Управление электромагнитными аппаратами

Электромагнитные исполнительные устройства: виды и применение

На производстве и в быту активно применяется автоматизация. Для этого используют исполнительные устройства различных типов, гидравлические, пневматические и электрические. Такие устройства включают, отключают, изменяют режим работы механизмов, систем и устройств. В этой статье мы рассмотрим некоторые электромагнитные исполнительные устройства.

Содержание статьи

Исполнительные устройства

Для приведения в движение различных механизмов используют электродвигательные и электромагнитные исполнительные механизмы. Для примера электродвигатели используют для автоматического или полуавтоматического управления задвижками, т.н. запорной арматурой на трубопроводах, как газовых, пневматических, водоснабжения и прочего.

Принцип действия электромагнитного исполнительного устройства заключается в совершении работы магнитным полем по перемещению сердечника связанного с исполнительными механизмами.

Общее устройство

Если рассмотреть электромагнитные исполнительные устройства в общем виде, то оно состоит из:

2. Магнитного сердечника.

3. Связанных рабочих механизмов и систем.

Под катушкой подразумевается электромагнитное устройство – катушка, намотанная на оправке медным проводом, внутри которой расположен сердечник. Другое название – соленоид. Такое же устройство имеет реле.

Снаружи соленоида может располагаться магнитопровод, т.н. ферромагнитное ярмо, он нужен для усиления и направления магнитных сил.

Когда по катушке протекает электрический ток, появляется магнитное поле, металлические элементы исполнительной части (якорь или сердечник) втягиваются и выполняется определенная работа. Таким образом, электрический ток преобразовывается в поступательное движение, а такие исполнительные устройства можно назвать поступательным электроприводом.

Стоит отметить, что промышленность изготавливает как устройства для работы в цепях постоянного тока, так и переменного. В принципе в цепях переменного тока широко используются электромагнитные исполнительные устройства, которые содержат выпрямители в своей конструкции. Это связано с тем, что у электромагнитов постоянного тока развивают большее тяговое усилие и имеют большую стабильность при тех же размерах, чем электромагнит переменного тока, а также дешевле в изготовлении.

Также стоит отметить, что большинство представителей электромагнитного привода ограничены двумя конечными положениями сердечника, типа «включено»/«выключено».

Давайте рассмотрим, где встречаются такие исполнительнее устройства, начнем с того, что встречается в быту чаще всего, затем рассмотрим промышленные исполнения.

Втягивающее реле стартера ДВС

В автомобилях для запуска двигателя используют стартер – мощных электропривод постоянного тока. При этом есть две задачи, которые нужно решить для его работы:

1. Стартер – это довольно мощный электродвигатель, его мощность, в зависимости от запускаемого ДВС может различаться от 0.5 кВт на скутерах и легких мотоциклах до 10 кВт на спецтехнике с дизельными двигателями. Такая мощность нужна, чтобы создать достаточный момент, чтобы провернуть коленвал двигателя.

Отсюда возникает проблема пропустить ток такой величины, для этого можно использовать реле, но в реальности делается все несколько иначе, позже мы рассмотрим этот вопрос.

2. Стартер приводит в движение ДВС путем вращения маховика, на котором надет венец – зубчатое кольцо. Стартер соединяется с маховиком с помощью бендикса (это обгонная муфта), он нужен для того, чтобы предотвратить передачу вращательного момента от ДВС на вал стартера.

Когда вы включаете цепь питания стартера, бендикс соединяется с зубцами венца маховика и начинает вращать его, когда двигатель завелся и вы отключаете цепь стартера – он возвращается в исходное положение.

Чтобы решить эти две проблемы одним устройством, на стартере устанавливают втягивающее реле. Во-первых, это реле замыкает силовые контакты (1), через которые и протекает пусковой и рабочий токи стартера. Во-вторых, с подвижной частью реле соединена специальная тяга (2), которая выталкивает бендикс (3) и, с помощью пружины (4), возвращает его обратно.

Электромагнитный замок

Электромагнитный замок позволяет реализовать различные системы безопасности, автоматического отпирания дверей при приближении хозяина или при считывании значения RFID метки, NFC или по другим технологиям связи и идентификации.

Для примера рассмотрим характеристика одного из вариантов. Это электромеханическая защелка.

Технические характеристики довольно интересны, она выдерживает усилие до 1000 кг, при потребляемом токе в 0.32А и напряжении в 12В, это чуть больше 4Вт мощности. Подобные замки пригодятся для организации СКУД или проектов умного дома.

Встречаются и другие варианты электромагнитных замков, работающих на том же принципе.

Электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан это устройство, предназначенное для управления потоком жидкостей или газов, которое приводится в действие электрически и которое также может быть установлено в удаленных или недоступных местах или подвергаться неблагоприятным условиям работы.

Электромагнитные клапаны могут управляться простыми электрическими переключателями, датчиками, часами или любыми другими устройствами, которые включают или отключают электрическую цепь.

В трубопроводах устанавливаются клапана для контроля прохождения рабочей среды (газа или жидкости). Они бывают нормально-открытыми (пропускают жидкость/газ, когда напряжение не подано) и нормально-закрытыми (пропускают только когда напряжение подано).

При этом нормально-закрытые клапана зачастую конструктивно выполнены с упругой фиксацией, что позволяет избежать повреждения трубопровода при резком изменении давления, т.е. он слегка пропускает рабочую среду, для компенсации резкой смены давления.

При этом в трубопроводах большого давления электромагнитный клапан управляет открытием не основного трубопровода, а пневмо- или гидросистемы, которая отпирает основную силовую часть запорной арматуры.

Таким образом, можно организовать регулировку степени открытия задвижки или крана. Реализация достаточно проста – попеременное открытие подачи в камеру прямого или обратного хода управляющего вещества (пневматики или гидравлики).

На рынке представлен широкий выбор электромагнитных клапанов для различных применений, от нефтехимической до автомобильной. Учитывая это разнообразие, существуют разные способы их классификации.

По принципу действия их различают:

прямого действия, срабатывают по нулевом перепаде давления;

пилотные (непрямого действия), которые срабатывают при минимальном перепаде давления.

запорные (2/2 ходовые);

распределяющие трехходовые (3/2 ходовые);

переключающие клапаны (2/3 ходовые).

Пилотный электромагнитный клапан

Ниже изображена схема нормально-закрытого клапана.

Когда питание катушки не подаётся, клапан остаётся в закрытом положении. Поршень или мембрана под давлением пружины плотно прижаты к своему седлу.

Когда подключают питание к катушке, то возникающие силы противодействуют пружине и клапан открывается. Учтите, что в описании опущен ряд подробностей, которые не касаются электричества.

Ниже изображен нормально-открытый клапан.

Когда напряжение на катушку не подано – он открыт, а когда вы подаете напряжение, он закрывается, этот, как и предыдущий клапан чтобы поддерживать в рабочем состоянии нуждается в удержании питающего напряжения на катушке.

Кроме питания, нужно еще и помнить, о том, что они срабатывают только при перепаде давлений. Может использоваться в отоплении, водоснабжении, пневматических системах.

Электромагнитный клапан прямого действия

Главным отличием является то, что для его открытия/закрытия не нужен перепад давления до и после клапана. Это значит, что могут использоваться как в трубопроводах с давлением и без давления – слив жидкости с емкостей, ресиверов. В них обычно давление слишком маленькое, либо отсутствует.

Бистабильный клапан

Другое название бистабильного клапана – импульсный. Для удержания в открытом/закрытом состояния не требуется удержание управляющего напряжения. Для переключения состояний подают импульс напряжения определенной полярности. Работают в цепях постоянного тока.

Для работы таких клапанов требуется перепад давлений.

Электромагнитный или соленоидный клапан является надежной трубопроводной арматурой с большим ресурсом работы (порядка миллиона переключений).

К тому же отличаются высоким быстродействием (30-500 мс, в зависимости от диаметра), чего не могут обеспечить задвижки, приводящиеся в движение от электродвигателя. Кроме того не требует такого обслуживания и регулярной наладки, установки концевых выключателей как те же задвижки.

Двухходовой клапан является наиболее распространенным типом электромагнитного клапана; Он имеет одно входное и одно выходное соединение и регулирует поток жидкости в одной линии. Он может быть прямого действия или пилотного, в зависимости от мощности системы. Каждый из них может быть «нормально закрытым» или нормально открытым».

Трехсторонний клкпан. У них одно впускное соединение и два разных выпускных патрубка. По сути, они представляют собой комбинацию «нормально закрытого» и «нормально открытого» двухходового клапана в едином корпусе и с одной катушкой. Большинство из них относятся к типу «с пилотным управлением».

Эти клапаны в основном используются в промышленных холодильных установках и в системах кондиционирования воздуха, для рекуперации тепла, для повышения производительности компрессоров и для размораживания горячим газом.

Четырехходовой клапан. Их также называют реверсивными клапанами. Его используют почти исключительно в тепловых насосах, чтобы выбрать цикл охлаждения или нагрева, в зависимости от требований. Эти клапаны имеют три выхода и один общий вход.

Тепловой насос — это центральный кондиционер с обратимым циклом. Летом хладагент поглощает тепло изнутри дома и выводит его наружу. Зимой цикл меняется на противоположный: хладагент поглощает тепло извне и выпускает его в дом. Конденсатор и испаритель вынуждены поменять местами функции, меняя направление потока хладагента, и четырехходовой клапан заботится об этом.

Электромагнит

Электромагниты широко используются в металлургии, на производстве и свалках. Это отличный вариант для подъема и переноса металлолома и металлических изделий.

Различают такие виды электромагнитов:

нейтральные электромагниты – работают от постоянного тока;

поляризованные электромагниты, работают при наличии двух независимых магнитных потоков – рабочего и поляризирующего;

электромагнит переменного тока – характерен пульсирующий магнитный поток от нуля до максимума, вибрации якоря.

Как и некоторые типа электродвигателей отличаются включение обмоток:

последовательным, когда обмотки выполняются толстым проводом с малым количеством витков;

параллельным, когда обмотки выполняются тонким проводом и большим количеством витков.

Так и по режиму работы:

Заключение

Электромагнитный привод – быстродействующий и дешевый вариант исполнительных механизмов. Также в большинстве своем обладает большей долговечностью, чем электродвигательный привод, по причине отсутствия вращающихся рабочих частей, редукторов.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

• Справочник электрика
  • Бытовые электроприборы
  • Библиотека электрика
  • Инструмент электрика
  • Квалификационные характеристики
  • Книги электрика
  • Полезные советы электрику
  • Электричество для чайников
• Справочник электромонтажника
  • КИП и А
  • Полезная информация
  • Полезные советы
  • Пусконаладочные работы
• Основы электротехники
  • Провода и кабели
  • Программа профессионального обучения
  • Ремонт в доме
  • Экономия электроэнергии
  • Учёт электроэнергии
  • Электрика на производстве
• Ремонт электрооборудования
  • Трансформаторы и электрические машины
  • Уроки электротехники
  • Электрические аппараты
  • Эксплуатация электрооборудования
• Электромонтажные работы
  • Электрические схемы
  • Электрические измерения
  • Электрическое освещение
  • Электробезопасность
  • Электроснабжение
  • Электротехнические материалы
  • Электротехнические устройства
  • Электротехнологические установки

Кнопки управления электромагнитными аппаратами

Разглядим аппараты, используемые для пере­ключений в цепях управления неизменного и переменного тока напряжением до 500 в.

Командоаппараты находят обширное применение при дистан­ционном управлении электронными машинами и аппаратами и. в схемах автоматизации электропривода. Зависимо от уст­ройства и деяния включающих и переключающих контактов командоаппараты можно поделить на два типа:

а-командоаппараты кнопочного управления

б-командоаппараты крутящиеся

Кнопочные командоаппараты используются при ручном и дистанционном управлении, а крутящиеся командоаппараты — при дистанционном и автоматическом управлении.

Командоаппараты могут приводиться в действие ручным либо ножным приводом (кнопки управления, универсальные переключатели командоконтроллеры); электронным приводом (командоконтроллеры) и рабочей машиной (путные и конечные выключатели).

Кнопки управления используются для дистанционного управления электромагнитными аппаратами (контакторами, реле, магнитными пускателями и т. п.).

Кнопки управления состоят из 1-го либо нескольких кнопоч­ных частей. В кнопочный элемент входят контактное устройство и штифт (кнопка), механически связанный с контактным устрой­ством. Головки штифтов (кнопок) для удобства обслуживания снабжаются надписями: «пуск», «стоп», «вперед», «назад» и другими, окрашиваются в разные цвета (кнопка «стоп» — обычно в крас­ный).

На рис. 1 показан кнопочный элемент устройства управле­ния, который состоит из 1-го замыкающего и 1-го размыкаю­щего контактов, электрически не связанных меж собой.

Замыкающим, именуется электронный контакт, который при отсутствии напряжения в цепи управляющей катушки или механического воздействия остается разомкнутым;

Размыкающим назы­вается электронный контакт, который при отсутствии напря­жения в цепи управляющей катушки либо отсутствии механического воздействия на него является замкнутым.

При нажатии на головку кноп­ки 1 («стоп») движение кнопки передается стержню 2, который размыкает подвижным контактом 3 цепь, проходящую по подвижно­му и недвижному контакту 4. Когда кнопку отпускают, пружина 5 возвращает ее в исходное положение.

При нажатии накнопку «пуск» подвижной контакт замыкает кон­такты электронной цепи; при нажатии на кнопку «стоп» под­вижной контакт размыкает цепь. Пружины, насаженные на штифты, возвращают кнопки в исход­ное положение.

Для выбора кнопок управления следует найти необхо­димое выполнение по методу защиты (открытое, защищенное, пыленепроницаемое, взрывозащищенное), а потом по числу штиф­тов (одно, 2-ух, трехштифтовые); следует сделать выбор контак­тов по величине допустимого длительного тока нагрузки (который не превосходит 15 а), по величине допустимого тока, раз­рываемого в индуктивной цепи (до 20 а), по величине допустимого тока включения (не выше 60 а).

Электрические аппараты ручного и дистанционного управления

Классификация электрических аппаратов. Электрическими аппаратами (ЭА) называются электротехнические устройства, предназначенные для управления потоами энергии информации, а также режимами работ, контроля и защиты технических т электротехнических систем и их компонентов.

По рабочему напряжению они делятся на аппараты низкого ( до 1000 В) и высокого (свыше 1000 В)

Аппараты низкого напряжения выполняют функции коммутации и защиты электрических цепей и устройств (АВ, контакторы, пускатели, реле, выключатели, кнопки управления, тумблеры)

Аппараты высокого напряжении подразделяются на коммутационные (выключатели, выключатели нагрузки ,разъединители), измерительные ( измерительные трансформаторы тока и измерительные трансформаторы напряжения) компенсирующие (шунтирующие реакторы) комплектные распределительные устройства.

По своему исполнению аппараты подразделяются на электромеханические, статические и гибридные)

В электромеханических обязательно наличие подвижной части.

Статические строятся с использованием полупроводниковых и магнитные элементов и устройств. Гибридные представляют собой комбинацию статических и эектромеханических устройств.

Электрические аппараты классифицируются:

• По значению рабочих токов – слаботочные до 5 А,сильноточные – свыше 5 А;
• По роду тока – аппараты постоянного ипеременного тока;

Просмотр содержимого документа
«Электрические аппараты ручного и дистанционного управления»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ РУЧНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Классификация электрических аппаратов. Электрическими аппаратами (ЭА) называются электротехнические устройства, предназначенные для управления потоами энергии информации, а также режимами работ, контроля и защиты технических т электротехнических систем и их компонентов.

По рабочему напряжению они делятся на аппараты низкого ( до 1000 В) и высокого (свыше 1000 В)

Аппараты низкого напряжения выполняют функции коммутации и защиты электрических цепей и устройств (АВ, контакторы, пускатели, реле, выключатели, кнопки управления, тумблеры)

Аппараты высокого напряжении подразделяются на коммутационные (выключатели, выключатели нагрузки ,разъединители), измерительные ( измерительные трансформаторы тока и измерительные трансформаторы напряжения) компенсирующие (шунтирующие реакторы) комплектные распределительные устройства.

По своему исполнению аппараты подразделяются на электромеханические, статические и гибридные)

В электромеханических обязательно наличие подвижной части.

Статические строятся с использованием полупроводниковых и магнитные элементов и устройств. Гибридные представляют собой комбинацию статических и эектромеханических устройств.

Электрические аппараты классифицируются:

По значению рабочих токов – слаботочные до 5 А,сильноточные – свыше 5 А;

По роду тока – аппараты постоянного ипеременного тока;

По частоте рабочего напряжения- с нормальной до 50 Гц, повышенной от 00 до 10000 Гц.

Кнопки управления. Кнопки управления различают по размрам- нормальные и малогабаритные, по числу замыкающих и размыкающих контактов, по величине и роду тока и напряжении. Две, три и более кнопок, смонтированных в одном корпусе, образуют кнопочную станцию.

Ключи управления( универсальные переключатели) Эти аппараты имею два и более фиксированных положений рукоятки управления и несколько замыкающих и размыкающих контактов.

Командоконтроллеры – представляют собой аппараты для коммутации нескольких маломощных электрических цепей с управлением от рукоятки или педали с несколькими положеиями.

К силовым коммутационным аппаратам с ручным управлением относятся:

Рубильники, представляют собой простые коммутационные аппараты, предназначенные для неавтоматического нечастого замыкания и размыкания силовых электрических цепей постоянного и переменного тока напряжением до 500 В и током до 5000 А

Пакетные выключатели представляют собой разновидность рубильников, отличающихся тем, что контактная система набирается из отдельных пакетов по числу полюсов. Пакет состоит из изоляторов. В пазах которого находятся неподвижный контакт с винтовыми выводами для подключения проводов и пружинный подвижный контакт с устройств искрогашения.

Контроллеры являются многопозиционными электрическими аппаратами с ручным или ножным приводом для коммутации силовых цепей. Силовые контроллеры бываю двух видов: кулачковые и магнитные. Кулачковые контроллеры характеризуются тем, что размыкание и замыкание их контактов обеспечивается смонтированными на барабане кулачками, поворот которых осуществляется с помощью рукоятки.

Магнитные контроллеры представляют собой коммутационное устройство, в состав которого входят командоконтроллер и силовые электромагнитные аппараты- контакторы. Командоонтроллер с помощью своих контактов управляет катушками контакторов, которые уже своими контактами коммутируют силовые цепи двигателей.

Автоматические выключатели. Автоматические выключатели низкого напряжения представляют собой многоцелевой электрический аппарат для нечастой коммутации электрических цепей и их автоматической защиты при аварийных режимах-к.з., перегревов, изменении направления тока. Для осуществления защиты АВ снабжаются расцепителями, которые срабатывают при аварийных режимах. По принципу своего действия расцепители бывают электромагнитными, тепловыми и полупроводниковыми.

К силовым аппаратам дистанционного управления относятся контакторы и магнитные пускатели.

Магнитный пускатель представляет собой специализированный аппарат, предназначенный для пуска, остановки и реверса асинхронных двигателей.

— по назначению – нереверсивные и реверсивные;

— наличию или отсутствию тепловых реле и кнопок управления;

— степени защиты от воздействия окружающей среды;

-уровням коммутируемых токов;

— рабочему напряжению главной цепи.

Бесконтактные пускатели представляют собой полупроводниковые устройства, обычно тиристорные, которые предназначены для управления двигателями и отличаются теми же, что и контакторы. Они позволяют ограничивать пусковые тока двигателей или их моменты при пуске и получили название «мягкие пускатели».

Контактор представляет собой электромагнитный аппарат с дистанционным управлением, предназначены для частых коммутаций силовых цепей.

Контакторы различают по:

— роду тока коммутируемой цепи (постоянного, переменного, постоянного и переменного);

— количеству главных контактов(одно-двух и многополюсные);

— роду тока цепи катушки ( с управлением напряжением постоянного и переменного тока);

-номинальным току и напряжению коммутируемых цепей;

— конструктивному исполнению ( с механическими контактами и бесконтактными)

Реле представляет собой слаботочные аппараты, предназначенные для использования в схемах управления, автоматики защиты и сигнализации разнообразных установок, а также коммутации электрических цепей. Они используются в качестве коммутационных аппаратов, датчиков тока, напряжения и мощности, промежуточных элементов для передачи команд одной цепи в другую и размножения сигналов, датчиков времени и различных физических переменных и технологических параметров.

Дистанционное управление в электроэнергетике

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 03.03.2019 2019-03-03

Статья просмотрена: 1330 раз

Библиографическое описание:

Дягилев, А. А. Дистанционное управление в электроэнергетике / А. А. Дягилев, С. В. Мелехина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 9 (247). — С. 92-94. — URL: https://moluch.ru/archive/247/56864/ (дата обращения: 03.12.2020).

В настоящее время все больше появляется устройств, работающих дистанционно — так называемых «умных» устройств. Их главными функциями является дистанционное управление (в простейшем случае включение и отключение) какого-либо оборудования.

Используемые в электроэнергетике передовые цифровые технологии позволяют получить ощутимый системный эффект за счет построения более совершенных модулей управления различными технологическими процессами.

Само по себе дистанционное управление — это передача управляющего сигнала от оператора к объекту управления, который расположен на определенном расстоянии. Чаще всего используется, когда доступ к объекту управления невозможен по каким-либо причинам или нежелателен, а также когда объект находится в движении.

В области электроэнергетики дистанционное управление — это управление на расстоянии отдельными элементами энергетической системы (агрегатами, аппаратами, механизмами) при помощи механических связей, а также при помощи электромагнитных устройств постоянного тока или тока промышленной частоты. [1]

Все системы дистанционного управления можно разделить по типу канала связи на механический и электрический.

Для механического канала характерно управление объектами, расположенными на определенном расстоянии друг от друга и для их управления необходима мгновенная реакция. Данный вид связи характерен для работы автомобилей, самолетов и так далее. А электрический канал можно подразделить на проводной, радиоканал, ультразвуковой, инфракрасный.

Можно выделить два вида управления. Это дистанционное управление и местное.

Под местным понимается управление выключателями с помощью командных аппаратов, которые расположены на приводе или на близком расстоянии от него. Главное преимущество местного управления — это простое устройство и принцип действия (по сравнению с дистанционным управлением).Одно из применений дистанционного оборудования это управление работой электрическими выключателями.

В электроэнергетике допускается местное управление для электрооборудования, которое проще в управлении и эксплуатация представляет наименьшую опасность для жизни человека (например-некоторыми типами вакуумных выключателей). Дистанционное управление логичнее применять для взрывоопасного оборудования (например, масляных выключателей).

Аппарат дистанционного управления — это электромагнитные коммутационные устройства для включения или отключения которых используются специальные командные аппараты (это кнопки, ключи и переключатели). Расположить эти аппараты можно на некотором расстоянии от самих аппаратов дистанционного управления, что и позволяет управлять ими дистанционно.

Для управления высоковольтными выключателями со щита управления подается сигнал на схему управления включить или отключить при помощи нажатия соответствующей кнопки. Расположение щита управления относительно управляемых включателей может быть в радиусе нескольких сотен метров.

Щит управления электроустановки необходим для централизованного управления и контроля работы электрооборудования. На нем располагают переключатели, рубильники, лампы и т. д. Для информирования рабочего персонала об изменении режимов работы электрооборудования на щите управления располагают различные устройства сигнализации. Данные устройства можно разбить на несколько групп:

− устройства сигнализации положения коммутационных аппаратов;

− устройства сигнализации действия автоматики;

Название сигнализирующих устройств отображает их функциональное применение.

Контролировать положение выключателей можно при помощи специальных контрольных ламп или светодиодов. При помощи цветового обозначения (свечение красного сигнала, когда включатель включен и зеленого, когда выключен).

Главное преимущество дистанционного управления в том, что диспетчер может управлять выключателями на значительном расстоянии, непосредственно с рабочего места через аппаратуру по каналам связи или при помощи микропроцессорных устройств РЗА (релейной защиты и автоматики) так называемой локальной сети.

Для дистанционного управления в установках низкого напряжения (электроустановках до 1000 В) в качестве аппаратов, которые могут быть использованы для дистанционного управления в установках низкого напряжения, служат автоматические воздушные выключатели и контакторы различных видов и исполнения.

В большинстве случаев контакторы используются для цепей управления электродвигателями. Служат для ускорения, торможения, блокировки двигателями.

Контактор представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных коммутаций силовых цепей двигателей. Контакторы различаются по роду тока коммутируемой цепи, числу главных контактов (одно-, двух- и многополюсные), роду тока цепи катушки (управление постоянным или переменным токами), номинальным току и напряжению коммутируемых цепей, конструктивному исполнению и другим признакам. [2]

Существует и другой аппарат, предназначенный главным образом для управления трехфазными асинхронными двигателями, т. е. для их подключения к сети, отключения, обеспечения тепловой защиты и сигнализации о режимах работы — это магнитный пускатель. Их используют как мощные коммутационные аппараты для включения мощных нагрузок однофазных на 220В и трехфазных на 380В. Они позволяют вам дистанционно при помощи различных кнопок включать и отключать мощные нагрузки. Это не только электрические двигатели, но и уличное освещение, обогреватели и т. д.

Важную роль в процессе управлении играют устройства релейной защиты и автоматики. Они связаны с цепями управления коммутационных аппаратов (контакторов, пускателей, высоковольтных выключателей и др.) и служат для воздействия на них (отключения или включения).

В области электроэнергетики дистанционное управление электрооборудованием является одной из важных задач. В настоящее время широко применяются различные комплексы дистанционного контроля, учета и управления оборудования не только для маломощных приборов, но и для крупных электростанций.

Например, в последнее время большой популярностью пользуются дистанционные выключатели освещения в доме, квартире. Система «Умный дом» приобрела большую популярность и пользуется спросом. Эта высокотехнологичная система, которая позволяет объединить вместе все домашние коммуникации. Пользователь имеет возможность настроить работу всего оборудования в доме по своему желанию. Может дистанционно управлять системой освещения, водопровода, отопления работой кондиционера и даже работой всех розеток по отдельности. С каждым годом система становится все доступнее для разных классов населения.

Развитие интернет-технологий также позволяет использовать дистанционное управление. В настоящее время появляются специальные программы при помощи, которых человек может управлять электрооборудованием. При помощи обычного сотового телефона (смартфона) с использованием wi-fi сети можно управлять как бытовыми приборами, так и крупными объектами производственных комплексов.

Контролирование работы устройств можно осуществлять с помощью специальных приложений, где отображаются как на щите управления состояния работы системы в данный момент. Так же пользователю могут приходить смс оповещения, например об аварийных режимах работы того или иного оборудования. Таким образом, пользователь будет иметь возможность дистанционно узнавать о проблемах и решать появившееся вопросы, не выезжая на место расположения электрооборудования, что существенно упрощает процесс управления.

Дистанционное управление применяется также для управления оборудованием крупных подстанций.

Например, используются автоматизированные программные переключатели АПП в телеуправлении оборудованием. Данная система недавно была введена в эксплуатацию на ПС 500 кВ Щёлоков Тюменской области. [3]

АПП — это представленная в виде компьютерного алгоритма последовательность действий при переключениях, включающая проверку эксплуатационного состояния оборудования, формирование и реализацию команд телеуправления оборудованием из диспетчерского центра и центра управления сетями Сетевой компании, а также контроль правильности их исполнения в автоматическом режиме. [3]

То есть диспетчер в зависимости от задачи запускает ту или иную программу на выполнении. Таким образом, персоналу нет необходимости производить ряд сложных переключений. Происходит обмен информацией по каналам связи между диспетчером и подстанцией. Данный процесс имеет свои плюсы:

1. персоналу нет необходимости производить ряд сложных переключений (снижается влияние человеческого фактора и ошибок персонала);
2. длительность выполнения включения или выключения электрооборудования резко сокращается, что в свою очередь снижает затраты;
3. ликвидация нарушений аварийной работы энергосистемы с минимальным риском для персонала.

Так как работа в области электроэнергетики чрезвычайно опасна, дистанционное управление позволяет решить эту проблему. Персоналу нет необходимости контактировать с мощными и опасными для жизни электроустановками. Все необходимые переключения производятся дистанционно. Но у данного способа управления есть один существенный недостаток — это его цена.

С развитием технологического процесса будет появляться все больше возможности для перевода всего управления и контроля в электроэнергетике на дистанционное управление.

Аппаратура ручного управления

Аппаратура ручного управления

В простых электрических цепях для контроля их работы обычно используется аппаратура ручного управления. Примерами простой электрической цепи являются сети освещения и одиночные потребители тока. Мы предлагаем аппараты ручного управления следующих видов:
• рубильники с числом полюсов от одного до шести, рассчитанные на токи в диапазоне 16 – 1 600 ампер напряжением до 660 вольт переменного и 440 вольт постоянного тока;
• одиночные кнопки и кнопочные посты, предназначенные для дистанционного включения и выключения потребителей: например, электромагнитных приводов и пускателей электродвигателей;
• пакетные переключатели кулачкового типа;
• проходные зажимы – одиночные, в блоках на 5 и 10 пар контактов, наборные на рейке с любым количеством коммутационных пар;
• контроллеры цепей постоянного тока серии АЗС для автоматического отключения питания при перегрузках и коротких замыканиях в сети, а также другие аппараты и электрическое оборудование различного предназначения.
Предлагаемые нами электрические аппараты ручного управления полностью отвечают требованиям ГОСТ по безопасности и другим характеристикам. Мы также изготавливаем их в разных вариантах исполнения для различных климатических условий и способов монтажа.

Наши преимущества​

Если вас интересует аппаратура ручного управления для электрических сетей постоянного и переменного тока, обратите внимание на предложения завода «Темп». Наши преимущества состоят в следующем:
• мы предлагаем продукцию собственного производства без посредников по самым выгодным ценам;
• у нас можно заказать электротехнику любыми партиями – от розницы до крупного опта;
• устанавливаем минимальные сроки исполнения заказов и выполняем доставку по всей территории России, в Казахстан и Беларусь;
• даём бесплатные консультации по всем техническим вопросам при выборе аппаратуры.

Электрические аппараты защиты и управления

Вступление

Электрические аппараты защиты используются в силовых электрических цепях для защиты и управления.

электрические аппараты защиты

К устройствам защиты можно отнести устройства плавного пуска электродвигателей. Они предназначены для плавного запуска асинхронных короткозамкнутых электродвигателей методом постепенного повышения напряжения на статоре двигателя. Посмотреть устройства плавного пуска можно на сайте https://instart-info.ru/.

Предохранитель с плавкой вставкой

Данный вид электрического аппарата, относится к самым простым. Назначение плавкого предохранителя в защите электрической цепи от сверхтоков коротких замыканий и перегрузки.

Конструкция предохранителя очень проста. В корпусе предохранителя есть проволока их металла с маленьким удельным сопротивлением и низкой температурой плавления.

В рабочем режиме ток свободно протекает через плавкую вставку. При возникновении сверхтоков в цепи, температура проводника увеличивается и вставка расплавляется. Расплавление вставки приводит к отключению электропитания, и цепь переходит в безопасный режим.

При сверхтоках, в месте разрыва цепи, обычно, появляется электрическая дуга. Чтобы дугу погасить, вокруг плавкой вставки создается специальная камера, называемая, дугогасительной. В предохранителях больших токов, эту камеру наполняют кварцевым песком. В цепях малых токов песка в камере нет, а гашение дуги производится давлением газа.

Для подбора плавкого предохранителя используют следующие расчёты:

• Расчёт по напряжению цепи. Ном. напряжение предохранителя должно быть равным ном. напряжению цепи.
• Вычисляют длительный расчётный ток цепи. Ток предохранителя должен быть равен или больше тока цепи;
• Особый расчёт по условиям запуска асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель это электродвигатель с коротко замкнутым ротором.

Автомат

Этот электрический аппарат правильно называть автоматический выключатель или автомат защиты. Он, также, защищает электрическую проводку цепи от сверхтоков.

Конструкция автоматов защиты более сложная и об неё лучше почитать отдельные статьи:

Реле максимального тока

Альтернативой плавким предохранителям является реле максимального тока. Это электрический аппарат, реагирующий на увеличение тока защищаемой электроцепи. С помощью РМТ можно создать максимальную защиту по току от сверхтоков перегрузки и короткого замыкания.

Контакторы

Название контактор, происходит от простого слова контакт. Контакторы предназначены для частого (!) дистанционного отключения/включение силовых электроцепей напряжением до 1000 Вольт.

В зависимости от привода различают следующие типы контакторов:

• электро-магнитные контакторы. Контакты отключений приводит в действие электрический магнит;
• пневматические, работают от сжатого воздуха;
• гидравлические, работают от давления жидкости.

Конструкция контакторов включает следующие элементы:

• Основная группа контактов. Служит для включения выключения электрической цепи;
• Дуго-гасительная камора. Гасит электродугу при работе контактов;
• Электрический магнит. Обеспечивают движение контактов;
• Вспомогательные клеммы. Для подключения других электрических аппаратов.

В нормальном положении основные контакты могут быть:

• Замкнуты;
• Разомкнуты;
• Находиться в смешанном положении.

Под нормальным положением, понимают положение основных контактов, при котором на втягивающую электромагнитную катушку не подается напряжение, а все механические защелки аппарата свободны.

Работа контакторов

Работу контакторов можно описать так:

• Напряжение подается на обмотку электрического магнита контактора, от чего якорь притягивается;
• Якорь приводит в движение основные контакты, которые либо замыкают, либо размыкают цепь;
• Дугогасительная камора гасит дугу замыкания/размыкания;
• К вспомогательным контактам подключаются другие электрические аппараты.

Пускатели

Это вид контактора, который используется в сетях переменного тока. С его помощью, дистанционно, через кнопки управления, можно безопасно включать/отключать электропитание установок.

Рабочим узлом пускателя служит электромагнит. Он приводит в действие, обычно, 3-х полюсную контактную группу. Кроме основной контактной группы пускатели оборудованы группой вспомогательных контактов.

Выбор магнитных пускателей осуществляется по:

• Ном. напряжению цепи;
• Ном. току нагрузки;
• Мощности асинхронного двигателя;
• Режиму работы;
• Количеству включений в единицу времени;
• Времени срабатывания.

Реле задержки

Это электрические аппараты для создания временной задержки в срабатывании других электрических аппаратов цепи.

Это очень полезные электрические аппараты, которые обеспечивают временную выдержку для срабатывания 2-х и более аппаратов, а также, при необходимости, обеспечения их очерёдности срабатывания.

Реле задержки бывают:

Электромагнитные. Очень практичный тип реле, который не боятся ударов, вибраций, имеют отличную износоустойчивость. Они могут обеспечить 600-650 включений в час, с погрешностью задержки не более 10 %. Однако, на них можно установить задержку не более 10 секунд.

Полупроводниковые. Очень популярные реле из-за возможности выставить задержки срабатывания от 0,1 секунды до 100 часов.

Цифровые.

Тепловое реле

Этот электрический аппарат, защищает электрическое оборудование от перегрева из-за длительных, но незначительных перегрузках механики асинхронного двигателя.

Рабочий элемент аппарата биметаллическая пластина, состоящая из 2-х металлов с различными коэффициентами линейного расширения.

Ток, протекая через биметаллическую платину, нагревает её. В нормальном режиме этот нагрев не значителен. Повышение тока приводит к дополнительному нагреву пластины. Один металл пластины расширяется сильнее второго металла. Это приводит к резкому прогибу пластины. Прогиб пластины «щелкает» по контактной группе рели и ТР размыкает электрическую цепь.

В ТР могут использоваться дополнительные нагреватели биметаллической пластины.

Тиристорный регулятор напряжений

ТРН сложный электрический аппарат, предназначенный для управления значением напряжения нагрузки, как следствие управление тока нагрузки за счёт управления углом отпирания тиристоров схемы аппарата.

Магнитный усилитель

Очень простой электрический аппарат для увеличения мощности нагрузки для повышения мощности нагрузки малыми мощностями управлений. Эти аппараты отличает высокая надёжность, высокая прочность, большой срок эксплуатации.

Не используется в силовых сетях, только в автоматике, вычислительной техники, бортовых устройствах.

Вывод про электрические аппараты защиты

В этой статье я показал основные электрические аппараты защиты и управления силовых электрических цепей, используемые в быту и промышленности, в жилых и офисных помещениях.

Электромагнитный привод: типы, назначение, принцип работы

В применении компактных, производительных и функциональных приводных механизмов сегодня заинтересованы практически все сферы деятельности человека от тяжелой промышленности до транспорта и бытового хозяйства. Этим обусловлено и постоянное совершенствование традиционных концепций силовых агрегатов, которые хоть и улучшаются, но не меняют принципиального устройства. К наиболее популярным базовым системам такого типа можно отнести электромагнитный привод, рабочий механизм которого задействуется и в крупноформатном оборудовании, и в мелких технических устройствах.

Назначение привода

Практически во всех целевых объектах применения данный механизм выступает исполнительным органом системы. Другое дело, что характер выполняемой функции и степень ее ответственности в рамках общего рабочего процесса может меняться. Например, в запорной арматуре данный привод отвечает за текущее положение клапана. В частности, за счет его усилия перекрытие принимает положение нормально закрытого или открытого состояния. Такие устройства используют в разных коммуникационных системах, что определяет и принцип срабатывания, и защитные характеристики устройства. В частности, электромагнитный привод дымоудаления входит в инфраструктуру системы пожарной безопасности, конструкционно стыкуясь с вентиляционными каналами. Корпус привода и его ответственные рабочие части должны быть устойчивы к высоким температурам и вредным контактам с термически опасными газами. Что касается команды на исполнение, то обычно срабатывает автоматика при фиксации признаков задымления. Привод в данном случае является техническим средством регуляции потоков дыма и гари.

Более сложная конфигурация применения электромагнитных исполнительных органов имеет место в многоходовых кранах. Это своего рода коллекторные или распределительные системы, сложность управления которыми заключается в одновременном контроле целых групп функциональных узлов. В таких системах используется электромагнитный привод клапана с функцией переключения потоков через патрубки. Поводом для закрытия или открытия канала могут служить определенные величины рабочей среды (давление, температура), интенсивность потока, программные настройки по времени и т.д.

Конструкция и составные части

Центральным рабочим элементом привода является блок соленоида, который образуется полой катушкой и магнитным сердечником. Коммуникационные электромагнитные связи данного компонента с другими деталями обеспечиваются малой внутренней арматурой с управляющими импульсными клапанами. В нормальном состоянии сердечник поддерживается пружиной со штоком, который опирается в седло. Кроме того, типовое устройство электромагнитного привода предусматривает наличие так называемого ручного дублера рабочей части, который берет на себя функции механизма в моменты резких перепадов или полного отсутствия напряжения. Может предусматриваться и дополнительный функционал, обеспечиваемый средствами сигнализации, вспомогательными запирающими элементами и фиксаторами позиции сердечника. Но поскольку одним из преимуществ приводов такого типа является небольшой размер, то в целях оптимизации разработчики стараются исключать чрезмерное насыщение конструкции второстепенными устройствами.

Принцип работы механизма

И в магнитных, и в электромагнитных силовых устройствах роль активной среды выполняет магнитный поток. Для его формирования используется или постоянный магнит, или аналогичное устройство с возможностью точечного подключения или отключения его активности путем изменения электрического сигнала. Исполнительный орган начинает действовать с момента подачи напряжения, когда по контурам соленоида начинает проходить ток. В свою очередь, сердечник по мере наращивания активности магнитного поля начинает свое движение относительно полости катушки индуктивности. Собственно, принцип работы электромагнитного привода как раз и сводится к преобразованию электрической энергии в механическую посредством магнитного поля. И как только напряжение падает, в дело вступают силы упругой пружины, которая возвращает на место сердечник и арматура привода принимает исходное нормальное положение. Также для регуляции отдельных этапов передачи усилия в сложных многоступенчатых приводах могут дополнительно включаться пневмо- или гидроприводы. В частности, они делают возможным первичную генерацию электричества из источников альтернативной энергии (воды, ветра, солнца), что удешевляет рабочий процесс оборудования.

Исполнительные действия электромагнитного привода

Схема движения приводного сердечника и его способности работать в качестве выходного силового узла определяют особенности действий, которые может совершать механизм. Сразу надо отметить, что в большинстве случаев это устройства с однотипными элементарными движениями исполнительной механики, которые редко дополняются вспомогательными техническими функциями. По этому признаку электромагнитный привод разделяется на следующие типы:

• Поворотный. В процессе подачи тока происходит срабатывание силового элемента, который совершает поворот. Такие механизмы используются в шаровых и пробковых кранах, а также в дисковых затворных системах.
• Реверсивный. Помимо основного действия способен обеспечивать смену направлений силового элемента. Чаще встречается в распределительных клапанах.
• Толкающий. Данный электромагнитный привод выполняет толкающее действие, которое также применяется в распределительных и запорных клапанах.

С точки зрения конструкционного решения силовой элемент и сердечник вполне могут быть разными деталями, что повышает надежность и долговечность устройства. Другое дело, что принцип оптимизации требует совмещения нескольких задач в рамках функционала одного технического компонента в целях экономии места и энергетических ресурсов.

Электромагнитная арматура

Исполнительные органы привода могут работать в разных конфигурациях, совершая те или иные действия, требующиеся для эксплуатации конкретной рабочей инфраструктуры. Но в любом случае одной лишь функции сердечника или силового элемента будет недостаточно для оказания достаточного эффекта с точки зрения выполнения конечной задачи за редкими исключениями. В большинстве случаев требуется и переходное звено – своего рода транслятор генерируемой механической энергии от непосредственно приводной механики к целевому устройству. Например, в системе полного привода электромагнитная муфта выступает не просто передатчиком усилия, а двигателем, который жестко соединяет две части вала. В асинхронных механизмах предусматривается даже собственная катушка возбуждения с выраженными полюсами. Ведущая часть таких муфт выполняется по принципам роторной обмотки электродвигателя, что и вовсе наделяет этот элемент функциями преобразователя и транслятора усилия.

В более простых системах с прямым действием задачи трансляции усилия выполняют стандартные шарикоподшипниковые устройства, шарнирные и распределительные агрегаты. Конкретное исполнение и конфигурация действия, а также взаимосвязь с приводной системой реализуется по-разному. Нередко разрабатываются индивидуальные схемы сопряжения компонентов между собой. В той же муфте электромагнитного привода организуется целая инфраструктура с собственным металлическим валом, контактными кольцами, коллекторами и медными брусками. И это не считая параллельного устройства электромагнитных каналов с полюсными наконечниками и контурами направления линий магнитного поля.

Рабочие параметры привода

Одна и та же конструкция с типовой схемой работы может требовать подключения разных мощностей. Также типовые модели приводных систем различаются по силовой нагрузке, виду тока, величине напряжения и т.д. Простейший электромагнитный привод клапана работает от сети на 220 В, но также могут встречаться модели с аналогичной конструкцией, но требующие соединения с трехфазными промышленными сетями на 380 В. Требования к энергетическому питанию определяются размерами устройства и характеристиками работы сердечника. Количество оборотов двигателя, к примеру, напрямую определяет объем потребляемой мощности, а вместе с ней свойства изоляции, обмотки и параметры сопротивления. Если конкретно говорить о промышленной электротехнической инфраструктуре, то в проекте интеграции мощного привода должны быть рассчитаны тяговые усилия, характеристики заземляющего контура, схема реализации предохранительных устройств цепи т.д.

Блочные приводные системы

Наиболее распространенный конструкционный форм-фактор выпуска приводных механизмов на электромагнитном принципе действия – блочный (или агрегатный). Это самостоятельное и отчасти изолированное устройство, которое монтируется на корпусе целевого механизма или также обособленного исполнительного узла. Принципиальное отличие таких систем заключается в том, что их поверхности никак не соприкасаются с полостями переходных силовых звеньев и тем более рабочих элементов исполнительных органов целевого оборудования. По крайней мере, такие контакты не обуславливают необходимости принятия каких-либо мер для защиты обеих конструкций. Блочный тип электромагнитного привода задействуют в тех случаях, когда функциональные узлы требуется изолировать от негативного влияния рабочей среды – например, от рисков коррозийного поражения или температурного воздействия. Для обеспечения механической связки используется такой же изолированный орган арматуры наподобие штока.

Особенности встроенного привода

Разновидность электромагнитных силовых приводов, которые выступают в виде составной части рабочей системы, образуя с ней единую коммуникационную инфраструктуру. Как правило, такие устройства имеют компактные размеры и небольшую массу, что и позволяет их встраивать в самые разные инженерно-технические конструкции без существенного влияния на их функциональные и эргономические характеристики. С другой стороны, оптимизация по размерам и необходимость расширения возможностей для обвязки (прямого подключения к оборудованию) ограничивает создателей в обеспечении высокой степени защищенности таких механизмов. Поэтому продумываются типовые бюджетные изолирующие решения наподобие разделительных герметичных трубок, помогающих защищать чувствительные элементы от агрессивного воздействия рабочей среды. К исключениям можно отнести вакуумные клапаны с электромагнитным приводом в металлическом корпусе, к которому подключаются арматурные узлы из высокопрочного пластика. Но это уже специализированные укрупненные модели, имеющие комплексную защиту от токсичных, термических и механических факторов воздействия.

Сферы применения устройства

С помощью данного привода решаются задачи силового механического обеспечения разного уровня. В наиболее ответственных и сложных системах для управления электромагнитными устройствами применяется бессальниковая арматура, повышающая степень надежности и производительности оборудования. В такой комбинации агрегаты используются в транспортных и коммуникационных трубопроводных сетях, при обслуживании хранилищ с нефтепродуктами, в химической промышленности, на перерабатывающих станциях и комбинатах в разных отраслях производства. Если же говорить о простых устройствах, то в бытовой сфере распространен электромагнитный привод вентилятора приточных и вытяжных систем. Мелкоформатные механизмы также находят свое место в сантехнической арматуре, насосах, компрессорах и т.д.

Заключение

При условии грамотного проектирования структуры приводного механизма, на базе электромагнитных элементов можно получить довольно выгодный источник механического усилия. В наилучших исполнениях такие устройства отличаются высоким техническим ресурсом, стабильностью работы, минимальными объемами энергопотребления и гибкостью с точки зрения совмещения с различными исполнительными механизмами. Что касается характерных слабых мест, то они проявляются в низкой помехоустойчивости, что особенно выражено в работе электромагнитного привода выключателя на высоковольтных линиях электропередач с напряжением от 10 кВ. Такие системы по определению нуждаются в специальной защите от электромагнитных помех. Также, ввиду технико-конструкционной сложности, обусловленной применением в выключателе шарнирно-рычажного механизма с толкателем и удерживающей защелкой, требуется дополнительное подключение защитных электротехнических устройств, исключающих риски короткого замыкания в контурах.

Контакторы и магнитные пускатели

Введение

В начале данной статьи хотелось бы сразу определиться в чем заключается разница между контактором и магнитным пускателем, так как данный вопрос зачастую ставит в тупик даже самых опытных специалистов-электриков, при этом многие полагают, что разница между ними заключается в их конструкции, габаритных размерах или величине коммутируемого (номинального) тока, однако это не так. Поможет разобраться нам с этим вопросом ГОСТ 30011.4.1-96 в котором приведены следующие определения:

Контактор — это коммутационный аппарат с единственным положением покоя, оперируемый не вручную, способный включать, проводить и отключать токи в нормальных условиях цепи, в том числе при рабочих перегрузках.

Пускатель — это комбинация всех коммутационных устройств, необходимых для пуска и остановки двигателя, с защитой от перегрузок.

Как следует из определений выше, контактор — это устройство предназначенное для коммутирования (включения/отключения) каких либо нагрузок, т.е. любых нагрузок, в то время как пускатели — это комплекс устройств предназначенный для управления конкретно электродвигателем, а так же обеспечивающий его защиту от перегрузок, при этом сами контакторы входят в состав пускателей:

Как видно на картинке выше в состав пускателя входят: контактор — для включения и отключения электродвигателя, тепловое реле — для защиты электродвигателя от перегрузок, кнопки — для управления контактором, все перечисленные устройства помещаются в общий корпус.

Так же согласно того же ГОСТ 30011.4.1-96 пускатели бывают следующих видов:

Пускатель прямого действия — Пускатель, одноступенчато подающий сетевое напряжение на выводы двигателя.
Реверсивный пускатель — Пускатель, предназначенный для изменения направления вращения двигателя путем переключения его питающих соединений без обязательной остановки двигателя.
Пускатель с двумя направлениями вращения — Пускатель, предназначенный для изменения направления вращения двигателя путем переключения его питающих соединений только во время остановки двигателя.

Таким образом пускатель прямого действия предназначен для запуска, остановки и защиты электродвигателя, в то время как реверсивный пускатель помимо всего вышеперечисленного позволяет менять направление вращения двигателя.

Как видно на картинке выше в состав реверсивного магнитного пускателя входят два контактора переключение между ними меняет порядок чередования фаз что приводит к изменению направления вращения электродвигателя. (Подробнее об изменении направления вращения электродвигателя и схеме работы реверсивного пускателя смотрите здесь.)

Существуют так же так называемые модульные контакторы — это компактные контакторы предназначенные для установки на DIN рейку, в остальном их устройство и принцип работы такой же как и у обычных контакторов.

Теперь разобравшись с понятиями контактора и пускателя приступим к изучению принципа их работы.

Устройство и принцип работы контактора

Как видно на картинке выше электромагнитный контактор состоит из следующих основных элементов: магнитопровода состоящего, в свою очередь, из подвижной и неподвижной частей, электрической катушки, силовых контактов, предназначенных для включения и отключения нагрузки, в состав которых входят подвижные контакты, которые крепятся к подвижной части магнитопровода и неподвижные контакты, которые крепятся к верхней части корпуса контактора, блок-контактов предназначенных для использования в цепях управления, а так же пружины которая обеспечивает поддержание в разомкнутом состоянии состоянии силовых контактов.

Управление контактором осуществляется путем подачи напряжения на электрическую катушку, при прохождении через нее электрического тока создается электромагнитное поле протекающее через магнитопровод, при этом неподвижная часть магнитопровода совместно с электрической катушкой работают как электромагнит который, как видно на рис.2 выше, преодолевая сопротивление пружины, притягивает верхнюю подвижную часть магнитопровода с закрепленными на ней подвижными контактами, таким образом происходит замыкание силовых контактов, при снятии напряжения с катушки контактора электромагнитное поле исчезает переставая притягивать подвижную часть магнитопровода которая под воздействием пружины возвращается в исходное положение размыкая силовые контакты.

В состав большинства современных контакторов входит только один блок-контакт, однако некоторые схемы управления требуют большего их количества, в этом случае на магнитный пускатель устанавливается дополнительная приставка имеющая несколько блок-контактов:

Как видно на картинке выше данная приставка (блок контактов) устанавливается на верхнюю часть контактора соединяясь с его подвижными силовыми контактами.

Выбор контакторов (магнитных пускателей) и их характеристики.

Выбор контакторов и магнитных пускателей осуществляется по их следующим техническим характеристикам:

1) По типу коммутируемой нагрузки определяется необходимая категория применения

В соответствии с ГОСТ 12434-83 и ГОСТ Р 50030.4.1-2002 существуют следующие категории (области) применения контакторов (пускателей):

2) По номинальному току

Номинальный ток — одна из главных характеристик определяющая максимальный ток который контактор способен длительно выдерживать, а так же обеспечивать его коммутацию (включение/отключение).

Расчет номинального тока пускателя (контактора) для электродвигателя можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора либо по методике приведенной ниже.

Существуют следующие стандартные значения номинальных токов контакторов (пускателей), в Амперах:

6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 125; 160; 250; 400; 500 Ампер

Примечание: Модульные контакторы выпускаются на номинальные токи до 100 Ампер.

Зачастую контакторы и магнитные пускатели в зависимости от их номинального тока условно делят на следующие величины (от нулевой до седьмой величины):

Номинальный ток пускателя для управления электродвигателем можно выбрать исходя из его мощности по следующей таблице:

Так же можно произвести расчет тока пускателя самостоятельно по следующей методике:

Номинальный ток пускателя должен быть больше либо равен номинальному току двигателя:

I_{ном. МП}⩾ I_{ном. двигателя}

Номинальный ток двигателя можно узнать из его паспортных данных, либо рассчитать по формуле:

Iном=P/√3Ucosφη

• P — Номинальная мощность электродвигателя (берется из паспортных данных электродвигателя либо определяется рассчетным путем);
• U — Номинальное напряжение (напряжение на которое подключается электродвигатель);
• cosφ — Коэффициент мощности — отношение активной мощности к полной (принимается от 0,75 до 0,9 в зависимости от мощности электродвигателя);
• η — Коэффициент полезного действия — отношение электрической мощности потребляемой электродвигателем из сети к механической мощности на валу двигателя (принимается от 0,7 до 0,85 в зависимости от мощности электродвигателя);

Так же расчет тока электродвигателя можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора.

Номинальный ток контактора используемого не для управления электродвигателем определяется исходя из тока управляемой им электросети:

I_{ном. контактора}⩾ I_{расч. сети}

Расчетный ток сети можно определить с помощью нашего онлайн калькулятора, либо рассчитать его самостоятельно по формуле:

I_сети=(P_сети*К_п)/cosφ, Ампер

• P_сети— суммарная мощность всего подключаемого к контактору электрооборудования, в киловаттах;
• K_п — коэффициент перевода (Для однофазной сети 220В: K_п=4,55; Для трехфазной сети 380В: K_п=1,52);
• cosφ — коэффициент мощности, принимается равным от 0,95 до 1 — для бытовых электросетей и от 0,75 до 0,85 — для промышленных электросетей.

3) По номинальному напряжению втягивающей катушки

Напряжение катушки — это параметр характеризующий величину напряжения которое должно быть подано на выводы катушки контактора для его срабатывания. Следовательно номинальное напряжение катушки определяет и напряжение цепи управления (напряжение на кнопках управления).

Существуют следующие стандартные значения номинального напряжения катушек контакторов (пускателей), Вольт:

12, 24, 36, 48, 110, 127, 220, 380, 500, 660 Вольт

Наиболее часто применяются контакторы с катушками на 220 и 380 Вольт, контакторы с катушкой на напряжение 48 Вольт и ниже как правило применяются в помещения с повышенной опасностью (особоопасных) в отношении поражения человека электрическим током, для того что бы напряжение на кнопках пультов управления было безопасным.

4) По номинальному напряжению изоляции

Номинальное напряжение изоляции контактора (пускателя) — это максимальное напряжение сети на которое рассчитана изоляция контактора (пускателя), превышение данной величины приведет к пробою изоляции и как следствие выходу из строя контактора. Следовательно номинальное напряжение контактора должно быть больше либо равно напряжению сети:

U_{ном. МП}⩾ U_сети

В сетях напряжением 220/380 Вольт, как правило, применяются контакторы на номинальное напряжение по изоляции 400 либо 660 Вольт.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Магнитные пускатели

Устройства, которые предназначены (основное их назначение) для автоматического включения и отключения трехфазных электрических двигателей от сети, а также их реверсирования называют магнитными пускателями. Как правило, они используются для управления асинхронными электродвигателями с напряжением питания до 600 В. Пускатели могут быть реверсивные и не реверсивные. Кроме того, в них довольно часто встраивается тепловое реле для защиты электрических машин от перегрузки по току в длительном режиме.

Магнитные пускатели могут выпускаться в различных исполнениях:

• Реверсивные;
• Не реверсивные;
• Защищенного типа – устанавливаются в помещениях, где в окружающей среде не содержится большого количества пыли;
• Пыленепроницаемые – устанавливаются в местах, где они не будут подвергаться прямому воздействию на них солнца, дождя, снега (при наружном размещении располагаются под навесом);
• Открытого типа – предназначены для установки в местах, защищенных от попаданий посторонних предметов а также пыли (шкафы электрические и прочее оборудование)

Устройство магнитного пускателя

Устройство магнитного пускателя довольно простое. Он состоит из сердечника, на котором помещена втягивающая катушка, якоря, пластмассового корпуса, механических индикаторов включения, а также основных и вспомогательных блок – контактов.

Принцип работы магнитного пускателя

Давайте рассмотрим на примере, показанном ниже:

При подаче напряжения на катушку пускателя 2, протекающий в ней ток притянет якорь 4 к сердечнику 1, следствием чего станет замыкание силовых контактов 3, а также замыкание (или размыкание в зависимости от исполнения) вспомогательных блок контактов, которые в свою очередь, сигнализируют в систему управления о включении или отключении устройства. При снятии напряжения с катушки магнитного пускателя под действием возвратной пружины контакты разомкнутся, то есть вернутся в свое начальное положение.

Принцип работы реверсивных магнитных пускателей такой же как и не реверсивных. Отличие заключается в чередовании фаз, которые подключает к пускателям (А – В – С одно устройство, С – В – А другое устройство). Это условие необходимо для выполнения реверса двигателя переменного тока. Также при реверсивном включении магнитных пускателей предусматривается блокировка одновременного включения устройств, чтоб избежать короткого замыкания.

Схемы включения магнитных пускателей

Одна из простейших схем подключения магнитного пускателя показана ниже:

Принцип работы данной схемы довольно прост: при замыкании автоматического выключателя QF собирается схема питания катушки магнитного пускателя. Предохранитель PU обеспечивает защиту схемы управления от коротких замыканий. При нормальных условиях контакт тепловых реле Р замкнут. Итак, для запуска асинхронника нажимаем кнопку «Пуск», цепь замыкается, через катушку магнитного пускателя КМ начинает протекать ток, сердечник втягивается, тем самым замыкая силовые контакты КМ, а также блок контакт БК. Блок контакт БК нужен для того, чтоб замкнуть цепь управления, поскольку кнопка после того как ее отпустят, вернется в исходное положение. Для остановки этой электродвигателя достаточно нажать кнопку «Стоп», которая разберет схему управления.

При длительном токе перегрузке сработает тепловой датчик Р, который разомкнет контакт Р, и это тоже приведет к остановке машины.

При схеме включения приведенной выше следует учесть напряжение номинальное катушки. Если напряжение катушки 220 В, а двигателя (при соединении в звезду) 380 В, то данную схему употреблять нельзя, а можно применить с нейтральным проводником, а если в обмотки двигателя соединены треугольником (220 В), то данная система вполне жизнеспособна.

Схема с нейтральным проводником:

Единственное отличие этих схем включения, что в первом случае питание системы управления подключено к двум фазам, а во втором к фазе и нейтральному проводнику. При автоматическом управлении системой пуска вместо кнопки «Пуск» может включатся контакт из системы управления.

Посмотреть как подключить не реверсивное магнитное пусковое устройство вы можете здесь:

Реверсивная схема включения показана ниже:

Эта схема более сложная, чем при подключении не реверсивного устройства. Давайте рассмотрим принцип ее работы. При нажатии кнопки «Вперед» происходят все описанные выше действия, но как вы видите из схемы, перед кнопкой вперед появился нормально замкнутый контакт КМ2. Это нужно для выполнения электрической блокировки одновременного включения двух устройств (избежание короткого замыкания). При нажатии кнопки «Назад» во время работы электропривода ничего не произойдет, так как контакт КМ1 перед кнопкой «Назад» будет разомкнут. Для произведения реверса машины необходимо нажать кнопку «Стоп» и только после отключения одного устройства можно будет включить второе.

И видео подключения реверсивного магнитного пускового устройства:

Советы по монтажу магнитных пускателей

При монтаже магнитных пусковых устройств с тепловыми реле необходимо устанавливать с минимальной разностью температур окружающей среды между электродвигателем и магнитным пусковым устройством.

Нежелательна установка магнитных устройств в местах подверженных сильным ударам или вибрациям, а также рядом с мощными электромагнитными аппаратами, токи которых превышают 150 А, так как они при срабатывании создают довольно большие удары и толчки.

Для нормальной работы теплового реле температура окружающей среды не должна превышать 40 0 С. Также не рекомендуется установка рядом с нагревательными элементами (реостаты) и не устанавливать их в наиболее нагреваемых частях шкафа, например вверху шкафа.

Сравнение магнитного и гибридного пускателя: