Безопасный контактор в сравнении со стандартным контактором: понимание контактов с принудительным управлением и когда они необходимы

Введение: Когда Сваривание Контактов Становится Фатальным Дефектом

Техник по производству подходит к штамповочному прессу, чтобы устранить заклинивание материала. Кнопка аварийной остановки была нажата, машина кажется обесточенной, а панель управления указывает на безопасное состояние. Он тянется в полость пресса. Без предупреждения 50-тонный ползун опускается, раздавливая ему руку. Расследование выявляет виновника: приваренный главный контакт в стандартном контакторе, в то время как его вспомогательный контакт ложно сигнализировал о “безопасности” на реле безопасности. Если бы в системе использовался предохранительный контактор с принудительно управляемыми контактами, механически связанный вспомогательный контакт оставался бы открытым, предотвращая ложный сигнал безопасности и трагедию.

Этот сценарий иллюстрирует, почему различие между предохранительными контакторами и стандартными контакторами представляет собой нечто большее, чем техническая спецификация — это разница между соответствием требованиям и катастрофой. В VIOX Electric, ведущем B2B производителе промышленного электрооборудования, мы разрабатываем как стандартные, так и предохранительные контакторы, предназначенные для точного соответствия требованиям их соответствующих применений. В этой статье объясняются критические механические и электрические различия между этими двумя типами контакторов, когда предохранительные контакторы являются юридически обязательными, и как технология принудительно управляемых контактов предотвращает именно тот режим отказа, который стандартные контакторы не могут устранить.

Что такое стандартный контактор?

A стандартный контактор это электромагнитно управляемое коммутационное устройство, предназначенное для управления электрическими силовыми цепями, обычно двигателями, освещением, нагревательными элементами и батареями конденсаторов. Эти промышленные рабочие лошадки выдерживают повторяющиеся циклы переключения, которые быстро вывели бы из строя ручные переключатели, что делает их незаменимыми в автоматизации и управлении процессами.

Основные компоненты и принципы работы

• Электромагнитная катушка: Управляющий элемент, который при подаче питания создает магнитное поле для приведения в действие контактора. Доступны с различными номинальными напряжениями (24 В переменного тока, 120 В переменного тока, 230 В переменного тока, 480 В переменного тока) для соответствия требованиям системы управления.
• Главные силовые контакты: Сверхмощные контакты, рассчитанные на коммутацию больших токов. Обычно это трехполюсные конфигурации для управления трехфазными двигателями, хотя существуют однополюсные и четырехполюсные варианты. В контактных материалах используются сплавы серебра (оксид серебра-кадмия или оксид серебра-олова), устойчивые к эрозии дугой во время переключения.
• Вспомогательные контакты: Меньшие управляющие контакты, механически связанные с движением главного контакта, обеспечивающие сигналы обратной связи для цепей управления, блокировки и индикации. В стандартных контакторах эти вспомогательные контакты работают независимо — они перемещаются вместе с главными контактами, но не связаны механически в своих отношениях друг с другом.
• Пружинный механизм возврата: Давление пружины обеспечивает размыкание контактов при обесточивании катушки, обеспечивая отказоустойчивое “нормально разомкнутое” поведение, необходимое для управления двигателем.

Промышленное применение

Стандартные контакторы превосходно подходят для общих применений автоматизации, где сам контактор не выполняет функцию безопасности: управление двигателем конвейера, переключение компрессора HVAC, работа насоса, технологический нагрев и производственное оборудование, где безопасность обеспечивается другими средствами (безопасное отключение крутящего момента VFD, отдельные цепи реле безопасности).

Системы оценки

• Стандарты NEMA (Северная Америка): классифицируют контакторы по размеру (00, 0, 1, 2, 3 и т. д.) со встроенными коэффициентами обслуживания, подчеркивая надежную перегрузочную способность.
• Стандарты IEC (международные): оценивают контакторы по категории использования (AC-3 для двигателей, AC-4 для тяжелого пуска двигателя) с точными номинальными токами, требуя подробных знаний о применении для правильного выбора.

Стандартные контакторы соответствуют общим требованиям к производительности IEC 60947-4-1, но не имеют специальных функций безопасности, предписанных IEC 60947-4-1 Приложение F (зеркальные контакты) или IEC 60947-5-1 Приложение L (механически связанные контакты), которые определяют предохранительные контакторы.

Что такое предохранительный контактор?

Предохранительный контактор — это специализированное электромагнитное коммутационное устройство, разработанное специально для критически важных с точки зрения безопасности применений, где отказ в отключении питания может привести к травмам или смерти персонала. В отличие от стандартных контакторов, предохранительные контакторы включают в себя механизмы принудительно управляемых контактов и конструктивные особенности, которые обеспечивают проверяемые возможности отключения с обнаружением неисправностей, требуемые стандартами функциональной безопасности.

Конструктивные особенности, специфичные для безопасности

• Принудительно управляемые контакты (IEC 60947-5-1 Приложение L): Определяющая характеристика предохранительных контакторов. Жесткая механическая связь физически соединяет все наборы контактов — как нормально разомкнутые (НО), так и нормально замкнутые (НЗ), — гарантируя, что они не могут находиться в противоречивых состояниях. Если нормально разомкнутый главный контакт приваривается в закрытом состоянии из-за повреждения дугой, механическая связь физически предотвращает замыкание нормально замкнутого вспомогательного контакта, обеспечивая положительную индикацию состояния неисправности.
• Зеркальные контакты (IEC 60947-4-1 Приложение F): Специализированный тип расположения вспомогательных контактов, в котором вспомогательный контакт НЗ обеспечивает обратную связь, специально контролирующую состояние главного контакта. Зеркальный контакт не может замкнуться, когда какой-либо главный силовой контакт приварен в закрытом состоянии, что гарантирует, что системы мониторинга безопасности получают точную информацию о положении контакта даже в условиях неисправности.
• Защита от несанкционированного доступа: Предохранительные контакторы исключают механизмы ручного управления на передней панели, присутствующие в стандартных контакторах. Это предотвращает несанкционированное или случайное включение во время технического обслуживания — критическое требование безопасности. Некоторые производители используют защитные крышки над любыми функциями ручного тестирования, обеспечивая работу только посредством преднамеренных процедур.
• Визуальная идентификация: Предохранительные контакторы имеют характерные цвета корпуса — обычно желтый (RAL 1004) или золотой, иногда красный, — что делает их мгновенно узнаваемыми в панелях управления. Эта цветовая кодировка предотвращает случайную замену стандартными контакторами во время технического обслуживания и четко идентифицирует критически важные с точки зрения безопасности компоненты во время проверок.
• Несъемные вспомогательные контакты: В отличие от стандартных контакторов, где блоки вспомогательных контактов можно добавлять или удалять, предохранительные контакторы интегрируют вспомогательные контакты постоянно. Это предотвращает неправильную конфигурацию и гарантирует, что механизм принудительного управления останется неповрежденным.

Области применения, требующие предохранительных контакторов

Предохранительные контакторы являются обязательными в приложениях, где работа контактора напрямую влияет на безопасность персонала: цепи аварийной остановки, блокировки предохранительных дверей, двухпозиционные станции управления, интерфейсы световых завес, системы предохранительных ковриков и любое приложение, требующее архитектуры безопасности категории 3 или категории 4 в соответствии с EN ISO 13849-1.

Критические различия: принудительно управляемые контакты и зеркальные контакты

Понимание технологии принудительно управляемых контактов показывает, почему предохранительные контакторы могут предотвращать отказы, которые стандартные контакторы не могут обнаружить. Это механическое нововведение устраняет наиболее опасный режим отказа при электромагнитном переключении: сваривание контактов.

Сваривание контактов: скрытый режим отказа

Во время нормальных операций переключения, особенно в условиях пуска двигателя с пусковыми токами, в 6-10 раз превышающими рабочий ток, между размыкающимися контактами образуются электрические дуги. За тысячи циклов энергия дуги может частично сварить контакты вместе. В стандартных контакторах приваренные главные контакты создают опасное состояние: питание остается подключенным, даже когда цепь управления дает команду “выключить”, но вспомогательные контакты могут по-прежнему указывать “безопасно”, поскольку они работают независимо от главных контактов.

Механизм принудительно управляемых контактов

В принудительно управляемых контактах используется жесткая механическая связь — обычно прецизионно отлитая изолирующая планка, — которая физически соединяет все контактные узлы. Эта связь работает по простому, но отказоустойчивому принципу: если какой-либо нормально разомкнутый контакт не может разомкнуться (из-за сваривания), механическая связь предотвращает замыкание любого нормально замкнутого контакта.

• Нормальная работа: Когда катушка включается, соединительная планка перемещает все контакты одновременно — контакты НО замыкаются, контакты НЗ размыкаются. Когда катушка обесточивается, давление пружины перемещает связь в обратном направлении — контакты НО размыкаются, контакты НЗ замыкаются.
• Режим отказа (сваренный контакт): Если главный контакт НО приваривается в закрытом состоянии, он становится механически “застрявшим”. Когда катушка обесточивается, соединительная планка пытается переместиться, но блокируется приваренным контактом. Поскольку вспомогательный контакт НЗ жестко связан с этой же планкой, он не может замкнуться. Реле мониторинга безопасности получает непрерывный сигнал “разомкнуто” от контакта НЗ, указывающий на состояние неисправности, а не ложно сигнализирующий о “безопасности”.”

Этот механизм обеспечивает положительную обратную связь по безопасности: система безопасности не просто предполагает, что главные контакты разомкнулись на основании обесточивания катушки, — она получает механическое подтверждение через состояние контакта НЗ.

Зеркальные контакты: IEC 60947-4-1 Приложение F

Зеркальные контакты представляют собой конкретную реализацию концепции принудительного управления, ориентированную на применение силовых контакторов. Термин “зеркало” отражает то, как эти вспомогательные контакты НЗ “отражают” обратное состояние главных силовых контактов. IEC 60947-4-1 Приложение F определяет, что зеркальные контакты должны оставаться разомкнутыми, когда силовые полюса сварены, обеспечивая надежную обратную связь о состоянии с реле мониторинга безопасности.

Ключевое различие: Хотя все зеркальные контакты являются принудительно управляемыми, не все принудительно управляемые контакты соответствуют спецификации зеркальных контактов. Зеркальные контакты специально рассматривают взаимосвязь между силовыми контактами и вспомогательными контактами НЗ, что делает их идеальными для мониторинга состояния контактора в цепях безопасности.

Ограничения стандартного контактора

Стандартные контакторы механически связывают вспомогательные контакты с движением якоря, но эта связь является косвенной. Давление пружины вспомогательного контакта и крепление позволяют ему замкнуться, даже если главные контакты сварены, поскольку вспомогательный механизм не жестко ограничен положением главного контакта. В приложениях безопасности это создает ложное чувство безопасности — система управления считает, что питание отключено на основании обратной связи от вспомогательного контакта, но питание может по-прежнему проходить через сваренные главные контакты.

Самопроверяющиеся системы безопасности

Современные архитектуры безопасности требуют возможности самопроверки — система должна обнаруживать собственные отказы. Принудительно управляемые контакты обеспечивают это, создавая проверяемую взаимосвязь: перед разрешением работы машины контроллер безопасности проверяет, что контакты мониторинга НЗ замкнуты (указывая на то, что главные контакты разомкнуты). После включения контакторов система проверяет, что контакты НЗ разомкнуты (подтверждая, что главные контакты замкнуты). Если эти состояния не соответствуют друг другу правильно, система идентифицирует неисправность и предотвращает работу. Стандартные контакторы не могут обеспечить такой уровень диагностического покрытия, поскольку их вспомогательные контакты не обеспечивают надежное состояние главного контакта в условиях неисправности.

Подробное сравнение: предохранительный контактор и стандартный контактор

Характеристика	Стандартный контактор	Безопасный контактор
Основное применение	Общее управление двигателем, автоматизация, переключение некритичных с точки зрения безопасности цепей	Цепи безопасности, аварийные остановы, защитные блокировки, защита персонала
Контактный дизайн	Независимые главные и вспомогательные контакты, механически связанные с якорем, но не друг с другом	Контакты с принудительным управлением (механически связанные) в соответствии с IEC 60947-5-1 Приложение L; жесткая связь предотвращает противоречивые состояния
Тип вспомогательного контакта	Стандартные вспомогательные контакты; могут предоставлять ненадежную обратную связь в случае сваривания главных контактов	Зеркальные контакты (IEC 60947-4-1 Приложение F); НЗ контакты не могут замкнуться, если главные контакты сварены
Ручное управление	Ручное управление с передней панели обычно доступно	Ручное управление предотвращено или защищено; конструкция, защищенная от несанкционированного доступа
Визуальная идентификация	Серый, черный или стандартный цвет производителя	Отличительный желтый (RAL 1004), золотой или красный корпус; четко обозначен символами безопасности
Защита от сваривания контактов	Отсутствует положительная защита; вспомогательные контакты могут указывать ложное “безопасное” состояние после сваривания главных контактов	Механизм с принудительным управлением предотвращает замыкание НЗ контактов, если НО контакты сварены; обеспечивает положительную индикацию неисправности
Соответствие стандартам безопасности	Только общие требования IEC 60947-4-1	IEC 60947-5-1 Приложение L (механически связанные), IEC 60947-4-1 Приложение F (зеркальные контакты), сертифицированы для применений в области безопасности
Типичный рейтинг категории/PL	Подходит для категории 1 или одноканальной категории 2; максимальный PLc при использовании отдельно	Требуется для категорий 3 и 4; обеспечивает PLd и PLe при правильной конфигурации с резервированием
Цена	Более низкая стоимость; стандартные цены для стандартной автоматизации	Более высокая стоимость (обычно в 2-3 раза выше стандартной); отражает специализированную конструкцию и затраты на сертификацию
Требования к обслуживанию	Стандартная проверка; вспомогательные контакты могут потребовать проверки	Требуется проверка функциональности вспомогательных контактов; несъемная конструкция снижает количество ошибок конфигурации
Когда использовать	Нагрузки, некритичные с точки зрения безопасности; общая автоматизация, где функция безопасности достигается другими средствами (VFD STO, отдельное реле безопасности)	Отключение, критичное с точки зрения безопасности; когда работа контактора напрямую влияет на безопасность персонала; соответствие нормативным требованиям по безопасности машин

Категории безопасности и уровни производительности: понимание того, когда безопасные контакторы являются обязательными

Выбор между стандартными и безопасными контакторами не является дискреционным — он определяется количественными методологиями оценки рисков, определенными в EN ISO 13849-1 (Безопасность машин — Связанные с безопасностью части систем управления). Этот стандарт обеспечивает основу для проектирования элементов систем управления, связанных с безопасностью, и определения требуемых уровней надежности.

Категории EN ISO 13849-1

Категории представляют архитектурные подходы к достижению функций безопасности, от базовых до высоконадежных:

• Категория B: Базовые принципы безопасности с использованием хорошо зарекомендовавших себя компонентов. Одноканальная архитектура без обнаружения неисправностей. Допустимы стандартные контакторы.
• Категория 1: Категория B плюс использование хорошо зарекомендовавших себя принципов безопасности и компонентов с доказанной надежностью. Одноканальная архитектура. Допустимы стандартные контакторы, если используются хорошо зарекомендовавшие себя компоненты.
• Категория 2: Категория B плюс периодическое тестирование функции безопасности. Одноканальная с тестовым каналом. Требуется возможность мониторинга — безопасные контакторы рекомендуются для надежной обратной связи при тестировании.
• Категория 3: Единичная неисправность не должна приводить к потере функции безопасности. Двухканальная архитектура с устойчивостью к единичной неисправности. Безопасные контакторы обязательны— двойные контакторы, соединенные последовательно, каждый с зеркальными контактами, передающими информацию обратно на реле контроля безопасности. Если один контактор сваривается, другой отключает питание, а зеркальные контакты сигнализируют о неисправности.
• Категория 4: Категория 3 плюс улучшенное обнаружение неисправностей и устойчивость к накоплению неисправностей. Двухканальная с высоким уровнем диагностического покрытия. Безопасные контакторы обязательны— требуются контакты с принудительным управлением с высокой диагностической способностью для обнаружения неисправностей до их накопления.

Уровни производительности (PL)

Уровни производительности количественно определяют вероятность опасного отказа в час (PFHd):

• PLa: PFHd ≥ 10⁻⁵ до < 10⁻⁴ (низкая целостность безопасности)
• PLb: PFHd ≥ 3 × 10⁻⁶ до < 10⁻⁵
• PLc: PFHd ≥ 10⁻⁶ до < 3 × 10⁻⁶ (приблизительно SIL 1)
• PLd: PFHd ≥ 10⁻⁷ до < 10⁻⁶ (приблизительно SIL 2)
• PLe: PFHd ≥ 10⁻⁸ до < 10⁻⁷ (приблизительно SIL 3)

Почему безопасные контакторы необходимы для высоких уровней производительности

Ограничения одного контактора: Один стандартный контактор, даже с обратной связью от вспомогательного контакта, обычно достигает максимум категории 2 / PLc. Единичная точка отказа (сваривание контакта) может нарушить функцию безопасности, а стандартные вспомогательные контакты обеспечивают недостаточное обнаружение неисправностей.

Конфигурация с двумя безопасными контакторами: Для достижения категории 3 / PLd или категории 4 / PLe архитектура требует резервных безопасных контакторов, соединенных последовательно. Каждый контактор должен иметь зеркальные контакты, контролирующие состояние его главного контакта. Реле безопасности контролирует оба набора зеркальных контактов — если какой-либо контактор сваривается, его зеркальный контакт сигнализирует о неисправности, и резервный контактор отключает питание. Эта конфигурация требует безопасных контакторов, поскольку стандартные контакторы не могут обеспечить надежную обратную связь от зеркальных контактов.

Оценка риска определяет требуемый PL

Оценка риска в соответствии с ISO 13849-1 учитывает:

• Серьезность (S): S1 (легкая травма) до S2 (серьезная/необратимая травма или смерть)
• Частота/Воздействие (F): F1 (редко) до F2 (часто)
• Возможность избежания (P): P1 (возможно) до P2 (едва возможно)

Эти факторы в совокупности определяют требуемый Уровень Производительности (PLr). Большинство промышленных машин с опасностями раздавливания, резки или защемления требуют PLd или PLe, что требует архитектуры Категории 3 или 4 с предохранительными контакторами.

Когда необходимо использовать предохранительные контакторы? Нормативные требования и требования к применению

Решение об использовании предохранительных контакторов диктуется результатами оценки рисков и требованиями соответствия нормативным требованиям, а не соображениями стоимости или удобства. Конкретные области применения и юрисдикции предписывают их использование посредством правовых и основанных на стандартах рамок.

Требования, основанные на оценке рисков

Согласно EN ISO 13849-1, любая функция безопасности, требующая PLd или PLe, требует архитектуры Категории 3 или 4, что, в свою очередь, требует предохранительных контакторов в резервированных конфигурациях. Оценки рисков обычно приводят к требованиям PLd/PLe для:

• Цепей аварийного останова (ISO 13850): Функции аварийного останова должны обеспечивать высокую надежность. Большинство промышленных применений требуют PLd или PLe, что требует двойных предохранительных контакторов с принудительно управляемыми контактами, контролируемыми реле безопасности.
• Мониторинг защитных дверей: Блокированные ограждения, защищающие доступ к опасным зонам машины, требуют PLd/PLe, когда воздействие на оператора является частым, а опасности серьезными (раздавливание, резка, запутывание). Предохранительные контакторы отключают питание при открытии ограждений, а зеркальные контакты обеспечивают положительную обратную связь с контроллерами безопасности.
• Посты управления двумя руками: Приложения, требующие одновременного нажатия двух кнопок управления, чтобы руки оператора не находились в опасной зоне во время цикла машины. PLd является минимальным требованием, достигаемым с помощью двойных предохранительных контакторов, управляемых реле безопасности, контролирующими время нажатия кнопок.
• Интеграция световых завес и защитных матов: Системы охраны периметра, которые обнаруживают присутствие персонала, требуют PLd/PLe. Датчик безопасности подает сигнал на реле безопасности, которое управляет предохранительными контакторами — принудительно управляемые контакты гарантируют, что состояние контактора точно отражает отключение питания.

Нормативно-правовая база

• Европейская директива по машинному оборудованию 2006/42/EC: Предписывает соответствие гармонизированным стандартам, включая EN ISO 13849-1 для систем управления, связанных с безопасностью. Машины, продаваемые на рынках ЕС, должны демонстрировать соответствие, что означает использование предохранительных контакторов, если оценка рисков указывает на требования PLd/PLe.
• OSHA и ANSI B11.19 (США): Хотя OSHA явно не предписывает “предохранительные контакторы”, соответствие ANSI B11.19 (Требования к производительности для снижения рисков и других защитных мер) требует надежной архитектуры управления. Для машин с высоким риском это означает конструкции Категории 3/4 с использованием предохранительных контакторов.
• IEC 60204-1 (Электрооборудование машин): Раздел 9.2.2 касается аварийной остановки, требующей немедленного отключения питания от опасного движения. Стандарт ссылается на категории ISO 13849-1, подразумевая предохранительные контакторы для более высоких требований к надежности.

Когда стандартные контакторы приемлемы

Стандартные контакторы остаются подходящими для:

• Общего управления процессами, где функции безопасности достигаются другими средствами (безопасное отключение крутящего момента VFD, специализированные системы реле безопасности)
• Не критичных для безопасности нагрузок (освещение, вспомогательное оборудование, системы охлаждения)
• Функций безопасности Категории 1 или Категории 2 с более низкими профилями риска
• Приложений, в которых контактор напрямую не контролирует доступ к опасной энергии

Ключевое различие: если отказ контактора в открытии создает непосредственную опасность для персонала, требуются предохранительные контакторы. Если безопасность обеспечивается независимыми средствами, достаточно стандартных контакторов.

Решения для предохранительных контакторов VIOX: Разработаны для соответствия требованиям и надежности

VIOX Electric признает, что выбор предохранительного контактора представляет собой критически важное инженерное решение с юридическими последствиями и последствиями для ответственности. Наша линейка предохранительных контакторов отражает эту ответственность посредством всестороннего соответствия международным стандартам безопасности и специально разработанной конструкции для применений Категории 3 и Категории 4.

Обзор линейки продуктов

Предохранительные контакторы VIOX доступны с номинальными токами от 9A до 95A (режим AC-3), охватывающими моторные применения от 4 кВт до 45 кВт при 400 В переменного тока, трехфазный ток. Каждое устройство проходит заводские испытания и сертифицировано для обеспечения принудительного управления контактами и зеркальной работы контактов в условиях неисправности.

Соответствие стандартам

• IEC 60947-5-1 Приложение L (Механически связанные контакты): Каждый предохранительный контактор VIOX включает в себя жесткую механическую связь, отвечающую требованиям положительного управления этого стандарта. Конструкция связи гарантирует, что отказ любого нормально открытого контакта в открытии физически предотвращает замыкание нормально закрытых контактов, обеспечивая проверяемое обнаружение неисправности.
• IEC 60947-4-1 Приложение F (Зеркальные контакты): Встроенные нормально закрытые вспомогательные контакты соответствуют спецификациям зеркальных контактов, гарантируя, что они не могут замкнуться, когда основные силовые контакты сварены. Это обеспечивает надежный мониторинг цепи безопасности без необходимости использования внешних проверочных контакторов.
• Сертификация третьей стороной: Предохранительные контакторы VIOX имеют маркировку CE и сертификацию TÜV, подтверждающие их пригодность для применений, связанных с безопасностью. Эти сертификаты включают проверку работы контактов с принудительным управлением посредством разрушающих испытаний сценариев сварки контактов.

Конструктивные особенности

• Отличительный желтый корпус: Предохранительные контакторы VIOX имеют ярко-желтые (RAL 1004) корпуса с заметным брендом “VIOX” и маркировкой сертификации безопасности. Эта цветовая кодировка обеспечивает мгновенное распознавание во время установки, обслуживания и проверок безопасности, предотвращая случайную замену стандартными контакторами.
• Несъемные блоки вспомогательных контактов: Узлы вспомогательных контактов постоянно интегрированы, что исключает риск неправильной конфигурации в полевых условиях. Нормально закрытый зеркальный контакт подключен и протестирован на заводе, что обеспечивает надежный мониторинг безопасности без регулировки в полевых условиях.
• Защищенная от несанкционированного доступа конструкция: Ручное управление с передней панели исключено. Любая функция ручного тестирования защищена герметичной крышкой, требующей преднамеренных действий для доступа, предотвращая несанкционированное или случайное включение во время операций обслуживания.
• Позолоченные раздвоенные контакты: Во вспомогательных контактах используется позолота для обеспечения надежного переключения сигналов низкого напряжения в течение миллионов циклов, устраняя окисление контактов, которое может поставить под угрозу сигналы мониторинга безопасности.

Поддержка приложений

Предохранительные контакторы VIOX легко интегрируются с модулями реле безопасности VIOX и системами аварийного останова, обеспечивая комплексные решения Категории 3 и Категории 4. Наша техническая команда предоставляет инженерную поддержку приложений, включая:

• Консультации по оценке рисков в соответствии с EN ISO 13849-1
• Проверка конструкции цепи безопасности
• Расчеты уровня производительности с использованием методологии программного обеспечения SISTEMA
• Документация соответствия для сертификации машин

Для применений Категории 4 / PLe VIOX рекомендует двойные конфигурации предохранительных контакторов с перекрестным мониторингом через модули реле безопасности VIOX, обеспечивая устойчивость к единичным неисправностям с высоким диагностическим покрытием.

Вопросы и ответы

В чем основное различие между предохранительным контактором и стандартным контактором?

Критическое различие заключается в принудительно управляемых (механически связанных) контактах. В предохранительном контакторе жесткая механическая связь физически соединяет все контакты — если какой-либо нормально открытый главный контакт приваривается в закрытом состоянии, связь предотвращает замыкание нормально закрытых вспомогательных контактов. Стандартным контакторам не хватает этого механического ограничения, что позволяет вспомогательным контактам предоставлять ложные “безопасные” сигналы, даже когда главные контакты сварены. Эта конструкция с принудительным управлением, указанная в IEC 60947-5-1 Приложение L, позволяет предохранительным контакторам обеспечивать проверяемое обнаружение неисправностей, необходимое для систем безопасности Категории 3 и Категории 4.

Что такое контакты с принудительным управлением?

Контакты с принудительным управлением (также называемые механически связанными или с положительным приводом) используют жесткую механическую связь, соединяющую все наборы контактов внутри контактора. Эта связь гарантирует, что нормально открытые и нормально закрытые контакты не могут находиться в противоречивых состояниях. Если нормально открытый контакт не открывается (сварка), связь физически блокирует замыкание нормально закрытых контактов, обеспечивая положительную механическую проверку того, что произошла неисправность. Этот принцип проектирования, определенный в IEC 60947-5-1 Приложение L, является основой технологии предохранительных контакторов и обеспечивает самопроверяющиеся системы безопасности.

Могу ли я использовать стандартные контакторы в цепях безопасности?

Стандартные контакторы приемлемы в приложениях Категории 1 или Категории 2 с низким риском, где единичный отказ не создает непосредственной опасности, но их нельзя использовать в критически важных для безопасности приложениях Категории 3 или Категории 4, требующих PLd или PLe. Для машин с высоким риском (прессы, штамповочное оборудование, роботы, автоматизированные сборочные линии) оценка рисков в соответствии с EN ISO 13849-1 обычно предписывает PLd или PLe, что требует резервированных предохранительных контакторов с принудительно управляемыми контактами. Использование стандартных контакторов в этих приложениях нарушает стандарты безопасности и создает риск ответственности. Решение должно основываться на документированной оценке рисков, а не на соображениях стоимости.

Что такое зеркальный контакт?

Зеркальный контакт — это специализированный нормально закрытый вспомогательный контакт, который “отражает” обратное состояние основных силовых контактов, определенное в IEC 60947-4-1 Приложение F. Ключевая спецификация: нормально закрытый зеркальный контакт не может замкнуться, когда какой-либо главный силовой контакт сварен в закрытом состоянии. Это обеспечивает надежную обратную связь с реле мониторинга безопасности, позволяя им обнаруживать неисправности сварки контактов. Зеркальные контакты необходимы в цепях безопасности, поскольку они обеспечивают проверяемое состояние главного контакта даже в условиях неисправности — в отличие от стандартных вспомогательных контактов, которые могут ложно указывать “безопасность” после сварки главного контакта.

Требуется ли мне два предохранительных контактора или достаточно одного?

Количество предохранительных контакторов зависит от требуемого Уровня Производительности. Один предохранительный контактор обычно достигает максимум Категории 2 / PLc. Для Категории 3 / PLd или Категории 4 / PLe (требуется для большинства машин с высоким риском) вам необходимо два предохранительных контактора последовательно с резервным мониторингом. Эта конфигурация с двумя контакторами обеспечивает устойчивость к единичным отказам: если один контактор залип, резервный контактор отключает питание, а зеркальные контакты сигнализируют о неисправности. Реле безопасности контролирует оба набора зеркальных контактов, предотвращая перезапуск до устранения неисправности. Оценка рисков в соответствии с EN ISO 13849-1 определяет требуемый PL — более высокий риск требует использования двойных контакторов.

Сертифицированы ли предохранительные контакторы VIOX для применений Категории 4?

Да. Предохранительные контакторы VIOX соответствуют требованиям IEC 60947-5-1 Приложение L (механически связанные контакты) и IEC 60947-4-1 Приложение F (зеркальные контакты), что делает их пригодными для применений Категории 3 и Категории 4 при правильной конфигурации в резервированных архитектурах. Категория 4 / PLe требует использования двух контакторов, соединенных последовательно, каждый из которых оснащен контролем зеркальных контактов, в сочетании с предохранительным реле, обеспечивающим высокую степень диагностического покрытия. VIOX предоставляет документацию по сертификации TÜV и поддержку в области прикладного проектирования для подтверждения конфигураций Категории 4, включая расчеты программного обеспечения SISTEMA, демонстрирующие достигнутый уровень производительности. Свяжитесь с нашей технической командой для получения конкретной информации о подтверждении соответствия и документации.

Вывод: Контакторы безопасности обязательны для применений с высоким риском

Различие между контакторами безопасности и стандартными контакторами представляет собой нечто большее, чем просто разницу в спецификациях продукта — это механическая реализация принципов отказоустойчивого проектирования, предписанных стандартами функциональной безопасности во всем мире. Технология принудительно направляемых контактов, определяющая характеристика контакторов безопасности, обеспечивает единственное надежное средство обнаружения отказов, связанных с залипанием контактов, которые в противном случае могут оставить опасное оборудование под напряжением, в то время как системы управления показывают “безопасность”.”

Для инженеров-электриков, специалистов по безопасности и проектировщиков оборудования решение о выборе диктуется результатами оценки рисков в соответствии с EN ISO 13849-1. Когда анализ указывает на требования PLd или PLe — обычные для большинства промышленных машин с опасностями раздавливания, резки или захвата — контакторы безопасности в резервных конфигурациях категории 3 или категории 4 становятся юридически обязательными, а не дополнительными соображениями стоимости. Механически связанные контакты и обратная связь зеркальных контактов, которые обеспечивают эти специализированные контакторы, не могут быть воспроизведены с помощью программного мониторинга или резервных стандартных контакторов.

VIOX Electric производит как стандартные, так и безопасные контакторы, потому что мы признаем, что надлежащая разработка приложений требует правильного инструмента для каждого конкретного требования. Наша линейка контакторов безопасности воплощает в себе технологию принудительно направляемых контактов, соответствие зеркальным контактам и сертификацию третьей стороной, необходимые для соответствия требованиям безопасности оборудования на мировых рынках. Мы поддерживаем наших клиентов не только поставкой продукции, но и предоставляем консультации по оценке рисков, проверку конструкции цепей безопасности и документацию по уровню производительности для соответствия нормативным требованиям.

Оцениваете требования безопасности оборудования или модернизируете существующие системы управления в соответствии с текущими стандартами безопасности? Свяжитесь с командой инженеров-разработчиков VIOX Electric для получения всесторонней поддержки в оценке рисков, спецификации контакторов безопасности и проверке конструкции цепей категории 3/4. Наши сертифицированные контакторы безопасности и технический опыт гарантируют, что ваше оборудование соответствует требованиям EN ISO 13849-1, IEC 60204-1 и региональным нормативным требованиям, защищая как персонал, так и вашу организацию от предотвратимых трагедий. Посетите viox.com или поговорите с нашими специалистами по системам безопасности, чтобы начать надлежащий процесс спецификации.