Электрическая схема нереверсивного магнитного пускателя

Реверсивный пускатель часто встречается в оборудовании, обеспечивающем работу механизмов и агрегатов, в которых есть функциональное назначение изменения вращения вала электрического двигателя. Схема подключения магнитного пускателя с реверсивным пуском электродвигателя всегда является предметом изучения электриков-любителей и профессионалов для создания собственных конструкций.

В промышленности существует два вида магнитных пускателей: для прямого пуска асинхронного электродвигателя, а также для реверсного пуска электрического двигателя.

Нереверсивное подключение электродвигателя

Специалисты для лучшего понимания реверсного пуска электродвигателя предлагают рассмотреть, как работает нереверсивная схема включения электрического двигателя. В конкретном примере рассматривается пускатель с катушкой управления 220 вольт. Электродвигатель подключается к цепи по следующей цепочке:

• автоматический трехфазный выключатель;
• силовые клеммы пускателя (КМ);
• тепловое реле (ТР).

Катушка управления пускателя (КМ) с одной стороны подключена к рабочему нулю, а другая сторона через цепочку кнопок управления «Пуск» и «Стоп» — к фазе цепи.

Пост управления (КМ) имеет две кнопки: «Пуск» и «Стоп»:

• у кнопки «Пуск» контакты нормально разомкнутого вида;
• у кнопки «Стоп» контакты нормально замкнутого вида.

Нормально разомкнутый контакт катушки управления включается параллельно пусковой кнопке. Тепловое реле в этой схеме играет для электродвигателя защитную функцию от перегрузки и включено в разрыв питающей фазы. Контакт нормально замкнутый (ТР) включается в цепь катушки управления (КМ).

После включения автоматического трехфазного выключателя напряжение поступает на силовые контакты пускателя и в управляющую цепь катушки — схема приведена в рабочее состояние.

Нереверсивный запуск

Для осуществления пуска электрического двигателя оператору необходимо нажать кнопку «Пуск», тогда в управляющую цепь катушки поступает напряжение, цепь замыкается и срабатывает, втягивая якорь с одновременным замыканием шунтирующего контакта катушки управления. Силовые контакты электрического двигателя получают питание, он начинает вращаться.

Когда оператор отпускает кнопку «Пуск», обмотка (КМ) получает питание от его вспомогательного контакта, двигатель работает.

Остановка

Оператору для остановки нереверсивного двигателя надо нажать кнопку «Стоп», в этом случае происходит разрыв питания катушки управления (КМ), шунтирующий контакт размыкается, якорь катушки приходит в начальное положение, тем самым размыкая силовые контакты. На электродвигателе пропадает напряжение, он останавливается.

Кода отпускается кнопка «Стоп», контакт управляющей обмотки остается разомкнутым, ожидая следующего пуска электросхемы.

Как происходит защита двигателя при нереверсивном пуске

Защита электрического двигателя реализуется при помощи биметаллических контактов (ТР), они изгибаются при увеличении тока, и расцепитель воздействует на контакт в пусковой обмотке, прекращая подачу электрической энергии. Все контакты пускателя (КМ) возвращаются в начальное положение, а двигатель останавливается. Ниже представлена принципиальная схема подключенного электродвигателя с защитой.

В схеме защиты работы электрического двигателя предусматривается дополнительная защита управления пуском и остановкой механизма, это включение в цепь предохранителя, который реагирует на межвитковое замыкание катушки управления пускателя (КМ).

Устройство магнитного пускателя для реверсного пуска

Реверсивный магнитный пускатель имеет функциональное назначение — запуск электрического двигателя, а также других механизмов, у которых есть функциональное назначение работы в прямом и обратном направлении с изменением вращения вала двигателя. Пускатель выполняет коммутационную функцию силовыми контактами и подачу напряжения на двигатель.

В отличие от контакторов пускатель используется как защита при частых пусках и остановках механизмов и устройств. Пускатели марки ПМЛ широко применяются в схемах реверса трехфазного двигателя для реализации дистанционного пуска в насосных станциях, в башенных кранах и вентиляционных системах, в других механизмах.

Магнитный пускатель в своей конструкции имеет следующие функциональные составляющие:

• электромагнитная часть с катушкой и подвижным якорем, нормально разомкнутый магнитопровод;
• главные силовые контакты, назначение которых — соединение и отключение фаз электродвигателя при пуске и остановке. Реверсивные магнитные пускатели в своем устройстве могут иметь контакты в верхней части конструкции и на стороне обмотки якоря (КМ);
• блок-контакты функционально предназначены для коммутации цепи управления;
• переход в начальное положение пускатель осуществляет при помощи возвратного механизма, это пружина, которую якорь катушки управления (КМ) возвращает в начальное положение, размыкая все контакты.

Как подключается реверсивный пускатель

Схема подключения реверсивного магнитного пускателя необходима для работы электрического двигателя в прямом, а также в обратном направлении. Подключить этот вид пускового устройства для специалиста не составит труда. Очень часто в промышленности реверсивное подключение используется для работы станочного оборудования разного вида (сверлильный, токарный станок и др.). Реверсивная схема реализуется в работе лифтов не бытового назначения.

Реверсивные пускатели имеют отличие в подключении, это дополнительная цепочка управления, а также разница соединения силовой части. В схеме реализована защита от короткого замыкания, это контакты КМ1.2 и КМ2.2, которые имеют нормально замкнутый вид и размещены на пускателях КМ1 и КМ2. Реверсивная схема, представленная на фото, имеет цветовое отличие силовой и управляющей цепей:

Как происходит включение

Схему реверса асинхронного двигателя можно образно разбить на этапы включения: выключатель (QF1) переводим в рабочее положение, в этом случае все реверсивные магнитные пускатели на силовых контактах получают напряжения КМ1 и КМ2 и остаются в таком положении.

Одна фаза задействована в цепи управления обмоток пускателей, ее прохождение:

• защитный автомат (SF1) — кнопка «Стоп» (SB1) — контактная группа №3 (функционируют с кнопками (SB2) и (SB3);
• контакт 1ЗНО в пускателях КМ1 и КМ2 становится в ожидание — у него дежурное значение;
• пускатель реверсивный готов к работе.

Как происходит переключение

Схема реверса электродвигателя предусматривает следующие манипуляции в пускателе: когда оператор нажимает кнопку SB2, он дает питание управления катушкой пускателя (КМ1), далее срабатывают нормально разомкнутые контакты и размыкаются нормально замкнутые контакты в конфигурации КМ1, катушка обеспечивает «подпитку», и питание через силовые контакты поступает на мотор, он начинает вращение.

Если возникла рабочая необходимость сделать реверс электродвигателя, оператору надо поменять приложение силовых контактов (фаз), это реализуется при помощи КМ2. Важно! Всегда, когда делается подключение двигателя для обратного вращения, должна происходить его остановка, это достигается отключением в управлении обмотки КМ1 фазы №1, контакты пускателя занимают начальное положение, электродвигатель обесточен.

Оператор, нажимая кнопку SB3, подает питание на управление обмоткой КМ2, а оно изменяет включение силовых контактов «фаза №2» и «фаза №3» для подключения трехфазного электродвигателя. Он начинает вращение в другом направлении до тех пор, пока не произойдет размыкание контактов управления обмоткой.

Защита работы реверсного включения электродвигателя

Всегда, перед тем как изменить порядок подключения 3-фазного двигателя, изменяя порядок фаз на обмотках электродвигателя, надо его остановить. Это реализуют в схеме включения нормально замкнутые контакты, которые «подстраховывают» работу оператора и не допускают межфазного замыкания в электрическом двигателе, когда происходит реверсирование его подсоединения. В рассмотренной схеме подключения реверсного пускателя видно, что работать может только один пускатель.

Ежедневно происходит работа по подключению электродвигателей прямого и обратного вращения, схема включения пускателей не составляет сложностей для квалифицированных электриков. Необходимо всегда помнить, что должна реализовываться функция остановки двигателя перед его обратным вращением.

Для переключения вращения электропривода в прямом и обратном направлении применяется схема реверсивного пускателя. Ниже рассмотрены пусковые и рабочие режимы, защитные мероприятия. Дополнительные рекомендации предотвратят ошибки при монтаже и аварии в процессе эксплуатации.

Нереверсивное подключение электродвигателя

Сначала следует рассмотреть относительно простой вариант, когда электрический двигатель выполняет свои функции с вращением только в одном направлении. Такие решения вполне достаточны для насосных станций, компрессорных установок.

В этом варианте подключен трехфазный источник питания 220 V последовательно через автомат и магнитный пускатель «КМ». Реле «Р» в нулевой цепи обеспечивает защиту при чрезмерном нагреве силового агрегата. Второй контакт обмотки пускателя подсоединен к одной из фаз «С» через плавкий предохранитель «FU», ограничивающий силу тока. Двумя кнопками устанавливают соответствующие режимы: «Пуск» и «Стоп».

Нереверсивный запуск

Включение автомата – подготовительный этап. Электродвигатель начинает вращение после нажатия кнопки «Пуск». Это действие подключает питание обмоток. Силой магнитной индукции якорь перемещается в нужное положение. Комбинированный контактор пускателя подает напряжение на рабочие обмотки. В этом положении шунт замыкает вспомогательную цепь, что сохраняет питание силового агрегата в рабочем режиме при отжатой кнопке.

Остановка

Для остановки нажимают «Стоп». В этом положении отключается питание катушек пускателя. Пружина перемещает якорь в исходное положение с одновременным размыканием силовых контактов.

Защита двигателя при нереверсивном пуске

При попадании в механический привод посторонних предметов ток в обмотках двигателя увеличивается. Нагрев изгибает биметаллические элементы теплового реле. На определенном уровне повышения температуры цепь нулевого провода разрывается. Контактные группы «КМ» возвращаются в исходное положение. Плавкий предохранитель выполняет свои функции при коротком замыкании между витками катушки индукции магнитного пускателя.

Устройство магнитного пускателя для реверсного пуска

Стандартный пускатель состоит из следующих компонентов:

• сердечник с закрепленной на нем катушкой индукции;
• якорь с механизмом перемещения контактных групп;
• корпус, обеспечивающий целостность конструкции вместе с защитой от внешних воздействий.

При подаче (отключении) тока питания движением якоря замыкаются (отсоединяются) соответствующие контакты силовых цепей. Реверсивные модификации создают из двух обычных пускателей, установленных на одной монтажной панели. Дополнительными проводниками обеспечивается блокировка, препятствующая одновременному включению двух изделий.

К сведению. В некоторых моделях блокировка организована с применением специальных механических приспособлений.

В этом варианте используют отдельные клавиши, которые инициируют вращение ротора в прямом и обратном направлении. Первый рабочий режим сопровождается шунтированием контактной группой «КМ1» соответствующей цепи. Если нажать после этого клавишу «Назад», ничего не произойдет.

Для активизации обратного вращения следует сначала остановить двигатель, чтобы исключить поломку. Нажатием «Стоп» (С – на рисунке ниже) отключают питающее напряжение 380 V. После можно подать ток в нужные обмотки через силовые контактные группы «КМ2».

Как подключается реверсивный пускатель

Такие пускатели применяют в станках и других устройствах, где необходимо попеременное вращение двигателя в разных направлениях. Принцип подключения однофазной сети аналогичен рассматриваемому варианту. В обоих случаях устанавливают плавкие предохранители для предотвращения повреждения цепей сильными токами.

Как происходит включение

На первой стадии основной выключатель «QF» обеспечивает подачу трех фаз на все входные контакты двух пускателей. Разомкнутая цепь управления отключает питание обмоток двигателя.

Как происходит переключение

Нажатием второй клавиши «Пуск-2» подают ток в обмотки для вращения двигателя в обратном направлении. Как видно по схеме, одновременное включение двух устройств невозможно.

Реверсивное подключение трехфазного двигателя

В остановленном положении система управления готова к работе. Однократным нажатием «Пуск-1» подают питание на обмотки для вращения ротора в прямом направлении. Шунт поддерживает целостность электрической цепи после возврата кнопки пружиной в исходное положение.

Переключение системы при противоположном вращении

Первый пускатель отключается, так как электромагнитный привод второго разрывает цепь контактной группы «КМ2» (схема реверс).

Изменение поворотного движения

Изменение режимов через остановку предотвращает быструю подачу напряжения на другие обмотки электродвигателя. Действие с определенной временной задержкой предотвращает механические повреждения, исключает сильные броски напряжения при подключении к источнику нагрузки с индуктивными характеристиками.

Схема подключения

Далее подробно рассмотрена однолинейная схема подключения реверсивного магнитного пускателя.

После включения силового автомата QF питание поступает на верхнюю группу контактов пускателей. Цепь управления подключается к фазе «А» и нейтральному проводнику, но находится в разомкнутом состоянии, которое поддерживается соответствующим положением элементов: SB2 (3), КМ 1.1. (2.1.).

Работа цепей управления при вращении двигателя влево

Однократное нажатие кнопки «Влево» подает питание на катушку для перемещения якоря и замыкания контактов КМ2. Шунт КМ 1.1. поддерживает целостность электрической цепи в рабочем режиме.

Работа цепей управления при вращении двигателя вправо

Для активации противоположного вращения меняют местами две фазы на обмотках двигателя. Предварительно нажимают «Стоп» (SB1), так как без этой промежуточной операции включить второй реверсивный магнитный пускатель не получится.

Силовые цепи

На следующих рисунках показано, как именно переключаются обмотки в схеме реверсивного пуска для вращения ротора в одну и другую стороны. Фаза «А» остается на том же месте. Меняются местами «В» и «С».

Защита силовых цепей от короткого замыкания или «защита от дурака»

Если переключение пускателей выполнить без перерыва, две фазы будут одновременно поданы на силовые клеммы КМ1. Короткое замыкание повредит конструкцию. Для предотвращения подобных ситуаций применяют отдельные контактные группы (КМ 2.2. и КМ1.2.), которые устанавливают перед катушками КМ1 и КМ2. При подключении этих устройств, кроме соответствия по нагрузкам, отдельное внимание следует уделить корректному монтажу и защитным мероприятиям.

Следует учитывать особенности решения разных практических задач. Так, асинхронный двигатель подключают через пусковой конденсатор. Обеспечить функциональность пускателя от источника постоянного напряжения можно. Однако в этом случае понадобится ограничить силу тока специальным резистором, чтобы предотвратить повреждение катушки. Придется подобрать оптимальное электрическое сопротивление для сохранения работоспособности привода якоря.

Видео

Реверсивный контактор, представляющий собой одну из разновидностей электромагнитных пускателей. Он обеспечивает вращение вала в обоих направлениях, поддерживает устойчивую работу двигателей, своевременно отключает питание, защищает оборудование в аварийных ситуациях.

С точки зрения устройства, такие контакторы являются улучшенным образцом электромагнитного пускового аппарата и предназначаются для прямой работы с двигателями. Некоторые модели оборудованы дополнительными устройствами, выполняющими аварийное отключение при обрывах фаз и коротких замыканиях.

Устройство и принцип работы

Магнитные контакторы или пускатели относятся к коммутационным устройствам, выполняющим дистанционный пуск электродвигателей и прочего оборудования.

Конструкция и схема этих приборов очень похожа на электромагнитное реле. Важной дополнительной функцией является возможность своевременно подключать и отключать трехфазную нагрузку. Основным конструктивным элементом служит магнитный сердечник, изготовленный в виде буквы Ш. В качестве материала использовалась электротехническая сталь в виде тонких листов.

Сам сердечник состоит из двух половинок, одна из которых является неподвижной и закрепляется на основании прибора. Другая часть – подвижная – при отсутствии тока удерживается на некотором расстоянии от неподвижной части при помощи пружины. Таким образом, между обеими частями возникает воздушный зазор.

Управление пускателем осуществляется через катушку, помещенную на центральный стержень сердечника, расположенный в неподвижной части. К подвижному магнитопроводу закрепляются контакты посредством мостового соединения. В момент срабатывания пускателя эти мостики перемещаются одновременно с магнитопроводом и совершают замыкание с неподвижной контактной группой.

Пусковое устройство срабатывает после того, как на катушку управления будет подано напряжение. Возникает электромагнитная сила, под действием которой происходит притягивание подвижной части сердечника к неподвижной детали. В результате, силовые контактные группы оказываются замкнутыми, и ток начинает поступать к выходным клеммам. После прекращения подачи напряжения катушка обесточивается, и подвижная часть возвращается на свое место. В этот момент в работу включается возвратная пружина, обеспечивающая размыкание контактов.

Во время выключения на каждом полюсе контактов образуется двойной разрыв, способствующий более эффективному гашению электрической дуги. Функцию дугогасительной камеры выполняет крышка устройства, под которой располагаются контакты.

В пускателе имеется не только основная контактная группа, но и дополнительная – в виде блок-контактов, используемая для вспомогательных целей. В основном, они используются в управлении, в сигнальных и блокирующих схемах.

Типы и модификации пусковых устройств

Основными параметрами, по которым выполняется классификация пускателей:

• Величина рабочего тока, коммутируемого главными контактами.
• Значение рабочего напряжения в подключенной нагрузке.
• Параметры тока и напряжения в катушке управления.
• Категория и область применения.

Значения номинальных токов коммутационной аппаратуры представлены стандартным рядом в границах 6,3-250 А. Подобная классификация использовалась для устаревших приборов, которые в настоящее время используются все реже. Номинальному току соответствовал определенный класс – от 0 до 7.

Подобная классификация утратила свое значение с появлением на отечественном рынке зарубежной продукции. При выборе того или иного устройства в первую очередь рассматривается величина номинального тока. Поскольку электромагнитные пускатели, в том числе и контакторы с функцией реверса, являются низковольтными устройствами, следовательно, они могут работать с напряжением, не превышающим 1000 В. Эти границы предполагают использование двух видов стандартных напряжений – 380 и 660 вольт. Конкретное значение для данной модели отображается на корпусе и в технической документации устройства.

Значительно большим разнообразием отличаются напряжения, с которыми могут работать катушки управления. Это связано с тем, что магнитные пускатели и контакторы используются в разных условиях, и подключаются к различным типам потребителей и автоматическим системам управления. Для подобных систем вовсе недостаточно обычных сетевых фаз. Питание осуществляется с помощью специальных цепей оперативного тока с собственными параметрами тока и напряжения. Обычно, катушки управления рассчитаны на переменное напряжение 12-660 вольт и постоянное – 12-440 В.

Кроме того, контакторы и магнитные пускатели различаются внешним видом и комплектацией. В большинстве случаев, это модели, помещаемые в пластиковый корпус с кнопками запуска и остановки, расположенными снаружи. Многие приборы изначально комплектуются тепловыми защитными реле.

Отличия реверсивных и обычных контакторов-пускателей

Прежде чем рассматривать отличия обоих устройств следует отметить, что магнитный пускатель является усовершенствованной версией контактора, предназначенной для работы с низковольтным оборудованием и установками.

По сравнению с обычными контакторами, магнитные пускатели отличаются более компактными размерами и меньшим весом. Они предназначены для узкоспециализированных действий по включению и отключению электродвигателей. Контакторы же выполняют более широкий круг задач в силовых электрических цепях.

Многие пускатели дополнительно оборудуются тепловыми реле, выполняющими аварийные отключения и защищающие при обрывах фазы. Управление пуском и отключением производится с помощью специальных кнопок или отдельной системой, состоящей из катушки и слаботочной контактной группы. В некоторых модификациях могут использоваться оба варианта.

Все магнитные пускатели разделяются на два вида. Они могут быть реверсивными и нереверсивными. Реверсивный контактор состоит из двух отдельных магнитных пускателей, объединенных в общем корпусе и соединенных друг с другом электрическим путем. Оба компонента устанавливаются на общее основание, но одновременно работать они не могут. По команде оператора включается лишь один из них – первый или второй.

Управление реверсивным магнитным пускателем осуществляется при помощи блокировочных контактов нормально-замкнутого типа. Их основная функция заключается в предотвращении одновременного включения обеих контактных групп – реверсивной и обычной. В противном случае может произойти межфазное замыкание. Для этой же цели некоторые модели выпускаются с механической блокировкой. Поочередный запуск контакторов обеспечивает такое же поочередное переключение фаз. В результате, прибор начинает выполнять свою основную задачу – изменять направление вращения вала электродвигателя.

Оба варианта включения необходимо рассмотреть более подробно. Чтобы лучше понять суть реверсного запуска, необходимо вначале остановиться на обычном способе включения.

Обычная нереверсивная схема включения

Простейшим вариантом включения считается нереверсивная схема, обеспечивающая вращение вала электродвигателя только в одну сторону. В качестве примера можно взять обычный пускатель с управляющей катушкой на 220 В.

Подключение схемы начинается в трехфазном автомате, подходит к силовым клеммам пускового устройства, и далее соединяется с тепловым реле. Управляющая катушка с одной из сторон соединяется с нулевым проводником, а с противоположной – с фазой путем использования в этой цепи функциональных кнопок.

В состав кнопочного поста входят две кнопки: ПУСК – с контактами нормально-разомкнутого типа и СТОП – с нормально-замкнутыми контактами. Одновременно с кнопкой запуска выполняется подключение нормально-замкнутого контакта управляющего катушечного элемента. За счет теплового реле, включенного в промежуток фазной линии, обеспечивается защита двигателя от чрезмерных перегрузок. Его нормально-замкнутый контакт оказывается соединенным с элементами управления.

Когда трехфазный автомат оказывается включенным, начинается течение тока в сторону силовых контактов пусковой аппаратуры и к управляющей цепи. После этого схема приходит в работоспособное состояние. С целью запуска электродвигателя вполне достаточно воздействия на пусковую кнопку. Далее, в управляющие компоненты подается питание. Цепь оказывается замкнутой, после чего якорь начинает втягиваться и в то же время замыкать контакт прибора управления. К силовой контактной группе двигателя подается ток, и вал начинает вращение. После возврата в исходное состояние пусковой кнопки, питание к обмотке контактора будет поступать, проходя по вспомогательному контакту, благодаря чему работа двигателя продолжится без перерыва.

Прекратить работу нереверсивного агрегата возможно имеющейся кнопкой СТОП. Это вызовет разрыв цепи, и питающее напряжение перестает подходить к блоку управления. Начинается размыкание шунтирующего контакта и возврат якоря в исходное состояние с одномоментным размыканием основных контактов. По окончании этого процесса, наступает остановка электродвигателя. Когда кнопка СТОП окажется отпущенной, контакт управляющего элемента будет пребывать в разомкнутом положении до следующего запуска схемы.

Чтобы защитить электродвигатель во время нереверсивного пуска, применяется тепловое реле на основе биметаллических контактных пластин. Под влиянием возрастающего тока они начинают выгибаться. Поскольку эпластины соединяются с расцепителем, контакт в управляющей обмотке прерывает поступление питающего напряжения. Контакты прибора разъединяются и переходят в первоначальное состояние.

Реверсивная схема

Для того чтобы создать реверсивную схему включения электродвигателя, потребуется использование двух магнитных контакторов и трех кнопок управления. Оба пускателя устанавливаются в непосредственной близости для удобства соединений и подключений в том числе и с механической блокировкой.

Клеммы для подключения питания соединяются между собой на обоих устройствах. Контакты, подключаемые к электродвигателю, соединяются перекрестным способом. Провод питания электродвигателя может соединяться с любыми питающими клеммами одного из пускателей.

Следует помнить, что перекрестная схема подключения, категорически запрещает одновременное включение двух пускателей, поскольку это обязательно вызовет короткое замыкание. В связи с этим, проводники блокирующих цепей в каждом из приборов вначале соединяются с замкнутым контактом управления другого устройства, а потом – с разомкнутым контактом собственного. При включении второго контактора первый будет отключаться и наоборот.

Вторая клемма кнопки СТОП, находящейся в замкнутом положении, соединяется не с двумя, как обычно, а с тремя проводами. Два из них являются блокирующими, а через третий – подается питание на пусковые кнопки, соединенные параллельно между собой. Подобная схема позволяет отключить кнопкой остановки любой включенный пускатель и остановить вращение электродвигателя.