Принцип работы пускателя

Магнитный пускатель устройство и принцип работы

1. Виды магнитных пускателей
2. Устройство магнитных пускателей
3. Принцип работы
4. Монтаж и подключение
5. Уход за магнитным пускателем
6. Видео

На заре электротехники коммутация трехфазных электродвигателей осуществлялась с помощью ручных рубильников. Они не обеспечивали в должной мере электробезопасность и требовали соединения с пультом управления с помощью силовых линий. Дальнейшее развитие коммутационных процессов привело к изобретению магнитного пускателя, лишенного недостатков обычного рубильника. Данное устройство дало возможность дистанционного включения нагрузки и автоматического управления рабочими процессами оборудования.

Сам магнитный пускатель имеет довольно простое устройство и принцип работы. Он состоит из двух видов контактов – подвижных и стационарных. Их замыкание вызывает запуск электродвигателя, а размыкание – отключение и остановку. Работа контактов осуществляется под действием магнитного поля.

Виды магнитных пускателей

Основным предназначением магнитных пускателей является дистанционное управление трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Они работают при переменном токе, напряжением 380 и 660 вольт, с частотой 50 Гц. В число основных операций входят пуск, остановка и реверсирование.

Дополнительно, магнитные пускатели в совокупности с тепловыми реле, защищают управляемые электродвигатели от возможных перегрузок с недопустимой продолжительностью. В некоторых конструкциях пускателей имеются ограничители перенапряжений, используемые в полупроводниковых системах управления.

В соответствии со схемой включения нагрузки могут быть реверсивными и нереверсивными. Классификация по размещению предполагает магнитные пускатели следующих типов:

• Открытого исполнения. Устанавливаются в закрытых шкафах, на панелях, и прочих местах, куда не может попасть пыль, влага и посторонние предметы.
• Защищенного исполнения. Монтируются внутри помещений с низким содержанием пыли в окружающей среде. Исключается попадание воды на оболочку устройства.
• Пылебрызгонепроницаемого исполнения. Устанавливаются внутри помещений и снаружи под навесами, защищающими от дождя и солнечных лучей.

Дополнительная классификация пускателей осуществляется по следующим признакам:

• Кнопочный пост на корпусе прибора. Нереверсивные пускатели оборудованы кнопками ПУСК и СТОП, а реверсивные устройства имеют кнопки ПУСК ВПЕРЕД, ПУСК НАЗАД и СТОП. На некоторых моделях в корпусе монтируется сигнальная лампа ВКЛЮЧЕНО.
• Дополнительные блокировочные и сигнальные контакты. Используются в разных комбинациях, в качестве замыкающих или размыкающих. Они могут быть встроенными или оборудоваться как отдельная приставка. Некоторые дополнительные контакты могут использоваться в качестве составной части общей схемы пускателя. Например, в реверсивных устройствах с их помощью осуществляется электрическая блокировка.
• Ток и напряжение втягивающей катушки.
• Наличие в схеме теплового реле. Его основной характеристикой является номинальный ток несрабатывания на средних установках. Регулировка тока несрабатывания выполняется в допустимых пределах + 15% от номинала.

Отдельные виды магнитных пускателей могут быть укомплектованы ограничителями перенапряжения и другими видами установочных изделий

Устройство магнитного пускателя

Конструкция магнитного пускателя условно разделяется на верхнюю и нижнюю части. Вверху располагается подвижная система контактов совместно с дугогасительной камерой. Здесь же находится и подвижная половинка электромагнита, имеющая механическую связь с силовыми контактами, входящими в подвижную контактную систему.

В нижней части устройства расположена катушка, возвратная пружина и вторая часть электромагнита. Основной функцией возвратной пружины является возврат верхней половинки в исходное положение после того как прекращается подача питания на катушку. Таким образом, происходит разрыв силовых контактов пускателя.

В конструкцию обеих половинок электромагнита входят Ш-образные пластины, для изготовления которых использована электромагнитная сталь. В качестве обмотки применяется медный провод с определенным количеством витков, рассчитанных на работу с определенным питающим напряжением, значением 24, 36, 110, 220 и 380 В. Подача напряжения приводит к появлению в катушке магнитного поля. В результате, обе половинки стремятся соединиться, что приводит к образованию замкнутого контура. При отключении питания, магнитное поле исчезает, и верхняя часть возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины.

Принцип работы

Принцип действия магнитного пускателя заложен уже в его названии. Он срабатывает как электромагнит, когда электрический ток проходит по обмотке катушки. После срабатывания силовых контактов, происходит запуск электродвигателя.

Общая конструкция устройства включает в себя основную часть, закрепленную стационарно и подвижный якорь, передвигающийся по направляющим. В самом упрощенном виде пускатель является единой кнопкой, корпус которой оборудован клеммами для подключения силовых цепей и стационарных контактов.

Подвижная часть оборудована контактным мостиком, обеспечивающим двойной разрыв силовой цепи, чтобы отключить питание нагрузки. Кроме того, эта деталь предназначена для надежного электрического соединения проводов входа и выхода, когда схема включается в работу. Проверить работу системы можно вручную. Для этого нужно надавить на якорь и ощутить усилие от сжатия пружин. Именно это усилие должно преодолеваться магнитным полем. Когда якорь отпускается, контакты отбрасываются пружинами в отключенное положение.

В процессе работы такое ручное управление не применяется, оно необходимо только для проверок. Фактически используется только дистанционная коммутация под действием электромагнитного поля. Само поле возникает в катушке под влиянием электротока, проходящего через ее витки. Прохождение тока значительно улучшается за счет шихтованного стального магнитопровода, разделенного на две части.

При отсутствии электрического тока, магнитное поле вокруг катушки тоже исчезает. Это приводит к отбрасыванию якоря вверх за счет энергии пружин. Когда ток вновь начинает проходить по обмотке, возникают магнитные силы, обеспечивающие движение якоря вниз.

Нижнее положение якоря оказывает влияние на работу всего устройства. В этом положении контакты должны надежно соединяться между собой. В случае ослабления возможно подгорание контактов, чрезмерный нагрев и последующее отгорание проводов.

Монтаж и подключение электромагнитного пускателя

Для обеспечения дальнейшей надежной работы магнитных пускателей, монтаж этих устройств рекомендуется выполнять на ровной поверхности, закрепленной жестко, в вертикальном положении. Установка пускателей с тепловыми реле должна производиться в условиях минимальной разности температур окружающего воздуха.

Неправильная установка может привести к ложным срабатываниям. Поэтому следует избегать мест, подверженных вибрации, сильным толчкам и ударам. Например, электромагнитные устройства с номинальным током свыше 150 А во время включения создают заметные сотрясения и удары.

Тепловые реле могут подвергаться дополнительному нагреву от других источников тепла. Это оказывает отрицательное влияние на всю работу данных устройств. Поэтому их нельзя размещать рядом с аппаратурой теплового действия или в тех частях шкафов, которые более всего подвержены нагреву.

Когда с контактным зажимом пускателя соединяется один проводник, его конец загибается в кольцо или П-образно. Такой способ соединения предотвращает перекос пружинных шайб, установленных в зажиме. Если же к зажиму подключаются сразу два проводника с примерно одинаковым сечением, их концы должны иметь прямую форму и располагаться по обеим сторонам от зажимного винта.

До того, как подключать медные провода, их концы необходимо залудить. В многожильных проводах концы перед лужением предварительно скручиваются. Концы проводов из алюминия зачищаются мелким надфилем, после чего покрываются техническим вазелином или специальной пастой. Смазка контактов и подвижных частей устройства не допускается.

Перед пуском необходимо осмотреть магнитный пускатель снаружи и проверить исправность всех его частей. Все подвижные элементы должны свободно двигаться от руки. Сверить все электрические соединения со схемой.

Уход за магнитным пускателем

Для того чтобы правильно ухаживать за магнитным пускателем, необходимо хорошо знать возможные неисправности этого устройства. Как правило, это повышенная температура деталей и сильное гудение прибора.

Повышенная температура в первую очередь связана с межвитковыми замыканиями катушки. В подобных случаях требуется ее замена. Кроме того, излишний нагрев может произойти в связи с повышением напряжения сети выше номинального, а также при перегрузках, слабых контактных соединениях и недопустимом износе контактов.

Чрезмерное гудение устройства может происходить по целому ряду причин. Среди них в первую очередь следует отметить неплотное прилегание якоря к сердечнику, в результате загрязнения поверхностей или их повреждения. Другой серьезной причиной становится заедание подвижных частей, а также снижение напряжения в сети более чем на 15% от номинала.

Для того чтобы избежать подобных неисправностей, требуется своевременный уход. В целом, магнитный пускатель не требует каких-либо дорогостоящих мероприятий. Прежде всего, нужно не допускать попадания внутрь прибора грязи, пыли и влаги. Нужно регулярно проверять состояние контактов и плотность зажимов. Существует определенный перечень мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту, выполняемый специалистами-электротехниками.

Cхема магнитного пускателя

Для включения освещения применяются выключатели, для бытовых электроприборов — кнопки и переключатели. Это электрооборудование объединяет одно: они потребляют небольшую мощность. А также – не включаются дистанционно или устройствами автоматики. Эти задачи решаются с помощью магнитных пускателей.

Cхема магнитного пускателя. Устройство

Пускатель состоит из двух частей, расположенных в одном корпусе: электромагнита управления и контактной системы.

Электромагнит управления включает в себя катушку с магнитопроводом, включающим в себя подвижную и неподвижную части, удерживаемых в разомкнутом состоянии пружиной. При подаче напряжения на катушку подвижная часть магнитопровода притягивается к неподвижной. Подвижная часть механически связана с контактной системой.

В контактную систему входят подвижные и неподвижные группы контактов. При подаче напряжения на катушку пускателя магнитопровод притягивает подвижные контакты к неподвижным и силовые цепи замыкаются. При снятии напряжения с катушки под действием пружины подвижная часть магнитопровода вместе с контактами приводятся в исходное положение.

Устройство магнитного пускателя и его работа

К силовым контактам пускателя добавляется дополнительная контактная группа, предназначенная для использования в цепях управления. Контакты ее выполняются нормально разомкнутыми (обознаются номерами «13» и «14») или нормально замкнутыми («23» и «24»).

Маркировка контактов пускателя

Электрические характеристики магнитных пускателей

Номинальный ток пускателя – это ток, выдерживаемый силовыми контактами в течение продолжительного времени. У некоторых моделей устаревших пускателей для разных диапазонов токов меняются габаритные размеры или «величина».

Номинальное напряжение – напряжение питающей сети, которое выдерживает изоляция между силовыми контактами.

Напряжение катушки управления – рабочее напряжение, на котором работает катушка управления пускателя. Выпускаются пускатели с катушками, работающие от сети постоянного или переменного тока.

Управление пускателем не обязательно питается напряжением силовых цепей, в некоторых случаях схемы управления имеют независимое питание. Поэтому катушки управления выпускаются на широкий ассортимент напряжений.

Напряжения катушек управления пускателей

Реверсивный магнитный пускатель, кнопочная станция

Самое распространенное применение пускателей – управление электродвигателями. Изначально и название устройства образовано от слова «пуск». В схемах используются дополнительные контакты, встроенные в корпус: для подхвата команды от кнопки «Пуск». Нормально замкнутыми контактами кнопки «Стоп» цепь питания катушки разрывается, и пускатель отпадает.

Типовая схема управления пускателем

Выпускаются реверсивные блоки, имеющие в своем составе два обычных пускателя, соединенные электрически и механически. Механическая блокировка не позволяет им включиться одновременно. Электрические соединения обеспечивают реверс двух фаз при работе разных пускателей, а также исключение возможности подачи питания на обе катушки управления одновременно.

Внешний вид реверсивного магнитного пускателя

Схема управления реверсивным магнитным пускателем

Для удобства монтажа пускатели выпускают в корпусах совместно с кнопками управления. Для подключения достаточно подсоединить к ним кабель питания и отходящий кабель.

Пускатель в корпусе с кнопками управления

В других случаях для управления работой используются кнопочные станции. коммутирующие цепь катушки управления и связанные с пускателем контрольным кабелем. Для обычных пускателей используются две кнопки, объединенные в одном корпусе – «Пуск» и «Стоп», для реверсивных – три: «Вперед», «Назад» и «Стоп». Кнопку «Стоп» для быстрого отключения в случае аварии или опасности выполняют грибовидной формы.

Виды кнопочных станций

В зависимости от назначения пускатели выполняют трех- или четырехполюсными. Но есть и аппараты, имеющие один или два полюса.

Производители дополняют линейку выпускаемых аппаратов аксессуарами. расширяющими их возможности. К ним относятся:

• дополнительные контактные блоки, позволяющие подключать к схеме управления сигнальные лампы и формировать команды, зависящие от состояния пускателя, для работы других устройств;
• блоки выдержки времени, задерживающие срабатывание или отключение пускателя;
• наборы аксессуаров, превращающих два пускателя в сборку реверсивных;
• контактные площадки, позволяющие подключить к пускателю кабели большего сечения.

Магнитный пускатель с тепловым реле

Для защиты электродвигателей от перегрузок совместно с пускателями применяются тепловые реле. Производители выпускают их под соответствующие модели аппаратов. Тепловое реле содержит контакт, размыкающийся при срабатывании и разрывающий цепь питания катушки пускателя. Для повторного включения контакт нужно вернуть в исходное положение нажатием кнопки на корпусе. Для защиты от коротких замыканий перед пускателем устанавливается автоматический выключатель, отстроенный от пусковых токов электродвигателя.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Принцип работы магнитного пускателя и его технические характеристики

Здесь мы рассмотри не только принцип работы магнитного пускателя и его технические характеристики, но и разграничим эту группу приборов с контакторами. В статьях рунета настолько размытые определения, что даже эта информация уже многим будет полезна. Попутно мы рассмотрим назначение пускателей, объясним, почему в некоторых случаях без них обойтись нельзя. Вы узнаете много интересного – это не просто перечисление сухих фактов, но одновременно и анализ многих и многих вещей, связанный с темой.

Чем магнитные пускатели отличаются от контакторов

Во-первых, терминология: почему здесь используется слово «магнитный»? Да по той простой причине, что внутри обязательно имеется катушка магнитного пускателя, позволяющая выполнить быстрый и безошибочный старт. Причём производится это не движением руки, а при помощи импульса тока, что делает возможным создание дистанционных устройств управления. И там, и там присутствуют катушки, чем же отличаются контакторы и магнитные пускатели? Рассмотрим сначала причины, вызывающие необходимость в принятии защитных мер:

Двигатель является сложным механизмом, а на практике эта гора железа ещё может быть и дорогой. Следовательно, мы должны бережно обращаться со своим оборудованием, чтобы не тратить много денег. И это первая причина. При традиционном прямом пуске развивается большой крутящий момент, но одновременно резкие толчки не всегда подходят для данного типа устройств. Например, применительно к насосам может образоваться гидравлический удар, что потенциально приводит к выходу из строя различных клапанов.

Да что там долго ходить вокруг да около: каждый бытовой водонагреватель должен эксплуатироваться бок о бок с защитой от такого рода перегрузок. Частично удар может на себя принять гидроаккумулятор. Но скачки все равно вредят защитной эмали. В результате: трещины, в перспективе разрушение защитного покрытия. Вредит слишком резкий пуск и самому двигателю. Некоторые детали быстрее приходят в негодность. Таким образом, магнитный пускатель является необходимым сопровождением для любого дорогого оборудования.

• Токопотребление и перегрузка

На старте асинхронный двигатель потребляет очень большой ток. Когда речь идёт о сети 220 В, то с этим ничего не поделаешь. Но на заводе обычно таких двигателей очень много, а лишние помехи по шине питания никому не нужны. Есть и ещё одна веская причина: возможность одновременного запуска нескольких устройств, что в перспективе грозит не только перегрузкой электропроводки, но и срабатыванием систем защиты. В какой-то мере они будут ложными, но повреждение изоляции кабелей тоже не приветствуется, потому что замена их – долгий и сложный процесс, не говоря уже о цене. Вот почему пусковой ток можно снижать. И рассматриваемый класс устройств, как раз это и позволяет сделать.

Схема магнитного пускателя с реверсивной возможностью

Одновременно магнитные пускатели могут предоставлять целый ряд других функций. Например, это может быть реверс. При необходимости изменением коммутации обмоток реверсивный магнитный пускатель меняет направление вращения вала на противоположное. Внутри имеется схема предохранения от одновременного включения обеих цепей. В результате магнитный пускатель позволяет выполнить процесс реверса безболезненно. Есть и некоторые другие специфические особенности, которые мы рассмотрим ниже. Некоторые модели прекращают питание при исчезновении одной из фаз или даже могут контролировать перекосы напряжения.

Из сказанного должно быть понятно, что контактор просто замыкает и размыкает цепь, тогда как магнитные пускатели одновременно выполняют дополнительные функции по защите, либо снижению пускового тока. Другими словами, можно сказать, что контактор территориально входит в состав пускателя и может выполнять примерно те же функции (но не во всех случаях) совместно с другим оборудованием.

Читайте также: Как сделать светильник своими руками

Как устроены магнитные пускатели, и какими они бывают

Основной исполнительной частью магнитного пускателя является контактор. Представляет он собой катушку, часть сердечника которой подвижная. За счёт возникающих магнитных полей в нужный момент контактор срабатывает под действием напряжения. В ход идёт магнитная индукция, и чтобы не получилось, как в электрической плитке, сердечник состоит из множества тонких пластин. Понятно, что используется специальная электротехническая сталь. Этим обеспечивается разбиение всего объёма сердечника на части. Меж пластинами применяется лаковая изоляция.

В результате вихревые токи по толще материала не наводятся, за счёт чего снижаются потери. Вдобавок к общей части может идти целый сонм оборудования. Но прежде, нежели описать всю эту груду, рассмотрим, как проводится запуск электродвигателя, исключающий перегрузку сети.

Перекоммутация типа объединения

Первой из методик является перекоммутация типа объединения обмоток со звезды на треугольник. Первый используется в период запуска, а второй – когда двигатель разгонится. Эффект снижения пускового тока достигается за счёт изменения напряжения, приложенного к обмоткам. В первом случае это 220 В (разница между фазой и нейтралью), а во втором – 380 В (линейное напряжение сети). В результате такого оборота мощность понижается, что закономерно вызывает меньший пусковой момент, ну, и, конечно, ток пуска падает. Когда вал наберёт обороты, магнитный пускатель перекоммутирует обмотки на треугольник, за счёт чего оборудование выйдет на режим. В этом случае реле внутри целых два. Причём сконструированы они так, чтобы одновременно не замкнуться (этим блокируется возникновение аварийной ситуации на линии). Внешнее питание подходит только к реле, отвечающему за включение треугольника.

Изменение питающего напряжения

Очень часто регулировка пускового тока производится вариациями амплитуды питающего напряжения. Смысл здесь тот же, что и в прошлый раз. Необходимо каким-либо образом снизить величину питающего напряжения, за счёт чего упадёт и мощность. Обмоткам совершенно нет разницы, за счёт чего происходят изменения. В результате простейшие магнитные пускатели выполняются на потенциометрах, а более сложные могут включать в свой состав тиристорные ключи. В первом случае у нас образуется резистивный делитель, на котором падает часть напряжения. Из-за этого прибор может греться сильнее, зато конструкция предельно простая. Более продвинутые схемы на ключах требуют в то же время сложной организации. В литературе их иногда называют полупроводниковыми магнитными пускателями.

Изменение частоты

Принцип действия магнитного пускателя может основываться на изменении частоты. Сразу нужно сказать, что такой метод управления подходит не всем двигателям. А именно тип должен быть с короткозамкнутый ротором. Правда, большая часть оборудования именно сюда и относится. Что касается частоты, то с её уменьшением качество захвата полей растёт, а скорость вращения вала ниже. В результате достигается нужный эффект – надёжный старт (без срыва) в сочетании с понижением тока. Реализация схемы обычно требует присутствия инвертора. Входное напряжение сначала выпрямляется, а потому снижается частота. В случае сложных электронных инверторов становится возможным постепенно довести параметры до нужного уровня.

Автотрансформатор

Пуск через автотрансформатор часто применяется для снижения начального тока асинхронных двигателей. Обычно процесс имеет несколько этапов, в течение которых последовательно задействуются разные выводы (это одна из причин применения именно автотрансформаторов, в результате вдвое снижается число переключаемых контактов). За счёт чего напряжение ступенями растёт постепенно, пока оборудование не включается в сеть и вовсе напрямую.

К приведённым выше способам необходимо дать пояснения, потому что некоторым читателям не все может быть понятно. Например, как может работать магнитный пускатель 380В с более высоким напряжением? Суть здесь в том, что при включении звездой можно использовать вольтаж примерно в корень из трёх раз больший, нежели номинальный. При этом, разумеется, запрещается включать обмотки треугольником. А вот сделать наоборот – уменьшить питание в корень из трёх раз – не получится, потому что будет наблюдаться падение мощности.

Читайте также: Как поменять розетку своими руками

Далее все должно быть понятно, за счёт этого принципа работают устройства на автотрансформаторах и делители на потенциометрах (реостатах). Рассмотрим управление магнитными пускателями с точки зрения плюсов и минусов:

1. Включение напрямую используется наиболее часто. В этом случае получается наибольший крутящий момент на старте, но одновременно возникает скачок тока, до 10 раз превышающий номинал. Кроме того, оборудование подвергается наибольшему риску перегрузки.
2. Коммутация соединений с звезды на треугольник убирает первый и второй недостатки прямого пуска, но обзаводится другими. Во-первых, на треть падает начальный крутящий момент, во-вторых, невозможно таким образом обеспечить надёжную работу устройств со слишком малой нагрузкой (например, холостой ход небольшого мотора), потому сверхток будет расти лавинообразно, за счёт чего весь эффект применения устройства нивелируется
3. Случай с потенциометром характеризуется примерно теми же моментами: возникают скачки тока при смене номинала сопротивлений. Но это устранимо, если применяется плавный магнитный пускатель (см. описание прибора, техническую документацию). Остаётся фактически только пониженный пусковой крутящий момент.

Итак, должно быть ясно, что технические характеристики магнитных пускателей во всех случаях характеризуются своими недостатками. Но в общем и целом для дорогого оборудования этот тип устройств должен непременно идти в паре.

Дополнительные опции магнитных пускателей

Согласно определениям стандартов магнитный пускатель должен предусматривать некую защиту. Но не всегда имеется в виду перегрев. Классификация по ГОСТ 2491 даёт следующий ряд параметров:

1. Лишённые устройства защиты.
2. Биметаллическое или иное тепловое реле.
3. Схема измерения на позисторе (терморезистор).

Но даже в тех случаях, когда написано, что защиты нет, все-таки производится регуляция тока, а это уже подразумевает более бережное отношение к питающей сети. То есть нужно понимать, что защита может быть внутренней (от перегрева двигателя, как в пускозащитном реле холодильника) или функциональной (снижение тока для предотвращения срабатывания автоматов или прочих предохранительных устройств).

Мы надеемся, что теперь читатели знают, что такое магнитный пускатель. Хотелось бы отметить, что изложенная информация многим поможет понять, как производится старт трёхфазного асинхронного двигателя на 220В. В этом случае менять скорость можно только подачей нужной амплитуды. По этой же причине коммутирующий магнитный пускатель 220В обычно не применяется. Ему просто нечего контролировать. Обмотки все время включены по одной и той же схеме. А вот реверс можно обеспечить, но это уже совсем другая история.

Из характеристик хотелось бы ещё отметить количество циклов срабатывания. Эта величина магнитного пускателя напрямую определяет его срок жизни во многих случаях. А мы на этом прощаемся, надеемся, что обзор вышел интересным, а приведённая информация принесёт пользу. И не только в виде теоретических знаний, но и как большое подспорье в организации приусадебных хозяйств.

Источники: http://electric-220.ru/news/magnitnyj_puskatel_ustrojstvo_i_princip_raboty/2016-11-12-1114, http://electric-tolk.ru/princip-raboty-i-xarakteristiki-magnitnogo-puskatelya/, http://vashtehnik.ru/elektrika/princip-raboty-magnitnogo-puskatelya-i-ego-texnicheskie-xarakteristiki.html