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;
- функции;
- устройство и принцип действия;
-
классификация и подбор;
- видеоролик со сравнением изделий 3 производителей;
- характеристики.
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:
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.
  |
- 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:
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 перемещает 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 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:
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 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).
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.
Полная структура классификации представлена в нормативном документе ГОСТ 2491-82.
| 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 | + | - | - | + | - | + | + | + | - | - | |
В видеоролике сравниваем пускатели производства IEK, General Electric и Этал (маркировки КМИ, КТИ, КМ, ПМЛ и CL):
| 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:
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.
Номинальное 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:
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.
Номинальное 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.
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:
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;