Схема предпусковой сигнализации на реле времени
Релейные схемы используются в системах авторегулирования: для поддержания заданной температуры, освещенности, влажности и т.д. Подобные схемы, как правило, похожи и в качестве обязательных узлов содержат датчик, пороговую схему и исполнительное или индикаторное устройство (см. список литературы).
Релейные схемы реагируют на превышение контролируемого параметра над заданным (установленным) уровнем и включают исполнительное устройство (реле, электродвигатель, тот или иной прибор).
Также возможно оповещение звуковым или световым сигналом о факте выхода контролируемого параметра за пределы допустимого уровня.
Термореле на транзисторах
Термореле (рис. 1) выполнено на основе триггера Шмитта. В качестве датчика температуры используется терморезистор (резистор, сопротивление которого зависит от температуры).
Потенциометр R1 устанавливает начальное смещение на терморезисторе R2 и потенциометре R3. Его регулировкой добиваются срабатывания исполнительного устройства (реле К1) при изменении сопротивления терморезистора.
Рис. 1. Схема простого термореле на транзисторах.
В качестве нагрузки в этой и других схемах этой главы может быть использовано не только реле, но и слаботочная лампа накаливания.
Можно включить светодиод с последовательным токоограничивающим резистором величиной 330. 620 Ом, генератор звуковых колебаний, электронную сирену и т.д.
При использовании реле контакты последнего могут включать любую электрически изолированную от цепи датчика нагрузку: нагревательный элемент либо, напротив, вентилятор.
Для защиты выходного транзистора от импульсов напряжения, возникающих при коммутации обмотки реле (индуктивной нагрузки), необходимо включать параллельно обмотке реле полупроводниковый диод.
Так, на рис. 1 анод диода должен быть соединен с нижним по схеме выводом обмотки реле, катод — с шиной питания. Вместо диода с тем же результатом может быть подключен стабилитрон или конденсатор.
Термореле на тиристоре
Термореле [МК 6/82-3] (рис. 2) имеет выходной каскад с самоблокировкой на тиристоре.
Рис. 2. принципиальная схема термореле на транзисторе и тиристоре.
Это приводит к тому, что после срабатывания схемы выключить сигнализацию можно только после кратковременного отключения питания устройства.
Простой термоиндикатор
Термореле (рис. 3), или, говоря точнее, термоиндикатор, выполнен по мостовой схеме [ВРЛ 83-24]. Когда мост сбалансирован, ни один из светодиодов не светится. Стоит температуре повыситься, включится один из светодиодов.
Рис. 3. Принципиальная схема простого термо-индикатора на одном транзисторе и светодиодах.
Если температура, напротив, понизится, загорится другой светодиод. Чтобы различать, в какую сторону изменяется температура, для индикации ее повышения можно использовать светодиод красного свечения, а для индикации понижения — светодиод желтого (или зеленого) свечения. Для балансировки схемы вместо резистора R2 лучше включить потенциометр.
Фотореле на транзисторах
Фотореле (рис. 4) отличается от термореле (рис. 16.1) тем, что вместо терморезистора использован фоточувствительный прибор (фотодиод или фотосопротивление).
Рис. 4. Принципиальная схема простого фото-реле на транзисторах.
Фотореле с двухкаскадным усилителем
Схема фотореле, показанная на рис. 5, содержит двухкаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на транзисторах разного типа проводимости.
Рис. 5. Принципиальная схема фотореле с двухкаскадным усилителем.
При изменении электрического сопротивления фотодиода и, соответственно, смещения на базе транзистора VT1, увеличится коллекторный ток выходного транзистора усилителя VT2, и напряжение на резисторе R2 возрастет.
Как только это напряжение превысит напряжение пробоя порогового элемента — полупроводникового стабилитрона VD2, включится оконечный каскад на транзисторе VT3, управляющий работой исполнительного механизма (реле).
Использование в схеме порогового элемента (полупроводникового стабилитрона) повышает четкость срабатывания фотореле.
Фотореле со звуковой сигнализацией
Фотореле (рис. 6) является таковым не в полной мере, поскольку реагирует на изменение освещенности плавным изменением частоты генерируемых колебаний [B.C. Иванов].
Рис. 6. Принципиальная схема фотореле со звуковой сигнализацией.
В то же время это устройство может работать совместно с измеряющими частоту приборами, частотно-избирательными реле, сигнализировать высотой звукового сигнала об изменении освещенности, что может быть весьма актуально для слабовидящих.
Схема реле влажности, реле уровня жидкости
Реле влажности или реле уровня жидкости (рис. 7) так же, как и некоторые из вышеприведенных схем выполнено на основе триггера Шмитта [МК 2/86-22].
Рис. 7. Принципиальная схема реле влажности, реле уровня жидкости.
Порог срабатывания устройства устанавливают регулировкой потенциометра R3. Контакты датчика влажности выполнены в виде медного (Си) и железного (Fe) стержней, погруженных в землю.
При изменении содержания влаги в земле электропроводность среды и сопротивление между электродами меняются. С увеличением смещения на базе транзистора VT1 он открывается.
Коллекторный и эмиттерный токи транзистора возрастают, что приводит к росту напряжения на потенциометре R3 и, соответственно, к переключению триггера.
Реле срабатывает. Устройство может быть настроено на уменьшение электропроводности земли ниже заданной нормы. Тогда, при срабатывании исполнительного устройства, включается система автоматического полива земли (растений).
Реле времени
Рис. 8. Принципиальная схема реле времени на транзисторах.
В процессе заряда конденсатора напряжение на его обкладках плавно увеличивается. В итоге, через некоторое время реле сработает, и включится исполнительное устройство.
Скорость заряда конденсатора, а, следовательно, и время выдержки (время экспозиции) можно изменять потенциометром R1. Реле обеспечивает максимальное время экспозиции до 10 сек при указанных на схеме параметрах элементов. Это время может быть увеличено за счет увеличения емкости конденсатора С1, либо сопротивления потенциометра R1.
Аналоговые таймеры (реле времени) широко используют при фотопечати, для задания времени выполнения каких-либо процедур. Эти устройства используются, например, для получения воды, ионизированной серебром.
Реле что реагирует на уровень напряжения
Реле напряжения (рис. 9, 10) используются для контроля заряда или разряда элементов питания, аккумуляторов, контроля напряжения питания, поддержания напряжения на заданном уровне. Схемы, описанные в книге П. Величкова и В. Христова, предназначены для контроля разряда (рис. 9) или перезаряда (рис. 10) аккумулятора.
Рис. 9. Принципиальная схема реле для контроля разряда аккумулятора.
Рис. 10. Принципиальная схема реле для контроля перезаряда аккумулятора.
При необходимости напряжение срабатывания этих устройств может быть изменено. Порог срабатывания задается типом стабилитрона. Для изменения в небольших пределах порога срабатывания подобных реле последовательно со стабилитроном можно включать 1 — 3 германиевых Щ9) или кремниевых (КД503, КД102) диодов в прямом направлении.
Для цепочки из двух, трех диодов эти значения удваиваются (утраиваются). Промежуточные значения напряжений можно получить при последовательном включении германиевого и кремниевого диодов (0,8 В).
Акустическое реле
Акустическое реле (рис. 11, 12) используют для контроля уровня шума, а также в составе систем охранной сигнализации [Б.С. Иванов, М 2/96-13]. Помимо прочего, такие схемы часто используют в системах связи — в устройствах голосового управления каналом связи.
Рис. 11. Принципиальная схема акустического реле.
Рис. 12. Принципиальная схема акустического реле на транзисторах.
Так, при разговоре автоматически и без вмешательства оператора происходит переключение радиостанции или линии связи с приема на передачу. Устройство содержит датчик звукового сигнала — микрофон, в качестве которого можно использовать обычный микротелефонный капсюль, усилитель низкой частоты, детектирующее и исполняющее (релейное) устройство.
Коэффициент усиления УНЧ определяет чувствительность акустического реле. На микрофон может быть установлен звукоулавливающий рупор для повышения направленных свойств акустического реле. Резонансный фильтр, включенный после УНЧ, позволяет акустическому реле реагировать только на звук определенной частоты и игнорировать остальные звуки.
Предпусковой сигнал, как правило, подается перед каждым дистанционным пуском электродвигателей механизмов. В зависимости от условий запуска электродвигателей (раздельный дистанционный пуск индивидуальными кнопками, групповой автоматический последовательный пуск и т. п.) применяются различные типы схем предпусковой сигнализации.
Общими элементами для любой из них являются реле времени и собственно сигнальные устройства (звонки или сирены и сигнальные лампы, устанавливаемые в цехе в непосредственной близости от механизмов).
Выдержка времени от момента включения сигнальных устройств до момента включения первого из механизмов группы в современных схемах предпусковой сигнализации колеблется в пределах 20-60 сек. Предпусковой сигнал подается при замыкании кнопки KTIC, установленной на щите или пульте управления агрегатом или технологической линией.
При этом включаются катушки реле времени 1РВ и промежуточного реле РРВ. Промежуточное реле РРВ своим замыкающим контактом блокирует кнопку КПС. Одновременно с катушками реле 1РВ и РРВ получают питание сигнальные устройства СВ и ЗВ, установленные в цехе.
Количество сигнальных устройств диктуется габаритами цеха и количеством механизмов в нем. По истечении установленной выдержки времени реле 1РВ замыкает свой контакт в цепи питания катушек реле 2РВ, 1РА, 2РА и др., а также лампы сигнала о разрешении пуска ЛРП. Реле РА замыкают свои контакты в цепях управления электродвигателями механизмов, либо разрешая включение их пусковых аппаратов (при кнопочном дистанционном управлении), либо включая пусковые аппараты (схемы включения электродвигателей построены таким образом, что включение пусковых аппаратов возможно только при замкнутых контактах реле РА, чем обеспечивается принудительная подача предпускового сигнала).
Реле времени 2РВ отсчитывает выдержку времени, в течение которого возможен пуск механизмов. По истечении выдержки времени реле 2РВ своими размыкающими контактами разрывает цепь питания катушек реле 1РВ и РРВ. Реле РРВ, потеряв питание, в свою очередь, размыкает контакт, блокирующий кнопку КПС и отключает сигнальные устройства, реле РА и 2РВ. Предпусковой сигнал прекращается, и схема приходит в исходное положение.
Приведенная схема применяется при дистанционном управлении комплексами механизмов с разветвленными блокировками или при дистанционном управлении рядом разрозненных механизмов.
В случае простой последовательной цепочки блокируемых электродвигателей используется схема предпусковой сигнализации с отключением сигнала после пуска последнего в группе электродвигателя (первого по технологическому потоку).
В этом случае в цепь питания реле выдержки времени предпускового сигнала включается размыкающий контакт пускового аппарата последнего по пуску электродвигателя. В редких случаях применяются схемы с подачей предпускового сигнала без определенной выдержки времени и непринудительного предпускового сигнала.
Как правило, это относится к местному пуску протяженных механизмов (ленточных транспортеров, элеваторов, вращающихся печей и т. п.). Ряд схем, используемых в комплектно поставлявшихся с технологическим оборудованием из ГДР установках управления механизмами, построен таким образом, что после включения схемы и до начала включения механизмов работают все сигнальные устройства (звуковые и оптические).
По истечении выдержки времени предпускового сигнала и получения разрешения на включение механизмов прекращается действие звуковых сигналов, а оптические сигнальные устройства продолжают гореть мигающим светом, сигнализируя о пуске механизмов.
Реле времени — повсеместно применяющиеся устройства, как в бытовых целях, так и на крупных промышленных предприятиях. Приборы выпускаются механического типа, представляющие собой простейшие конструкции, и электронными, оснащенными сложными системами управления, программируемыми пользователем.
Область применения
Реле времени – это устройство, предназначенное для включения/выключения приборов, управления процессами с определенным промежутком времени.
Такое оборудование довольно часто используются в промышленности для управления производственными процессами без участия человека. Реле не менее часто применяется в быту. Оно может использоваться для систематического полива, включения в определенное время освещения и т. д.
Электронное микропроцессорное реле времени модели PCR-513 может программироваться самим пользователем
Виды и классификация
Такие приборы, как реле времени разделяются на:
- блочные;
- модульные;
- встраиваемые.
Блочные отличаются спецификой процесса установки, требующим индивидуального запитывания от сети. Встраиваемые не нуждаются в организации отдельного питания, так как чаще всего используются как вспомогательные элементы в более сложных схемах. Модульные реле времени также не подключаются к отдельной питающей линии. Крепление модульных реле производиться на DIN – рейку.
Также реле времени могут быть:
- электромагнитными;
- пневматическими;
- электронными;
- моторными.
Для использования в быту в основном применяются электронные или электромагнитные реле. Это объясняется тем, что они максимально эффективны в работе, а также их стоимость невысока и доступна для любого потребителя.
Преимущества и недостатки устройства
У электронных реле преимущественным качеством является то, что они с высокой точностью выполняют свои функции. Из отрицательных качеств можно отметить только то, что для них требуется точность в программировании, интервал времени, который может устанавливаться, значительно меньше чем у электромеханических. Также стоит отметить и достаточно высокую стоимость.
Основными достоинствами электромагнитных реле являются низкая цена, они не требуют постоянного обслуживания, регулярного программирования, изменения настроек. Недостатком таких устройств является ограниченный ресурс работы, а также не слишком хорошая работа с постоянным током.
Реле времени на современном рынке представлены в широком разнообразии типов и моделей
Принцип работы
Принцип работы реле времени заключается в следующем.
Так как это приборы, которые производят подсчет времени, в каждом из них имеется таймер, который выставляется на определенный период. Поэтому необходимо выставить таймер на требуемое время включения или выключения. Таймер вмонтирован в лицевую часть прибора. В зависимости от заданных характеристик этот прибор будет отключать сеть от питания и в определенное время включать ее. Такой цикл будет продолжаться до тех пор, пока реле не будет переведено в состояние покоя.
Реле времени независимо от его исполнения и характеристик может выставляться от одной секунды до 999 часов.
Технические характеристики
Все приборы, которые используются в электросети, должны своими характеристиками соответствовать ее параметрам, то есть должны выполняться условия при которых их работа будет стабильной.
Независимо от типа и конкретной модели, реле времени характеризуются следующими параметрами:
- напряжение, при котором этот прибор будет работать стабильно;
- коммутирующий ток, определяющий ток управления прибора;
- износостойкость, определяющаяся количеством включений или выключений и подходящий больше для электромагнитных реле;
- тип защиты;
- количество контактов;
- мощность устройства, указывающая, на какую максимальную нагрузку этот прибор может коммутировать без подключения контактора.
Исходя из этих данных, можно подобрать прибор с нужными характеристиками для определенных параметров обслуживающейся электросети.
Как читать маркировку
При маркировке таких приборов производителя стараются максимально упростить читаемость. На корпусе изначально указывается фирма производитель и модель устройства. Также указывается напряжение, подходяще для нормальной работы прбора. В большинстве случаев это 220 В.
Также помечается, для работы при какой величине и типе тока (постоянном или переменном) подходит устройство. На приборе также должно быть указан максимальный ток нагрузки для конкретного прибора.
Практически у всех реле времени присутствует маркировка выводов и обозначение подключения ноля и фазы.
Анализ производителей
Реле времени изготавливаются множеством производителей, заводы которых расположены по всему миру. В таблице ниже приведены наиболее популярные в нашей стране модели с указанием производителей и типа крепления устройства.
| Модель | Страна производитель | Название фирмы | Крепление |
| РВЦ-10/D | Украина | УКР РЕЛЕ | DIN рейка |
| TR4N 4CO | Польша | Relpol | DIN рейка |
| TM M1 | Италия | LOVATO Electric | DIN рейка |
| IO 1080/IO | Италия | Perry | DIN рейка |
| LT4H-AC240VS | Малайзия | Panasonic | На панель |
Схемы подключения реле времени
Для подключения реле времени не используются сложные схемы. При его установке важно знать, какую нагрузку оно будет коммутировать.
Такая схема позволяет выполнять различные операции путем включения/выключения реле в штатном режиме
Представленная выше схема подключения используется в большинстве случаев для домашнего использования. Такая схема обеспечивает стабильную работу прибора. Единственным недостатком является то, что реле времени может подключаться только на одну линию с небольшой нагрузкой. Например, уличное освещение или полив газона.
Схема подключения реле времени к сети с электроприборами со значительной нагрузкой
Схема с контактором используется в тех случаях, когда необходимо отключать более мощную нагрузку. Ее применение в быту также можно часто встретить. В ней роль выключающего устройства более мощной нагрузки исполняет контактор. Такая схема может контролировать, например, работу асинхронного двигателя. Она также применяется, если необходимо с помощью маломощного реле времени коммутировать более мощную нагрузку.
Схема подключения реле времени марки ERF-09 к трехфазной сети через контактор
Также реле времени можно подключать и в трехфазной сети. Схема, которая представлена выше наглядно это демонстрирует. Она применяется в местах с трехфазным напряжением. Основным выключающим устройством служит контактор работу, которого контролирует реле времени.
Пошаговая инструкция по установке
Для того чтобы самостоятельно подключить реле времени необходимо определиться, в какой сети будет происходить монтаж. Она может быть однофазной или трехфазной. Также нужно заранее знать, что будет коммутировать этот прибор, то есть какую нагрузку требуется отключать или включать.
Исходя из этих данных, нужно приобрести устройство с нужными характеристиками, или же любой доступный, но в комплекте с ним также необходимо приобрести контактор.
Совет №1: Перед монтажом реле времени требуется обесточить всю электросеть для безопасного проведения работ. Это делается с помощью вводного автомата.
Непрерывное импульсное реле времени на 16 А часто используется в домашнем хозяйстве
Совет №2: Пред установкой также требуется проверить прибор на работоспособность. Это необходимо сделать до отключения электричества.
Для этого к прибору необходимо подключить шнур с вилкой по заданной схеме и выставить минимальное время срабатывания. С помощью тестера проверяется наличие напряжения на контактах выхода.
Перед подключением реле времени необходимо надежно установить. У большинства этих приборов крепление производиться на DIN-рейку. После установки проводится подключение. Натяжение болтов должно быть максимальным, так как при плохом контакте прибор будет нагреваться и может быстро выйти из строя, или что еще хуже может быть причиной пожара.
Аналоги реле времени
Подбор аналогичных устройств осуществляется по специальной таблице, имеющейся на сайте каждого производителя реле времени. Например, реле ВС10-38 соответствует прибор РСВ17-3. Или устройство РКВ 11-43-11 успешно заменит модель РП21М-003В1.
Ошибки при установке
Основной ошибкой является подключение реле времени к приборам со слишком большой нагрузкой, например, к электрокотлу. Для управления отопителем обязательно требуется подключение реле через магнитный пускатель, соединяющийся с котлом.
Также не менее часто монтаж реле времени осуществляют в помещениях с климатическими условиями, не подходящими для нормальной эксплуатации устройства. Температура должна находиться в диапазоне -20 — 50°С при влажности не выше 80%.
Но прежде чем собирать схему, давайте сделаем небольшое отступление и познакомимся с одним важным элементом схемы управления работой магнитного пускателя – кнопка.
В начальном положении, когда кнопка не нажата, подвижный контакт кнопки поддавливается снизу пружиной и собой замыкает два неподвижных контакта, соединяя их между собой. И если кнопка стоит в электрической цепи, то в этот момент через нее протекает ток.
Когда же необходимо разомкнуть цепь — кнопку нажимают, подвижный контакт отходит от неподвижных контактов и цепь размыкается.
При отпускании кнопка опять возвращается в исходное положение пружиной, поддавливающей подвижный контакт, и он опять замыкает собой оба неподвижных контакта. На рисунке показаны контакты кнопки в нажатом и не нажатом положении.
При нажатии на кнопку подвижный контакт опускается и замыкает оба неподвижных контакта. Когда же кнопка отпускается, то ее подвижный контакт под действием пружины возвращается в исходное верхнее положение и контакты размыкаются.
Схемы подключения магнитного пускателя.
Для удобства понимания схема разделена на две части: силовая часть и цепи управления.
А теперь рассмотрим монтажную схему цепи управления пускателем.
Здесь все практически так же, как и на принципиальной схеме, за небольшим исключением реализации самоподхвата.
Ну вот, мы с Вами и разобрали простую классическую схему подключения магнитного пускателя. Также на одном пускателе можно собрать схему автоматического ввода резерва (АВР), которая предназначена для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей электроэнергией.
Ну а если остались вопросы или сомнения по работе пускателя, то посмотрите видеоролик, из которого Вы дополнительно подчерпнете нужную информацию.
Следующая схема будет немного сложнее этой, так как в ней будут задействованы два магнитных пускателя и три кнопки и называется эта схема реверсивной. При помощи такой схемы можно будет, например, вращать двигатель влево – вправо, поднимать и опускать лебедку.
Джамшутим и отдыхаем
Но для начала о самом реле…
Назначение
Внешний вид
* На рисунке я забыл указать еще два индикатора (светодиодную индикацию),индикация показывает, в каком состоянии сейчас находиться реле:
Внимание! Есть еще одно состояние у реле времени RT-SD, оно почему-то не описано в паспорте?
Преимущества
Пример работы Реле времени RT-SD
Применение
- Вентиляционные системы;
- Отопительные системы;
- Осветительные системы.
Хочется добавить и свой пример, где и в какой ситуации можно применить это реле еще! Этот пример я придумал по ходу написания статьи ;).
Мой пример применения реле времени RT-SD
Вопрос
Что можно придумать или лучше поставить вопрос немного по другому:
Как можно применить Реле времени RT-SD на практике и обезопасить работников или случайных людей находившихся рядом с электропечью от несчастного случая на производстве?
Ответ на вопрос
Я придумал вот что: можно установить две звуковых сирены (Одну громкую, а вторую сирену, тихую) и подключить их, через переключающийся контакт на реле, т.к. у реле времени RT-SD такая возможность присутствует и вот, как это будет работать…
Как это работает
Включение первого звукового оповещения:
При подаче напряжения на катушку реле времени RT-SD, контакт замыкается и включается сирена с громким и продолжительным сигналом, тем самым предупреждая работника о том, что автоматика покрасочной камеры включилась и работнику следует покинуть опасную зону.
Включение второго звукового оповещения:
После выдержки времени, установленной на реле, контакт реле переключается и включает второй тихий и прерывистый звуковой сигнал, сигнализируя тем самым, что электропечь находится в работе.
Звуковой сигнал продолжает работать до тех пор, пока не завершится весь рабочий цикл в камере для покраски порошковой краски.
Вот, как-то так можно применить это реле для сигнализации. Ладно, идем далее…
Технические характеристики
Габаритные и установочные размеры
Устанавливается реле времени RT-SD также как и простой модульный автоматический выключатель на DIN-рейку.
Типовые схемы подключения реле времени RT-SD
ОЧЕНЬ ВАЖНО
Пожалуйста, не пустайте реле временини RT-SD с обычным реле времени, т.к. у реле RT-SD — однин контакт!
Кому будет интересно, посмотрите потом, ну а сейчас, давайте все-таки разберем эту схему и посмотрим как она работает.
Внимание: Между контакторами KM2 и KM3 обязательно должна устанавливаться механическая блокировка и электрическая блокировка для предотвращения одновременного включения силовых контактов!
Если это не предусмотреть, вы попросту можете запороть электродвигатель.
Нажимая на кнопку SB2 мы тем самым, подаем напряжение на катушку KM1. После этого, срабатывает следующее условие:
Контактор KM1 включается, срабатывают его силовые и вспомогательные контакты. Силовые контакты KM1 подают напряжение на начало обмотки U1-V1-W1 электродвигателя M1, а вспомогательные контакты:
- Контакт 13-14 производит самоблокировку катушки KM1
- Контакт 53-54 подает напряжение на лампочку HL1 (Питание двигателя включено)
- Контакт 63-64 подает напряжение на катушку реле времени KT1
После того, как на катушке KT1 появилось напряжение, реле запускается и замыкает свой перекидной контакт 17-18, тем самым, запуская контактор KM3.
В это же время: начинается отсчет времени в KT1 на отключение контактора KM3 (регулировка задержки времени регулируется на лицевой части реле) для включения контактора KM2.
Уф, пожалуй это все по схеме ))). Так вот это работает на самом деле, а чтобы отключить все это, нужно нажать кнопку SB1.
И все-таки, в чем собственно преимущество этого реле?
Попробую сказать это своими словами: у движков с большой мощностью, пусковой ток при запуске может превышать рабочий ток в 5-7 раз.
Ладно, дорогие друзья! Жду, от вас комментариев по теме и не забывайте нажимать на кнопочки, чтобы поделиться этой темой с друзьями. На этом я завершаю эту статью, но не закрываю эту тему совсем, есть у меня еще одна мысль в запасе.
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.
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
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.
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.
Читайте также: