Устройство и принцип работы контакторов электрического тока

Виды контакторов и области применения

Такие приборы различаются в зависимости от типа разрыва связи на сдвоенные модели, которые отличаются повышенной безопасностью эксплуатации, и одинарные аналоги, использующиеся для гидроэлектростанций, железнодорожных вагонов, а также индукционных печей. Исходя из типа управления, коммутирующие устройства подразделяются на модели с ручным или дистанционным управлением.

В зависимости от типа монтажа различают бескорпусные и корпусные контакторы. В зависимости от рода электрического тока различают модели постоянного и переменного напряжения. Также данные механизмы классифицируют по количеству полюсов, номинальному току и напряжению, а также рабочей частоте.

Для всех, кто не понимает, зачем ставить контактор, рекомендуется представить, насколько трудно было бы людям обходиться без таких аппаратов. Благодаря подобным изобретениям опасность замыкания и возгорания на производствах минимальна. Поскольку данные двухпозиционные приборы контролируют подачу тока в определенных цепях, область их применения достаточно широка:

• автоматизация систем освещения;
• бытовые сферы и общественный транспорт (трамваи, троллейбусы, электровозы, лифты);
• промышленное производство;
• автомобильные системы;
• организация работы различных систем и оборудования (теплые полы, вентиляторы, отопительные насосы, компрессоры и т.п.);
• оперативное переключение нагрузки на разных объектах.

Обычный модульный контактор

С помощью обычного модульного контактора организуется дистанционное управление электрическими потребителями посредством радио или Wi-Fi-канала связи. Система умного дома способна учитывать множество задаваемых параметров.

Например, через «умный» термометр возможно организовать управление электрическими обогревателями без участия человека. При снижении температуры воздуха в помещении термометр выдаст контактору команду на включение розетки, к которой подключен обогреватель. При достижении заданной температуры розетка автоматически обесточится. При этом контактор будет установлен в электрическом щите, то есть внешне такая система ничем не отличается от обычной.

При необходимости, через дистанционный контактор подключается газовый котел. Это позволит сэкономить средства, ведь газовый котел с GSM-управлением стоит гораздо дороже обычного. При необходимости контактор можно включить из любой географической точки, газовый котёл начнёт работать, а к приезду хозяина дом хорошо прогреется.

Перед другими моделями модульный контактор имеет ряд преимуществ:

• Бесшумность. Коммутация происходит посредством небольшого реле, издающего тихий щелчок. Более дорогие модели оснащены твердотельными реле, вовсе не издающими звуков.
• Простой монтаж. Большинство контакторов возможно закрепить на din-рейке, которой оснащены все электрические щиты.
• Высокая универсальность. В продаже имеются контакторы с любым номинальным током, напряжением и количеством контактов. Некоторые из них имеют диодный мост, что позволяет подключить к контактору потребители постоянного тока.
• Высокая надежность. Контакторы имеют большой запас прочности, а многие модели оснащены системами гашения помех, защищая дорогостоящее оборудование, подключенное к нему.

Электромагнитный контактор

Простой электромагнитный контактор отличается от модульного способом коммутации, а именно – имеет электромагнитную катушку. Для организации питания потребителей используются блок-контакты. При включении контактора все контакты срабатывают одновременно.

Применение таких контакторов целесообразно для коммутации мощных или трехфазных электропотребителей: водяных насосов, токарного станка в мастерской и так далее.

Электромагнитный контактор также может быть установлен в домовом электрическом щите и управляться дистанционно, либо посредством сигналов от различных реле.

Наиболее часто такие контакторы можно встретить в системе водоснабжения с гидроаккумулятором. Блок-контакты настраиваются на нормально замкнутое состояние, при включении контактора скважинный насос подает воду в гидроаккумулятор. При достижении необходимого давления внутри гидроаккумулятора реле давления подает команду на отключение контактора. Процесс повторяется по мере расходования воды жильцами дома.

В зависимости от мощности, при отключении потребителя может наблюдаться искрение контактов, что пагубно влияет на их срок службы. Электромагнитный контакторы комплектуются дугогасительными камерами, благодаря чему становится возможным отключение потребителей под нагрузкой без риска образования высокотемпературной электрической дуги.

Особенности схем

Из иллюстраций, на которых показано, как устроен контактор, очевидно, что в нем нет какой-либо защиты. Но эксплуатировать схемы, в которых нет хотя бы плавких предохранителей, недопустимо. Особенно при наличии несварных и неспаянных соединений проводов и кабелей. В соединениях, выполненных с использованием метизов, при ослаблении прилегания контактов лавинообразно увеличивается переходное сопротивление. И, как следствие этого, нагрев токопроводящей жилы, расплавление изоляции, короткое замыкание и, возможно, воспламенение чего-либо.

Подобное ухудшение контакта может быть в любом электротехническом изделии, в котором провод прижимается винтом. Если этим изделием будет автоматический выключатель, в котором имеется тепловая защита, он отключится из-за нагревания корпуса. Однако контактор или магнитный пускатель такой защиты не имеют. Поэтому регулярный периодический осмотр и плавкие предохранители — единственная мера противодействия таким неисправностям.

Схема с контакторами (магнитными пускателями) всегда дополняется защитными элементами. В электроприводах, в которых эти коммутаторы находят самое широкое применение, такими элементами являются тепловые реле. Пример схемы электропривода с использованием контактора и тепловых реле показан далее.

Схема включения-выключения с тепловой защитой трехфазного двигателя

1 — автоматический выключатель;

2 — кнопочная станция (альтернативное название «кнопочный пост»);

3 — дополнительные контакты (в данной схеме — магнитного пускателя);

4 — основные контакты (в данной схеме — магнитного пускателя);

5 — катушка магнитного пускателя;

6 — элементы термореле;

7 — трехфазный двигатель.

Технические характеристики и маркировка

Несмотря на то, что принцип работы всех магнитных пускателей одинаков, отдельные виды этого устройства, имеют ряд технических различий. Для идентификации конструктивных особенностей и рабочих характеристик существует система условных обозначений данных изделий. Для примера можно взять конкретную маркировку ПМ.

ПМ12-025 2 4 1 УХЛ 2 Б

ПМ12 – серия изделия. Все изделия этой серии имеют одинаковую конструкцию корпуса и исполнительного устройства. Габариты корпуса могут отличаться в зависимости от величины токовой нагрузки. Чем мощнее пусковое устройство, тем больше его размеры.

ПМ12-025 _ _ _ УХЛ _ _ (первые три цифры), 025 – номинальная нагрузка на силовых контактах – до 25 Ампер. ПМ с такой токовой характеристикой классифицируется, как магнитный пускатель 2 величины. ПМ12 в зависимости от величины могут обеспечивать работу электрических двигателей, токовый диапазон которых находится в пределах от 10 до 250 Ампер.

Таблица соответствия маркировки рабочей токовой нагрузке ПМ

ПМ12 ___ 2 _ _ УХЛ _ _ (четвертая цифра), 2 пускатель нереверсивный, снабжен тепловым реле для защиты электродвигателя от длительных токовых перегрузок при обрыве одной фазы, а также в случае заклинивания привода или приводного механизма. Назначение пускателей и наличие тепловой защиты определяется следующей системой маркировки:

ПМ12 ___ _ 5 _ УХЛ _ _ (пятая цифра), 5 степень защиты IР20, открытого исполнения, без оболочки. Исключает попадание внутрь устройства посторонних механических предметов и случайное соприкосновение человека с действующими и токоведущими частями. Магнитный пускатель, выполненный с данной степенью защиты не защищен от попадания в него воды или другой жидкости, поэтому, как правило, размещаются в закрывающихся электрических щитах на дин рейках. Основная масса электрических приборов, которые находят наиболее широкое применение, обладает степенью защиты IP20.

ПМ12 ___ _ _ 1 УХЛ _ _ (шестая цифра) исполнение по количеству блок-контактов, 1 – 2 нормально открытых (разомкнутых) и 2 нормально закрытых (замкнутых).

Маркировка на магнитном пускателе ПМ12

ПМ12 ___ _ _ _ УХЛ 2 _ (УХЛ) исполнение электроаппаратуры для умеренно-холодного климата, УХЛ 2 – предназначения для работы в помещениях без отопления или под навесом.

ПМ12 ___ _ _ _ УХЛ _ Б (Б) характеристика исполнения по износостойкости. А – 320 тыс. циклов, Б – 100 тыс. циклов, В – 30 тыс. циклов.

Для удобства среднестатистического потребителя производитель зачастую в маркировке, установленной требованиями стандартизации, дополнительно указывает номинальные токовые характеристики пускателя, вид тока, а также рабочее напряжение магнитной катушки. Ниже выделенным текстом указана нагрузочная характеристика – 25А, напряжение – 380В и переменный ток – АС.

ПМ12-025 2 4 1-25А-380АС-УХЛ2-Б

Переменный ток обозначается символом AC, постоянный – DC. Втягивающие катушки пускателей ПМ12, в большинстве случаев рассчитаны для работы на переменном токе с напряжением 24В, 220В или 380В.

Разновидности и типы

Пускатели, изготавливаемые по российским стандартам, разделяют на 7 групп в зависимости от номинальной нагрузки. Нулевая группа выдерживает нагрузку в 6,3 A, седьмая группа — 160 A.

Об этом необходимо помнить при выборе магнитных пускателей.

Классификация зарубежных аналогов может отличаться от принятой в России.

Необходимо руководствоваться типом исполнения:

1. Открытые. Подходят для установки в закрытых шкафах или местах, изолированных от пыли.
2. Закрытые. Устанавливаются отдельно, в помещениях без пыли.
3. Пылебрызгонепроницаемые. Возможна установка в любом месте, в том числе и вне помещений. Основное условие — установка козырька, защищающего от солнечных лучей и дождя.

По типам пускатель электромагнитный можно подобрать по следующим параметрам:

1. Стандартные версии, в которых подается напряжение на пускатель с дальнейшим притягиванием сердечника и активацией контактов. В этом случае в зависимости от того, нормально замкнутый или нормально разомкнутый это пускатель, происходит включение либо отключение электрооборудования.
2. Реверсивные модификации. Такое устройство представляет собой реверс с электромагнитами. Такая конструкция позволяет исключить одновременное включение 2 устройств.

В маркировке магнитного пускателя зашифрованы его технические характеристики. Обозначение размещено на корпусе и может содержать следующие значения:

1. Серия прибора.
2. Номинальный ток, обозначение которого вписано диапазоном значений.
3. Наличие и конструкция теплового реле. Существует 7 степеней.
4. Степень защиты и кнопки управления. Всего существует 6 позиций.
5. Наличие дополнительных контактов и их разновидности.
6. Соответствие креплений стандартным монтажным рамкам.
7. Климатическое соответствие.
8. Варианты размещения
9. Износостойкость.

Существует несколько вариантов установки магнитных контакторов в системах управления, начиная с самого простого управления электродвигателями и заканчивая установкой с удержанием кнопки контактов, или реверсов.

Управление пускателем

Работа устройства во многом зависит от области его использования. Для контроля трехфазного электродвигателя используется следующая схема подключения электромагнитного контактора:

Фото — схема управления

После нажатия пусковой кнопки по катушке начинает поступать электрический ток, который образовывает магнитное поле. Благодаря этому притягиваются главные контакты, они замыкаются. Соответственно, после использования кнопки «Стоп» движения направленных частиц прекращается – контакты размыкаются, двигатель останавливается

Обратите внимание, что после остановки не происходит фиксации клемм, из-за чего часто пускатели ломаются. В этом случае понадобится ремонт самого коммутационного механизма

Фото — блокировка контактов

Если Вы хотите купить электромагнитные МК контакторы для блокировки отдельного оборудования, то Вам поможет представленная схема. В представленном чертеже немаловажную роль играет пусковая приставка, которая после остановки пускателя фиксирует его главные контакты, не давая им длительное время соединиться. Такой вариант считается более надежным, нежели первый.

Продажа электромагнитных контакторов производится в специализированных магазинах электрического оборудования, при этом цена зависит от класса пускателя. Например, стоимость стандартного КТ на 10 Ампер варьируется в пределах 400 рублей, а специализированного Сименс – 800.

Видео: как подключить электромагнитный контактор

Как подключить контактор

Если вы знакомы с простейшими низковольтными электромагнитными реле, то можно с большой долей уверенности сказать, что контактор имеет аналогичные принцип работы. Только применяется для отключения и включения нагрузки в нормальных режимах в сетях напряжением до 1000 В переменного тока и до 1500 В постоянного тока. Логично возникает вопрос – для чего нужна схема подключения нагрузки через контактор, если для этого есть всевозможные разъединители и выключатели нагрузки. Дело в том, что с помощью контактора можно организовать автоматическое оперирование любой силовой нагрузкой, который с успехом применяется не только в промышленности, но и в быту (двигатели, освещение, вентиляция, насосы, станки). Задав при этом любой алгоритм, любую периодичность и дополнительно обеспечив сигнализацию. Возможно это за счет особенностей внутреннего устройства этого аппарата, оснащенного электромагнитной системой, силовой контактной группой, дополнительными вспомогательными контактными группами. В связи с чем можно также отметить высокую выносливость аппарата, что подтверждается заложенным коммутационным и механическим ресурсом в несколько тысяч операций.

Схема подключения контактора

Рассмотрим на нескольких примерах некоторые из вариантов распространенных схем, поясняющих подключение контактора. Каждую из рассматриваемых схем можно дорабатывать и дополнять управляющими устройствами. Одна из самых применяемых и надежных схем с контактором – «схема прямого пуска» для подключения асинхронных двигателей небольшой мощности с защитой их от перегрузки тепловым реле.

На схеме применены следующие обозначения:

— QF – автомат; — ТP – контакты главных цепей теплового реле; — КТР – вспомогательные нормально замкнутые контакты теплового реле; — Кн «СТОП» иКн «ПУСК»- кнопки кнопочного поста; — КК- катушка контактора, выводы которой маркируются как А1 и А2; — Кн- контакты главных цепей контактора; — БК – вспомогательные блок — контакты контактора; — М-двигатель.

С помощью контакторов можно собрать различной степени сложности и наполнения схемы АВР (автоматического включения резерва). Таким образом можно организовать, например, резервирование домашней или офисной нагрузки на напряжение 220 В (освещения, обогревателей, вентиляции, насоса). Рассмотрим этот вариант применения устройства на примере простейшей схемы с одним контактором, в которой переключается только фаза

Как правильно подключить контактор по данной схеме? Для этих целей может подойти модульный аппарат типа КМ-2-63-11 производства EKF, оснащенный, что важно, одним нормально замкнутым контактом (NС) и одним нормально разомкнутым контактом (NО)

В нормальном режиме питание нагрузки осуществляется от основного вода через однополюсный автомат QF1, силовой контакт контактора KM1.1, замкнутый в результате наличия питания на контактах А1 и А2 катушки КМ1 контактора, и через 2-х полюсный выключатель QF3. Силовой контакт КМ 1.2. при этом разомкнут, а автомат QF2 резервной линии находится во включенном положении. При отсутствии напряжения на основном вводе пропадает питание на катушке КМ1, контакты КМ 1.1. возвращаются в исходное разомкнутое состояние, а контакты контактора КМ наоборот замыкаются, обеспечивая подачу напряжения от резервного ввода по цепи – QF2- КМ1.2-QF3.

В быту контакторы применяются для подключения мощных активных нагрузок, например — теплых полов с управлением от комнатных терморегуляторов.

Во избежание проблем и ошибок при использовании различных автоматизированных схем рекомендуется пользоваться услугами профессиональных электриков.

Ведь при выборе и подключении контакторов, не считая еще и монтажных, чаще всего возникают следующие типичные ошибки:

— неправильный выбор номинального тока контактора, который может быть связан с особенностями подключаемой нагрузки. У одного и того же контактора может быть несколько категорий применения — АС-1, АС-3, АС-4 и др., по которым максимальная нагрузка может отличаться. Если характер нагрузки соответствует категории АС-3 (асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором), а выбор делался по соответствию мощности нагрузки наибольшему номинальному току для контактора по категории АС -1 (активная нагрузка), то возможна перегрузка и выгорание силовых контактов при пусках двигателей; — подключение катушки контактора к цепям управления на другой класс напряжения. Паспортная величина требуемого напряжения управляющих цепей обязательно наносится на корпусе аппарата; — неправильный выбор или полное отсутствие защитных аппаратов не только в главных цепях контактора, но и в управляющих.

Назначение контакторов

Можно разделить эти устройства по основным признакам, хотя область применения фактически неограниченна.

Типы контакторов по назначению

1. Устройства дистанционного включения (выключения, переключения). При работе комплекса электроустановок возникает необходимость реализовать определенный алгоритм подачи питания. Ручное управление: кнопкой, выключателем. Оператор в нужный момент подает сигнал, контакторы переменного тока приводятся в действие, коммутируя питание по заданной схеме работы. Например, нажатием одной кнопки можно запустить целый завод: конвейер, станки, освещение, систему вентиляции. Соединив определенным образом множество контакторов, можно на схеме управления автоматизировать систему питания (при этом стартовые команды подаются вручную).В автоматическом режиме команда подается с помощью электронной схемы. Программа управляет циклами производства, в нужный момент, запуская и останавливая электроустановки. При этом, любой линейный контактор можно оснастить функцией защиты: например, концевой выключатель или термореле. При создании определенных аварийных условий, питание катушки прекращается, и рабочие контакты размыкаются.
2. Включение мощной электроустановки с помощью слаботочной линии, или опять же кнопкой (выключателем). Типичный пример — пускатель электродвигателя.

   Казалось бы, причем тут модульный контактор: для чего он нужен, если можно использовать кнопку или выключатель?Действительно, питание на электроустановку можно подать напрямую, используя контакты кнопки. Однако для надежного соединения мощного потребителя контактная группа и механизм замыкания должны быть массивными, необходимо прикладывать большое усилие при включении. Такую же силу надо применить для обесточивания. Это не всегда удобно, особенно в аварийной ситуации. Поэтому устройство, с которым непосредственно работает оператор, выполняется компактным, оно рассчитано на малый ток (потребление катушки контактора небольшое), и для приведения в действие требуется небольшое усилие, особенно на кнопке выключения. А сам линейный контактор может быть достаточно габаритным, и срабатывает он мгновенно.Еще одна причина, по которой используется разнесение по мощности управляющих и силовых линий — высокая частота циклов включения и выключения. Например, электротранспорт. Водитель до тысячи раз за смену нажимает на педаль акселератора. Если оснастить силовыми контактами сам рычаг — пользоваться им будет неудобно. Поэтому педаль только подает слабый ток на катушку, а линейный контактор запускает мощный электродвигатель.

Многие из вас, находясь рядом с кабиной водителя, слышали регулярные громкие щелчки при нажатии педали. Именно так работает линейный контактор.

Различные типы привода

Электромагнитный — основной вид, и самый распространенный. Принцип его работы мы подробно рассмотрели в начале статьи

Разве что можно акцентировать внимание на удерживающий механизм рабочей катушки. Большинство кнопочных (магнитных) пускателей не имеют фиксатора включающей кнопки

То есть, после того как оператор уберет палец, питание на электромагните должно пропасть. Конструкция большинства пускателей учитывает этот момент. На толкателе замыкающих пластин есть контактная группа, которая замыкает цепь соленоида. Пока работает вся электроустановка — на катушке есть питания. Стоит напряжению кратковременно пропасть (аварийная ситуация, или нажата размыкающая кнопка выключения), все цепи разрываются, и включение производится повторно. Это добавляет безопасности при работе механизма. После неконтролируемого восстановления питания, электроустановка не запустится, пока оператор на примет решение о включении.
рабочий день окончен, включатель остался замкнутым (станок не работает, про аварию все забыли);
питание на линии восстановлено, в безлюдном цеху начинают работать станки, нагревательные элементы, и прочее.

Использование контакторов исключает такие ситуации.

С электромагнитной тягой разобрались. Кроме нее, существуют иные способы привести в движение контактную группу. Пневматические устройства позволяют замыкать мощные контакты без применения электромагнитных приводов.

Принцип работы такой же, только в качестве управляющей команды выступает импульс высокого давления. Такие устройства широко применяются на железнодорожных локомотивах, или других установках, где присутствует пневматика.

Схемы подключения трехфазных электродвигателей

ВАЖНО! Перед подключением электродвигателя необходимо убедится в правильности схемы соединения обмоток электродвигателя в соответствии с его паспортными данными

Условные обозначения на схемах

Магнитный пускатель (далее — пускатель) — коммутационный аппарат предназначенный для пуска и остановки двигателя. Управление пускателем осуществляется через электрическую катушку, которая выступает в качестве электромагнита, при подаче на катушку напряжения она воздействует электромагнитным полем на подвижные контакты пускателя которые замыкаются и включают электрическую цепь, и наоборот, при снятии напряжения с катушки пускателя — электромагнитное поле пропадает и контакты пускателя под действием пружины возвращаются в исходное положение размыкая цепь.

У магнитного пускателя есть силовые контакты предназначенные для коммутации цепей под нагрузкой и блок-контакты которые используются в цепях управления.

Контакты делятся на нормально-разомкнутые — контакты которые в своем нормальном положении, т.е. до подачи напряжения на катушку магнитного пускателя или до механического воздействия на них, находятся в разомкнутом состоянии и нормально-замкнутые — которые в своем нормальном положении находятся в замкнутом состоянии.

В новых магнитных пускателях имеется три силовых контакта и один нормально-разомкнутый блок-контакт. При необходимости наличия большего количества блок-контактов (например при сборке реверсивной схемы пуска электродвигателя), на магнитный пускатель сверху дополнительно устанавливается приставка с дополнительными блок-контактами (блок контактов) которая, как правило, имеет четыре дополнительных блок-контакта (к примеру два нармально-замкнутых и два нормально-разомкнутых).

Кнопки для управления электродвигателем входят в состав кнопочных постов, кнопочные посты могут быть однокнопочные, двухкнопочные, трехкнопочные и т.д.

Каждая кнопка кнопочного поста имеет по два контакта — один из них нормально-разомкнутый, а второй нормально-замкнутый, т.е. каждая из кнопок может использоваться как в качестве кнопки «Пуск» так и в качестве кнопки «Стоп».

Схема прямого включения электродвигателя

Данная схема является самой простой схемой подключения электродвигателя, в ней отсутствует цепь управления, а включение и отключение электродвигателя осуществляется автоматическим выключателем.

Главными достоинствами данной схемы является дешевизна и простота сборки, к недостаткам же данной схемы можно отнести то, что автоматические выключатели не предназначены для частого коммутирования цепей это, в сочетании с пусковыми токами, приводит к значительному сокращению срока службы автомата, кроме того в данной схеме отсутствует возможность устройства дополнительной защиты электродвигателя.

Схема подключения электродвигателя через магнитный пускатель

Эту схему так же часто называют схемой простого пуска электродвигателя, в ней, в отличии от предыдущей, кроме силовой цепи появляется так же цепь управления.

При нажатии кнопки SB-2 (кнопка «ПУСК») подается напряжение на катушку магнитного пускателя KM-1, при этом пускатель замыкает свои силовые контакты KM-1 запуская электродвигатель, а так же замыкает свой блок-контакт KM-1.1, при отпускании кнопки SB-2 ее контакт снова размыкается, однако катушка магнитного пускателя при этом не обесточивается, т.к. ее питание теперь будет осуществляться через блок-контак KM-1.1 (т.е. блок-контак KM-1.1 шунтирует кнопку SB-2). Нажатие на кнопку SB-1 (кнопка «СТОП») приводит к разрыву цепи управления, обесточиванию катушки магнитного пускателя, что приводит к размыканию контактов магнитного пускателя и как следствие, к остановке электродвигателя.