Контакторы 110В
Контакторы на 110 В: устройство, применение и технические аспекты выбора
Контакторы на 110 В переменного (AC) или постоянного (DC) тока представляют собой электромагнитные аппараты, предназначенные для дистанционного коммутации силовых электрических цепей. Номинальное напряжение катушки управления в 110 В является одним из стандартных значений в промышленной автоматике и энергетике, наряду с 24 В, 220 В и 380 В. Основное назначение данных устройств – частые включения и отключения под нагрузкой цепей электродвигателей, систем освещения, нагревательных элементов и других потребителей. Работа при напряжении катушки 110 В часто обусловлена требованиями безопасности (по сравнению с 220/380 В) и достаточной мощностью для создания надежного магнитного потока (по сравнению с 24 В), что позволяет строить экономичные и безопасные системы управления.
Устройство и принцип работы контактора на 110 В
Конструктивно контактор состоит из нескольких ключевых узлов:
- Магнитная система (электромагнит): Состоит из неподвижной части (сердечник) и подвижного якоря. Катушка управления, рассчитанная на номинальное напряжение 110 В, при подаче на нее питания создает магнитный поток, который притягивает якорь к сердечнику, преодолевая усилие возвратной пружины.
- Контактная система: Включает в себя силовые и вспомогательные контакты. Силовые контакты (главные контакты) предназначены для коммутации основной нагрузки. Они выполняются с дугогасительными камерами для гашения электрической дуги, возникающей при размыкании. Вспомогательные контакты (нормально разомкнутые – NO, нормально замкнутые – NC) используются в цепях управления, сигнализации и блокировок.
- Дугогасительная система: Особенно важна для контакторов переменного тока. Представляет собой камеру с деионными решетками (стальные пластины), которые дробят и охлаждают электрическую дугу, способствуя ее быстрому гашению.
- Возвратный механизм: Пружина, возвращающая якорь и связанные с ним контакты в исходное положение при обесточивании катушки.
- Промышленное оборудование: Управление асинхронными электродвигателями станков, насосов, вентиляторов, компрессоров в системах, где цепь управления запитана через понижающий трансформатор 220/110 В или 380/110 В.
- Системы вентиляции и кондиционирования (ОВиК): Коммутация мощных нагревательных и охлаждающих элементов, вентиляторных установок.
- Электроснабжение и распределение энергии: В схемах АВР (автоматического ввода резерва), для дистанционного включения/отключения секций или потребителей.
- Подъемно-транспортное оборудование: В цепях управления кранами, тельферами, лифтами.
- Освещение: Централизованное управление мощными осветительными установками (уличное освещение, цеховое освещение).
- Силовые полюса: Обычно 3 или 4 полюса для трехфазных сетей, реже 1 или 2 полюса для однофазных или цепей постоянного тока.
- Вспомогательные контакты: Количество нормально разомкнутых (NO) и нормально замкнутых (NC) контактов. Часто доступны дополнительные приставки для расширения их числа.
- Цепь питания катушки (110 В), в разрыв которой включены кнопки «Пуск» (нормально разомкнутая) и «Стоп» (нормально замкнутая), контакты теплового реле перегрузки, контакты устройств защиты и автоматики.
- Силовую цепь, где главные контакты контактора подают напряжение 220/380 В на нагрузку (например, на электродвигатель через защитный автомат и тепловое реле).
- Обеспечивать стабильность напряжения питания катушки в пределах 0.85-1.1 Uн.
- Регулярно проводить визуальный осмотр и очистку контактов от нагара (при необходимости – с соблюдением техники безопасности).
- Контролировать состояние дугогасительных камер.
- Проверять механическую подвижность частей, отсутствие заеданий.
Принцип работы основан на преобразовании электрической энергии катушки в электромагнитную силу, которая механически замыкает силовые контакты, подавая питание на нагрузку.
Сферы применения контакторов 110 В
Контакторы с катушкой на 110 В находят применение в различных отраслях, где присутствуют соответствующие цепи управления:
Ключевые технические характеристики и параметры выбора
Выбор контактора на 110 В требует анализа ряда взаимосвязанных параметров.
1. Номинальный ток и категория применения
Номинальный ток (Ie) указывается для конкретных условий работы. Наиболее важным является категория применения по стандарту IEC/EN 60947-4-1 (или ГОСТ Р 50030.4.1), которая определяет характер нагрузки.
| Категория применения | Тип нагрузки | Условия коммутации |
|---|---|---|
| AC-1 | Активная или малоиндуктивная нагрузка | Коммутация резистивных нагревателей, ламп накаливания. |
| AC-3 | Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором, отключение при рабочей скорости | Прямой пуск асинхронных двигателей. Ток включения: 6-10 x Ie, ток отключения: 1.2 x Ie при cos φ ~0.35. |
| AC-4 | Пуск, торможение противотоком, толчковый режим | Тяжелые пуски, реверсивные схемы. Ток включения и отключения: 6-10 x Ie. |
| DC-1 | Активная нагрузка постоянного тока | Нагреватели, источники питания. |
| DC-5 | Пуск и отключение шунтовых двигателей постоянного тока | Двигатели постоянного тока. |
Для одной и той же модели контактора номинальный ток для категории AC-3 будет существенно ниже, чем для AC-1. Например, контактор на 100 А для AC-1 может быть рассчитан только на 25 А для AC-4.
2. Напряжение катушки управления
Должно точно соответствовать напряжению цепи управления – 110 В переменного (110 В AC 50/60 Гц) или постоянного (110 В DC) тока. Использование катушки на другое напряжение приведет к ее выходу из строя или ненадежному срабатыванию. Многие современные контакторы имеют универсальные катушки с широким диапазоном напряжения (например, 100-127 В AC), что повышает гибкость применения.
3. Количество и тип контактов
4. Коммутационная износостойкость
Характеризует гарантированное количество циклов «включено-выключено» при определенной нагрузке. Различают механическую (число циклов без тока) и электрическую (при номинальном токе) износостойкость. Для частых коммутаций (например, в схемах АВР или для управления насосами) требуются контакторы с высокой электрической износостойкостью (от 1 млн циклов для механической и от 100-500 тыс. для электрической в категории AC-3).
5. Климатическое исполнение и степень защиты (IP)
Контакторы для установки в шкафах управления обычно имеют степень защиты IP00 или IP20. Для монтажа в условиях повышенной запыленности или влажности необходимо выбирать модели в корпусе с более высокой степенью защиты (IP40, IP54) или устанавливать их в соответствующие шкафы.
Схемы подключения и особенности эксплуатации
Типовая схема управления контактором на 110 В включает в себя:
Важная особенность: При использовании катушки на 110 В переменного тока для подавления дребезга и вибрации якоря на сердечник устанавливается короткозамкнутый виток (медное кольцо). При использовании катушки на 110 В постоянного тока магнитная система выполняется массивной, цельной, так как ток постоянный и вибрация отсутствует. Пусковой ток катушки переменного тока в 5-10 раз превышает рабочий, что необходимо учитывать при выборе блока питания и защитных элементов.
Для продления срока службы и надежности работы рекомендуется:
Сравнение с контакторами на другие номиналы напряжения катушки
| Параметр | 24 В | 110 В | 220/380 В |
|---|---|---|---|
| Безопасность персонала | Высокая (низковольтное управление) | Средняя (сниженный риск по сравнению с 220 В) | Требует повышенных мер безопасности |
| Мощность катушки и энергопотребление | Низкая мощность, малые потери | Умеренная мощность | Наибольшая мощность, высокие потери на нагрев |
| Падение напряжения в цепях управления | Критично, требует большего сечения проводов | Менее критично | Наименее критично |
| Стоимость цепи управления | Выше (требуется трансформатор, более толстые провода) | Средняя | Ниже (питание напрямую от сети) |
| Типовое применение | Компактные шкафы, мобильное оборудование, безопасные зоны | Промышленные линии, станки, системы ОВиК | Промышленные установки, где цепь управления берется напрямую от силовой сети |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается контактор на 110 В переменного тока от контактора на 110 В постоянного тока?
Отличия принципиальны. Катушка переменного тока имеет низкое активное сопротивление и высокий индуктивный импеданс. Ее магнитопровод шихтован для снижения потерь на вихревые токи и имеет короткозамкнутый виток. Катушка постоянного тока обладает высоким активным сопротивлением, ее магнитопровод массивный. Контактор постоянного тока, ошибочно подключенный к переменному току 110 В, сгорит из-за низкого сопротивления. Контактор переменного тока, подключенный к постоянному току 110 В, не сработает, так как индуктивное сопротивление отсутствует, и через катушку пойдет чрезмерно большой ток.
Можно ли заменить катушку в контакторе на катушку другого напряжения, например, с 220 В на 110 В?
Да, при условии, что производитель предусматривает такую возможность для данной модели. Многие модульные контакторы имеют сменные катушки. Важно приобрести оригинальную катушку, рассчитанную именно на 110 В и на соответствующий тип тока (AC/DC). Механическая замена должна проводиться в соответствии с инструкцией.
Что произойдет, если подать на катушку 110 В переменного тока напряжение 110 В постоянного тока?
В большинстве случаев это приведет к перегреву и сгоранию катушки. Импеданс катушки переменного тока на постоянном токе равен лишь ее активному сопротивлению, которое мало. По закону Ома, через катушку пойдет ток, значительно превышающий номинальный (в 5-10 и более раз), что вызовет ее мгновенный или быстрый выход из строя.
Почему гудит контактор с катушкой на 110 В переменного тока?
Незначительное гудение (50/60 Гц) является нормой из-за пульсации магнитного потока. Чрезмерно сильный гул свидетельствует о неисправностях: ослабление крепления сердечника, повреждение короткозамкнутого витка, загрязнение или коррозия прилегающих поверхностей якоря и сердечника, либо напряжение на катушке ниже минимального порога срабатывания, что приводит к вибрации якоря.
Как правильно подобрать контактор на 110 В для двигателя 5.5 кВт, 380 В?
1. Рассчитаем номинальный ток двигателя: Iн ≈ P / (√3 U cosφ η) ≈ 5500 / (1.732 380 0.85 0.9) ≈ 11.5 А.
2. Выбираем контактор для категории AC-3 (прямой пуск). С учетом пусковых токов (6-10 Iн) и необходимого запаса выбираем контактор с номинальным током для AC-3 не менее 12-16 А. Например, подойдет контактор на 16-20 А (AC-3) с тремя силовыми полюсами и катушкой на 110 В AC. Обязательно в силовую цепь последовательно с контактором устанавливается тепловое реле перегрузки с уставкой, соответствующей току двигателя (11.5 А).
Нужно ли ставить дополнительную защиту на катушку контактора 110 В?
Да, рекомендуется. Для защиты катушки от перегрева при возможных бросках напряжения или заедании якоря, а также для защиты цепи управления, последовательно с катушкой устанавливают предохранитель на номинальный ток, близкий к потребляемому току катушки (указывается в техническом паспорте). Также часто применяется варистор или RC-цепь (снаббер), подключаемые параллельно катушке, для подавления импульсных перенапряжений при ее отключении, которые могут вывести из строя программируемые реле или контроллеры.