Категории применения контакторов

В стандартных категориях применения контакторов (в соответствии с МЭК 947-4) определены величины тока в цепи, которую контактор должен быть способен замкнуть или разомкнуть. Эти величины зависят от:

- типа включаемой нагрузки: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором или асинхронный двигатель с фазным ротором;

- условий, при которых происходит замыкание или размыкание цепи: остановленный двигатель, запускаемый или работающий двигатель, реверсирование, торможение противотоком.

Применение по переменному току.

Категории:

АС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка (cosφ≥0,95);

АС-2 – пуск электродвигателей с фазным ротором, торможение противовключением;

АС-3 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся двигателей при номинальной нагрузке;

АС-4 – пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противовключением.

Применение по постоянному току.

Категории:

DС-1 – активная или малоиндуктивная нагрузка (постоянная времени затухания L/R не больше 1 мс);

DС-2 – пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения;

DС-3 – пуск электродвигателей с параллельным возбуждением и их отключение при неподвижном состоянии или медленном вращении ротора;

DС-4 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением и их отключение при номинальной частоте вращения;

DС-5 – пуск электродвигателей с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

Применение контакторов для пуска и останова

Электродвигателя

В составе автоматизированного электропривода (и других систем автоматики) контактор может рассматриваться как усилитель электрического сигнала с нелинейной характеристикой управления (см. п. 1.5.1, п. 1.6.2). В таком случае контактор нужно обязательно рассматривать совместно с силовой цепью (ЭЦС на рис. 5.1), в которой создано напряжение U_С источником электрической энергии (см. п. 1.1.2, п. 1.1.3, п. 1.2.2, 1.5.1). Применяется последовательная схема подключения контактора к ЭЦС с источником напряжения (см. п. 1.5.2). Замыканием главных контактов (КК_Г) контактор подключает электродвигатель под напряжение U_С источника электрической энергии (силовой сети). Соответствующий пример с контактором и электродвигателем постоянного тока приведен на рис. 5.2а.

Входным управляющим сигналом для контактора КМ является напряжение u_у (напряжение управления), подаваемое по электрической цепи управления (ЭЦУ), а выходным воздействием на электродвигатель М – напряжение u на щетках двигателя.

Характеристика управления (см. п. 1.6.3) контактора (как усилителя сигнала u_у) показана на рис. 5.2б. Через U_ср, U_от и U_ном обозначены соответственно напряжение срабатывания, напряжение отпускания (см. п. 5.2.2) и номинальное напряжение катушки контактора.

Управление контактором осуществляется путем скачкообразного изменения напряжения u_у от 0 до U_ном при включении контактора КМ (и электродвигателя М) и скачкообразного изменения u_у от U_ном до 0 при отключении контактора (и электродвигателя М). Полярность приложенного к катушке контактора напряжения u_у не влияет на работу контактора, т. к. в контакторе используется нейтральный электромагнитный механизм (см. п. 3.3.6, п. 3.4.6).

Пример применения линейного контактора КМ1 и контактора ускорения КМ2 для пуска асинхронного двигателя с фазным ротором приведен на рис. 5.3а.

Трехполюсный линейный контактор КМ1 своими главными контактами подключает двигатель М на питание от силовой сети с напряжением U_С, когда на катушку контактора КМ1 по цепи управления подается напряжение u_у1=U_ном1. Двухполюсный контактор ускорения КМ2 срабатывает по сигналу u_у2=U_ном2, который подается на его катушку по другой цепи управления через определенное время после включения КМ1. Главными контактами КМ2 отключает резисторы R1, R2, R3 и соединяет в узел концы фазной обмотки. Последовательное срабатывание контакторов КМ1 затем КМ2 приводит к изменению величины сопротивлений в цепи ротора во время пуска двигателя и ограничению броска пускового тока i_с в цепи статорной обмотки двигателя. Временные диаграммы, характеризующие работу схемы при пуске двигателя М, приведены на рис. 5.3б.

Электродвигатель М перестанет работать и остановится после отключения контактора КМ1 т. е. при u_у1=0.

Линейный контактор КМ1 переменного тока в схеме на рис. 5.3а может рассматриваться как усилитель электрического сигнала U_у1 по аналогии с тем, как это представлено для контактора постоянного тока (рис. 5.2а). Характеристика управления контактора КМ1 переменного тока в этом случае аналогична характеристике, показанной на рис. 5.2б в правом квадранте (U_ср, U_от, U_ном - действующие значения напряжения).

В приведенных примерах (рис. 5.2, рис. 5.3) аппараты КМ, КМ1, КМ2 изменяют у силовых цепей коэффициент передачи энергии к_Р (см. п.1.5.3), придавая ему значение либо 0, либо 1. При этом потери электрической энергии в силовых цепях, вызываемые управлением передачей электрической энергии по ним с помощью аппаратов, сведены к минимуму (показано в п. 1.5.3). Характеристики управления всех контакторов могут быть представлены по табл. 1.2 (см. п. 1.6.2) нелинейностями №3 для контактора КМ постоянного тока (рис. 5.2) и №4 для контакторов КМ1, КМ2 переменного тока (рис. 5.3). При этом следует принять входной сигнал x=u_у для КМ, x=u_у1 для КМ1, x=u_у2для КМ2.

Магнитные пускатели

Электромагнитный контактор, предназначенный для пуска и останова асинхронного электродвигателя небольшой мощности, называют магнитным пускателем. Примерами служат магнитные пускатели типов ПМЕ, ПМА, ПА и др., допускающие частоту включений до 1200 в час. В большинстве исполнений магнитные пускатели представляют собой комплектные аппараты, в состав которых кроме одного (у нереверсивного пускателя) или двух (у реверсивного пускателя) контакторов могут входить тепловые реле для защиты электродвигателя от перегрузки и «потери фазы», кнопки управления, сигнальные лампы. Магнитный пускатель заключается, как правило, в стальной кожух. Управление им осуществляется с помощью кнопок управления Пуск, Стоп,Вперед, Назад.

Магнитным пускателем осуществляется прямой пуск асинхронного электродвигателя путем непосредственного подключения к питающей сети.

На рис. 5.4 приведена электрическая схема реверсивного магнитного пускателя, укомплектованного двумя контакторами, электротепловыми реле (см. п. 7.3.1) и кнопками управления (см. п. 1.3.1, п. 1.3.2)).

На схеме: КМ1, КМ2 – элементы контакторов; КК1, КК2 – элементы электротепловых реле. Кнопки управления SB1 «Вперед», SB2 «Назад», SB3 «Стоп» закреплены на кожухе пускателя. В ином исполнении пускателя кнопки могут быть объединены в кнопочный пост (см. п. 8.2.1), могут располагаются отдельно, например, на пульте управления при дистанционном управлении пускателем.

Обозначим замыкающий контакт буквами ЗК, размыкающий контакт – буквами РК.

При пуске «Вперед» нажатием кнопки SB1 ее контакты изменят свое положение, и по цепи Л1- РК SB3 – РК SB2 – ЗК SB1 – катушка КМ1 – РК КК2 – РК КК1 – Л3 потечет ток. Включится контактор КМ1 и изменит положение своих контактов. Двигатель М теперь подключен главными контактами КМ1к линиям Л1, Л2, Л3 трехфазной сети. Вспомогательный ЗК КМ1, замкнувшись, поставит на «самоподхват» контактор КМ1, обеспечив питание катушки КМ1 по цепи Л1- РК SB3 – РК SB2 – ЗК КМ1 – катушка КМ1 – РК КК2 – РК КК1 – Л3. Поэтому после отпускания кнопки SB1 питание катушки КМ1 сохранится и контактор КМ1 останется во включенном состоянии. Отключение контактора КМ1 (и двигателя М) произойдет, если разомкнется хотя бы один из контактов РК SB3, РК SB2, РК КК2 или РК КК1. При размыкании РК SB3, РК КК2 или РК КК1 схема вернется в исходное состояние. При размыкании РК SB2 нажатием на кнопку SB2 замкнется ЗК SB2 и по цепи Л1- РК SB3 – РК SB1 – ЗК SB2 – катушка КМ2 – РК КК2 – РК КК1 – Л3 потечет ток включения контактора КМ2. Контактор КМ2, включившись, изменит положение своих контактов и поставит себя на «самоподхват» вспомогательным контактом ЗК КМ2. Двигатель теперь будет получать питание по линиям Л1, Л2, Л3 с измененной последовательностью чередования фаз, что соответствует режиму «Назад». При одновременном нажатии на кнопки SB1 и SB2 катушки контакторов КМ1 и КМ2 будут обесточены. Механическое блокирование контактами кнопок SB1 и SB2 исключает возможность одновременного включения контакторов КМ1 и КМ2.

Промышленность выпускает магнитные пускатели различной комплектности в оболочке (степени защиты IP40, IP54) и без оболочки (IP00, IP20). Например, магнитные пускатели серии ПМЛ изготавливают в семи вариантах комплектации на номинальные токи 10, 16, 25, 40, 63, 80, 125, 160 А. Для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок и от токов, возникающих при выпадании одной из фаз, используются электротепловые реле серии РТЛ.Реле РТЛ могут крепиться непосредственно к пускателям или устанавливаться индивидуально с помощью специальных устройств (клемников). Пускатели ПМЛ могут быть дополнены приставками, которые увеличивают функциональные возможности пускателя:

- при необходимости увеличения количества вспомогательных контактов на пускатель можно устанавливать 2-х, 4-х или 8-контактную приставку серии ПКЛ, ПКБ с различным набором замыкающих и размыкающих контактов (приставка механически соединяется с пускателем и фиксируется при помощи защелки);

- пневматическая приставка выдержки времени серии ПВЛ обеспечивает возможность, наряду с контактами мгновенного действия, иметь контакты с задержкой времени от 0,1 до 180 секунд (предназначена для создания выдержки времени при включении или отключении пускателя);

- для ограничения коммутационных перенапряжений, возникающих на катушке управления при отключении пускателя, на пускателе (со степенью защиты IP00 и IP20) может быть установлена приставка ОПН (она отграничивает перенапряжение до 2-х кратного амплитудного значения напряжения цепи; пускатели с ОПН пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники).