэнергии, поскольку включающая катушка находится под током только короткое время. Размыкание контак­тов происходит за счет отключающей пружины при снятии напря­жения с катушки контактора. Втягивающая катушка должна обе­спечивать надежное срабатывание контактора при снижении на­пряжения до 0,85. По нагреву катушка должна выдерживать повышение напряжения до 1,05

В контакторах с поворотным якорем наибольшее распростра­нение получили линейные перекатывающиеся контакты (см. рис. 16.5). В примоходных контактах применяются мостиковые кон­тактные системы (см. рис. 16.4). Контактный мостик имеет не­большую массу и выполняется самоустанавливающимся, что сни­жает вибрацию контактов. Для предотвращения вибрации кон­тактная пружина создает предварительное нажатие, равное при­мерно половине конечной силы нажатия.

У контакторов для длительного режима работы на поверх­ность медных контактов обычно напаивается металлокерамическая или серебряная пластинка. Контакты иногда могут выпол­няться из меди, если образующаяся пленка окисла па рабочей поверхности контактов периодически снимается их самоочисткой. Дугогасительная система контакторов постоянного тока обыч­но выполняется в виде камеры с продольными щелями, куда дуга вытесняется с помощью магнитной силы. Дугогасительная систе­ма контакторов переменного тока обычно имеет вид камеры со стальными дугогасительными пластинами и двойным разрывом дуги в каждой фазе.

Блокировочные или вспомогательные контакты применяются для переключений в цепях управления и сигнализации, поэтому они имеют такое же конструктивное выполнение, как и контакты реле.

§ 20.3. Конструкции контакторов

Как правило, род тока в цепи управления, которая пи­тает катушку контактора, совпадает с родом тока главной цепи. Поэтому контакторы постоянного тока, предназначенные для включения двигателей постоянного тока, имеют электромагнитный механизм, питаемый постоянным током. Соответственно контак­торы переменного тока, предназначенные для включения двигате­лей (или другой нагрузки) переменного тока, имеют электромагнитный механизм, питаемый переменным током. Бывают и исклю­чения. Известны, например, случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Устройство контактора постоянного тока показано на рис. 20.1. Электромагнитный механизм поворотного типа состоит из сердеч­ника / с катушкой 2, якоря 3 и возвратной пружины 4. Сердеч­ник 1 имеет полюсный наконечник, необходимый для увеличения

Рис. 20.1. Контактор посто- Рис. 20.2. Дугогасительная

янного тока камера с электромагнит-

магнитной проводимости рабочего зазора электромагнита. Немаг­нитная прокладка 5 служит для предотвращения залипания яко­ря. Силовой контактный узел состоит из неподвижного 6 и по­движного 7 контактов. Контакт 7 шарнирно закреплен на рычаге 8, связанном с якорем 8 и прижатом к нему нажимной пружиной 9. Подвод тока к подвижному контакту 7 выполнен гибкой медной лентой 10. Замыкание главных контактов 6 и 7 происходит с проскальзыванием и перекатыванием, что обеспечивает очистку кон­тактных поверхностей от окислов и нагара. При срабатывании электромагнитного механизма кроме главных контактов переклю­чаются вспомогательные контакты блокировочного контактного уз­ла 11. При размыкании главных контактов 6 и 7 между ними возникает электрическая дуга, ток которой поддерживается за счет ЭДС самоиндукции в обмотках отключаемого электродвига­теля. Для интенсивного гашения электрической дуги служит ду­гогасительная камера 12. Она имеет дугогасительную решетку в виде тонких металлических пластин, которые разрывают дугу на короткие участки. Пластины интенсивно отводят теплоту от дуги и гасят ее. Однако при большой частоте включения контактора пластины не успевают остывать и эффективность дугогашения падает.

Для вытеснения дуги в сторону дугогасителыюй решетки мож­но использовать электромагнитную силу, так называемое магнит­ное дутье. На рис. 20.2 показана дугогасительная камера с уз­кой щелью и магнитным дутьем. Щелевая камера образована дву­мя стенками /, выполненными из изоляционного материала. Си­стема магнитного дутья состоит из катушки 2, включенной после­довательно с главными контактами и размещенной на сердечнике 3. Для подвода магнитного поля в зону образования дуги служат ферромагнитные щеки 4. В результате взаимодействия электриче­ского тока дуги с магнитным полем появляется сила F, которая растягивает дугу и вытесняет ее в щелевую камеру между стенками 1. За счет усиленного отвода теплоты стенками камеры дуга быстро гаснет.

При последовательном включении главных контактов и катуш­ки магнитного дутья направление силы F остается постоянным при любом направлении тока в силовой цепи, поскольку сила F пропорциональна квадрату тока (ведь магнитное поле создается этим же током). Поэтому магнитное дутье можно использовать и в контакторах переменного тока.

Контакторы переменного тока отличаются от контакторов по­стоянного тока, прежде всего тем, что они, как правило, выпол­няются трехполюсиыми. Основное назначение контакторов пере­менного тока — включение трехфазных асинхронных электродви­гателей. Поэтому они имеют три главных (силовых) контактных узла. Все три главных контактных узла работают от общего эле­ктромагнитного приводного механизма клапанного типа, который поворачивает вал с установленными на нем подвижными контак­тами. С этим же приводом связаны вспомогательные контакты. Главные контактные узлы имеют систему дугогашения с магнит­ным дутьем и дугогасителной щелевой камерой или дугогаси­телной решеткой. В контакторах быстрее всего изнашиваются главные контакты, поскольку они подвергаются интенсивной эро­зии (как говорится, контакты выгорают). Для увеличения общего срока службы контакторов предусматривается возможность сме­ны контактов.

Наиболее сложным и трудным этапом работы контактов является процесс их размыкания. Именно в этот момент контакты оп­лавляются, между ними возникает дуга. Для облегчения работы главных контактов при размыкании выпускаются контакторы пе­ременного тока с полупроводниковым блоком. В этих контакторах параллельно главным замыкающим контактам включают по два тиристора (управляемых полупроводниковых диода). Во включен­ном положении ток проходит через главные контакты, поскольку тиристоры находятся в закрытом состоянии и ток не проводят. При размыкании контактов схема управления на короткое время открывает тиристоры, которые шунтируют цепь главных контак­тов и разгружают их от тока, препятствуя возникновению элект­рической дуги. Такие комбинированные тиристорные контакторы выпускаются на токи в сотни ампер. Поскольку тиристоры рабо­тают в кратковременном режиме, они не перегреваются и не нуж­даются в радиаторах охлаждения.

Коммутационная износостойкость комбинированных контакто­ров составляет несколько миллионов циклов, в то время как глав­ные контакты обычных контакто­ров постоянного и переменного то­ка выдерживают обычно 150—200 тыс. включений.

Для управления электродвига­телями переменного тока неболь­шой мощности применяют прямоходовые контакторы с мостиковыми контактными узлами. Благодаря двукратному разрыву цепи и облег­ченным условиям гашения дуги пе­ременного тока в этих контакторах не требуются специальные дугогасительные камеры с магнитным дутьем, что существенно уменьшает их габаритные размеры.

Рис. 20.3. Контактор переменного тока

Электромагнитный привод контактора переменного тока малой мощности (рис. 20.3) имеет Ш-образный сердечник 1 и якорь 2, собранные из пластин электротехнической стали. Часть полюсов сердечника охвачена короткозамкнутым витком, что предотвра­щает вибрацию якоря, вызванную снижением силы электромаг­нитного притяжения до нуля при прохождении переменного сину­соидального тока через нуль. Катушка 3 контактора охватывает сердечник и якорь, она и создает намагничивающую силу в маг­нитной системе контактора. На якоре 2 закреплены подвижные контакты 4 мостикового типа, что повышает надежность отклю­чения за счет двукратного размыкания. В пластмассовом корпусе установлены неподвижные контакты 5 и 6. Пружина 7 возвраща­ет контакты 4 в исходное положение. В трехфазном контакторе — три контактные пары, отделенные друг от друга пластмассовыми перемычками 8. Главные контакты имеют металлокерамические накладки и защищены крышкой. Вспомогательные контакты на рис. 20.3 не показаны.

§ 20.4. Магнитные пускатели

Магнитный пускатель — это комплектное устройство, предназначенное главным образом для пуска трехфазных асин­хронных двигателей. Основной составной частью магнитного пускателя является трехполюсный контактор переменного тока. Кро­ме того, контактор имеет кнопки управления и тепловые реле.

Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором показана на рис. 20.4. Для пуска элект­родвигателя М нажимается кнопка SB1 («Пуск»). Через катушку контактора КМ проходит ток, электромагнит контактора срабатывает, и замыкаются все его контакты, которые на схеме обоз­начаются теми же буквами КМ. Силовые контакты КМ подклю-

Рис. 20.4. Схема включения трех- Рис. 20.5. Конструкция неревер-

фазного асинхронного электро- сивного магнитного пускателя

двигателя с магнитным пускате­лем

чают на трехфазное напряжение обмотку электродвигателя М. Параллельно кнопке SB1 подсоединены блокировочные контак­ты КМ. Так как они замкнулись, то после отпускания кнопки SB1 катушка контактора получает питание по этим контактам. Сле­довательно, для включения электродвигателя не надо все время держать кнопку нажатой: достаточно ее один раз нажать и от­пустить. Для остановки электродвигателя служит кнопка SB2 («Стоп»), при нажатии которой разрывается цепь питания кон­тактора КМ. Для защиты электродвигателя от перегрева служат тепловые реле FP1 и FP2, чувствительные элементы которых включаются в две фазы электродвигателя, а размыкающие кон­такты, обозначенные теми же буквами, включены в цепь пита­ния катушки контактора КМ. Для защиты самой схемы управле­ния служат плавкие предохранители FV. На схеме показан также рубильник Р, который обычно замкнут. Его размыкают лишь в том случае, когда собираются проводить ремонтные работы. По­добная схема является типовой, она применяется во всех случаях, когда не требуются изменение направления вращения (реверс) электродвигателя и интенсивное (принудительное) торможение.

На рис. 20.5 показана конструкция нереверсивного магнитно­го пускателя, который смонтирован в ящике с открывающейся крышкой. Электромагнитный механизм 1 контактора при сраба­тывании перемещает три подвижных контакта 2, размещенных в дугогасительных камерах. Одновременно переключаются блокиро­вочные контакты 3. Последовательно с двумя главными контакт­ными узлами включены тепловые реле 4.

Кнопки «Пуск» и «Стоп» обычно находятся вне ящика пуска­теля, они размещены на пульте управления под рукой у рабочего. Кнопка «Стоп» имеет красный цвет. Реверсивная схема включе-

Рис. 20.6. Схема включения трехфазного асинхронного элек­тродвигателя с реверсивным магнитным пускателем

ония трехфазного асинхронного двигателя показана на рис. 20.6. Для того чтобы реверсировать (изменить направление вращения) трехфазный асинхронный двигатель, необходимо изменить поря­док чередования фаз на обмотке статора. Например, если для прямого вращения фазы подключались в последовательности ABC, то для обратного вращения необходима последовательность АСВ. Поэтому в состав реверсивного магнитного пускателя входят два контактора: KB для вращения вперед и КН для вращения назад. Кроме того, реверсивный магнитный пускатель имеет три кнопки управления и тепловые реле. В ряде случаев в комплект магнит­ного пускателя входят пакетный переключатель и плавкие предохранители. Схема (рис. 20.6) работает следующим об­разом.

Для включения электродвигателя М в прямом направлении не­обходимо нажать кнопку SB1 («Вперед»). При этом срабатывает контактор KB и своими силовыми контактами подключает к трех­фазной сети обмотки электродвигателя. Одновременно блокировочные контакты KB разрывают цепь питания катушки контакто­ра КН, чем исключается возможность одновременного включения обоих контакторов. Для включения электродвигателя в обратном направлении необходимо нажать кнопку SB2 («Назад»). В этом случае срабатывает контактор КН и своими силовыми контактами подключает к трехфазной сети обмотки электродвигателя. После­довательность соединения фаз теперь иная, чем при срабатывании контактора KB: две фазы из трех поменялись местами. При сра­батывании контактора КН его блокировочные контакты разрыва­ют цепь питания катушки контактора КВ. Нетрудно видеть, что при одновременном включении контакторов KB и КН произошло бы короткое замыкание двух линейных проводов трехфазной сети друг на друга. Для того чтобы исключить такую аварию, и нуж­ны блокировочные размыкающиеся контакты контакторов KB и КН. Следовательно, если подряд нажать обе кнопки (SB1 и SB2), то включится только тот контактор, кнопка которого была нажа­та раньше (пусть даже на мгновение).

Для реверса электродвигателя надо предварительно нажать кнопку SB3 («Стоп»). В этом случае блокировочные контакты подготавливают цепь управления для нового включения. Для на­дежной работы необходимо, чтобы силовые контакты контактора разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание блокировочных контактов в цепи другого контактора. Это достигается соответст­вующей регулировкой положения блокировочных контактов по хо­ду якоря электромагнитного механизма контактора. Для блоки­ровки кнопок SB1 и SB2 используются замыкающиеся блокиро­вочные контакты соответствующего контактора, подключенные па­раллельно кнопке.

Необходимо исключить одновременное срабатывание обоих контакторов, для чего используют двойную или даже тройную блокировку. Для этой цели в схеме рис. 20.6 применяют двухцепные кнопки SB1 и SB2. Например, кнопка SB1 при нажатии за­мыкает свои контакты в цепи контактора KB и разрывает свои контакты в цепи контактора КН. Аналогично работает двухцепная кнопка SB2. Кроме того, реверсивные магнитные пускатели могут иметь механическую блокировку с перекидным рычагом, препят­ствующим одновременному срабатыванию электромагнитов кон­такторов. Контакты тепловых реле FP1 и FP2, включенные в две фазы обмотки электродвигателя, отключают цепь питания катушек обоих контакторов при длительном протекании большого тока, чтобы не допустить перегрева обмоток. Для защиты схемы уп­равления служат плавкие предохранители FV.

Магнитные пускатели и контакторы выбирают по номинально­му току электродвигателя с учетом условий эксплуатации. В про­мышленности применяются магнитные пускатели серий ПМЕ и ПМЛ с прямоходовыми контакторами и серии ПАЕ с подвижной системой поворотного типа.

§ 20.5. Автоматические выключатели

Автоматический выключатель предназначен для вклю­чения и отключения электрических цепей и электрооборудования, а также для защиты от больших токов, возникающих при корот­ких замыканиях и перегрузках. В отличие от магнитного пускате­ля автоматический выключатель не может использоваться для автоматических систем, использующих электрические управляющие сигналы. Он также не обеспечивает ре­верса электродвигателя. Автоматический выключатель часто используют для про­должительного включения нереверсируемых электродвигателей. Может он также использоваться вместо рубильника в схе­мах с магнитным пускателем (см. рис. 20.4 и 20.6).

Устройство автоматического воздуш­ного выключателя (автомата) показано на рис. 20.7. С помощью рукоятки / про­изводится включение и отключение ав­томата. В состоянии, показанном на ри­сунке, автомат отключен, и подвижный контакт 2 не замкнут с неподвижным контактом 3. Для включения автомата следует взвести пружину 6, при этом ру­коятка / перемещается вниз и повора­чивает деталь 4, которая своим нижним концом входит в зацепление с зубом удерживающего рычага 5.