На этой странице
A Контактор — это электрически управляемый выключатель, используемый для управления двигателями, нагревателями, системами освещения, конденсаторными установками и другими силовыми нагрузками.. В обычном нормально разомкнутом контакторе управляющий сигнал подает питание на катушку и замыкает главные контакты; при снятии сигнала контакты размыкаются. Это позволяет маломощной цепи управления дистанционно и многократно коммутировать более мощную нагрузку.
Большинство промышленных контакторов, рассматриваемых в данном руководстве, являются электромеханическими магнитными контакторами. В повседневной промышленной практике термин “магнитный контактор” часто сокращают до “контактор”. Однако, в отличие от автоматического выключателя, контактор является устройством управления, а не устройством защиты от короткого замыкания или перегрузки.
| Вопрос | Краткий ответ |
|---|---|
| Какова функция контактора? | Включает или выключает силовую цепь в ответ на управляющий сигнал |
| Что обычно управляет им? | Кнопки, термостаты, таймеры, датчики, реле или программируемые логические контроллеры (ПЛК) |
| Какими нагрузками он управляет? | Электродвигателями, оборудованием ОВиК, нагревателями, освещением, насосами, компрессорами и промышленным оборудованием |
| Защищает ли он от перегрузок или коротких замыканий? | Нет; защита должна обеспечиваться согласованными автоматическими выключателями, плавкими предохранителями и/или реле перегрузки |
| Какой стандарт обычно распространяется на промышленные электромеханические контакторы? | IEC 60947-4-1; продукция для североамериканского рынка также может быть оценена на соответствие стандарту UL 60947-4-1 |
Как работает контактор?
Магнитный контактор преобразует электрическую энергию в своей катушке в механическое движение. Его последовательность работы проста:
- Цепь управления подает питание на катушку. Напряжение подается на клеммы катушки A1 и A2.
- Катушка создает магнитное поле. Поле притягивает подвижный якорь к неподвижному магнитному сердечнику.
- Главные контакты меняют свое состояние. Нормально разомкнутые главные контакты замыкаются и подают питание на нагрузку. Вспомогательные контакты одновременно меняют свое состояние для блокировки, индикации состояния или логики управления.
- Катушка обесточивается. При снятии управляющего сигнала магнитное поле исчезает.
- Возвратная пружина размыкает контактор. Якорь возвращается в исходное положение, а главные контакты отключают нагрузку.
В типовой схеме трехфазного двигателя входное питание подключается к L1, L2 и L3, в то время как сторона двигателя подключается к T1, T2 и T3. Точную маркировку и расположение клемм необходимо всегда сверять со схемой устройства или техническим паспортом.
Контактор отделяет маломощную цепь управления от силовой цепи, питающей нагрузку.
Что происходит при размыкании контактов?
Размыкание цепи под нагрузкой может привести к возникновению электрической дуги. Контакторы используют геометрию контактов и дугогасительные устройства для управления дугой в пределах номинальных рабочих характеристик.
Дуги переменного тока (AC) гаснут естественным образом при переходе тока через ноль. Дуги постоянного тока (DC) не имеют такой особенности, поэтому контактор постоянного тока может требовать иной конфигурации контактов, магнитного дугогашения, соблюдения полярности при подключении или других специфических для производителя функций гашения дуги. Не следует полагать, что контактор переменного тока подходит для нагрузки постоянного тока (и наоборот) только на основании его номинального тока. См. подробное сравнение Контакторы переменного и постоянного тока.
Основные части контактора
Конструкция может варьироваться в зависимости от серии изделий, но большинство электромеханических контакторов содержат следующие функциональные узлы.
| Часть | Функция | Общая идентификация |
|---|---|---|
| Электромагнитная катушка | Создает магнитное поле, которое приводит в действие механизм | A1 и A2 |
| Неподвижный сердечник и подвижный якорь | Преобразуют магнитную силу в механическое движение | Внутри корпуса контактора |
| Главные силовые контакты | Замыкают и размыкают ток нагрузки | L1/L2/L3 и T1/T2/T3 на многих трехполюсных устройствах |
| Вспомогательные контакты | Обеспечение удержания, блокировки, сигнализации или обратной связи с ПЛК | 13–14 для стандартного нормально разомкнутого (НО) контакта; 21–22 для стандартного нормально замкнутого (НЗ) контакта |
| Возвратная пружина | Возвращает механизм в нормальное состояние при обесточивании катушки | Внутренний |
| Система дугогашения | Помогает охлаждать, разделять, растягивать или гасить коммутационную дугу | Рядом с главными контактами |
| Клеммы и корпус | Обеспечивают электрические соединения, изоляцию и механическую поддержку | Специфично для конкретного изделия |
Катушка и якорь управляют главными контактами; вспомогательные контакты передают информацию о состоянии контактора или управляют им.
Номера клемм являются полезными подсказками, но они не заменяют схему производителя. Расположение вспомогательных контактов, тип катушки, встроенные подавители помех и расположение клемм различаются. Для более глубокого изучения компонентов см. внутри контактора переменного тока.
Для чего используется контактор?
Контакторы используются, когда нагрузкой необходимо управлять дистанционно, автоматически или часто.
Управление двигателем
В пускателе двигателя с прямым пуском контактор осуществляет пуск и остановку двигателя. Автоматический выключатель или плавкий предохранитель обеспечивают защиту от короткого замыкания, в то время как реле перегрузки отслеживает длительную перегрузку двигателя по току и при необходимости размыкает цепь управления контактора.
Такое разделение функций является фундаментальным:
- Автоматический выключатель или предохранитель: защиту от короткого замыкания
- Реле перегрузки: защита двигателя от перегрузки
- Контактор: нормальная коммутация для пуска и остановки
Системы ОВК и насосные системы
Термостаты, реле давления, поплавковые выключатели и контроллеры зданий могут подавать питание на катушки контакторов для управления компрессорами, вентиляторами, насосами или ступенями электрического нагрева. Контактор изолирует маломощное устройство управления от тока нагрузки.
Освещение и отопление
Контакторы могут коммутировать группы светильников или резистивные нагревательные нагрузки по сигналам от таймеров, датчиков присутствия или систем управления энергопотреблением. Тип нагрузки и пусковые токи по-прежнему имеют значение: устройство, подходящее для резистивного нагревателя, не обязательно подходит для двигателя или осветительной нагрузки с высокими пусковыми токами при том же значении тока.
Промышленная автоматизация
ПЛК и реле управления используют контакторы для коммутации конвейеров, станков, вентиляционного оборудования и других нагрузок. Вспомогательные контакты обеспечивают электрическую блокировку и обратную связь о состоянии, однако вспомогательный контакт указывает лишь на заданное состояние механизма и не всегда является гарантией исправности каждого главного полюса.
Контактор против реле, автоматического выключателя и устройства пуска двигателя
Эти устройства могут находиться в одном щите, но они выполняют разные функции.
| Устройство | Основная функция | Типовая роль в цепи двигателя | Обеспечивает ли защиту от сверхтоков? |
|---|---|---|---|
| Контактор | Частое дистанционное переключение нагрузки | Подключает и отключает питание электродвигателя | НЕТ |
| Управляющее реле | Коммутирует сигналы или цепи управления малой мощности | Выполняет функции логики, изоляции, блокировки или сопряжения | НЕТ |
| Автоматический выключатель | Обнаруживает и прерывает сверхтоки | Защищает питающую или отходящую линию от повреждений | Да, в зависимости от характеристик расцепления и номинальных параметров |
| Реле перегрузки электродвигателя | Обнаруживает длительную перегрузку двигателя или фазные аномалии, в зависимости от типа устройства | Подает команду на размыкание контактора | Защита от перегрузки, но обычно не от короткого замыкания |
| Устройство пуска двигателя | Объединяет функции коммутации и защиты двигателя от перегрузки; может являться частью координированной сборки | Осуществляет пуск, остановку и защиту двигателя в соответствии с конструкцией сборки | Зависит от входящих в состав компонентов |
Таким образом, контактор и автоматический выключатель являются взаимодополняющими, а не взаимозаменяемыми устройствами. Более полное техническое различие рассмотрено в контакторам в сравнении с автоматическими выключателями, в то время как различия в коммутации при низких мощностях объясняются в контактор против реле.
Распространенные типы контакторов
Контакторы переменного и постоянного тока
Цепь нагрузки и цепь катушки должны проверяться независимо друг от друга. Контактор может иметь силовую цепь, рассчитанную на переменный ток, и катушку управления переменного или постоянного тока, в зависимости от конструкции. Разрыв цепи постоянного тока обычно требует использования контактных систем, специально рассчитанных на напряжение, ток, полярность и постоянную времени постоянного тока.
Контакторы стандартов IEC и NEMA
IEC и NEMA — это разные системы номинальных характеристик и выбора, а не просто уровни качества.
- Контакторы стандарта IEC подбираются в строгом соответствии с эксплуатационными данными, такими как рабочий ток, категория применения, рабочее напряжение и ожидаемый режим коммутации.
- Контакторы стандарта NEMA используют стандартизированные типоразмеры контроллеров и таблицы применения на основе мощности в лошадиных силах для типичных североамериканских режимов работы двигателей. Они часто физически крупнее, чем изделия стандарта IEC, выбранные для аналогичного применения.
Контакторам стандарта IEC, как правило, не присваивается универсальная последовательность типоразмеров A/B/C. Всегда используйте таблицы номинальных характеристик производителя, а не пытайтесь пересчитать габариты корпуса или буквенные обозначения типоразмеров в коммутационную способность.
Модульные контакторы
Модульные контакторы — это устройства для установки на DIN-рейку, обычно используемые в инженерных системах зданий для освещения, отопления, вентиляции и аналогичных нагрузок. Они не являются автоматически взаимозаменяемыми с промышленными контакторами для двигателей. Сравнивайте их стандарты применения, категории использования, частоту коммутации, режим работы катушки и характеристики нагрузки. См. модульный контактор против традиционного контактора переменного тока.
Контакторы специального назначения
Некоторые области применения требуют контакторов, разработанных и рассчитанных на конкретные задачи коммутации, включая конденсаторные установки, цепи реверса двигателей, осветительные нагрузки, системы управления безопасностью и вакуумную коммутацию среднего напряжения. Одного номинального тока общего назначения недостаточно для одобрения устройства для выполнения этих задач.
Как выбрать контактор
Начинайте с области применения, а не с максимального значения силы тока, указанного на передней панели.
| Исходные данные для выбора | Что нужно проверить |
|---|---|
| Тип нагрузки | Электродвигатель, резистивный нагрев, освещение, конденсаторная установка, трансформатор или другая нагрузка |
| Категория использования | Категория, соответствующая фактическому режиму включения и отключения |
| Рабочее напряжение и ток | Номинальные характеристики производителя при требуемом напряжении и категории применения |
| Данные электродвигателя | Номинальная мощность/ток, способ пуска, частота пусков, а также режим толчкового или реверсивного управления |
| Питание катушки | Переменный или постоянный ток, номинальное напряжение, частота (где применимо) и допустимый рабочий диапазон |
| Количество полюсов | Коммутируемые проводники; в соответствии с требованиями к системе и оборудованию |
| Вспомогательные контакты | Количество и конфигурация нормально разомкнутых (НО) / нормально замкнутых (НЗ) контактов, необходимых для удержания, блокировки или обратной связи |
| Режим работы | Частота коммутаций и требуемая электрическая износостойкость для фактической нагрузки |
| Координация | Устройство защиты от короткого замыкания и защита от перегрузки, указанные для данного узла |
| Условия установки | Температура окружающей среды, высота над уровнем моря, корпус, вентиляция, загрязнение и требования производителя к монтажу |
Руководство по выбору производителя Аналогичным образом требует оценки главных полюсов, вспомогательных контактов, питания катушки, категории применения, рабочего режима и условий установки для конкретного применения.
Согласно практике МЭК, категории применения описывают предполагаемый режим коммутации. Распространенные примеры включают:
| Категория | Типовой режим работы |
|---|---|
| АС-1 | Безындуктивные или слабоиндуктивные нагрузки переменного тока, такие как резистивный нагрев |
| АС-3 | Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором и размыкание цепи во время работы двигателя |
| AC-4 | Пуск, торможение противовключением, толчковый режим или реверсирование двигателей с короткозамкнутым ротором |
Категория AC-4 является более жесткой, чем AC-3, поскольку контактор может включать и отключать высокие пусковые токи двигателя. Таким образом, один и тот же контактор может иметь разные номинальные рабочие токи в зависимости от категории. Читайте полное руководство по категориями использования AC-1, AC-3 и AC-4 перед выбором только по номинальному току.
Стандарты и границы защиты
IEC 60947-4-1 охватывает электромеханические контакторы и пускатели двигателей, предназначенные для соответствующих низковольтных распределительных сетей, цепей двигателей и других нагрузок. В Северной Америке соответствующие промышленные устройства управления могут оцениваться по таким стандартам, как UL 60947-4-1, в зависимости от применения изделия и сборки.
Эти стандарты не означают, что каждый контактор способен безопасно прервать ожидаемый ток короткого замыкания. Контактор должен использоваться совместно с устройством защиты от короткого замыкания, устройством защиты от перегрузки, проводниками и оболочкой, требуемыми производителем, применимым стандартом и местными электротехническими правилами. Сертификация изделия должна быть проверена для конкретной модели, а не предполагаться на основе категории изделия.
Базовая концепция подключения контактора
Цепь контактора обычно имеет два отдельных контура:
- Силовая цепь: питание → устройство защиты от короткого замыкания → главные контакты контактора → реле перегрузки (при необходимости) → нагрузка
- Цепь управления: питание цепи управления → контакты стоп/безопасности/перегрузки → команда пуска или контроллер → катушка контактора
На клеммы катушки A1 и A2 должно подаваться напряжение, указанное на самой катушке или в техническом паспорте. Оно не всегда совпадает с напряжением силовой цепи. Неправильное напряжение катушки может привести к невозможности включения, дребезгу контактов, перегреву катушки или выходу устройства из строя.
Монтаж, испытания и техническое обслуживание должны выполняться квалифицированным персоналом в соответствии с применимыми правилами электробезопасности.
Вопросы и ответы
Является ли магнитный контактор тем же самым, что и контактор?
Магнитный контактор — это электромеханический контактор, управляемый электромагнитной катушкой. Поскольку это наиболее распространенная конструкция, термины “магнитный контактор” и “контактор” часто используются как взаимозаменяемые. Существуют и другие технологии коммутации, а также устройства с ручным управлением, поэтому описание продукта следует проверять в каждом конкретном случае.
В чем разница между контактором и реле?
Оба устройства могут использовать электромагнитную катушку, но контактор предназначен для коммутации силовых нагрузок и обладает характеристиками, соответствующими возникающим при этом нагрузкам на контакты и дугогашению. Реле управления обычно используется для сигнализации, гальванической развязки и в логических цепях. Выбор должен основываться на номинальных характеристиках нагрузки, указанных производителем, а не только на названии устройства.
Защищает ли контактор электродвигатель?
Сам по себе — нет. Контактор осуществляет коммутацию двигателя. Согласованный предохранитель или автоматический выключатель обеспечивает защиту от короткого замыкания, а тепловое реле перегрузки или другое устройство защиты двигателя выполняет необходимые функции защиты от перегрузок.
Почему у контактора есть клеммы A1 и A2?
A1 и A2 обозначают два вывода катушки на многих контакторах. Подача на них указанного напряжения катушки приводит контактор в действие. Напряжение катушки, тип тока (AC/DC), требования к полярности и наличие встроенных устройств подавления помех должны быть проверены по технической документации на конкретное изделие.
Что означают обозначения 13–14 и 21–22 на контакторе?
Согласно общепринятой маркировке клемм по стандарту IEC, 13–14 обозначает нормально разомкнутый вспомогательный контакт, а 21–22 — нормально замкнутый вспомогательный контакт. Не каждое устройство содержит оба типа контактов, поэтому приоритетной является электрическая схема.
Можно ли использовать контактор переменного тока для цепей постоянного тока?
Только в том случае, если производитель прямо указывает номинальную нагрузку для постоянного тока (DC) при требуемых значениях напряжения, силы тока, полярности и условиях цепи. Дугу постоянного тока сложнее погасить, так как в цепи отсутствует естественный переход тока через ноль, поэтому номинальные характеристики для переменного тока (AC) нельзя напрямую переносить на работу в цепях постоянного тока.
Как определить, неисправен ли контактор?
Симптомы могут включать отказ при срабатывании, дребезг, ненормальный шум, перегрев, повреждение клемм или контакты, которые не открываются или не закрываются должным образом. Обесточьте цепь и выполните соответствующую процедуру диагностики. См. руководство по тестированию контакторов и руководство по поиску неисправностей контакторов для получения отдельных пошаговых инструкций.
Заключение
Контактор — это силовой коммутационный элемент, который позволяет управлять нагрузкой большей мощности с помощью сигнала управления относительно малой мощности. Его катушка приводит в действие главные и вспомогательные контакты; выбранная категория применения определяет тип коммутационной нагрузки, которую он может выполнять.
Основное правило проектирования не менее важно: контактор управляет нагрузкой, в то время как согласованные автоматические выключатели, предохранители и устройства защиты от перегрузки обеспечивают защиту.. Выбирайте контактор исходя из фактической нагрузки, категории применения, напряжения катушки, режима работы и данных производителя по координации, а не только на основе номинального тока.
Для оценки продукции сравните номинальные характеристики и документацию, специфичные для конкретного применения, в Серия контакторов переменного тока VIOX.