С контактором можно реализовать схемы дистанционного управления любой нагрузкой с помощью выключателей, кнопок, маломощных реле и прочего. Так запускаются электродвигатели и любые другие нагрузки на производстве, они используются и в мощном бытовом оборудовании, например, электрокотлах. Давайте поговорим о том, что такое контакторы и как их использовать.
Что это такое
Контакторы и магнитные пускатели повсеместно используют для дистанционной коммутации силовых электрических цепей. Эти приборы нормально переносят многократные включения и выключения. Разберёмся в определениях.
Контактор – это двухпозиционный электромагнитный коммутационный аппарат для частой дистанционной коммутации силовых электрических цепей при нормальных режимах работы. Включение контактора происходит за счёт электромагнитного привода. Возврат контактов (отключение) происходит под действием пружины, массы подвижной конструкции или при совместном действии этих факторов.
Магнитный пускатель – комплектное устройство для пуска, остановки и защиты двигателей электродвигателей. Может состоять из одного или нескольких контакторов и дополнительного оборудования, такого как тепловые реле, реле времени, кнопки пуска и остановки. В разговоре электриков понятия «контактор» и «пускатель» зачастую имеют одно и то же значение.
Схема подключения, логика и принцип работы у них идентичны, поэтому далее мы будем говорить «контактор», чтобы не усложнять материал.
Контактор состоит из:
- Главных контактов. Замыкают силовую цепь и рассчитаны на длительное проведение номинального тока в нормальном режиме работы нагрузки, а также на многократные включения и выключения. По конструкции бывают рычажного типа (рис. 2 - а), с поворотной подвижной системой, и мостикового (рис. 2 - б) — с прямоходовой.
- Дугогасительной системы или дугогасительной камеры. Нужны для гашения дуги при размыкании контактов (отключении нагрузки). В зависимости от рода тока и режима работы контактора бывают разных конструкций.
- Электромагнитной системы. Приводит в движение подвижную часть сердечника контактора при замыкании или размыкании контактов. Конструкция также зависит от рода тока (постоянный или переменный), но основные её детали — сердечник, якорь, катушка и крепёжные элементы конструкции. В зависимости от конструкции контактора ЭМ система может использоваться для включения и удержания якоря или только для включения. Во втором случае удержание происходит с помощью защёлки. Якорем называется подвижная часть сердечника, на которой через изолирующую траверсу закрепляются контакты.
- Вспомогательных контактов. Используются для реализации схем самоподхвата, индикации, запуска каких-либо других систем или защит. Рассчитаны на меньшие токи, чем главные контакты, и обычно могут проводить ток не более 20А, и отключать цепи не более 5А. Зачастую они мостикового типа.
Контакторы могут быть с разным количеством главных полюсов (пар главных контактов), например, для коммутации трёхфазной нагрузки используются контакторы с тремя парами полюсов, в цепях постоянного тока встречаются двухполюсные аппараты.
И главные, и вспомогательные контакты могут быть разных типов: нормально замкнутыми (размыкать цепь) и нормально разомкнутыми (замыкать цепь). Нормальное положение контактов — это такое положение, при котором через катушку не протекает ток и на якорь не воздействует магнитное поле или освобождены все механические защёлки.
Схемы подключения
Перейдём к основной теме статьи и подробно рассмотрим схемы подключения контакторов. Рассматривать схемы будем на примере включения через контактор трёхфазного двигателя. Любая другая нагрузка и цепи с другим количеством питающих проводов (однофазные или цепи постоянного тока) подключаются подобным образом: во всех случаях цепь управления катушкой подключается одинаково.
Чтобы включить контактор, нужно подать ток на катушку, после чего якорь притянется к сердечнику, потянет за собой подвижные контакты, и они соединятся с неподвижными контактами, замкнув цепь. Изобразим простейшую схему подключения контактора.
Здесь QF – автоматический выключатель, КМ 1 — главные контакты и катушка контактора, SB 1 — кнопка с нормально разомкнутыми контактами. Принцип работы схемы: после включения автоматического выключателя QF напряжение подаётся на кнопку SB1 и верхние по схеме контакты контактора КМ 1. При нажатии на кнопку SB 1 замыкается цепь управления и через катушку КМ 1 протекает ток, контактор включается и контакты КМ 1 замыкаются. Двигатель М (или другая подключённая нагрузка) запускается.
Цепь катушки и силовая цепь могут питаться от разных источников, с разным напряжением и родом тока.
Когда через катушку перестанет протекать ток — контактор выключится, а его контакты разомкнутся. То есть чтобы двигатель будет вращаться, пока вы удерживаете кнопку SB 1 в нажатом состоянии. Как только вы отпустите кнопку или снимите напряжение, отключив QF 1, контактор отключится, а двигатель остановится.
Контакторы бывают разными и классифицируются по ряду параметров, один из которых – напряжение цепи управления или номинальное напряжение катушки. На схеме, изображённой на рисунке 3, вы видите пример подключения контактора с катушкой на 220В, следующее по распространённости напряжение цепи управления — 380В. Единственное отличие в схеме заключается в том, что второй провод катушки подключается не к нулю а к другой фазе, как на рисунке 4.
Далее будем сразу размещать по две схемы в «карусели», для просмотра вариантов листайте рисунки влево.
Если нужно сделать так, чтобы нагрузка включалась после однократного нажатия кнопки и не выключалась после её отпускания, нужно собирать схему с самоподхватом.
Здесь после включения QF подаётся напряжение на верхние контакты КМ 1, через нормально замкнутую кнопку SB 1 (СТОП) на кнопку SB 2 (ПУСК). КМ 1.1 – это вспомогательный нормально разомкнутый контакт, он замыкается при подаче напряжения на катушку одновременно с главными контактами КМ 1.
При нажатии на кнопку SB 2 через катушку начинает протекать ток, в результате чего замыкаются главные контакты КМ 1 и вспомогательные КМ 1.1. Через главные контакты КМ 1 на нагрузку подаётся напряжение. Теперь если отпустить кнопку SB 2 ток катушки будет протекать через вспомогательные контакты контактора КМ 1.1. Это называют «самоподхват», то есть контакты контактора запитывают катушку.
Чтобы отключить контактор и обесточить нагрузку, нужно либо полностью снять напряжение со схемы, например, отключив автоматический выключатель QF, либо просто нажать на нормально замкнутую кнопку SB1 – она разорвёт цепь управления и обесточит катушку.
Следующая, которая часто используется для подключения электродвигателей – схема реверсивного пускателя, или схема подключения двигателя с реверсом. В ней используется уже два контактора.
Контакты КМ 1.1 и КМ 1.2 вспомогательные и расположены на контакторе КМ 1, а КМ 2.1 и КМ 2.2 — на контакторе КМ 2.
Она почти полностью повторяет предыдущую схему, отличается тем, что схема с самоподхватом продублирована дважды и добавлена блокировка включения через нормально замкнутый контакт противоположного пускателя. Как известно, для изменения направления вращения трёхфазного двигателя нужно изменить порядок чередования фаз, простыми словами, поменять местами 2 фазы. Для этого используется второй контактор, обратите внимание, что на главных контактах КМ 2 фазы А и В поменяны местами.
Блокировка нужна для предотвращения включения второго контактора, пока включён первый. Она реализована с помощью нормально замкнутого вспомогательного контакта контактора. Если блокировки не будет, то при включении двух контакторов одновременно произойдёт межфазное КЗ.
Рассмотрим принцип работы подробнее: после включения автоматического выключателя QF напряжение подаётся на верхние по схеме контакты КМ 1 и КМ 2 и на схему управления через нормально замкнутую кнопку SB 1 (СТОП). Здесь напряжение на кнопку SB 2 приходит через нормально замкнутый контакт КМ 2.2, а на SB 3 через КМ 1.2.
Схема управления условно делится на две части — одна отвечает за пуск в одном направлении (на рисунке подписана «ВПЕРЁД»), вторая за реверс (вращение в противоположном направлении). Нормально замкнутый контакт КМ 2.2 расположен на контакторе КМ 2 и включён в цепь катушки контактора КМ 1, и наоборот контакт КМ 1.2 включён в цепь катушки второго контактора КМ 2 — это и есть та самая блокировка одновременного включения.
При нажатии на кнопку SB 2 (ПУСК) срабатывает контактор КМ 1, замыкаются его главные контакты КМ 1, замыкается и вспомогательный контакт КМ 1.1 для самоподхвата и работы контактора после отпускания кнопки SB 2. При этом нормально замкнутый контакт КМ 1.2 размыкается и разрывает цепь катушки КМ 2, предотвращая включение второго контактора.
Чтобы включить реверс, нужно сначала вернуть в нормальное положение все элементы цепи, для этого нажать кнопку SB 1 (СТОП), после чего катушка КМ 1 обесточится, разомкнутся главные контакты КМ 1 и вспомогательный контакт КМ 1.1, а вспомогательный контакт КМ 1.2 вернётся в своё нормально замкнутое положение и подаст напряжение на кнопку SB 3 (РЕВЕРС). После чего можно включить реверс, нажав на SB 3. Всё повторится только на нижней части схемы — главные контакты КМ 2 и вспомогательный КМ 2.1. замкнутся, контакт КМ 2.2 разомкнётся, предотвратив включение КМ 1.
Подключение контактора для управления нагрузкой с помощью маломощных реле
Часто нужно подключить какую-то мощную нагрузку через маломощное реле, простой пример знакомый многим электрикам — реле напряжения. Иногда они не предназначены для прямой коммутации потребителей, или же номинальный ток, например, 32А, а ввод у потребителя, например, 40А. Что делать в этом случае? Необязательно искать реле нужной мощности можно просто установить контактор и подключить выход реле к его катушке.
Это может использоваться не только с реле напряжения, но и с любыми другими устройствами автоматики или, например, через промежуточные маломощные реле и вовсе от цепи с другим родом и величиной напряжения (например, 12-24В постоянного тока), такое встречается в различных контроллерах для автоматизации. При этом катушка реле может питаться от низкого напряжения, а его контакты коммутировать цепь 220 или 380 вольт и управлять катушкой контактора.
На рисунке 9 изображено подключение на примере реле напряжения, но повторюсь, что на его месте может быть абсолютно любое устройство, которое подаёт фазу на катушку контактора. При срабатывании реле запитает катушку и контактор включится, никакого самоподхвата в этом случае не нужно. В этом случае катушка контактора должна быть на 220В.
В некоторых реле используются сухие контакты, в этом случае он подключается в разрыв фазы, как обычный выключатель (рис. 10). В этом случае можно использовать контакторы с катушкой и на 220В и на 380В, но нужно узнать способно ли исполнительное реле коммутировать 380В.
Кроме этого, встречаются переключающие контакты (NO/NC), тогда на выходе 3 клеммы: средний контакт, нормально замкнутый (NC) и нормально разомкнутый (NO).
Но здесь нужно учитывать, что нужно в конкретном случае. В зависимости от режима работы и устройства вашего реле напряжения оно может при нормальном напряжении замыкать нормально разомкнутый (NO) контакт, тогда он подключается в разрыв катушки (рис. 11). Или, наоборот, в аварийной ситуации переключаться и замыкать NO-контакт. В этом случае нужно подключить катушку через NC-контакт, а через NO сделать индикацию аварии. По выбору напряжения катушки здесь всё аналогично предыдущему случаю.
Как это выглядит на практике
На реальных контакторах клеммы катушки обозначаются как А0 и А1 или А1 и А2. Вспомогательные контакты обычно NO или NC, а главные либо цифрами 1-2, 3-4, 5-6, либо как L1, L2, L3.
Если контактов не хватает, то сверху на траверсу контактора устанавливается блок дополнительных контактов, они приводятся в действие якорем контактора и механически связаны с основной его частью.
Для управления в схемах с кнопками зачастую используются кнопочные посты (рисунок 15). На примере изображено устройство с тремя независимыми друг от друга кнопками, каждая с двумя парами контактов — нормально замкнутым и нормально разомкнутым.
На этом закончим разговор о подключении контактора. Если остались вопросы — пишите в комментариях.
Алексей Бартош специально для ЭТМ.
