Принцип работы магнитного пускателя

Устройства, которые предназначены (основное их назначение) для автоматического включения и отключения трехфазных электрических двигателей от сети, а также их реверсирования называют магнитными пускателями. Как правило, они используются для управления асинхронными электродвигателями с напряжением питания до 600 В. Пускатели могут быть реверсивные и не реверсивные. Кроме того, в них довольно часто встраивается тепловое реле для защиты электрических машин от перегрузки по току в длительном режиме.

Магнитные пускатели могут выпускаться в различных исполнениях:

• Реверсивные;
• Не реверсивные;
• Защищенного типа – устанавливаются в помещениях, где в окружающей среде не содержится большого количества пыли;
• Пыленепроницаемые – устанавливаются в местах, где они не будут подвергаться прямому воздействию на них солнца, дождя, снега (при наружном размещении  располагаются под навесом);
• Открытого типа – предназначены для установки в местах, защищенных от попаданий посторонних предметов а также пыли (шкафы электрические и прочее оборудование)

Устройство магнитного пускателя

Устройство магнитного пускателя довольно простое. Он состоит из сердечника, на котором помещена втягивающая катушка, якоря, пластмассового корпуса, механических индикаторов включения, а также основных и вспомогательных блок – контактов.

 

Принцип работы магнитного пускателя

При подаче напряжения на катушку пускателя 2, протекающий в ней ток притянет якорь 4 к сердечнику 1, следствием чего станет замыкание силовых контактов 3, а также замыкание (или размыкание в зависимости от исполнения) вспомогательных блок контактов, которые в свою очередь, сигнализируют в систему управления о включении или отключении устройства. При снятии напряжения с катушки магнитного пускателя под действием возвратной пружины контакты разомкнутся, то есть вернутся в свое начальное положение.

Принцип работы реверсивных магнитных пускателей такой же как и не реверсивных. Отличие заключается в чередовании фаз, которые подключает к пускателям (А – В – С одно устройство, С – В – А другое устройство). Это условие необходимо для выполнения реверса двигателя переменного тока. Также при реверсивном включении магнитных пускателей предусматривается блокировка одновременного включения устройств, чтоб избежать короткого замыкания.

Схемы включения магнитных пускателей

Одна из простейших схем подключения магнитного пускателя показана ниже:

Принцип работы данной схемы довольно прост: при замыкании автоматического выключателя QF собирается схема питания катушки магнитного пускателя. Предохранитель PU обеспечивает защиту схемы управления от коротких замыканий. При нормальных условиях контакт тепловых реле Р замкнут. Итак, для запуска асинхронника нажимаем кнопку «Пуск», цепь замыкается, через катушку магнитного пускателя КМ начинает протекать ток, сердечник втягивается, тем самым замыкая силовые контакты КМ, а также блок контакт БК. Блок контакт БК нужен для того, чтоб замкнуть цепь управления, поскольку кнопка после того как ее отпустят, вернется в исходное положение. Для остановки этой электродвигателя достаточно нажать кнопку «Стоп», которая разберет схему управления.

При длительном токе перегрузке сработает тепловой датчик Р, который разомкнет контакт Р, и это тоже приведет к остановке машины.

При схеме включения приведенной выше следует учесть напряжение номинальное катушки. Если напряжение катушки 220 В, а двигателя (при соединении в звезду) 380 В, то данную схему употреблять нельзя, а можно применить с нейтральным проводником, а если в обмотки двигателя соединены треугольником (220 В), то данная система вполне жизнеспособна.

Схема с нейтральным проводником:

Единственное отличие этих схем включения, что в первом случае питание системы управления подключено к двум фазам, а во втором к фазе и нейтральному проводнику. При автоматическом управлении системой пуска вместо кнопки «Пуск» может включатся контакт из системы управления.

Посмотреть как подключить не реверсивное магнитное пусковое устройство вы можете здесь:

Реверсивная схема включения показана ниже:

Эта схема более сложная, чем при подключении не реверсивного устройства. Давайте рассмотрим принцип ее работы. При нажатии кнопки «Вперед» происходят все описанные выше действия, но как вы видите из схемы, перед кнопкой вперед появился нормально замкнутый контакт КМ2. Это нужно для выполнения электрической блокировки одновременного включения двух устройств (избежание короткого замыкания). При нажатии кнопки «Назад»  во время работы электропривода ничего не произойдет, так как контакт КМ1 перед кнопкой «Назад» будет разомкнут. Для произведения реверса машины необходимо нажать кнопку «Стоп» и только после отключения одного устройства можно будет включить второе.

И видео подключения реверсивного магнитного пускового устройства.

Устройство и принцип работы устройства

Главное отличие пускателя от любого другого коммутационного устройства — подключенное к нему электропитание одновременно является и управляющим. Как это работает?

Рассмотрим общий принцип действия магнитного пускателя с помощью иллюстрации:

• Силовые контакты (3), через которые проходит питание с высоким током на потребителя (электроустановку).
• Они соединяются между собой с помощью контактных мостиков (2). Сила нажатия обеспечивается пружинами (1), которые представляют собой особым образом отформованную стальную пластину. Сами контактные группы изготовлены из медных сплавов, для лучшей электропроводности.
• Пластиковая траверса (4), на которой закреплены мостики (2), соединена с подвижным якорем (5). Вся конструкция может перемещаться вертикально с помощью внешнего усилия (кнопки), и возвращается обратно после прекращения давления на нее.
• С помощью катушки электромагнита (6) создается магнитное поле, которое прижимает подвижный якорь (5) к неподвижной части сердечника (7). Силы достаточно, чтобы преодолеть сопротивление возвратной пружины.
• Питание на электромагнит подается с помощью дополнительных контактов (8). Чтобы обеспечить правильную работу схемы, питание на эти контакты заводится параллельно силовым (3), от единого источника. Для размыкания всей контактной группы предусматривается кнопка отключения, которая устанавливается в цепь дополнительных контактов.

Виды контакторов

По оснащению средствами защиты: практически все модели включают в себя блок термореле, который размыкает цепь дополнительных контактов в случае перегрузки по току. В этом смысле принцип работы магнитного пускателя не отличается от защитного автомата. После аварийного отключения, и остывания защитной группы (цепь питания обмотки электромагнита восстанавливается), замыкание силовых контактов не происходит. Предполагается, что оператор устранит причину возникновения аварийной ситуации, и произведет повторный пуск электроустановки.

По способу замыкания контактов, имеются следующие виды магнитных пускателей:

1. Прямого подключения, то есть с одной группой силовых контактов. Он работает по принципу: «вкл» или «выкл», плюс защита от перегрузки или короткого замыкания.
2. Реверсивного подключения. Электромагнитный пускатель такого типа оснащен двумя группами контактов, с помощью которых можно комбинировать линии питания. Например, чередование фаз для асинхронного электромотора. При замыкании различных групп контактов, вал электродвигателя вращается в разные стороны, то есть происходит реверс.
3. Работающие только на замыкание силовых контактов, либо имеющие нормально замкнутые и нормально разомкнутые контактные группы.Такие коммутаторы могут управлять (в противофазе) двумя электроустановками. Одно устройство подключается, второе синхронно обесточивается.
4. По количеству контактов силовой группы:
   • Двух контактные (для однофазных потребителей).
   • Трех контактные (подключаются только фазные группы, нейтраль всегда соединена). Это самая распространенная модель пускателя, к ней можно подключать как одно — так и трех фазные электроустановки.
   • Четыре и более контакта в силовых группах. Под группой подразумевается либо нормально замкнутый, либо нормально разомкнутый комплект. Применяются редко, только в специальных устройствах, работающих по особой схеме подключения.

   Большинство пускателей выглядят так:

   

   Силовые контакты (три фазы), в одной плоскости расположены дополнительные, для питания обмотки.

   Или так:

   

   Для удобства монтажа, дополнительные контакты вынесены на отдельную площадку, ниже и сбоку.

Схемы подключения

Для чего нужен магнитный пускатель? Преимущественно для организации безопасного подключения (и управления) асинхронных трехфазных двигателей. Поэтому рассмотрим варианты работы схемы при различных условиях. На всех иллюстрациях присутствует защитное реле, обозначенное литерой «P». Биметаллические пластины, приводящие в действие аварийный размыкатель (установленный в цепи управления), располагаются на силовых линиях контактной группы. Они могут размещаться на одном или нескольких фазных проводниках. При перегреве (он возникает при превышении нагрузки или банальном коротком замыкании), управляющая линия разрывается, питание на катушку «KM» не подается. Соответственно, силовые контактные группы «KM» размыкаются.

Классическая схема прямого включения трехфазного электродвигателя

Схема управления использует питание от напряжения между двумя соседними фазными линиями. При нажатии кнопки «Пуск», с помощью основного ее контакта замыкается цепь катушки «KM». При этом все контактные группы, включая дополнительные контакты в цепи управления, соединяются под управлением электромагнита катушки. Разомкнуть цепь можно двумя способами: при срабатывании аварийного реле, или нажав на кнопку «Стоп». В этом случае магнитный пускатель возвращается в исходное положение «все выключено» (или в случае с двумя категориями контактов, нормально замкнутые группы будут подключены).

Этот же вариант подключения, только управляющая цепь соединяется с фазой и нейтралью. С точки зрения работы пускателя, разницы нет. Так же точно срабатывают кнопки, и защитное термореле.

Реверсивное подключение трехфазного электродвигателя

Как правило, для этого применяются два электромагнитных пускателя, в которых выхода фазных контактов комбинированы со сдвигом. Устройства скомбинированы в один коммутатор, поэтому его можно рассматривать как единый элемент.

В зависимости от того, какая контактная группа подключена к электродвигателю, его ротор крутится в одну либо другую сторону. Такой вариант незаменим при использовании на конвейерах, станках, и прочих электроустановках, в которых предусмотрено 2 направления вращения (движения).

Как работает эта схема на практике? Смотрим иллюстрацию:

Единая схема управления с двумя группами кнопок пуска: «Вперед» и «Назад». Каждая из них включает соответствующую катушку электромагнита. Почему схема общая? Кнопка «Стоп» по условиям безопасности должна быть единой. Иначе при возникновении аварийной ситуации, оператор потеряет драгоценные секунды в поисках необходимой кнопки (для «Вперед» или для «Назад»).

Проверка работоспособности магнитного пускателя и его ремонт

Проверяется устройство путем подачи питания на управляющие (дополнительные, или блок контакты). Если происходит смыкание рабочей группы, выполняется прозвонка ее контактов с помощью мультиметра. Затем провоцируется короткое замыкание, для проверки защитного реле.

Любой коммутационный прибор состоит из схожих по конструкции элементов. Поэтому ремонт магнитного пускателя выполняется по общему принципу: поиск неисправного узла, восстановление или замена.

Механические части (мостик, прижимная либо возвратная пружина) меняются, контакты можно зачистить. Катушка управления перематывается, или производится восстановление сгоревшего витка с помощью пайки.

Видео по теме

Разновидности МП

Светодиодная лента 220в: подключение к сети

Существует большая разновидность пускателей. Данный раздел расскажет о магнитных пускателях шахтных и рудничных.

Шахтные – применяются для запуска механизмов с реверсом, соблюдая безопасную дистанцию. Также основными задачами такого приспособления являются:

1. нейтрализация короткого замыкания;
2. перегрузка механизма трехфазного двигателя;
3. заклинивание мотора.

Шахтные контакторы зачастую используют сети трехфазного переменного тока с промышленной частотой (50 Hz) и величиной напряжения 380 – 650 V. Нейтраль электрических преобразователей создают изолированной для безопасной работы в условиях угольных шахт, а также во избежание воздействия фрагментов угольной пыли и опасных газов.

Основные возможности:

1. реверсивный магнитный пускатель осуществляет запуск электродвигателя;
2. задействование ПМ вакуумного;
3. достаточно большой диапазон используемых мощностей.

Сам пускатель представляет совокупность электроаппаратов, сконструированных и подключаемых во взрывонепроницаемом корпусе. Защитная оболочка имеет несколько блоков, которыми разделены между собой коррозионностойкими перегородками.

Верхняя половина корпуса оборудована смотровым окном со светодиодной приборной панелью. При работе в шахтах облегчить процесс позволяет подключение фотореле, оно в свою очередь оптимизирует работу магнитных устройств в условиях слабой освещенности.

Рудничные пускательные механизмы необходимы в работе с трехфазной сетью переменного тока, с напряжением около 800 – 1000 В. Трансформаторная нейтраль аналогично шахтному пускателю, изолирована от воздействия различного рода опасных газов и пыли. Рудничные аппараты имеют набор механизмов, установленных в оболочке, которая защищена от воздействия влаги и содержит основные элементы:

1. вводные кабельные приспособления;
2. крышка с моментальным ее открытием;
3. взрывозащищенную оболочку;
4. разъединитель блокировочный.

Корпус, со стороны разъединителя закрывается крышкой с окном, позволяющее наблюдать за разъединительным механизмом. Со стороны крышки, имеется элемент, который блокирует открытие крышки в случае включения разъединителя.

Отличительной чертой устройств данного типа можно назвать изготовление электросистемы в виде 3 блоков:

1. защиты;
2. управления;
3. контакторный.

Схема подключения

Подключение УЗО и автомата: схема

Одним из базовых элементов магнитного контактора является кнопка.

Кнопки осуществляют «Пуск», «Назад», «Вперед», «Стоп»

Рис. 6 Кнопки управления и их подсоединение в цепь

Вышеупомянутые элементы обеспечивают дистанционное управление пускателя.

Кнопка «Стоп» задействует размыкающий контакт, благодаря которому напряжение попадает на схему управления.

Кнопка «Пуск» нужна для того, чтобы контакт замкнулся, через него будет течь ток.

Рис. 7 Схема подключения контактора магнитного

Схема, представленная на рис. 7, показывает стандартный запуск мотора двигателя.

Как подключить магнитный пускатель? Нужно уделить надлежащее внимание вышеупомянутой схеме.

Данная цепь поделена на две части:

• Силовая – питание приходит от переменного источника напряжения (380 V) и подразделяется на три основных фазы:
  • «А»;
  • «В»;
  • «С».

Силовой блок содержит выключать QF1, несколько силовых выводов: 1L1-2T1, 3L2-4L2, 5L3-6T3 и двигатель «М».

• Цепь управления – получает сигнал с фазы «А». В этой же цепи присутствуют:
  • сигнал «стоп» — SB1;
  • сигнал «пуск» — SB2;
  • обмотки контактора КМ1;
  • дополнительный элемент 13НО-14НО.

Схема включение 13НО-14НО осуществляется параллельно SB2.

Запуская QF1 фазы «А», «В», «С» попадают на контакты 1L1, 3L2, 5L3 и переходят в дежурное положение. Поступление фазы «А» на контакт «3» осуществляется через кнопку «Стоп». Элемент 13НО продолжает оставаться в дежурном положении на этих двух контактах. Электрическая цепь готова. Обязательным условием работы с электродвигателями – электрические схемы с тепловым реле, имеющее свойство защиты прибора от токовых перегрузок.

Современные пускатели контакторные, авто-выключатели могут быть размещены в одном щитке на одной DIN-рейке. Система автоматизированного управления (САУ), отвечающая за взаимодействие всех элементов магнитных установок, технологических процессов и контроллеров основана на применении магнитных пускателей.

Приведенная информация данной статьи, позволит с легкостью сконструировать такого рода схему и использовать ее по необходимому назначению.

Видео о подключении магнитного пускателя