Контакторы и магнитные пускатели: сходства и различия

Мы начнем с обсуждения стандартной схемы, которая на сегодняшний день является наиболее распространенной в сетях с напряжением 380 вольт. Однако следует отметить, что катушки, установленные внутри устройства, могут работать на различных напряжениях, варьирующимися от 12 до 380 вольт. Поэтому схемы подключения могут немного различаться в зависимости от конкретного случая.

Что такое магнитный пускатель + схемы его установки

Электродвигатели, имеющие малую или среднюю мощность и подключенные к силовым электрическим сетям, обязательно должны управляться с помощью магнитного пускателя. Без этого устройства запуск любого станка оказывается невозможным. В данной статье мы рассмотрим основные характеристики магнитного пускателя, принцип его работы, а также схемы подключения данного устройства.

Принцип работы

Наиболее значительная область применения магнитного пускателя – это производство. В то же время, данное устройство может быть также установлено в бытовых условиях, если владелец частного дома планирует организовать для себя небольшую мастерскую.

Правила установки пускателей могут быть разными. Например, магнитный пускатель может быть интегрирован непосредственно в электрощит станка или установлен в распределительном щите, который, как правило, размещается в специальных щитовых комнатах. Кнопки, используемые для управления устройством, могут быть вынесены за пределы щита в любое удобное место, что обеспечивает удобное дистанционное управление.

Основная задача электрического элемента, каковым является магнитный пускатель, заключается в управлении потоком электрической энергии в сети путем замыкания или размыкания питающей цепи. Это связано с тем, что стандартные приборы, такие как рубильники или выключатели, не могут использоваться в электроустановках, так как при их включении они могут потреблять пусковой ток, который в три раза превышает номинальный. Именно поэтому применение пускателя становится необходимым, так как он способен выдерживать такие токи.

Структурно магнитный пускатель представляет собой достаточно простой прибор, который состоит из двух типов контактов: подвижных и неподвижных. Подвижные контакты перемещаются вместе с якорем, который в свою очередь отвечает за движение под действием магнитного поля к сердечнику, когда на него подается электрический ток. Сердечник располагается внутри катушки и работает от собственной цепи питания, создавая магнитное поле, которое формируется именно в катушке.

Принцип работы магнитного пускателя можно описать следующими шагами:

• Нажимается кнопка Пуск;
• На сердечник подается питание, включая подвижные контакты;
• Сердечник притягивает якорь;
• Якорь, в свою очередь, перемещает подвижные контакты;
• Подвижные контакты прижимаются к неподвижным.

Для обесточивания электроустановки необходимо нажать кнопку Стоп. Эта операция перекрывает подачу электричества на сердечник, что приводит к исчезновению магнитного поля, а якорь возвращается в первоначальное положение, выдвигая за собой подвижные контакты. Тем самым между парами контактов образуется зазор, и цепь питания прерывается.

Важно отметить, что сам магнитный пускатель не является полностью независимым функциональным устройством. Например, устройство защитного отключения (УЗО) может считаться таким элементом питающей сети.

Составляющими электрической сети являются сам пускатель, а также соединенные с ним кнопки управления. Без этих кнопок пускатель не будет работать.

Кроме того, следует отметить, что магнитный пускатель обеспечивает дополнительную защиту для электромотора от перегрева, так как в его конструкции имеется тепловое реле. Если электродвигатель функционирует под чрезмерной нагрузкой и начинает перегреваться, пускатель автоматически отключает его.

Еще одним важным аспектом установки магнитного пускателя является то, что он является коммутационным устройством, реагирующим на кнопки, что исключает возможность самопроизвольного включения. Например, в случае, если электричество в сети исчезает, все станки автоматически отключаются. Если бы на месте пускателя находился обычный рубильник, то в случае восстановления электроснабжения станок мог бы автоматически включиться.

Схема и структура функционирования

Пускатели и контакторы действуют как связующая часть между цепью и электропотребителем. Мы уже упоминали некоторые различия между ними, и в целом они функционируют по аналогичному электромагнитному принципу.
В обоих устройствах всегда имеется электромагнитная катушка с сердечником, которая соединена с контактами, позволяя замыкать и размыкать цепь. Катушка делается из каркаса, выполненного из диэлектрического материала, на который намотан медный эмальпровод.

Принцип работы следующего характера:
● Управляющий ток поступает на катушку, в результате чего при его прохождении создается магнитное поле, протекающее через сердечник.
● Под действием магнитного поля подвижная часть сердечника начинает двигаться и соединяется со статической частью, включая магнитный контур.
● Механизм привода, соединенный с подвижной частью сердечника, замыкает основную контактную группу и запускает вспомогательные контакты. Ток через замкнутую цепь основной контактной группы начинает поступать на оборудование, подключенное к пускателю или контактору.
● После отключения управляющей катушки магнитное поле исчезает и не удерживает сердечник.
● Специальная система пружин возвращает сердечник и механизм привода в исходное состояние, размыкая основную контактную группу. Питание оборудования, подключенного к пускателю, прекращается.
Управляющие (слаботочные) и силовые (управляемые) цепи являются разными по назначению элементами. В управляющей цепи ток подается на катушку управления и составляет десятки или сотни миллиампер, а напряжение варьируется в пределах 24–380 Вольт. В силовой цепи же токи могут составлять от единиц до тысяч Ампер, что значительно превышает значения токов в управляющей цепи, напряжение в которой может превышать 1000В.

Как различаются устройства по своему функционалу

Контакторы обычно устанавливаются в силовых цепях с постоянным или переменным током, диапазон которых варьируется от 100 А до 4800 А. В таких цепях основное напряжение может достигать 2000 В.
Магнитный пускатель чаще всего используется для переключения переменного тока, хотя также подходит и для постоянного. Его основное назначение заключается в обеспечении дистанционного запуска электрического устройства, остановке его работы и организации реверсивного хода асинхронных электромоторов с короткозамкнутым ротором, что позволяет предотвратить случайный старт. Кроме того, пускатель может использоваться для реостатного пуска и регулировки оборотов электроприборов с фазным ротором в сетях до 380 В.
Контакторы универсальны и подходят для использования в сложных конструкциях, оптимально подходят для мощных двигателей, а также для схем с высокими нагрузками и частыми запусками при напряжении около 660 В.
В более сложных схемах, где требуется множество контролирующих и защищающих цепей управления и подачи сигналов, рекомендовано монтировать магнитный пускатель. В таких схемах на магнитный пускатель могут устанавливать дополнительные группы контактов или реле времени. В некоторых случаях пускатели устанавливают вместе с защитными тепловыми реле, что позволяет минимизировать количество соединений в электропроводке, облегчить установку и сделать схему более компактной. В то время как контактор не предназначен для установки дополнительных устройств, его чаще используют в относительно простых схемах. Таким образом, основное различие между контакторами и пускателями заключается в их назначении.

Соблюдение простых правил эксплуатации помогает продлить срок службы устройства. Главные требования можно выделить в следующий список:
● Перед установкой оборудования необходимо очистить установочные поверхности от жира, проверить порядок электрических соединений и провести необходимые регулировки (подготовка к монтажу).
● Во время эксплуатации следует регулярно проверять состояние контактных групп, рекомендованная периодичность контроля – 50 000 циклов включений-выключений или одно отключение в случае аварийной ситуации.
● При чистке контактов важно сохранить их первоначальную геометрическую форму.
● Разрывные контакты необходимо размещать соосно друг относительно друга.
● Если у контактора несколько полюсов, требуется контролировать согласованность их работы при синхронном замыкании.
● Обязательно проверяется работоспособность механической блокировки.
● Во время эксплуатации периодически проверяется зазор между контактами.
Эти простые и выполнимые правила позволяют значительно увеличить срок службы устройства.

Как работает система силовых контактов

• Контакты выполнены из сплавов технического серебра, которые нанесены специальными методами на медные перемычки;
• Созданы с запасом прочности;
• Изготовлены в форме, обеспечивающей максимальное электрическое соприкосновение при включении и хорошо противостоят электрическим дугам, которые возникают при разрыве нагрузки.

Управляющие контакты, которые срабатывают при включении пускателя, могут либо замыкаться (называемые замыкающими), либо размыкаться, прерывая цепь. В притянутом положении они создают контактную площадку в виде точечного контакта. Для этой цели стационарная часть изготавливается в форме плоскости или сферы (в более ответственных узлах), а подвижная часть – в форме сферы.

Силовые контакты, в свою очередь, требуют более высоких эксплуатационных характеристик, так как они должны выдерживать большие нагрузки. Они спроектированы так, чтобы создавать контактную линию, состоящую из множества точек соприкосновения. Для этого стационарная часть выполняется в форме плоскости или цилиндра, а подвижная часть – в форме цилиндра.

Выпускаемые в России магнитные пускатели классифицируются по возможности работы с нагрузками различной мощности на 7 групп и обозначаются в порядке возрастания значениями от нулевой величины с током коммутации до 6,3 ампера включительно и до шестой группы (160 А).
Импортные пускатели классифицируются по совершенно иным критериям.

Электрики, занимающиеся обслуживанием и контролем работы магнитных пускателей, обязаны следить за качеством прилегания контактных площадок и их чистотой. Вероятное мнение, что “современные пускатели имеют надежные контакты и их не нужно проверять”, оказывается не совсем корректным.

• Нагрузочный режим;
• Частота коммутаций;
• Условия окружающей среды.

• Дуб;
• Груша;
• Яблоня;
• Клен.

Незначительные выгорания контактных поверхностей можно устранить при помощи самодельных воронил. В языке электриков так называют плоские куски прочного металла (обычно изготовленные из сломанных ножовочных полотен для резки металла), поверхность которых аккуратно обрабатывается мелким наждачным бумагой.

Такой инструмент позволяет снять очень тонкий слой прогоревшего металла и вернуть контакты в рабочее состояние, сохранив их первоначальную форму. Использовать мелкую наждачную бумагу или надфили для этих целей не рекомендуется, так как это может быстро нарушить установленную контактную линию. К тому же наждачная бумага может забивать обрабатываемую поверхность абразивными частицами.

Схемы включения электродвигателей магнитными пускателями

Наиболее простое управление

Подключение двигателя можно реализовать по приведенной ниже схеме.

Трехфазное питание, примерное значение которого составляет 380 вольт, включается через силовые контакты К1-с на электродвигатель, температура обмоток которого контролируется посредством теплового реле kt. Система управления получает питание от любой фазы и нуля. В качестве рабочего нуля можно использовать заземление.

Для повышения уровня электробезопасности рекомендуется применять разделительный или понижающий трансформатор ТР1. Его вторичную обмотку нельзя заземлять.

Простейшее устройство защиты, представляющее собой предохранитель FU, защищает печатную схему управления от возможных коротких замыканий. При нажатии кнопки Пуск оператором создается цепь для прохождения тока через обмотку пускателя К1, который одновременно замыкает свои силовые контакты К1-с. Двигатель будет работать в течение времени, пока оператор удерживает кнопку в нажатом состоянии. Для удобства пользователя такие кнопки, как правило, оснащаются механизмом с курком.

• Снятием питания на распределительном силовом щите;
• Нажатием кнопки Стоп;
• Действием теплового реле kt при перегреве электродвигателя;
• Перегоранием предохранителя.

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Существуют два основных метода подключения трехфазных электродвигателей: соединение по схеме “звезда” и по схеме “треугольник”.

При соединении трехфазного электродвигателя по схеме “звезда” концы его статорных обмоток соединяются между собой в одной точке, тогда как на начала обмоток подается трехфазное напряжение (см. рис. 1).

При соединении трехфазного электродвигателя по схеме “треугольник” обмотки статора соединяются последовательно, так что конец одной обмотки соединяется с началом следующей, и так далее (см. рис. 2).

Клеммные колодки электродвигателей и схемы соединения обмоток:

Не углубляясь в технические и детальные теоретические аспекты электротехники, стоит заметить, что электродвигатели с обмотками, соединенными по схеме “звезда”, работают более плавно и мягко, чем электродвигатели с обмотками, соединенными в “треугольник”. Однако следует отметить, что при использовании соединения “звезда” двигатель не может развить полную мощность. С другой стороны, электродвигатель, подключенный по схеме “треугольник”, работает на полную паспортную мощность, которая превышает мощность электродвигателя при подключении по схеме “звезда” в 1,5 раза, но приводит к возникновению значительных пусковых токов.

Поэтому целесообразно (особенно для мощных электродвигателей) использовать схему “звезда-треугольник”; вначале производится запуск по схеме “звезда”, а затем (когда двигатель достигает необходимой скорости) происходит автоматическое переключение на схему “треугольник”.

Подключение напряжения питания осуществляется через нормально закрытые контакты (NC) реле времени К1 и контакт NC К2, в цепи катушки пускателя К3.

После включения пускателя К3, его нормально замкнутые контакты размыкают цепь катушки пускателя К2 (исключая возможность случайного включения) и замыкают контакт К3 в цепи питания катушки магнитного пускателя К1, который соединил с контактами реле времени.

Когда включается пускатель К1, замыкаются контакты К1 в цепи катушки К1 магнитного пускателя, и одновременно активируется реле времени, размыкающее контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К3, при этом замыкается контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К2.

Отключение обмотки пускателя К3 приводит к замыканию контакта К3 в цепи катушки магнитного пускателя К2. После включения пускателя К2, его контакты размыкают цепь катушки питания пускателя К3.

Схема управления

На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подается трехфазное напряжение. При срабатывании магнитного пускателя К3, его контакты К3 замыкают, соединяя концы обмоток U2, V2 и W2, где обмотки двигателя соединены в схему “звезда”.

Через некоторое время срабатывает реле времени, которое интегрировано с пускателем К1, отключая магнитный пускатель К3 и одновременно включая К2, замыкаются силовые контакты К2, и напряжение подается на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом, электродвигатель включается по схеме “треугольник”.

Схема подключения на 380 в

Стандартная схема применяется в тех случаях, когда требуется запуск электродвигателя. Управление осуществляется через кнопки “Пуск” и “Стоп”. Через магнитные пускатели может быть подключена не только электродвигатель, но и любая другая нагрузка.

В случае трёхфазного питания в силовую часть схемы входят:

1. Трехполюсный автоматический выключатель;
2. Три пары силовых контактов;
3. Трехфазный асинхронный электродвигатель.

Цепь управления подключается к первой фазе и включает в себя кнопки “Пуск” и “Стоп”, а также катушку и подключенный параллельно к кнопке “Пуск” вспомогательный контакт.

При нажатии на кнопку “Пуск” на катушку подается первая фаза. После этого пускатель срабатывает, и все контакты замыкаются. Напряжение поступает на нижние силовые контакты, через которые ток поступает на электродвигатель.

Схема может отличаться в зависимости от номинального напряжения катушки, а также от напряжения, используемого в сети питания.

Подключение через кнопочный пост

Схема подключения магнитных пускателей через кнопочный пост предполагает использование аналогового переходника. Блоки контактов бывают с 3 или 4 выходами. При подключении необходимо учитывать полярность катода. Затем через переключатель подсоединяются контакты, для чего используется триггер двухканального типа.

При подключении устройств с автоматическими переключателями для них используют электронный регулятор. При этом блоки могут находиться на контроллере. Наиболее распространены устройства с широкополосными разъемами.

Вопросы по следующим темам:

• Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения.
• Что такое электромагнитное реле, их виды и принцип работы.
• Реле времени: типы, применение, принцип работы.
• Что такое реле напряжения и для чего оно необходимо в квартире.
• Что такое ЭДС индукции и когда она возникает?
• Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция.