Напряжение удержания магнитного пускателя

Питание магнитных пускателей и реле

Магнитные пускатели широко применяются для включения — выключения потребителей большой и средней мощности. Катушки их электромагнитов питаются переменным током (50Гц), сила притяжения половинок магнитопровода меняется 100 раз в секунду от нуля, до амплитудного значения, поэтому пускатели заметно вибрируют, производя шум с частотой сети и её гармоник. Это загрязняет экологию помещения, где живут или работают люди, вынужденные иногда помногу часов подряд слушать, как гудят магнитные пускатели.

Механические вибрации магнитопровода пускателей ослабляют крепежные соединения и электрические контакты, что ведёт к выходу их из строя, а предотвращение отказов требует регулярных регламентных работ (подтяжка крепежных болтов и пр.) После подтяжки крепежа, контакты восстанавливаются, но гудеть пускатели продолжают. Вибрации усиливаются с их износом, что неблагоприятно отражается на состоянии здоровья людей.

Более 20 лет назад мною был внедрён способ полного устранения вибраций работающих магнитных пускателей разной мощности. За это время ни один пускатель не отказал, и не потребовал замены, даже в условиях нестабильного напряжения сети.

Типовую схему пускателя я дополнил выпрямителем и параметрическим стабилизатором тока удержания пускателя во включенном состоянии.

Когда катушка пускателя питается постоянным током, сила притяжения половинок её магнитопровода постоянна, не меняется циклически (как при питании переменным током). Движение частей магнитопровода отсутствует ввиду отсутствия вызывающих его причин (мгновенное значения тока катушки не меняется), поэтому пускатель не вибрирует и не производит шума. Вихревые токи в магнитопроводе, связанные с ними потери (нагрев ими магнитопровода) отсутствуют. Мощности электрического тока, необходимой для удержания пускателя во включенном состоянии, требуется на порядок меньше чем при типовом питании катушки пускателя переменным током. Это облегчает температурный режим катушки, что обеспечивает более надёжную работу пускателя и увеличение срока его эксплуатации.

В качестве выпрямителя используется полупроводниковый диод. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения – конденсатор. В качестве стабилизатора тока – бареттер, которым является обыкновенная лампочка накаливания, используемая в быту для освещения.

Свечение лампочки индицирует то обстоятельство, что пускатель включен, и другие, предусмотренные типовой схемой индикаторы работы, можно исключить.

Стабилизация тока обмотки пускателя происходит в согласии с простыми законами физики.

Ток через лампочку ограничивается её электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление лампочки пропорционально температуре её нити накала. Температура нити накала пропорциональна напряжению, приложенному к ней. Поэтому ток накала мало меняется при изменении напряжения накала.

На нелинейной зависимости тока нити накала от приложенного напряжения построен ряд параметрических стабилизаторов тока — бареттеров. Бареттер, как и осветительная лампочка, представляет собой нить накала в вакууме. Физика их работы не имеет отличий. То есть каждая лампа накаливания, используемая для освещения, может выполнять функцию бареттера, т.к. бареттером и является.

Принципиальная схема приведена на Рис.1.

В момент пуска, напряжение одной их фаз сети выпрямляется диодом Д1. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С1. Выпрямленное, (постоянное) напряжение прикладывается к катушке магнитного пускателя. Пускатель срабатывает. Силовые контакты (К1, К2, К3) замыкаются и напряжение подаётся на выход (потребителю).

Через вспомогательные контакты (К4) в цепь катушки включается лампочка накаливания Л1. Это переводит пускатель из режима пуска в режим удержания во включенном состоянии и стабилизации тока удержания. Лампа Л1 загорается примерно на треть номинальной яркости, сигнализируя о том, что пускатель сработал.

В момент пуска на катушку пускателя подаётся полное напряжение выпрямителя, что благоприятно для его быстрого и надёжного включения даже при сильно пониженном напряжении сети. После включения пускателя, он переходит в режим удержания и стабилизации тока удержания. Ток удержания пускателя в несколько раз меньше пускового тока. Этот уровень тока, и его стабилизация обеспечивается параметрами бареттера.

Пониженный (в несколько раз по сравнению с типовым) уровень тока катушки облегчает её температурный режим, что наряду с отсутствием вибраций, обеспечивает многократное продление срока службы пускателя.

Рис.1. Принципиальная схема питания катушки магнитного пускателя постоянным током со стабилизацией тока удержания.

Назначение элементов и требования к ним.

1. Вкл. – Орган включения – выключения пускателя.

Обыкновенный маломощный выключатель любого типа, например тумблер, или контакты маломощного низковольтного реле, для дистанционного включения с применением низкого, не опасного для жизни напряжения.

2. Диод Д1. – Выпрямитель. Этот диод должен быть рассчитан на максимальный импульсный ток не менее пускового тока катушки пускателя, плюс ток заряда конденсатора С1. Максимальное обратное напряжение этого диода должно быть не менее амплитуды напряжения сети. Средний ток через него невелик, для пускателей ПМЕ-211 380В 25А он порядка 35…40мА. Выпрямительные диоды легко переносят 20-30-ти кратные импульсные перегрузки, поэтому по току подойдут самые распространённые и дешёвые выпрямительные диоды.

Поскольку в сети, при переходных процессах (включение – выключение) случаются выбросы напряжения, достигающие двойного амплитудного значения, для надёжной работы лучше выбрать диод не менее чем с двукратным запасом по обратному напряжению. Например КД226Б. (1000В х 1А). Или 2 диода Д226Б (400В х 0,3А), включенные последовательно. В процессе длительной эксплуатации было 2 случая пробоя таких диодов, когда применялся один диод Д226Б, что заставило перестраховаться, и применять 2 диода Д226Б.

3. Конденсатор С1. – Сглаживает напряжение пульсаций. Устраняет вибрации. Обеспечивает удержание пускателя при кратковременных провалах напряжения сети.

Обеспечивает стабильный процесс переключения пускателя из режима пуска в режим удержания. Может быть применён электролитический конденсатор 10…50мкФ х 450В. Чем мощнее пускатель, тем должна быть больше ёмкость этого конденсатора.

4. Диод Д2 – Предохраняет элементы схемы от импульса напряжения катушки пускателя в момент его выключения. Может быть применён любой маломощный диод, с макс. обратным напряжением не менее амплитуды напряжения сети, напр. Д226Б.

5. Лампочка освещения. Для пускателя ПМЕ-211 380В 25А применяется лампочка 40Вт (220В) в простом или миниатюрном исполнении. Обеспечивает необходимый уровень и стабилизацию тока удержания катушки магнитного пускателя. К лампочке подводится не 100 (как при питании переменным током), а в два раза меньше — 50 полупериодов напряжения сети. Она работает в сильно облегчённом режиме, что на порядок увеличивает надёжность работы, чем при штатной эксплуатации – (220В, 100 полупериодов переменного тока). Поскольку ток в лампочке ограничивается электрическим сопротивлением катушки пускателя, к ней прикладывается даже не половина, а примерно треть напряжения, на которое лампочка рассчитана. Мощность, рассеиваемая лампочкой в виде оптического и инфракрасного излучения, в несколько раз меньше номинальной. Это обстоятельство увеличивает надёжность работы, как самой лампочки, так и устройства в целом.

Методика испытаний и подбора элементов с заранее неизвестным током удержания пускателя.

Если ток и напряжение удержания имеющегося в наличии пускателя, неизвестны, они могут быть легко измерены при помощи лабораторного автотрансформатора, выпрямителя и АВО-метра. Но и это не обязательно, потому что фактически нас интересует только один параметр – напряжение отпускания, которое целесообразно выбрать с некоторым запасом по условиям фактической эксплуатации пускателя. Пусть известно, что на объекте эксплуатации напряжение сети падает иногда до 180В. Напряжение отпускания можно выбрать 150…170В. Операция сводится к подбору лампочки и испытанием режима пуска и удержания при пониженном и повышенном напряжениях.

В продаже имеется широкий выбор ламп накаливания на 220В, что позволяет применять эту рационализацию для широкого ассортимента магнитных пускателей, от единиц до сотен ампер.

Подбор можно начать с лампочки 10Вт. Если при понижении напряжения (ЛАТРом) до реально существующего предела изменений напряжения сети (+некоторый запас), пускатель не удерживается во включенном состоянии, в патрон вкручивается более мощная лампочка, (15Вт) и испытание повторяется. Возможна комбинация последовательно-параллельного включения лампочек, что позволяет организовать оптимальный режим удержания любых пускателей.

При недостаточной ёмкости конденсатора, вибрации магнитопровода устраняются не полностью. В этом случае надо увеличить ёмкость конденсатора до полного исчезновения вибраций.

Простота схемы и методики подбора элементов позволяют внедрять эту рационализацию персоналу средней квалификации.

Рационализация была внедрена как в быту, так и на многих производствах, а один самодельный экземпляр, уже более 20 лет используется у меня дома. Работает круглые сутки. Не гудит и удерживает пускатель при падении напряжения сети до 140В, это напряжение отпускания выбрано с запасом, потому что у меня дома напряжение сети меняется от 150В (зимой 6 часов вечера) до 250В (летом 3 часа утра).

Это рацпредложение неоднократно внедрено в различных организациях, и за него получено вознаграждение. Буду рад, если кто повторит этот опыт.

Любые электромагнитные реле, за очень редким исключением, имеют многократную разницу тока включения и тока отпускания. Соответственно напряжение включения и напряжение отпускания отличаются в несколько раз. Этот принцип применён и для низковольтных реле постоянного тока разных типов, также увеличивает срок их службы, поскольку облегчает температурный режим, увеличивает надёжность работы при колебаниях напряжения питания. Для низковольтных реле роль бареттеров выполняют низковольтные лампочки из их широкого ассортимента. Включением лампочек последовательно/параллельно можно получить бареттер, с необходимой характеристикой практически для любого реле, даже малой мощности.

Для реле постоянного тока схема существенно упрощается. Не нужен выпрямительный диод Д1 и конденсатор С1. При этом время срабатывания реле остаётся типовым, а время отпускания уменьшается, поскольку ток удержания снижен.

Эта схема может применяться и для ускоренного срабатывания реле с ускоренным-же отпусканием. В этом случае на реле подаётся удвоенное или утроенное от номинала напряжение питания, что определяет ускоренное время срабатывания, а после срабатывания бареттер ограничивает и стабилизирует ток вблизи нижнего порога отпускания, что обеспечивает как облегчённый температурный режим реле, так и уменьшение времени отпускания.

Источник

Магнитные пускатели

Магнитные пускатели предназначены, главным образом, для дистанционного управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, а именно:

• для пуска непосредственным подключением к сети и остановки (отключения) электродвигателя (нереверсивные пускатели),

• для пуска, остановки и реверса электродвигателя (реверсивные пускатели).

Кроме этого, пускатели в исполнении с тепловым реле осуществляют также защиту управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности.

Магнитные пускатели открытого исполнения предназначены для установки на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания пыли и посторонних предметов.

Магнитные пускатели защищенного исполнения предназначены для для установки внутри помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли.

Магнитные пускатели пылебрызгонепроницаемого исполнения предназначены как для внутренних, так и для наружных установок в местах, защищенных от солнечных лучей и от дождя (под навесом).

Магнитный пускатель серии ПМЛ

Устройство магнитного пускателя

Магнитные пускатели имеют магнитную систему , состоящую из якоря и сердечника и заключенную в пластмассовый корпус. На сердечнике помещена втягивающая катушка . По направляющим верхней части пускателя скользит траверса, на которой собраны якорь магнитной системы и мостики главных и блокировочных контактов с пружинами .

Принцип работы пускателя прост : при подаче напряжения на катушку якорь притягивается к сердечнику, нормально-открытые контакты замыкаются, нормально-закрытые размыкаются. При отключении пускателя происходит обратная картина: под действием возвратных пружин подвижные части возвращаются в исходное положение, при этом главные контакты и нормально-открытые блокконтакты размыкаются, нормально-закрытые блокконтакты замыкаются.

Реверсивные магнитные пускатели представляют собой два обычных пускателя, укрепленных на общей основании (панели) и имеющем электрические соединения, обеспечивающие электрическую блокировку через нормально-замкнутые блокировочные контакты обоих пускателей, которая предотвращает включение одного магнитного пускателя при включенном другом.

Самые распространенные схемы включения нереверсивного и реверсивного магнитного пускателя смотрите здесь: Схемы включения магнитным пускателем асинхронного электродвигателя. В этих схемах предусмотрена нулевая защита с помощью нормально-открытого контакта пускателя, предотвращающая самопроизвольное включение пускателя при внезапном появлении напряжения.

Реверсивные пускатели могут также иметь механическую блокировку , которая располагается под основание (панелью) пускателя и также служит для предотвращения одновременного включения двух магнитных пускателей. При электрической блокировке через нормально-замкнутые контакты самого пускателя (что предусмотрено его внутренними соединениями) реверсивные пускатели надежно работают и без механической блокировки.

Реверсивный магнитный пускатель

Реверс электродвигателя при помощи реверсивного пускателя осуществляется через предварительную остановку, т.е. по схеме: отключение вращающегося двигателя — полная остановка — включение на обратное вращения. В этом случает пускатель может управлять электродвигателем соответствующей мощности.

В случае применения реверсирования или торможения электродвигателя противовключением его мощность должна быть выбрана ниже в 1,5 — 2 раза максимальной коммутационной мощности пускателя, что определяется состоянием контактов, т.е. их износоустойчивостью, при работе в применяемом режиме. В этом режиме пускатель должен работать без механической блокировки. При этом электрическая блокировка через нормально-замкнутые контакты магнитного пускателя обязательна.

Магнитные пускатели защищенного и пылебрызгонепроницаемого исполнений имеют оболочку. Оболочка пускателя пылебрызгонепроницаемого исполнения имеет специальные резиновые уплотнения для предотвращения попадания внутрь пускателя пыли и водяных брызг. Входные отверстия в оболочку закрыты специальными пробами с применением уплотнений.

Ряд магнитных пускателей комплектуется тепловыми реле , которые осуществляют тепловую защиту электродвигателя о перегрузок недопустимой продолжительности. Регулировка тока уставки реле — плавная и производится регулятором уставки путем поворота его отверткой. Здесь смотрите про устройство тепловых реле. В случае невозможности осуществления тепловой защиты в повторно-краковременном режиме работы следует применять магнитные пускатели без теплового реле. От коротких замыканий тепловые реле не защищают

Схема прямого пуска и защиты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (а), (б) – пусковая характеристика двигателя (1) и защитная характеристика теплового реле (2)

Монтаж магнитных пускателей

Для надежной работы монтаж магнитных пускателей должен производится на ровной, жестко укрепленной вертикальной поверхности. Пускатели с тепловым реле рекомендуется устанавливать при наименьшей разности температуры воздуха, окружающего пускатель и электродвигатель.

Что бы не допустить ложных срабатываний не рекомендуется устанавливать пускатели с тепловым реле в местах подверженных ударам, резким толчкам и сильной тряске (например, на общей панели с электромагнитными аппаратами на номинальные токи более 150 А), так как при включении они создают большие удары и сотрясения.

Для уменьшения влияния на работу теплового реле дополнительного нагрева от посторонних источников тепла и соблюдении требования о недопустимости температуры окружающего пускатель воздуха более 40 о рекомендуется не размещать рядом с магнитными пускателями аппараты теплового действия (реостаты и т.д.) и не устанавливать их с тепловым реле в верхних, наиболее нагреваемых частях шкафов.

При присоединении к контактному зажиму магнитного пускателя одного проводника его конец должен быть загнут в кольцеобразную или П-образную форму (для предотвращения перекоса пружинных шайб этого зажима). При присоединении к зажиму двух проводников примерно равного сечения их концы должны быть прямыми и распологаться по обе стороны от зажимного винта.

Присоединяемые концы медных проводников должны быть залужены. Концы многожильных проводников перед лужением должны быть скручены. В случае присоединения алюминиевых проводов их концы должны быть зачищены мелким надфилем под слоем смазки ЦИАТИМ или технического вазелина и дополнительно покрыты после зачистки кварцевазилиновой или цинко-вазелиновой пастой. Контакты и подвижные части магнитного пускателя смазывать нельзя.

Перед пуском магнитного пускателя необходимо произвести его наружный осмотр и убедится в исправности всех его частей, а также в свободном передвижении всех подвижных частей (от руки), сверить номинальное напряжение катушки пускателя с напряжением, подаваемым на катушку, убедится, что все электрические соединения выполнены по схеме.

При использовании пускателей в реверсивных режимах, нажав от руки подвижную траверсу до момента соприкосновения (начало замыкания) главных контактов, проверить наличие раствора нормально-замкнутых контактов, что необходимо для надежной работы электрической блокировки.

У включенного магнитного пускателя допускается небольшое гудение электромагнита , характерное для шихтованных магнитных систем переменного тока.

Уход за магнитными пускателями в процессе эксплуатации

Уход за пускателями должен заключаться, прежде всего, в защите пускателя и теплового реле от пыли, грязи и влаги . Необходимо следить, чтобы винты контактных зажимов были плотно затянуты. Надо также проверять состояние контактов.

Контакты современных магнитных пускателей особого ухода не требуют. Срок износа контактов зависит от условий и режима работы пускателя. Зачистка контактов пускателей не рекомендуется, так как удаление контактного материала при зачистке приводит к уменьшению срока службы контактов. Только в отдельных случаях сильного оплавления контактов при отключении аварийного режима электродвигателя допускается их зачистка мелким надфилем.

При появлении после длительной эксплуатации магнитного пускателя гудения, носящего, характер дребезжания, необходимо чистой ветошью очистить от грязи рабочие поверхности электромагнита, проверить наличие воздушного зазора, а также проверить отсутствие заеданий подвижных частей и трещин на короткозамкнутых витках, расположенных на сердечнике.

При разборке и последующей сборке магнитного пускателя следует сохранять взаимное расположение якоря и сердечника, бывшее до разборки, так как их приработавшиеся поверхности способствуют устранению гудения. При разборках магнитных пускателей необходимо чистой и сухой ветошью протирать пыль с внутренних и наружных поверхностей пластмассовых деталей пускателя.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник