Как устроен магнитный пускатель

Электромагнитный пускатель 220 В позволяет осуществлять коммутацию в цепях переменного (и постоянного) тока. Обычно такие устройства используются при включении мощных потребителей – электродвигателей, нагревателей и т. д. Необходимость его оправдана в тех случаях, когда требуется часто включать и отключать нагрузку.

Применение магнитных пускателей

Чаще всего электромагнитные пускатели используется для запуска, остановки и реверса асинхронных электродвигателей. Но поскольку эти устройства очень неприхотливы, они могут использоваться для дистанционного управления освещением, в компрессорных установках, насосах, кран-балках, электрических печах, конвейерах, кондиционерах. Область применения магнитных пускателей очень широкая. Но в последнее время пускатели были вытеснены электромагнитными контакторами. Но, по сути, эти два прибора по конструкции и характеристикам мало чем отличаются. Даже схемы включения одинаковы.

Как работает пускатель?

Электромагнитный контактор работает по следующей схеме:

1. На рабочую катушку электромагнитного пускателя подаётся напряжение.
2. Вокруг этой катушки появляется магнитное поле.
3. Сердечник из металла, который расположен рядом с катушкой, втягивается внутрь.
4. К сердечнику произведено крепление силовых контактов.
5. При втягивании сердечника замыкаются силовые контакты, на нагрузку поступает ток.

В самом простом случае магнитные пускатели управляются при помощи всего двух кнопок — «Пуск» и «Стоп». При необходимости можно осуществить реверс — делается это при помощи соединения двух магнитных пускателей с использованием специальной схемы.

Как устроен электромагнитный пускатель?

Всего имеется две основные части у этого устройства:

1. Контактный блок.
2. Непосредственно пускатель.

Контактный блок устанавливается поверх корпуса пускателя. Он предназначен для того, чтобы расширить функционал схемы управления. С помощью дополнительного блока можно:

• Осуществить реверсивное движение электрического двигателя.
• Запитать лампу, которая сигнализирует о работе мотора.
• Включить дополнительное оборудование.
• Но контактная приставка не всегда используется, в большинстве случаев достаточно одного пускателя.

Контактная приставка

Этот механизм включает в себя две пары нормально разомкнутых и столько же нормально замкнутых контактов. Сверху пускателя имеются полозья и зацепы, именно к ним и производится крепление приставки. В итоге эта система жёстко связана с силовыми контактами пускателя и работает одновременно с ними.

Нормально замкнутые контакты по умолчанию соединяют элементы цепи, а нормально разомкнутые разрывают. При включении магнитного пускателя, когда сердечник замыкает силовые элементы, нормально замкнутые контакты размыкаются, а нормально разомкнутые замыкаются.

Конструкция магнитного пускателя

В общем, можно выделить две части — верхнюю и нижнюю. Сверху располагается группа контактов, подвижная часть электромагнита, связанная с силовыми переключателями, а также дугогасительная камера. В нижней части расположены катушка и возвратная пружина, а также вторая половина электромагнита.

При помощи пружины верхняя часть возвращается в изначальное положение после того, как прекратится подача напряжения на катушку. При этом силовые контакты размыкаются. Электромагнит собран из пластин Ш-образной формы, изготовленных из технической трансформаторной стали. Катушка наматывается медным проводом, причём количество витков зависит от того, на какое напряжение она рассчитана.

Секторы с обозначениями

Параметры находятся на пускателе, всего имеется три сектора:

1. В первом указываются, где можно применять магнитный пускатель, а также общая информация о нём. А именно: частота переменного тока, номинальное значение тока, условный тепловой ток. Например, обозначение АС-1 говорит о том, что при помощи таких механизмов можно коммутировать цепи питания тэнов, ламп накаливания, других слабоиндуктивных нагрузок.
2. Во втором секторе указывается, какая максимальная мощность нагрузки может коммутировать с силовыми контактами.
3. В третьем секторе обычно обозначается схема устройства: в неё включены силовые и вспомогательные контакты, катушка электромагнита. В том случае, если по всем контактам на схеме от катушки идет пунктирная линия, то это означает, что они работают синхронно.

Контактные группы пускателей

Силовые контакты обозначаются следующим образом:

• 1L1, 3L2, 5L3 — это входящие, на них подается питание от сети переменного или постоянного тока.
• 2Т1, 4Т2, 6Т3 — выходящие силовые контакты, которые соединяются с нагрузкой.

На самом же деле совершенно неважно, куда вы подключите источник питания, а куда нагрузку. Просто такая схема является общепринятой, ее и необходимо использовать.

Ведь если придется другому человеку проводить ремонт, он просто не сможет сразу разобраться в том, что было намудрено монтажником. Вспомогательная группа контактов 13НО–14НО предназначена для того, чтобы осуществить самоподхват. Другими словами, эту пару используют, чтобы во время включения электродвигателя не удерживать пусковую кнопку постоянно нажатой.

Кнопка остановки

Независимо от вида электромагнитного пускателя, используемого в конструкции, управление производится при помощи двух кнопок – «Пуск» и «Стоп». Может присутствовать включение реверса. Кнопка остановки отличается от других тем, что у нее красный окрас. Нормально замкнутые контакты механически соединены с кнопкой. Поэтому при работе устройств ток протекает через них беспрепятственно.

Если кнопку не нажимать, то металлическая планка под действием пружины замыкает два контакта. При необходимости остановки питания устройства нужно просто нажать на кнопку – контакты при этом разомкнутся. Но фиксации нет, как только вы отпустите кнопку, контакты вновь замкнутся.

Поэтому для управления работой электродвигателей используются специальные схемы включения электромагнитных пускателей 220В. На дин-рейку такие устройства устанавливаются без проблем, поэтому они могут использоваться даже в самых маленьких монтажных блоках.

Кнопка запуска

Она обычно имеет зеленый или черный цвет, механически соединяется с нормально разомкнутой группой контактов.

Как только нажимаете на кнопку запуска, происходит замыкание цепи и по контактам протекает электрический ток. Отличие от кнопки остановки только в том, что по умолчанию контакты находятся в разомкнутом состоянии. Пружина удерживает контактную группу в разомкнутом положении и позволяет после запуска вернуть кнопку в начальное положение. Именно такой принцип работы электромагнитных пускателей 220В, используемых в схемах управления большими нагрузками.

Классическая схема включения

При реализации такой схемы выполняются следующие действия:

1. При нажатии на кнопку «Пуск» происходит замыкание контактов и подача напряжения на нагрузку.
2. При нажатии на кнопку «Стоп» контакты пускателя размыкаются и прекращается подача напряжения.

В качестве нагрузки можно подключать ТЭНы, электродвигатели, иные приборы. Нормально открытый электромагнитный пускатель 220В можно использовать для включения абсолютно любой нагрузки.

К силовой части схемы относятся:

• Контакты для подключения трех фаз – «А», «В», «С».
• Автоматический выключатель. Он устанавливается между источником питания и входом электромагнитного пускателя 220В 25А. Дело в том, что 380В – это межфазное напряжение, а если проводить замер между нулем и любой из фаз, оно будет равно 220В.
• Нагрузка – мощный потребитель электроэнергии (двигатель, нагревательный элемент).

Вся цепь управления подключается к нулю и фазе «А». Цепь состоит из таких компонентов:

• Кнопки запуска и остановки.
• Катушки.
• Вспомогательного контакта (включается параллельно кнопке запуска).

Работа классической схемы

Как только включается автоматический выключатель, на верхних контактах пускателя появляется три фазы, вся схема переводится в режим ожидания. Фаза под литерой «А» проходит по цепи:

• Через замкнутые контакты кнопки остановки.
• На контакт кнопки запуска.
• На вспомогательную группу контактов.

При этом схема полностью подготовлена к работе. Как только замыкаются контакты под воздействием кнопки запуска, на катушке появляется напряжение и ее сердечник втягивается. При этом сердечник тянет за собой группу контактов, замыкая их.

В нижней части магнитного пускателя находятся силовые контакты, на которых также появляется напряжение, которое далее идет к потребителю электроэнергии. После отпускания кнопки запуска силовые контакты будут замкнуты за счет реализации схемы с «подхватом». При этом фаза идет не через контакты кнопки запуска к электромагниту, а посредством вспомогательной группы.

Степень защиты

Лучше всего в работе показывают себя приборы со степенью защиты IP54. Их можно использовать во влажных и очень пыльных помещениях. Без проблем можно его установить на открытом месте. Но если монтаж производится внутри шкафа, то достаточно использовать устройства со степенью защиты IP20. Чем выше числовой индекс, тем в более жестких условиях может производиться эксплуатация прибора – это применимо к любому электрическому устройству. Обязательно нужно учитывать и такие факторы:

• Наличие теплового реле, при помощи которого производится отключение нагрузки при превышении максимального тока потребления. Особенно актуально использование такого прибора при управлении электродвигателями.
• Если имеется функция реверса, то в конструкции присутствует две катушки и шесть контактов. По сути, это пара пускателей, совмещенных в одном корпусе.
• Обязательно нужно учитывать износостойкость прибора, особенно если очень часто включается и отключается нагрузка пускателем.

Не последнее место при эксплуатации любого устройства, в том числе и электромагнитного пускателя 220В, занимает человеческий фактор. Неквалифицированные работники способны сломать всю цепь управления, так как они не знают, как правильно работать на оборудовании. Если сработала тепловая защита, то включение производить сразу же нельзя. И нельзя заново запускать двигатель — сначала нужно проверить, не заклинил ли мотор, нет ли короткого замыкания в цепи питания.

Для включения однофазной нагрузки небольшой мощности используют тумблеры, кнопки, переключатели, контактная система которых приводится в движение механически и рассчитана на небольшие по величине токи. Чтобы запускать и останавливать трехфазную нагрузку, требуется такой электрический аппарат, который бы осуществлял одновременную подачу напряжения на все полюса электроприемников, оперативное отключение от питающей сети, гашение электрической дуги при больших фазных токах и др. Одним из таких устройств является магнитный пускатель, чаще всего используемый для управления асинхронными двигателями, электронагревательными установками (калориферы, электрокотлы) и различными трансформаторов небольшой мощности, осветительными сетями и прочим электрооборудованием. Рассмотрим как устроен, приводится в действие и подключается к сети магнитный пускатель серии ПМЕ-211.

Устройство магнитного пускателя

Замыкать и размыкать силовые контакты помимо механического воздействия можно еще при помощи электрического привода. Достаточно простым и распространенным устройством является электромагнит. Важнейшей его способностью является притягивание металлических предметов при протекании электрического тока по его катушке с сердечником, а при отсутствии тока — отпускать. Таким образом, электромагнит обладает способность преобразовывать электрическую энергию в механическую. Если объединить в одном корпусе катушку с сердечником, подвижную притягивающую часть с возвратной пружиной и силовые контакты, то получится готовый коммутационный аппарат. По такому принципу работают все электромагнитные реле, контакторы и пускатели. Хотя принцип работы у них одинаков, но конструктивно они различаются.

Разборный корпус состоит из трех частей. Верхняя часть-крышка закрывает силовые контакты и осуществляет гашение электрической дуги при коммутациях. Изготавливается из пресс материала содержащего асбест. Кроме того, на крышке указываются технические характеристики пускателя такие, как серия, номинальное напряжение втягивающей катушки, обозначение клемм силовых контактов и др.

На средней части закреплены неподвижные силовые и блокировочные контакты, а также подвижные на траверсе с якорем.

И третья, основание, в которой размещена втягивающая катушка с сердечником. Разборный корпус отлит из карболита – фенолформальдегидной смолы с разными минеральными и органическими наполнителями. Этот тип диэлектрика обладает высокой теплостойкостью, трудной возгораемостью.

Рассмотрим более подробно все элементы магнитного пускателя ПМЕ-211.

Магнитопровод. Сердечник и якорь выполнены в виде Ш-образного разъединенного магнитопровода. Как и любая другая магнитная система для переменного тока состоит из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга, чтобы уменьшить вихревые токи. Во избежание ударов при включении и сильных вибраций при работе магнитного пускателя ПМЕ-211 места соприкосновения якоря и сердечника отшлифованные и ровные, а на крайних стержнях дополнительно установлены короткозамкнутые витки из немагнитного материала.

Силовые и блокировочные контакты выполнены в виде прямоугольных пластин различной формы и толщины из латуни с напайками из технического серебра. Использование сплавов с этим драгоценным металлом обусловлено стойкостью к действию электрической дуги и механическим ударам при включении и отключении магнитного пускателя. Содержание технического серебра в ПМЕ-211 составляет 10-11 грамм.

На втягивающих катушках всегда указывается номинальное напряжение, а на магнитных пускателях различных марок еще дополнительно пишется марка, диаметр провода и количество витков. Чем на большее по величине напряжение рассчитана катушка, тем выше количество витков и активное сопротивление ее провода. Если на катушку подать напряжение выше или ниже ее номинального значения (380 В вместо 220 В и наоборот), то это приведет к ненормальной работе магнитного пускателя (громкий треск при взаимодействии якоря и сердечника, не срабатывание магнитного пускателя и др.) и выходу катушки из строя.

Ни в коем случае нельзя подавать номинальное напряжение на втягивающую катушку отдельно от магнитопровода, так как в этом случае магнитный поток будет замыкаться на витки катушки, что повлияет на увеличение протекающего по ней тока и катушка «сгорит».

Магнитный пускатель работает по следующему принципу. При подаче переменного напряжения на катушку в ней начинает протекать переменный электрический ток, который, в свою очередь, создает магнитный поток в сердечнике и якоре, преодолевая сопротивление воздушного зазора. В результате, намагниченный якорь притягивается к сердечнику, замыкая силовые и блокировочные контакты пускателя!

Технические характеристики магнитного пускателя ПМЕ-211-УХЛ4В

Основные технические характеристики пускателя приводятся на табличке пускателя либо на верхней крышке.

• переменное напряжение катушки магнитного пускателя: 220 В, 380 В;
• номинальное напряжение и ток силовой цепи: при 380 В — 25 А, при 660 В – 14 А;
• номинальная мощность подключаемого электродвигателя: не более 11 кВт;
• климатическое исполнение УХЛ4 и износостойкость категории В;
• крепление корпуса с помощью винтов;
• установлены 2 замыкающих и 2 размыкающих блокировочных контакта.

Совместно с магнитными пускателями могут использоваться тепловые реле марки РТТ соответствующей величины для защиты силового оборудования от продолжительных перегрузок и от обрыва фаз!

Для изменения вращения ротора электродвигателя используются реверсивные магнитные пускатели, представляющие собой два пускателя одной серии, закрепленных на одном основании, электрически соединенных, имеющих электрические и механические блокировки, предотвращающих одновременное включение обоих пускателей.

На электрических принципиальных схемах магнитные пускатели обозначаются следующим образом:

Расшифровка магнитных пускателей

Все используемые магнитные пускатели отличаются друг от друга по номинальному току, по наличию и отсутствию тепловых реле (защита от перегрузок), по климатическому исполнению, габаритным размерам и другим параметрам.

ПМЕ- Х1 Х2 Х3 Х4 Х5, где

ПМЕ — серия магнитного пускателя

Х1 – номинальный ток: 1- 10А, 2 – 25А.

Х2- исполнение по степени защиты:

Х3 – исполнение пускателей по назначению и наличию теплового реле:

1-нереверсивный пускатель без теплового реле;

2-нереверсивный с тепловым реле;

3-реверсивный без теплового реле;

4-реверсивный с тепловым реле;

Х4 – климатическое исполнение: У3, УХЛ4.

4 комментария к записи “Как устроен магнитный пускатель ПМЕ-211”

Интересная статья о магнитных пускателях.Напишите статью о том,как обслуживать магнитные пускатели!

Во время зарождения электротехники включение 3-фазных электродвигателей производилось с помощью обычных рубильников вручную. Рубильники не создавали безопасных условий, требовалось пульт управления соединять силовыми линиями. В течение дальнейшего прогресса развития процессов коммутации ученые изобрели такие устройства, как магнитные пускатели, которые не имели тех недостатков рубильника. Это коммутационное устройство обеспечивает подключение потребителя нагрузки дистанционно, дает возможность управления эксплуатацией оборудования.

Конструкция пускателя простая, так же, как и его принцип работы. Пускатель состоит из контактов двух видов: неподвижных и подвижных. При замыкании этих контактов электродвигатель запускается, а при разъединении контактов происходит остановка и выключение питания.

Разновидности

Магнитные пускатели предназначены в основном для управления работой 3-фазных электромоторов на дистанционном уровне. Основные операции, проводимые с помощью магнитных пускателей – это запуск, отключение или реверс.

Вспомогательной функцией пускателя вместе с тепловым реле является защита электродвигателя от излишних нагрузок. Имеются схемы пускателей с ограничителями напряжения на основе полупроводниковых элементов. По схемам подключения нагрузки бывают реверсивными и нереверсивными.

По типу расположения магнитные пускатели классифицируются:

• Открытого типа . Располагают в защищенных шкафах, панелях, и других местах, не доступных для влаги, пыли и других вредных факторов.
• Защищенного исполнения . Монтируются в помещениях с пониженным содержанием пыли в воздухе, исключающих доступ воды к устройству.
• Влагонепроницаемого исполнения . Монтируются внутри зданий, снаружи под оборудованными навесами от воды и солнца.

Вспомогательная классификация

• Блок с кнопками на корпусе пускателя. Пускатели без реверса имеют две кнопки: Пуск и Стоп, устройства с реверсом оснащены тремя кнопками, две из них те же, что и в прошлом виде, добавлена кнопка Пуска назад. Некоторые исполнения устройств предусматривают лампу, сигнализирующую включение.
• Устройства со вспомогательными контактами сигналов и блокировок. Применяются в различных сочетаниях, как замыкающие или разъединяющие. Контакты бывают встроенными, либо выполнены на отдельной подставке. Иногда вспомогательные контакты применяются в общем составе схемы пускателя. В устройствах с реверсом с помощью дополнительных контактов выполняется электрическая блокировка.
• Значение напряжения и тока силовой обмотки.
• Тепловое реле. Его свойство – это ток номинала, при котором реле не срабатывает на средних настройках. Это значение тока может регулироваться в некоторых пределах от номинального значения тока.

Некоторые магнитные пускатели комплектуются ограничителями напряжения и другими блокировками.

Конструктивные особенности

Все устройство пускателя делится на две половины: верхнюю и нижнюю. В верхней половине расположены двигающиеся контакты вместе с камерой гашения дуги. Там же расположена и подвижная часть магнита. Она действует на силовые контакты.

Катушка находится в нижней части вместе с возвратной пружиной. Свойством пружины возврата является возвращение верхней половины в исходное состояние после отключения питания на обмотке. Так осуществляется разъединение силовых контактов.

В устройство двух половин электромагнита включены пластины Ш-образной формы. Они изготовлены из электромагнитной стали. Для катушки используется медный провод с расчетным количеством витков, которые рассчитаны на эксплуатацию с напряжением питания определенных значений, начиная от 24 вольт и до 380 вольт. При поступлении напряжения в обмотке образуется магнитное поле. Две половины пытаются соединиться, образуется замкнутый контур. При отключении напряжения магнитное поле также исчезает, верхняя половина отходит на свое первоначальное место под действием пружины.

Принцип действия

Название устройства говорит о его способе работы. Он действует по принципу электромагнита, во время прохождения тока по катушке. После притягивания контактов электродвигатель запускается.

1 — Подвижные контакты
2 — Подвижный якорь
3 — Пружины
4 — Катушка
5 — Стационарный сердечник
6 — Подвижный сердечник
7 — Стационарные контакты

Общее устройство состоит из основной части и якоря, который двигается по направляющим. Проще сказать, что все магнитные пускатели выполнены в виде большой кнопки с клеммами силовых контактов, и неподвижных контактов.

Двигающаяся часть имеет мостик с контактами, который обеспечивает разрыв цепи в двух местах, для выключения напряжения. Также мостик служит для качественного соединения проводов во время подключения схемы в действие. Система проверяется вручную. Надавливают на якорь и чувствуют усилие пружин, которое при работе преодолевается электромагнитом. При отпускании якоря контакты возвращаются назад.

В работе подобное управление не требуется, оно нужно для контроля. Реально применяется дистанционная форма подключения электромагнитным полем, которое возникает в обмотке от электрического тока. Шихтованный магнитопровод обеспечивает хорошую проводимость тока.

Когда в цепи отсутствует электрический ток, то вокруг обмотки магнитное поле исчезает, что приводит к отходу якоря в первоначальное положение. При подаче напряжения происходит обратный процесс. Рабочее включенное положение якоря влияет на функционирование устройства. В таком положении должно быть качественное соединение контактов. При малейшем ослаблении пружин контакты начинают подгорать, нагреваться, происходит отгорание концов проводов.

Установка и подключение

Для возможности качественной эксплуатации пускателей, их установку проводят на ровной неподвижной поверхности, вертикально. Устройства с тепловым реле нужно ставить так, чтобы не было разницы температуры с внешней средой.

Монтаж с нарушением приводит к ложным срабатываниям. Поэтому нельзя устанавливать магнитные пускатели в местах с вибрацией, ударами. Устройства с током номинала более 150 ампер при запуске сильно вибрируют и сотрясаются.

Корпус теплового реле может нагреться от других устройств. Это отрицательно действует на правильность работы пускателя. Поэтому не рекомендуется размещать пускатели рядом с горячим оборудованием.

При соединении провода с контактом пускателя, его конец загибают в виде кольца. Это не дает возникнуть перекосу пружинных шайб в зажиме. При подключении двух проводов с одним сечением, их располагают по двум противоположным сторонам от винта.

Перед монтажом концы проводов лудят. В многожильных проводах перед тем, как проводить лужение, концы скручивают. Концы алюминиевых проводов чистят надфилем, покрываются специальной пастой. Подвижные контакты и части пускателя смазывать запрещается. Перед запуском магнитные пускатели осматривают снаружи и контролируют исправность частей. От руки двигающиеся части должны легко перемещаться. Схема соединения сверяется.

Техническое обслуживание

Для качественного ухода за пускателем нужно знать возможные признаки поломок устройства. Обычно это высокая температура корпуса, сильное гудение.

Высокая температура устройства чаще всего связана с замыканием обмотки между витками. При осмотре катушки не должно быть трещин, нагара, повреждений, оплавления. В таких случаях необходима замена катушки. Чрезмерный нагрев происходит из-за увеличения напряжения питания выше номинала, при перегрузке, плохое качество контактов, их сильном износе. Сильное гудение пускателя может возникнуть по нескольким причинам. Чаще всего нужно проверить плотность прилегания якоря. Неплотность может возникнуть из-за загрязнения поверхности. Еще одной причиной может стать недостаточное напряжение сети, снижение его более 15 процентов, а также заедание подвижных элементов.

Для предотвращения таких поломок нужен постоянный уход. В общем, магнитные пускатели не нуждаются в дорогостоящих работах. Нельзя допускать внутрь грязи, влаги и пыли. Необходимо регулярно контролировать плотность прилегания и качество контактов. Составляют перечень работ по техническому уходу и ремонту электромонтерами-ремонтниками.