Пускатели и реле

Пускатели

Определение

    Пускатель электромагнитный (магнитный пускатель) — это низковольтное электромагнитное (электромеханическое) комбинированное устройство распределения и управления предназначенное для пуска и разгона электродвигателя до номинальной скорости, обеспечения его непрерывной работы, отключения питания и защиты электродвигателя и подключенных цепей от рабочих перегрузок. Пускатель представляет собой контактор, комплектованный дополнительным оборудованием: тепловым реле, дополнительной контактной группой или автоматом для пуска электродвигателя, плавкими предохранителями.

Устройство  и применение

Помимо простого включения, в случае управления электродвигателем  пускатель может выполнять функцию  переключения направления вращения его ротора (т. н. реверсивная схема), путем изменения порядка следования фаз для чего в пускатель встраивается второй контактор. Переключения обмоток  трехфазного двигателя со «звезды» на «треугольник» производится для  уменьшения пускового тока двигателя.

Исполнение магнитных  пускателей может быть открытым и  защищенным (в корпусе); реверсивным  и нереверсивным; со встроенной тепловой защитой электродвигателя от перегрузки и без нее.

Реверсивный магнитный  пускатель представляет собой два  трёхполюсных контактора, укреплённых на общем основании и сблокированных механической или электрической блокировкой, исключающей возможность одновременного включения контакторов.

Магнитный пускатель, контактор или реле имеют силовые  и блокировочные контакты. Силовые  используются для коммутации мощной нагрузки; блок-контакты — в управляющей цепи. Силовой и блок-контакт может быть нормально открытым (Normal Open, NO) и нормально закрытым (Normal Close, NC). Нормально открытый контакт в нормальном положении контактора разомкнут. Нормально закрытый контакт в нормальном положении контактора замкнут. Контакты контактора, пускателя или реле на принципиальных схемах показываются в нормальном положении. Нормальным называется такое положение, когда катушка электромагнита контактора не находится под напряжением, то есть контактор отключен.

Магнитный пускатель  представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную  станцию и аппараты защиты.

Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя

На рис. 1, а, б показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей. Читать эти схемы трудно, так как они содержат много пересекающихся линий.  

 
 

Рис. 1. Схема включения  нереверсивного магнитного пускателя: а - монтажная схема включения  пускателя, электрическая принципиальная схема включения пускателя 

На принципиальной схеме все элементы одного магнитного пускателя имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать  вместе условные изображения катушки  контактора и контактов, добиваясь  наибольшей простоты и наглядности  схемы. 

Нереверсивный магнитный  пускатель имеет контактор КМ с тремя главными замыкающими  контактами (Л1 - С1, Л2 - С2, Л3 - С3) и одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).  

Главные цепи, по которым  протекает ток электродвигателя, принято изображать жирными линиями, а цепи питания катушки пускателя (или цепи управления) с наибольшим током — тонкими линиями.

 

Принцип действия схемы включения  нереверсивного магнитного пускателя

Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки  магнитного пускателя, потечет ток, якорь притянется к сердечнику. Это  приведет к замыканию главных  контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный  контакт 3 - 5, что создаст параллельную цепь питания катушки магнитного пускателя.  

Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка магнитного пускателя будет включена через  собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно  снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то магнитный  пускатель отключается и его  вспомогательный контакт размыкается.  

После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.  

Аппараты ручного  управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому  в системах управления станочным  приводом обычно применяют управление с использованием магнитных пускателей.  

Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это  приводит к размыканию цепи самопитания  и отключению катушки магнитного пускателя.

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя

В том случае, когда  необходимо использовать два направления  вращения электродвигателя, применяют  реверсивный магнитный пускатель, принципиальная схема которого изображена на рис. 2, а.

Рис. 2. Схемы  включения реверсивного магнитного пускателя 

Принцип действия схем включения  реверсивного магнитного пускателя

Для изменения направления  вращения асинхронного электродвигателя необходимо изменить порядок чередования  фаз статорной обмотки.  

В реверсивном магнитном  пускателе используют два контактора: КМ1 и КМ2. Из схемы видно, что при случайном одновременном включении обоих контакторов в цепи главного тока произойдет короткое замыкание. Для исключения этого схема снабжена блокировкой.  

Если после нажатия  кнопки SB3 «Вперед» к включения контактора КМ1 нажать кнопку SB2 «Назад», то размыкающий контакт этой кнопки отключит катушку контактора КМ1, а замыкающий контакт подаст питание в катушку контактора КМ2. Произойдет реверсирование электродвигателя.  

Электрическая схема  цепи управления реверсивного пускателя  с блокировкой на вспомогательных  размыкающих контактах изображена на рис. 2, б.  

В этой схеме включение  одного из контакторов, например КМ1, приводит к размыканию цепи питания катушки другого контактора КМ2. Для реверса необходимо предварительно нажать кнопку SB1 «Стоп» и отключить контактор КМ1. Для надежной работы схемы необходимо, чтобы главные контакты контактора КМ1 разомкнулись раньше, чем произойдет замыкание размыкающих вспомогательных контактов в цепи контактора КМ2. Это достигается соответствующей регулировкой положения вспомогательных контактов по ходу якоря.  

В серийных магнитных  пускателях часто применяют двойную  блокировку по приведенным выше принципам. Кроме того, реверсивные магнитные  пускатели могут иметь механическую блокировку с перекидным рычагом, препятствующим одновременному срабатыванию электромагнитов  контакторов. В этом случае оба контактора должны быть установлены на общем  основании.         

                                                                                                                                             
 
 
 
 

5 наиболее часто  встречающихся повреждений  электромагнитных  пускателей и методы  их устранения

1. Разновременность  замыкания и состояние  главных контактов                       Разновременность замыкания главных контактов магнитного пускателя можно устранить затяжкой хомутика, держащего главные контакты на валу. При наличии на контактах следов окисления, наплывов или застывших капель металла, контакты надо зачистить.

2. Сильное гудение  магнитной системы  электромагнитного  пускателя                          Сильное гудение магнитной системы может привести к выходу из строя катушек пускателя. При нормальной работе пускатель издает лишь слабый шум. Сильное гудение пускателя свидетельствует о его неисправности.                                                                          Для устранения гудения пускатель надо отключить и проверить:

а) затяжку винтов, крепящих якорь и сердечник,

б) не поврежден ли короткозамкнутый виток, уложенный  в прорезы сердечника. Так как  через катушку протекает переменный ток, то и магнитный поток изменяет свое направление и в какие то моменты времени становится равным нулю. В этом случае противодействующая пружина будет отрывать якорь от сердечника и возникнет дребезг якоря. Короткозамкнутый виток устраняет это явление.

в) гладкость поверхности  соприкосновения обеих половин  электромагнитной системы пускателя  и точность пригонки их, так как  в электромагнитных пускателях ток  в обмотке сильно зависит от положения  якоря. При наличии зазора между  якорем и сердечником ток, проходящий через катушку больше номинального.

  

Для проверки точности соприкосновения между якорем и  сердечником электромагнитного  пускателя между ними можно подложить  листок копировальной бумаги и листок тонкой белой бумаги и замкнуть пускатель  от руки. Поверхность соприкосновения  должна быть не менее 70% сечения магнитопровода. При меньшей поверхности соприкосновения этот дефект можно устранить правильной установкой сердечника электромагнитной системы пускателя. Если же образовался общий зазор, то необходимо шабровать поверхность вдоль слоев листовой стали магнитной системы.

3. Отсутствие реверса  в реверсивных  магнитных пускателях                                        Отсутствие реверса в реверсивных пускателях можно устранить подгонкой тяг механической блокировки

4. Прилипание якоря  к сердечнику пускателя                                                                 Прилипание якоря к сердечнику происходит в результате отсутствия немагнитной прокладки или недостаточной ее толщины. Пускатель может не отключится даже при полном снятии напряжения с катушки. Необходимо проверить наличие и толщину немагнитной прокладки или воздушный зазор.

5. При включении  пускатель на становится на самоблокировку                                     Необходимо проверить состояние блокировочных контактов пускателя. Контакты во включенном положении должны плотно прилегать друг к другу и включаться одновременно с главными контактами пускателя. Зазоры блок-контактов (кратчайшее расстояние между разомкнутым подвижным и неподвижным контактом) не должны превышать допустимых значений. Необходимо произвести регулировку блок-контактов пускателя. Если провал блок-контакта становится меньше 2 мм, то блок-контакты надо заменить.                                                                                                                                   Своевременные испытания и регулировка электромагнитных пускателей позволяют заблаговременно избежать неполадок и повреждений.

Реле

Реле́ — электромеханическое устройство (переключатель), предназначенное для коммутации электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электромагнитные, пневматические и температурные реле.

Существует класс  электронных полупроводниковых  приборов именуемых оптореле (твердотельное реле).

Первое реле было изобретено российским ученым П.Л. Шиллингом  в 1830 г, позже изобретено американцем  Дж. Генри в 1831 г. и базировалась на электромагнитном принципе действия, следует отметить, что реле Дж. Генри  было не коммутационным. Слово реле возникло от английского relay, что означало смену уставших почтовых лошадей на станциях или передачу эстафеты (relay) уставшим спортсменом.

Основные части  электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит  представляет собой электрический  провод, намотанный на катушку с  сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая  контактами. При пропускании электрического тока через обмотку электромагнита возникающее магнитное поле притягивает  к сердечнику якорь, который через  толкатель смещает, и тем самым  переключает контакты. Переключатели  могут быть замыкающими, размыкающими, переключающими.