Устройство и принцип работы контакторов электрического тока

Широко распространенные в электротехнике контакторы электромагнитные (КМ) – это особые устройства, способные коммутировать большие по величине токи. Особенностью этих силовых приборов является возможность управления нагрузочными токами посредством цепей, конструктивно не связанных с коммутируемой нагрузкой. Для понимания сути происходящих в контакторах процессов следует ознакомиться с принципом их работы.

Конструкция и принцип действия

Основное отличие контактора электромагнитного 220/380 Вольт от других переключающих устройств – использование в управляющей цепочке части того напряжения, что подлежит коммутации. Понять эту разницу проще всего, если ознакомиться с устройством типового КМ. Этот силовой прибор состоит из следующих основных узлов и деталей:

• Силовые контакты, обеспечивающие подачу тока непосредственно к потребителю или к электроустановке.
• Комплект пружин, используемые в конструкции в качестве элементов, создающих прижимное усилие.
• Пластиковая траверса, соединенная с подвижным якорем и служащая для крепления контактных перемычек.
• Электромагнитная катушка, управляющая положением траверсы и изменяющая с ее помощью состояние контактора.

Сами коммутируемые контакты изготовлены из медных сплавов, что обеспечивает высокую электропроводность и надежность.

После подачи напряжения на электромагнит якорь под воздействием поля смещается вниз и притягивает траверсу с контактами в ту же сторону. Закрепленные на ней подвижные части контактора замыкаются с неподвижными пятачками, создавая цепь протекания для тока. При снятии напряжения с электромагнита якорь под действием пружины возвращается в исходное состояние и контакты размыкаются. Для внештатного отключения в нем имеется специальная кнопка-выключатель, устанавливаемая в цепочке дополнительной коммутации.

Принцип работы коммутирующего прибора помогает понять, чем контакторы отличаются от реле или любого другого переключающего устройства: реле и контакторы рассчитаны на различные по величине токи, разнящиеся в десятки и даже сотни раз.

Отличия контакторов от магнитных пускателей

По своему функционалу эти два устройства ничем не отличаются. Они позволяют коммутировать силовые цепи и имеют в своем составе от двух (контактор однофазный) до четырех «мощных» контакта. Отличие начинают проявляться при рассмотрении следующих особенностей этих приборов:

• размеры и масса устройства;
• конструкция зоны переключения контактов;
• прямое назначение.

Обычно электромагнитные пускатели называют «малогабаритными контакторами», что указывает на их разницу в размерах и весе. Но этим дело не ограничивается, так как не учтен факт наличия у контакторных пар специальных камер для гашения дуги. Благодаря этим элементам корпуса у контактора электрического как такового не имеется, сам он устанавливается в закрытых на ключ помещениях без доступа посторонних лиц.

Силовые контакты магнитного пускателя укрыты под надежными пластиковыми крышками, но не имеют камер гашения. При этом сами приборы устанавливаются в цепи с ограниченной величиной коммутируемого тока. Отсюда третье различие приборов, состоящее в их предназначении.

Контактор трехфазный может устанавливаться в любую силовую линию, обеспечивая надежное подключение и отключение произвольной нагрузки. Магнитные пускатели традиционно применяются для коммутации цепей управления асинхронными двигателями и способны запускать их в различных режимах, включая реверс.

Маркировка и типы

Для различения отдельных моделей контакторов трехфазных и однофазных используется следующее условное обозначение или маркировка: КТ (КТП) – Х1 Х2 Х3 Х4 С (А или В) Х5. Расшифровываются они так:

• первый значок соответствует номеру серии (60 или 70);
• второй – размеры контактора из следующего ряда: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6№;
• Х3 – общее число полюсов (2, 3, 4 или 5);
• Х4 (буквы А, В или С) указывают на специфику серии в части особенностей коммутирующих контактов;
• Х5 является показателем климатического исполнения: У3, УХЛ или Т3.

Различные виды контакторных приборов классифицируются по следующим признакам:

• имеющиеся средства защиты и рабочее напряжение (220 или 380 Вольт);
• способ срабатывания контактов;
• количество контактов в силовой группе.

Практически все модели контакторов оснащены твердотельными тепловыми реле, размыкающими нагрузочную цепь при перегрузке по току подобно расцепителю автоматического выключателя. После отключения контактов и остывания защитного размыкателя необходимо повторное включение прибора в работу. В соответствии с напряжением питания самого устройства их катушка может быть рассчитана как на 220, так и на 380 Вольт.

На практике встречаются контакторы постоянного тока, называемые так в соответствии с видом управляющего воздействия. Типичный представитель – контактор на 12 Вольт постоянного тока.

Характер срабатывания контактов

По характеру замыкания различают следующие виды контакторов:

• Устройства прямого подключения, имеющие только одну группу силовых контактов. Работают лишь на включение и выключение и имеют защиту от перегрузки или КЗ.
• Реверсивные приборы, оснащенные двумя группами. С их помощью удается корректировать схему включения нагрузки, меняя очередность следования фаз, например.
• Устройства, обладающие ограниченным набором переключений: только на замыкание или только на размыкание.

Последняя разновидность применяется при необходимости управлять двумя электроустановками в противофазе. В этом режиме одно из них подключается к линии, а второе синхронно с ним обесточивается.

Число контактов

По количеству контактов силовой группы приборы делятся на следующие разновидности:

• 2-х контактные устройства для однофазных цепей;
• 3-х контактные приборы, коммутирующие только фазные группы, ноль на них не заводится;
• с четырьмя и более контактами в силовых группах.

Под переключающей группой понимается комплект из нормально замкнутых или нормально разомкнутых контактов.

Последний тип изделий применяется крайне редко, только в специальных схемах подключения.

При рассмотрении разновидностей приборов данного класса нельзя не упомянуть о современных аналогах, представленных тиристорными контакторами переменного тока. В этих приборах чисто механические контакты заменены электронными переходами, характерными для полупроводниковых контакторов.

Самостоятельное подключение

Перед тем как установить контактор однофазный в шкаф на дин-рейку, и самостоятельно подключить его, обязательно обращается внимание на наличие в схеме двух цепочек. Одна из них силовая, а вторая сигнальная, посредством которой и удается управлять работой прибора. Для работы этой цепочки после установки прибора в шкафу потребуется подать питание на его контакты, традиционно обозначаемые как А1 и А2. На них подается именно то напряжение, на которое рассчитана катушка контактора.

Коммутируемая силовая цепь подключается к клеммам, расположенным в нижней части устройства и обозначаемым обычно значками Т1, Т2, Т3. Благодаря их наличию удается реализовать схему подключения трехфазного контактора. При таком включении можно управлять силовыми цепями, входящими в состав любого вырабатывающего электроэнергию агрегата, включая ветровые и дизель-генераторы. Тип генерируемого ими напряжения также не имеет значения.

Основные неисправности

К возможным поломкам контакторов относят выход из строя магнитной управляющей катушки, а также подгорание и отказ самих коммутирующих контактов. В первом случае единственно возможный выход из положения – замена катушки новым, работающим образцом. При подгорании контактов можно попытаться восстановить их, слегка подчистив поврежденные места сначала надфилем, а затем мелкой шкуркой. Однако такая «косметическая» операция – не выход из положения. Рано или поздно пользователю придется заменить обгоревшие контакты новыми (резервными) или снятыми с другого устройства образцами.