Электроника:Цифровая электроника/Электромеханические реле/Контакторы

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Контакторы[1]

Всё о контакторах

Когда реле используется для переключения большого количества электроэнергии через свои контакты, оно обозначается специальным названием: контактор. Контакторы обычно имеют несколько контактов, которые обычно (но не всегда) нормально разомкнуты, то есть питание нагрузки отключается, когда катушка обесточена.

Пожалуй, наиболее распространённым промышленным применением контакторов является управление электродвигателями.

Рис. 1. Трёхфазные силовые контакторы переменного тока.
Рис. 1. Трёхфазные силовые контакторы переменного тока.

На рисунке 1 три верхних контакта переключают соответствующие фазы входящего 3-фазного переменного тока, обычно не менее 480 В для двигателей мощностью от 1 и более лошадиных сил. Самый нижний контакт – «вспомогательный», номинальный ток которого намного ниже, чем у больших силовых контактов двигателя, но приводится в действие тем же якорем, что и силовые контакты.

Вспомогательный контакт часто используется в релейной логической схеме или для какой другой части схемы управления двигателем, обычно коммутируя мощность 120 В переменного тока вместо напряжения двигателя. Один контактор может иметь несколько вспомогательных контактов, при необходимости, нормально разомкнутых или нормально замкнутых.

Тепловое реле

На рисунке 1 выше три устройства в форме «противознаков вопроса», соединённые последовательно с каждой фазой, идущей к двигателю, называются тепловыми реле (в английском языке соответствующий термин дословно переводится как перегрузочный нагреватель). Каждый «тепловой» компонент представляет собой металлическую полоску с низким сопротивлением, предназначенную для нагрева, когда двигатель потребляет ток.

Если температура любого из этих нагревательных элементов достигает критической точки (эквивалент умеренной перегрузки двигателя), нормально замкнутый контакт переключателя (не показано на схеме) размыкается пружиной. Этот нормально замкнутый контакт обычно подключается последовательно с катушкой рабочего реле, которое при размыкании автоматически обесточивается, тем самым отключая питание двигателя.

Подробнее эту схемы защиты от перегрузки рассмотрим в следующей главе.

Тепловые реле предназначены для защиты от перегрузки по току для больших электродвигателей, в отличие от автоматических выключателей и плавких предохранителей, которые служат в первую очередь для защиты от перегрузки по току для силовых проводов.

Функции теплового реле

Предназначение теплового реле часто понимают превратно. Это отнюдь не предохранители; то есть их функция не состоит в том, чтобы разомкнуть цепь. Скорее, они предназначены для термической имитации характеристик нагрева конкретного электродвигателя, который необходимо защитить.

Все двигатели обладают тепловыми характеристиками, как-то: количество тепловой энергии, выделяемой за счёт резистивного рассеивания (и равное I2R), характеристики теплопередачи тепла, «переданного» охлаждающей среде через металлический каркас двигателя, физическую массу и удельную теплоёмкость двигателя, материалы, из которых изготовлен двигатель и т.д.

Эти характеристики имитируются тепловым реле в уменьшенном масштабе: когда двигатель нагревается до критической температуры, тепловое реле достигает своей критической температуры, в идеале с той же скоростью и с таким же приближением с помощью кривой.

Таким образом, контакт перегрузки при измерении температуры теплового реле с помощью термомеханического механизма будет обнаруживать аналог настоящего двигателя. Если контакт перегрузки сработает из-за чрезмерной температуры, это будет свидетельством того, что настоящий двигатель достиг своей критической температуры (или, возможно, сделал бы это в самое ближайшее время).

Предполагается, что после отключения тепловые реле охлаждаются с той же скоростью и с тем же приближением с помощью кривой, что и настоящий двигатель, дабы они в точных пропорциях отображали тепловое состояние двигателя и блокировали повторную подачи мощность до тех пор, пока двигатель не будет полностью восстановлен и снова готов к пуску.

Контактор трёхфазного электродвигателя

Здесь показан контактор для трёхфазного электродвигателя, установленный на панели как часть системы электрического управления муниципальной водоочистной станции:

Рис. 2. Контактор трёхфазного электродвигателя.
Рис. 2. Контактор трёхфазного электродвигателя.

Примеры контакторов

Трёхфазное питание 480 В переменного тока поступает на три нормально разомкнутых контакта в верхней части контактора через винтовые клеммы с маркировкой «L1», «L2» и «L3» (клемма «L2» скрыта за прямоугольной деталью, формирующей «демпфер», подключённый к клеммам катушки контактора). Электропитание двигателя выходит из узла нагревателя перегрузки в нижней части этого устройства через винтовые клеммы, обозначенные как «T1», «T2» и «T3».

Сами нагревательные блоки представляют собой чёрные прямоугольные блоки с меткой «W34», указывающей на конкретную тепловую реакцию для определённой мощности и температурного режима электродвигателя.

Если электродвигатель заменить на иной с другой мощностью/температурой, блоки теплового реле нужно заменить на другие перегрузочные нагреватели, имеющие тепловую реакцию, подходящую для нового двигателя. Производители двигателей обычно предоставляют информацию о требуемых характеристиках подходящих тепловых реле.

Белая кнопка, расположенная между «T1» и «T2», позволяет вручную вернуть нормально замкнутый контакт переключателя в нормальное состояние после срабатывания из-за чрезмерной температуры нагревателя.

Подключение проводов к «перегрузочному» контакту переключателя можно увидеть в правом нижнем углу фотографии, рядом с этикеткой с надписью «NC» (от англ. normally-closed, т.е. нормально замкнутый). На этом конкретном блоке защиты от перегрузки есть небольшое «окошко» с надписью «Tripped» («Осечка») указывающее в случае перегрева на отключённое состояние с помощью цветного флажка. На этой фотографии нет состояния «осечки», и, соответственно, индикатор не показывает его.

Тепловое реле как шунтирующий резистор первичного тока

Как дополнение, нагревательные элементы могут использоваться в качестве шунтирующего резистора первичного тока для определения того, потребляет ли двигатель ток, когда контактор замкнут. Возможны случаи, когда вы работаете в цепи управления двигателем, где контактор расположен далеко от самого двигателя.

Как узнать, потребляет ли двигатель мощность, когда катушка контактора находится под напряжением, а якорь втянут? Если обмотки двигателя перегорели, то даже в случае подачи напряжения на двигатель через контакты контактора всё равно будет нулевой ток и, следовательно, нет движения от вала двигателя.

Если недоступно измерение линейного тока токоизмерительными клещами, можно тогда с помощью мультиметра измерить милливольты на каждом нагревательном элементе: если ток равен нулю, напряжение на тепловом реле тоже равно нулю (если оно само не разомкнуто, в противном случае напряжение на нём будет большим); если через эту фазу контактора на двигатель поступает ток, вы увидите определённое милливольтное напряжение на этом нагревателе:

Рис. 3. Замеры напряжения на тепловых реле позволяют определить исправность фазовых обмоток.
Рис. 3. Замеры напряжения на тепловых реле позволяют определить исправность фазовых обмоток.

Это особенно полезный приём для поиска и устранения неисправностей трёхфазных двигателей переменного тока, позволяющий увидеть, не перегорела ли (или просто не отключилась ли) какая фазная обмотка, что может привести к скорому разрушительному состоянию, известному как «однофазность».

Если одна из линий, передающих питание к двигателю, разомкнута, через неё не будет протекать ток (на что укажет показания 0,00 мВ на данном тепловом реле), хотя две другие линии будут замкнуты (на что укажет небольшое падение напряжения на соответствующих тепловых реле).

Итог

  • Контактор – это большое реле, как правило, используемое для переключения тока к электрическому двигателю или другой нагрузке высокой мощности.
  • Большие электродвигатели можно защитить от повреждений, вызванных перегрузкой по току, за счёт использования тепловых реле (перегрузочных нагревателей) и контактов перегрузки. Если последовательно подключённые нагреватели становятся слишком горячими из-за чрезмерного тока, нормально замкнутый контакт перегрузки размыкается, обесточивая контактор, направляющий питание на двигатель.

См.также

Внешние ссылки