Подключение автоматов в щитке: как подключить контактор

Магнитные пускатели, реле и контакторы входят в одну из наиболее обширных групп щитового оборудования. Для корректной работы этих устройств требуется соблюдение ряда правил электромонтажа, знание основ релейной техники, а также грамотный подход к организации схем питания электроприборов.

Виды и классы контакторов

Контакторы предназначены для удалённой или автоматической коммутации линий питания электроприборов повышенной мощности. В разряд этих электротехнических изделий входят устройства панельного монтажа, мощность которых практически не ограничена, а также модульные устройства для установки на DIN-рейку. В последнем случае допустимый ток, как правило, составляет не более 63 ампер. Малогабаритные (не модульные) контакторы для монтажа на DIN-рейку рассчитаны на токи до 100 А и в действительности являются изделиями панельного монтажа по довольно простой причине: их габариты не позволяют корректно установить на место лицевую панель щитка.

Слева: модульный контактор на DIN-рейку 63 А. Справа: контактор панельного монтажа

Общепринятая классификация магнитных контакторов подразумевает их разделение на величины, соответствующие типоразмеру и допустимой токовой нагрузке. Так, модульные устройства ограничиваются 4-й величиной, всего же величин имеется 7, при максимальных габаритах контактная группа рассчитана на силу тока до 250 А. За рамками общей классификации находятся контакторы, способные коммутировать цепи при силе тока в 1000 А и выше, но такие устройства имеют узкое отраслевое применение и их мы рассматривать не будем.

Отдельные модели контакторов могут иметь отличия по классу электроизоляции и допустимому коммутируемому напряжению. Есть разница и в рабочем напряжении, на которое рассчитана катушка втягивающего электромагнита. Дополнительные отличия заключаются в:

• количестве коммутируемых полюсов силовой группы контактов (от 1 до 4);
• времени срабатывания (от 0,01 до 1 с);
• типе и эффективности устройств дугогашения для разных степеней индуктивности нагрузки;
• допустимом числе циклов переключения в час;
• уровне шума и вибрации;
• наличии и количестве дополнительных слаботочных контактов.

Устройство трёхполюсного контактора с нормально разомкнутыми контактами: 1 — катушка; 2 — неподвижный магнитопровод (сердечник); 3 — подвижный сердечник; 4 — неподвижные контакты; 5 — диэлектрический держатель подвижных контактов; 6 — подвижные контакты

Понятия контактор и пускатель отражают разную суть. Так, название контактор подразумевает прибор в моноблочном исполнении только с тем набором функций, которые предусмотрены конструкцией. Пускатель же — комплекс приборов, объединённых в рамках одной управляющей сборки. В него могут входить несколько контакторов, а также дополнительные приставки, защитные устройства, элементы управления и корпус с определённой степенью пыле- и влагозащиты. Пускатели, как правило, предназначены для управления работой асинхронных электродвигателей.

Комбинированный пускатель электродвигателя

Базовые понятия о монтаже

Контактор или пускатель практически никогда не является единственным элементом схемы управления. Обязательным условием является наличие в схеме автоматического выключателя, номинал которого рассчитывается, исходя из предельного тока контактора. Также важно правильно выбрать токо-временную характеристику защитного отключения, она должна соответствовать классу устойчивости контактора к индуктивным нагрузкам.

Магнитные контакторы рассчитаны на естественное воздушное охлаждение, и потому место их установки должно обладать достаточным внутренним объёмом или иметь вентиляционные отверстия. Также обязательным условием является отсутствие вибраций основания, к которому закреплён контактор, в ином случае возможен непреднамеренный отброс втягивающего штока с последующим размыканием цепи. Наконец, условия работы контактора должны соответствовать классу его защиты от внешних воздействий, ведь внутренний механизм крайне чувствителен к попаданию влаги и пыли, особенно абразивной и токопроводящей.

Подключение коммутируемой нагрузки

Подключение силовых цепей контактора выполняется, как правило, винтовыми зажимами с прижимной планкой или седлом. При сборке силовой цепи рекомендуется принимать максимум мер для обеспечения максимальной площади соприкосновения кабельных жил с контактной площадкой. Так, однопроволочные жилы лучше свернуть в полукольцо, многопроволочные — обжать плоским штыревым наконечником.



Группа силовых контактов на каждом полюсе представлена двумя неподвижными и двумя подвижными, соединёнными токопроводящей пластиной. Таким образом, контакты каждой фазы расположены параллельно, их прижимные винты находятся на лицевой части корпуса и маркированы буквой L с соответствующим цифровым индексом. Наконечник жилы вводится под прижимную планку или в седло до упора, после чего зажимается винтом. При номинальных токах свыше 63 А рекомендуется использовать динамометрический инструмент. Силовые контакты нуждаются в перетяжке спустя 48 часов для компенсации остаточных деформаций металла.

Как видите, схема подключения силовой части предельно проста: контактор коммутирует фазные линии, рабочий ноль собирается на общей шине или кросс-модуле. Единственное отличие действует при сборке схем с изолированной нейтралью, в таких случаях рабочий нулевой проводник коммутируется четвёртым полюсом контактора.

Управляющие цепи

Электромагнитные контакторы не имеют механической фиксации во включенном положении. Для обеспечения удержания штока во время работы используется схема самоподхвата. Это достаточно удобный приём, позволяющий коммутировать цепь питания катушки различными устройствами защиты и автоматизации электропривода. Исключение составляют сборки, управляемые посредством ПЛК или релейной автоматики.

Простейшая схема самоподхвата включает один дополнительный блокировочный нормально открытый контакт. Цепь питания катушки подключается через нормально открытый контакт пусковой кнопки. Второй контур подключается параллельно, он состоит из последовательно соединённых блокировочного контакта и нормально замкнутого контакта кнопки «Стоп». Таким образом, при включении контактора замыкается блокирующий контакт, который удерживается всё время работы и подаёт питание на катушку. При необходимости остановки цепь питания катушки размыкается кнопкой «Стоп».

Схема самоподхвата контактора: L1, L2, L3 — фазы трёхфазного питания; N — нейтраль; КМ — катушка магнитного пускателя; NO13-NO14 — дополнительный нормально разомкнутый контакт; М — асинхронный двигатель

Есть и более сложные схемы управления. Так, использование нормально замкнутого контакта пусковой кнопки одного контактора может использоваться для исключения одновременной работы двух пускателей, что в частности может быть важно при построении схем реверсивного включения или быть обусловлено иной технологической необходимостью. Этот же принцип может действовать при использовании нормально замкнутого блокирующего контакта одного контактора, который последовательно соединён с контактом пусковой кнопки другого.

Схема реверсивного пуска двигателя: КМ1, КМ2 — катушки магнитных пускателей; NO КМ1, NO КМ2 — нормально разомкнутые контакты пускателей; NC KM1, NC KM2 — нормально замкнутые контакты пускателей; КК — тепловое реле

В цепь самоподхвата также могут включаться концевые выключатели, датчики типа «сухой контакт» и всевозможные защитные устройства. Автоматическое включение контактора также возможно, для этих целей кнопку заменяют или дублируют параллельным включением концевиков или датчиков. Таким образом, сложность и схемы управления автоматизированным электроприводом практически ничем не ограничены.

Дополнительные устройства

Как уже упоминалось, сами по себе контакторы имеют крайне простую конструкцию и могут состоять только лишь из электромагнитного втягивающего устройства и одной или нескольких пар силовых контактов. При этом существует внушительный ряд дополнительных модулей, способных расширить первоначальный функционал далеко за пределы обычной коммутации.

Наиболее распространены приставки с дополнительными блокирующими контактами. Если контактор не имеет таковых изначально, этот вид оснастки — единственный способ реализовать схему самоподхвата. Также дополнительные блок-контакты могут использованы для реализации более сложных схем управления, индикации и автоматизации.

Другой популярный вид дополнительных устройств — тепловые расцепители. Их задача — контролировать протекающую в цепи нагрузку и отключать питание катушки при длительном превышении допустимых значений тока. Как и тепловые расцепители автоматических выключателей, приставки для контакторов имеют разные токо-временные характеристики отключения для разных видов асинхронных двигателей. Электромагнитные расцепители не используются в качестве дополнительных приставок по той причине, что контакторы не рассчитаны для коммутации токов короткого замыкания.

Вспомогательные устройства контактора: 1 — тепловое реле перегрузки; 2 — контакторы; 3 — приставка выдержки времени; 4 — вспомогательные контакты

Приставки выдержки времени позволяют реализовать схемы замедленного пуска и останова электропривода. Реле времени имеют возможность ручной настройки в определённом диапазоне, что позволяет с высокой точностью настроить компенсацию инерционного выбега электромотора перед реверсированием.

Из дополнительных устройств следует также упомянуть приставки для механической блокировки встречного включения, используя которые можно из двух обычных трёхполюсных контакторов собрать реверсивный пускатель. Если управление осуществляется непосредственно со шкафа или щита, можно использовать пусковые приставки, в которых уже выполнена группа соединений для самоподхвата и установлены кнопки «Пуск» и «Стоп». Если катушка контактора не соответствует действующему напряжению управляющей цепи, её можно легко заменить на другую с подходящими параметрами. Дополнительная защита двигателя обеспечивается с помощью реле контроля и чередования фаз, а также ограничителями перенапряжений.

Основные схемы подключения

Всего существует три схемы силовой коммутации, по которым выполняется подключение контакторов. Первая и простейшая — прямая коммутация фаз, которая подходит как для одностороннего запуска привода, так и для управления активной нагрузкой. В схеме нет ничего примечательного, контактор просто выполняет роль дистанционного выключателя.

Пример использования контакторов в схеме автозапуска генератора: 1 — вводной автомат; 2 — счётчик; 3 — УЗО основной сети; 4 — контактор основного ввода; 5 — блок автоматического запуска генератора; 6 — бензогенератор; 7 — УЗО резервной сети; 8 — реле времени; 9 — контактор резервного ввода

Чуть более сложная схема используется для управления прямым и обратным вращением трёхфазных асинхронных машин. Два контактора устанавливаются в паре, отходящие фазные провода присоединяются параллельным подключением. При этом присоединение со стороны подачи питания выполняется перекрёстной перемычкой, меняющей последовательность любых двух фаз из трёх. При сборке реверсивной схемы крайне важно обеспечивать двухстороннюю защиту от встречного включения: как с помощью механической блокировки, так и с использованием блокировочных контактов.

Третий вид схемы — пусковая, она используется при управлении асинхронными двигателями высокой мощности. В общей сборке присутствует по два контактора для каждого из направлений вращения привода. В каждой паре один контактор является пусковым, через него двигатель подключается по схеме соединения обмоток в «звезду», за счёт чего существенно снижаются пусковые токи. По прошествии некоторого времени, необходимого для выхода на номинальные обороты, включается второй контактор, через который реализовано соединение обмоток в «треугольник». Для реализации такой схемы подключения требуется прокладка к двигателю шести жил питания и одного рабочего нулевого проводника, а также установка на основных контакторах реле задержки включения.