Магнитный пускатель — электромеханический аппарат для дистанционного включения и отключения электрической нагрузки. Чаще всего он управляет асинхронным двигателем: подает напряжение на обмотки, снимает его по команде оператора или защитной цепи, участвует в блокировках и реверсивных схемах. Основу аппарата составляет контактор, дополненный кнопочным управлением, тепловым реле и вспомогательными контактами в зависимости от исполнения.
Принцип работы
Внутри пускателя расположены катушка, неподвижная часть магнитопровода, подвижный якорь, возвратная пружина и контактная система. При подаче напряжения на катушку возникает магнитное поле. Якорь притягивается к сердечнику и перемещает контакты: силовые замыкают цепь нагрузки, а вспомогательные меняют состояние цепи управления. После снятия напряжения пружина возвращает механизм в исходное положение.
Силовые контакты рассчитаны на рабочий ток двигателя или иной нагрузки. В трехфазной цепи применяют три главных полюса, разрывающих все фазы. Вспомогательные контакты проводят малый ток и служат для самоподхвата, сигнализации, электрической блокировки и передачи команд другим аппаратам.
Напряжение катушки относится к цепи управления и не обязано совпадать с напряжением силовой части. Катушки выпускают для разных значений переменного или постоянного напряжения. Несоответствие приводит к отказу: при пониженном напряжении якорь притягивается ненадежно, контакты вибрируют и нагреваются, при повышенном катушка перегревается и повреждается.
Для удержания пускателя после отпускания кнопки «Пуск» используют нормально разомкнутый вспомогательный контакт. Его включают параллельно кнопке. После срабатывания этот контакт замыкается и сохраняет питание катушки. Кнопку «Стоп» с нормально замкнутым контактом ставят последовательно с катушкой. Нажатие разрывает цепь, пускатель отключает нагрузку.
Такое управление обеспечивает нулевую защиту: после исчезновения сетевого напряжения пускатель отпадает, а при восстановлении питания двигатель самопроизвольно не запускается. Для повторного включения оператор вновь нажимает «Пуск». Свойство особенно ценно для станков, насосов, вентиляторов и других механизмов, внезапный запуск которых создает опасность.
Защита двигателя
Тепловое реле защищает двигатель от длительной перегрузки и обрыва фазы, если нарушение вызывает рост тока. Через нагревательные элементы реле проходит ток нагрузки. При превышении установленного уровня биметаллический механизм с выдержкой времени размыкает контакт в цепи катушки, после чего пускатель отключается.
Тепловое реле не заменяет защиту от короткого замыкания. Токи короткого замыкания отключают автоматический выключатель или предохранители, выбранные с учетом параметров цепи и пусковых токов двигателя. Сам пускатель коммутирует нагрузку, но не рассчитан на безопасное отключение аварийного сверхтока без защитного аппарата.
Настройку теплового реле связывают с номинальным током двигателя, указанным на его табличке, условиями охлаждения и схемой соединения обмоток. Завышенная уставка лишает двигатель должной защиты. Заниженная вызывает отключения при исправном оборудовании, особенно во время тяжелого или затяжного пуска.
Для реверса применяют два контактора. Один задает прямую последовательность фаз, другой меняет местами две фазы, из-за чего направление вращения двигателя изменяется. Одновременное включение обоих контакторов приводит к межфазному короткому замыканию. Его предотвращают электрической и механической блокировками. Электрическая блокировка разрывает цепь катушки одного контактора нормально замкнутым контактом второго. Механическая физически препятствует одновременному замыканию аппаратов.
Выбор аппарата
Пускатель выбирают по роду тока, рабочему напряжению, мощности и номинальному току нагрузки, категории применения, напряжению катушки, числу вспомогательных контактов и требуемой степени защиты оболочки. Ориентироваться лишь на мощность двигателя недостаточно: режим пусков, продолжительность работы и характер нагрузки заметно влияют на ресурс контактной системы.
Категория применения описывает условия коммутации. Для двигателя с короткозамкнутым ротором типичен режим, при котором аппарат включает пусковой ток и отключает двигатель после разгона. Частые включения, торможение противовключением, толчковый режим и реверс создают более тяжелую нагрузку на контакты. Для них нужен аппарат, рассчитанный именно на соответствующий режим.
Номинальный ток пускателя не должен быть ниже расчетного рабочего тока нагрузки при заданной категории применения. Запас выбирают осмысленно: чрезмерно крупный аппарат увеличивает размеры и стоимость шкафа, но не исправляет ошибки в защите, проводке или настройке теплового реле.
Исполнение корпуса зависит от места установки. Открытые аппараты размещают внутри электрических шкафов, где обеспечена защита от случайного прикосновения, пыли и влаги. Для наружного монтажа используют оболочку с подходящей степенью защиты. Температура, вентиляция, высота установки и загрязнение воздуха способны влиять на допустимую нагрузку и срок службы.
При монтаже силовые проводники подключают к предназначенным для них зажимам и затягивают с усилием, указанным изготовителем оборудования. Слабое соединение нагревается, окисляется и повреждает клемму. Чрезмерная затяжка деформирует зажим или жилу. Многопроволочные жилы оконцовывают подходящими наконечниками, лужение концов под винтовой зажим нежелательно из-за текучести припоя под давлением.
Диагностика
Если пускатель не включается, проверяют наличие напряжения в цепи управления, исправность предохранителя или автомата, положение аварийных кнопок, контакт теплового реле, целостность катушки и соответствие ее номинала питающему напряжению. Затем оценивают свободный ход якоря и состояние механизма.
Громкое гудение возникает при пониженном напряжении, загрязнении поверхностей магнитопровода, неполном прилегании якоря, ослаблении креплений или повреждении короткозамкнутого витка в аппарате переменного тока. Продолжительная работа с вибрацией ускоряет износ контактов и перегревает катушку.
Нагрев силовых клемм часто связан со слабой затяжкой, поврежденной жилой, окислением или недостаточной площадью контакта. Перегрев всех полюсов указывает на перегрузку, неверный выбор аппарата, слишком частые коммутации либо повышенную температуру внутри шкафа. Различие температур между полюсами требует проверки соединений и состояниетаяния каждой контактной пары.
Подгоревшие контакты не зачищают без оценки степени повреждения. Глубокие раковины, потеря материала, перекос и оплавление требуют замены контактного комплекта или аппарата. Грубая обработка абразивом нарушает геометрию соприкосновения и сокращает ресурс.
Работы внутри силовой цепи проводят после отключения питания, проверки отсутствия напряжения и исключения ошибочной подачи энергии. Исправность блокировок и защит проверяют до пробного запуска механизма. Подключение, настройку и ремонт электрооборудования поручают специалисту с требуемой квалификацией и допуском.