Пускатели промышленные
Пускатели промышленные: устройство, принцип действия, классификация и применение
Промышленный пускатель (магнитный пускатель) – это электромагнитный коммутационный аппарат, предназначенный для дистанционного пуска, остановки и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Он является основным компонентом систем управления электроприводом в промышленных установках. Функционально пускатель объединяет в себе силовую часть (контактор) и систему защиты (тепловые реле), а также может комплектоваться дополнительными модулями, такими как кнопки управления, сигнальная арматура и промежуточные реле.
Устройство и принцип действия магнитного пускателя
Конструктивно магнитный пускатель состоит из следующих основных элементов:
- Электромагнитная система: Включает в себя неподвижную часть (магнитопровод с катушкой) и подвижную (якорь). Катушка рассчитана на определенное напряжение управления (переменного или постоянного тока).
- Система контактов:
- Силовые контакты (главные): Предназначены для коммутации силовой цепи двигателя. Имеют нормально-разомкнутое (НО) состояние и рассчитаны на высокие токи.
- Вспомогательные контакты (блок-контакты): Используются в цепях управления, сигнализации и блокировок. Могут быть нормально-разомкнутыми (НО) или нормально-замкнутыми (НЗ).
- Дугогасительная система: Обеспечивает гашение электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, что повышает их износостойкость и безопасность.
- Тепловое реле перегрузки: Подключается последовательно в силовую цепь и защищает двигатель от длительных токовых перегрузок, недопустимого нагрева, а также от обрыва одной из фаз.
- Корпус: Защищает внутренние элементы от пыли, влаги и механических воздействий. Степень защиты обозначается кодом IP.
- Открытое исполнение (IP00): Для монтажа в щитах, шкафах, дополнительной защиты.
- Защищенное исполнение (IP40, IP54): В корпусе, защищающем от пыли и брызг воды.
- Реверсивные пускатели: Два контактора, механически и электрически блокированных для предотвращения одновременного включения, что обеспечивает вращение двигателя в обоих направлениях.
- Со встроенными защитами: Современные пускатели часто интегрируют электронные модули защиты от перегрузки, обрыва фазы, дисбаланса токов, заклинивания ротора.
- Силовая цепь: Трехфазный ввод (L1, L2, L3) через автоматический выключатель (QF) и силовые контакты пускателя (KM1) к двигателю (M). В разрыв двух фаз последовательно включаются биметаллические пластины теплового реле (KK1).
- Цепь управления: Питание фаза (L3) – нормально-замкнутый контакт теплового реле (KK1) – катушка пускателя (KM1) – кнопка «Стоп» (SB1) с нормально-замкнутым контактом – кнопка «Пуск» (SB2) с нормально-разомкнутым контактом – нормально-разомкнутый блок-контакт пускателя (KM1.1), включенный параллельно кнопке «Пуск» – ноль (N).
- Номинальный ток двигателя (Iн.дв): Определяется по паспортной табличке двигателя.
- Категория применения: Для стандартных пусков без реверса и торможения – AC-3. Для тяжелых условий (краны, лебедки) – AC-4.
- Напряжение сети и катушки управления: Напряжение катушки должно соответствовать цепям управления на объекте.
- Количество и тип вспомогательных контактов: Должно быть достаточно НО и НЗ контактов для реализации схем управления, сигнализации и блокировок.
- Климатическое исполнение и степень защиты (IP): Для установки в отапливаемом помещении достаточно IP20, для цехов с пылью и влагой – не ниже IP54.
- Наличие и уставка теплового реле: Ток уставки реле выбирается равным номинальному току двигателя или в диапазоне 1.05-1.1 Iн.дв.
- Софтстартеры (устройства плавного пуска): Обеспечивают плавный разгон и торможение двигателя за счет регулирования напряжения на статоре с помощью симисторов. Снижают пусковые токи, устраняют рывки и гидроудары.
- Частотно-регулируемые приводы (ЧРП): Позволяют не только плавно пускать и останавливать двигатель, но и регулировать его скорость в широком диапазоне, обеспечивая значительную энергоэффективность.
- Гибридные пускатели: Комбинация электромеханического контактора и симисторного блока, где коммутация осуществляется бесконтактно, а в установившемся режиме ток проходит через замкнутые контакты, снижая тепловые потери.
- Сетевые и программируемые реле защиты двигателя: Цифровые устройства с микропроцессорным управлением, обеспечивающие точную настройку характеристик срабатывания, мониторинг параметров (ток, напряжение, cos φ) и связь по промышленным сетям (Modbus, Profibus).
- Визуальный осмотр на отсутствие механических повреждений, следов перегрева, коррозии.
- Очистку от пыли и загрязнений сжатым воздухом.
- Проверку механической части: свободного хода якоря, состояния пружин, легкости движения.
- Контроль износа и состояния контактов. Допустимый износ – не более 1/3 первоначальной толщины. Сильное подгорание требует зачистки или замены контактов.
- Проверку состояния дугогасительных камер.
- Измерение сопротивления изоляции катушки и силовых цепей мегаомметром.
- Проверку срабатывания теплового реле на испытательном стенде.
Принцип действия основан на электромагнитном притяжении. При подаче напряжения на катушку управления создается магнитный поток, который притягивает подвижный якорь к магнитопроводу. Якорь механически связан с контактной системой, в результате чего силовые и вспомогательные контакты изменяют свое состояние (замыкаются или размыкаются, в зависимости от типа). При снятии напряжения с катушки возвратная пружина возвращает якорь в исходное положение, размыкая главные контакты и отключая двигатель.
Классификация и основные характеристики
1. По величине (типоразмеру) и номинальному току
Пускатели классифицируются по величине, которая определяет номинальный рабочий ток главной цепи. Стандартный ряд значений приведен в таблице.
| Величина пускателя | Номинальный ток, Ie (А), при AC-3 | Примерная мощность двигателя при 380В (кВт) |
|---|---|---|
| 00 | 9 — 12 | 4 |
| 0 | 16 — 20 | 7.5 |
| 1 | 25 — 32 | 11 |
| 2 | 40 — 50 | 18.5 |
| 3 | 63 — 80 | 30 |
| 4 | 100 — 125 | 45 |
| 5 | 160 — 200 | 75 |
| 6 | 250 — 315 | 110 |
2. По категории применения (utilization category)
Это ключевой параметр, определяющий условия коммутации и электрическую износостойкость аппарата.
| Категория | Нагрузка | Условия коммутации |
|---|---|---|
| AC-1 | Активная или слабоиндуктивная нагрузка | Коммутация активной мощности, cos φ ≥ 0.95 |
| AC-3 | Пуск и отключение двигателей с КЗ ротором | Пусковой ток 5-7 Ie, отключение при номинальном токе |
| AC-4 | Пуск, торможение противовключением, толчковый режим | Частые коммутации пусковых и тормозных токов (до 8-10 Ie) |
3. По наличию и типу защиты
4. По напряжению катушки управления
Катушки выпускаются на стандартные напряжения переменного тока: 24В, 36В, 110В, 230В, 380В, 400В, 660В и постоянного тока: 24В, 48В, 110В, 220В.
Схемы управления и подключения
Базовая схема управления пускателем с катушкой на 220/380В включает в себя:
При нажатии на кнопку SB2 («Пуск») цепь катушки замыкается, пускатель срабатывает, замыкая силовые контакты и блок-контакт KM1.1. После отпускания кнопки SB2 цепь катушки продолжает питаться через этот блок-контакт (самоподхват). Остановка осуществляется разрывом цепи управления кнопкой SB1 («Стоп»). При срабатывании теплового реле его контакт KK1 в цепи управления размыкается, отключая пускатель.
Выбор промышленного пускателя
При выборе необходимо учитывать следующие параметры:
Современные тенденции и электронные устройства
Традиционные электромеханические пускатели дополняются и вытесняются более совершенными устройствами:
Обслуживание и диагностика
Периодическое техническое обслуживание пускателей включает:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем разница между контактором и магнитным пускателем?
Контактор – это базовый аппарат для частых коммутаций силовых цепей. Магнитный пускатель – это комплектное устройство на основе контактора, дополненное тепловым реле для защиты двигателя от перегрузки и, как правило, имеющее корпус. Пускатель функционально предназначен именно для управления электродвигателями.
Как правильно выбрать тепловое реле для двигателя?
Ток уставки теплового реле должен находиться в диапазоне 1.05 – 1.1 от номинального тока двигателя, указанного на его паспортной табличке. Необходимо учитывать температуру окружающей среды, так как биметаллические реле чувствительны к ней. Для точной настройки в сложных условиях или при частых пусках предпочтительнее использовать электронные реле защиты двигателя.
Почему гудит магнитная система пускателя?
Сильное гудение (вибрация) может быть вызвано несколькими причинами: ослаблением крепления или деформацией магнитопровода, загрязнением или коррозией рабочих поверхностей магнитной системы, низким напряжением на катушке (менее 85% от номинального), механическим заеданием подвижных частей, отрывом короткозамкнутого витка на сердечнике.
Что такое самоподхват (самоподпитка) в схеме управления?
Самоподхват – это схематическое решение, при котором после срабатывания пускателя его катушка продолжает получать питание через собственный нормально-разомкнутый блок-контакт, включенный параллельно кнопке «Пуск». Это позволяет отпустить кнопку пуска и обеспечивает автоматическое отключение при пропадании напряжения (нулевая защита).
Как коммутировать двигатель на 380В в сети 660В?
Для этого применяются пускатели, специально предназначенные для работы в сети 660В. Их катушки управления, как правило, рассчитаны на 220В или 380В, но главные контакты и дугогасительная система имеют соответствующее исполнение. Также возможно использование понижающего трансформатора для питания катушки. Категорически запрещается использовать пускатель на 380В в сети 660В, если это не указано в его технических данных.
Что делать, если пускатель не включается при подаче напряжения на катушку?
Последовательность проверки: наличие напряжения на катушке; целостность катушки (проверка омметром); механическая свобода хода якоря (возможно заедание); состояние контактов кнопок «Стоп»/»Пуск» и блок-контактов в цепи управления; срабатывание и возврат контактов теплового реле.
В чем преимущества и недостатки софтстартера по сравнению с прямым пуском через пускатель?
Преимущества софтстартера: Плавный пуск и остановка, снижение пускового тока в 2-4 раза, увеличение срока службы механических передач и двигателя, снижение нагрузки на сеть. Недостатки: Значительно более высокая стоимость, большие габариты, выделение тепла, невозможность работы в качестве разъединителя (требуется контактор для отключения от сети).