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.

Магнитные пускатели

Устройства, которые предназначены (основное их назначение) для автоматического включения и отключения трехфазных электрических двигателей от сети, а также их реверсирования называют магнитными пускателями. Как правило, они используются для управления асинхронными электродвигателями с напряжением питания до 600 В. Пускатели могут быть реверсивные и не реверсивные. Кроме того, в них довольно часто встраивается тепловое реле для защиты электрических машин от перегрузки по току в длительном режиме.

Магнитные пускатели могут выпускаться в различных исполнениях:

• Реверсивные;
• Не реверсивные;
• Защищенного типа – устанавливаются в помещениях, где в окружающей среде не содержится большого количества пыли;
• Пыленепроницаемые – устанавливаются в местах, где они не будут подвергаться прямому воздействию на них солнца, дождя, снега (при наружном размещении располагаются под навесом);
• Открытого типа – предназначены для установки в местах, защищенных от попаданий посторонних предметов а также пыли (шкафы электрические и прочее оборудование)

Устройство магнитного пускателя

Устройство магнитного пускателя довольно простое. Он состоит из сердечника, на котором помещена втягивающая катушка, якоря, пластмассового корпуса, механических индикаторов включения, а также основных и вспомогательных блок – контактов.

Принцип работы магнитного пускателя

Давайте рассмотрим на примере, показанном ниже:

При подаче напряжения на катушку пускателя 2, протекающий в ней ток притянет якорь 4 к сердечнику 1, следствием чего станет замыкание силовых контактов 3, а также замыкание (или размыкание в зависимости от исполнения) вспомогательных блок контактов, которые в свою очередь, сигнализируют в систему управления о включении или отключении устройства. При снятии напряжения с катушки магнитного пускателя под действием возвратной пружины контакты разомкнутся, то есть вернутся в свое начальное положение.

Принцип работы реверсивных магнитных пускателей такой же как и не реверсивных. Отличие заключается в чередовании фаз, которые подключает к пускателям (А – В – С одно устройство, С – В – А другое устройство). Это условие необходимо для выполнения реверса двигателя переменного тока. Также при реверсивном включении магнитных пускателей предусматривается блокировка одновременного включения устройств, чтоб избежать короткого замыкания.

Схемы включения магнитных пускателей

Одна из простейших схем подключения магнитного пускателя показана ниже:

Принцип работы данной схемы довольно прост: при замыкании автоматического выключателя QF собирается схема питания катушки магнитного пускателя. Предохранитель PU обеспечивает защиту схемы управления от коротких замыканий. При нормальных условиях контакт тепловых реле Р замкнут. Итак, для запуска асинхронника нажимаем кнопку «Пуск», цепь замыкается, через катушку магнитного пускателя КМ начинает протекать ток, сердечник втягивается, тем самым замыкая силовые контакты КМ, а также блок контакт БК. Блок контакт БК нужен для того, чтоб замкнуть цепь управления, поскольку кнопка после того как ее отпустят, вернется в исходное положение. Для остановки этой электродвигателя достаточно нажать кнопку «Стоп», которая разберет схему управления.

При длительном токе перегрузке сработает тепловой датчик Р, который разомкнет контакт Р, и это тоже приведет к остановке машины.

При схеме включения приведенной выше следует учесть напряжение номинальное катушки. Если напряжение катушки 220 В, а двигателя (при соединении в звезду) 380 В, то данную схему употреблять нельзя, а можно применить с нейтральным проводником, а если в обмотки двигателя соединены треугольником (220 В), то данная система вполне жизнеспособна.

Схема с нейтральным проводником:

Единственное отличие этих схем включения, что в первом случае питание системы управления подключено к двум фазам, а во втором к фазе и нейтральному проводнику. При автоматическом управлении системой пуска вместо кнопки «Пуск» может включатся контакт из системы управления.

Посмотреть как подключить не реверсивное магнитное пусковое устройство вы можете здесь:

Реверсивная схема включения показана ниже:

Эта схема более сложная, чем при подключении не реверсивного устройства. Давайте рассмотрим принцип ее работы. При нажатии кнопки «Вперед» происходят все описанные выше действия, но как вы видите из схемы, перед кнопкой вперед появился нормально замкнутый контакт КМ2. Это нужно для выполнения электрической блокировки одновременного включения двух устройств (избежание короткого замыкания). При нажатии кнопки «Назад» во время работы электропривода ничего не произойдет, так как контакт КМ1 перед кнопкой «Назад» будет разомкнут. Для произведения реверса машины необходимо нажать кнопку «Стоп» и только после отключения одного устройства можно будет включить второе.

И видео подключения реверсивного магнитного пускового устройства:

Советы по монтажу магнитных пускателей

При монтаже магнитных пусковых устройств с тепловыми реле необходимо устанавливать с минимальной разностью температур окружающей среды между электродвигателем и магнитным пусковым устройством.

Нежелательна установка магнитных устройств в местах подверженных сильным ударам или вибрациям, а также рядом с мощными электромагнитными аппаратами, токи которых превышают 150 А, так как они при срабатывании создают довольно большие удары и толчки.

Для нормальной работы теплового реле температура окружающей среды не должна превышать 40 0 С. Также не рекомендуется установка рядом с нагревательными элементами (реостаты) и не устанавливать их в наиболее нагреваемых частях шкафа, например вверху шкафа.

Сравнение магнитного и гибридного пускателя:

Post navigation

Устройство и принципы работы магнитного пускателя

В названии этого электротехнического устройства для электроустановок 0,4 кВ заложено сразу два принципиальных действия:

1. срабатывание в качестве электромагнита от прохождения электрического тока по обмотке катушки;

2. запуск в работу электродвигателя силовыми контактами.

Конструктивно любой магнитный пускатель состоит из стационарно закрепленной части и подвижного якоря, перемещающегося по полозьям. Он выделен на картинке синим цветом.

Как работает электромагнитная система

Очень упрощенно пускатель можно представить как одну кнопку, на корпусе которой расположены клеммы с подключенными силовыми цепями и стационарными контактами. На подвижной части смонтирован контактный мостик. Его назначение:

1. обеспечение двойного разрыва силовой цепи для отключения питания электродвигателя;

2. надежное электрическое соединение приходящего и отходящего проводов при включении схемы в работу.

При ручном надавливании на якорь хорошо ощущается усилие сжатия встроенных пружин, которое необходимо преодолеть магнитным силам. При отпускании якоря эти пружины отбрасывают контакты в отключенное положение.

Такой способ ручного управления пускателем при работе схемы не используется, его применяют при проверках. В процессе эксплуатации пускатели управляются только дистанционно за счет действия электромагнитных полей.

С этой целью внутри корпуса размещена обмотка катушки с намотанными на нее витками. Она подключается к источнику напряжения. При пропускании тока через витки вокруг катушки создается магнитный поток. Для улучшения его прохождения создан шихтованный стальной магнитопровод, разрезанный на две части:

стационарно закрепленную в корпусе устройства нижнюю половину;

подвижную, входящую в состав якоря.

В обесточенном состоянии обмотки магнитного поля вокруг катушки нет, якорь отбрасывается энергией пружин от стационарной части вверх. Под действием магнитных сил, возникающих после прохождения электрического тока по обмотке, якорь двигается вниз.

Притянутая к неподвижной части магнитопровода его подвижная половинка создает в комплексе единую конструкцию, обладающую минимальным магнитным сопротивлением. На его величину при эксплуатации влияют:

нарушения наладочных регулировок;

коррозия стальных частей магнитопровода и его крепления;

техническое состояние пружин, их усталость;

дефекты короткозамкнутого витка магнитопровода.

Перемещение якоря внутри корпуса лимитируется двумя пограничными значениями. В нижнем притянутом положении должен быть создан надежный ужим контактной системы. Его ослабления ведут к подгоранию контактов, повышению величины переходного электрического сопротивления, излишнему нагреву и последующему отгоранию проводов.

Возрастание магнитного сопротивления магнитопровода по любой причине проявляется увеличением шума из-за появления вибраций, которые приводят к ослаблению ужима контактной системы и в итоге к отказам в работе магнитного пускателя.

Как работает система силовых контактов

Конструктивно силовые контакты созданы для надежной и длительной эксплуатации. Для этого они:

выполнены из сплавов технического серебра, нанесенных специальными методами на медные перемычки;

созданы с запасом прочности;

изготовлены в форме, обеспечивающей максимальный электрический контакт при включении и хорошо выдерживающие электрическую дугу, возникающую при разрыве нагрузки.

В трехфазных схемах используются магнитные пускатели с тремя силовыми и несколькими дополнительными контактами, повторяющими положение якоря и используемыми в цепях управления двигателем. Все они рисуются на схемах в положении, соответствующем отсутствию тока в катушке и разжатому состоянию пружин.

Управляющие контакты при срабатывании пускателя замыкают (называют «замыкающими») или, наоборот, размыкают цепь. Они в притянутом положении создают площадку в виде точки. Для этого стационарную часть изготавливают плоскостью или сферой (в ответственных узлах), а подвижную — сферой.

Силовые контакты более ответственны, должны выдерживать повышенные нагрузки. Их изготавливают для создания контактной линии, состоящей из множества точек. С этой целью стационарная часть выполняется плоскостью или цилиндром, а подвижная — только цилиндром.

Магнитные пускатели, выпускаемые отечественными производителями, классифицируют по возможностям работы с нагрузками разных мощностей на 7 групп и обозначают по возрастающему значению от нулевой величины с током коммутации до 6,3 ампера включительно и до шестой — (160 А).

Выпускаемые зарубежными производителями пускатели классифицируются по другим критериям.

Электрики, занимающиеся обслуживанием магнитных пускателей и осуществляющие надзор за их работой, обязаны контролировать качество прилегания контактных площадок и их чистоту. Существующее мнение, что “у современных пускателей контакты сделаны надежно и их можно не осматривать” не совсем правильное.

Чистота контактов зависит от многих факторов, включая:

условия окружающей среды.

Все они проявляются по-разному на каждом конкретном устройстве. Поэтому за ними необходимо периодически наблюдать и при первых признаках загрязнения отмывать спиртом. Когда же его нет для выполнения подобных работ, то пользуются обыкновенным школьным ластиком, который, отчищая металл, оставляет на внешней поверхности свои крошки, обладающие диэлектрическими свойствами.

Их удаляют протиркой поверхностей тонкими высушенными деревянными палочками из не смолистых сортов деревьев. Лучше всего для этих целей подходят:

Твердые породы древесины при протирке контактов дополнительно полируют обрабатываемые поверхности.

Незначительные выгорания контактных поверхностей убирают самодельными «воронилами». Так на языке электриков называют плоские отрезки прочных металлических пластин (обычно их изготавливают из сломанных ножовочных полотен по металлу), поверхность которых слегка обработана самым мелким наждаком.

Такой инструмент позволяет снимать очень тонкий слой прогоревшего металла и привести контакты в рабочее состояние, сохранить их первоначальную форму. Пользоваться мелкой наждачной бумагой и надфилями для подобных целей нельзя. Можно быстро нарушить сформированную контактную линию. “Наждачка” к тому же засоряет обрабатываемую поверхность абразивными крошками.

Схемы включения электродвигателей магнитными пускателями

Самое простое управление

Такое подключение двигателя можно выполнить по нижеприведенной картинке.

Трехфазное питание ≈380 через силовые контакты К1-с подводится на электродвигатель, температура обмоток которого контролируется тепловым реле kt. Система управления питается от любой фазы и нуля. Вполне допустимо заменить рабочий ноль контуром заземления.

В целях повышения электробезопасности применяют разделительный или понижающий трансформатор ТР1. Его вторичную обмотку заземлять нельзя.

Простейший предохранитель FU защищает схему управления от возможных коротких замыканий. При нажатии оператором на кнопку «Пуск» в цепи управления создается цепь для протекания тока через обмотку пускателя К1, который одновременно замыкает свои силовые контакты К1-с. Сколько времени рабочий жмет на кнопку, столько двигатель и работает. Для удобства человека такие кнопки монтируют курковым механизмом.

Работающий электродвигатель при нажатой кнопке может быть выключен:

снятием питания на распределительном силовом щите;

нажатием кнопки «Стоп»;

работой теплового реле kt при перегреве двигателя;

Подобные схемы применяют там, где по условиям технологии требуется держать руки постоянно на оборудовании и не отвлекаться от производственного процесса. Примером может служить работа с прессом.

Схема с удержанием кнопки контактом пускателя

Добавление в рассмотренную схему всего одного замыкающего контакта пускателя К1-у позволяет ставить кнопку «Пуск» на блокировку этим дополнением и избавляет от ее постоянного нажатия. В остальном схема полностью повторяет предыдущий алгоритм.

Многие привода станков требуют при работе изменять направление вращения ротора двигателя. Делается это сменой фаз чередования силовой цепи — переключением мест подключения двух любых обмоток на отключенном двигателе. На нижеприведенной картинке меняются местами обмотки фаз «В» и «С». Фаза «А» не меняется.

В схему включены уже два магнитных пускателя №1 и №2. Двигатель может вращаться только от одного из них по часовой стрелке или в обратном направлении. Для этого в цепочку управления каждой обмотки К1 и К2 введен размыкающий контакт управления пускателя противоположного вращения. Он блокирует одновременное подключение обоих пускателей.

Для смены направления вращения двигателя оператору необходимо:

нажать кнопку «Стоп». Образованный ей разрыв размыкает цепь управления и прерывает прохождение тока через работающий пускатель. При этом пружины откидывают якорь, а силовые контакты отключают напряжение питание с электродвигателя;

дождаться остановки вращения ротора и нажать кнопку «Пуск» очередного пускателя. Ток потечет через его катушку, кнопка встанет на удержание замыкающим контактом, а цепь обмотки пускателя обратного вращения разорвется размыкающим контактом.

Конструктивные особенности различных моделей

Если раньше магнитные пускатели снабжались силовыми контактами и одним—двумя их повторителями положения на замыкание или размыкание, то современным моделям придают дополнительные конструктивные элементы, за счет которых они обладают бо́льшим количеством возможностей.

Например, комплектные изделия ведущих производителей позволяют выполнять различные функции управления трехфазными электродвигателями, включая реверсирование за счет встраивания в пускатель дополнительного оборудования. Потребителю остается только подключить к приобретенному модулю электродвигатель и провода питания, а сама схема уже смонтирована и налажена под определенные нагрузки.

Перспективным техническим решением считается схема, позволяющая:

раскручивать ротор двигателя до номинальной скорости за счет подключения его обмоток по схеме «звезда»;

включать под нагрузку при переключении на «треугольник».

Корпуса магнитных пускателей могут быть открытыми либо защищены от проникновения пыли и/или влаги специальной оболочкой с уплотнениями.

Отдельные современные модели небольших мощностей крепятся на DIN-рейку .

У мощных магнитных пускателей может быть установлена система гашения дуги, возникающая при отключении тока силовыми контактами.

Электрик Инфо — электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.

Информация и обучающие материалы для начинающих электриков.

Кейсы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок.

Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+

Перепечатка материалов сайта запрещена.

Источники: http://electric-220.ru/news/magnitnyj_puskatel_ustrojstvo_i_princip_raboty/2016-11-12-1114, http://elenergi.ru/magnitnye-puskateli.html, http://electrik.info/main/school/987-ustroystvo-i-principy-raboty-magnitnogo-puskatelya.html