В названии этого электротехнического устройства для электроустановок 0,4 кВ заложено сразу два принципиальных действия:

1. срабатывание в качестве электромагнита от прохождения электрического тока по обмотке катушки;

2. запуск в работу электродвигателя силовыми контактами.

Конструктивно любой магнитный пускатель состоит из стационарно закрепленной части и подвижного якоря, перемещающегося по полозьям. Он выделен на картинке синим цветом.

Как работает электромагнитная система

Очень упрощенно пускатель можно представить как одну кнопку, на корпусе которой расположены клеммы с подключенными силовыми цепями и стационарными контактами. На подвижной части смонтирован контактный мостик. Его назначение:

1. обеспечение двойного разрыва силовой цепи для отключения питания электродвигателя;

2. надежное электрическое соединение приходящего и отходящего проводов при включении схемы в работу.

При ручном надавливании на якорь хорошо ощущается усилие сжатия встроенных пружин, которое необходимо преодолеть магнитным силам. При отпускании якоря эти пружины отбрасывают контакты в отключенное положение.

Такой способ ручного управления пускателем при работе схемы не используется, его применяют при проверках. В процессе эксплуатации пускатели управляются только дистанционно за счет действия электромагнитных полей.

С этой целью внутри корпуса размещена обмотка катушки с намотанными на нее витками. Она подключается к источнику напряжения. При пропускании тока через витки вокруг катушки создается магнитный поток. Для улучшения его прохождения создан шихтованный стальной магнитопровод, разрезанный на две части:

• стационарно закрепленную в корпусе устройства нижнюю половину;

• подвижную, входящую в состав якоря.

В обесточенном состоянии обмотки магнитного поля вокруг катушки нет, якорь отбрасывается энергией пружин от стационарной части вверх. Под действием магнитных сил, возникающих после прохождения электрического тока по обмотке, якорь двигается вниз.

Притянутая к неподвижной части магнитопровода его подвижная половинка создает в комплексе единую конструкцию, обладающую минимальным магнитным сопротивлением. На его величину при эксплуатации влияют:

• нарушения наладочных регулировок;

• коррозия стальных частей магнитопровода и его крепления;

• износ поверхностей;

• техническое состояние пружин, их усталость;

• дефекты короткозамкнутого витка магнитопровода.

Перемещение якоря внутри корпуса лимитируется двумя пограничными значениями. В нижнем притянутом положении должен быть создан надежный ужим контактной системы. Его ослабления ведут к подгоранию контактов, повышению величины переходного электрического сопротивления, излишнему нагреву и последующему отгоранию проводов.

Возрастание магнитного сопротивления магнитопровода по любой причине проявляется увеличением шума из-за появления вибраций, которые приводят к ослаблению ужима контактной системы и в итоге к отказам в работе магнитного пускателя.

Как работает система силовых контактов

Конструктивно силовые контакты созданы для надежной и длительной эксплуатации. Для этого они:

• выполнены из сплавов технического серебра, нанесенных специальными методами на медные перемычки;

• созданы с запасом прочности;

• изготовлены в форме, обеспечивающей максимальный электрический контакт при включении и хорошо выдерживающие электрическую дугу, возникающую при разрыве нагрузки.

В трехфазных схемах используются магнитные пускатели с тремя силовыми и несколькими дополнительными контактами, повторяющими положение якоря и используемыми в цепях управления двигателем. Все они рисуются на схемах в положении, соответствующем отсутствию тока в катушке и разжатому состоянию пружин.

Управляющие контакты при срабатывании пускателя замыкают (называют «замыкающими») или, наоборот, размыкают цепь. Они в притянутом положении создают площадку в виде точки. Для этого стационарную часть изготавливают плоскостью или сферой (в ответственных узлах), а подвижную — сферой.

Силовые контакты более ответственны, должны выдерживать повышенные нагрузки. Их изготавливают для создания контактной линии, состоящей из множества точек. С этой целью стационарная часть выполняется плоскостью или цилиндром, а подвижная — только цилиндром.

Магнитные пускатели, выпускаемые отечественными производителями, классифицируют по возможностям работы с нагрузками разных мощностей на 7 групп и обозначают по возрастающему значению от нулевой величины с током коммутации до 6,3 ампера включительно и до шестой — (160 А).

Выпускаемые зарубежными производителями пускатели классифицируются по другим критериям.

Электрики, занимающиеся обслуживанием магнитных пускателей и осуществляющие надзор за их работой, обязаны контролировать качество прилегания контактных площадок и их чистоту. Существующее мнение, что “у современных пускателей контакты сделаны надежно и их можно не осматривать” не совсем правильное.

Чистота контактов зависит от многих факторов, включая:

• нагрузочный режим;

• частоту коммутаций;

• условия окружающей среды.

Все они проявляются по-разному на каждом конкретном устройстве. Поэтому за ними необходимо периодически наблюдать и при первых признаках загрязнения отмывать спиртом. Когда же его нет для выполнения подобных работ, то пользуются обыкновенным школьным ластиком, который, отчищая металл, оставляет на внешней поверхности свои крошки, обладающие диэлектрическими свойствами.

Их удаляют протиркой поверхностей тонкими высушенными деревянными палочками из не смолистых сортов деревьев. Лучше всего для этих целей подходят:

• дуб;

• груша;

• яблоня;

• клен.

Твердые породы древесины при протирке контактов дополнительно полируют обрабатываемые поверхности.

Незначительные выгорания контактных поверхностей убирают самодельными «воронилами». Так на языке электриков называют плоские отрезки прочных металлических пластин (обычно их изготавливают из сломанных ножовочных полотен по металлу), поверхность которых слегка обработана самым мелким наждаком.

Такой инструмент позволяет снимать очень тонкий слой прогоревшего металла и привести контакты в рабочее состояние, сохранить их первоначальную форму. Пользоваться мелкой наждачной бумагой и надфилями для подобных целей нельзя. Можно быстро нарушить сформированную контактную линию. “Наждачка” к тому же засоряет обрабатываемую поверхность абразивными крошками.

Схемы включения электродвигателей магнитными пускателями

Самое простое управление

Такое подключение двигателя можно выполнить по нижеприведенной картинке.

Трехфазное питание ≈380 через силовые контакты К1-с подводится на электродвигатель, температура обмоток которого контролируется тепловым реле kt. Система управления питается от любой фазы и нуля. Вполне допустимо заменить рабочий ноль контуром заземления.

В целях повышения электробезопасности применяют разделительный или понижающий трансформатор ТР1. Его вторичную обмотку заземлять нельзя.

Простейший предохранитель FU защищает схему управления от возможных коротких замыканий. При нажатии оператором на кнопку «Пуск» в цепи управления создается цепь для протекания тока через обмотку пускателя К1, который одновременно замыкает свои силовые контакты К1-с. Сколько времени рабочий жмет на кнопку, столько двигатель и работает. Для удобства человека такие кнопки монтируют курковым механизмом.

Работающий электродвигатель при нажатой кнопке может быть выключен:

• снятием питания на распределительном силовом щите;

• нажатием кнопки «Стоп»;

• работой теплового реле kt при перегреве двигателя;

• перегоранием предохранителя.

Подобные схемы применяют там, где по условиям технологии требуется держать руки постоянно на оборудовании и не отвлекаться от производственного процесса. Примером может служить работа с прессом.

Схема с удержанием кнопки контактом пускателя

Добавление в рассмотренную схему всего одного замыкающего контакта пускателя К1-у позволяет ставить кнопку «Пуск» на блокировку этим дополнением и избавляет от ее постоянного нажатия. В остальном схема полностью повторяет предыдущий алгоритм.

Схема с реверсом

Многие привода станков требуют при работе изменять направление вращения ротора двигателя. Делается это сменой фаз чередования силовой цепи — переключением мест подключения двух любых обмоток на отключенном двигателе. На нижеприведенной картинке меняются местами обмотки фаз «В» и «С». Фаза «А» не меняется.

В схему включены уже два магнитных пускателя №1 и №2. Двигатель может вращаться только от одного из них по часовой стрелке или в обратном направлении. Для этого в цепочку управления каждой обмотки К1 и К2 введен размыкающий контакт управления пускателя противоположного вращения. Он блокирует одновременное подключение обоих пускателей.

Для смены направления вращения двигателя оператору необходимо:

• нажать кнопку «Стоп». Образованный ей разрыв размыкает цепь управления и прерывает прохождение тока через работающий пускатель. При этом пружины откидывают якорь, а силовые контакты отключают напряжение питание с электродвигателя;

• дождаться остановки вращения ротора и нажать кнопку «Пуск» очередного пускателя. Ток потечет через его катушку, кнопка встанет на удержание замыкающим контактом, а цепь обмотки пускателя обратного вращения разорвется размыкающим контактом.

Конструктивные особенности различных моделей

Если раньше магнитные пускатели снабжались силовыми контактами и одним—двумя их повторителями положения на замыкание или размыкание, то современным моделям придают дополнительные конструктивные элементы, за счет которых они обладают бо́льшим количеством возможностей.

Например, комплектные изделия ведущих производителей позволяют выполнять различные функции управления трехфазными электродвигателями, включая реверсирование за счет встраивания в пускатель дополнительного оборудования. Потребителю остается только подключить к приобретенному модулю электродвигатель и провода питания, а сама схема уже смонтирована и налажена под определенные нагрузки.

Перспективным техническим решением считается схема, позволяющая:

• раскручивать ротор двигателя до номинальной скорости за счет подключения его обмоток по схеме «звезда»;

• включать под нагрузку при переключении на «треугольник».

Корпуса магнитных пускателей могут быть открытыми либо защищены от проникновения пыли и/или влаги специальной оболочкой с уплотнениями.

Отдельные современные модели небольших мощностей крепятся на DIN-рейку .

У мощных магнитных пускателей может быть установлена система гашения дуги, возникающая при отключении тока силовыми контактами.

Читайте также по этой теме: Чем отличается контактор от пускателя