При подключении мощных электрических и электромеханических агрегатов (например, электронасосов, электродвигателей, нагревателей) обычно применяются электромагнитные пускатели или контакторы. Эти приборы обеспечивают дистанционную безопасную коммутацию электросети с мощными потребителями электричества. Они дают возможность многократно отключать и подключать нагрузочные приборы в короткий период, а также позволяют использовать термореле и схемы защиты, «самоподхвата», блокировки.
Чтобы правильно собрать схему подключения, нужно понять принципы работы электромагнитного пускателя.
Устройство контактора и электромагнитного пускателя
Прежде всего необходимо описать различия между двумя однотипными устройствами: контакторами и пускателями. В их основе лежит один и тот же принцип электромагнитной индукции. Разница заключается в степени защиты и ограничениях по току применения.
Пускатели производятся в пластиковом корпусе с максимальным ограничением по току до 10 ампер. Они предназначены для включения и отключения асинхронных электродвигателей, где требуется три фазы подачи напряжения. Поэтому из корпуса выступают три группы силовых контактов. Но это не мешает использовать пускатели электромагнитные, схемы подключения которых очень просты для старта и отключения других приборов с рабочим питанием 380 и 220 вольт и меньше. При их помощи можно запускать самые различные устройства и агрегаты вплоть до цепей освещения. Зачастую пускатели называют малогабаритными контакторами.
Контакторы рассчитаны на запуск агрегатов с потреблением тока свыше 10 ампер, как правило, не имеют корпуса и устанавливаются в специализированные изолированные контейнеры или боксы. Они оснащены большими дугогасительными камерами, имеют большие габариты и массу.
Принцип работы
Основными частями пускателя являются два сердечника в виде буквы «Ш» и индукционная катушка.
Один из сердечников неподвижно закреплён на корпусе, второй — подвижен и оснащён пружинами. На неподвижном сердечнике закреплена катушка индуктивности. От её типа зависит управляющее напряжение всего устройства в интервале от 12 до 380 вольт.
В верхней части расположена контактная группа, состоящая из подвижного контактного моста и двух неподвижных клемм прерывания. При подаче напряжения на катушку индуктивности образуется магнитное поле, которое тянет вниз подвижный сердечник. Клеммы прерывания замыкаются контактным мостом, запуская нагрузочный прибор или агрегат. При отключении подачи напряжения на индукционную катушку исчезает магнитное поле, пружины поднимают подвижный сердечник вверх и размыкают контакты прерывания, отключая нагрузку.
На контакты размыкания можно подавать как постоянное напряжение, так и переменное, но оно не должно превышать значений, указанных производителем. Эти значения указываются на корпусе прибора. Пускатели разделяются на два вида:
- Замкнутые, которые в обесточенном состоянии при подаче напряжения размыкают контакты. Они немного отличаются конструктивно, применяются в схемах защиты от перегрузок и не используются для подачи напряжения.
- Разомкнутые, которые в обесточенном состоянии при подаче тока замыкают контактную группу. Самые распространённые пускатели, используются для подачи напряжения питания.
Схемы подключения
Вариантов схем подключения пускателей существует много. Важно определить, какие задачи должны быть выполнены. В основном требуется исполнение основных функций: пуск и остановка подключённого оборудования, что осуществляется коммутацией с пускателем двух кнопок «Старт» и «Стоп». Кнопки могут быть совмещёнными или установленными раздельно. Но также могут быть востребованы другие функции, например, реверса (если подключаемой нагрузкой является асинхронный двигатель). В зависимости от целей собирается нужная схема.
Классическое подсоединение к сети
Схема подключения магнитного пускателя 380 В позволяет одной кнопкой подать напряжение на источник потребления, другой — его отключить. Питание силовой составляющей схемы осуществляется от трёхфазного переменного напряжения 380 В. Фазы обозначены буквами «А», «В», «С». Если питание подаётся из сети однофазного напряжения, то задействуются только два контакта.
Силовая часть реализована при помощи трёхфазного автоматического выключателя QF 1, магнитного пускателя трёхфазного питания, три разомкнутые группы клемм которого обозначены 1L1—2T1, 3L2—4T2, 5L3—6T3. Буквой «М» обозначен прибор или агрегат нагрузки. Управляющая цепь подключается к фазе «А» на контакт 1 L1. В её состав входят кнопки запуска SB 2 и кнопка отключения SB 1, индукционная катушка пускателя КМ 1 и её вспомогательные контакты 13 НО, 14 НО, подключённые параллельно кнопке запуска.
Включением автомата QF 1 подаётся дежурное напряжение на входные контакты электропускателя 1L1, 3L2, 5L3. От контакта 1L1 напряжение поступает в управляющую цепь через кнопку SB 1 на контактную группу 3, состоящую из контакта кнопки SB 2 и вспомогательного контакта магнитного пускателя КМ 1, оставаясь там в дежурном режиме до нажатия кнопки запуска SB 2.
При замыкании кнопки запуска напряжение подаётся на катушку, что приводит к срабатыванию пускателя и замыканию силовых контактов 2T1, 4T2, 6T3, к которым подключён источник потребления. При размыкании кнопки запуска отключения силовых контактов не происходит, т. к. путём параллельного подключения вспомогательного контакта 13 НО-14 НО реализуется «самоподхват» выходной, силовой, контактной группы.
Работает он следующим образом: после прерывания подачи напряжения через кнопку запуска ток продолжает поступать на индукционную катушку, но через контакты 13 НО-14 НО. Магнитное поле остаётся включённым, не позволяя размыкаться силовой контактной группе. Без реализации функции «самоподхвата» кнопку запуска пришлось бы держать постоянно.
Отключение источника нагрузки происходит нажатием кнопки SB 1, которая разомкнёт цепь управления, прервав работу магнитного поля, а пружина вернёт подвижный сердечник в исходное положение, разомкнув силовую контактную группу.
При монтаже схемы важно точно знать номинал используемой индуктивной катушки и напряжения сети. Применяя катушку, рассчитанную на 220 вольт, один контакт подключают к массе второй через кнопки к любой из двух фаз. Если рабочий номинал катушки 380 вольт, то оба контакта подключаются к фазам.
Производятся катушки и для меньших напряжений:12, 24,36 вольт. Важно точно знать рабочее напряжение и технические характеристики используемой индуктивности.
Использовать катушки большего номинала можно в цепях меньшего напряжения, но обратная замена невозможна. Например, катушка номиналом 380 вольт может использоваться в сети 220 вольт, но не наоборот. Самым распространённым является электромагнитный пускатель 380 В.
Коммутация к сети 220 вольт
Рассмотрим простейшую схему подключения магнитного пускателя 220 В к обычной бытовой сети. Напряжение для индукционной катушки подаётся на клеммы А1 и А2.
На клеммы L1, L2, L3 возможно подключить любое напряжение, допустимое номиналом мощности устройства переменного или постоянного тока. Клеммы T1, T2, T3 являются выходом подаваемого силового напряжения. Например, на силовые входные клеммы можно подать постоянный ток от аккумулятора. Он будет питать подключённое к выходным клеммам устройство.
Однофазное питание управляющей катушки позволяет подключать фазу и ноль на любой из контактов. Схема примитивна и показана для понимания порядка подключения магнитного пускателя к бытовой сети, т. к. для указанных целей можно использовать обыкновенный рубильник.
Например, управляющую катушку можно подключить к бытовой сети через датчик освещённости, датчик движения или реле времени, на силовой вход подать необходимое для нагрузки напряжение, а на выход можно подключить цепь уличного или иного освещения. Вариантов применения много.
Реверсивный запуск электромеханических агрегатов
Схемы реверсивного запуска используются для запуска асинхронных электродвигателей с возможностью изменения направления вращения рабочего вала.
Эта схема реализована с помощью двух магнитных пускателей. Изменение направления движения вала достигается путём перемены местами двух фаз. При включении пускателя КМ 1 двигатель будет вращать вал по часовой стрелке, при включении контактора КМ 2 вращение вала будет происходить против часовой стрелки. Включение магнитных устройств КМ 1 и КМ 2 производится различными кнопками «Старт вперёд» и «Старт назад». Отключение производится общей кнопкой.
В реверсивных схемах обязательно должна быть предусмотрена защита от одновременного включения функций «Старт вперёд» и «Старт назад». Такая защита бывает двух видов:
- Механическая защита — кнопки от одновременного включения блокируются различными механическими блокираторами.
- Электрическая защита, она достигается путём включения в схему компонентов блокировки одновременного включения пускателей.
В рассматриваемой схеме синхронное включение двух пускателей практически невозможно. При включённом контакторе КМ 1 контакт 3 КМ 1.4 разорван. Если по ошибке нажать две кнопки запуска одновременно, то ничего не произойдёт, но электромотор будет вращаться в сторону, которая была задана ранее.
Чтобы предотвратить случайное, одновременное замыкание двух контакторов, лучше собрать более сложную схему блокировки синхронного включения и «самоподхвата». Для этого необходима дополнительная блокировка и дополнительный «самоподхват». Но в стандартных индукционных пускателях не предусмотрена пятая контактная группа. Для решения этой проблемы используют специализированную приставку ПКИ (приставка контактная индукционная) с катушкой на 380 или 220 вольт. Номинал катушки зависит от параметров сети.
Приставка закрепляется специализированными креплениями к корпусу пускателя. Её контактные группы работают синхронно с группами основных контактов.
На схемах напряжение от кнопок старта идёт не сразу на индуктивную катушку, а через контакты другого нормально замкнутого (замкнутого в отключённом состоянии) пускателя. Этим обусловлена невозможность подачи тока на два основных контактора одновременно. При случайном включении второго контактора пойдёт напряжение на катушку нормально замкнутого пускателя, а он разомкнёт первую цепь. Таким образом, реализуется простая и надёжная защита от короткого замыкания.
Подключение электромагнитного пускателя — несложная задача. Главное, внимательно монтировать необходимую схему и не забывать о мерах безопасности. Как правило, контакторы используют для подключения нагрузочных приборов большой мощности, требующих высокого напряжения. Высокое напряжение всегда опасно, работа с ним требует особой внимательности и соблюдения всех необходимых мер безопасности. Вот некоторые из них:
- Производить все монтажные работы при отключённой сети питания.
- Изолировать все соединения.
- Контакторы устанавливать в специальные боксы или ящики.
- При монтаже использовать инструменты с изолированными ручками.
- Перед запуском тщательно проверить все собранные электрические цепи.
Схемы подключения силовых приборов через электромагнитные пускатели предельно просты. Они позволяют удобно, безопасно и долгосрочно управлять источниками потребления большой мощности.
