Что такое контактор: назначение, принцип работы, виды, схемы подключения

Базовые понятия о монтаже

Магнитные контакторы рассчитаны на естественное воздушное охлаждение, и потому место их установки должно обладать достаточным внутренним объёмом или иметь вентиляционные отверстия. Также обязательным условием является отсутствие вибраций основания, к которому закреплён контактор, в ином случае возможен непреднамеренный отброс втягивающего штока с последующим размыканием цепи. Наконец, условия работы контактора должны соответствовать классу его защиты от внешних воздействий, ведь внутренний механизм крайне чувствителен к попаданию влаги и пыли, особенно абразивной и токопроводящей.

Назначение и устройство

Перед подключением необходимо ознакомиться с принципом работы устройства и его особенностями. Включает контактор МП управляющий импульс, который исходит от пусковой кнопки после ее нажатия. Так осуществляется подача на катушку напряжения. Согласно принципу самоподхвата, контактор удерживается в режиме подключения. Суть этого процесса заключается в параллельном подключении дополнительного контакта к кнопке пуска, что организовывает подачу на катушку тока, поэтому необходимость удерживания в нажатом состоянии кнопки запуска пропадает.

С оборудованием кнопки отключения в схеме становится возможным разрыв цепи катушки управления, что отключает МП. Управляющие кнопки устройства носят название кнопочного поста. Они имеют по 2 пары контактов. Универсализация управляющих элементов сделана для организации возможных схем с моментальным реверсом.

Кнопки маркируются названием и цветом. Как правило, включающие элементы называются «Старт», «Вперед» или «Пуск». Обозначаются зеленым, белым или другим нейтральным цветом. Для размыкающего элемента используется название «Стоп», кнопка агрессивного, предупреждающего цвета, обычно красного.

Цепь необходимо коммутировать нейтралью, при использовании в ней катушки на 220 В. Для вариантов с электромагнитной катушкой с рабочим напряжением 380 В, на цепь управления подается снятый с другой клеммы ток. Поддерживает работу в сети с переменным или постоянным напряжением. Принцип схемы базируется на электромагнитной индукции используемой катушки с вспомогательными и рабочими контактами.

Различают два вида МП с контактами:

1. Нормально замкнутыми — отключение питания на нагрузке происходит в момент срабатывания пускателя.
2. Нормально разомкнутыми — подача питания осуществляется только во время работы МП.

Второй тип применяется более широко, поскольку большинство устройств функционирует ограниченный период, пребывая основное время в состоянии покоя.

Состав и назначение частей

В основе конструкции магнитного контактора лежит магнитопровод и катушка индуктивности. Магнитопровод представляет собой разделенные на 2 части металлические элементы в форме «Ш», зеркально друг к другу расположенные внутри катушки. Их средняя часть играет роль сердечника, усиливая индукционный ток.

Магнитопровод оснащен подвижной верхней частью с закрепленными контактами, к которым подводится нагрузка. На корпусе МП закрепляются неподвижные контакты, на которых устанавливается питающее напряжение. Внутри катушки на центральном сердечнике установлена жесткая пружина, препятствующая соединению контактов в выключенном состоянии устройства. При этом положении на нагрузку питание не подается.

В зависимости от конструкции, бывают МП малых номиналов на 110 В, 24 В или 12 В, но более широко используются с напряжением 380 В и 220 В. По величине подаваемого тока различают 8 категорий пускателей: «0» — 6,3 А; «1» — 10 А; «2» — 25 А; «3» — 40 А; «4» — 63 А; «5» — 100 А; «6» — 160 А; «7» — 250 А.

Принцип работы

В нормальном (отключенном) состоянии размыкание контактам магнитопровода обеспечивает установленная внутри пружина, приподнимающая верхнюю часть устройства. При подключении к сети МП, в цепи появляется электрический ток, который, проходя по виткам катушки, генерирует магнитное поле. В результате притяжения металлических частей сердечников пружина подвергается сжатию, допуская замыкание контактов движимой части. После этого ток получает доступ к двигателю, запуская его в работу.

ВАЖНО: Для переменного или постоянного тока, который подается на МП, необходимо выдерживать указанные производителем номинальные значения! Как правило, для постоянно тока предельное значение напряжения составляет 440 В, а для переменного не должно превышать показатель 600 В. Если нажимается кнопка «Стоп» или другим способом отключается питание МП, то катушка прекращает генерировать магнитное поле

В результате этого пружина легко выталкивает верхнюю часть магнитопровода, размыкая контакты, что приводит к прекращению подачи на нагрузку питания

Если нажимается кнопка «Стоп» или другим способом отключается питание МП, то катушка прекращает генерировать магнитное поле. В результате этого пружина легко выталкивает верхнюю часть магнитопровода, размыкая контакты, что приводит к прекращению подачи на нагрузку питания.

Схемы подключения магнитного пускателя с катушкой на 220 В

Перед тем, как перейдем к схемам, разберемся с чем и как можно подключать эти устройства. Чаще всего, требуются две кнопки — «пуск» и «стоп». Они могут быть выполнены в отдельных корпусах, а может быть единый корпус. Это так называемый кнопочный пост.

Кнопки могут быть в одном корпусе или в разных

С отдельными кнопками все понятно — у них есть по два контакта. На один подается питание, со второго оно уходит. В посте есть две группы контактов — по два на каждую кнопку: два на пуск, два на стоп, каждая группа со своей стороны. Также обычно имеется клемма для подключения заземления. Тоже ничего сложного.

Подключение пускателя с катушкой 220 В к сети

Собственно, вариантов подключения контакторов много, опишем несколько. Схема подключения магнитного пускателя к однофазной сети более простая, потому начнем с нее — будет проще разобраться дальше.

Питание, в данном случае 220 В, полается на выводы катушки, которые обозначены А1 и А2. Оба эти контакта находятся в верхней части корпуса (смотрите фото).

Сюда можно подать питание для катушки

Если к этим контактам подключить шнур с вилкой (как на фото), устройство будет находится в работе после того, как вилку вставите в розетку. К силовым контактам L1, L2, L3 можно при этом подавать любое напряжение, а снимать его можно будет при срабатывании пускателя с контактов T1, T2 и T3 соответственно. Например, на входы L1 и L2 можно подать постоянное напряжение от аккумулятора, которое будет питать какое-то устройство, которое подключить надо будет к выходам T1 и T2.

Подключение контактора с катушкой на 220 В

При подключении однофазного питания к катушке неважно на какой вывод подавать ноль, а на какой — фазу. Можно провода перекинуть. Даже чаще всего на А2 подают фазу, так как для удобства этот контакт выведен еще на нижней стороне корпуса

И в некоторых случаях удобнее задействовать его, а «ноль» подключить к А1

Даже чаще всего на А2 подают фазу, так как для удобства этот контакт выведен еще на нижней стороне корпуса. И в некоторых случаях удобнее задействовать его, а «ноль» подключить к А1.

Но, как вы понимаете, такая схема подключения магнитного пускателя не особо удобна — можно и напрямую проводники от источника питания подать, встроив обычный рубильник. Но есть гораздо более интересные варианты. Например, подавать питание на катушку можно через реле времени или датчик освещенности, а к контактам подключить линию питания уличного освещения. В этом случае фаза заводится на контакт L1, а ноль можно взять, подключившись к соответствующему разъему выхода катушки (на фото выше это A2).

Схема с кнопками «пуск» и «стоп»

Магнитные пускатели чаще всего ставят для включения электродвигателя. Работать в таком режиме удобнее при наличии кнопок «пуск» и «стоп». Их последовательно включают в цепь подачи фазы на выход магнитной катушки. В этом случае схема выглядит как на рисунке ниже

Обратите внимание, что

Схема включения магнитного пускателя с кнопками

Но при таком способе включения пускатель будет в работе только то время, пока будет удерживаться кнопка «пуск», а это не то, что требуется для длительной работы двигателя. Потому в схему добавляют так называемую цепь самоподхвата. Ее реализуют при помощи вспомогательных контактов на пускателе NO 13 и NO 14, которые подключаются параллельно с пусковой кнопкой.

Схема подключения магнитного пускателя с катушкой на 220 В и цепью самоподхвата

В этом случае после возвращения кнопки ПУСК в исходное состояние, питание продолжает поступать через эти замкнутые контакты, так как магнит уже притянут. И питание поступает до тех пор, пока цепь не будет разорвана нажатием клавиши «стоп» или срабатыванием теплового реле, если такое есть в схеме.

Питание для двигателя или любой другой нагрузки (фаза от 220 В) подается на любой из контактов, обозначенных буквой L, а снимается с расположенного под ним контакта с маркировкой T.

Подробно показано в какой последовательности лучше подключать провода в следующем видео. Вся разница в том, что использованы не две отдельные кнопки, а кнопочный пост или кнопочная станция. Вместо вольтметра можно будет подключить двигатель, насос, освещение, любой прибор, который работает от сети 220 В.

Компоненты и составляющие коммутационного устройства

Существуют устройства с другими разновидностями приводов – гидравлические и пневматические. Тем не менее, электромагнитные контакторы являются основными, поскольку они более универсальны, эффективны и устойчивы к износу.

Действие устройств электромагнитного типа осуществляется благодаря взаимодействию всех узлов, деталей и компонентов, составляющих цельный прибор.

Каждый контактор переменного и постоянного тока состоит из:

• Главные (основные) контакты. Замыкают и размыкают цепь высокого напряжения и способны в течение длительного времени работать под воздействием тока с установленным номиналом. Контактные группы выдерживают циклы включений-выключений в больших количествах и с высокой частотой. Когда контакты принимают нормальное положение, через втягивающую катушку перестает поступать ток, а механические защелки переходят в свободное состояние. Конструкция основной контактной группы может быть рычажной, с двигающейся системой поворотов, или мостиковой – с прямым ходом.
• В устройство контактора входит камера для гашения электрической дуги. Используется в устройствах постоянного тока. Конструкция данного элемента имеет щели, расположенные продольно, а непосредственное гашение осуществляется действием поперечных магнитных полей. Возбуждение таких полей осуществляется при помощи дугогасительной катушки, подключаемая в последовательную цепь вместе с контактами.
• Система гашения дуги. Ее использует контактор переменного тока. С ее участием гасится электрическая дуга, возникающая в момент, когда размыкаются основные контакты. Конфигурация данной конструкции и методы гашения выбираются по рабочему режиму и параметрам тока в конкретной цепи. Внутри камеры устанавливается специальная решетчатая конструкция, при попадании на которую большая дуга разделяется на несколько небольших осколков и полностью гаснет при переходе тока через нулевую отметку.
• Детали, используемые в электромагнитной схеме. Сюда входят магнитный сердечник, якорь и катушка, а также крепежные материалы. Такая схема позволяет управлять прибором на расстоянии, включать и отключать цепь. Ее можно настроить на выполнение определенных операций – включать якорь и удерживать его во включенном состоянии, или всего лишь включать якорь. Для поддержки замкнутого положения существует специальная защелка. Обесточивание катушки и полное выключение контактора производится собственным весом всей системы, но, как правило, для этой цели используются конструкции, состоящие из отключающих пружин.
• Дополнительные контакты (вспомогательные). Предназначены для коммутаций в цепях, управляющих прибором, и на участках с блокирующей и сигнальной функцией. Через эти контакты ток может проходить достаточно долго, но не выше 20 А, а выключение происходит при силе тока не выше 5 А. Контакты могут быть замыкающего и размыкающего действия, многие из них имеют мостиковую конструкцию.

Схема подключения контактора ABB esb 20-20 на 220В через выключатель

Ниже показана наглядная схема работы контактора через выключатель.

Собирается она следующим образом:

На выключатель подводится «Фаза», которая, пройдя через него, возвращается на управляющую клемму А2 контактора. На второй клемме А1 постоянно подключен «Ноль».К клемме 1 контактора, подключена так же фаза, а к клемме 2 подсоединен проводник идущий к нагрузке.

Принцип работы прост: как только вы нажимаете клавишу выключателя, электрический ток попадает на клемму контактора А1, а значит и на катушку. Далее, по принципу электромагнита, замыкаются внутренние контакты, которые в нормальном состоянии разомкнуты, и электрический ток поступает к потребителям — электрооборудованию. Стоит щелкнуть клавишей выключателя еще раз, электрическая цепь разрывается, и контакты внутри модульного контактора размыкаются, обесточивая оборудование. Всё довольно просто.

Ко вторым клеммам 3-4, вы сможете подключить еще нагрузку до 20А, например, вторую группу светильников. Соответственно суммарно, контактор выдержит порядком 9 кВт (ток — 40А) мощности.

Если собирать подобную схему без использования контактора, просто пропустив фазу общего питающего кабеля всех групп освещения через выключатель, сразу возникают проблемы:

— Вы ограничены максимальным током, который выдерживает выключатель, редко эта величина больше 10А.

— Так как выключателе отсутствуют любые системы защиты контактов – он бы быстро выйдет из строя, подгорят контактные площадки или расплавится корпус. Возможно возникновение пожара.

Как видите, в подключении контактора через выключатель нет ничего сложного. И теперь, понимая логику работы и порядок подключения, вы сможете самостоятельно разработать и реализовать интересные, а главное полезные в хозяйстве схемы управления оборудованием, с использованием контакторов.

4+

У многих функция «отключение всего света одной кнопкой» плотно ассоциируется с умным домом, так как это самый понятный его элемент. Если мы управляем всем светом (то есть, весь свет подключен к контроллеру), то, конечно, самый простой сценарий — это выключить весь свет сразу при уходе из дома.

Реализовать эту функцию можно запросто безо всякого умного дома. Для этого нужно в электрощиток поставить контактор, который по внешнему сигналу будет отключать свет дома. При желании можно поставить контактор ещё и на отключаемые розетки.

Контактор, он же пускатель — модульный элемент, который ставится на DIN рейку и позволяет по управляющему сигналу включать и выключать мощную нагрузку. Вот, например, контактор ABB ESB24-40

Это контактор имеет 4 полюса (то есть, 4 группы контактов), максимальная мощность коммутации каждой из 4 групп контактов 24 ампера. Такого контактора вполне достаточно в большинстве случаев, чтобы полностью отрубить весь свет квартиры или загородного дома. Если у нас однофазное питание и мощность не превысит 20 ампер (то есть, 4.4 киловатта), то достаточно будет двухполюсного контактора ESB20-20

На верхние контакты подаётся ввод питания, с нижних оно идёт на освещение

Можно наоборот, не важно. На контакты А1 и А2 надо подать управляющее напряжение

У контакторов ABB есть модели с управляющим напряжением 24, 48, 110, 230 и 400 вольт постоянного или переменного тока.

При работе с промышленным контроллером, который обычно напряжение на выходах 24 вольта, лучше использовать контактор с управляющим напряжением 24 вольта. Если контроллера и какой-либо автоматики нет, то удобнее использовать питание 230В.

Кстати, большинство контакторов нормально-открыты, то есть, при отсутствии управляющего напряжения цепь разомкнута. Есть контакторы с нормально-замкнутыми контактами, на них надо подать напряжение, чтобы они разомкнулись. Например, ABB 24-22 имеют 2 группы НЗ контактов и 2 группы НО контактов.

Ещё один вариант — импульсные реле, на которые надо подавать не управляющее напряжение, а короткий импульс. Можно использовать моностабильные клавиши. Один раз нажали — включилось, ещё раз нажали — выключилось. Это даст нам возможность управления импульсными реле с нескольких мест.

Более интересный вопрос в том, как управлять функцией «выключить всё».

Основы

Для включения магнитных пускателей и контакторов используют кнопочные посты. Это устройства, в которых есть 2 или 3 кнопки типа «Пуск» и «СТОП» или «Вперёд», «Назад» и «СТОП», есть и другие менее распространённые варианты. Кнопки эти представляют собой кнопку без фиксации с нормально-замкнутой и нормально разомкнутой парой контактов.

Пускатели и контакторы – это электромагнитные коммутационные приборы. Чтобы его силовые контакты замкнулись, нужно подать напряжение на катушку. Она притянет сердечник (якорь) на котором закреплены контакты (конструкция может различаться). Когда вы снимите напряжение с катушки – прибор отключится, и его силовые контакты разомкнуться.

Кроме силовых в этих приборах есть блок-контакты (обычно несколько их групп). Они не способны выдерживать большую нагрузку, а предназначены для реализации схемы самоподхвата и индикаций. Дело в том, что если просто через кнопочный пост подать напряжение на катушку – аппарат включится, но когда вы отпустите кнопку – сразу же отключится. Это нужно, например, в лебёдках и других грузоподъемных механизмах, но не в цепях, которые работают длительное время без остановок, как свет и электродвигатели вентиляционных систем.

Чтобы этого избежать и нужна схема самоподхвата – нормально-разомкнутый блок контакт подключают параллельно кнопкам «ПУСК» на кнопочном посту.

Обычно такие коммутационные аппараты используют для подключения к сети электроприборов большой мощности: тэнов, двигателей или как в нашем случае больших осветительных установок.

Запуск электродвигателя через ПМ

Как известно, электромагнитный пускатель представляет собой электрический коммутационный прибор, который используется для запуска, защиты и остановки электродвигателей, работающих по асинхронной схеме.

Главным рабочим элементом любого пускателя является электромагнитный контактор для сетей переменного тока.

Обратите внимание

Именно параметры контактора определяют характеристики пускателя, такие как номинальный ток и напряжение, коммутационная износостойкость и способность.

Кроме контактора магнитный пускатель может быть оборудован аппаратами защиты и кнопочной станцией.

Подключение магнитного пускателя в трехфазную сеть

Как следует из схемы подключения , трехфазное напряжение должно быть подано на клеммы ф1, ф2, ф3. Чтобы электродвигатель начал работать, нужно чтобы сработал магнитный пускатель (ПМ) и замкнулись его контакты ПМ1, ПМ2, ПМ3. Чтобы пускатель сработал, необходима подача напряжения, величина которого зависит от мощности катушки.

Катушка магнитного пускателя получает напряжение от ф1. Но перед этим оно проходит через замкнутый контакт тепловой защиты электромотора ТП1. После прохождения через катушку пускателя ток переходит к кнопке ПУСК, а также на блокировочный контакт  магнитного пускателя ПМ4.

Далее напряжение идет на замкнутую кнопку СТОП, после чего происходит замыкание на нуле.

Он даст возможность работы электромотора после отпускания кнопки ПУСК. Это явление называется самоподхват. Чтобы остановить электромотор нужно разорвать цепь катушки ПМ. Для этого нажимают кнопку СТОП (КН2).

При этом произойдет размыкание всех контактов ПМ1, ПМ2, ПМ3, ПМ4. Электромотор остановится до последующих запусков.

Чтобы обеспечить защиту от перегрузок, данная схема содержит тепловое реле (ТП). Электромотор при перегрузках сильно нагревается, как следствие повышенного тока. В результате может произойти его поломка. Это защитное устройство срабатывает при увеличении тока на фазах, происходит размыкание его контактов. В результате имитируется работа кнопки СТОП.

Схема включения в режиме реверса

Выше изложенная схема подключения подходит для электромоторов, работающих в постоянном режиме (циркулярки, насосы и пр.). А вот для агрегатов, которые должны менять направление вращения мотора нужно несколько иное подключение пускателя.

Это кран-балки, лебедки, открыватели ворот и др. Как видно из схемы на изображении, для подключения таких аппаратов необходимо два идентичных пускателя. Кроме того, необходима трехкнопочная схема. То есть должно быть две кнопки ПУСК и одна СТОП.

Важно

Иногда в таких схемах возможно применение и двухкнопочной схемы, но только в случаях очень кратковременных промежутков работы (3-10 с). В таком случае обе кнопки нормально открытые, а самоподхват не используется. В результате агрегат активизируется лишь во время нажатия кнопки.

Когда же она отпущена, аппарат не работает. В остальном же приведенная схема аналогична вышеуказанной.

Подключение ПМ в однофазную сеть

Через магнитный пускатель можно подключить и электромотор, предназначенный для однофазной сети. Для начала также необходимо определиться с типом пускателя. Они классифицируются согласно рабочему току.

Маркируются типы пускателей цифрами от 1 до 7. Чем больше цифра, тем на больший ток рассчитан аппарат. Кроме того, для работы в однофазной сети, катушка пускателя должна быть рассчитана на напряжение 220 В.

Согласно схеме, приведенной на рисунке, необходимо сделать ввод на силовые разомкнутые контакты. Электромотор необходимо подключить к выходу силовых контактов самого пускателя. Питание кнопок ПУСК и СТОП нужно брать с вводов силовых контактов пускателя.

Например, фаза должна быть подключена к кнопке СТОП замкнутого контакта. Далее она должна подключаться на кнопку пуска нормально разомкнутого контакта. А уже с контакта кнопки ПУСК на контакт катушки самого пускателя. Ноль же нужно подсоединить ко второму контакту катушки пускателя.

Чтобы зафиксировать включенной позиции пускателя, необходимо осуществить шунтирование блок контактом пускателя кнопки ПУСК нормально замкнутого контакта.

Как видим, подключение этого элемента как в трехфазную, так и в однофазную сеть, не является очень сложной задачей. Но все же, чтобы его осуществить, необходимо изучить теоретическую базу и подготовиться. В результате можно осуществить правильное подключение, не затратив много времени. Естественно, все описанные операции должны проводиться лишь квалифицированным электриком.

Схема подключения двигателя с реверсным ходом

Некоторые устройства работают с двигателями, которые способны вращаться в обоих направлениях. Если перебросить фазы на соответствующих контактах, то легко добиться такого эффекта от любого моторного устройства. Организация этого может производиться с помощью добавления в кнопочный пост, кроме кнопок «Пуск» и «Стоп», еще одной — «Назад».

Схема МП для реверса организовывается на паре одинаковых устройств. Лучше подобрать пару, оснащенную нормально замкнутыми контактами. Эти детали подключаются параллельно друг к другу, при организации обратного хода мотора в результате переключения на одном из МП сменятся местами фазы. Нагрузка подается на выходы обоих устройств.

Организация сигнальных цепей более сложная. Для обоих приборов используется общая кнопка «Стоп» с последующим расположением элемента управления «Пуск». Подключение последней выполняется к выходу одного из МП, а первой — к выходу второго. Для каждого элемента управления организовываются для самоподхвата цепи шунтирования, что обеспечивает автономную работу прибора после нажатия на «Пуск» без необходимости последующего удерживания. Организация данного принципа достигается через установку на каждом МП перемычки на нормально разомкнутых контактах.

Устанавливается электрическая блокировка для предотвращения подачи питания сразу на обе управляющие кнопки. Это достигается подачей питания после кнопки «Пуск» или «Вперед» на контакты другого МП. Подключение второго контактора аналогичное, используя в первом пускателе его нормально замкнутые контакты.

При отсутствии нормально замкнутых контактов в МП, установив приставку можно их добавить в устройство. При такой установке работа контактов приставки выполняется одновременно с другими за счет соединения с основным блоком. Иными словами, разомкнуть нормально замкнутый контакт после включения кнопки «Пуск» или «Вперед» невозможно, что предотвращает обратный ход. Для смены направления нажимается кнопка «Стоп», а только после этого задействуется другая — «Назад». Любое переключение должно выполняться через кнопку «Стоп».

Заключение

Магнитный пускатель — это очень полезное устройство для любого электрика. Прежде всего, с его помощью легко работать с асинхронным двигателем. При использовании катушки на 24 В или 12 В, питая от обычной АКБ при соблюдении соответствующих мер безопасности, получается даже запустить оборудование, рассчитанное на большие токи, например, с нагрузкой в 380 В.

Для работы с магнитным пускателем при составлении схемы важно учитывать особенности прибора и внимательно следить за характеристиками, которые указываются производителем. На выходы категорически запрещается подавать ток большего значения по напряжению или силе, чем указано в маркировке