Запуск трехфазных электродвигателей и управление ими в процессе работы осуществляется при помощи специального коммутационного оборудования. В первую очередь, это различные виды контакторов и электромагнитных пускателей, выполняющих определенные функции. Например, схема подключения контактора предполагает возможные действия по запуску, выключению и реверсивному движению. Все операции совершаются дистанционно, а расстояние до коммутационного устройства зависти от места расположения двигателя.
Различия между коммутирующими устройствами
Варианты работы через контактор позволяют работать и с другими нагрузками, если их параметры соответствуют конкретному потребителю. Конструктивно, контактор считается разновидностью обычного пускателя и лишь незначительно отличается от него некоторыми техническими характеристиками.
Основная функция обоих коммутирующих приборов заключается в приведении в движение контактов в высоковольтных и обычных сетях. Основой каждого прибора служит электромагнит. Все типы подобной аппаратуры могут работать с постоянным (10-440 В) или переменным током (до 660 В). Во всех устройствах имеются силовые или рабочие контакты, обеспечивающие подачу напряжения к подключенному оборудованию. В управляющих, сигнальных и блокировочных цепях выполняется дополнительный монтаж вспомогательных контактов.
Однако, между этими устройствами все равно имеются некоторые различия. Прежде всего, у них разная степень защиты. Контакторы оборудуются мощными камерами для гашения дуги, поэтому у них получается очень большая масса и габаритные размеры. Они должны выполнять определенные действия в высоковольтных цепях с высокими значениями токов. Коммутация цепей со слабыми токами осуществляется исключительно посредством магнитных пускателей.
Имеются и другие различия, присущие каждому аппарату. Все магнитные пускатели помещаются в корпус из прочного пластика, а снаружи находятся лишь площадки контактных подвижных групп. Большинство контакторов, наоборот, выпускаются без корпуса, их монтаж производится в местах, защищенных от попадания пыли, загрязнений и влаги на открытые токоведущие части. Обеспечивается и защита от неосторожных касаний опасных зон.
Коммутационные устройства отличаются своим предназначением. С помощью контактора малой мощности или же магнитных пускателей, приводятся в рабочее положение трехфазные электродвигатели, поэтому они оборудованы тремя парами основных контактов, позволяющих соединяться с тремя фазами. Пара со вспомогательной функцией обеспечивает энергией агрегат после отключения кнопки запуска. Благодаря своим свойствам, магнитные пускатели совместно применяются не только с электродвигателями, но и в освещении, а также с прочей аппаратурой и оборудованием. Из-за минимального количества различий, на рынке электротоваров пускатели получили название малогабаритных контакторов.
Общее устройство средств коммутации
Вся конструкция контактора вобрала в себя следующие узлы – энергетический, силовой и коммутационный.
С участием энергетического узла формируется поле с электромагнитными свойствами, которое, в дальнейшем, создает определенное направленное усилие. Оно возникает после того как электричество начинает проходить сквозь катушку с металлическим сердечником. Форма данного элемента бывает в виде буквенных символов Ш или П, исходя из конструктивных особенностей конкретного прибора.
Силовой узел создан из движущегося подпружиненного якоря, притягивающегося к сердечнику, установленному на неподвижной основе. Концентрация силовых линий магнитного поля происходит максимально близко к сердечнику, поэтому весь узел расположен таким образом, чтобы он мог наиболее эффективно взаимодействовать с энергетической и коммутационной частями. Усилие, возникающее под влиянием магнитного поля, становится более равномерным, благодаря специальному короткозамкнутому витку катушки. Он служит своеобразным демпфером, при котором контакты перестают дребезжать с частотой, равной 50 Гц. В случае подключения катушки к постоянному току, ее сердечник оборудуется диэлектрической прокладкой, чтобы намагниченные детали не слипались.
Энергия, передаваемая якорем на сердечник, поступает на коммутационный узел, оборудованный контактами. У разных моделей контакторов их количество может отличаться. Чаще всего устанавливается не более 3-4 контактов с одинаковыми характеристиками. Дополнительно производится монтаж вспомогательных контактов малой мощности, используемые в управлении всей схемой. По их расположению можно отличить пускатель от контактора. В первом устройстве они располагаются сбоку, а во втором – выполняется монтаж вместе с основной контактной группой. Здесь же, в коммутационном узле, находятся камеры, где гасится электрическая дуга.
Порядок работы коммутационного устройства
Действие всех коммутационных устройств осуществляется по одной и той же схеме. При отсутствии напряжения, пружина, расположенная в силовом узле, обеспечивает разомкнутое состояние контактов и удерживает их в этом положении.
После появления напряжения создается магнитное поле, направляющее усилие якоря на преодоление упругости пружины. В результате, начинается движение силового и коммутационного узла. Якорь сжимает пружину и в это же время перемещает контакты, приводя их в замкнутое положение. Электромагнитный сердечник катушки удерживает якорный элемент действием своего поля пока в цепь поступает напряжение. Когда ток уже не подходит к катушке, влияние поля заканчивается, и якорь совместно с контактами, усилием пружинного механизма приходит в начальное состояние.
Чтобы магнитный контактор нормально функционировал, к катушечным клеммам должно поступать напряжение, ограниченное строгими рамками. Чаще всего используется 220 вольт для одной фазы и 380 вольт для трех фаз. При использовании сети с тремя фазами большое значение имеет правильное подсоединение контакторной катушки. При номинальном показателе контакторного устройства 220 вольт, ее возможно соединить с любой фазой на выбор, а при 380 В схема подключения трехфазного устройства выполняется к линейному напряжению, между двумя любыми фазами.
Управлять контакторным прибором можно с применением специальной станции с кнопочными переключателями пуска нормально-разомкнутого вида и выключения – нормально-замкнутого вида. Дополнительное подключение еще одного контакта осуществляется параллельным способом с пусковой кнопкой, и по данной цепочке электричество попадает на катушку. Нажатие этой кнопки приводит к замыканию катушечной цепи, якорный элемент начинает свое движение и контакты тоже становятся замкнутыми. Когда контактор срабатывает, кнопка запуска отпускается, поскольку питание катушки обеспечивается посредством дополнительного контакта. При этом, положение всего устройства остается неизменным, то есть, магнитный контактор будет включен.
Контакты кнопочного выключения находятся в соединенном положении и пропускают ток. Путем нажатия на нее цепь, питающая катушку, разрывается. Одновременно выключается и вспомогательный контакт.
Подготовка к подсоединению
Схема подключения контактора находится в прямой зависимости от оборудования, с которым ему предстоит действовать. Помимо двигателей, в этом качестве выступают всевозможные вентиляторы и насосы, компрессоры, элементы нагревательных приборов и прочие устройства. Следует учесть специфику контакторного аппарата, который, по сравнению с автоматами, не оборудован какой-либо защитой. Поэтому, при разработке сетей, задействованных для подключения оборудования, обязательно учитываются факторы, влияющие на токовые показатели и степень нагрева.
Дополнительно необходимо продумать защитные мероприятия на случай коротких замыканий и нагрузок, многократно превышающих номинал контактора. Данная проблема решается путем установки предохранителей. В эту категорию входит автоматический выключатель, а также тепловые реле, защищающие оборудование от длительных превышений токовых номиналов и перегрева.
Перед подключением нужно выяснить, какие контакты являются основными, а которые из них выполняют вспомогательную функцию. Каждая катушка включения отличается собственными номинальными токами и напряжениями, указанными в маркировке.
Отдельные особенности существуют при установке и соединении модульного аппарата, представляющего разновидность обыкновенного коммутационного прибора. Такой контактор на схеме применяется для включения и отключения на расстоянии аппаратуры, установленной в распределительных щитках, в том числе и АВВ. Отсюда следует, что при вводе в действие модульного контактора питание поступает к определенной группе автоматов, подключенных к определенным цепям. Устройства этого типа успешно функционируют со всеми видами токов.
Схема подсоединения контакторного устройства на 220 вольт
При подсоединении к однофазной сети пускового устройства на 220 В, электричество к магнитной катушке (КМ 1) будет проходить через ряд клемм и тепловое реле. Они соединяются в единую кнопочную цепь с кнопочным устройством включения (SB2) и кнопкой остановки (SB1).
При запуске коммутационного аппарата энергия вначале попадает на катушку. Одновременно происходит втягивание якорного элемента сердечником пускового прибора. Как следствие, силовые движущиеся контакты оказываются замкнутыми и напряжение поступает непосредственно к оборудованию.
Затем контакт с кнопкой оказывается отпущен, но цепь остается замкнутой и продолжает проводить ток, благодаря параллельному соединению дополнительного контакта (КМ1). Его магнитный контакт пребывает в замкнутом виде. Подобная схема включения обеспечивает поступление на катушечный элемент напряжения с какой-либо фазы (L3). Далее, нажатием кнопки СТОП выполняется отключение энергии с возвращением движущихся контактов в начальное состояние. Напряжение прекращает поступление, и оборудование отключается. По такому же принципу работает тепловое реле (Р), подключаемое в разрыв нуля (N), подводящего электричество к катушке.
Подсоединение на 380 В
Подключение контактора, работающего с сетями 380 вольт, почти не имеет отличий от предыдущей схемы. Все различие заключается в поставке электричества на катушку. В первоначальном варианте эта задача решалась путем задействования фазы (L3) и нуля (N), а в 3-х фазном варианте подсоединение производится к двум фазам L2 и L3.
На выполненной схеме хорошо просматривается энергообеспечение катушки пускового устройства (КМ1), подключенной к фазам L2 и L3. Первая проложена через тепловое реле (Р), а вторая – через кнопочный элемент запуска (SB2) и торможения (SB1) и контакт вспомогательного назначения (КМ 1), объединенные друг с другом в последовательной цепи.
Действие данной схемы осуществляется в определенной последовательности. Когда выполнено нажатие на пусковое кнопочное устройство, электричество с одной из фаз подходит к катушке. Под воздействием поля с магнитными свойствами, сердечник втягивается, что вызывает замыкание всей контактной группы на подключенную нагрузку. Напряжение тока, при этом, составляет 380 В. Отпущенная кнопка ПУСК не прерывает питание цепи, которое осуществляется за счет дополнительного подвижного контакта, замкнутого в момент втягивания сердечника.
При возникновении аварийной ситуации срабатывает тепловое реле. Происходит разрыв фазы, отключение питания и обесточивание катушки. Под действием пружин магнитный сердечник возвращается в исходное положение. После размыкания контактов, напряжение на аварийном участке снимается.
Коммутация цепи кнопочным постом
Представленная схема, рассматривающая, как подключить контактор, дополнена вспомогательными кнопочными элементами с функциями пуска и отключения. Обе пусковые кнопки подключаются параллельно, а кнопки остановки – последовательно. При таком соединении коммутация может выполняться с какого угодно поста.
Как правило, в этих кнопках используются две пары контактов – нормально-замкнутого и нормально-разомкнутого типа. Работа данной системы происходит следующим образом. Питание на кнопки поступает с силовых контактов прибора (1). Далее, через кнопку СТОП (2) по нормально замкнутому контакту и перемычке напряжение подходит на кнопку ПУСК (3). После нажатия на нее происходит замыкание нормально-разомкнутого контакта (4). Напряжение доходит до катушки (5) и после ее срабатывания начинается втягивание сердечника. Силовые контакты начинают двигаться и соединяются друг с другом.
Шунтирование контактов пусковой кнопки (4) осуществляется при помощи подсоединения вспомогательного блок-контакта (6). За счет этого магнитный контактор остается включенным, даже если пусковая кнопка отпущена. После нажатия кнопки остановки (7), напряжение с катушки снимается и устройство отключается.
