Некоторые электроприборы, например, электродвигатели, запитываются от трехфазной сети. Для их включения необходимо одновременно подключать все три фазы. Иногда необходимо менять направление вращения ротора, либо необходимо коммутировать нагрузку с большим током. Во всех этих случаях используют Чтобы прибор хорошо работал, необходимо правильно подключить магнитный пускатель, или контактор.
Использование магнитного пускателя
Прежде чем подключать пускатель, необходимо разобраться в его устройстве. Сам по себе электромагнитный пускатель (МП) представляет собой реле, но способен переключать гораздо больший ток. Такая способность обусловлена большими контактами, а также скоростью срабатывания. Для этого у прибора стоят более мощные электромагниты.
Электрический магнит представляет собой катушку, в которой содержится достаточное количество витков изолированного провода, чтобы по ней мог проходить ток напряжением от 24 до 660 вольт. Катушка находится на сердечнике, что позволяет увеличить магнитный поток. Такая мощность нужна, чтобы преодолевать силу пружины и увеличивать скорость замыкания контактов.
Пружина же ставится для быстрого размыкания контактов. Чем быстрее происходит размыкание, тем меньше будет электрическая дуга. Электродуга вредна тем, что в ней создается очень высокая температура, а это пагубно сказывается на самих контактах. Более мощные устройства — контакторы — снабжены еще и дугогасительной камерой, что позволяет разрывать цепь с еще большим током (на мощных контакторах до 1000 А, у МП — от 6,3А до 250 А).
Хотя катушка управления пускателя питается от переменного тока, через контакты можно пропускать любой род тока. В отличие от контакторов и реле, в МП есть две группы контактов:
- силовые;
- блокировочные.
С помощью силовых контактов происходит подключение нагрузки, а блокировочные служат для защиты от неправильного или опасного подключения. В зависимости от конструкции может быть три или четыре пары силовых контактов. Причем каждая пара имеет в своем составе подвижные и неподвижные контакты. Последние через металлические пластины соединяются с клеммами, расположенными на корпусе. К ним подключаются провода. Блокировочные контакты могут быть:
- нормально замкнутые;
- нормально разомкнутые.
Через те и другие подпитывается катушка управления. При необходимости может добавляться еще комплект контактов. Все они используются для управления или индикации, ток через них проходит малый, поэтому к ним особых требований не предъявляется.
Подключение по обычной схеме
Корпус имеет отверстия под крепление. В последнее время стали появляться корпуса под DIN-рейку. Это профиль, используемый в электротехнике. Может иметь одну из следующих форм:
- Ω-типа;
- G-формы;
- C-вида.
Такой МП может устанавливаться в щитках. Способ крепления очень удобен, позволяет быстро снимать и ставить устройство, избавляя монтажника от долгой монотонной работы.
После установки переходят к подключению. Схема подключения магнитного пускателя может быть двух видов:
- обычная;
- реверсивная.
При обычной схеме подключения используется один пускатель с тремя или четырьмя парами силовых контактов. На входные клеммы подключают три фазы сети, от выходных клемм провода идут к нагрузке. Если двигатель после запуска вращается в противоположную сторону, то меняют местами любые две фазы на входе или выходе пускателя.
Схема подключения управляющей цепи пускателя немного сложнее. При выборе пускателя необходимо учитывать, какая катушка в нем используется. Выбор катушек по напряжению велик — чтобы не усложнять схему, лучше сразу взять на 220 В или 380 В. Выпускаются втягивающие катушки и на постоянный ток. Когда говорят, что этот магнитный пускатель 220 В, подразумевают, что используемая катушка рассчитана на 220 В.
В этом случае схема будет выглядеть следующим образом: фаза, предохранитель, кнопка «стоп», кнопка «пуск» (эти кнопки могут быть на самом пускателе или на удаленном пульте управления), параллельно с кнопкой «пуск» включаются нормально разомкнутые блокировочные контакты пускателя, катушка управления, нулевой провод.
При нажатии на пусковую кнопку, по катушке проходит ток, создавая в ней электромагнитные силы, которые притягивают и замыкают силовые и нормально разомкнутые блокировочные контакты. Это происходит очень быстро, и кнопка «пуск» еще находится в сжатом состоянии. В это время блокировочные контакты создают свою схему, которая обходит кнопку. Когда кнопку отпускают, пускатель остается включенным благодаря уже замкнутым блокировочным контактам.
Если используется тепловое реле, в нем также есть блокировочные контакты, они являются нормально замкнутыми. Нормальным является состояние при неработающем устройстве. Если срабатывает тепловое реле, находящиеся внутри него контакты размыкаются. Поэтому их ставят в разрыв цепи между катушкой и нулевым проводом. То же самое наблюдается в схеме подключения магнитного пускателя 380 В. Единственное отличие состоит в том, что катушка подключается не между фазой и нулем, а между двух фаз.
Применение реверса
Само слово реверс означает «обратный, противоположный». Применительно к двигателю оно подразумевает включение его в обратном направлении. Чтобы изменить вращение ротора двигателя в противоположную сторону, необходимо поменять фазировку. Проще всего это сделать с помощью второго магнитного пускателя. Производятся готовые реверсивные пускатели. Они отличаются тем, что в одном корпусе находятся два контактора и уже предусмотрена электрическая и (или) механическая блокировка.
Блокировка необходима, чтобы предотвратить одновременное включение обоих пускателей, иначе это вызовет межфазное замыкание. Если реверсного пускателя нет, можно использовать два обычных. К клеммам силовых контактов подводится трехфазное напряжение таким образом, что на выходе пускателей две одноименные фазы меняются местами. Важно помнить, что при включении одного из пускателей на выходе другого также будет напряжение.
Реверсные МП применяются и тогда, когда необходимо уменьшить пусковой ток. Во время запуска двигатель подключается по схеме «звезда», а после того как наберет обороты, переключается на «треугольник».
Методы защиты
Магнитные пускатели служат не только для подключения и отключения нагрузки, но и для защиты двигателей. Для трехфазных двигателей переменного тока опасны две вещи:
- Короткое замыкание (неважно, на корпус, между обмотками или межвитковое).
- Перекос фаз или пропажа одной или двух из них.
Тепловое реле помогает бороться с первым явлением. Основным его элементом является биметаллическая пластинка. В холодном состоянии она имеет одну форму, в нагретом — другую. Через нее пропускают рабочий ток, идущий на электродвигатель, который ее греет. Чем сильнее ток, тем больше она нагревается. Для того чтобы пластина не меняла свою форму раньше времени, ее деформируют.
Через изоляционный материал к ней прикрепляют подвижный нормально замкнутый контакт, который входит в схему управления катушкой МП. При превышении тока пластина меняет свою форму и размыкает контакт, что ведет к срабатыванию МП и остановке двигателя. Всего таких реле ставят по два на МП, по одному на фазу. Третья фаза в любом случае будет связана с этими двумя.
Безопасность напряжения
Что касается напряжения, здесь дела обстоят сложнее. Можно, конечно, на каждую фазу поставить по реле напряжения, но это усложнит схему, что, в свою очередь, приведет к удорожанию конструкции. Частично эта проблема решается самой катушкой. Если это катушка на 220 В, то питание она берет с одной из фаз. Когда напряжение на этой фазе пропадает, катушка обесточивается, и МП отключается.
Еще лучше, если катушка на 380 В — тогда защищены две фазы, но при исчезновении напряжения на третьей, защита не сработает. Можно поставить дополнительное реле, запитав его от незащищенной фазы, а его нормально разомкнутые контакты включить в цепь управления катушкой МП. Тогда при потере напряжения на этой фазе реле отключится, и цепь питания катушки МП будет разорвана.
У такого решения есть существенный недостаток. Чтобы МП включился, необходимо чтобы это реле уже было запущено, а этого не произойдет, пока МП не включится, потому что реле запитывается от фазы, идущей после МП. Подключить реле к кнопке «пуск» нельзя, произойдет межфазное короткое замыкание. В этом случае можно использовать сдвоенную кнопку «пуск», взяв напряжение с одноименной фазы перед МП. Тогда после включения МП реле будет работать в штатном режиме.
Есть другой, более оригинальный, способ. Как известно, на временной шкале напряжение между тремя фазами в любой промежуток времени равно нулю. Если ко всем фазам подключить одним концом конденсатор емкостью 20 мкФ, а другие концы соединить между собой, то получится «звезда», в центре которой будет 0.
Подключают реле, рассчитанное на напряжение 220 В между центром «звезды» и нулевым проводом. Когда напряжение есть во всех фазах, реле отключено. Когда в одной или двух фазах напряжение пропадает, в центре «звезды» появляется напряжение, в этом случае реле срабатывает. Его нормально замкнутые контакты размыкаются (а они включены в схему управления катушкой МП), прерывая цепь в катушке МП.
Это очень чувствительная схема, которая реагирует даже на перепады напряжения. Чтобы снизить чувствительность, необходимо понизить емкость конденсаторов. Напряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В. Даже при выходе из строя любого конденсатора схема сработает, т. к. будет нарушена симметрия.
