Как выбрать магнитный пускатель и автоматический выключатель для асинхронного двигателя
На примерах рассмотрен принцип выбора магнитного пускателя для управления электродвигателем и автоматического выключателя для его защиты от токов короткого замыкания и перегрузки.
Содержание статьи
Для пуска, реверсирования, принудительной остановки противотоком асинхронных электродвигателей электрики используются контакторы и магнитные пускатели. От правильности выбора коммутационной аппаратуры зависит, как и безотказность системы в целом, так и электробезопасность обслуживающего персонала.
Выбор пускателя и избыточным коммутируемым током ведет к большим финансовым затратам, при его коммутации слышны шлепки большей громкости, чем те что издают маленькие пускатели.
Недостаточные по коммутируемой мощности пускатели долго не прослужат, будут греться, и подгорать клеммники и контакты. В результате переходное сопротивление контакта будет расти до тех пор, пока контакт не исчезнет полностью, что приведет к преждевременной замене аппарата.
Автоматические выключатели также должны быть правильно подобраны, особенно при тяжелом пуске двигателя. Слишком чувствительный автомат будет выбивать при пуске, а если он наоборот взят с излишним запасом по току, то в аварийной ситуации может и не отреагировать, что приведет к повреждению кабеля, обмотки двигателя вплоть до возгорания.
Пуск для электродвигателя сопровождается повышенным током в период разгона его до номинальных оборотов, в случае перегрузки и нехватки мощности двигателя для вращения исполнительных механизмов возможно пониженное число оборотов с повышенными токами, в плоть до того, что он вообще не начнет раскручиваться. И наоборот если мощность двигателя избыточна, то потребляемый им ток будет ниже номинального.
Из-за вышеперечисленных причин и появляется необходимость правильного подбора пусковой и защитной аппаратуры в виде магнитных пускателей, контакторов, тепловых реле и автоматических выключателей.
Автоматические выключатели устанавливаются до магнитного пускателя, чтобы в случае необходимости полностью обесточить систему, как силовую цепь, так и цепь управления (питания катушки).
Вместо автоматических выключателей могут использоваться плавкие вставки или предохранители, но в последнее время такие решения встречаются реже, чем раньше. Это усложняет обслуживание и вызывает необходимость иметь в запасе хотя бы комплект предохранителей.
Выбор магнитного пускателя
Магнитные пускатели выпускаются на определенный номинальный ток, из ряда: 6.3 – 10 – 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250. Интересно, что линейка номиналов пускателей соотвествует золотому сечению. Еще ему соотвествуют стандартные значения сечения проводов. Подробнее об этом смотрите здесь: Какая связь между сечениями проводов и популяцией кроликов
Схемы магнитных пускателей ПМЛ:
Часто магнитные пускатели разделяют не по токам, а по величинам от 0 до 7, чем больше ток (или величина пускателя) тем больше его габариты и площадь контактов (0 — 6, 3, 1 — 10, 2 — 25, 3 — 40 и т.д.). Опытный электромонтер может отличить по размеру корпуса, конструкции дугогасителя и габаритам контактных площадок примерный коммутируемые ток и напряжение.
Однако если номинальный ток пускателя соответствует току двигателя, это еще не значит, что их можно использовать в паре. Если такое понятие как категория применения, она характеризует режим работы коммутируемой аппаратуры, частоту и условия коммутации. Иначе говоря – это способность переносить пусковые токи. Пусковые токи асинхронного двигателя могут превышать номинальные и в 10 раз, это зависит от условий пуска, напряжения в сети и прочих факторов.
Категории применения обозначаются: «АС-номеркатегории». Сводная таблица величин и категорий применения для магнитных пускателей расположена ниже.
Из неё нас интересует строка «АС-3 – управления двигателями с короткозамкнутым ротором (пуск, отключение без предварительной остановки)». Из этого очевидно, что коммутационные аппараты с такой категорией созданы для того, что бы включать и отключать электродвигателя. Они выдерживают прямой пуск.
Далее нужно определиться с номинальным током пускателя. Для этого нам нужно знать технические характеристики коммутируемого двигателя, а именно:
cos Ф – коэффициент мощности,
P – мощность двигателя номинальная;
U – рабочее напряжение (коммутируемое);
Тогда номинальный ток пускателя равен:
Для быстрых расчетов иногда применяют другую методику, когда мощность двигателя умножают на 2 и получают номинальный ток (приблизительно).
Далее нужно определить пусковой ток, в справочниках это указывается либо как «k» либо как «Iп/Iн». Это кратность или соотношение пускового тока к номинальному. Показывает, насколько ток в момент пуска превышает номинальную величину.
Пускатель с категорией применения АС-3 может коммутировать ток в 5-7 раз больше чем номинальный, для чего это сказано я покажу при расчетах ниже.
Выбираем пускатель
Допустим, у нас есть асинхронный двигатель с мощностью 2.2 кВт типа 4АМ100L6У3. На его шильдике написано, что кпд 81.0%, коэффициент мощности – 0.73, в интернете я нашел его технические данные, чтобы узнать кратность пускового тока, она оказалась – 5.5
1. Быстрый способ: IН=2.2*2 = 4.4А
2. Сложный способ: IНОМ=2200/(380*0.81*0.73*1.73)=5.6А
Результаты такого расчета дали больший ток.
Теперь считаем пусковой ток: IП=5.6*5.5=30.8А
Подбираем пускатель, с номинальным током более чем 5.6 А, с категорией применения АС-3. В результате обзора рынка, нам подходит пускатель ПМЕ 111 на 10А с тепловым реле.
Выбор автоматического выключателя
Автомат может сработать при пуске или затяжном пуске электродвигателя, когда потребляемый ток значительно превышает максимальный. В автоматическом выключателе за защиту отвечают два узла:
1. Электромагнитный расцепитель. Срабатывает при пиковом токе перегрузке. Этот ток зависит от типа автомата.
2. Тепловой расцепитель. Срабатывает при незначительном но длительном превышении номинального тока.
Номинальный ток двигателя у нас 5.6 А, значит нам нужен автомат не меньше этого значения. Типы автоматов куказывают на доустипое превышение по току в пике:
тип D – 10-50 раз.
Виды защитных характеристик автоматических выключателей
Пример выбора автоматического выключателя
Так как у нас пусковой ток в 5.5 раз больше чем номинальный, это значит что нам подходит автомат типа С и D. Например, автоматический разъединитель EZ9F34306 Schneider Easy9, рассчитан на 6 А и его тип C, позволит выдержать пусковые токи до 60 А.
Но такой автомат будет работать на пределе да и реальная уставка по току может быть ниже 5.5, т.к. тип С находится в пределах 5-10, нужен запас по току хотя бы в 20%.
Поэтому лучше установить автоматический выключатель на тот же ток или немного больший, но типа D, например ИЭК 6-8А ВА47-29
Или на ток 10А с типом C, например PL4-C10/3 Moeller / Eaton
Требования к автомату заключаются в том, чтобы он стабильно выдерживал номинальный ток, и его не выбило при пуске. Если планируется режим работы двигателя с частыми включения и выключениями лучше использовать автомат типа D, он менее чувствителен к всплескам тока.
Приниципы выбора других электрических аппаратов:
Эксплуатация и ремонт электрических аппаратов:
Заключение
Автоматический выключатель нужен для защиты питающего кабеля и дополнительной защиты двигателя, в случае затяжного пуска или заклинивания вала, дополнительно лучше использовать тепловую защиту. Магнитный пускатель должен выдерживать как напряжение, так и ток, который он будет коммутировать.
Электродвигатель должен быть исправен, отсутствовать витковые замыкания, а его вал должен свободно вращаться. В случае пуска двигателя под нагрузкой лучше брать коммутационную аппаратуру с запасом до 2-х раз для уменьшения вероятности преждевременного подгорания контактов и ложных срабатываний автоматического выключателя.
Питающий кабель должен соответствовать номинальному току, с учетом пусковых токов, как и способ соединения кабеля (использование гильз, наконечников, клеммников и прочего). Состояние всех соединений должно быть в норме – отсутствовать окислы, нагар и прочие механические дефекты, которые могут уменьшить площадь прилягания контакта.
Магнитные пускатели
Устройства, которые предназначены (основное их назначение) для автоматического включения и отключения трехфазных электрических двигателей от сети, а также их реверсирования называют магнитными пускателями. Как правило, они используются для управления асинхронными электродвигателями с напряжением питания до 600 В. Пускатели могут быть реверсивные и не реверсивные. Кроме того, в них довольно часто встраивается тепловое реле для защиты электрических машин от перегрузки по току в длительном режиме.
Магнитные пускатели могут выпускаться в различных исполнениях:
- Реверсивные;
- Не реверсивные;
- Защищенного типа – устанавливаются в помещениях, где в окружающей среде не содержится большого количества пыли;
- Пыленепроницаемые – устанавливаются в местах, где они не будут подвергаться прямому воздействию на них солнца, дождя, снега (при наружном размещении располагаются под навесом);
- Открытого типа – предназначены для установки в местах, защищенных от попаданий посторонних предметов а также пыли (шкафы электрические и прочее оборудование)
Устройство магнитного пускателя
Устройство магнитного пускателя довольно простое. Он состоит из сердечника, на котором помещена втягивающая катушка, якоря, пластмассового корпуса, механических индикаторов включения, а также основных и вспомогательных блок – контактов.
Принцип работы магнитного пускателя
Давайте рассмотрим на примере, показанном ниже:
При подаче напряжения на катушку пускателя 2, протекающий в ней ток притянет якорь 4 к сердечнику 1, следствием чего станет замыкание силовых контактов 3, а также замыкание (или размыкание в зависимости от исполнения) вспомогательных блок контактов, которые в свою очередь, сигнализируют в систему управления о включении или отключении устройства. При снятии напряжения с катушки магнитного пускателя под действием возвратной пружины контакты разомкнутся, то есть вернутся в свое начальное положение.
Принцип работы реверсивных магнитных пускателей такой же как и не реверсивных. Отличие заключается в чередовании фаз, которые подключает к пускателям (А – В – С одно устройство, С – В – А другое устройство). Это условие необходимо для выполнения реверса двигателя переменного тока. Также при реверсивном включении магнитных пускателей предусматривается блокировка одновременного включения устройств, чтоб избежать короткого замыкания.
Схемы включения магнитных пускателей
Одна из простейших схем подключения магнитного пускателя показана ниже:
Принцип работы данной схемы довольно прост: при замыкании автоматического выключателя QF собирается схема питания катушки магнитного пускателя. Предохранитель PU обеспечивает защиту схемы управления от коротких замыканий. При нормальных условиях контакт тепловых реле Р замкнут. Итак, для запуска асинхронника нажимаем кнопку «Пуск», цепь замыкается, через катушку магнитного пускателя КМ начинает протекать ток, сердечник втягивается, тем самым замыкая силовые контакты КМ, а также блок контакт БК. Блок контакт БК нужен для того, чтоб замкнуть цепь управления, поскольку кнопка после того как ее отпустят, вернется в исходное положение. Для остановки этой электродвигателя достаточно нажать кнопку «Стоп», которая разберет схему управления.
При длительном токе перегрузке сработает тепловой датчик Р, который разомкнет контакт Р, и это тоже приведет к остановке машины.
При схеме включения приведенной выше следует учесть напряжение номинальное катушки. Если напряжение катушки 220 В, а двигателя (при соединении в звезду) 380 В, то данную схему употреблять нельзя, а можно применить с нейтральным проводником, а если в обмотки двигателя соединены треугольником (220 В), то данная система вполне жизнеспособна.
Схема с нейтральным проводником:
Единственное отличие этих схем включения, что в первом случае питание системы управления подключено к двум фазам, а во втором к фазе и нейтральному проводнику. При автоматическом управлении системой пуска вместо кнопки «Пуск» может включатся контакт из системы управления.
Посмотреть как подключить не реверсивное магнитное пусковое устройство вы можете здесь:
Реверсивная схема включения показана ниже:
Эта схема более сложная, чем при подключении не реверсивного устройства. Давайте рассмотрим принцип ее работы. При нажатии кнопки «Вперед» происходят все описанные выше действия, но как вы видите из схемы, перед кнопкой вперед появился нормально замкнутый контакт КМ2. Это нужно для выполнения электрической блокировки одновременного включения двух устройств (избежание короткого замыкания). При нажатии кнопки «Назад» во время работы электропривода ничего не произойдет, так как контакт КМ1 перед кнопкой «Назад» будет разомкнут. Для произведения реверса машины необходимо нажать кнопку «Стоп» и только после отключения одного устройства можно будет включить второе.
И видео подключения реверсивного магнитного пускового устройства:
Советы по монтажу магнитных пускателей
При монтаже магнитных пусковых устройств с тепловыми реле необходимо устанавливать с минимальной разностью температур окружающей среды между электродвигателем и магнитным пусковым устройством.
Нежелательна установка магнитных устройств в местах подверженных сильным ударам или вибрациям, а также рядом с мощными электромагнитными аппаратами, токи которых превышают 150 А, так как они при срабатывании создают довольно большие удары и толчки.
Для нормальной работы теплового реле температура окружающей среды не должна превышать 40 0 С. Также не рекомендуется установка рядом с нагревательными элементами (реостаты) и не устанавливать их в наиболее нагреваемых частях шкафа, например вверху шкафа.
Сравнение магнитного и гибридного пускателя:
Электромагнитный пускатель 380В: устройство, правила подключения и рекомендации по выбору
Электромагнитный пускатель – устройство, очень часто являющееся составляющей деталью электрических схем. Как правило, используется трехфазный электромагнитный пускатель 380В в схемах управления электромоторами. Однако кроме коммутации цепей электродвигателя, этот же элемент может успешно применяться для других целей.
Рассмотрим типовое устройство и принцип действия электроприбора. Кроме того, обозначим критерии выбора пускателия, расшифруем его маркировку и опишем нюансы подключения ЭМП к электрической цепи.
Особенности конструкции ЭМП
Конструкция электромагнитного пускателя (ЭМП) не отличается высокой сложностью исполнения. Но этот фактор никак не снижает надежности прибора.
Как устроен данный прибор?
Критерий надежности, по большей части, устанавливается правильным подключением цепей и точным выбором нагрузки.
Если эти критерии соблюдаются, прибор в большинстве случаев действует безупречно длительное время.
Классическое исполнение включает в себя следующие элементы:
- Корпус разборный из двух половин.
- Катушка индуктивности.
- Магнитопровод.
- Коммутирующее подвижное шасси.
- Группа контактов основных.
- Группа контактов вспомогательных.
Элементом магнитного пускателя, отвечающим за организацию коммутации силовой цепи, выступает подвижное шасси, объединенное с одной частью (подвижной) магнитопровода.
Само шасси выполнено из диэлектрического материала, а в качестве замыкающих контактов используются металлические (латунные) пластины. По концам пластин расположены контактные пятачки, выполненные из тугоплавких металлов, обычно это сплав серебра.
Неподвижная часть магнитопровода жёстко крепится внутри второй половины корпуса электромагнитного пускателя. На эту часть магнитопровода одевается катушка индуктивности и устанавливается пружина возврата.
Вторая часть корпуса прибора также наделяется контактами силовой и вспомогательной групп. Эти контакты закреплены на корпусе жестко при помощи винтов.
Устройство стандартного магнитного пускателя предполагает объединение двух половин корпуса, в результате чего объединяются также в единую конструкцию две половины Ш-образного магнитопровода.
При этом, за счёт пружины возврата, между половинами магнитопровода остается небольшой зазор, основные контактные группы в таком положении остаются разорванными.
Принцип действия ЭМП
Принцип действия прибора основан на эффекте электромагнитной индукции. Если на катушке, расположенной внутри пускателя, нет напряжения, магнитопровод остаётся в положении «с зазором», главные контакты разорваны.
Когда же через катушку пропускается электрический ток, под действием магнитного поля вторая (подвижная) часть магнитопровода преодолевает силу пружины и притягивается к первой (неподвижной) части.
Соответственно, главные контактные группы пускателя замыкаются пластинами подвижного шасси.
Обратный процесс очевиден – когда напряжение снимается с терминалов катушки индуктивности, магнитное поле прекращает действие, под силой пружины возврата подвижное шасси и вторая часть магнитопровода отталкиваются. Соответственно, магнитный пускатель возвращается в состояние разрыва контакта.
Следует отметить – исходя из конфигурации электроприбора, схема контактных групп может иметь самое разное строение. Особенно касательно вспомогательных контактов, которые могут находиться в замкнутом или разомкнутом состоянии в противовес состоянию главных контактов прибора.
Особенностью современных конструкций магнитных пускателей является модернизация схемы управления катушкой индуктивности.
Если исполнением прежних «устаревших» приборов предполагалась прямая подача напряжения на катушку, взятого от одной из фаз, теперь всё чаще используются электронные схемы.
Так, например, продукты известной компании «ABB» оснащаются электронной схемой стабилизации напряжения, подводимого к терминалу катушки индуктивности магнитного пускателя.
Управлению катушкой через электронную схему характерно то, что переменное напряжение предварительно выпрямляется и затем формируется импульсный сигнал. Такой подход обеспечивает увеличение срока службы и улучшение стабильности действия.
Как правильно подобрать электромагнитный пускатель
Учитывая несколько широкий ассортимент изделий подобного рода, который присутствует на коммерческом рынке, правила подбора становятся более чем актуальными для конечного пользователя.
Технические параметры прибора
Точный и правильный выбор магнитного пускателя на 380 вольт, к примеру, для электродвигателя, обеспечит бесперебойную работу мотора, и главное, — безопасность электрической системы.
Подбирается конкретный прибор, конечно же, исходя из технико-эксплуатационных параметров предполагаемой к подключению нагрузки. Существенное влияние на правильный выбор оказывает и принадлежность изделия к тому или иному бренду.
Следует отметить – на рынке присутствует достаточно высокий процент продукции низкого качества. Поэтому бренд, в этом случае, является важным критерием подбора.
Маркировка и тип крепления изделий
Каждый прибор, во всяком случае, фирменный, имеет соответствующую маркировку непосредственно на корпусе. Опираясь на технические сведения, содержащиеся в маркировке, достаточно просто выбрать коммутационное устройство в точном соответствии с требуемыми параметрами.
Так, коммутационные устройства той же фирмы «ABB» имеют примерно следующую систему маркировки:
А-26-30-10
Расшифровывается строка кодировки следующим образом:
- «А» — буквенное обозначение указывает на тип прибора;
- «26» — второй цифровой маркер определяет номинальный ток в амперах;
- «30» — третье обозначение указывает число силовых контактов;
- «10» — последнее число характеризует число вспомогательных контактов.
При этом для двух последних позиций списка характерным является разделение цифр. То есть, если указывается цифра «30», это означает наличие трех (3) нормально открытых контактов и отсутствие (0) нормально закрытых контактов.
Аналогичная расшифровка и для цифрового кода (10), указывающего на дополнительные контактные группы.
Подбирая исполнение магнитного пускателя на 380В под соответствующие цели, следует обратить внимание на технику крепления прибора.
Как правило, значительная доля устройств современной конфигурации выполняется с учётом установки на DIN-рейке. Но также существуют конструктивные исполнения приборов под крепление традиционным образом – винтами.
Нюансы подключения ЭМП в составе схемы
Классическая схема подключения ЭМП не выделяется особыми сложностями. Фактически, если не учитывать вспомогательные группы контактов, требуется подключать три основных линии — в схеме 380 вольт присутствует три фазы.
В общей сложности – это 6 контактов – три входных и три выходных, плюс два контакта цепи катушки индуктивности.
Однако реальное включение в электрическую цепь зачастую сопровождается довольно сложной схематикой, где участвует большое число вспомогательных контактов.
Как правило, современные схемы включения тех же электромоторов предполагают дополнительный ввод устройств защиты — тепловое реле и другие.
Выполняя подключение цепей к ЭМП, рассчитанному на 380В следует придерживаться следующих правил:
- подключать при полном отсутствии напряжения;
- входные цепи подключать через автоматический выключатель;
- использовать сечение провода, оптимально подходящее под контакт;
- выполнять затяжку винтов до упора, но без применения чрезмерной силы;
- проверять целостность обмотки катушки (омметром) перед подключением линии питания;
- проверять сводный ход подвижного шасси после выполнения всех подключений.
Как правило, коммутационные приборы подобного типа устанавливаются внутри шкафа, предназначенного под монтаж электрических линий. Исполнение шкафа — с дверкой для удобства обслуживания и ограничения доступа посторонних лиц.
Выводы и полезное видео по теме
Полноценный информативный расклад по магнитному пускателю через видеоролик, записанный известной торговой компанией электронных компонентов.
Автор ролика подробно и в доступной форме раскрывает сущность коммутационного устройства:
Устройства коммутации, подобные электромагнитному пускателю для трехфазных сетей, находят применение в промышленной, хозяйственной и бытовой сфере довольно часто. Поэтому полезно своевременно изучить информацию относительно таких приборов – как с ними работать, как подключать, как определять под установку и т.д.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по выбору и подключению электромагнитного пускателя? Можете оставлять комментарии к публикации, участвовать в обсуждениях и делиться собственным опытом использования таких устройств. Форма для связи находится в нижнем блоке.
