Как работает пускатель электромагнитный

Электромагнитный пускатель 220 В позволяет осуществлять коммутацию в цепях переменного (и постоянного) тока. Обычно такие устройства используются при включении мощных потребителей – электродвигателей, нагревателей и т. д. Необходимость его оправдана в тех случаях, когда требуется часто включать и отключать нагрузку.

Применение магнитных пускателей

Чаще всего электромагнитные пускатели используется для запуска, остановки и реверса асинхронных электродвигателей. Но поскольку эти устройства очень неприхотливы, они могут использоваться для дистанционного управления освещением, в компрессорных установках, насосах, кран-балках, электрических печах, конвейерах, кондиционерах. Область применения магнитных пускателей очень широкая. Но в последнее время пускатели были вытеснены электромагнитными контакторами. Но, по сути, эти два прибора по конструкции и характеристикам мало чем отличаются. Даже схемы включения одинаковы.

Как работает пускатель?

Электромагнитный контактор работает по следующей схеме:

1. На рабочую катушку электромагнитного пускателя подаётся напряжение.
2. Вокруг этой катушки появляется магнитное поле.
3. Сердечник из металла, который расположен рядом с катушкой, втягивается внутрь.
4. К сердечнику произведено крепление силовых контактов.
5. При втягивании сердечника замыкаются силовые контакты, на нагрузку поступает ток.

В самом простом случае магнитные пускатели управляются при помощи всего двух кнопок — «Пуск» и «Стоп». При необходимости можно осуществить реверс — делается это при помощи соединения двух магнитных пускателей с использованием специальной схемы.

Как устроен электромагнитный пускатель?

Всего имеется две основные части у этого устройства:

1. Контактный блок.
2. Непосредственно пускатель.

Контактный блок устанавливается поверх корпуса пускателя. Он предназначен для того, чтобы расширить функционал схемы управления. С помощью дополнительного блока можно:

• Осуществить реверсивное движение электрического двигателя.
• Запитать лампу, которая сигнализирует о работе мотора.
• Включить дополнительное оборудование.
• Но контактная приставка не всегда используется, в большинстве случаев достаточно одного пускателя.

Контактная приставка

Этот механизм включает в себя две пары нормально разомкнутых и столько же нормально замкнутых контактов. Сверху пускателя имеются полозья и зацепы, именно к ним и производится крепление приставки. В итоге эта система жёстко связана с силовыми контактами пускателя и работает одновременно с ними.

Нормально замкнутые контакты по умолчанию соединяют элементы цепи, а нормально разомкнутые разрывают. При включении магнитного пускателя, когда сердечник замыкает силовые элементы, нормально замкнутые контакты размыкаются, а нормально разомкнутые замыкаются.

Конструкция магнитного пускателя

В общем, можно выделить две части — верхнюю и нижнюю. Сверху располагается группа контактов, подвижная часть электромагнита, связанная с силовыми переключателями, а также дугогасительная камера. В нижней части расположены катушка и возвратная пружина, а также вторая половина электромагнита.

При помощи пружины верхняя часть возвращается в изначальное положение после того, как прекратится подача напряжения на катушку. При этом силовые контакты размыкаются. Электромагнит собран из пластин Ш-образной формы, изготовленных из технической трансформаторной стали. Катушка наматывается медным проводом, причём количество витков зависит от того, на какое напряжение она рассчитана.

Секторы с обозначениями

Параметры находятся на пускателе, всего имеется три сектора:

1. В первом указываются, где можно применять магнитный пускатель, а также общая информация о нём. А именно: частота переменного тока, номинальное значение тока, условный тепловой ток. Например, обозначение АС-1 говорит о том, что при помощи таких механизмов можно коммутировать цепи питания тэнов, ламп накаливания, других слабоиндуктивных нагрузок.
2. Во втором секторе указывается, какая максимальная мощность нагрузки может коммутировать с силовыми контактами.
3. В третьем секторе обычно обозначается схема устройства: в неё включены силовые и вспомогательные контакты, катушка электромагнита. В том случае, если по всем контактам на схеме от катушки идет пунктирная линия, то это означает, что они работают синхронно.

Контактные группы пускателей

Силовые контакты обозначаются следующим образом:

• 1L1, 3L2, 5L3 — это входящие, на них подается питание от сети переменного или постоянного тока.
• 2Т1, 4Т2, 6Т3 — выходящие силовые контакты, которые соединяются с нагрузкой.

На самом же деле совершенно неважно, куда вы подключите источник питания, а куда нагрузку. Просто такая схема является общепринятой, ее и необходимо использовать.

Ведь если придется другому человеку проводить ремонт, он просто не сможет сразу разобраться в том, что было намудрено монтажником. Вспомогательная группа контактов 13НО–14НО предназначена для того, чтобы осуществить самоподхват. Другими словами, эту пару используют, чтобы во время включения электродвигателя не удерживать пусковую кнопку постоянно нажатой.

Кнопка остановки

Независимо от вида электромагнитного пускателя, используемого в конструкции, управление производится при помощи двух кнопок – «Пуск» и «Стоп». Может присутствовать включение реверса. Кнопка остановки отличается от других тем, что у нее красный окрас. Нормально замкнутые контакты механически соединены с кнопкой. Поэтому при работе устройств ток протекает через них беспрепятственно.

Если кнопку не нажимать, то металлическая планка под действием пружины замыкает два контакта. При необходимости остановки питания устройства нужно просто нажать на кнопку – контакты при этом разомкнутся. Но фиксации нет, как только вы отпустите кнопку, контакты вновь замкнутся.

Поэтому для управления работой электродвигателей используются специальные схемы включения электромагнитных пускателей 220В. На дин-рейку такие устройства устанавливаются без проблем, поэтому они могут использоваться даже в самых маленьких монтажных блоках.

Кнопка запуска

Она обычно имеет зеленый или черный цвет, механически соединяется с нормально разомкнутой группой контактов.

Как только нажимаете на кнопку запуска, происходит замыкание цепи и по контактам протекает электрический ток. Отличие от кнопки остановки только в том, что по умолчанию контакты находятся в разомкнутом состоянии. Пружина удерживает контактную группу в разомкнутом положении и позволяет после запуска вернуть кнопку в начальное положение. Именно такой принцип работы электромагнитных пускателей 220В, используемых в схемах управления большими нагрузками.

Классическая схема включения

При реализации такой схемы выполняются следующие действия:

1. При нажатии на кнопку «Пуск» происходит замыкание контактов и подача напряжения на нагрузку.
2. При нажатии на кнопку «Стоп» контакты пускателя размыкаются и прекращается подача напряжения.

В качестве нагрузки можно подключать ТЭНы, электродвигатели, иные приборы. Нормально открытый электромагнитный пускатель 220В можно использовать для включения абсолютно любой нагрузки.

К силовой части схемы относятся:

• Контакты для подключения трех фаз – «А», «В», «С».
• Автоматический выключатель. Он устанавливается между источником питания и входом электромагнитного пускателя 220В 25А. Дело в том, что 380В – это межфазное напряжение, а если проводить замер между нулем и любой из фаз, оно будет равно 220В.
• Нагрузка – мощный потребитель электроэнергии (двигатель, нагревательный элемент).

Вся цепь управления подключается к нулю и фазе «А». Цепь состоит из таких компонентов:

• Кнопки запуска и остановки.
• Катушки.
• Вспомогательного контакта (включается параллельно кнопке запуска).

Работа классической схемы

Как только включается автоматический выключатель, на верхних контактах пускателя появляется три фазы, вся схема переводится в режим ожидания. Фаза под литерой «А» проходит по цепи:

• Через замкнутые контакты кнопки остановки.
• На контакт кнопки запуска.
• На вспомогательную группу контактов.

При этом схема полностью подготовлена к работе. Как только замыкаются контакты под воздействием кнопки запуска, на катушке появляется напряжение и ее сердечник втягивается. При этом сердечник тянет за собой группу контактов, замыкая их.

В нижней части магнитного пускателя находятся силовые контакты, на которых также появляется напряжение, которое далее идет к потребителю электроэнергии. После отпускания кнопки запуска силовые контакты будут замкнуты за счет реализации схемы с «подхватом». При этом фаза идет не через контакты кнопки запуска к электромагниту, а посредством вспомогательной группы.

Степень защиты

Лучше всего в работе показывают себя приборы со степенью защиты IP54. Их можно использовать во влажных и очень пыльных помещениях. Без проблем можно его установить на открытом месте. Но если монтаж производится внутри шкафа, то достаточно использовать устройства со степенью защиты IP20. Чем выше числовой индекс, тем в более жестких условиях может производиться эксплуатация прибора – это применимо к любому электрическому устройству. Обязательно нужно учитывать и такие факторы:

• Наличие теплового реле, при помощи которого производится отключение нагрузки при превышении максимального тока потребления. Особенно актуально использование такого прибора при управлении электродвигателями.
• Если имеется функция реверса, то в конструкции присутствует две катушки и шесть контактов. По сути, это пара пускателей, совмещенных в одном корпусе.
• Обязательно нужно учитывать износостойкость прибора, особенно если очень часто включается и отключается нагрузка пускателем.

Не последнее место при эксплуатации любого устройства, в том числе и электромагнитного пускателя 220В, занимает человеческий фактор. Неквалифицированные работники способны сломать всю цепь управления, так как они не знают, как правильно работать на оборудовании. Если сработала тепловая защита, то включение производить сразу же нельзя. И нельзя заново запускать двигатель — сначала нужно проверить, не заклинил ли мотор, нет ли короткого замыкания в цепи питания.

Обычно мы видим это устройство в виде аккуратной коробки с двумя кнопками: «пуск» и «стоп». Если снять верхнюю крышку, внутри обнаружится коммутатор довольно сложной конструкции, который может выполнять несколько задач (как по очереди, так и одновременно).

Это электромагнитный пускатель. Возникает вопрос: а зачем создавать сложные электротехнические устройства, если нужно всего лишь замкнуть два (или больше) контакта? Есть кнопки с фиксацией, рычажные включатели, защитные автоматы, рубильники. Рассмотрим типовое применение магнитного пускателя: включение мощной электроустановки (например, асинхронный электродвигатель).

• Необходима мощная контактная группа с дугогасителями, соответственно потребуется большое усилие для смыкания контактов. Ручной привод будет достаточно громоздким (использование классического рубильника не всегда вписывается в эстетику рабочего места).
• Ручными переключателями сложно обеспечить оперативное изменение режима работы (например, изменение направления вращения мотора). Устройство магнитного пускателя позволяет собрать такую схему подключения.
• Организация защиты. Любой автомат с аварийным отключением не рассчитан на многократное включение. Назначение (пусть и не основное) магнитного пускателя не только многократно производить коммутацию, но и отключать цепь питания при перегрузках и коротком замыкании. При этом, у него есть неоспоримое преимущество перед иными коммутаторами. Отключение необратимо: то есть, после аварийного размыкания контактов, или кратковременного прекращения подачи энергии, рабочие контакты не возвращаются в положение «ВКЛ» по умолчанию. Принцип работы магнитного пускателя подразумевает только принудительное повторное включение.

Устройство и принцип работы устройства

Главное отличие пускателя от любого другого коммутационного устройства — подключенное к нему электропитание одновременно является и управляющим. Как это работает?

Рассмотрим общий принцип действия магнитного пускателя с помощью иллюстрации:

• Силовые контакты (3), через которые проходит питание с высоким током на потребителя (электроустановку).
• Они соединяются между собой с помощью контактных мостиков (2). Сила нажатия обеспечивается пружинами (1), которые представляют собой особым образом отформованную стальную пластину. Сами контактные группы изготовлены из медных сплавов, для лучшей электропроводности.
• Пластиковая траверса (4), на которой закреплены мостики (2), соединена с подвижным якорем (5). Вся конструкция может перемещаться вертикально с помощью внешнего усилия (кнопки), и возвращается обратно после прекращения давления на нее.
• С помощью катушки электромагнита (6) создается магнитное поле, которое прижимает подвижный якорь (5) к неподвижной части сердечника (7). Силы достаточно, чтобы преодолеть сопротивление возвратной пружины.
• Питание на электромагнит подается с помощью дополнительных контактов (8). Чтобы обеспечить правильную работу схемы, питание на эти контакты заводится параллельно силовым (3), от единого источника. Для размыкания всей контактной группы предусматривается кнопка отключения, которая устанавливается в цепь дополнительных контактов.

Виды контакторов

По оснащению средствами защиты: практически все модели включают в себя блок термореле, который размыкает цепь дополнительных контактов в случае перегрузки по току. В этом смысле принцип работы магнитного пускателя не отличается от защитного автомата. После аварийного отключения, и остывания защитной группы (цепь питания обмотки электромагнита восстанавливается), замыкание силовых контактов не происходит. Предполагается, что оператор устранит причину возникновения аварийной ситуации, и произведет повторный пуск электроустановки.

По способу замыкания контактов, имеются следующие виды магнитных пускателей:

1. Прямого подключения, то есть с одной группой силовых контактов. Он работает по принципу: «вкл» или «выкл», плюс защита от перегрузки или короткого замыкания.
2. Реверсивного подключения. Электромагнитный пускатель такого типа оснащен двумя группами контактов, с помощью которых можно комбинировать линии питания. Например, чередование фаз для асинхронного электромотора. При замыкании различных групп контактов, вал электродвигателя вращается в разные стороны, то есть происходит реверс.
3. Работающие только на замыкание силовых контактов, либо имеющие нормально замкнутые и нормально разомкнутые контактные группы.Такие коммутаторы могут управлять (в противофазе) двумя электроустановками. Одно устройство подключается, второе синхронно обесточивается.
4. По количеству контактов силовой группы:
5. Двух контактные (для однофазных потребителей).
6. Трех контактные (подключаются только фазные группы, нейтраль всегда соединена). Это самая распространенная модель пускателя, к ней можно подключать как одно — так и трех фазные электроустановки.
7. Четыре и более контакта в силовых группах. Под группой подразумевается либо нормально замкнутый, либо нормально разомкнутый комплект. Применяются редко, только в специальных устройствах, работающих по особой схеме подключения.

Большинство пускателей выглядят так:

Силовые контакты (три фазы), в одной плоскости расположены дополнительные, для питания обмотки.

Для удобства монтажа, дополнительные контакты вынесены на отдельную площадку, ниже и сбоку.

Схемы подключения

Для чего нужен магнитный пускатель? Преимущественно для организации безопасного подключения (и управления) асинхронных трехфазных двигателей. Поэтому рассмотрим варианты работы схемы при различных условиях. На всех иллюстрациях присутствует защитное реле, обозначенное литерой «P». Биметаллические пластины, приводящие в действие аварийный размыкатель (установленный в цепи управления), располагаются на силовых линиях контактной группы. Они могут размещаться на одном или нескольких фазных проводниках. При перегреве (он возникает при превышении нагрузки или банальном коротком замыкании), управляющая линия разрывается, питание на катушку «KM» не подается. Соответственно, силовые контактные группы «KM» размыкаются.

Классическая схема прямого включения трехфазного электродвигателя

Схема управления использует питание от напряжения между двумя соседними фазными линиями. При нажатии кнопки «Пуск», с помощью основного ее контакта замыкается цепь катушки «KM». При этом все контактные группы, включая дополнительные контакты в цепи управления, соединяются под управлением электромагнита катушки. Разомкнуть цепь можно двумя способами: при срабатывании аварийного реле, или нажав на кнопку «Стоп». В этом случае магнитный пускатель возвращается в исходное положение «все выключено» (или в случае с двумя категориями контактов, нормально замкнутые группы будут подключены).

Этот же вариант подключения, только управляющая цепь соединяется с фазой и нейтралью. С точки зрения работы пускателя, разницы нет. Так же точно срабатывают кнопки, и защитное термореле.

Реверсивное подключение трехфазного электродвигателя

Как правило, для этого применяются два электромагнитных пускателя, в которых выхода фазных контактов комбинированы со сдвигом. Устройства скомбинированы в один коммутатор, поэтому его можно рассматривать как единый элемент.

В зависимости от того, какая контактная группа подключена к электродвигателю, его ротор крутится в одну либо другую сторону. Такой вариант незаменим при использовании на конвейерах, станках, и прочих электроустановках, в которых предусмотрено 2 направления вращения (движения).

Как работает эта схема на практике? Смотрим иллюстрацию:

Единая схема управления с двумя группами кнопок пуска: «Вперед» и «Назад». Каждая из них включает соответствующую катушку электромагнита. Почему схема общая? Кнопка «Стоп» по условиям безопасности должна быть единой. Иначе при возникновении аварийной ситуации, оператор потеряет драгоценные секунды в поисках необходимой кнопки (для «Вперед» или для «Назад»).

Проверка работоспособности магнитного пускателя и его ремонт

Проверяется устройство путем подачи питания на управляющие (дополнительные, или блок контакты). Если происходит смыкание рабочей группы, выполняется прозвонка ее контактов с помощью мультиметра. Затем провоцируется короткое замыкание, для проверки защитного реле.

Любой коммутационный прибор состоит из схожих по конструкции элементов. Поэтому ремонт магнитного пускателя выполняется по общему принципу: поиск неисправного узла, восстановление или замена.

Механические части (мостик, прижимная либо возвратная пружина) меняются, контакты можно зачистить. Катушка управления перематывается, или производится восстановление сгоревшего витка с помощью пайки.

Видео по теме

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:

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: