3.3. Магнитные пускатели

а) Основные требования и условия работы. Магнитным пускателем называется электрический аппарат, предназна­ченный для пуска и отключения короткозамкнутых асин­хронных двигателей. Как правило, в пускатель помимо контактора встроены тепловые реле для защиты двигателя токовых перегрузок и «потери фазы». Работа асинхронных двигателей в значительной степени зависит от таких свойств пускателей, как износостойкость, коммутационная способ­ность, надежность защиты двигателя от перегрузок. В про­цессе эксплуатации довольно часто обрывается одна из фаз трехфазного питающего напряжения, например из-за пере­горания предохранителя. К двигателю при этом подводятся только две фазы и ток в статоре резко возрастает, что при­водит к выходу его из строя из-за нагрева обмотки до вы­сокой температуры. Тепловые реле пускателя от этих токов должны срабатывать и отключать двигатель.

При включении асинхронного двигателя пусковой ток в 6 раз превышает номинальный. При таком токе даже не­значительная вибрация контактов быстро выводит их из строя. Это накладывает высокие требования в отношении вибрации и износа контактов. С целью уменьшения време­ни вибрации контакты и подвижные части контакторов магнитного пускателя делаются возможно легче, уменьшается их скорость, увеличивается контактное нажатие.

При номинальных токах до 100 А целесообразны сере­бряные накладки на медных контактах. При токе выше 100 А эффективна композиция серебра и оксида кадмия.

После разгона двигателя ток падает до номинального значения. Поэтому отключение работающего двигателя происходит при меньшей токовой нагрузке контактов.

При отключении двигателя восстанавливающееся напря­жение на контактах равно разности напряжения сети и ЭДС двигателя. В результате на контактах контактора появляется напряжение, составляющее 15—20% Uном, т.е. отключение происходит в облегченных условиях.

Нередки случаи, когда двигатель необходимо отклю­чить от сети сразу после пуска. В этих случаях контактор пускателя отключает ток, равный шестикратному номиналь­ному при низком коэффициенте мощности (соs=<0,3) и восстанавливающемся напряжении, равном номинально­му напряжению сети. По действующим нормам после 50-кратного включения и отключения заторможенного двига­теля пускатель должен быть пригоден для дальнейшей работы. В технических данных магнитных пускателей указы­ваются их номинальный ток и номинальная мощность дви­гателя при различных напряжениях. Поскольку ток, отклю­чаемый пускателем, относительно мало падает с ростом на­пряжения, мощность двигателя, с которым может работать данный пускатель, возрастает с увеличением номинального напряжения. Наибольшее рабочее напряжение пускателей равно 660 В.

Электрическая износостойкость контакторов пускателя обратно пропорциональна мощности управляемого электро­двигателя в степени 1,5—2. Для повышения срока службы пускателя его необходимо выбирать на ток, превышающий номинальный ток двигателя.

Двигатели меньшей мощности быстрее достигают номи­нальной частоты вращения. Поэтому при их отключении разрывается установившийся номинальный ток, что облегчает работу пускателя и повышает допустимое число вклю­чений в час.

С учетом широкого распространения магнитных пуска­телей большое значение приобретает снижение потребляе­мой ими мощности, которая расходуется в электромагните контактора и других элементах схемы (тепловых реле и т.д.). Потери мощности в электромагните составляют примерно 60, в тепловых реле 40 % общих потерь пуска­теля.

б) Конструкция и схема включения. Магнитные пускатели серии ПМЛ работают в сети переменного тока напряжением 660 В при но­минальном токе от 10 до 200 А. Коммутационная износостойкость пус­кателя на 200 А составляет 2*10⁶ при 600 включениях в час и напряже­нии 380 В для категории применения АС-3 и 320*10³ при 600 включе­ниях в час и том же напряжении для категории применения АС-4. При напряжении 660 В износостойкость та же при 300 включениях в час. При Iном<10 А износостойкость при Iр<Iном Nр=Nном Iном/Iр. При Iном>10А

Nр = Nном (Iном/Iр)², где N/ном — износостойкость при номинальном токе Iном.

Магнитный пускатель на номинальный ток 10 А имеет мостиковую контактную систему (позиции 3, 9, 11) с металлокерамическими контактами 4, расположенными в ДУ 1. Контактное нажатие создается пружиной 14, упирающей­ся в траверсу 2. На контакты воздей­ствует электромагнит 10 с Ш-образным магнитопроводом и короткозамкнутым витком 13, расположенным на неподвижной части магнитопровода.

Возвратная пружина 7 располо­жена внутри электромагнита. На его среднем стержне размещена ка­тушка 8. При Iвом>10 А ДУ выпол­няется в виде дугогасительной ре­шетки на каждом разрыве. В систе­ме вспомогательных контактов мож­но установить до четырех дополни­тельных контактов 5. Детали пускателя прикреплены на основании 11. В корпусе пускателя устанавливается тепловое трехфазное реле типа РТЛ, позволяющее регулировать ток срабатывания. В пускателях серии ПМА на токи от 40 до 160 А и напряжение 380—660 В электромагнит может быть как переменного, так и постоянного тока. Частота включений достигает 1200 в час. Коммутационная износостойкость составляет от 0,5 до 2,5*10⁶ циклов в зависимости от условий работы.

В схеме пускателя, приведенной на рис. 8.11, в двух фазах двигателя М включены нагревательные элементы тепловых реле КК1, КК2. Тепловые реле защищают двигатель от перегрузки, а предохранители FU1—FUЗ защищают питающую сеть от КЗ в двигателе.

Главные контакты КМ1—КМЗ пускателя включены последователь­но с предохранителями РЧ1—Р1/3. Катушка КМ контактора подклю­чается к сети через контакты тепловых реле и кнопок управления (.«Пуск» и «Стоп». При нажатии кнопки «Пуск» напряжение на катушку КМ подается через замкнутые контакты кнопки «Стоп» и замкнутые контакты тепловых реле. При срабатывании контактора замыкаются вспомогательные контакты КМ, шунтирующие замыкающие контакты кнопки «Пуск», которую после этого можно отпустить. Для отключения двигателя нажимается кнопка «Стоп», после чего контакты КМ1—КМЗ размыкаются. При токовой перегрузке двигателя срабатывают КК1, КК2, контакты которых разрывают цепь катушки КМ. При этом кон­такты КМ1—КМЗ размыкаются и двигатель отключается.

Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов переменного тока позволяет защищать двигатель от понижения напряжения сети. При восстанов­лении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение пускателя не происходит, так после размыкания контакта КМ цепь катуш­ки КМ не замкнута.