Выбор пускателя (контактора). Как подключить магнитный пускатель

Относятся к комбинированным устройствам, которые способны работать с электродвигателями различной мощности. На сегодняшний день они разделяются на реверсивные и не реверсивные модификации. Основным элементом устройства можно смело назвать катушку индуктивности. По параметру входного напряжения эти детали довольно сильно отличаются.

Если рассматривать реверсивные контакторы, то они чаще всего устанавливаются с якорями. При этом пружины крепятся под траверсами. Непосредственно силу тока можно регулировать через контроллеры. Дополнительно следует отметить, что контакторы способны работать в цепи с переменным током. В свою очередь не реверсивные аналоги для этого не предназначены. Для того чтобы более детально разобраться в контакторах, а также пускателях, следует рассмотреть устройство наиболее известных модификаций.

Устройства для морских судов

Пускатели для морских судов предназначены для регулирования двигателей асинхронного типа. Сила тока в данном случае может достигать 40 А. При этом отрицательное сопротивление в цепи в некоторых ситуациях достигает 12 Ом. Если рассматривать реверсивные модификации, то сердечники у них используются полые. При этом катушки индуктивности на магнитный пускатель 220В устанавливаются, как правило, в передней части.

Непосредственно замыкание контактов в цепи осуществляется за счет изменения порогового напряжения в системе. Дополнительно следует учитывать, что указанные модификации способны похвастаться высокой частотностью. Контроллеры на них могут устанавливаться самые разнообразные. Если рассматривать не реверсивные модели, то у них уровень номинального тока не превышает 30 А. При этом частотность модели можно регулировать за счет контроллера.

Модульные модели для объектов атомной энергетики

Данные модульные контакторы работают за счет увеличения параметра порогового напряжения. В первую очередь ток в устройстве попадает на электрическую катушку. Далее он проходит через сердечник и пропускается по контактам. Вследствие этого параметр выходного напряжения меняется. При этом частотность устройства стабилизируется. Таким образом, электродвигатель работает более эффективно.

Если рассматривать реверсивные модели, то сила тока в данном случае не превышает 40 А. При этом пороговая частота, как правило, находится на уровне 2 Гц. В свою очередь не реверсивный магнитный пускатель 380В больше подходит для асинхронных двигателей. Двухфазные модели также могут обслуживаться.

Модульные устройства для лифтовых станций

Модульные контакторы для лифтовых станций на сегодняшний день по параметрам довольно сильно отличаются. В данном случае параметр пороговой частоты может колебаться от 12 до 25 Гц. При этом сила тока в среднем составляет 30 А. Если рассматривать реверсивные модификации, то сердечники у них, как правило, устанавливаются в нижней части. При этом якоря расползаются сразу над катушками. Траверсы в такой ситуации устанавливаются довольно большие. Таким образом, нагрузки указанные устройства могут выдерживать значительные.

Также следует отметить, что в них реле используются теплового типа. В свою очередь магнитопроводы монтируются с разными параметрами выходного напряжения. Если рассматривать не реверсивные модификации, то они, как правило, производятся с двумя катушками. При этом траверсы у них располагаются в параллельном порядке. Дополнительно следует отметить, что якоря на сегодняшний день производятся различной формы, и в данном случае многое зависит от типа дугогасительной камеры. Стоят указанные контакторы и магнитные пускатели (цена рыночная) в районе 20 тыс. руб.

Принцип работы модели класса В1

Контакторы и магнитные пускатели данного типа относятся к классу реверсивных моделей. При их включении электричество первоначально попадает на катушку индуктивности. Только после этого частотность устройства начинает повышаться. Далее в работу включается сердечник. На данном этапе параметр выходного напряжения значительно понижается. Вследствие этого уровень номинального тока способен опускаться ниже 5 А.

За счет электромагнита работу двигателя удается стабилизировать. Эксплуатируются данные устройства, как правило, в цепи с переменным током. В этом случае амортизирующие пружины в приборе не дают якорю полностью опуститься к раме. Также следует учитывать, что траверсы по форме могут довольно сильно отличаться. В такой ситуации многое зависит от типа камеры дугогасителя. Как правило, она имеется Т-образной формы. Однако на сегодняшний день на рынке представлено множество моделей с плоскими модификациями.

Устройства класса В3

Контакторы и магнитные пускатели данной серии, как правило, используются на морских судах. Эти реверсивные модели на сегодняшний день являются довольно сильно распространенными. В первую очередь они отличаются повышенным параметром номинального тока. Таким образом, распределение энергии происходит довольно быстро. Траверсы в указанных модификациях устанавливаются двойного типа. При этом якоря чаще всего используются С-образной формы.

В данном случае параметр выходного напряжения порой доходит до 200 В. Непосредственно подключение контактора осуществляется через реле, которое устанавливается рядом с камерой дугогасителя. Дополнительно следует учитывать, что в монтаже такие устройства просты. Регулировать параметр частотности в них можно за счет контроллера. Подсоединяется он, как правило, через магнитопровод.

Модели класса ПМА

Магнитные пускатели ПМА подходят для электродвигателей асинхронного типа. При этом трехфазные модификации с помощью этих устройств обсуживаться могут. В данном случае параметр предельной частоты колеблется в районе 30 Гц. Дополнительно следует учитывать, что сердечники в устройствах устанавливаются самые разнообразные. В свою очередь якоря, как правило, изготавливаются С-образной формы. В среднем параметр выходного напряжения достигает 120 В.

Однако в данной ситуации многое зависит от типа токопровода. Как правило, он устанавливается с пропускной способностью на уровне 2 мк. Подключение устройств происходит через реле. В данном случае оно имеется теплового типа. В свою очередь катушки индуктивности по параметру пикового напряжения довольно сильно отличаются.

Как правило, траверсы на таких устройствах устанавливаются в параллельном порядке. При этом мостиковые контакты в дугогасительных камерах монтируются довольно часто. За счет этого регулировать параметр тактовой частоты в таких устройствах есть возможность. Однако для этого необходимо установить контролер. Закрепить его для управления необходимо на магнитопроводе устройства.

Модификации на 40 А

Контакторы на 40 А больше всего подходят для электродвигателей, мощность которых не превышает 3 кВт. Дополнительно следует учитывать, что указанные модели относятся к реверсивным модификациям. Таким образом, подключать их можно только к цепи с переменным током. В данном случае частотность моделей регулировать есть возможность. Для этого контроллеры устанавливаются самые разнообразные. Если говорить про подключение, то оно стандартно осуществляется через реле. Дополнительно следует отметить, что указанные устройства хорошо справляются со стабилизацией выходного напряжения.

Характеристики моделей на 60 А

Контакторы и магнитные пускатели данного типа на сегодняшний день являются довольно сильно востребованными. В промышленной сфере они, как правило, устанавливаются на различные станки. В среднем мощность их должна составлять в районе 3 кВт. При этом частотность обычно колеблется в пределах 30 Гц. Дополнительно следует отметить, что сердечники в таких конфигурациях устанавливаются над катушкой индуктивности.

Проводимость ее в данном случае зависит от типа траверсов. Как правило, они монтируются С-образной формы. Однако на сегодняшний день на рынке представлены и другие варианты данного типа. Реле в этом случае имеется тепловое, а устанавливается оно за электромагнитом. Непосредственно контакты используются мостикового типа. В среднем параметр выходного напряжения колеблется в районе 200 В.

Пускатели и контакторы - устройства, предназначенные для дистанционного замыкания и размыкания цепи, при подаче управляющего напряжения на магнитную катушку управления. После подачи напряжения на электромагнитную катушку, цепь замыкается, после отключения напряжения, основная цепь размыкается. Сфера использования включение, выключение электродвигателей , насосов, вентиляторов и иных потребителей электрического тока..

Чем пускатель отличается от контактора - на данный момент единого мнения по этому поводу нет. На наш взгляд основное отличие в наличии теплового реле. Если есть тепловое реле устройство относим к классу пускателей, без реле - контакторов. Так как большинство контакторов в процессе эксплуатации могут быть доукомплектованное тепловым реле, то разница небольшая. Второй вариант - назначение устройства, пускатели служат для управления электродвигателей и электропривода (насосы, вентиляторы), контакторы для управления включением и выключением прочего оборудования

Классификация и основные характеристики магнитных пускателей.

• Номинальный ток главных контактов - величина тока, на которую рассчитан контактор для электродвигателя, работающего в режиме работы АС3. То есть, нам необходим пускатель для электродвигателя мощностью 7,5 кВт напряжением 380В, выбирается контакторы второй величины Если этот электродвигатель работает в режиме работы АС4, для которой характерны частые пуски остановы, затянутые пуски под нагрузкой, то рекомендуется использовать пускатель на величину больше.
• Номинальное напряжение - величина напряжения на которую рассчитан корпус электромагнитного пускателя.
• Напряжение управляющей катушки - величина и тип управляющего напряжения катушки.
• Класс износостойкости пускателя - количество циклов срабатывания гарантированное производителем при режиме работы AC3. В настоящий момент большинство пускателей импортных пускателей производятся с классом износостойкости А, из отечественных производителей:
  • ОАО «Уралэлектро» производит контакторы КМД (аналог ПМ 12) с классом износостойкости А
  • ПМ12 КЗЭА производит по умолчанию с классом износостойкости В.
  • Пускатели ПМЛ производства ОАО «НПО Этал» производятся с классом износостойкости Б.
• Количество вспомогательных контактов сигнализации - вспомогательные контакты переключения, которые необходимы для встраивания контакторов в систему автоматизации, НО -нормально открытые, контакт разомкнут при разомкнутой цепи, с замыканием контакта во время срабатывания магнитной катушкой. НЗ при разомкнутой цепи контакты соединены.
• Степень защиты контакторов - показатель защиты пускателя, контактора от проникновения взвешенных частиц и попадания влаги.
  • IP00 - устройство не защищено от попадания пыли и влаги
  • IP20 - на пускателе при вводе проводников установлены сальники, предохраняющие от попадания пыли, от влаги не защищено
  • IP54 - контактор расположен в корпусе, защищающего пыльной воздуха, и направленных струй воды Зачастую на таких корпусах встроены кнопки «пуск» «стоп» и индикаторная лампа работы.

Пускатели -«звезда треугольник» обеспечивает включение электродвигателей путем включения питания по схеме звезда, с переходом на треугольник, что уменьшает пусковые токи, и защищает электрооборудование и кабеля от больших пусковых токов. При частом включении двигателей обеспечивает экономию электроэнергии

Дополнительные устройства

• Тепловое реле РТТ, РТЛ, РТЛУ - устанавливается на контакторы, пускатели и обеспечивает защиту электродвигателя от токов перегрузки и перекоса фаз.
• Промежуточные реле РПЛ, РПЛУ - устанавливаются на монтажную панель и служат дополнительным управляющим устройством для работу контакторов
• Дополнительные контактные основания ПКЛ ПКЛУ, - устанавливаются на корпус и служат для увеличения вспомогательных контактов
• Ограничители напряжения (варисторы и RC цепочки) для защиты микроэлектроники от бросков напряжения.
• Приставки времени ПВЛ - предназначены для задержки выключения, выключения пускателя, контактора после подачи управляющего сигнала на контакты магнитной катушки.

Для чего в электроустановках контакторы и чем они отличаются от пускателей? Я считаю: во-первых, большие контакторы имеют дугогасящие камеры, а, значит, они для гашения дуги; во-вторых, у них катушки на сильный ток (про них так и пишут, что они предназначены для пуска мощных моторов). Но вопрос все рано возникает, ведь есть контакторы маленькие и без дугогасящих камер и на маленькие токи. Чем же они отличаются? Ведь у тех и других тоже есть дополнительные блок контакты? Или настолько спутались понятия, что сейчас контактором называет все подряд?

Ответ 1

Один специалист ответил мне так: отличие в конструктивном исполнении. В магнитном пускателе сердечник притягивает проводящую пластину, и она своей плоскостью соединяет два контакта. А в контакторе один контакт при включении бьет по другому.

Ответ 2

Если посмотреть некоторые старые справочники, то там под термином
«магнитный пускатель» понимают устройство, состоящее из трехфазного контактора и теплового реле защиты. В настоящее время действительно существует путаница. Например, в каталоге Моеллера эти устройства названы пускателями, а у Шнайдера - контакторами. Я придерживаюсь такой точки зрения.… Пускатель - это трехфазный контактор… Так что, по большому счету, оба термина равноценны.

Ответ 3

Вообще, на практике, все почему-то называют магнитные пускатели 0,1,2 величины. 3 величины - кто называет пускателем, кто уже контактором. А по теории, действительно темный лес. Я вообще только недавно смог узнать что аббревиатура «ПМЛ» - это Пускатель Магнитный Лицензионный. Что за лицензия, чья она, никто уже и не помнит.

Ответ 4

Посмотрел в старом справочнике: Контактор - двухпозиционный коммутационный аппарат, приводимый в движение магнитным приводом и т.д.Магнитный пускатель - контактор в комбинации с тепловым реле.

Вот определения из большой справочной энциклопедии: «Магнитный пускатель - электрический аппарат низкого напряжения, предназначенный для дистанционного управления (пуска, остановки, изменения направления) и защиты асинхронных электродвигателей малой и средней мощности с короткозамкнутым ротором. Существуют МП нереверсивные и реверсивные; выпускаются также специальные МП для переключения обмоток многоскоростных электроприводов. МП состоят из контактора, кнопочного поста и теплового реле. Контактор МП, как правило, имеет 3 главные контактные системы (для включения в трёхфазную сеть) и от 1 до 5 блок-контактов»
То есть, шляпа с катушкой и контактами это – контактор, а магнитный пускатель - это совокупность устройств коммутации для пуска и защиты движка – т.е., тепловое реле, кнопочный пост, и контактор.

ТЕОРИЯ

«Контактор электромагнитный - электрический аппарат, предназначенный для частых включений и выключений (до 1500 переключений в час) электрических силовых цепей постоянного и переменного тока. Широко применяется для дистанционного управления электрическими машинами и аппаратами в установках постоянного и переменного тока при напряжениях до 500-650 В и силе тока до 600 А».

Контактор - дистанционно управляемый коммутационный аппарат, предназначенный для частых коммутаций электрических цепей при нормальных (номинальных) режимах работы. В зависимости от рода коммутируемого тока различают контакторы постоянного и переменного тока. При определенных условиях одни и те же контакторы могут коммутировать нагрузки как постоянного, так и переменного тока.

Контакторы классифицируются:

· по роду тока главной цепи и цепи управления (включающей катушки) - постоянного, переменного, постоянного и переменного тока;

· по числу главных полюсов - от 1 до 5;

· по номинальному току главной цепи - от 1,5 до 4800 А;

· по номинальному напряжению главной цепи: от 27 до 2000 В постоянного тока; от 110 до 1600 В переменного тока частотой 50, 60, 500, 1000, 2400, 8000, 10 000 Гц;

· по номинальному напряжению включающей катушки: от 12 до 440 В постоянного тока, от 12 до 660 В переменного тока частотой 50 Гц, от 24 до 660 В переменного тока частотой 60 Гц;

· по наличию вспомогательных контактов - с контактами, без контактов.

Нормальная работа аппаратов допускается при напряжении на зажимах главной цепи до 1,1 и цепи управления от 0,85 до 1,1 номинального напряжения соответствующих цепей.

Контакторы могут работать в одном, нескольких или во всех следующих режимах: прерывисто-продолжительном, продолжительном, повторно-кратковременном и кратковременном (ГОСТ 18311-80). В прерывисто-продолжительном режиме контактор должен допускать работу при номинальном токе в течение не более 8 ч. Длительность рабочего периода для кратковременного режима работы - 5, 10, 15, 30 с и 10, 30, 60, 90 мин.

Контактор состоит из следующих основных узлов: электромагнитного или электропневматического привода, главных контактов с дугогасительным устройством, вспомогательных контактов.

В контакторах с электромагнитным приводом главные и вспомогательные контакты связаны непосредственно с якорем электромагнита, управляющего включающей катушкой.

В контакторах с электропневматическим приводом управление осуществляется с помощью электромагнитного вентиля, открывающего доступ сжатого воздуха к электропневматическому приводу.

Контактор и пускатель предназначены для одного и того же – коммутации силовых цепей, а также цепи управления. Часто профессиональным наладчикам электрооборудования или, например, специалистам с дипломами ВУЗов не всегда удается обосновать, чем отличается контактор от магнитного пускателя. Ведь вроде бы обоими электротехническими изделиями выполняется ряд схожих функций. Однако некоторые отличия между ними все-таки есть.

Что общего между устройствами?

Контактор, впрочем, как и магнитный пускатель, «занимается» коммутацией цепей, преимущественно силовых. Таким образом, применение обоих устройств целесообразно при запуске двигателей переменного тока или же при вводе/выводе ступеней сопротивлений в случае реостатного пуска.

Конструкция приспособлений может быть представлена одной или несколькими парами контактов для управляющей цепи – нормально замкнутыми или разомкнутыми. Кстати, визуально их можно даже не отличить в некоторых случаях, в чем вы можете убедиться, просмотрев фото:

Хотя мощные контакторы могут значительно отличаться, как этот:

Отличия приспособлений

Большому количеству торговых предприятий свойственно магнитный пускатель называть «малогабаритным контактором». Ведь если с ним сопоставить контактор, аналогичный по токовой нагрузке, то разница между их габаритами будет видна невооруженным глазом. К тому же, вес трехполюсного 100-амперного контактора достаточно высок, по сравнению со 100-амперным пускателем.

Следует учитывать, что обзавестись слаботочным контактором (например, 10-амперным) не удастся – их просто не производят. Звеном в слабых цепях сможет стать только магнитный пускатель.

Отличия приспособлений можно найти и в их конструкционных особенностях. Контактор обладает парой силовых контактов и достаточно громоздкими дугогасительными решетками. Таким образом, своего корпуса у приспособления нет, что требует его установки в таких местах, в которых он будет недоступен посторонним лицам и ограничен от попадания влаги.

Магнитный пускатель отличается тем, что снаружи покрыт пластиковым «панцирем», обеспечивающим силовым проводным контактам защиту. При этом приспособление не имеет дугогасительных камер, что тоже является отличием. Поэтому оно не используется для монтажа в мощных цепях с большим количеством коммутаций в связи с недостаточной защитой от дуговых разрядов.

При этом отличается пускатель от своего «конкурента» и более качественной защитой электрического оборудования, особенно при наличии дополнительного кожуха (в частности металлического). Это делает возможной установку устройства практически везде, чем, в свою очередь, похвастаться контактор не сможет.

Разница между электротехническими устройствами также обусловлена их назначением. Несмотря на то, что магнитный пускатель хорошо подходит к обогревателям, соленоидным катушкам, различным по мощности светильникам и прочим электроприемникам, по сути, он предназначен для асинхронных 3-х фазных двигателей на переменном токе.

В связи с этим конструкция каждого представлена 3-мя парными силовыми проводами. Его управляющим контактам приходится «заниматься» поддержанием включенного состояния устройства или, например, составлением сложных управляющих цепей с реверсивным пуском.

Контактор же отличается тем, что он коммутирует абсолютно все цепи переменного тока. Отсюда и отличия между устройствами по силовым проводам – контакторам «выделяются» наличием от 2-х до 4-х полюсов.

Итог

На самом деле можно сказать, что отличия между аппаратами являются достаточно условными. На практике разница между ними определяется назначением приспособления и ценовой политикой. Потребителю в любом случае удастся выбрать товар в соответствии со своими нуждами и потребностями, а разница в названии определяется производителями. Надеемся, мы помогли вам ответить на вопрос, чем отличается контактор от магнитного пускателя!

Страница 8 из 18

11 ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

КОНТАКТОРЫ И МАГНИТНЫЕ ПУСКАТЕЛИ

Контактор – это двухпозиционный аппарат с самовозвратом, предназначенный для частых коммутаций токов, не превышающих токи перегрузки, и приводимый в действие приводом. Этот аппарат имеет два коммутационных положения, соответствующие включенному и отключенному его состояниям. В контакторах наиболее широко применяется электромагнитный привод. Возврат контактора в отключенное состояние (самовозврат) происходит под действием возвратной пружины, массы подвижной системы или при совместном действии этих факторов.

Пускатель – это коммутационный аппарат, предназначенный для пуска, остановки и защиты электродвигателей без выведения и введения в их цепи сопротивлений резисторов. Пускатели осуществляют защиту электродвигателей от токов перегрузки. Распространенным элементом такой защиты является тепловое реле, встраиваемое в пускатель.
Токи перегрузки для контакторов и пускателей не превышают (8-20)-кратных перегрузок по отношению к номинальному току. Для режима пуска двигателей с фазовым ротором и торможения противотоком характерны (2.5-4)-кратные токи перегрузки. Пусковые токи электродвигателей с короткозамкнутым ротором достигают (6-10)-кратных перегрузок по сравнению с номинальным током.
Электромагнитный привод контакторов и пускателей при соответствующем выборе параметров может осуществлять функции защиты электрооборудования от понижения напряжения. Если электромагнитная сила, развиваемая приводом, при снижении напряжения в сети окажется недостаточной для удержания аппарата во включенном состоянии, то он самопроизвольно отключится и осуществит таким образом защиту от понижения напряжения. Как известно, понижение напряжения в питающей сети вызывает протекание токов перегрузки по обмоткам электродвигателей, если механическая нагрузка на них будет оставаться неизменной.
Контакторы предназначены для коммутации силовых цепей электродвигателей и других мощных потребителей. В зависимости от рода коммутируемого тока главной цепи различают контакторы постоянного и переменного тока. Они имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения, электромагнитный привод и вспомогательные контакты.Как правило, род тока в цепи управления, которая питает электромагнитный привод, совпадает с родом тока главной цепи. Однако известны случаи, когда катушки контакторов переменного тока получают питание от цепи постоянного тока.

Рисунок 1 - Конструктивная схема контактора
На рис. 1 изображена конструктивная схема контактора, отключающего цепь двигателя. В этом случае напряжение на катушке 12 отсутствует и его подвижная система под действием возвратной пружины 10, создающей силу Fв, придет в нормальное состояние.Возникающая при расхождении главных контактов дуга Д гасится в дугогасительной камере 5.
Быстрое перемещение дуги с контактов в камеру обеспечивается системой магнитного дутья. В цепь главного тока включена последовательная катушка 1, которая размещена на стальном сердечнике 2. Стальные пластины – полюса 3, расположенные по бокам сердечника 2, подводят создаваемое катушкой 1 магнитное поле к зоне горения дуги в камере. Взаимодействие этого поля с током дуги приводит к появлению сил, которые перемещают дугу в камеру.
Контактор включит цепь с током I0, если подать напряжение U на катушку 12 приводного электромагнита. Поток Ф, созданный током, протекающим через катушку электромагнита, разовьет тяговую силу и притянет якорь 9 электромагнита к сердечнику, преодолев силы Fв противодействия возвратной 10 и Fk контактной 8 пружин.
Сердечник электромагнита оканчивается полюсным наконечником 11, поперечное сечение которого больше поперечного сечения самого сердечника. Установкой полюсного наконечника достигается некоторое увеличение силы, создаваемой электромагнитом, а также видоизменение тяговой характеристики электромагнита (зависимости электромагнитной силы от величины воздушного зазора).
Соприкосновение контактов 4 и 6 друг с другом и замыкание цепи при включении контактора произойдет раньше, чем якорь электромагнита полностью притянется к полюсу. По мере движения якоря подвижный контакт 6 будет как бы «проваливаться», упираясь своей верхней частью в неподвижный контакт 4. Он повернется на некоторый угол вокруг точки А и вызовет дополнительное сжатие контактной пружины 8. Появится провал контактов, под которым подразумевается величина смещения подвижного контакта на уровне точки его касания с неподвижным контактом в случае, если неподвижный будет удален.
Провал контактов обеспечивает надежное замыкание цепи, когда толщина контактов уменьшается вследствие выгорания их материала под. действием электрической дуги. Величина провала определяет запас материала контактов на износ в процессе работы контактора.
После соприкосновения, контактов происходит перекатывание подвижного контакта по неподвижному. Контактная пружина создает определенное нажатие в контактах, поэтому при перекатывании происходит разрушение окисных пленок и других химических соединений, которые могут появиться на поверхности контактов. Точки касания контактов при перекатывании переходят на новые места контактной поверхности, не подвергавшиеся воздействию дуги и являющиеся поэтому более «чистыми». Все это уменьшает переходное сопротивление контактов и улучшает условия их работы. В то же время перекатывание повышает механический износ контактов (контакты изнашиваются).
В момент соприкосновения подвижный контакт 6 сразу же оказывает на неподвижный контакт 4 давление, обусловленное предварительным натяжением контактной пружины 8. Вследствие этого переходное сопротивление контактов в момент их касания будет небольшим и контактная площадка не разогреется при включении до значительной температуры. Кроме того, предварительное контактное нажатие, созданное пружиной 8, позволяет снизить вибрацию (отскоки) подвижного контакта при ударе его о неподвижный контакт. Все это предохраняет контакты от приваривания при включении электрической.цепи. На контактах имеются контактные накладки, выполненные из специального материала, например серебра, чтобы улучшить условия длительного прохождения тока через замкнутые контакты во включенном состоянии. Иногда применяются накладки из дугостойкого материала для уменьшения износа контактов под воздействием электрической дуги (металлокерамика «серебро-окись кадмия» и др.). Гибкая связь 7 (для подвода тока к подвижному контакту) изготовляется из медной фольги (ленты) или тонкой проволоки.
Раствором контактов называется расстояние между подвижным и неподвижным контактами в отключенном состоянии контактора. Раствор контактов обычно лежит в пределах от 1 до 20 мм. Чем ниже раствор контактов, тем меньше ход якоря приводного электромагнита. Это приводит к уменьшению в электромагните рабочего воздушного зазора, магнитного сопротивления, намагничивающей силы, мощности катушки электромагнита и его габаритов. Минимальная величина раствора контактов определяется: технологическими и эксплуатационными условиями, возможностью образования металлического мостика между контактами при разрыве цепи тока, условиями устранения возможности смыкания контактов при отскоке подвижной системы от упора при отключении аппарата. Раствор контактов также должен быть достаточным для обеспечения условий надежного гашения дуги при малых токах.

Рисунок 2 - Прямоходовой пускатель
Изображенная на рис. 1 схема контактора поворотного типа довольно типичная. Обычно такие контакторы предназначаются для тяжелого режима работы (большая частота циклов коммутационных операций, индуктивные цепи) при относительно высоких значениях номинального тока (десятки и сотни ампер). Другой распространенный тип контакторов и пускателей - прямоходовой; он рассчитывается преимущественно на меньшие номинальные токи (десятки ампер) и более легкие условия работы. Прямоходовой пускатель (рис. 2) имеет мостиковые контакты 2 и 3, с которых дуга выдувается в дугогасительные камеры 1. Сила Fk контактной пружины создает нажатие в замкнутых контактах, возвратная пружина Fп возвращает подвижную систему аппарата в отключенное состояние, когда будет снято напряжение с катушки. Аппарат включается электромагнитом при подаче напряжения на его катушку 5. На полюсах электромагнита переменного тока устанавливаются короткозамкнутые витки 4, устраняющие вибрацию якоря во включенном положении аппарата.
В отличие от контактора постоянного тока в контакторе переменного тока для уменьшения потерь на вихревые токи применяют шихтованные магнитопроводы и короткозамкнутые витки на полюсах для устранения вибрации якоря. Контакторы переменного тока чаще изготовляют трехполюсными, постоянного тока - однополюсными и двухполюсными. В качестве дугогасительного устройства в контакторах на постоянном токе чаще применяются щелевые камеры, на переменном - чаще дугогасительная решетка.
Для гашения дуги применяют также камеры с дугогасительной решеткой. Дугогасительная решетка представляет собой пакет тонких металлических пластин 5 (рис. 1). Под действием электродинамических сил, создаваемых системой магнитного дутья, электрическая дуга попадает на решетку и рвется на ряд коротких дуг. Пластины интенсивно отводят тепло от дуги и гасят ее, но пластины дугогасительной решетки обладают значительной термической инерционностью - при большой частоте включений они перегреваются и эффективность дугогашения падает.
Мощные контакторы переменного тока имеют главные контакты, снабженные системой дугогашения - магнитным дутьем и дугогасительной камерой с узкой щелью или дугогасительной решеткой, как и контакторы постоянного тока. Конструктивное отличие заключается в том, что контакторы переменного тока выполняют многополюсными; обычно они имеют три главных замыкающих контакта. Все три контактных узла работают от общего электромагнитного привода клапанного типа, который поворачивает вал контактора с установленными на нем подвижными контактами. На том же валу устанавливают вспомогательные контакты мостикового типа. Контакторы имеют достаточно большие габаритные размеры. Их применяют для управления электродвигателями значительной мощности.
Для увеличения срока службы конструкция контакторов допускает смену контактов.
Существуют комбинированные контакторы переменного тока, в которых параллельно главным замыкающим контактам включают два тиристора. Во включенном положении ток проходит через главные контакты, поскольку тиристоры находятся в закрытом состоянии и ток не проводят. При размыкании контактов схема управления открывает тиристоры, которые шунтируют цепь главных контактов и разгружают их от тока отключения, препятствуя возникновению электрической дуги. Поскольку тиристоры работают в кратковременном режиме, их номинальная мощность невелика и они не нуждаются в радиаторах охлаждения.
Наша промышленность выпускает комбинированные контакторы типа КТ64 и КТ65 на номинальные токи, превышающие 100 А, выполненные на базе широко распространенных контакторов КТ6000 и снабженные дополнительным полупроводниковым блоком.
Коммутационная износостойкость комбинированных контакторов в режиме нормальных коммутаций составляет не менее 5 млн. циклов, а коммутационная износостойкость полупроводниковых блоков примерно в 6 раз выше. Это позволяет многократно использовать их в системах управления.
Для управления электродвигателями переменного тока небольшой мощности применяют прямоходовые контакторы с мостиковыми контактными узлами. Двукратный разрыв цепи и облегченные условия гашения дуги переменного тока позволяют обойтись без специальных дугогасительных камер, что существенно уменьшает габаритные размеры контакторов.
Прямоходовые контакторы обычно выпускаются промышленностью в трехполюсном исполнении. При этом главные замыкающие контакты разделяются пластмассовыми перемычками 1.
Наряду со слаботочными герконами, созданы герметичные силовые магнитоуправляемые контакты (герсиконы), способные коммутировать токи в несколько десятков ампер. На этой основе были разработаны контакторы для управления асинхронными электродвигателями мощностью до 1.1 кВт. Герсиконы отличаются увеличенным раствором контактов (до 1.5 мм) и повышенным контактным нажатием. Для создания значительной силы электромагнитного притяжения используют специальный магнитопровод.
Область применения электромагнитных контакторов достаточно широка. В машиностроении контакторы переменного тока применяют чаще всего для управления асинхронными электродвигателями. В этом случае их называют магнитными пускателями. Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты.
На рисунке 1 (а, б) показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы соединений нереверсивного магнитного пускателя. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей. Читать эти схемы трудно, так как они содержат много пересекающихся линий.


а) б)
Рисунок 1 - Схемы нереверсивного пускателя
На принципиальной схеме все элементы одного аппарата имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.
Нереверсивный магнитный пускатель имеет контактор KM с тремя главными замыкающими контактами (Л1-С1, Л2-С2, Л3-С3) и одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).
Главные цепи, по которым протекает ток электродвигателя, принято изображать жирными линиями, а цепи питания катушки контактора (или цепи управления) с наибольшим током – тонкими линиями.
Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки контактора потечет ток, якорь притянется к сердечнику. Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт 3 – 5,
что создаст параллельную цепь питания катушки контактора. Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка контактора будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то контактор отключается и его вспомогательный контакт размыкается. После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита превращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.
Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют контакторное управление.
Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки контактора.
В том случае, когда необходимо использовать два направления вращения электродвигателя, применяют реверсивный магнитный пускатель, принципиальная схема которого изображена на рисунке 2, а. Для изменения направления вращения асинхронного электродвигателя необходимо изменить порядок чередования фаз статорной обмотки. В реверсивном магнитном пускателе используют два контактора: КМ1 и КМ2. Из схемы видно, что при случайном одновременном включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет короткое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой. Если после нажатия кнопки SВ3 «Вперед» и включения контактора КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст питание в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электродвигателя.

Рисунок 2 - Схемы реверсивного пускателя
Аналогичная схема цепи управления реверсивного пускателя с блокировкой на вспомогательных размыкающих контактах изображена на рисунке 2, б. В этой схеме включение одного из контакторов, например КМ1, приводит к размыканию цепи питания катушки другого контактора КМ2. Для реверса необходимо предварительно нажать кнопку SB1 «Стоп» и отключить контактор КМ1. Для надежной работы схемы необходимо, чтобы главные контакты контактора КМ1 разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание размыкающих вспомогательных контактов в цепи контактора КМ2. Это достигается соответствующей регулировкой положения вспомогательных контактов по ходу якоря.
В серийных магнитных пускателях часто применяют двойную блокировку по приведенным выше принципам. Кроме того, реверсивные магнитные пускатели могут иметь механическую блокировку с перекидным рычагом, препятствующим одновременному срабатыванию электромагнитов контакторов. В этом случае оба контактора должны быть установлены на общем основании.
Магнитные пускатели открытого исполнения монтируют в шкафах электрооборудования. Пускатели пылезащищенного и пылебрызгонепроницаемого исполнения снабжают кожухом и монтируют на стене или стойке в виде отдельного аппарата.
Электромагнитные контакторы выбирают по номинальному току электродвигателя с учетом условий эксплуатации. ГОСТ 11206-77 устанавливает несколько категорий контакторов переменного и постоянного тока. Контакторы переменного тока категории АС-2, АС-3 и АС-4 предназначены для коммутации цепей питания асинхронных электродвигателей. Контакторы категории АС-2 используют для пуска и отключения электродвигателей с фазным ротором. Они работают в наиболее легком режиме, поскольку эти двигатели обычно пускаются при помощи роторного реостата. Категории АС-3 и АС-4 обеспечивают прямой пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором и должны быть рассчитаны на шестикратный толчок пускового тока. Категория АС-3 предусматривает отключение вращающего асинхронного электродвигателя. Контакторы категории АС-4 предназначены для торможения противотоком электродвигателей с короткозамкнутым ротором или отключения неподвижных электродвигателей и работают в наиболее тяжелом режиме.
Контакторы, предназначенные для работы в режиме АС-3, могут быть использованы в условиях, соответствующих категории АС-4, но номинальный ток контактора при этом снижается в 1.5-3 раза. Аналогичные категории применения предусмотрены для контакторов постоянного тока.
Контакторы категории ДС-1 применяют для коммутации малоиндуктивной нагрузки. Категории ДС-2 и ДС-3 предназначены для управления электродвигателями постоянного тока с параллельным возбуждением и позволяют коммутировать ток, равный . Категории ДС-4 и ДС-5 применяют для управления электродвигателями постоянного тока с последовательным возбуждением.
Указанные категории определяют режим нормальных коммутаций, в котором контактор может непрерывно работать длительное время. Кроме того, различают режим редких (случайных) коммутаций, когда коммутационная способность контактора может быть увеличена примерно в 1.5 раза.
Если асинхронный электродвигатель работает в повторно-кратковременном режиме, то выбор контактора осуществляется по величине среднеквадратичного тока. На выбор контактора влияет степень защиты контактора. Контакторы защищенного исполненияимеют худшие условия охлаждения, и их номинальный ток снижается примерно на 10% по сравнению с контакторами открытого исполнения.

КОНТАКТНО – ДУГОГАСИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ КОНТАКТОРОВ

В контакторах обычно используются рычажные (рис. 1, а) и мостиковые (рис. 1, б) контакты. В рычажных контактах образуется при отключении один разрыв (одна дуга), в мостиковых – два (две дуги). Поэтому при прочих равных условиях возможности для отключения электрических цепей у аппаратов с мостиковыми контактами выше, чем у аппаратов с рычажными (пальцевыми) контактами.

Рисунок 1 – Рычажные и мостиковые контакты
Мостиковые контакты по сравнению с рычажными имеют тот недостаток, что в замкнутом состоянии в них создается два контактных перехода тока, в каждом из которых должно быть создано надежное касание. Поэтому сила контактной пружины должна быть удвоенной (по сравнению с рычажными контактами), что в конечном итоге увеличивает мощность электромагнитного привода контактора.
В контакторах переменного тока на отключаемые токи до 100 А при напряжении сети до 100-200 В можно не применять дугогасительные камеры, так как дуга гасится за счет растяжения ее в атмосферном воздухе (открытый разрыв). Для предотвращения перекрытия электрических дуг на соседних полюсах применяются изоляционные перегородки. Контакторы с открытым разрывом дуги существуют также и на постоянном токе, но отключаемые токи для них существенно меньше.
При высоких значениях отключаемых токов и напряжений аппараты снабжаются дугогасительными камерами, из которых наиболее распространены щелевые камеры и дугогасительные решетки . Щелевая камера (рис. 2, а) образует внутри узкий просвет (щель) между стенками из дугостойкого изоляционного материала (асбестоцемент и др.). В него загоняется электрическая дуга 1 и там она гасится за счет усиленного отвода тепла при тесном соприкосновении со стенками.
Дугогасительная решетка (рис. 2, б) представляетсобой пакет из тонких (мм) металлических пластин 2, на которые выдувается дуга. Пластины выполняют роль радиаторов, интенсивно отводящих тепло от столба дуги и способствующих ее гашению.
Наиболее важной характеристикой дугогасительной камеры является вольт – амперная характеристика. Используя ее, можно рассчитать процессы гашения дуги при отключении цепи.

Рисунок 2 – Дугогасительные камеры
Как показал опыт эксплуатации, дугогасительная решетка непригодна для частых отключений цепи при сравнительно больших токах. При большой частоте отключений ее пластины разогреваются до высоких температур и не успевают остыть. Они оказываются неспособными охлаждать столб дуги, и решетка отказывает в работе. Для режима частых отключений цепи более пригодны щелевые дугогасительные камеры.
Система магнитного дутья предназначена для того, чтобы создать дополнительные силы для схода дуги с контактов и вхождения ее в дугогасительную камеру (рис. 3, а). Катушка 1 магнитного дутья включена последовательно в цепь отключаемого тока. Созданный ею магнитный поток Ф с помощью деталей 2 и 3 магнитопровода подводится к зоне горения дуги у входа в дугогасительную камеру 4.
Рисунок 3 – Система магнитного дутья
Взаимодействие тока дуги (А) с магнитным полем напряженностью (А/м) приводит к появлению действующей на дугу электродинамической силы (Н), которая загоняет дугу длиной (м) в камеру:
, (*)где Гн/м.
В зоне горения дуги (в воздушном зазоре , м, между пластинами 3 на рис. 3, а) в соответствии с законом полного тока для однородного поля (HL=Iw) напряженность поля (А/м)
.
Подставив это значение в (*), получим:
,
где – число витков катушки.
Так как в системе с катушкой последовательного магнитного дутья сила пропорциональна квадрату тока, то целесообразно использовать этот вид дутья в контакторах, рассчитанных на сравнительно большие номинальные токи. Для сокращения расхода меди на изготовление катушки, сечение которой должно выбираться по номинальному току контактора, желательно иметь возможно меньшее число витков катушки. Однако это число витков должно обеспечивать такую напряженность магнитного поля в зоне его взаимодействия с током дуги, которая создаст условия для надежного гашения дуги в заданном диапазоне отключаемых токов. Обычно оноизмеряется единицами при номинальных токах в сотни ампер, а при токах в десятки ампер достигает десяти и выше.
Преимущество систем с катушкой последовательного магнитного дутья заключается в том, что направление силы не зависит от направления тока . Это позволяет применять указанную систему не только на постоянном, но и на переменном токе. Однако на переменном токе вследствие появления вихревых токов в магнитопроводе может возникнуть сдвиг по фазе между током дуги и результирующей напряженностью магнитного поля в зоне горения дуги, что может вызвать обратное «забрасывание» дуги в камеру.
Недостаток системы с катушкой последовательного магнитного дутья – малая напряженность магнитного поля, создаваемая ею при небольших отключаемых токах. Поэтому параметры этой системы надо выбирать так, чтобы в области этих токов обеспечить максимально возможную напряженность магнитного поля в зоне горения дуги, не прибегая к значительному увеличению числа витков катушки магнитного дутья, чтобы не вызывать излишнего расхода меди на её изготовление. При небольших токах магнитопровод этой системы не должен насыщаться. Тогда почти вся намагничивающая сила катушки компенсируется падением магнитного потенциала в воздушном зазоре и напряженность магнитного поля в нем окажется максимально возможной. При больших токах магнитопровод, наоборот, целесообразно вводить в насыщение, когда его магнитное сопротивление становится большим. Это снизит напряженность магнитного поля в зоне расположения дуги, уменьшит силу и интенсивность гашения дуги, снизит перенапряжения при её гашении.
Существует система с катушкой параллельного магнитного дутья, когда катушка 1 (см. рис. 3), содержащая сотни витков из тонкого провода и рассчитываемая на полное напряжение источника питания, создает в зоне горения дуги напряженность магнитного поля (А/м)
.
Действующая на дугу электродинамическая сила (Н) (см. рис. 3, б)
,
где
В этой системе сила, действующая на дугу, пропорциональна току в первой степени. Поэтому она оказывается более целесообразной для контакторов на небольшие токи (примерно до 50 А).
Контактор с параллельной катушкой магнитного дутья реагирует на направление тока. Если направление магнитного поля сохраняется неизменным, а ток изменит свое направление, то сила будет направлена в противоположную сторону. Дуга будет перемещаться не в дугогасительную камеру, а в противоположную сторону – на катушку магнитного дутья, что может привести к аварии в контакторе. Это – недостаток рассматриваемой системы. Недостатком этой системы является также необходимость повышения уровня изоляции катушки в расчете на полное напряжение сети. Понижение напряжения сети приводит к уменьшению намагничивающей силы катушки и ослаблению интенсивности магнитного дутья, что снижает надежность дугогашения.
В системе магнитного дутья вместо катушки напряжения можно применять постоянный магнит. По свойствам такая система аналогична системе с параллельной катушкой магнитного дутья. Замена катушки напряжения постоянным магнитом исключит расход меди и изоляционных материалов, которые потребовались бы на создание катушки. При этом в системе не должны нарушаться свойства постоянного магнита в процессе эксплуатации.
Системы с катушкой параллельного магнитного дутья и постоянными магнитами на переменном токе не применяются, так как практически невозможно согласовать направление магнитного потока с направлением тока дуги, чтобы получить одно и то же направление силы в любой момент времени.
С увеличением напряженности поля магнитного дутья улучшаются условия схода дуги с контактов на дугогасительные рога и облегчается её вхождение в камеру. Поэтому с ростом уменьшается также износ контактов от термического воздействия дуги, но до определенного предела.
Большие напряженности поля создают значительные силы, воздействующие на дугу и выбрасывающие расплавленные металлические мостики из межконтактного промежутка в атмосферу. Это повышает износ контактов . При оптимальной напряженности поля износ контактов минимален.
Износ контактов – важный технический фактор. Поэтому принимаются серьезные меры, например уменьшение вибрации контактов при включении аппарата, чтобы уменьшить износ и увеличить срок службы контактов.
Важной характеристикой дугогасительного устройства переменного тока является закономерность роста восстанавливающейся прочности межконтактного промежутка за переходом тока через нуль.