Магнитные пускатели

Основные требования и условия работы. Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназначенный для пуска и отключения короткозамкнутых асинхронных двигателей. Как правило, в пускатель помимо контактора встроены тепловые реле для защиты двигателя от токовых перегрузок и «потери фазы». Работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способность, надежность защиты двигателя от перегрузок. В процессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз трехфазного питающего напряжения, например из-за перегорания предохранителя. К двигателю при этом подводятся только две фазы и ток в статоре резко возрастает, то приводит к выходу его из строя из-за нагрева обмотки до высокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

При включении асинхронного двигателя пусковой ток в 6 раз пре­вышает номинальный. При таком токе даже незначительная вибрация контактов быстро выводит их из строя. Это накладывает высокие требования в отношении вибрации и износа контактов. С целью уменьшения времени вибрации контакты и подвижные части контакторов магнитного пускателя делаются возможно легче, уменьшается их скорость, увеличивается контактное нажатие.

Мри номинальных токах до 100А целесообразнысеребряные накладки на медных контактах. При токе выше 100А эффективна композиция серебра и оксида кадмия.

После разгона двигателя ток падает до номинального значения. Поэтому отключение работающего двигателя происходит при меньшей токовой нагрузке контактов.

При отключении двигателя восстанавливающееся напряжение на кон­тактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. В результате на контактах контактора появляется напряжение, составляющее 15-20% U_ном, т.е. отключение происходит в облегченных условиях.

Нередки случаи, когда двигатель необходимо отключить от сети сразу после пуска. В этих случаях контактор пускателя отключает ток, равный шестикратному номинальному при низком коэффициенте мощности ( < 0,3) и восстанавливающемся напряжении, равном номинальному напряжению сети. По действующим нормам после 50-кратного включения и отключения заторможенного двигателя, пускатель должен быть пригоден дня дальнейшей работы. В технических данных магнитных пускателей указываются их номинальный ток и номинальная мощность двигателя при различных напряжениях. Поскольку ток, отключаемый пускателем, относительно мало падаете ростом напряжения, мощность двигателя, с которым может работать данный пускатель, возрастает с увеличением номинального напряжения. Наибольшее рабочее напряжение пускателей равно 660В.

Электрическая износостойкость контакторов пускателя обратно пропор­циональна мощности управляемого электродвигателя в степени (1,5 - 2). Для повышения срока службы пускателя его необходимо выбирать на ток, превышающий, номинальный ток двигателя.

Двигатели меньшей мощности быстрее достигают номинальной частоты вращения. Поэтому при их отключении разрывается установившийся номи­нальный ток, что облегчает работу пускателя и повышает допустимое число включений в час.

С учетом широкого распространения магнитных пускателей большое значение приобретает снижение потребляемой ими мощности, которая расходуется в электромагните контактора и других элементах схемы (тепловых реле и т.д.). Потери мощности в электромагните составляют примерно 60, в тепловых реле 40 % общих потерь пускателя.

Конструкция и схема включения. Наибольшее распространение получили пускатели серий ПМЕ и ПА. На рис. 2.4 представлен магнитный пускатель серии ПМЕ.

Рис. 2.4. Магнитный пускатель серии ПМЕ

Учитывая облегченные условия работы пускателя при отключении, возможно, используя двукратный разрыв цепи, отказаться от применения громоздких дугогасительных устройств в виде решетки или камеры магнитного дутья. Широко применяются торцевые контакты с металлокерамикой. Подвижный контакт 1 выполняется мостикового типа с самоустанавливанием. Токоведущие шинки 3 от зажимов к неподвижным контактам 4 выполняются таким образом, чтобы электродинамические силы сдували дугу с контактов.

Прямоходовой электромагнит имеет Ш-образный сердечник 5 и якорь 6. Возврат пускателя в исходное положение происходит за счет пружины 7. Короткозамкнутый виток 8 расположен на двух крайних стержнях сердечника. Якорь электромагнита 6 связан с изоляционной траверсой 9, несущей подвижные контакты 1 с контактными пружинами 2. Траверса 9 движется в направляющих 10, являющихся частью литого корпуса 11. Пускатель может иметь пять главных и два вспомогательных контакта 12. Основной особенностью электромагнитного механизма является равенство ходов контакта и якоря электромагнита. Такая система имеет ряд недостатков, которые ведут к большому времени вибрации контактов (более 1 мс) и их быстрому износу. В современных пускателях такая система применяется только при малых мощностях двигателей (номинальный ток 25А).

При токах, больших 25А, хорошо себя зарекомендовала система пускателей серии ПА, в которой ход контакта примерно в 2,5 раза меньше, чем ход якоря электромагнита. Для защиты двигателя от перегрузки в двух фазах устанавливаются тепловые реле. В некоторых типах пускателей, например в серии П, тепловые реле расположены на одной панели с контактором. Реле типа ТРП и ТРИ монтируются вне контактора пускателя.

В пускателях серии ПМА на токи от 40 до 160А и напряжение 380-660 В электромагнит может быть как переменного, так и постоянного тока. Частота включений достигает 1200 в час. Коммутационная износостойкость составляет от 0,5 до 2,5-10⁶ циклов в зависимости от условий работы.

В схеме пускателя, приведенной на рис.2.5. в двух фазах двигателя М включены нагревательные элементы тепловых реле КК1, КК2. Тепловые реле защищают двигатель от перегрузки, а предохранители FU1- FU3 защищают питающую сеть от КЗ в двигателе.

Главные контакты КМ1 - КМЗ пускателя включены последовательно с предохранителями FU1 - FU3. Катушка КМ контактора подключается к сети через контакты тепловых реле и кнопок управления SB1 и SB2. При нажатии кнопки SB1 напряжение на катушку КМ подается через замкнутые контакты кнопки SB2 и замкнутые контакты тепловых реле. При срабатывании контак-тора замыкаются вспомогательные контакты КМ, шунтирующие замыкающие контакты кнопки SB1, которую после этого можно отпустить. Для отключения двигателя нажимается кнопка SB2, после чего контакты КМ1 - КМЗ размыкаются. При токовой перегрузке двигателя срабатывают КК1, КК2, контакты которых разрывают цепь катушки КМ. При этом контакты КМ1 - КМЗ размыкаются и двигатель отключается.

Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов переменного тока позволяет защищать двигатель от понижения напряжения сети [элек­тромагнит отпускает при U = (0,6 - 0,7) Uhom. При восстановлении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение пускателя не происходит, так как после размыкания контакта КМ цепь катушки КМ не замкнута.