Контакторы и магнитные пускатели. Разница между контактором и пускателем

И пускатели представляют собой специальные электромагнитные устройства, которые широко используются в системах управления и защиты электрифицированных объектов. При помощи предложенных механизмов можно осуществлять дистанционное подключение, остановку и отключение электрических приводов различного оборудования как промышленного типа, так и некоторого бытового. Эти электромеханические узлы станут незаменимыми в тех случаях, когда требуется выполнять частые пуски электрических моторов или осуществлять подключение электрооборудования, питающегося токами высокого ампеража. Рассмотрим, что же собой представляют эти устройства, и какое между ними сходство и основные отличия.

Что такое контактор?

Контактор представляет собой исполнительный электромеханический механизм, выполненный в виде блока, в котором расположены быстродействующие контактные группы. Контактор может функционировать как самостоятельное устройство или использоваться в конструкции другого оборудования или системе управления и защиты электрифицированного объекта. Контакторная система является коммутационным узлом, который поддерживает дистанционное управление и может использоваться для частых коммутаций электрических цепей, работающих в нормальных режимах эксплуатации. Для замыкания / размыкания контактов в основном применяются электромагнитные приводы, которые приводят в действие исполнительный механизм. В отличие от релейной системы, которая также может замыкать или размыкать контакты контактор производит одновременный разрыв электрической цепи сразу в нескольких местах, в то время, как реле это делает только в одном месте.

Что такое магнитный пускатель?

Магнитные пускатели являются также коммутационными устройствами, которые являются фактически модифицированными контакторами, поддерживающими возможность коммутации мощных нагрузок переменного и постоянного тока. Эти устройства эффективно применяются для включений/отключений силовых электроцепей. Предлагаемые коммутационные системы владеют достаточно широкой областью применения. Основное их предназначение - это пуск, реверсирование током и остановка 3-фазного электрического асинхронного привода. Кроме этого, эти устройства успешно могут применяться в системах дистанционного управления различными электрифицированными объектами. Кроме основных рабочих элементов контакторы могут доукомплектовываться различными дополнительными узлами такими, как тепловые реле, вспомогательные контактные группы, автоматы для пуска электродвигателей и пр.

Что общего между контактором и пускателем?

Чтобы понять, в чем же отличия между этими двумя коммутационными системами сначала разберемся, в чем же они схожи между собой.

Общим между пускателем и контактором является то, что оба этих устройства применяются для коммутации электрических цепей, питающих электрооборудование. И контакторы и пускатели применяются для пуска/остановки электродвигателей переменного тока, а также для ввода или вывода ступеней сопротивления, если пуск/остановка выполняются по реостатному принципу.

И контактор, и пускатель владеет в своей конструкции дополнительными парами контактов, используемыми для цепей управления. Они могут быть нормально замкнутыми или нормально разомкнутыми парами контактов.

Отличия между контакторами и пускателями

Рассмотрим основные отличия между этими двумя коммутационными устройствами.

Габаритные размеры.

Контактор, в отличие от пускателя является довольно таки увесистым и крупногабаритным устройством. Например, 100-амперный контактор в сравнении с таким же пускателем в несколько раз тяжелее и имеет существенно большие размеры.

Конструкционные особенности

Если рассматривать конструкцию контактора, то сразу бросаются в глаза мощные силовые контакторы с дугогасительными камерами. Защитного кожуха, как такового, в контакторах нет, контактор монтируется на специальных щитах, расположенных в закрытых помещениях.

Что касается пускателя, то его силовые контакты всегда находятся под защитой пластикового корпуса. Больших камер дугогашения в пускателях нет, поэтому их не рекомендуют использовать в мощных электроцепях, где требуется частая коммутация.

Защищенность

Благодаря использованию пластикового корпуса в пускателе, а в некоторых случаях и металлического кожуха, эти устройства отличаются высокой степенью защищенности от воздействий внешних факторов. Поэтому такие пускатели можно устанавливать даже под открытым небом, что нельзя делать с контакторами.

Назначение устройств

Основным назначением пускателя является пуск и остановка 3-фазных электрических приводов, работающих на переменном токе. Кроме этого, эти устройства могут осуществлять коммутацию цепей для подачи питания на осветительные системы, обогревательное оборудование и прочее электрическое оборудование.

Что касается контактора, то он подходит для коммутации любых цепей постоянного и переменного тока.

Заключение

Исходя из выше сказанного, следует, что пускатель является своего рода одной из модификаций контактора и может применяться для определенных целей. Контакторы, конструкция которых модифицируется постоянно, могут применяться практически в любом случае для выполнения коммутации электрических цепей. Поэтому на современном потребительском рынке контакторы практически вытеснили пускатели и успешно выполняют их функции.

Для подачи питания на двигатели или любые другие устройства используют контакторы или магнитные пускатели. Устройства, предназначенные для частого включения и выключения питания. Схема подключения магнитного пускателя для однофазной и трехфазной сети и будет рассмотрена дальше.

Контакторы и пускатели — в чем разница

И контакторы и пускатели предназначены для замыкания/размыкания контактов в электрических цепях, обычно — силовых. Оба устройства собраны на основе электромагнита, работать могут в цепях постоянного и переменного тока разной мощности — от 10 В до 440 В постоянного тока и до 600 В переменного. Имеют:

• некоторое количество рабочих (силовых) контактов, через которые подается напряжение на подключаемую нагрузку;
• некоторое количество вспомогательных контактов — для организации сигнальных цепей.

Так в чем разница? Чем отличаются контакторы и пускатели. В первую очередь они отличаются степенью защиты. Контакторы имеют мощные дугогасительные камеры. Отсюда следуют два других отличия: из-за наличия дугогасителей контакторы имеют большой размер и вес, а также используются в цепях с большими токами. На малые токи — до 10 А — выпускают исключительно пускатели. Они, кстати, на большие токи не выпускаются.

Есть еще одна конструктивная особенность: пускатели выпускаются в пластиковом корпусе, у них наружу выведены только контактные площадки. Контакторы, в большинстве случаев, корпуса не имеют, потому должны устанавливаться в защитных корпусах или боксах, которые защитят от случайного прикосновения к токоведущим частям, а также от дождя и пыли.

Кроме того, есть некоторое отличие в назначении. Пускатели предназначены для запуска асинхронных трехфазных двигателей. Потому они имеют три пары силовых контактов — для подключения трех фаз, и одну вспомогательную, через которую продолжает поступать питание для работы двигателя после того, как кнопка «пуск» отпущена. Но так как подобный алгоритм работы подходит для многих устройств, то подключают через них самые разнообразные устройства — цепи освещения, различные устройства и приборы.

Видимо потому что «начинка» и функции обоих устройств почти не отличаются, во многих прайсах пускатели называются «малогабаритными контакторами».

Устройство и принцип работы

Чтобы лучше понимать схемы подключения магнитного пускателя, необходимо разобраться в его устройстве и принципе работы.

Основа пускателя — магнитопровод и катушка индуктивности. Магнитопровод состоит из двух частей — подвижной и неподвижной. Выполнены они в виде букв «Ш» установленные «ногами» друг к другу.

Нижняя часть закреплена на корпусе и является неподвижной, верхняя подпружинена и может свободно двигаться. В прорези нижней части магнитопровода устанавливается катушка. В зависимости от того, как намотана катушка, меняется номинал контактора. Есть катушки на 12 В, 24 В, 110 В, 220 В и 380 В. На верхней части магнитопровода есть две группы контактов — подвижные и неподвижные.

При отсутствии питания пружины отжимают верхнюю часть магнитопровода, контакты находятся в исходном состоянии. При появлении напряжения (нажали кнопку пуск, например) катушка генерирует электромагнитное поле, которое притягивает верхнюю часть сердечника. При этом контакты меняют свое положение (на фото картинка справа).

При пропадании напряжения электромагнитное поле тоже исчезает, пружины отжимают подвижную часть магнитопровода вверх, контакты возвращаются в исходное состояние. В этом и состоит принцип работы эклектромагнитного пускателя: при подаче напряжения контакты замыкаются, при пропадании — размыкаются. Подавать на контакты и подключать к ним можно любое напряжение — хоть постоянное, хоть переменное. Важно чтобы его параметры не были больше заявленных производителем.

Есть еще один нюанс: контакты пускателя могут быть двух типов: нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми. Из названий следует их принцип работы. Нормально замкнутые контакты при срабатывании отключаются, нормально разомкнутые — замыкаются. Для подачи питания используется второй тип, он и есть наиболее распространенным.

Схемы подключения магнитного пускателя с катушкой на 220 В

Перед тем, как перейдем к схемам, разберемся с чем и как можно подключать эти устройства. Чаще всего, требуются две кнопки — «пуск» и «стоп». Они могут быть выполнены в отдельных корпусах, а может быть единый корпус. Это так называемый кнопочный пост.

С отдельными кнопками все понятно — у них есть по два контакта. На один подается питание, со второго оно уходит. В посте есть две группы контактов — по два на каждую кнопку: два на пуск, два на стоп, каждая группа со своей стороны. Также обычно имеется клемма для подключения заземления. Тоже ничего сложного.

Подключение пускателя с катушкой 220 В к сети

Собственно, вариантов подключения контакторов много, опишем несколько. Схема подключения магнитного пускателя к однофазной сети более простая, потому начнем с нее — будет проще разобраться дальше.

Питание, в данном случае 220 В, полается на выводы катушки, которые обозначены А1 и А2. Оба эти контакта находятся в верхней части корпуса (смотрите фото).

Если к этим контактам подключить шнур с вилкой (как на фото), устройство будет находится в работе после того, как вилку вставите в розетку. К силовым контактам L1, L2, L3 можно при этом подавать любое напряжение, а снимать его можно будет при срабатывании пускателя с контактов T1, T2 и T3 соответственно. Например, на входы L1 и L2 можно подать постоянное напряжение от аккумулятора, которое будет питать какое-то устройство, которое подключить надо будет к выходам T1 и T2.

При подключении однофазного питания к катушке неважно на какой вывод подавать ноль, а на какой — фазу. Можно провода перекинуть. Даже чаще всего на А2 подают фазу, так как для удобства этот контакт выведен еще на нижней стороне корпуса. И в некоторых случаях удобнее задействовать его, а «ноль» подключить к А1.

Но, как вы понимаете, такая схема подключения магнитного пускателя не особо удобна — можно и напрямую проводники от источника питания подать, встроив обычный рубильник. Но есть гораздо более интересные варианты. Например, подавать питание на катушку можно через реле времени или датчик освещенности, а к контактам подключить линию питания . В этом случае фаза заводится на контакт L1, а ноль можно взять, подключившись к соответствующему разъему выхода катушки (на фото выше это A2).

Схема с кнопками «пуск» и «стоп»

Магнитные пускатели чаще всего ставят для включения электродвигателя. Работать в таком режиме удобнее при наличии кнопок «пуск» и «стоп». Их последовательно включают в цепь подачи фазы на выход магнитной катушки. В этом случае схема выглядит как на рисунке ниже. Обратите внимание, что

Но при таком способе включения пускатель будет в работе только то время, пока будет удерживаться кнопка «пуск», а это не то, что требуется для длительной работы двигателя. Потому в схему добавляют так называемую цепь самоподхвата. Ее реализуют при помощи вспомогательных контактов на пускателе NO 13 и NO 14, которые подключаются параллельно с пусковой кнопкой.

В этом случае после возвращения кнопки ПУСК в исходное состояние, питание продолжает поступать через эти замкнутые контакты, так как магнит уже притянут. И питание поступает до тех пор, пока цепь не будет разорвана нажатием клавиши «стоп» или срабатыванием теплового реле, если такое есть в схеме.

Питание для двигателя или любой другой нагрузки (фаза от 220 В) подается на любой из контактов, обозначенных буквой L, а снимается с расположенного под ним контакта с маркировкой T.

Подробно показано в какой последовательности лучше подключать провода в следующем видео. Вся разница в том, что использованы не две отдельные кнопки, а кнопочный пост или кнопочная станция. Вместо вольтметра можно будет подключить двигатель, насос, освещение, любой прибор, который работает от сети 220 В.

Подключение асинхронного двигателя на 380 В через пускатель с катушкой на 220 В

Эта схема отличается только тем, что в ней подключаются к контактам L1, L2, L3 три фазы и также три фазы идут на нагрузку. На катушку пускателя — контакты A1 или A2 — заводится одна из фаз. На рисунке это фаза B, но чаще всего это фаза С как менее нагруженная. Второй контакт подсоединяется к нулевому проводу. Также устанавливается перемычка для поддержания электропитания катушки после отпускания кнопки ПУСК.

Как видите, схема практически не изменилась. Только в ней добавилось тепловое реле, которое защитит двигатель от перегрева. Порядок сборки — в следующем видео. Отличается только сборка контактной группы — подключаются все три фазы.

Реверсивная схема подключения электродвигателя через пускатели

В некоторых случаях необходимо обеспечить вращение двигателя в обе стороны. Например, для работы лебедки, в некоторых других случаях. Изменение направления вращения происходят за счет переброса фаз — при подключении одного из пускателей две фазы надо поменять местами (например, фазы B и C). Схема состоит из двух одинаковых пускателей и кнопочного блока, который включает общую кнопку «Стоп» и две кнопки «Назад» и «Вперед».

Для повышения безопасности добавлено тепловое реле, через которое проходят две фазы, третья подается напрямую, так как защиты по двум более чем достаточно.

Пускатели могут быть с катушкой на 380 В или на 220 В (указано в характеристиках на крышке). В случае если это 220 В, на контакты катушки подается одна из фаз (любая), а на второй подается «ноль» со щитка. Если катушка на 380 В, на нее подаются две любые фазы.

Также обратите внимание, что провод от кнопки включения (вправо или влево) подается не сразу на катушку, а через постоянно замкнутые контакты другого пускателя. Рядом с катушкой пускателей изображены контакты KM1 и KM2. Таким образом реализуется электрическая блокировка, которая не дает одновременно подать питание на два контактора.

Так как нормально замкнутые контакты есть не во всех пускателях, можно их взять, установив дополнительный блок с контактами, который называют еще контактной приставкой. Эта приставка защелкивается в специальные держатели, ее контактные группы работают вместе с группами основного корпуса.

На следующем видео реализована схема подключения магнитного пускателя с реверсом на старом стенде с использованием старого оборудования, но общий порядок действий понятен.

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.

Контактор — это магнитное устройство, основанное на двухпозиционном способе работы, предназначенное для постоянных промежуточных (дистанционных) включений силовых гальванических цепей, при наличии стандартного режима работы.

В основном применяются одно- или двухполюсные устройства постоянного тока или трехполюсные — переменного тока. Частое число включений и выключений контакторов влечет за собой высокие требования к данному типу устройств (электрическая и механическая стойкость материала).

Контакторы содержат:

• Контактную систему.
• Электромагнитную систему.
• Дугогасительную камеру.
• Систему вспомогательных контактов, переключающих уровни сигнализации.

Принцип работы

В отличие от коммутационных контактных агрегатов, контакторы могут проводить токи лишь номинально, поскольку они не предназначаются для отключения цепи (как пример: короткого замыкания).

При помощи дополнительной цепи тока осуществляется управление устройством, проходящего по индуктивной катушке с напряжением от 24 до 220-380 вольт . С целью увеличения безопасности при эксплуатации изделия, общая величина тока должна быть несколько ниже уровня рабочего тока в проходящих цепях. Контактор не обладает механическим ресурсом для сдерживания контактов в активном положении, поэтому при отсутствии направляющего потока напряжения на индуктивной катушке, он размыкает цепь. Для сдерживания цепи в активном положении применяется система «автоподхвата» с применением двух открытых контактов (пример: использование программируемого логического контроллера).

Обычно контакторы используют для проводки электрических цепей переменного тока при работе до 650-660 В и силе тока до 1500 А.

Магнитный пускатель представляет собой электромеханическое устройство управления и распределения, назначение которого заключается в запуске электродвигателя, и обеспечения его непрерывного функционирования. Данное устройство работает как трансформированный (модифицированный) контактор, он может быть дополнен комплектующими элементами. Пускатели бывают наделены системой аварийного отключения при обрыве цепи, или одной из фаз питания электродвигателя.

Пускатель выполняет функцию изменения (переключения) направления реверсивной схемы, путем перемены фаз, для чего, с этой целью в устройство помещается еще один контактор.

С целью уменьшения выхода тока двигателя, применяют переключатель трехфазной системы снабжения электричеством.
Работа магнитного пускателя может быть как открытой, так и защищенной (со встроенной защитой электродвигателя).
Магнитные пускателя бывают реверсивными и модульными. Реверсивные производят обращение трехфазных электродвигателей с помощью чередования напряжения и представляют собой два соприкасателя (контактора), соединенные в одном устройстве электрической или механической блокировкой.Они исключают вероятность короткого замыкания (межфазного).

Модульные пускатели являются электромагнитными устройствами, созданными для установки в распределительные электрощиты модульных стандартных изделий с креплениями. Данные модели пускателей отличаются электробезопасностью, и бесперебойной работой.

Общие черты контактора и магнитного пускателя

Вышеупомянутые изделия являются дополняющими друг друга устройствами, с единым принципом работы в электрической цепи, то есть, используются для коммутации. Одинаково используются для запуска электродвигателей переменного тока, ввода-вывода уровней сопротивления. Магнитный пускатель и контактор имеют несколько контактов для управления — замкнутую и разомкнутую цепь.

Отличия контактора от магнитного пускателя

Пускатели используются для коммутации цепей слабого напряжения. Изделия также различаются по своим габаритам: контактор больше пускателя.

Следующие отличие заключается в конструкции: контакторы имеют мощные силовые контакты, и наделены дугогасителями. Пускатели не имеют дугогасительных камер, а силовые контакты гораздо слабее. Отличаются устройства и по своему назначению: магнитные пускатели используются в целом для подачи электрического питания на приборы (светильники, электроприемники), а контакторы предназначаются для коммутации совершенно любой силовой цепи.

Даже самые опытные наладчики электрооборудования и просто специалисты с высшим образованием далеко не всегда могут объяснить принципиальную разницу между и контактором переменного тока. Попробуем самостоятельно разобраться в этом вопросе.

Общим между контактором и пускателем является то, что оба они предназначены для коммутации цепей, как правило, силовых. Поэтому контакторы и пускатели часто используют для запуска двигателей переменного тока, а также для ввода/вывода ступеней сопротивлений, если этот пуск реостатный.

И контактор, и пускатель кроме силовых контактов обязательно имеет в своем составе хотя бы одну (а чаще всего - далеко не одну) пару контактов для цепи управления: нормально замкнутую или нормально разомкнутую. Этим контакторы и пускатели схожи. А чем же они, все-таки, отличаются?

По номенклатуре многих торговых организаций электромагнитные пускатели проходят как «малогабаритные контакторы переменного тока». Так, может быть, ответ на вопрос кроется в компактности пускателя? Ведь действительно, стоит только взять в руки контактор и пускатель с одинаковой номинальной токовой нагрузкой, и разница в их габаритах станет заметна вашим не то, что глазам, - рукам и пальцам.

Скромный трехполюсный контактор на 100 ампер - штука довольно увесистая, ею, как говорят, и зашибить можно. А стоамперный пускатель - это, конечно, не пушинка, но удержать его на ладони одной руки вполне реально. К тому же, надо отметить, что слаботочных контакторов, например, на 10 ампер, просто не выпускают. Поэтому для коммутации слабых цепей приходится использовать исключительно пускатели, которые отличаются совсем уж небольшими размерами. Так что габариты - это действительно одно из различий между контакторами и пускателями.

Рис. 1. Электромагнитный контактор КТ6043 ОАО Завод "Электроконтактор"

Второе различие состоит в конструкции. Любой контактор имеет в своем составе мощные пары силовых контактов, оснащенные дугогасительными камерами. Собственного корпуса контактор не имеет и монтируется в специальных помещениях, закрывающихся на ключ во избежание доступа посторонних лиц и воздействия атмосферных осадков.

А вот силовые контакты пускателя всегда укрыты под пластиковым корпусом, но громоздких дугогасительных камер у них нет. Это приводит к тому, что в составе мощных цепей с частыми коммутациями пускатели не монтируют из опасения, что контакты их менее защищены от часто возникающей электрической дуги, чем у контакторов переменного тока.

Зато пускатель имеет более высокую степень защиты электрооборудования, особенно если он оборудован дополнительным металлическим кожухом. Тогда пускатель можно устанавливать хоть под открытым небом, чего никогда нельзя сделать с контактором.

Третье различие между контактором переменного тока и пускателем заключается в их назначении. Хотя пускатели часто применяют для подачи электропитания на обогреватели, электромагнитные катушки, различные мощные светильники и прочие электроприемники, основное их назначение - запуск асинхронных трехфазных двигателей переменного тока.

Поэтому любой пускатель имеет три пары силовых контактов, а его контакты управления предназначены для удержания пускателя во включенном состоянии и для сборки сложных цепей управления, предусматривающих, например, реверсивный пуск.

Рис. 2. Электромагнитные пускатели ПМЛ

В то же время контактор предназначен для коммутации абсолютно любой силовой цепи переменного тока. Поэтому и количество полюсов, то есть пар силовых контактов, у контактора бывает разным - от двух до четырех.

Вот по этим трем различиям силовые электромагнитные коммутационные устройства переменного тока и были подразделены на контакторы и пускатели.