Фотография контактора КТ 6023 на 160 ампер

Контакторы и пускатели

Определения и различие пускателя от контактора, их функции и применение, классификация и подбор, типовая конструкция и характеристики

Содержание статьи о контакторах и пускателях:

 

Определения и различия контактора от пускателя

Контактор (латинское «contactor» – соприкасатель) – электромагнитный коммутационный аппарат, который механически производит до 6000 включений и выключений электрических цепей в час, управляется не вручную и имеет состояние покоя, при котором главные контакты разведены при помощи возвратной пружины. Имеет две основные системы:
  • главную контактную систему, которая механически коммутирует основную нагруженную сеть (управляемая или подчинённая сеть);
  • электромагнитную систему, которая создаёт усилие для сведения главных контактов (управляющая сеть).
Следовательно, имеет две изолированные друг от друга электрические системы:
  • управляемую или главную;
  • управляющую.
Они могут иметь разный род тока (переменный или постоянный) и различное напряжение.
 
Пускатель – более сложное устройство чем контактор, которое специально изготовлено для управления электрическим двигателем (согласно определения 2.2.1 стандарта ГОСТ 50030 часть 4.1) и включает в свой состав:
  • контактор:
    • если один, то двигатель вращается в одну сторону;
    • если два, то двигатель:
      • поочерёдно вращается в одну и другую сторону (по часовой и против часовой стрелки);
      • тормозится противовключением (для ускоренной остановки);
      • при запуске и разгоне до номинальной частоты работает первый контактор, а для номинальной работы функционирует второй контактор (схема называется «звезда-треугольник» и применяется для снижения пусковых токов);
  • дополнительные устройства для расширения функций:
    • тепловое реле или реле перегрузки для защиты силовой установки от перегрузок и выпадения одной фазы (выполнено на основе биметаллической пластины, не защищает от коротких замыканий);
    • приставку выдержки времени для автоматизации процессов; 
    • вспомогательные контакты для систем управления и сигнализации;
  • корпус:
    • который защищает собранное устройство от внешних климатических факторов (имеет определённую степень защиты от попадания влаги и пыли);
    • на котором размещаются управляющие кнопки и сигнальные лампы.
Фотография реверсивного пускателя КТИ 51153 на 115 ампер производства ИЭКФотография пускателя КМИ 49562 с тепловым реле в корпусе со степенью защиты IP54
Получается три вида пускателей (в зависимости от количества контактов и схемы их соединения):
  • прямого действия – имеет один контактор и предназначен для пуска, номинальной работы и остановки электрического двигателя;
  • реверсивный (по определению 2.14 стандарта ГОСТ 2491-82) – собирается из двух контакторов как на фото слева, электрической и / или механической блокировки (не позволяет произвести единовременное срабатывание двух аппаратов), медных шин и предназначен для реверсирования электродвигателя (вращения в противоположные стороны) и его торможения противотоком;
  • схемы «звезда-треугольник» – собирается из двух контакторов с блокировкой и шинами; применяется для снижения пусковых токов (при соединении «звездой» пусковой ток снижается в 3 раза согласно определению 1.1.2.2.1 стандарта ГОСТ 50030 часть 4.1), что экономит ресурс (вращает двигатель только в одну сторону, изделие актуально для двигателей большой мощности).
Основные отличия пускателя от контактора:
  • контактор не содержит дополнительных устройств и корпуса, применяется для оперирования (имеет широкое применение):
    • неиндуктивными нагрузками – системами обогрева и антиобледенения, печами, ТЕНами, осветительными сетями;
    • высокоиндуктивными нагрузками – промышленными и транспортными электродвигателями, вентиляторами, насосами, подъёмными механизмами;
  • пускатель включает 1 или 2 контактора и специализирован на управлении электродвигателем.
 
 

Функции

Контакторы и пускатели:
  • управляют сетями переменного или постоянного тока;
  • управляются электромагнитной катушкой, на которую подаётся напряжение переменного либо постоянного тока.
Магнитные катушки поставляем на напряжение (на примере контакторов КМИ):
  • 24, 36, 110. 220 и 380 вольт переменного тока;
  • 24, 110 и 220 вольт постоянного тока.
Функция контактора – включение и отключение электрической цепи посредством смыкания и размыкания главных контактов прямоходного либо поворотного типа. Не является устройством, которое гарантирует защиту от токов короткого замыкания (проводит кратковременно) и токов перегрузки (проводит ограниченно по времени). Данные функции принимает на себя автоматический выключатель либо другие устройства.
 
Функции пускателя:
  • прямой пуск и дальнейший разгон двигателя;
  • обеспечение устойчивой работы в заданном промежутке времени;
  • защита от перегрузок (посредством теплового реле);
  • реверсирование и торможение противотоком (при наличии 2 контакторов);
  • прямое отключения от питания.
Пускатели и контакторы обеспечивают нулевую защиту – в ситуации исчезновения питающего напряжения и его дальнейшего восстановления, выключаются и включаются только по команде оператора.
 
 

Устройство контактора и пускателя и принцип действия

Контактор состоит из нескольких узлов:
  • электромагнитной системы;
  • контактной системы;
  • дугогасительной системы;
  • блок-контактов или вспомогательных контактов.
Пускатель включает дополнительные устройства и металлический либо пластиковый корпус.
 
Электромагнитная система создаёт движущую силу (ЭДС), которая перемещают подвижные контакты к неподвижным и удерживают их в сцепленном положении. Не имеется механических приспособлений для их удерживания, при исчезновении тока в управляющей катушке, контакты размыкаются.
Система складывается из управляющей катушки, сердечника, якоря (подвижная часть) и возвратной пружины. Под действием электрического тока в катушке создаётся магнитное поле, которое перемещает якорь к неподвижной части сердечника, вследствие чего, главные контакты входят в соприкосновение. Пружина служит для возврата подвижных контактов в исходное положение (выключено).
 
Контактная система кранового контактора КТ 6023 на 160 амперКонтактная система состоит из подвижных и неподвижных контактов (количество пар соответствует числу полюсов). Главные контакты изготавливаются прямоходного либо поворотного типа. В первом случае сцепление происходит прямолинейным перемещением, во втором – при вращении.
Материал должен отвечать требованиям высокой электрической износостойкости и низкого переходного сопротивления, которые противоречат друг другу. Контакты изготавливают:
  • медными, если за счёт частых коммутаций истирается оксидная плёнка, которая имеет высокое переходное сопротивление;
  • на основе металлокерамики с содержанием серебра, когда эксплуатация подразумевает продолжительный период включенного положения (серебро медленно окисляется при контакте с атмосферным озоном и кислородом).
Дугогасительная система представляет собой дугогасительную камеру, в которой дуга наталкивается на деионную решётку, разбивается на более мелкие части и погасает. В каждом полюсе устанавливается собственная камера.
 
Блок-контакты (аббревиатура БК) – вспомогательные контакты, которые сигнализируют о положении главных контактов и подают сигнал в управляющие системы.
По требованиям безопасности к ним подводят меньшее напряжение чем на главные контакты. Бывают нормально разомкнутыми (английская аббревиатура NO) и нормально замкнутыми (NC).
 
 

Классификация и подбор пускателя или контактора

Серии коммутационных аппаратов различаются следующим:
  • по роду тока главной цепи и напряжению в ней – постоянный или переменный;
  • по роду тока в цепи управления и напряжению в ней – постоянный или переменный;
  • по количеству главных контактов – однополюсное, двухполюсное, трёхполюсные или четырёхполюсное исполнение;
  • по номинальному току главной цепи в амперах, от которого зависит мощность подключаемого двигателя;
  • по способности к защите от перегрузки (комплектация тепловым реле);
  • по способности к реверсированию;
  • по воздействию внешних факторов окружающей среды:
    • степень защиты от влаги и пыли IP по стандарту ГОСТ 14254-96;
    • климатическое исполнение и категория размещения по стандарту ГОСТ 15150-69.
Линейка номинальных токов, представленная в интернет-магазине (каждый производитель имеет свой ряд, который вписывается в данный):
  • 9, 10, 12, 16, 18, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 65, 80, 95. 100 и 105 ампер;
  • 115, 125, 150, 160, 185, 225, 250, 265, 330, 400, 500 и 630 ампер.
С помощью представленных параметров выбирается изделие, отвечающее запросу.
Полная структура классификации представлена в нормативном документе ГОСТ 2491-82.
 
Номенклатура интернет-магазина в разрезе характеристик пускателей и контакторов переменного тока
Серия КМИ КТИ КМ ПМЛ CL ПМЕ ПАЕ ПМА КТ КТП
Производитель IEK Этал GE Складское хранение
(союзные разработки)
Катушка   ~ тока + + + + + + + + + -
= тока + - - + - - - - - +
Число главных контактов, штук 3 3 1 3 3 3 3 3 2, 3 3
Номинальный ток, ампер 9-95 115-630 20-63 10-400 9-105 10, 25 40-160 40-160 160-630 160-630
Тепловое реле + - - + + + + + - -
Реверс + + - + + + + + - -
Корпус с защитой IP54 + - - + - + + + - -

 

Номенклатура контакторов постоянного тока
Серия или марка КПВ КТПВ
Производитель Складское хранение
(союзные разработки)
Катушка   ~ тока - -
= тока + +
Число главных контактов, штук 1 2
Номинальный ток, ампер 250, 630 63-250

Поставляются без теплового реле, нереверсивными, без корпуса.
 
 

Описание характеристик с комментариями

Высота эксплуатации
С увеличением высоты установки растёт разрежённость воздуха. При протекании электрического тока любые токопроводящие детали разогреваются. Так как представленные устройства с естественным воздушным охлаждением, то токоведущие элементы нагреваются сильнее допустимого значения при росте высоты установки. При эксплуатации на высоте до 2 км нагревания выше допустимой нормы не происходит. Изделия задействуют на высоте до 4300 метров, при этом вводятся поправочные коэффициенты для диапазона от 2 до 4,3 км. Коэффициенты снижают номинальный ток, номинальное напряжение главной цепи либо накладывается ограничение на температуру окружающей среды.
 
Влияние оболочки
Корпуса применяются для ограничения либо исключения влияния внешних факторов на аппарат в процессе эксплуатации. Оболочка снижает охлаждаемость (отведение излишков тепла воздушным пространством), поэтому занижают номинальный ток и / или наибольшее напряжение в сети. Система вентиляции корпуса устранит проблему.
 
Номинальный ток (In)
Завод-изготовитель указывает значение силы тока для аппарата, которая проводится в течении 8 часов без перегрева (согласно приложению на странице 23 стандарта ГОСТ 2491-82), при этом учитывается:
  • номинальные напряжение и частота главной электрической цепи;
  • режим эксплуатации (продолжительный, прерывисто-продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный);
  • категория применения.
Ток термической стойкости
Ток, который пропускается в течение 8 часов непрерывной работы без превышения предельного значения температуры.
Кратковременная нагрузка
Подразумевается кратковременный режим работы в зоне короткого замыкания, при котором перегрева не наблюдается.
 
Характеристики электромагнитного контактора CL02 на номинальный ток 18А производства General ElectricХарактеристики магнитного контактора КИМ 48012 на 80 ампер изготовления ИЭКНоминальное напряжение (Un)
Значение напряжения, при котором осуществляются испытания в указанных ГОСТом режимах и категориях применения (при этих проверках принимается во внимание и номинальный ток). Для трёхфазных систем номинальным напряжением считается напряжение между фазами.
Номинальное напряжение управляющей катушки
Напряжение в управляющей цепи, на котором основываются рабочие показатели (напряжение должно меняться по синусоидальному закону с общим гармоническим искажением не выше 5%).
Номинальное напряжение изоляции (Ui)
Определяет изоляционные характеристики, приводится из соответствующих испытаний на пробой изоляции, в которых просчитывается путь утечки и его длина. Напряжение изоляции должно превышать или приравниваться максимальному рабочему напряжению.
 
Номинальная мощность
Мощность трёхфазного асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором (измеряется в кВт), который запускают и останавливают описываемым контактором при определённом напряжении.
 
Коммутационная износостойкость или стойкость к износу под нагрузкой
Среднее число операций включения и отключения, которое производят главные контакты без обслуживания. На износостойкость оказывают влияние:
  • категория применения;
  • рабочий ток;
  • рабочее напряжение.
Механическая износостойкость или стойкость к износу без нагрузки
Среднее число операций включения и отключения, которое совершает контактор без поломки.
 
 

Категории применения

Определяется значение номинального тока (In), который включает и отключает аппарат, зависимое:
  • от типа двигателя (с фазным либо короткозамкнутым ротором);
  • от условий, в которых производится коммутация: остановленный, запускаемый или работающий двигатель, реверсирование, торможение противовключением.
Распространены категории применения:
 
Категория АС-1 – применима к слабоиндуктивным нагрузкам (коэффициент мощности Cosφ ≥ 0.95). Например, включение и отключение сетей с лампами накаливания или с нагревательными элементами.
Категория АС-3 – запуск и остановка асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором. При включении через главные контакты протекает пусковой ток 5-7 In, при отключении – номинальный ток (In). Например, управление лифтами, эскалаторами, конвейерами, компрессорными и насосными установками, смесителями, кондиционерами.
Категория АС-4 – торможение противовключением либо толчковый режим. Смыкание цепи производится при пусковом токе (5-7·In), размыкание при той же нагрузке (5-7·In). При расхождении главных контактов напряжение тем выше, чем меньше скорость вращения ротора, но не более номинального. Отключение цепи является тяжёлым режимом для контактора, поэтому коммутационная износостойкость в АС-4 минимальная. Например, печатные либо волочильные машины, грузоподъёмные устройства, металлургическая отрасль.
 
Подробнее о режимах эксплуатации, частоте коммутаций и категориях применения смотрите здесь.
 
 
Список использованной литературы:
  • основополагающий международный стандарт ГОСТ 50030 часть 4.1;
  • основополагающий союзный стандарт ГОСТ 2491-82;
  • стандарт на модульные контакторы бытового применения ГОСТ 51731-01;
  • каталоги заводов-изготовителей;