Электромагнитные контакторы: переменного и постоянного тока, схема подключения

Где и зачем применяется

Чаще всего используют модульный контактор при управлении и коммутации отопительного насоса и других разных устройств (к примеру, в системах вентиляции). Популярными и востребованными они стали при сборке щитов в квартире и различных системах автоматики. Например, управление светом, скважинным насосом, схема автоматического включения резерва и так далее. Почему? Потому что контактор превосходно вписывается с другими модульными устройствами, при этом, не нарушая эргономику в щите. Убедиться в этом вы можете, просмотрев наглядный пример на фото:

Стоит помнить, что сетевое напряжение должно быть не больше 380 Вольт при частоте 50 Гц. Но, не смотря на это, контактор может работать при высоких мощностях. Есть еще несколько плюсов данного прибора. Такие как практически полное отсутствие шума и вибрации, что довольно-таки положительно сказывается при их применении не только в домашнем щитке, но и в общественных местах (больница, квартира, школы, институты и так далее), так как другие коммутационные приспособления слишком восприимчивы к сильной вибрации.

Кстати, размер имеет значение. Ведь небольшой размер модульного контактора позволяет устанавливать его на din-рейку. В конструкции предусмотрены дугогасительные камеры для гашения дуги, которая возникает в процессе изменения нагрузки тока. Кроме того, бывают контакторы однофазные и трехфазные, что позволяет при этом подключиться к любой сети.

Более подробно узнать о модульных контакторах вы можете, просмотрев данное видео:

Конструкция и принцип действия

Основное отличие контактора электромагнитного 220/380 Вольт от других переключающих устройств – использование в управляющей цепочке части того напряжения, что подлежит коммутации. Понять эту разницу проще всего, если ознакомиться с устройством типового КМ. Этот силовой прибор состоит из следующих основных узлов и деталей:

Силовые контакты, обеспечивающие подачу тока непосредственно к потребителю или к электроустановке.
Комплект пружин, используемые в конструкции в качестве элементов, создающих прижимное усилие.
Пластиковая траверса, соединенная с подвижным якорем и служащая для крепления контактных перемычек.
Электромагнитная катушка, управляющая положением траверсы и изменяющая с ее помощью состояние контактора.

Сами коммутируемые контакты изготовлены из медных сплавов, что обеспечивает высокую электропроводность и надежность.

После подачи напряжения на электромагнит якорь под воздействием поля смещается вниз и притягивает траверсу с контактами в ту же сторону. Закрепленные на ней подвижные части контактора замыкаются с неподвижными пятачками, создавая цепь протекания для тока. При снятии напряжения с электромагнита якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние и контакты размыкаются. Для внештатного отключения в нем имеется специальная кнопка-выключатель, устанавливаемая в цепочке дополнительной коммутации.

Новые технологии: сенсорные проходные выключатели

Стильные сенсорные выключатели стоят дороже обычных, но пользуются спросом — они стали естественной частью современной «цифровой культуры». Сенсорные устройства — достаточно сложные электронные устройства. Для коммутации тока применяют тиристор или транзистор большой мощности, а сигнал, благодаря которому открывается (или запирается) прибор, поступает с сенсора — датчика, реагирующего на какое-либо внешнее воздействие.

Сенсором может быть датчик движения, или акустический, или емкостной — реагирующий на прикосновение. Чувствительные сенсоры реагируют даже до прикосновения, достаточно поднести руку на расстояние 1-3 сантиметра. В домах обычно устанавливаются емкостные сенсорные выключатели, или совмещенные с датчиком движения. Все сенсорные устройства могут управляться дистанционно. Если пульт управления не входит в комплект, его покупают отдельно.

Полупроводниковый прибор, ответственный за включение-выключение тока, может использоваться и для управления силой тока, яркостью света, если оснащен с диммером

Важно знать, что диммеры подходят не для всех осветительных приборов

На фото — сенсорный выключатель.

Проходные и перекрестные сенсорные выключатели, как и механические, используются для управления осветительными приборами с разных точек. По сравнению с механическими, они более функциональны: могут управляться дистанционно, управлять силой света.

Внешне сенсорные устройства представляют собой гладкую панель из стекла, в подключенном состоянии на ней заметна индикация: голубой светлячок — состояние ОТКЛ, красный — ВКЛ. Для управления осветительным прибором нужно просто прикоснуться к панели устройства.

Парадокс заключаются в том, что технологически продвинутые сенсорные устройства прекрасно справляются с управлением лампами накаливания или газоразрядными, но при включении продвинутых светодиодных светильников возникают проблемы. В цепи «сенсорный выключатель — светодиодный светильник» в отключенном состоянии могут наводиться слабые электрические импульсы, из-за которых светодиоды «подмигивают». Иногда возникают проблемы с диммером, если он регулирует ток через светодиоды.

В таком случае рекомендуется устанавливать дополнительный адаптер… или простые механические выключатели, через которые никакие импульсы не проскакивают.

На рисунке показана схема подключения адаптера параллельно светодиодной лампе.

На этом рисунке адаптер подключен к распределительной коробке и влияет на все светодиоды, включенные в данную цепь.

Рассмотрим схемы подключения проходных сенсорных переключателей.

Здесь показано соединение двух сенсорных проходных выключателей.

Здесь показано соединение трех проходных сенсорных выключателей.

Отметим, что посредине стоит такой же сенсорный переключатель, как и по краям. То есть сенсорные устройства не делятся на «простые» и «перекрестные».

В цепочке сенсорных выключателей есть «главный» — который изображен слева, к нему подходят три провода (один провод — от нагрузки). Перед началом работы систему нужно синхронизировать. Прикоснувшись к панели главного устройства, 5 секунд ждут звукового сигнала. После этого нужно прикоснуться ко второму выключателю. Синхронизация произведена. Далее синхронизируют с главным выключателем третий, четвертый и так далее.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ

Неизменной составной частью реле являются, как мы выяснили, контакты.

Основными их электрическими характеристиками являются коммутируемые напряжения и ток. Кроме того, критичным может оказаться время переключения – реле устройство достаточно инерционное, причем за счет нескольких конструктивных особенностей:

Электромагнит, являясь катушкой индуктивности, при подаче тока оказывает сопротивление его резкому нарастанию. Соответственно магнитное поле тоже запаздывает и обеспечивает нужное усилие притяжения якоря с задержкой. Контактная группа и якорь, имея определенную массу тоже инертны и вносят свой вклад в формирование задержки срабатывания.

Кстати, здесь еще не упоминалось герконовое реле, по сути тоже являющееся электромагнитным. Но разница в том, что сердечника оно не имеет. Магнитное поле воздействует непосредственно на контактные пластины, помещенные в вакуумную трубку.

За счет этого достигается высокое быстродействие. Но минус есть – низкие коммутируемые мощности. Больших токов геркон не потянет.

Это основное что касается контактов. Переходим к катушке управления.

Как уже говорилось, она может быть рассчитана на работу в цепях переменного и постоянного тока. Кроме того, катушка тоже имеет свои рабочие ток и напряжение, причем параметры эти могут значительно различаться в зависимости от типа реле. Очевидно, чем мощнее контактная группа, тем она массивней и тем большая мощность требуется для управления ею.

Вкратце это основные параметры, на которые нужно обращать внимание при выборе коммутационных изделий типа реле.

Но есть еще несколько моментов:

степень защиты от внешних воздействий (пыли, влаги и пр.);
исполнение, определяющее безопасность применения во взрывоопасных зонах.

Кроме того, некторые типы, например с открытыми контактами, при эксплуатации в сетях с напряжением 220 В без дополнительной защиты могут представлять опасность с точки зрения поражения электрическим током.

* * *

Основные виды и типы контакторов

Для выполнения различных условий работы, задач и управления разными видами электрических систем и оборудования существуют контакторы с разнообразным функционалом.

По типу электрического тока коммутирующие устройства бывают:

постоянного тока – предназначенные для коммутации сетей постоянного тока;
переменного тока – работающие и выполняющие свою задачу в сетях переменного тока.

По типам конструкции эти механизмы различаются по количеству полюсов. Наиболее широко применяются однополюсные и двухполюсные устройства, реже – трехполюсные.

Трехполюсные приборы применяются в трехфазных электрических сетях переменного тока для управления мощными электродвигателями и прочими устройствами. В промышленности производят и используют многополюсные контакторы, но такие механизмы используются крайне редко и выполняют специфические задачи.

По наличию дополнительных систем:

без дугогасительной системы;
имеющие дугогасительную систему.

Наличие дугогасительной системы, о которой было сказано выше, не является обязательным конструктивом для сетей 220 В, но обязательно применяется в устройствах и в сетях с высоким напряжением (380 В, 600 В). Такая система гасит электрическую дугу, неизменно возникающую при высоком напряжении, при помощи поперечного электромагнитного поля в специальных камерах.

По типу управления контактором:

ручное (механическое) – оператор сам включает или отключает устройство;
с помощью слаботочной линии – коммутация происходит дистанционно;

По типу привода коммутирующие устройства бывают электромагнитные и пневматические. Самые распространенные и эффективные – механизмы, работающие с помощью электромагнитной индукции. Пневматические в основном применяются на железнодорожном транспорте (например, в локомотивах поездов), где есть системы сжатого воздуха.

По типу монтажа применяют бескорпусные и корпусные контакторы. Первые – монтируются в электрических щитах или внутри электроустановок и не защищены от попадания влаги и пыли, а вторые могут монтироваться в любом месте и очень часто имеют хорошую влаго-, пылезащиту.

Основные виды ЭМР

Реле ЭМР принято классифицировать по нескольким параметрам. Исходя из особенностей конструкции, разделяют контактные и бесконтактные устройства. В первом случае речь идёт об устройствах, которые при срабатывании воздействуют контактной группой на силовую цепь, обеспечивая соединение или разрыв в ней. Во втором — аналогичный результат достигается изменением одного из параметров (напряжения, силы тока, ёмкости, сопротивления).

В зависимости от способа присоединения оборудование разделяют на следующие виды.

Первичное (устройство подключается непосредственно в цепи управления).
Вторичное, предусматривающее необходимость присоединения к сети через измерительный трансформатор тока.
Промежуточное, работающее от исполнительных органов других релейных устройств. Такой принцип действия позволяет обеспечить размножение сигнала или его усиление.

В зависимости от вида напряжения на входе выпускаются устройства постоянного и переменного тока. Первый вариант в свою очередь можно разделить на поляризованные и нейтральные. Его ключевое отличие заключается в чувствительности устройства к полярности источника питания (в зависимости от этого якорь меняет направление движения якоря).

Среди недостатков оборудования постоянного тока выделяют сравнительно высокую стоимость и необходимость использования в комплексе с блоком питания. Подобных проблем при эксплуатации ЭМР переменного тока не возникает, но их существенным «минусом» станет вибрация во время работы и пониженная чувствительность.

Реле тока

Реле тока предназначено для контроля этого параметра в цепях электропотребителей. Возможно подключение устройства к силовым цепям или с использованием измерительного трансформатора. Передача данных в другие цепи выполняется путём подключения сопротивления.

Основным конструктивным отличием токового реле является конструкция катушки. Для неё используется толстый проводник, который обладает малым сопротивлением и наматывается на сердечник небольшим количеством витков. Для контроля заданных параметров предусмотрена автоматизированная система включения/отключения.

Реле времени

В большинстве случаев реле времени устанавливают при необходимости формирования каскадов пуска при подключении оборудования высокой мощности. Такой подход позволяет избежать резких скачков нагрузки в момент включения техники, превышающих допустимые значения. Задержка по времени обеспечивается за счёт дополнительного короткозамкнутого контура, роль которого выполняет надетая на сердечник медная гильза.

Принцип работы реле времени основан на «гашении» напряжённости электромагнитного поля за счёт наличия противоположно направленного тока. В итоге формируется задержка, величина которой может составлять 0.07–0.15 с. Регулировка выполняется пружиной якоря ЭМР. Тот же эффект наблюдается при выключении электропитания, но задержка может составлять 0.5–2 с.

Классификация контакторных устройств

Существуют различные типы контакторов, отличающихся друг от друга по различным показателям. Среди них можно выделить следующие параметры.

В первую очередь, они классифицируются по назначению. Сюда входят следующие виды и категории:

Приборы для дистанционной коммутации. Большинство из них работает под ручным управлением оператора, используя кнопки или выключатели. В нужное время подается сигнал, и устройство приводится в действие. В другом способе несколько контакторов соединяются в общую автоматизированную систему питания, в которой для подачи команд используется электронная схема. На случай аварийной ситуации предусмотрена система защиты, размыкающая контакты.
Включение мощного электрооборудования при помощи слаботочных линий. Возникает вопрос, для чего нужен контактор в таких случаях? Не лучше ли воспользоваться традиционной кнопкой? Это, конечно, можно сделать, но тогда понадобится очень массивная и громоздкая аппаратура, а сам процесс включения потребует значительных усилий. То же самое касается и выключения. Поэтому для этих целей используются компактные слаботочные устройства, позволяющие с высокой частотой выполнять циклы включения-выключения. Таким образом, слабый ток подается на катушку, а уже потом осуществляется запуск мощного электродвигателя.

Каждый контактор модульный разделяется по типу привода его в действие. В этом случае также можно отметить различные варианты:

Электромагнитный привод считается основным, именно он заложен в принципе действия большинства устройств. При подаче напряжения происходит включение, а при отсутствии напряжения прибор отключается. После полного отключения, включение нужно выполнять повторно, что обеспечивает дополнительную безопасность при работе с электроустановками.
Контактная группа может быть приведена в движение с помощью пневматических устройств. Такая система, предназначенная для коммутации, не требует электромагнитного привода. Управляющая команда подается импульсом высокого давления. Подобные системы применяются для локомотивов железных дорог, и других установках с пневматикой.

Любой контактор модульный КМ в зависимости от модификации, может быть смонтирован разными способами:

Специализированные устройства, в том числе и без корпусов, не имеют каких-либо дизайнерских ограничений и устанавливаются исключительно с позиций нормальной функциональности и безопасной эксплуатации.
Существуют конструкции, создаваемые в индивидуальном порядке под конкретную электроустановку. Они не подходят для бытовых условий, поскольку размещаются в специально отведенных местах.
При стандартном монтаже модульный контактор и его подключение осуществляются на ДИН-рейку в щитке, вместе с другими устройствами.

Существуют различия и в соответствии с номинальным напряжением основной цепи. В этом случае контактор КМ может входить в группу устройств, работающих с напряжением 220 и 440 вольт или в группу с напряжением 380 и 660 В. Прибор, бывает однополюсный, а также двухполюсный и с большим количеством полюсов – до 5 единиц.

Схемы подключения контактора

Контакторы выпускаются многими производителями электротехнической продукции и имеют разные типы и исполнение

При подключении такого устройства важно строго руководствоваться рекомендациями завода-изготовителя и нормативной электротехнической документацией. В инструкции и на самом корпусе прибора в обязательном порядке будет располагаться схема подключения данного механизма и его главные характеристики

Разобраться в этой электрической схеме профессиональному электрику не составит никакого труда, а вот неспециалисту придется немного постараться.

Независимо от того каким-образом подключается контактор в системе обязательно используется два вида сети: силовая и сигнальная. Сигнальная линия запускает сам контактор, а он в свою очередь замыкает силовую линию.

При подключении к мощным асинхронным двигателям важно подключать последовательно с контактором тепловое реле, для защиты двигателя от перегрева и автомат для защиты от короткого замыкания. Разобраться в назначении, конструкции и принципах работы данного сложного устройства оказалось совсем не сложно

Важно помнить, что правильно подключённый прибор – залог долгой и безопасной службы контактора. При подключении необходимо работать только при отключенном электропитании, помнить о мерах электробезопасности и общих правилах охраны труда, и строго их выполнять. А если что-то в работе или подключении этого прибора вам все же осталось непонятно, то лучшим вариантом будет обратиться к профессиональным электрикам для подключения данного устройства

Разобраться в назначении, конструкции и принципах работы данного сложного устройства оказалось совсем не сложно

А если что-то в работе или подключении этого прибора вам все же осталось непонятно, то лучшим вариантом будет обратиться к профессиональным электрикам для подключения данного устройства.

Что такое электромагнитное реле, их виды и принцип работы

Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить

Схема работы устройства плавного пуска, его назначение и конструкция

Как подключить и настроить датчик движения для управления освещением: электрические схемы подключения и настройка датчика

Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением

Основные виды и принцип работы реле времени

Контакторы и магнитные пускатели

Введение

В начале данной статьи хотелось бы сразу определиться в чем заключается разница между контактором и магнитным пускателем, так как данный вопрос зачастую ставит в тупик даже самых опытных специалистов-электриков, при этом многие полагают, что разница между ними заключается в их конструкции, габаритных размерах или величине коммутируемого (номинального) тока, однако это не так. Поможет разобраться нам с этим вопросом ГОСТ 30011.4.1-96 в котором приведены следующие определения:

Контактор — это коммутационный аппарат с единственным положением покоя, оперируемый не вручную, способный включать, проводить и отключать токи в нормальных условиях цепи, в том числе при рабочих перегрузках.

Пускатель — это комбинация всех коммутационных устройств, необходимых для пуска и остановки двигателя, с защитой от перегрузок.

Как следует из определений выше, контактор — это устройство предназначенное для коммутирования (включения/отключения) каких либо нагрузок, т.е. любых нагрузок, в то время как пускатели — это комплекс устройств предназначенный для управления конкретно электродвигателем, а так же обеспечивающий его защиту от перегрузок, при этом сами контакторы входят в состав пускателей:

Как видно на картинке выше в состав пускателя входят: контактор — для включения и отключения электродвигателя, тепловое реле — для защиты электродвигателя от перегрузок, кнопки — для управления контактором, все перечисленные устройства помещаются в общий корпус.

Так же согласно того же ГОСТ 30011.4.1-96 пускатели бывают следующих видов:

Пускатель прямого действия — Пускатель, одноступенчато подающий сетевое напряжение на выводы двигателя. Реверсивный пускатель — Пускатель, предназначенный для изменения направления вращения двигателя путем переключения его питающих соединений без обязательной остановки двигателя. Пускатель с двумя направлениями вращения — Пускатель, предназначенный для изменения направления вращения двигателя путем переключения его питающих соединений только во время остановки двигателя.

Таким образом пускатель прямого действия предназначен для запуска, остановки и защиты электродвигателя, в то время как реверсивный пускатель помимо всего вышеперечисленного позволяет менять направление вращения двигателя.

Как видно на картинке выше в состав реверсивного магнитного пускателя входят два контактора переключение между ними меняет порядок чередования фаз что приводит к изменению направления вращения электродвигателя. (Подробнее об изменении направления вращения электродвигателя и схеме работы реверсивного пускателя смотрите здесь.)

Существуют так же так называемые модульные контакторы — это компактные контакторы предназначенные для установки на DIN рейку, в остальном их устройство и принцип работы такой же как и у обычных контакторов.

Теперь разобравшись с понятиями контактора и пускателя приступим к изучению принципа их работы.

Устройство и принцип работы контактора

Как видно на картинке выше электромагнитный контактор состоит из следующих основных элементов: магнитопровода состоящего, в свою очередь, из подвижной и неподвижной частей, электрической катушки, силовых контактов, предназначенных для включения и отключения нагрузки, в состав которых входят подвижные контакты, которые крепятся к подвижной части магнитопровода и неподвижные контакты, которые крепятся к верхней части корпуса контактора, блок-контактов предназначенных для использования в цепях управления, а так же пружины которая обеспечивает поддержание в разомкнутом состоянии состоянии силовых контактов.

Управление контактором осуществляется путем подачи напряжения на электрическую катушку, при прохождении через нее электрического тока создается электромагнитное поле протекающее через магнитопровод, при этом неподвижная часть магнитопровода совместно с электрической катушкой работают как электромагнит который, как видно на рис.2 выше, преодолевая сопротивление пружины, притягивает верхнюю подвижную часть магнитопровода с закрепленными на ней подвижными контактами, таким образом происходит замыкание силовых контактов, при снятии напряжения с катушки контактора электромагнитное поле исчезает переставая притягивать подвижную часть магнитопровода которая под воздействием пружины возвращается в исходное положение размыкая силовые контакты.

В состав большинства современных контакторов входит только один блок-контакт, однако некоторые схемы управления требуют большего их количества, в этом случае на магнитный пускатель устанавливается дополнительная приставка имеющая несколько блок-контактов: