Контакторы 20А

Контакторы на 20А: устройство, классификация, применение и выбор

Контактор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и отключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы. Номинальный ток 20 ампер является одним из наиболее востребованных в низковольтных распределительных сетях и системах управления, что обусловлено балансом между коммутационной способностью, компактностью и стоимостью. Данные аппараты применяются для управления асинхронными электродвигателями, резистивными и индуктивными нагрузками, системами освещения, компрессорами, насосами и другим электрооборудованием.

Устройство и принцип действия контактора 20А

Конструктивно контактор на 20А состоит из следующих основных узлов:

• Магнитная система (электромагнит): Состоит из неподвижной части (сердечник с катушкой) и подвижного якоря. Катушка управления рассчитана на стандартные напряжения переменного (24, 110, 220, 380В) или постоянного тока. При подаче напряжения на катушку якорь притягивается к сердечнику, преодолевая усилие возвратной пружины.
• Контактная система: Включает силовые и вспомогательные контакты. Силовые контакты (главные контакты) рассчитаны на коммутацию тока 20А и обычно имеют мостиковую конструкцию с дугогасительными камерами для обеспечения разрыва электрической дуги. Материал контактов – серебросодержащие композиции (AgSnO2, AgCdO) для обеспечения высокой износостойкости и низкого переходного сопротивления.
• Дугогасительная система: В контакторах на 20А для переменного тока чаще всего применяются деионные решетки из металлических пластин, которые дробят дугу на ряд коротких дуг, способствующих ее быстрому гашению.
• Возвратный механизм: Пружина, возвращающая якорь и контакты в исходное положение при обесточивании катушки.
• Корпус: Изготавливается из дугостойких, не поддерживающих горение материалов (термопласты, термореактивные пластмассы).

Принцип действия основан на преобразовании электрической энергии катушки в магнитную, которая создает силу, притягивающую якорь. Связанный с якорем траверс замыкает силовые и вспомогательные контакты. При снятии напряжения с катушки магнитный поток исчезает, и пружина возвращает систему в исходное разомкнутое состояние.

Классификация и основные технические характеристики

Контакторы на 20А классифицируются по ряду ключевых параметров, определяющих область их применения.

1. По роду тока главной цепи и цепи управления:

• Переменного тока (AC): Наиболее распространенный тип для сетей 230/400В 50Гц. Используются для управления двигателями, освещением, тепловыми установками.
• Постоянного тока (DC): Применяются в специализированных промышленных установках, на транспорте, в системах с аккумуляторным питанием.

2. По количеству полюсов:

• 1-полюсные (1P) – для коммутации однофазных цепей.
• 2-полюсные (2P) – для однофазных цепей с разрывом и фазы, и нейтрали, или для двух фаз.
• 3-полюсные (3P) – стандарт для управления трехфазными асинхронными двигателями и другими трехфазными нагрузками.
• 4-полюсные (4P) – для коммутации трех фаз и нейтрали в системах, где требуется полное отключение.

3. По номинальному рабочему напряению:

• До 230В (1~)
• До 400В (3~)
• До 690В (для специальных серий).

4. По наличию и типу вспомогательных контактов:

• Без вспомогательных контактов.
• С нормально разомкнутыми (NO) контактами.
• С нормально замкнутыми (NC) контактами.
• Комбинированные (например, 1NO+1NC). Вспомогательные контакты используются в цепях сигнализации и блокировок.

5. По категории применения (по ГОСТ, МЭК 60947-4-1):

Это критически важный параметр, определяющий коммутационную способность контактора при различных типах нагрузки.

Категория применения	Тип нагрузки	Условия коммутации для контактора 20А
AC-1	Активная или слабоиндуктивная нагрузка (нагреватели)	Коммутация тока, не превышающего номинальный тепловой ток Ith (20А). cos φ ≥ 0.95.
AC-3	Пуск и отключение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором	Пусковой ток: 6-8 x Iн двигателя. Отключение: ток при номинальной скорости (≈ Iн двигателя). Наиболее распространенная категория для приводов насосов, вентиляторов.
AC-4	Торможение противовключением, реверсирование, толчковый режим асинхронных двигателей	Более тяжелые условия. Коммутация пусковых токов (6-8 x Iн) при неподвижном или медленно вращающемся роторе.
AC-5a	Коммутация цепей управления электромагнитами	Коммутация высоких индуктивных токов.
AC-6a	Коммутация ламп накаливания	Учет броска тока холодной нити (10-15 x Iн).
AC-7	Коммутация индуктивной нагрузки бытового назначения (маломощные двигатели в бытовых приборах)	cos φ = 0.4 — 0.8.

Важные сопутствующие характеристики:

• Номинальный рабочий ток (Ie): 20А при заданном напряжении и категории применения (например, 20А AC-3 при 400В).
• Механическая износостойкость: Количество циклов ВКЛ-ВЫКЛ без электрической нагрузки (обычно от 10 до 30 млн для современных моделей).
• Коммутационная износостойкость: Количество циклов под нагрузкой (зависит от категории: для AC-3 – сотни тысяч, для AC-4 – десятки тысяч).
• Напряжение и частота питания катушки: Широкий диапазон, часто с возможностью переключения или универсальные катушки (AC/DC).
• Климатическое исполнение и степень защиты (IP): Обычно IP00 (для установки в щиты) или IP20/IP40 (для открытого монтажа).

Схемы подключения и монтаж

Типовая схема управления трехполюсным контактором на 20А для пуска трехфазного двигателя включает:

• Силовая часть: Трехфазное питание (L1, L2, L3) через автоматический выключатель (защита от КЗ) и тепловое реле (защита от перегрузки) подается на входные клеммы контактора (1L1, 3L2, 5L3). С выходных клемм (2T1, 4T2, 6T3) питание подается на электродвигатель.
• Цепь управления: Питание катушки (А1-А2) осуществляется через цепь кнопочного поста («Пуск»-«Стоп») и нормально замкнутые контакты теплового реле. Самоблокировка реализуется путем шунтирования кнопки «Пуск» нормально разомкнутым вспомогательным контактом (13NO-14NO) контактора.

Требования к монтажу:

• Установка на вертикальную, плоскую, невибрирующую поверхность.
• Соблюдение зазоров для вентиляции и охлаждения, указанных в инструкции.
• Использование проводов соответствующего сечения (для 20А – не менее 2.5-4 мм² по меди, в зависимости от условий прокладки).
• Надежное затягивание клемм с рекомендуемым моментом.
• При частых коммутациях (более 300 вкл/час) необходимо учитывать снижение коммутационной способности.

Сравнение с аппаратами близкого класса

Параметр	Контактор 20А	Магнитный пускатель	Твердотельное реле (ТТР) 20А	Автоматический выключатель 20А
Основная функция	Частая дистанционная коммутация	Коммутация + защита двигателя (с тепловым реле)	Бесшумная и быстрая коммутация, часто для фазового управления	Защита цепи (КЗ, перегрузка) + нечастая ручная коммутация
Износостойкость	Очень высокая (механическая)	Высокая	Практически неограниченная	Низкая (десятки тысяч циклов)
Скорость срабатывания	10-50 мс	10-50 мс	≤10 мс	50-100 мс и более
Гашение дуги	Дугогасительная камера	Дугогасительная камера	Отсутствует	Дугогасительная решетка
Чувствительность к перегрузкам	Нет (требует внешней защиты)	Есть (через тепловое реле)	Низкая (требует внешнего радиатора и защиты)	Есть (встроенная)
Потребление вкл. состояния	Есть (катушка 3-10 Вт)	Есть (катушка 3-10 Вт)	Практически нет (несколько мВт на входе)	Нет

Области применения контакторов на 20А

• Управление электроприводами: Насосы систем водоснабжения и отопления, вентиляторы и кондиционеры, компрессоры, станки с маломощными двигателями (до 11 кВт при 400В 3~).
• Коммутация осветительных сетей: Управление группами прожекторов, уличным освещением, рекламными конструкциями через системы автоматики или фотореле.
• Тепловое оборудование: Управление ТЭНами электрических котлов, печей, сушильных установок.
• Системы автоматизации зданий (АСУЗ): В качестве исполнительных устройств для включения/выключения нагрузок по сигналу от контроллеров.
• Компенсация реактивной мощности: В составе конденсаторных установок УКРМ для ступенчатого подключения батарей конденсаторов.

Критерии выбора контактора на 20А

1. Определение типа нагрузки и категории применения: Для двигателя – AC-3 или AC-4 (если требуется реверс/торможение), для ТЭНов – AC-1, для ламп – AC-5.
2. Количество полюсов: Для трехфазной сети – 3 или 4 полюса, для однофазной – 1 или 2 полюса.
3. Номинальное напряжение главной цепи: 230В или 400В.
4. Напряжение катушки управления: Должно соответствовать напряжению цепи управления (24В, 220В и т.д.).
5. Наличие и количество вспомогательных контактов: Для схем самоблокировки и сигнализации необходимы минимум 1NO.
6. Степень защиты (IP): Для открытого монтажа – не ниже IP20, для щитовой установки – IP00.
7. Бренд и серия: Предпочтение следует отдавать продукции известных производителей (ABB, Schneider Electric, Siemens, Eaton, IEK, КЭАЗ, DEKraft), имеющей полную техническую документацию и сертификаты.
8. Возможность установки дополнительных аксессуаров: Присоединяемые контактные группы, механические блокировки для реверсивных схем, ограничители перенапряжения для катушек.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается контактор от магнитного пускателя?

Магнитный пускатель – это конструктивное развитие контактора. Фактически, это контактор на 20А (или другой номинал), встроенный в оболочку, часто уже укомплектованный тепловым реле и кнопками управления. Таким образом, пускатель является готовым узлом для управления двигателем, в то время как контактор – базовый модуль для построения различных схем.

Можно ли использовать контактор 20А AC-3 для коммутации ламп накаливания общей мощностью 4.5 кВт в однофазной сети 230В?

Ток нагрузки составит I = P/U = 4500 / 230 ≈ 19.6А. Хотя по току контактор подходит, категория AC-3 не предназначена для ламп. Необходимо использовать контактор категории AC-5a или выбрать аппарат с запасом по току для AC-1 (например, на 25-32А), так как пусковой ток ламп накаливания может в 10-15 раз превышать рабочий, что приведет к интенсивному подгоранию и свариванию контактов, рассчитанных на двигательную нагрузку.

Почему контактор гудит после включения?

Сильный гул (гудение) переменного контактора свидетельствует о проблемах в магнитной системе: ослабление крепления сердечника, его деформация, загрязнение рабочих поверхностей, неполное притяжение из-за низкого напряжения на катушке (ниже 85% от номинала), обрыв или межвитковое замыкание в короткозамкнутом витке на сердечнике (если он предусмотрен). Это явление приводит к перегреву катушки и повышенному износу. Аппарат требует проверки и замены.

Как правильно подобрать тепловое реле к контактору на 20А для защиты двигателя?

Тепловое реле должно иметь тот же типоразмер и номинальный ток, что и контактор (например, серия на 20А). Уставка реле регулируется в диапазоне, соответствующем номинальному току защищаемого двигателя (например, 8-12А для двигателя 5.5 кВт 400В). Желательно выбирать реле с функцией компенсации температуры окружающей среды и с контактом для отключения катушки контактора (95-96 NC).

Что такое контактор с ручным/автоматическим возвратом?

Обычный контактор имеет автоматический возврат: при пропадании питания катушки он гарантированно размыкается. Контакторы с ручным возвратом (или бистабильные) имеют специальный механизм, фиксирующий якорь во включенном положении даже после снятия импульса с катушки. Для их отключения требуется подача импульса на вторую, отключающую катушку, или механическое воздействие. Применяются в схемах АВР, где требуется сохранить состояние после исчезновения управляющего сигнала.

Как проверить исправность контактора 20А мультиметром?

1. Проверка катушки: Измерить сопротивление катушки (A1-A2). Оно должно быть в пределах от десятков Ом (для катушек 24В) до килоомов (для катушек 380В). Обрыв или короткое замыкание указывают на неисправность.
2. Проверка силовых контактов: При отключенном аппарате, вручную нажать на якорь (имитировать включение). Измерить сопротивление между силовыми клеммами (1L1-2T1 и т.д.). Оно должно стремиться к нулю (единицы миллиом). В отжатом состоянии – бесконечность.
3. Проверка вспомогательных контактов: Аналогично, проверить соответствие состояния контактов (NO/NC) в отключенном и принудительно включенном состоянии.

Можно ли коммутировать контактором на 20А постоянный ток (DC)?

Стандартные контакторы для переменного тока (AC) не предназначены для коммутации постоянного тока той же величины. Гашение постоянной дуги требует принципиально иных, более сложных дугогасительных систем (с сильными магнитами для растягивания дуги). Для коммутации постоянного тока 20А необходимо выбирать специализированные контакторы постоянного тока (DC), имеющие соответствующие характеристики и маркировку.