В традиционной схеме питание силовой части осуществляется от трехфазного переменного электрического напряжения, состоящего из трех фаз: А, B и C. В случае использования однофазного напряжения будет задействовано всего две клеммы.
Магнитный пускатель: назначение, устройство, схемы подключения
Назначение магнитных пускателей и контакторов похоже, однако между ними все же имеются важные различия. Принцип их работы идентичен, поскольку оба типа устройств функционируют на основе электрического магнита. Эти устройства разработаны для эксплуатации в цепях постоянного тока с напряжением до 440 В, а также в схемах переменного тока с параметрами до 600 В. Оба типа содержат:
- Рабочие (силовые) контакты, предназначенные для управления нагрузкой.
- Вспомогательные (управляющие) контакты, которые служат для функционирования сигнализирующих устройств.
На первый взгляд, кажется, что между ними нет отличий, но различия действительно существуют и они весьма значительны. Пускатели предназначены для работы с малыми токами, не превышающими 10 А, тогда как контакторы предназначены для управления электрическими цепями, где токи могут достигать сотен ампер. Исходя из этого, их конструкция может отличаться из-за наличия дугогасящих камер, призванных улавливать и гасить электрическую дугу, возникающую при размыкании контактов.
В дополнение, пускатели обычно изготавливаются в герметичных корпусах, выполненных из прочного пластика, в то время как контакторы часто не имеют корпуса (в большинстве случаев), что обязывает их устанавливать в защищенных помещениях или шкафах, куда получают доступ только уполномоченные сервисные специалисты. Также необходимо обязательно защищать контакторы от воздействия влаги, пыли и других загрязняющих факторов.
Магнитные пускатели в первую очередь предназначены для включения и выключения асинхронных трехфазных электродвигателей. В связи с этим они оснащены тремя парами рабочих контактов, а также вспомогательными контактами, которые обеспечивают подачу питания на пускатель во время работы. Эти универсальные функциональные возможности позволяют использовать магнитные пускатели для управления работой различных устройств, находящихся на значительном расстоянии.
Поскольку принципы их работы схожи, многие часто именуют пускатели малогабаритными контактами. Это название особенно распространено в прайсах на оборудование, хотя реализуемые среди специалистов четкие отличия между контактами и пускателями ранее имели важное значение. На практике даже профессиональные электрики чаще всего консультировали по вопросам пускателей.
Принцип работы и устройство
Для полного понимания работы пускателя важно разобраться в принципе его работы и устройстве, что поможет лучше освоить схемы подключения. Основой конструкции является электрический магнит, состоящий из подвижной и неподвижной частей. Магнитопровод имеет Ш-образную форму, при этом он разрезается пополам и устанавливается, обращая ноги друг к другу.
Как правило, нижняя часть магнитопровода является неподвижной и надежно закреплена на корпусе устройства. Верхняя часть, напротив, подвижна и установлена на пружинах, которые автоматически отключают пускатель в случае отсутствия рабочего напряжения на катушке. Замечу, что пускатели выпускаются для различных рабочих напряжений, начиная от 12 и заканчивая 380 вольт. Катушки легко заменяются, что означает, что пускатели являются достаточно ремонтопригодными; наиболее уязвимым элементом считается именно катушка. Помимо этого, у пускателей имеются подвижные и неподвижные контакты, как силовые, так и управляющие. Подвижные контакты расположены на подвижной части магнитного пускателя.
Когда катушка неenergized, подвижные контакты находятся в разомкнутом состоянии благодаря действию пружины. При нажатии кнопки «Пуск» на катушку подается напряжение, что приводит к притяжению подвижной части сердечника, а вместе с ней и подвижных контактов. В результате они соединяются с неподвижными контактами, образуя электрическую цепь; это позволяет подать рабочее напряжение на управляемое устройство (например, электродвигатель), запускающее его. Это можно увидеть на следующем изображении.
На фотографии представлено разобранное устройство.
Когда пользователь нажимает кнопку «Стоп», напряжение на катушке исчезает, и верхняя, подвижная часть возвращается в исходное состояние благодаря действию пружины. Контакты размыкаются, и электрическая цепь разрывается, что также приводит к исчезновению напряжения на электродвигателе и его остановке. Электромагнит может срабатывать как при постоянном, так и при переменном напряжении, главное — чтобы катушка была рассчитана на требуемое рабочее напряжение.
Существуют пускатели с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами, причем последние являются наиболее распространенными и востребованными.
Кнопка Стоп
Кнопка «Стоп» обычно выделяется красным цветом. В ее конструкции используется размыкающий (нормально замкнутый) контакт, через который проходит напряжение питания в схему управления пускателем.
В начальном состоянии, когда кнопка не нажата, подвижный контакт кнопки под действием пружины замыкает два неподвижных контакта, соединяя их. Если кнопка находится в электрической цепи, то в этот момент через нее протекает ток.
Когда необходимо разомкнуть цепь, кнопку нажимают; подвижный контакт отходит от неподвижных, и цепь размыкается.
При отпускании кнопки она снова возвращается в исходное положение благодаря усилию пружины, которая поддавливает подвижный контакт. Таким образом, он замыкает вновь два неподвижных контакта. На рисунке показаны контакты кнопки в двух состояниях — нажатом и не нажатом.
Кнопка Пуск
Как правило, кнопку «Пуск» окрашивают в черный или зеленый цвета. В этой кнопке используется замыкающий (нормально разомкнутый) контакт, когда он замыкается, через кнопку начинает проходить электрический ток.
Особенности конструкции ЭМП
Конструкция электромагнитного пускателя (ЭМП) не отличается особой сложностью, однако это не сказывает на надежности прибора.
Как устроен данный прибор?
Критерий надежности устройства в значительной мере зависит от правильного соединения цепей и точного выбора нагрузки.
При соблюдении этих условий пускатель может работать безупречно на протяжении длительного времени.
Классическое исполнение электромагнитных пускателей нашло широкое применение в сфере электроснабжения. Существует множество вариантов исполнения таких устройств, которые отличаются между собой по форме и размерам.
Классическая модель включает в себя следующие компоненты:
- Разборный корпус, состоящий из двух половин.
- Катушка индуктивности.
- Магнитопровод.
- Подвижное шасси для коммутации.
- Основная группа контактов.
- Вспомогательная группа контактов.
Подвижное шасси служит элементом магнитного пускателя, который организует коммутацию силовой цепи и объединяется с одной из частей (подвижной) магнитопровода.
Подвижное шасси выполнено из диэлектрического материала, а замыкающими контактами служат металлические (латунные) пластины. На концах пластин расположены контактные пятачки, которые изготавливаются из тугоплавких металлов, часто из сплавов серебра.
На изображении представлено разобранное коммутационное электрического устройства с полным набором деталей. Это простая классическая модель, в то время как более современные устройства обладают более сложным исполнением.
Неподвижная часть магнитопровода жестко прикрепляется внутри второй половины корпуса ЭМП. На эту часть ставится катушка индуктивности и фиксируется пружина возврата.
Вторая половина корпуса также награждена контактами силовой и вспомогательной групп. Эти контакты жестко закреплены на корпусе с помощью винтов.
На фотографии демонстрируется контактная силовая группа одной из конструкций пускателя в классическом исполнении. Тем не менее, конструкция таких приборов отличается разнообразием форм, что не позволяет точно указать на конкретные детали.
Устройство стандартного магнитного пускателя предполагает соединение двух половинок корпуса, что приводит к объединению двух частей Ш-образного магнитопровода.
При этом за счет пружины возврата между половинками магнитопровода остается небольшой зазор, в таком положении основные контактные группы продолжают оставаться разомкнутыми.
Принцип действия ЭМП
Принцип работы устройства основан на эффекте электромагнитной индукции. Если на катушке пускателя отсутствует напряжение, магнитопровод остается в положении с зазором, а главные контакты разомкнуты.
Как правильно подобрать электромагнитный пускатель
Учитывая широкий ассортимент различных изделий подобного типа на коммерческом рынке, правила их выбора становятся крайне важными для конечного пользователя.
Технические параметры прибора
Правильный и обоснованный выбор магнитного пускателя на 380 вольт, например, для электродвигателя, обеспечит надежную работу устройства, а главное — безопасность электрической системы.
Технико-эксплуатационная табличка, которая имеется на каждом фирменном устройстве, представляет собой основополагающий документ для выбора необходимого пускателя. Однако кроме этого, важны и другие критерии.
Выбор конкретного устройства, безусловно, зависит от технико-эксплуатационных параметров оборудования, которое планируется подключить. Существенное влияние на правильный выбор также оказывает бренд устройства.
Следует отметить, что на рынке существует достаточно высокий процент продукции низкого качества. Поэтому выбор бренда становится важным критерием при покупке.
Маркировка и тип крепления изделий
Каждое устройство, по крайней мере каждое фирменное, имеет соответствующую маркировку непосредственно на корпусе. Используя технические сведения, представленные в маркировке, довольно просто выбрать необходимое коммутационное устройство в строгом соответствии с требуемыми параметрами.
Классическая маркировка, представленная на устройствах, выпускаемых под брендом ABB. Используя правило расшифровки, достаточно легко подобрать требуемое устройство.
Так, коммутационные устройства той же марки ABB имеют следующую схему маркировки:
А-26-30-10
Значения данной маркировки расшифровываются следующим образом:
- А — буквенное обозначение, указывающее на тип прибора;
- 26 — числовой маркер, отражающий номинальный ток в амперах;
- 30 — следующее обозначение указывает количество силовых контактов;
- 10 — последнее число обозначает количество вспомогательных контактов.
При этом для двух последних пунктов важно обращать внимание на то, что между числами присутствует разделение. То есть если указано число 30, это демонстрирует наличие трех (3) нормально открытых контактов и отсутствие (0) нормально закрытых. Аналогичный принцип расшифровки применяется и для цифрового кода (10), обозначающего дополнительные контактные группы.
Крепление электроприбора на DIN-рейку является довольно распространенным, но также не теряет своей популярности традиционный способ установки с винтовым соединением.
Подбирая магнитный пускатель на 380 В с учетом конкретных целей эксплуатации, важно обратить внимание на метод крепления устройства.
Как правило, большинство современных моделей предусмотрены для установки на DIN-рейке. Но также существуют конструкции под традиционное винтовое крепление.
Практическая схема монтажа магнитных пускателей
Монтаж можно осуществить не только по стандартной схеме, но и по практической, которая исключает подключение лишних проводов к кнопке «Пуск». Здесь можно установить специальную перемычку, которая должна находиться между проводником и ближайшим дополнительным контактом.
От расположенного на противоположной стороне вспомогательного контакта следует протянуть провод на третий контакт к пусковой кнопке.
Система будет выглядеть в следующем виде:
Схема включения магнитного пускателя с тепловым реле и защитным автоматом
Для защиты системы используются автоматические выключатели. Для трехфазной схемы применяют автомат с тремя полюсами, тогда как для двухфазной хорошо подойдет автомат с двумя или одним полюсом.
При выборе параметра тока для автоматического выключателя следует учесть, что пусковой ток у электродвигателей превышает рабочий ток. Поэтому рекомендуется устанавливать расцепители с током, превышающим рабочий ток электродвигателя на 20%. Это позволит избежать срабатывания автомата при запуске электродвигателя.
Схему подключения теплового расцепителя можно увидеть на следующем изображении:
Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник
Для трехфазных электродвигателей используются два основных способа подключения к сети: метод соединения звездой и соединение треугольником.
При соединении трифазного электродвигателя звездой, концы его статорных обмоток соединяются между собой в одной точке, откуда затем подается трехфазное напряжение на обмотки (Рис. 1).
При соединении трехфазного электродвигателя по схеме треугольником обмотки статора соединяются последовательно, так что конец одной обмотки соединяется с началом следующей (Рис. 2).
Клеммные колодки электродвигателей и схемы соединения обмоток:
Не углубляясь в технические детали и теоретические основы электротехники, следует отметить, что электродвигатели с обмотками, соединенными звездой, работают более плавно и мягко по сравнению с электродвигателями, где обмотки соединены по треугольнику. Однако стоит упомянуть, что при соединении обмоток по схеме звезда электродвигатель не может развить всю свою мощность. В то время как при соединении обмоток по схеме треугольник, электродвигатель способен работать на полную паспортную мощность, что составляет в 1,5 раза больше мощности по сравнению с соединением звездой, но, тем не менее, он будет потреблять значительно большие значения пусковых токов.
В связи с этим, для более мощных электродвигателей целесообразно использование схемы звезда — треугольник: первоначально запуск происходит по схеме звезда, а после того как электродвигатель наберет обороты, происходит автоматическое переключение на схему треугольник.
Включение питания происходит через нормально закрытый (NC) контакт реле времени К1 и нормально закрытый контакт К2, входящие в цепь катушки пускателя К3.
После активации пускателя К3, его нормально замкнутые контакты размыкают цепь катушки пускателя К2, обеспечивая защиту от случайного включения, и одновременно замыкают контакт К3 в цепи питания катушки магнитного пускателя К1, что связано с контактами реле времени.
Теперь, при включении пускателя К1 происходит замыкание контактов К1 в цепи катушки магнитного пускателя К1 и активация реле времени, размыкает контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К3, а затем замыкает контакт реле времени К1 в цепи катушки пускателя К2.
Отказ обмотки пускателя К3, производит замыкание контактов К3 в цепи катушки магнитного пускателя К2. После чего, при активации пускателя К2 снова размыкается своим контактом К2 цепь питания пускателя К3.
Схема управления
На начала обмоток U1, V1 и W1 через силовые контакты магнитного пускателя К1 подается трехфазное напряжение. Когда срабатывает магнитный пускатель К3, благодаря его контактам К3 происходит замыкание, соединяющее концы обмоток U2, V2 и W2, так что обмотки двигателя соединены по схеме звезда.
Через некоторое время срабатывает реле времени, соединенное с пускателем К1, отключая магнитный пускатель К3 и одновременно включая К2, что приводит к замыканию силовых контактов К2 и подаче напряжения на концы обмоток электродвигателя U2, V2 и W2. Таким образом, электродвигатель работает по схеме треугольник.
Принципиальные схемы соединения пускателей
Типовая схема подключения пускателя используется, когда необходимо обеспечить простой запуск электрического двигателя. При нажатии на кнопку «Пуск» — электродвигатель активируется, а при нажатии на кнопку «Стоп» — отключается. Вместо электродвигателя может быть использована любая нагрузка, подключенная к контактам, например, электрокалорифер. В зависимости от номинального напряжения катушки и используемой электрической сети применяются различные варианты подключения. В частности, когда катушка работает от бытовой сети 220 В, один из ее контактов соединяется с нейтралью, а второй — с фазным напряжением, через кнопочные контакты.
Когда номинальная работа должна производиться на 380 В — один выход подключается к фазному напряжению, а другой — с помощью кнопки. Существуют также катушки с параметрами 12/110 В, поэтому перед включением питания важно учитывать их допустимое напряжение.
При нажатии кнопки «Пуск» на фазу «А» действует сигнал на KM1, активируя его, а остальные контакты замыкаются. В результате напряжение возникает на нижних контактных группах 2Т1/4Т2/6Т3, что приводит к запуску электродвигателя.
Правильный выбор автомата для защиты
В первую очередь стоит определить нужное количество полюсов. Для трехфазной схемы потребуется трехполюсный автомат, а для бытовой электросети обычно используется двухполюсный. Далее важным параметром выбора является ток срабатывания. При использовании электродвигателя мощностью 2,0 кВт с предельным током 3 А, потребуется трехполюсный автомат на 3 — 4 А. Поскольку пусковой ток значительно превышает рабочий, автомат в 3 А будет срабатывать сразу при запуске такого агрегата, по этой причине лучше выбрать автомат с запасом в 20%.
Для надежной защиты электродвигателя от перегрузки, когда значение тока резко увеличивается или при отсутствии одной из фаз, контактные группы реле КТ1 размыкаются, а цепь питания отключается. В данном варианте RТ1 выполняет функцию «Стоп» и включается в цепь последовательно. При использовании теплового расцепителя не требуется мельчить на выбор параметров автомата, поскольку данная задача полностью ложится на плечи теплового реле электродвигателя.
