Контакторы для автоматики

Добавлено 30.10.2025

Контакторы для автоматики: устройство, классификация, применение и выбор

Контактор представляет собой электромагнитный коммутационный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и отключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы. В системах автоматики он выступает ключевым исполнительным элементом, получающим сигналы от контроллеров, реле, датчиков и преобразующий их в коммутацию мощной нагрузки. В отличие от рубильников или автоматических выключателей, контакторы не предназначены для отключения токов короткого замыкания (эта функция возлагается на предохранители или автоматы), но рассчитаны на десятки тысяч, а в некоторых исполнениях — на миллионы циклов срабатывания.

Принцип действия и конструкция

Основой работы контактора является электромагнитный привод. При подаче управляющего напряжения на катушку электромагнита создается магнитный поток, который притягивает подвижный якорь. Якорь механически связан с силовыми контактами, которые замыкаются или размыкаются. При снятии напряжения с катушки возвратная пружина возвращает якорь в исходное положение. Конструктивно аппарат состоит из следующих ключевых узлов:

Магнитная система: Состоит из неподвижной части (сердечник, ярмо) и подвижного якоря. Для уменьшения вибрации и гула на полюса сердечника часто устанавливаются короткозамкнутые витки (демпфирующие кольца).
Катушка электромагнита: Выполняется на рабочее напряжение различного рода и величины (AC/DC, 12В, 24В, 110В, 230В, 400В). Рассчитана на длительное нахождение под напряжением.
Система контактов:
- Силовые (главные) контакты: Осуществляют коммутацию основной нагрузки. Изготавливаются из материалов с высокой стойкостью к дуге и износу (металлокерамика на основе серебра, оксида кадмия и др.). Могут быть нормально-разомкнутыми (NO) и, реже, нормально-замкнутыми (NC).
- Вспомогательные (блок-контакты): Используются в цепях управления, сигнализации и блокировок. Не рассчитаны на большие токи (обычно до 10А). Позволяют реализовывать схемы самоподхвата, взаимной блокировки, индикации состояния.
Дугогасительная система: Обеспечивает быстрое гашение электрической дуги, возникающей при размыкании контактов под нагрузкой. В контакторах переменного тока чаще применяются решетчатые камеры с деионными пластинами. В аппаратах постоянного тока гашение дуги обеспечивается ее растяжением в магнитном поле или в камерах с узкой щелью.
Корпус и изоляция: Обеспечивают защиту от прикосновения к токоведущим частям, от внешних воздействий и служат основой для крепления всех узлов. Материал — термостойкая пластмасса, текстолит.

Классификация и основные технические характеристики

Контакторы систематизируют по ряду ключевых параметров, определяющих область их применения.

1. По роду тока главной цепи и цепи управления:

Контакторы переменного тока: Для коммутации нагрузок в сетях AC. Магнитная система часто шихтованная для снижения потерь на вихревые токи.
Контакторы постоянного тока: Для цепей DC. Имеют иное конструктивное исполнение магнитной системы и дугогасительных камер.

2. По количеству полюсов:

1, 2, 3, 4, реже 5 полюсов. Наибольшее распространение в трехфазных сетях получили трехполюсные контакторы. Четырехполюсные используются, например, для коммутации цепей с глухозаземленной нейтралью или в системах реверса.

3. По номинальному току главной цепи:

Ряд значений стандартизирован: 6.3А, 10А, 16А, 25А, 32А, 40А, 50А, 63А, 80А, 100А, 125А, 160А, 200А, 250А, 315А, 400А, 500А и выше.

4. По номинальному напряжению:

Напряжение изоляции главной цепи: 220В, 380В, 660В, 1140В AC; 24В, 110В, 220В, 440В DC.

5. По наличию и типу вспомогательных контактов:

Без дополнительных контактов.
С нормально-разомкнутыми (NO) контактами.
С нормально-замкнутыми (NC) контактами.
Комбинированные (НО+НЗ). Часто контакторы имеют модульные приставки для расширения числа вспомогательных контактов.

6. По климатическому исполнению и степени защиты (IP):

IP00 – для установки в закрытых шкафах.
IP20, IP40 – защита от твердых частиц.
IP54, IP65 – пылевлагозащищенные исполнения для монтажа вне шкафов.

Таблица сравнения контакторов для различных типов нагрузки

Тип нагрузки	Особенности коммутации	Ключевые требования к контактору	Рекомендуемый выбор
Асинхронные электродвигатели (прямой пуск)	Высокие пусковые токи (до 7-10 Iн), индуктивный характер нагрузки.	Повышенная коммутационная износостойкость, стойкость к токам включения. Наличие дугогасительных камер.	Контакторы категории применения AC-3. Номинальный ток контактора выбирается с запасом 20-30% от номинального тока двигателя.
Активная нагрузка (ТЭНы, лампы)	Отсутствие пусковых токов (или незначительные броски у ламп), активный характер нагрузки.	Стойкость к частым срабатываниям. Для ламп накаливания – учет броска тока при холодной нити.	Контакторы категории AC-1. Возможно применение аппаратов на номинальный ток, равный или slightly выше тока нагрузки.
Конденсаторные батареи (компенсация реактивной мощности)	Бросок тока заряда, возможны перенапряжения.	Специальное исполнение с предвключенными резисторами или дросселями для ограничения тока. Повышенное номинальное напряжение.	Контакторы категории AC-6b или специализированные конденсаторные контакторы. Запрещено использование стандартных контакторов AC-3.
Цепи постоянного тока (соленоиды, приводы, возбуждение генераторов)	Постоянная дуга, сложность ее гашения, индуктивность нагрузки.	Специальные дугогасительные камеры с сильным магнитным дутьем. Магнитная система постоянного тока.	Контакторы постоянного тока категорий DC-1, DC-3, DC-5 в зависимости от характера нагрузки.

Категории применения (по ГОСТ и МЭК)

Важнейший параметр выбора — категория применения. Она определяет условия коммутации, для которых сконструирован аппарат.

Категория	Нагрузка	Условия коммутации
AC-1	Активная или слабоиндуктивная нагрузка	Номинальный ток, cos φ ≥ 0.95
AC-3	Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся двигателей	Включение: 6-10 Iн, отключение: Iн при cos φ 0.3-0.4
AC-4	Пуск, торможение противовключением, толчковый режим асинхронных двигателей	Включение: 6-10 Iн, отключение: 6-8 Iн при cos φ 0.3-0.4 (тяжелые условия)
AC-6b	Коммутация конденсаторных батарей	Включение: 20-50 Iн, отключение: Iн
DC-1	Активная нагрузка постоянного тока	Номинальный ток, постоянная времени L/R ≤ 1 мс
DC-3	Пуск шунтовых двигателей, отключение вращающихся двигателей	Включение: 2.5 Iн, отключение: Iн, постоянная времени ≤ 2 мс

Схемы управления и подключения в системах автоматики

В автоматизированных системах контактор редко работает автономно. Его катушка управляется выходными сигналами программируемого логического контроллера (ПЛК) через промежуточные реле или непосредственно (для релейных выходов ПЛК с достаточной мощностью). Типовые схемы:

Прямое управление: Кнопка «Пуск» -> ПЛК -> Выходной модуль ПЛК -> Катушка контактора. Кнопка «Стоп» подается на вход ПЛК как сигнал аварии или останова.
Схема самоподхвата: Реализуется с помощью вспомогательного нормально-разомкнутого контакта контактора, который шунтирует кнопку «Пуск». В системах с ПЛК логика самоподхвата реализуется программно, а физический блок-контакт часто используется для сигнализации о включенном состоянии в цепь обратной связи на вход ПЛК.
Реверс двигателя: Используется два контактора (KM1, KM2), механически и электрически блокированных друг от друга для предотвращения одновременного включения, что привело бы к межфазному короткому замыканию. Управляющие сигналы от ПЛК также программно взаимоблокируются.

Важным элементом защиты является схема нулевой защиты, обеспечивающая отключение контактора при исчезновении напряжения и его повторное включение только после команды «Пуск». В системах с ПЛК это реализуется программно.

Дополнительные устройства и аксессуары

Приставки выдержки времени: Механические или электронные модули, устанавливаемые на контактор, обеспечивающие задержку при включении или отключении.
Модули ограничения перенапряжений (варисторные или RC-цепи): Подключаются параллельно катушке для подавления коммутационных перенапряжений, возникающих при ее отключении, которые могут вывести из строя выходные ключи ПЛК.
Механические блокировки: Устройство для блокировки двух контакторов реверса на общем монтажном основании.
Тепловые реле перегрузки: Устанавливаются последовательно с главными цепями контактора для защиты двигателя от длительных небольших перегрузок и обрыва фазы. Сигнал с их размыкающего контакта подается на вход ПЛК и/или напрямую разрывает цепь катушки контактора.

Критерии выбора контактора для систем автоматики

Определение номинального тока и мощности нагрузки: Учитывается не только рабочий ток, но и режим пуска (категория применения AC-3, AC-4 и т.д.). Для двигателей — по номинальной мощности и напряжению.
Род тока и номинальное напряжение главной цепи.
Напряжение и род тока катушки управления: Должно соответствовать выходному сигналу системы управления (ПЛК, реле). Распространены катушки на 24В DC и 230В AC.
Количество и тип вспомогательных контактов: Для сигнализации в ПЛК обычно достаточно 1НО+1НЗ. Для сложных блокировок может потребоваться больше.
Коммутационная износостойкость: Количество циклов Вкл/Выкл при определенной категории применения. Для частых срабатываний (несколько раз в час и более) требуются аппараты с повышенной механической и электрической износостойкостью (миллионы механических циклов).
Степень защиты (IP): Для установки внутри шкафа управления достаточно IP20. Для монтажа в пыльных или влажных помещениях без шкафа — IP54/IP65.
Бренд и стандарт монтажа: Унификация по креплениям (DIN-рейка, монтажная плита), габаритам, возможность установки аксессуаров.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем контактор отличается от пускателя?

Термины часто используются как синонимы. Строго говоря, магнитный пускатель — это комплектное устройство на базе контактора, в которое дополнительно встроена защита от перегрузок (тепловое реле) и, возможно, кнопки управления. Контактор — это базовый коммутационный аппарат без встроенной защиты.

Можно ли использовать контактор AC-3 для коммутации конденсаторных батарей?

Категорически не рекомендуется. Пусковой ток конденсатора может в десятки раз превышать номинальный, что приведет к привариванию контактов и быстрому выходу аппарата из строя. Необходимо применять контакторы категории AC-6b.

Почему при отключении катушки контактора выходят из строя выходные модули ПЛК?

При разрыве цепи катушки индуктивности возникает ЭДС самоиндукции, создающая высоковольтный выброс (до 1-2 кВ). Для защиты необходимо использовать гасящие приставки: для цепей постоянного тока — защитный диод или варистор, для переменного — RC-цепь или варистор, подключаемые параллельно катушке.

Как правильно выбрать номинал контактора для асинхронного двигателя 5.5 кВт, 380В?

Номинальный ток двигателя: Iн = P / (√3 U cosφ η) ≈ 5500 / (1.7323800.850.9) ≈ 11.6А. Для категории AC-3 (прямой пуск) выбираем контактор с номинальным током не менее, чем на ступень выше: 16А или 25А. Предпочтительнее 25А для увеличения ресурса.

Что такое «механическая износостойкость» и «коммутационная износостойкость»?

Механическая износостойкость — количество циклов Вкл/Выкл без нагрузки или под незначительным током. Определяет механический ресурс аппарата (обычно 10-30 млн циклов). Коммутационная (электрическая) износостойкость — количество циклов при коммутации тока, указанного для конкретной категории применения (например, AC-3). Этот показатель на порядки ниже механического (например, 1.5 млн для AC-1 и 200 тыс. для AC-3 у одного и того же контактора).

Нужно ли дублировать управление контактором через ПЛК и «аппаратную» кнопку «Стоп»?

Да, это требование безопасности. Аварийный «Стоп» (грибовидная кнопка с фиксацией) должен разрывать силовую цепь катушки контактора напрямую, минуя ПЛК. Это обеспечивает остановку оборудования при неисправности контроллера или его программы.

Контакторы для автоматики