Магнитные пускатели: назначение, схема подключения
Магнитные пускатели это электромеханическое устройство для включения/выключения электрической цепи электроустановки, в конструкции которой есть электродвигатель малых и средних мощностей.
Основная сфера применения магнитных пускателей это производство. Станки, промышленное оборудование, вентиляция цехов и зданий, лифты, всё это включается через магнитные пускатели. Пускатель может входить во встроенный электрический щит самого оборудования, либо монтироваться отдельно в распределительных щитах в щитовых комнатах. Кнопки управления пускателем (включить/выключить, пуск/стоп) могут выводиться дистанционно в любое удобное место.
Принцип работы магнитного пускателя
Основное назначение магнитного пускателя, замыкать (включать) или размыкать (выключать) электропитание электроустановки. Большая мощность электроустановки, является причиной больших пусковых токов. Большие токи не позволяют использовать простые механические коммутационные устройства (выключатели, рубильники) их заменяют магнитные пускатели.
Общий принцип работы магнитного пускателя не сложен. Есть электрическая цепь, которую нужно замкнуть или разомкнуть. В пускателе есть две группы контактов: одни контакты подвижные, вторые не подвижные. Подвижные контакты пускателя замыкаются при движении якоря к сердечнику. Сердечник запитывается отдельной цепью, а активация якоря происходит при помощи кнопки включения, установленной в цепи пускателя. Нажимаем кнопку «Пуск», якорь втягивается, питание подается на электроустановку. Нажимам кнопку «Стоп», питание с сердечника якоря снимается, оно размыкается и электроустановка обесточена.
Сразу стоит заметить, что сам по себе пускатель (контактор) не является функционально независимым устройством, например, как УЗО. Контактор, должен входить в схему, составными частями которой будут: сам контактор, спаренные кнопки управления (кнопка «Старт» и кнопка «Стоп»). Кроме этого, для защиты электродвигателя от перегрузок по току, в цепь пускателя устанавливается тепловое реле.
Магнитные пускатели — устройство
Магнитный пускатель состоит из следующих, основных частей:
- Корпуса, крышки кожуха, дугогосительных камер, изоляционной траверсы;
- Электромагнитной системы (катушка, сердечник, якорь);
- Системы контактов (главные подвижные и неподвижные контакты, дополнительные блок контакты).
Схема включения магнитного пускателя
Давайте посмотрим на схему подключения магнитного пускателя с катушкой на 220 вольт с тепловым реле в схеме.
- Фазный провод подключен к одному контакту кнопки «Пуск» (4);
- Кнопка «Стоп» (5) закрыта, и фаза без препятствий проходит через неё;
- Нулевой рабочий провод (N) проходит через тепловое реле (2) и подходит ко второму контакту магнитной катушки (6);
- Жмем «Пуск» кнопку (4);
- Тем самым, подаём фазный провод (L) на катушку (6);
- Напряжение подается на сердечник, и электрический магнит пускателя, срабатывая, замыкает главные контакты пускателя (3);
- Электропитание (электрический ток), попадает на двигатель.
- Кнопка «Пуск» после нажатия отжимается, но блок контактов пускателя (7) остаются замкнутыми.
- При нажатии кнопки «Стоп», цепь фаза-катушка-электродвигатель размыкается, и двигатель останавливается.
Искрение главных контактов гасится специальными дугогосителями расположенными в крышке кожухе, а контакты входа и выхода разделяются изоляционной траверсой.
Схема подключения магнитного пускателя на 380 Вольт
При подключении магнитного пускателя на 380 Вольт, схема подключения аналогична, только «ноль» меняем на вторую «фазу».
Комплектация магнитного пускателя тепловым реле
Современные магнитные пускатели, часто комплектуются тепловыми реле, которое защищает двигатель от перегрузки. Конструкция пускателя такова, что тепловое реле просто вставляется в фасадную часть пускателя.
Более того, современные пускатели могут обвешиваться со всех сторон дополнительными устройствами, защиты и контроля.
Пример пускателя с обвесами
Приведу пример пускателя или как его называют в компании ABB, контактора с дополнительными устройствами.
2- Ограничитель напряжения;
3- Блокировка реверсивная;
4- Контакт дополнительный боковой;
5- Контакт дополнительный фронтальный;
6- Контактный блок;
7-Таймер задержки пуска.
8-Тепловое реле перегрузки.
Отечественные модели популярных пускателей
В классификации пускателей наиболее популярны пускатели: ПМА, ПМЕ, ПМ 12. О них и как выбрать магнитный пускатель в следующих статьях.
Магнитный пускатель в системах автоматики
Магнитный пускатель (контактор) — это устройство, предназначенное для коммутации силовых электрических цепей. Чаще всего применяется для запуска/останова электродвигателей, но так же может использоваться для управления освещением и другими силовыми нагрузками.
Чем отличается контактор от магнитного пускателя?
Многих читателей могло покоробить от данного нами определения, в котором мы (сознательно) смешали понятия «магнитный пускатель» и «контактор», потому что в данной статье мы постараемся сделать упор на практику, нежели на строгую теорию. А на практике эти два понятия обычно сливаются в одно. Немногие инженеры смогут дать вразумительный ответ, чем же они действительно отличаются. Ответы различных специалистов могут в чём-то сходиться, а в чём-то противоречить друг другу. Представляем Вашему вниманию нашу версию ответа на этот вопрос.
Контактор — это законченное устройство, не предполагающее установки дополнительных модулей. Магнитный пускатель может быть оборудован дополнительными устройствами, например тепловым реле и дополнительными контактными группами. Магнитный пускателем может называться бокс с двумя кнопками «Пуск» и «Стоп». Внутри может находится один или два связанных между собой контактора (или пускателя), реализующими взаимную блокировку и реверс.
Магнитный пускатель предназначен для управления трёхфазным двигателем, поэтому всегда имеет три контакта для коммутации силовых линий. Контактор же в общем случае может иметь другое количество силовых контактов.
Устройства на этих рисунках правильнее называть магнитными пускателями. Устройство под цифрой один предполагает возможность установку дополнительных модулей, например теплового реле (рисунок 2). На третьем рисунке блок «пуск-стоп» для управления двигателем с защитой от перегрева и схемой автоподхвата. Это блочное устройство — тоже называют магнитным пускателем.
А вот устройства на следующих рисунках правильнее называть контакторами:
Они не предполагают установку на них дополнительных модулей. Устройство под цифрой 1 имеет 4 силовых контакта, второе устройство имеет два силовых контакта, а третье -три.
В заключение скажем: обо всех названных выше отличиях контактора и магнитного пускателя полезно знать для общего развития и помнить на всякий случай, однако придётся привыкнуть к тому, что на практике эти устройства никто обычно не разделяет.
Устройство и принцип работы магнитного пускателя
Устройство контактора чем-то похоже на электромагнитное реле — оно так же имеет катушку и группу контактов. Однако контакты магнитного пускателя — разные. Силовые контакты предназначены для коммутации той нагрузки, которой управляет этот контактор, они всегда нормально открытые. Существуют еще дополнительные контакты, предназначенные для реализации управления пускателем (об этом речь пойдёт ниже). Дополнительные контакты могут быть нормально открытыми (NO) и нормально закрытыми (NC).
В общем случае устройство магнитного пускателя выглядит так:
Когда на катушку пускателя подаётся управляющее напряжение (обычно контакты катушки обозначаются А1 и А2), подвижная часть якоря притягивается к неподвижной и это приводит к замыканию силовых контактов. Дополнительные контакты (при наличии) механически связаны с силовыми, поэтому в момент срабатывания контактора они также меняют своё состояние: нормально открытые — замыкаются, а нормально закрытые, наоборот, размыкаются.
Схема подключения магнитного пускателя
Так выглядит простейшая схема подключения двигателя через пускатель. Силовые контакты магнитного пускателя KM1 подключены к клеммам электродвигателя. Перед контактором установлен автоматический выключатель QF1 для защиты от перегрузки. Катушка реле (А1-А2) запитана через нормально разомкнутую кнопку «Пуск» и нормально замкнутую кнопку «Стоп». При нажатии кнопки «Пуск» на катушку приходит напряжение, контактор срабатывает, запуская электродвигатель. Для остановки двигателя нужно нажать «Стоп» — цепь катушки разорвётся и контактор «расцепит» силовые линии.
Эта схема будет работать только если кнопки «пуск» и «стоп» — с фиксацией.
Вместо кнопок может быть контакт другого реле или дискретный выход контроллера:
Контактор можно включить и выключить с помощью ПЛК. Один дискретный выход контроллера заменит кнопки «пуск» и «стоп» — они будут реализованы логикой контроллера.
Схема «самоподхвата» магнитного пускателя
Как уже было сказано, предыдущая схема с двумя кнопками работает только если кнопки с фиксацией. В реальной жизни её не используют из-за её неудобства и небезопасности. Вместо неё используют схему с автоподхватом (самоподхватом).
На этой схеме используется дополнительный нормально открытый контакт пускателя. При нажатии на кнопку «пуск» и сработки магнитного пускателя дополнительный контакт КМ1.1 замыкается одновременно с силовыми контактами. Теперь кнопку «пуск» можно отпустить — её «подхватит» контакт КМ1.1.
Нажатие кнопки «стоп» разорвёт цепь катушки и вместе с этим разомкнётся доп. контакт КМ1.1.
Подключение двигателя через пускатель с тепловым реле
На рисунке изображён магнитный пускатель с установленным на него тепловым реле. При нагревании электродвигатель начинает потреблять больший ток — его и фиксирует тепловое реле. На корпусе теплового реле можно задать значение тока, превышение которого вызовет сработку реле и замыкание его контактов.
Нормально закрытый контакт теплового реле использует в цепи питания катушки пускателя и рвёт её при сработке теплового реле, обеспечивая аварийное отключение двигателя. Нормально открытый контакт теплового реле может быть использован в сигнальной цепи, например для того, чтобы зажечь лампу «авария» при отключении электродвигателя по перегреву.
Реверсивный пускатель
Реверсивный магнитный пускатель — устройство, с помощью которого можно запускать вращение двигателя в прямом и обратном направлениях. Это достигается за счёт смены чередования фаз на клеммах электродвигателя. Устройство состоит из двух взаимоблокирующихся контакторов. Один из контакторов коммутирует фазы в порядке А-В-С, а другой, например, А-С-В.
Взаимная блокировка нужна, чтобы нельзя было случайно одновременно включить оба контактора и устроить межфазное замыкание.
Схема реверсивного магнитного пускателя выглядит так:
Реверсивный пускатель может изменить чередование фаз на двигателе, коммутируя питающее двигатель напряжение через контактор КМ1 или КМ2. Обратите внимание, что порядок следования фаз на этих контакторов различается.
При нажатии Кнопки «Прямой пуск» двигатель запускается через контактор КМ1. При этом размыкается дополнительный контакт этого пускателя КМ1.2. Он блокирует запуск второго контактора КМ2, поэтому нажатие кнопки «Реверсивный пуск» ни к чему не приведёт. Для того чтобы запустить двигатель в обратном (реверсивном) направлении, нужно сначала остановить его кнопкой «Стоп».
При нажатии кнопки «Реверсивный пуск» срабатывает контактор КМ2, а его дополнительный контакт КМ2.2 блокирует контактор КМ1.
Автоподхват контакторов КМ1 и КМ2 осуществляется с помощью нормально открытых контактов КМ1.1 и КМ2.1 соответственно (см. раздел «Схема самоподхвата магнитного пускателя»).
Схема подключения магнитного пускателя
Для нормальной работы электродвигателей используются различные электронно-механические приборы, успешно выполняющие защитные и управляющие функции. Среди них широкое распространение получила схема подключения магнитного пускателя, конструктивно состоящая из электронных и механических устройств, системы блокировок и прочих элементов. Использование специальных кнопок делает возможным пуск агрегата в заданном направлении. Конструкция пускателя отличается простотой и надежностью эксплуатации.
Назначение магнитных пусковых устройств
Первоочередной функцией магнитных пускателей, используемых в электрических сетях, является своевременное включение и последующее выключение питающего напряжения в соответствии с рабочими режимами агрегата. Это полностью касается и моделей ПМЕ.
Рассматриваемые устройства выпускаются в двух вариантах:
- В приборе установлены нормально замкнутые контакты. В данном варианте питание к нагрузке подается постоянно, а отключение происходит лишь после срабатывания прибора.
- В пусковых устройствах задействованы нормально разомкнутые контакты. Такой вариант предусматривает подачу напряжения исключительно в процессе функционирования прибора.
В большинстве случаев используется именно второй вариант, поскольку пускатель непосредственно работает в течение очень короткого времени, а в основном он находится в стадии ожидания. Общее управление осуществляется различными типами контактов. Рабочие служат для подачи питающего напряжения, а вспомогательные выполняют сигнальные функции. Включение контактов производится кнопками – ПУСК, СТОП, ВПЕРЕД и НАЗАД.
Нередко магнитному пускателю присваивают название контактора. Такая постановка вопроса не совсем правильная, хотя назначение обоих приборов практически одно и то же. Оба аппарата предназначены для использования в силовых электрических цепях, а разница между ними определяется степенью защиты. Основная функция контактора заключается в его работе с электросетями, где присутствуют очень высокие токи, поэтому данные приборы оборудуются мощными камерами гашения дуги. Соответственно они отличаются большими размерами и весом.
Магнитные пускатели рассчитываются на небольшие величины токов – до 10 ампер, которые используются при эксплуатации всех типов электрооборудования.
Конструкция и работа пускателей
Конструктивно электромагнитный прибор содержит в себе две главные детали – магнитопровод пускателя с катушкой индуктивности. При дальнейшем рассмотрении видно, что магнитопровод разделяется на две составные части, изготовленные в виде буквы Ш. Обе детали устанавливаются и закрепляются зеркально, напротив друг друга. Магнитопровод снизу фиксируется в неподвижном положении, а средняя часть представляет собой сердечник, находящийся внутри катушки индуктивности.
Общим параметрам катушки полностью соответствуют технические характеристики пусковых устройств. Они могут рассчитываться и применяться с малыми токами – 12, 24 и 110 вольт, а для большинства подобных устройств применяется схема подключения магнитного пускателя на 220 В или 380 В.
Подвижной является деталь магнитопровода, установленная сверху. На ней закрепляются подвижные контакты, через которые выполняется подключение непосредственно к двигателю. Подача питающего напряжения осуществляется в направлении неподвижных контактов, закрепленных на самом корпусе прибора. Первоначальное положение контактов будет разомкнутым, зафиксированным с помощью пружины. На данном этапе питание не будет поступать к нагрузке.
Когда к магнитному пусковому устройству, в том числе ПМЕ-211, подается питание, внутри катушки индуктивности начинается движение электрического тока. Под его воздействием происходит генерация электромагнитного поля. Сила поля сжимает пружину и начинает притягивать движущийся элемент магнитопровода. В результате такого воздействия, контакты замыкаются, и через них питание подключается и поступает к нагрузке, после чего она начинает работать.
После того как питание окажется отключенным, действие электромагнитного поля прекращается, и верхняя деталь под влиянием пружинной силы совершает переход в первоначальную позицию. Контакты отключаются, и ток к нагрузке перестает поступать. По такому же принципу функционирует обычная схема подключения для магнитного пускателя.
Электрическая цепь разрывается кнопкой со специальными контактами, выполняющими размыкание. Их совместное действие осуществляется через кнопочный пост, оборудованный двумя контактными управляющими парами – нормально открытыми и нормально закрытыми. Универсальность действия кнопочного управления позволяет мгновенно переводить агрегат в нужное состояние, в том числе и на реверсивный ход.
Варианты подключения пусковых устройств на 220 и 380 вольт
Как подключить магнитный пускатель к сети на 220 вольт (рис. 1). Работа пускателя будет происходить следующим образом. Поступление тока на катушку КМ 1 наблюдается через тепловое реле и клеммы, объединенные в общую кнопочную цепь SB 2 и SB 1. Они соответствуют действиям ПУСК и СТОП, выполняя включающую и выключающую функцию.
С нажатием кнопки ПУСК, начинается движение электротока внутри катушки. Одновременно с этим, сердечник пускателя воздействует на якорь и притягивает его к себе. В конечном итоге, подвижные контакты замыкаются, и сетевое напряжение на 220В идет к нагрузке. После возврата кнопка ПУСК она становится отпущенной, а цепь продолжает оставаться замкнутой за счет того, что параллельно с ней установлен блок-контакт КМ 1, оборудованный замкнутыми контактами.
Нажатием кнопки СТОП начинается короткий период отсутствия напряжения, а позиция подвижных контактов принимает свой первоначальный вид. По такому же принципу осуществляется действие теплового реле Р, разрывающего нулевой провод N, подведенный к катушке.
Подсоединение пускового механизма к электросети на 380 вольт (рис. 2), в общем то аналогично предыдущему варианту. Здесь будет лишь другая форма подаваемого напряжения, поступающего в катушку. Для его подачи используются две фазы L1 и L2, а для первого варианта 220 В это были фаза L3 и ноль. Соединение фазы L1 с катушкой осуществляется напрямую, а со второй фазой L2 – через имеющиеся кнопки, а также через коммутацию теплового реле. Все задействованные кнопки соединяются с использованием последовательной схемы.
Данная схема подключения магнитного пускателя на 380 В работает следующим образом. После того как выполнено нажатие кнопки ПУСК и включилась кнопка теплового реле, напряжение в фазе L2 подходит к катушке пускателя. Начинается втягивание сердечника и замыкание контактной группы, предусматривающей работу с определенным агрегатом. Вследствие этого, в цепи начинает двигаться ток 380В.
Использование тепловых реле вместе с магнитными пускателями
Возможность сработки теплового реле (1) предусмотрена на случай создания аварийной ситуации. Контакт цепи (4) разрывается с последующим отсоединением катушки и возвратом сердечника в первоначальное состояние специальными возвратными пружинами. После такого отключения контактов, на аварийно-опасном участке снимается опасное напряжение.
Подключение магнитного пускателя совместно с тепловым реле обеспечивает надежную защиту электрических агрегатов от возможных перегрузок. Эти приборы служат эффективным дополнением к автоматам, биметаллические пластинки которых не всегда могут защитить во время аварии. Хотя, принцип работы теплового реле такой же, как и у теплового элемента автоматического защитного выключателя. Однако, тепловое реле не производит самостоятельного отключения, а лишь подает установленный сигнал на выполнение этой операции. Его необходимо точно и грамотно распознать, и вовремя применить на практике.
Тепловое реле, оборудованное силовыми контактами, может быть напрямую подключено к магнитному пусковому устройству, без использования проводников. Тем не менее, продукция разных производителей может не совпадать, не подходить и не взаимодействовать между собой.
Каждое тепловое реле оборудуется двумя группами контактов, независимых друг от друга – нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми. Для разрыва цепи используется замкнутый контакт, действующий через кнопку СТОП. Все рабочие контакты присутствуют в схеме, предназначенной для управления. Они подключаются непосредственно возле катушки, но могут размещаться и в прочих удобных местах.
Процесс срабатывания теплового реле внешне совершенно незаметен. Возврат в первоначальное состояние осуществляется посредством небольшой кнопки, расположенной на панели. Перекидывать контакты нужно не сразу, а лишь после того как реле остынет, в противном случае не произойдет их надежной фиксации. Перед самым первым использованием кнопку рекомендуется нажать, во избежание неосторожных переключений при транспортировке.
Как подключается кнопочный пост
Кнопочный пост играет ведущую роль в процессе выполнения управляющих функций в отношении магнитного пускателя. В связи с этим, его конструкцию и принцип работы следует рассмотреть более подробно. Представленная схема включает в себя дополнительные кнопки. Нажимая на них, можно поочередно осуществлять включение и остановку двигателя.
Схема подключения кнопки СТОП в управляющую цепочку выполняется в последовательном варианте, а для кнопки ПУСК предусмотрено параллельное подключение. Вся конструкция состоит из двухкнопочного поста с функциями пуска и отключения. Он включает две пары контактных групп, состоящих из нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов.
Напряжение на кнопки подается через клеммы, установленные внутри силовых контактов магнитного пускателя. Вначале ток поступает на кнопку СТОП, затем продолжает путь по нормально замкнутому контакту и двигается по перемычке к кнопке ПУСК. Когда кнопка включения ПУСК оказывается нажатой, это приводит к замыканию нормально замкнутого контакта. Таким образом, напряжение доходит до нужного места, что вызывает срабатывание катушки и втягивание сердечника под влиянием электромагнитного поля. После этого в действие вступают силовые и вспомогательные контакты, обведенные на представленной схеме пунктиром.
Использование вспомогательного блок-контакта позволяет выполнить шунтирование контакта пусковой кнопки, чтобы при ее отпускании прибор оставался во включенном состоянии. Магнитный пускатель может быть отключен через кнопку СТОП, при этом с управляющей катушки убирается напряжение, и пружины возвращают контакты в первоначальное положение.
Схема подключения: рабочая или нет
После выполнения всех соединений рекомендуется проверить, как будет функционировать собранная схема подключения пускателя. Данная процедура выполняется без подключения нагрузки, то есть силовые клеммы, расположенные снизу, остаются свободными. Таким образом, оборудование будет в безопасности в случае возникновения каких-либо проблем.
С помощью автоматического выключателя к объекту испытаний подается напряжение. До запуска, на все время монтажа, электрическая сеть полностью обесточивается. После того как вновь подано напряжение, пускатель не должен включаться самостоятельно. При правильном подсоединении он соблюдает свое исходное положение.
Далее нажимается пусковая кнопка, а затем должно произойти включение прибора. Если же такого не произошло, следует проверить, в каком положении находятся контакты у кнопки СТОП, которые должны быть в замкнутом состоянии. Кроме того, нужно проверить тепловое реле. Диагностирование предполагаемой неисправности выполняется однополюсным указателем напряжения, определяющего наличие или отсутствие фазы на участке между кнопками СТОП и ПУСК.
Если при отпущенной кнопке ПУСК магнитное действие не наблюдается, контакты не фиксируются, а отпадают, следовательно, все дело в их неправильном подключении. Они подключаются параллельно с кнопкой запуска и фиксируются во включенном состоянии после нажатия на подвижный элемент магнитопровода. Проверка теплового реле происходит следующим образом. После включения пускателя от контактов реле аккуратно отсоединяется какой-либо проводник. В этом случае контакты не держатся и отпадают.
