Магнитный пускатель – это коммутационный прибор, с помощью которого на расстоянии многократно можно включать и отключать потребителя (электродвигатели, электрические ТЭНы, электрокотлы и так далее). Перед тем как разбираться в теме статьи – схема подключения пускателя, необходимо понять принцип его работы.
В основном магнитные пускатели используются сегодня для управления двигателей асинхронного типа. С его помощью производится «пуск», «стоп» и реверс мотора. Но есть еще один момент, который не надо упускать из вида. Это возможность разгружать маломощные электрические сети, где установлены обычные автоматические выключатели (автоматы). Для того чтобы это понять, необходимо привести пример.
Если в распределительном щите установлен автомат номиналом 10 ампер, то его пропускная мощность рассчитывается по закону Ома: P=UI=220х10=2200 Вт или 2,2 кВт. По сути, такой автомат может выдержать освещение, в котором присутствует двадцать две лампочки по 100 ватт каждая. Чтобы увеличить мощность потребления электрической цепочки, к примеру, в два раза, не стоит разделять ее на участки, куда придется устанавливать несколько автоматических выключателей и делать монтаж отдельной электропроводки. Достаточно установить магнитный пускатель, к примеру, третьей величины.
У такого прибора контакты рассчитаны на 40 ампер. Отсюда и возможность выдерживать потребляемую мощность: 40х220=8800 Вт или 8,8 кВт. То есть, соединив последовательно 88 лампочек мощностью по 100 Вт, можно одним щелчком включать и отключать их одновременно.
В основе конструкции магнитного пускателя лежит электромагнитная катушка. Так вот в момент пуска (включения) прибор потребляет 200 ватт. В рабочем состоянии мощность не превышает 25 Вт. Даже если рассчитать силу тока в момент пуска, то на будет незначительных параметров: 200 Вт/220 В = 0,9 ампер. То есть, этой величины достаточно, чтобы прибор включил основную электрическую цепь. Получается так, что даже самый небольшой магнитный пускатель может легко управлять автоматом. При этом на контактах последнего всегда будет сниженный ток, что не приведет к их подгоранию. А, значит, автоматический выключатель будет отключать своими контактами достаточно большие мощности.
Внимание! Существует несколько видов магнитных пускателей, у которых катушка рассчитана на разное напряжение. Это 220 вольт, 380 и 36.
Схемы подключения
Итак, теперь переходим к основной теме статьи – схемы подключения пускателя. Их две:
- Реверсивная.
- Нереверсивная.
Как подключить нереверсивную схему. Она является стандартной, когда подключаемый к сети электродвигатель будет вращаться в одну сторону.
На схеме четко видно, что запуск мотора производится кнопкой «Пуск», расположенной на магнитном пускателе КМ 1. Чтобы не удерживать данную кнопку, ее шунтируют с контактами аппарата. То есть, при нажатии кнопки «Пуск» она замыкает контакты пускателя, через которые ток будет подаваться на электромагнитную катушку прибора.
Отключение производится кнопкой «Стоп». На схеме пускателя она обозначена буквой «С». Эта кнопка просто размыкает контакты. При этом сердечник под действием пружин возвращается в нормальное состояние, электродвигатель отключается.
В принципе, точно также работает и тепловое реле, обозначенное на схеме подключения пускателя буквой «Р».
Принцип работы асинхронного двигателя
Работа электродвигателя может осуществляться как в трехфазном, так и однофазном режиме. Принцип действия схем меняется незначительно, однако имеются некоторые дополнения в устройстве питания от однофазной сети.
Трехфазная сеть
Электрическая принципиальная схемя реверсивного пуска трёхфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором выглядит следующим образом (схема представлена на Рис.1)Питание всей схемы осуществляется от трёхфазной сети переменного тока с напряжением 380 В через автомат АВ.
Для того чтобы сделать реверс такой электрической машины (М), нужно изменить чередование двух любых фаз, подключённых к статору. На схеме магнитный пускатель Мп1 отвечает за прямое вращение, а Мп2 — за обратное. На рисунке видно, что при включении Мп1 происходит чередование фаз на статоре А, В, С, а при включении Мп2 — С, В, А, то есть фазы А и С меняются местами, что нам и нужно.
При подаче на схему напряжения, катушки Мп1 и Мп2 обесточены. Их силовые контакты Мп1.3 и Мп2.3 разомкнуты. Электродвигатель не вращается.
При нажатии на кнопку Пуск1, подаётся питание на катушку Мп1, пускатель срабатывает и происходит следующее:
Если возникла необходимость остановить двигатель или произвести реверс, нужно нажать
кнопку Стоп. При этом размыкается цепь питания Мп1, контактор отключается, его контакты возвращаются в первоначальное состояние, показанное на рисунке, электродвигатель останавливается.
Для того чтобы двигатель начал вращаться в обратную сторону, нужно нажать кнопку Пуск2. По аналогии с Мп1, сработают контакты Мп2.3, Мп2.1, Мп2.2, произойдёт переключение фаз на обмотке статора и двигатель начнёт вращаться в противоположном направлении.
Питание схемы управления осуществляется от двух фазовых проводов. При таком включении должны быть использованы контакторы с катушками на 380 В. Предохранители Пр1 и Пр2 обеспечивают защиту от токов короткого замыкания. Кроме того, извлечение этих предохранителей позволяет полностью обесточить все элементы управления и избежать риска получения электротравм при обслуживании и ремонте.
Защиту электрической машины от перегрузок обеспечивает тепловое реле РТ. При протекании повышенного тока в любой из трёх обмоток статора происходит нагрев биметаллической пластины РТ, в результате чего она изгибается. При определённом токе пластина нагревается настолько, что её изгиб вызывает срабатывание теплового реле, из-за чего оно размыкает свой нормально закрытый контакт РТ в схеме управления катушками Мп1 и Мп2 и двигатель отключается от сети.
Время срабатывания зависит от величины тока: чем выше ток, тем меньше время срабатывания. Благодаря тому, что РТ действует с некоторой задержкой, пусковые токи, которые могут в 7-10 раз превышать номинальные, не успевают спровоцировать срабатывание защиты.
В зависимости от типа устройства и настроек после срабатывания теплового реле возможны два варианта возвращения схемы в рабочее состояние:
Рассмотренная схема реверса трехфазного двигателя может видоизменяться в зависимости от условий и потребностей. Например, питание схемы управления можно осуществлять от сети 12 В, в этом случае все элементы управления будут находиться под безопасным напряжением и такую установку можно без риска использовать при высокой влажности.
Реверс двигателя можно осуществлять только в том случае, когда двигатель полностью неподвижен, иначе пусковые токи возрастут в несколько раз, что приведёт к срабатыванию защиты. Для того чтобы контролировать выполнение этого условия, в схему управления могут быть добавлены реле времени, контакты которых подключаются последовательно к МП2.2 и Мп1.2. Благодаря этому, после нажатия кнопки Стоп двигатель можно будет запустить в противоположном направлении только по истечении несколько секунд, которые необходимы для полной остановки механизма.
Однофазный режим
Для того чтобы трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работал от однофазной сети 220 В, используется схема подключения с пусковым и рабочим конденсаторами.
От обмотки статора электродвигателя отходит три провода. Два провода подключаются напрямую к фазному и нулевому проводам, а третий соединяется с одной из питающих жил через конденсатор. В этом случае направление вращения зависит от того, к какому из питающих проводников подключён конденсатор.
Если требуется превратить такую схему подключения в реверсивную, её нужно дополнить тумблером, который будет переключать ёмкость с одного провода питания на другой.
Реверсивная схема
По сути, данная схема в независимости от величины пускателя работает аналогично предыдущей. Конечно, она более сложная, потому что в нее добавляется еще одна кнопка – реверс, и еще один магнитный пускатель.
Сам по себе реверс – это переподключение двух фаз местами. Но тут необходимо соблюсти один момент – нужно, чтобы второй пускатель в это время не включался. То есть, необходима его блокировка. По схеме понятно, что если включатся два пускателя одновременно, то произойдет короткое замыкание.
Вот динамика работы схемы:
- включается автомат QF;
- нажимается кнопка «Пуск 1»;
- напряжение подается на электродвигатель, который начинает работать.
При реверсе происходит следующее:
- нажимается кнопка «Стоп 1», с помощью которой производится отключение электродвигателя от питания;
- затем необходимо нажать на кнопку «Пуск 2», которая подает напряжение на КМ 2;
- начинает работать двигатель только его вращение меняется на противоположное.
Обе рассмотренные схемы подключения относятся к трехфазным потребителям. Двухфазные системы по принципу работы ничем от них не отличаются. Правда, схема подключения здесь проще. Вот эта нереверсивная схема:
Выбор магнитного пускателя
Основная характеристика, на которую надо ориентироваться — это величина пускателя, которая подбирается в зависимости от тока нагрузки. Здесь надо учитывать, что ток, на который рассчитаны силовые контакты пускателя должен быть больше максимального тока нагрузки.
Например, для выбора контактора управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, в первую очередь нам необходимо определиться с техническими параметрами двигателями, такими как :
- η – КПД (Коэффициент полезного действия двигателя)
- cos Ф – коэффициент мощности
- P – номинальная мощность двигателя
- U – рабочее напряжение
Номинальный ток пускателя определяем по формуле :
Iном=P/ (U*η* cosφ*√3)
Далее определяем пусковой ток
Iпуск = k* Iном
k — кратность пускового тока к номинальному, то есть во сколько раз пусковой ток будет превышать номинальный при пуске двигателя. Данный параметр влияет на выбор категории применения пускателя, например категория АС-3 может выдержать пусковой ток в 5-7 раз больше номинального.
Исходя из данных расчетов выбираем пускатель с номинальным током больше расчетного и необходимой категорией применения.
Помимо этого подбираем рабочее напряжение катушки — оно должно быть таким же, как у цепей управления, степень защиты, наличие вспомогательных замыкающих или размыкающих контактов, класс износостойкости.
Технические характеристики
Не будем здесь рассматривать все параметры прибора, потому что выбор всегда делается по величине пускателя, которая характеризуется номинальным током нагрузки, действующей на контакты прибора. Существует семь величин пускателя, каждой из которых соответствует допустимая токовая нагрузка. На фотографии ниже обозначены эти самые величины, и в каких областях такие магнитные пускатели применяются.
Необходимо отметить, что небольшие погрешности в параметрах допустимы. Но в некоторых случаях надо учитывать, в каком диапазоне срабатывает тепловое реле. Если величины пускателей имеют завышенную нагрузку, а реле заниженный минимальный показатель теплового отключения, то может быть несоответствие заданной мощности электрической цепочки или потребителя.
Устройство магнитного пускателя
Конструктивно магнитный пускатель состоит из сдвоенного корпуса, верхней части, в которой находится подвижная часть магнитопровода (якорь) с прикрепленной траверсой с подпружиненными подвижными контактами и неподвижные контакты и нижней части, в которой находятся катушка управления, возвратная пружина и неподвижная часть магнитопровода (сердечник) с короткозамкнутыми витками, необходимыми для уменьшения вибраций.
Подвижная и неподвижная часть магнитопровода должны иметь гладкую, шлифованную поверхность без каких-либо загрязнений, иначе при работе пускатель будет издавать сильный гул.
При подаче напряжения в катушке управления возникает электромагнитное поле, под воздействием которого якорь притягивается к сердечнику, замыкаются главные и вспомогательные контакты. При снятии напряжения катушка обесточивается, якорь под действием возвратной пружины возвращается в исходное положение, контакты размыкаются и цепь обесточивается.
Реверсивная схема запуска асинхронного электродвигателя
Как и обещал в предыдущей статье , привожу схему реверсивного пуска асинхронного двигателя посредством двух магнитных пускателей.
Принцип работы
аналогичен нереверсивному запуску , поэтому подробно останавливаться не будем. Главным отличием является использование дополнительных блокировочных контактов
КМ1:5
и
КМ2:5
.
Известно, что для изменения направления вращения необходимо изменить чередование фаз (в приведенной схеме поменяны местами фазы А
и
С
). И в случае одновременного включения обоих магнитных пускателей, произойдет короткое замыкание на контактах магнитного пускателя
КМ1:1. 3
/
КМ2:1. 3.
Для защиты от случайного включения реверса в цепи питания катушек КМ1
и
КМ2
включены нормально-замкнутые контакты
КМ1:5
и
КМ2:5
.
Например, при нажатии кнопки SB2:1
«Вперед«
, происходит размыкание контактов
КМ1:5
, а только потом замыкание силовых контактов
КМ1:1. 3
и блок контактов
КМ1:4
. Нажатие на кнопку
SB3:1«Назад«
не приведет к включению второго магнитного пускателя, а, следовательно и к короткому замыканию.
Для запуска двигателя в противоположном направлении необходимо произвести остановку двигателя нажатием на кнопку SB1:1
«Стоп«.
Также возможно вариация приведенной схемы с использованием блокировочных контактов на кнопках, а не на магнитных пускателях.
Как видите отличие в схеме минимально. Отличается только работа. Теперь для изменения направления вращения нет необходимости нажимать на кнопку SB1:1
«Стоп«
.
Например, если двигатель вращался «вперед»
, то при нажатии на кнопку
SB3«Назад«
, в первую очередь произойдет размыкание блокировочного контакта
SB3:2,
что приведет к отключению магнитного пускателя
КМ1
, а только потом замкнутся контакты
SB3:1
, которые включат пускатель
КМ2.
Ну и напоследок — внешний вид ящика управления, собранном по описанной схеме:
Источник
Реверсивная схема подключения магнитного пускателя
Электродвигатели используются в подавляющем большинстве для приводных механизмов и самостоятельных агрегатов. Когда требуется изменение направления вращения его вала, для пуска применяют реверсивный пускатель, схема подключения которого является объектом изучения профессионалов и простых обывателей.
- Как устроен и для чего нужен пускатель?
- Разница между прямым и реверсивным пускателями
- Вид и функционирование реверсивной схемы на 220 В Принцип функционирования
