Контакторы и магнитные пускатели

Пускатель (МЭС 441-14-38) – комбинация всех коммутационных устройств, необходимых для пуска и остановки двигателя, с защитой от перегрузки.

Электромагнитный пускатель (магнитный пускатель) – пускатель, у которого сила, необходимая для замыкания главных контактов, обеспечивается электромагнитом.

Магнитный пускатель (МП) – самый распространенный электрический аппарат для пуска электрических двигателей. Его основные достоинства: дистанционное управление пусками, простота схем, защита от снижения напряжения и перегрузки, приемлемые массогабаритные параметры, которые можно назвать внешними свойствами, поскольку они в определенной мере влияют на качество всей системы. 

Внешние свойства МП постоянно совершенствуются (к примеру, в России недавно была запатентована схема МП с защитой от обрыва фазы сети). Крупные производители, представляющие эту продукцию в России: ОАО «Кашинский завод электроаппаратуры», 000 «Уралэлектроконтактор», ОАО «Новосибирский завод низковольтной аппаратуры», ОАО «Чебоксарский электроаппаратный завод» (Россия), EKFelectrotechnica (Россия), SchneiderElectric (Франция), GeneralElectric (США), Moeller (Германия), АВВ (Германия), Siemens (Германия), Legrand (Франция), ChintGroupCo (Китай) и др..

Магнитные пускатели выбирают в зависимости от условий окружающей среды и схемы управления по:

•              номинальному напряжению;

•              номинальному току;

•              току нагревательного элемента теплового реле;

•              напряжению втягивающей катушки.

Uмп ≥ Uн уст;         (1.1)
Iмп ≥ Iн уст,           (1.2)

где Uмп, Iмп – соответственно номинальные значения напряжения (В) и тока (А) магнитного пускателя;

Uн уст, Iн уст – соответственно номинальные значения напряжения (В) и тока (А) электроустановки.

Тепловые реле проверяют на соответствие их номинального тока 1тр н, номинального тока нагревательного элемента Iнэ, верхнего Iуст max и нижнего Iуст min пределов регулирования тока уставки и выставленного тока уставки Iуст р номинальному току двигателя Iн дв:

Iтр н ≥ Iнэ ≥ Iн дв;        (1.3)
Iуст max ≥ Iн дв ≥ Iуст min;        (1.4)
Iуст р = Iн дв.        (1.5)

Для электродвигателей с малым коэффициентом загрузки и рабочим током Iр дв в целях повышения надежности защиты используют соотношение:

Номинальный фазный ток электродвигателя Iн дв или по принятым в электрических машинах условным обозначениям – I1 ном ф определяют по формуле:

где Р2 ном – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

U1л – номинальное линейное напряжение, В;

м – коэффициент полезного действия, о.е.;

cos ф – коэффициент мощности, о.е.

Наиболее общим и распространенным требованием, которое предъявляет потребитель при выборе МП, является величина коммутируемого тока, и по этому параметру МП указанных выше производителей можно разделить на несколько групп:

1)              МП с токами (речь идет о предельных значениях токов) до 100 А, и сюда относятся МП серии ПМЛ на токи 10-80 А, серии ПМУ на токи 9-95 А;

2)              МП с токами до 400 А, представителями которой являются МП серии ПМА на токи 40-160 А, серии ПМ12 на токи 10-250 А (Россия) и зарубежные магнитные пускатели ChintGroupCo серии NC1 и NC3 на токи 9-370 А;

3)              МП с токами до 1000 А, представителями которой являются МП фирмы Moeller серии DIL на токи 20-855 А;

4)              МП с токами выше 1000 А, к которым относятся МП GE Power Controls серии CL и CK на токи 25-1250 А и МП ЧЭАЗ-Benedikt на токи 10-1200 А.

Помимо прочего, для коммутации токов от 100 А до 1000 А российские производители предлагают контакторы серии КТ-6000, МК6 и вакуумные контакторы серии КВ1 и КТ12 для общепромышленного использования. В таблице 1.1 представлены показатели МП первой группы, как наиболее массовой. 

Для приведенных на рисунке 1.1 МП, относящихся к 1, 2, 3 и 4 группам, соответствующие им показатели представлены в таблице 1.

Рис. 1.1. Магнитные пускатели 1-4 группы отечественных и импортных производителей

Анализ характеристик (см. табл. 1.1) показывает, что все МП имеют практически совпадающие параметры (отличия несущественны). При этом, как правило, при выборе МП ориентируются на два основополагающих показателя: режим работы и мощность нагрузки. Однако при жестких ограничениях на размеры, предпочтение следует отдать МП № 7 и № 5, габариты которых почти в полтора раза меньше, чем у остальных, при прочих равных параметрах.

По мощности, потребляемой катушками при включении, наиболее экономичным является МП № 6, при этом экономия составляет от 13 до 30 %. По общему ресурсу работы предпочтение следует отдать МП № 1, 2, 3, 6. По ориентировочной стоимости лидируют МП № 1 и № 2, так как стоимость остальных МП существенно выше.

Необходимо отметить, что на практике, особенно при использовании МП в системах АСУ, предпочтение отдается импортным аппаратам, т.к. их вспомогательные контакты обеспечивают так называемый «сухой контакт», используемый в устройствах микропроцессорной техники.

Помимо этого, к несомненным преимуществам импортных МП следует отнести:

– исполнение МП с катушками постоянного тока (исключение составляет ОАО «ВНИИР», которое поставляет пускатели ПМ12 с катушками постоянного тока);

– очень широкий набор не только типовых аксессуаров для МП (вспомогательные контактные блоки, тепловые реле, ограничители перенапряжений), но и всевозможных приспособлений, значительно упрощающих монтаж и обслуживание аппаратов.

Учитывая тот факт, что бесперебойная работа электрического двигателя в значительной степени зависит от надежности МП, заслуживает отдельного рассмотрения такой важный показатель надежности, как коэффициент технической готовности. Этот показатель учитывает не только интенсивность отказов, но и время, требуемое для восстановления работоспособности МП, характеризуя вероятность того, что в нужный момент аппарат сработает, и система выполнит требуемые задачи. Для большинства МП, приведенных в таблице 1.1, производители не указывают в технических характеристиках изделия такие показатели, как среднее время наработки на отказ или частоту отказов. Однако накопленные статистические данные работы указанных выше серий МП позволяют получить следующие осредненные данные по коэффициенту готовности: для МП российского производства № 1, 3, 7 (табл. 1.1) коэффициент готовности равен 0,9905, для МП украинского производства № 2 – 0,9812, а для импортных МП № 4, 5, 6 – 0,9383. Таким образом, на объектах повышенной важности, где требуется высокая надежность, целесообразнее применять МП № 1,3,7.

С учетом исключительно широкого распространения МП большое значение приобретает снижение мощности, потребляемой ими. В электромагнитном пускателе мощность расходуется в электромагните и тепловом реле. Потери в электромагните составляют примерно 60 %, в тепловых реле – 40 %. С целью снижения потерь в электромагните применяется холоднокатаная сталь Э-310. МП серии ПМЛ и ПМ12 обладают коммутационной способностью до 20* 106 операций и частотой включений до 1200 в час (табл. 1.1). Выбор МП осуществляется по номинальному напряжению сети, номинальному напряжению питания катушек и номинальному коммутируемому току электроприемника.

Допускается МП выбирать по «величине пускателя»: 1 величина – 10 А, 4,5 кВт; 2 величина – 25 А, 11 кВт, 3 величина – 40 А, 18 кВт; 4 величина – 63 А, 30 кВт; 5 величина – 100 А, 45 кВт; 6 величина – 160 А, 75 кВт; 7 величина – 250 А, 110 кВт.

Это термин характеризует допустимый ток МП через силовые контакты при напряжении 380 Вольт и в режиме работы пускателя АС-3.

Категории применения МП: АС-1 – нагрузка МП активная или мало индуктивная; АС-3 – режим прямого пуска двигателя с короткозамкнутым ротором, отключение вращающегося двигателя; АС-4 – пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком.

На корпусах МП указываются все необходимые параметры. Это позволяет во время монтажа проверять соответствие монтируемого МП для конкретной схемы. У импортных МП указывается в качестве основного параметра не «величина пускателя», а мощность, на которую в различных условиях рассчитан МП. Чаще это оказывается удобней при выборе нужного МП.

Конструкция многих МП предусматривает возможность быстрого навесного монтажа на них: дополнительных нормально замкнутых или нормально разомкнутых контактов; реле задержек ON или OFF со временем задержки до 160 с; тепловых реле.

Электромагнитные пускатели серии ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при напряжении до 660В переменного тока частотой 50 Гц, а в исполнении с трехполюсными тепловыми реле серии РТЛ – для защиты управляемых электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. МП могут комплектоваться ограничителями перенапряжений типа ОПН. При такой комплектации МП пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании включающей катушки помехоподавляющим устройством или при тиристорном управлении. Номинальное переменное напряжение включающих катушек: 24, 36, 40, 48, 110, 127, 220, 230, 240, 380, 400, 415, 500, 660В частоты 50 Гц и 110, 220, 380, 400, 415, 440В частоты 60 Гц. МП типа ПМЛ на токи 10…63 А имеют прямоходовую магнитную систему Ш-образного типа. Контактная система расположена перед магнитной. Подвижная часть электромагнита составляет одно целое с траверсой, в которой предусмотрены подвижные контакты и их пружины. Тепловые реле серии РТЛ подсоединяются непосредственно к корпусам пускателей.

Структура маркировки МП типа ПМЛ.

ПМЛ-Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8:

ПМЛ – серия электромагнитных пускателей;

X1 – величина пускателя по номинальному току;

1              – 10 (16) А; 2- 25 А; 3 – 40 А; 4 – 63 (80) А; 5 – 125 А; 6 – 160 А; 7 – 250 А.

X2 – исполнение МП по назначению и наличию теплового реле:

1-              нереверсивный МП без теплового реле;

2-              нереверсивный МП с тепловым реле;

5              – реверсивный МП без теплового реле с механической блокировкой для степени защиты IP00, IP20 и с электрической и механической блокировками для степени защиты IP40, IP54;

6              – реверсивный МП с тепловым реле с электрической и механической блокировками;

7              – МП со схемой звезда-треугольник степени защиты IP54 (МП для трехфазного асинхронного двигателя, в пусковом положении которого обмотки статора соединяются звездой, а в рабочем положении – треугольником).

X3 – исполнение МП по степени защиты и наличию кнопок управления и сигнальной лампы:

0              – IP00; 1 – IP54 без кнопок; 2 – IP54 с кнопками «Пуск» и «Стоп»;

3              – IP54 с кнопками «Пуск», «Стоп» и сигнальной лампой (изготавливается только на напряжения 127, 220 и 380 В, 50 Гц);

4              – IP40 без кнопок; 5 – IP40 с кнопками «Пуск» и «Стоп»; 6 – IP20.

X4 – число и вид контактов вспомогательной цепи:

0              – 1з (на ток 10 и 25 А), 1з 1р (на ток 40 и 63 А), переменный

ток;

1              – 1р (на ток 10 и 25 А), переменный ток;

2              – 1з (на ток 10, 25, 40 и 63 А), переменный ток;

5              – 1з (на 10 и 25 А), постоянный ток;

6              – 1р (на ток 10 и 25 А), постоянный ток).

X5 – сейсмостойкое исполнение МП (С);

X6 – исполнение МП с креплением на стандартные рейки Р2-1 и

Р2-3;

X7 – климатическое исполнение (О) и категория размещения (2, 4); X8 – исполнение по коммутационной износостойкости (А, Б, В). МП серии ПМЛ (рис. 1.2) состоят из неподвижной части (рис. 1.2, поз. 2), закрепленной в основании, и подвижной части (рис. 1.2, поз. 3) с контактами для коммутации силовой цепи. Управление работой МП осуществляется с помощью электромагнитной катушки

управления (рис. 1.2, поз. 4), расположенной на среднем стержне неподвижной части Ш-образного магнитопровода.

Под воздействием электромагнитного поля втягивающей катушки (рис. 1.2, поз. 4), возникающего при протекании через нее тока, происходит смыкание двух частей магнитопровода (рис. 1.2, поз. 3, 4) с преодолением сопротивления возвратной пружины (рис. 1.2, поз. 9), а также пружин подвижных контактов. При этом контакты смыкаются и происходит коммутация устройства.

Рис. 1.2. Конструкция электромагнитного пускателя серии ПМЛ:

1 – основание из термостойкой пластмассы; 2 – неподвижная часть магнитопровода; 3 – подвижная часть магнитопровода; 4 – электромагнитная катушка управления; 5 – контактные зажимы; 6 – металлическая платформа (для пускателей номиналом свыше 25 А); 7 – траверса с подвижными контактами; 8 – крепежный винт; 9 – возвратная пружина; 10 – алюминиевые кольца; 11 – неподвижный контакт; 12 – зажим с насечкой для фиксации проводника

На МП можно установить 2-контактную или 4-контактную приставку с различным набором размыкающих и замыкающих контактов. Контактные приставки (КП) механически соединяются с МП со стороны входных зажимов (сверху) и фиксируются над траверсой МП. Способ крепления обеспечивает жесткую и надежную связь между КП и МП.

Контактная приставка серии ПКЛ (рис. 1.3) предназначена для увеличения количества вспомогательных контактов в схемах управления электроприводами до 440 В постоянного тока и до 660 В перемен

ного тока частотой 50 и 60 Гц. КП устанавливаются на МП серий ПМЛ-1000.. .ПМЛ-4000 и на промежуточные реле серии РПЛ. Структура условного обозначения КП серии ПКЛ ПКЛ-Х1 Х2 Х3 Х4 4 Х5:

ПКЛ – условное обозначение серии;

Х1 – количество замыкающих контактов (0; 1; 2; 4);

Х2 – количество размыкающих контактов (0; 1; 2; 4);

Х3 – исполнение приставки по степени защиты;

М – исполнение со степенью защиты IP20;

Отсутствие буквы означает приставку со степенью защиты IP00;

Рис. 1.3 Контактная приставка серии ПКЛ

Х4 – климатическое исполнение О, ОМ по ГОСТ 15150-69;

4 – категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69;

Х5 – исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций:

A – 3-106 циклов; Б – 1,6-106 циклов.

Реле промежуточные (РП) серии РПЛ (рис. 1.4) предназначены для применения в качестве комплектующих изделий в стационарных установках, в основном в схемах управления электроприводами при напряжении до 440 В постоянного тока и до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц. Реле пригодны для работы в системах управления с применением микропроцессорной техники при шунтировании втягивающей катушки ограничителем ОПН или при тиристорном управлении. При необходимости, на РП может быть установлена одна из приставок ПКЛ или ПВЛ. РП исполнения М допускают также установку одной или двух приставок боковых ПКБ. Номинальный ток контактов -16 А.

Структура условного обозначения РП серии РПЛ РПЛ-Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 4 Х6:

РПЛ – условное обозначение серии;

Х1 – исполнение реле по роду тока цепи управления:

1 – с управлением на переменном токе;

Х2 – количество замыкающих контактов;

Х3 – количество размыкающих контактов;

Х4 – исполнение приставки по степени защиты:

М – исполнение со степенью защиты IP20;

Отсутствие буквы означает приставку со степенью защиты IP00;

Рис. 1.4. Реле РПЛ

Х5 – климатическое исполнение О, ОМ по ГОСТ 15150-69;

4 – категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69;

Х6 – Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций: A – 3⋅10⁶ циклов; Б – 1,6⋅10⁶ циклов.

Приставка памяти ППЛ-04 превращает РП серии РПЛ в двустабильное. Она состоит из электромагнита и защелки, которая позволяет удерживать контактную систему реле во включенном положении после обесточивания обмотки реле. При подаче напряжения на обмотку приставки памяти происходит освобождение защелки, и РП возвращается в состояние, соответствующее начальному состоянию одностабильного РП.

Приставки выдержки времени пневматические серии ПВЛ (рис. 1.5) или просто «приставка» предназначены для создания выдержки времени при включении или отключении МП. Приставки могут устанавливаться только на реле РП серии РПЛ и на МП серии ПМЛ-1000…ПМЛ-4000.

Приставка устанавливается сверху МП, скользя по направляющим до упора, при этом защелка приставки своими выступами заходит за выступы на корпусе МП. Способ крепления обеспечивает жесткую и надежную связь между приставкой и МП. 

Рис. 1.5. Приставка ПВЛ

Приставки серии ПВЛ выпускаются: с диапазоном выдержек времени от 0,1 до 15 с, от 0,1 до 30 с, от 10 до 100 с и от 10 до 180 с; со степенью защиты IP00 и IP20, в двух исполнениях по износостойкости: А – 3⋅10⁶ циклов; Б — 1,6⋅10⁶ циклов.

Для увеличения количества вспомогательных контактов цепи управления МП (при установленной приставке серии ПВЛ) применяется приставка бокового крепления серии ПКБ. Основные характеристики приставок серии ПВЛ приведены в таблице 1.2.

Реле серии РТЛ (далее «реле») предназначены для защиты трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от токов перегрузок недопустимой продолжительности, в том числе возникающих от асимметрии токов в фазах и от выпадения одной из фаз.

Реле могут крепиться непосредственно к МП серии ПМЛ или устанавливаться индивидуально на рейке или крепиться винтами к панели. Индивидуальная установка реле осуществляется с помощью клеммников типа КРЛ (до 100А).На токи до 93 А используются реле РТЛ-1000, 2000, 2000Д.

Габаритные и установочные размеры реле типа РТЛ-1000 и РТЛ-2000 приведены на рисунке 1.6.

Структура условного обозначения реле серии РТЛ.

РТЛ-Х1 ХХХ2 Х3 Х4 Х5 Х6 4:

РТЛ — буквенное обозначение серии реле;

Х1 — цифра, обозначающая номинальный ток реле:

1              – исполнение на токи до 25А; 2 – исполнение на токи до 93А;

ХХХ2 – цифры, обозначающие диапазон токов уставки (см. табл.1.3);

Х3 – исполнение реле с уменьшенными габаритными размерами:

Д – буква, обозначающая исполнение реле РТЛ-2000 для установки с магнитными пускателями ПМЛ-4160ДМ, ПМЛ-4560ДМ;

К – буква, обозначающая исполнение реле РТЛ-2000 для установки с магнитными пускателями ПМЛ-3000Д;

М – буква, обозначающая исполнение реле со степенью защиты контактных зажимов IP20 по ГОСТ 14255-69;

Х4 – способ возврата реле: 1 – ручной возврат; 2 – самовозврат;

Х5 – класс расцепления: В – класс расцепления 10, отсутствие буквы – класс расцепления 10А;

Х6 – климатическое исполнение О, ОМ по ГОСТ 15150-69;

4 – категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69.

Допускается эксплуатация реле при встройке в оболочку МП или комплектного устройства для исполнения УХЛ3.

Основные характеристики реле серии РТЛ приведены в таблице 1.3.

Рис. 1.6. Габаритные размеры реле типа РТЛ: а) РТЛ-1000 и в) РТЛ-2000 – для подсоединения к контактору; б) РТЛ-1000 и г) РТЛ-2000 – для индивидуальной установки с клеммником типа КРЛ-1и 2, соответственно 

По аналогии с реле серии РТЛ реле электротепловые серий РТЛ-М и РТЛ-М2 (рис. 1.7) предназначены, в первую очередь, для защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором и используются совместно с контакторами ПМЛ и ПМЛ-Н в составе МП. Реле изготавливаются в двух габаритах, используемых с соответствующей группой контакторов. Корпус выполнен из термостойкой литьевой пластической массы и состоит из основания и крышки. Конструкция реле – «насыпная» и в основание при сборке закладывают заранее заготовленные функциональные узлы: термобиметаллические пластинчатые нагреватели с приваренными к ним жесткими выводами для подключения к контактору и выходным зажимам, рейку сброса, механизм управления с мостиковыми контактами цепей «вторичной» коммутации.

Рис. 1.7. Реле РТЛ

В конструкцию реле заложен механизм ускорения срабатывания при резких перегрузках, что дает возможность практически исключить выход из строя защищаемого электродвигателя при внезапном заклинивании ротора или разрушении подшипников. Все исполнения реле имеют регулирование по току срабатывания, что дает возможность точно выставить уставку под конкретного потребителя (электропривод, технологическая установка и т.д.).

Серия РТЛ-М перекрывает диапазон токов 0,1-80 А и имеет 20 исполнений, несколько проще конструктивно, чем РТЛ-М2, так как не имеет переключателя «Ручной автоматический» (рис. 1.8) возврата в исходное состояние после срабатывания.

Рис. 1.8. Электрическая схема соединений реле РТЛ-М и РТЛ-М2: а) – РТЛ 1001- М–РТЛ 2063- М; б) – РТЛ 1001- М2– РТЛ 2065- М2

Серия РТЛ-М2 перекрывает диапазон токов 0,1-93 А и имеет 21 исполнение.

Преимущества реле РТЛ-М и РТЛ-М2:

–              реле фиксируются с помощью специального выступа и жестких выводов силового присоединения непосредственно МП;

–              серии выполнены в двух габаритах: габарит 1 стыкуется с МП серии ПМЛ на ток до 25 А, габарит 2 – для МП на ток от 40-95А;

–              наличие двух групп свободных контактов: 95-96 – на размыкание, 97-98 – на замыкание;

–              два режима возврата механизма реле в исходное состояние после остывания термобиметаллических нагревателей: ручной кнопкой «Reset», автоматический;

–              наличие механизма ускорения на 40 % срабатывания при больших токах перегрузки или перекосе фаз с элементами термокомпенсации;

–              возможность пломбирования реле после настройки под рабочие параметры защищаемого оборудования.

Тепловые реле перегрузки серии РТЛ. У торговой марки Telemecanique компании Schneider Electric разработаны для защиты цепей переменного тока и электродвигателей от перегрузки, асимметрии фаз, затянутого пуска и заклинивания ротора и могут устанавливаться непосредственно под МП серии ПМУ (рис. 1.9). 

Рис. 1.9. Пример установки реле РТЛ3 У непосредственно на МП типа ПМУ40

Реле типа: РТЛ1У перекрывают диапазон токов 0,1-25 А и имеет 14 исполнений; РТЛ2У перекрывают диапазон токов 23-40 А и имеет 3 исполнения; РТЛ3У перекрывают диапазон токов 17-104 А и имеет 7 исполнений и РТЛ4У перекрывают диапазон токов 51-630 А и имеет 10 исполнений.

Среднее время срабатывания в зависимости от кратности тока уставки для реле серии РТЛ.У приведено на рисунке 1.10.

Преимущества реле серии РТЛ.У:

–              реле имеют встроенную защиту от обрыва или пропадания фазы, заклинивания ротора в виде механической системы «коромысел»;

–              реле имеют два режима: ручной (взвод реле по нажатию кнопки) и автоматический (самопроизвольный взвод реле после остывания биметаллических пластин);

–              в реле есть функция «Тестирование» (имитация срабатывания теплового реле без перегрузки);

–              токовые уставки выставляются поворотом диска. Диск закрывается прозрачной крышкой, которая может быть опломбирована;

–              реле РТЛ1У-РТЛ3У имеют подвижные контактные выводы, что позволяет легко подключать их к разным типоразмерам МП типа ПМУ09-95 без использования дополнительных инструментов;

–              реле РТЛ4У крепится отдельно от контактора. Электрическое соединение осуществляется с помощью проводов.

Рис. 1.10. Характеристики срабатывания защиты реле типа РТЛ1У, РТЛ2У, РТЛ3У и РТЛ4У: 1 – симметричный трехфазный режим из холодного состояния; 2 – симметричный двухфазный режим из холодного состояния; 3 – симметричный трехфазный режим после длительного протекания тока, равного току уставки (горячее состояние); 4 – три фазы из горячего состояния (максимальная уставка); 5 – три фазы из горячего состояния (минимальная уставка)

Для изменения уставок реле серии РТЛ.У необходимо открыть прозрачную крышку (рис. 1.11, поз. 1) над диском регулировки установок. Установить ток уставки в амперах вращением диска (рис. 1.11, поз. 1).

Для изменения режима повторного взвода необходимо предварительно открыть прозрачную крышку и осуществить поворот синего переключателя «СБРОС» (рис. 1.11, поз. 4):

–              поворот влево (рис. 1.12, а) – ручной повторный взвод;

–              поворот вправо (рис. 1.12, б) – автоматический повторный взвод.

Переключатель «СБРОС» остается в положении автоматического

повторного взвода до принудительного возврата в положение ручного повторного взвода. При закрытии крышки переключатель блокируется. Ручной повторный взвод осуществляется нажатием на синюю кнопку «СБРОС». 

Рис. 1.11. Панель уставок реле серии РТЛ. У

Рис. 1.12. Выбор автоматического или ручного повторного взвода

Функция «Остановка» приводится в действие нажатием красной кнопки «СТОП» (рис. 1.11, поз. 5). Нажатие кнопки «СТОП» (рис. 1.13, а):

–              изменяет состояние нормально открытого (НО) контакта;

–              не изменяет состояние нормально закрытого (НЗ) контакта. Кнопка «СТОП» может блокироваться U-образной скобой

(рис. 1.13, б). При закрытии крышки устройство блокируется.

Рис. 1.13. Функция «Остановка» реле серии РТЛ. У

Рис. 1.14. Функция «Тестирование» реле серии РТЛ. У

Функция «Тестирование» приводится в действие нажатием отверткой на красную кнопку «ТЕСТ» (рис. 1.11, поз. 6). Нажатие кнопки «ТЕСТ» (рис. 1.14, а) имитирует срабатывание реле при перегрузке и:

–              изменяет положение НО и НЗ контактов;

–              изменяет положение (рис. 1.14, б) индикатора срабатывания реле (рис. 1.11, поз. 7).

Тепловые реле перегрузки типа LRD и LR97 серии D торговой марки Telemecanique разработаны для защиты цепей переменного тока и электродвигателей (с номинальным током 0,1-150 А) от перегрузки, асимметрии фаз, затянутого пуска и заклинивания ротора и могут устанавливаться непосредственно под МП типа LC1: LC – обозначение основного модуля контактора серии Tesys, 1 – нереверсивный контактор.

Реле класса 10А типа: LRD-01-35 (№° по каталогу) перекрывают диапазон токов 0,1-38 А и имеет 16 исполнений; LRD-3322-3365 перекрывают диапазон токов 17-104 А и имеет 8 исполнений; LRD-4365-4369 перекрывают диапазон токов 80-140 А и имеет 3 исполнения.

Комплект для монтажа (рис. 1.15, а, поз.1) предназначен для прямого присоединения НЗ контакта реле LRD (рис. 1.15, а, поз. 2) к МП типа LC1 (рис. 1.15, а, поз. 3).

Клеммный блок (рис. 1.15, б, поз. 1) предназначен для монтажа реле LRD (рис. 1.15, б, поз. 2) на 35 мм рейке или винтового присоединения к монтажной плате (рис. 1.15, б, поз. 3) с посадочным размером 110 мм. Конструкция реле позволяет устанавливать устройство для удаленного отключения или электрического возврата (рис. 1.15, б, поз. 4), а также устройство для удаленного включения или электрического возврата (рис. 1.15, б, поз. 5). Кроме того, на лицевую панель реле можно установить блокировку (рис. 1.15, б, поз. 6) кнопки «Стоп».

С помощью гибких проводников LAD-7305 (рис. 1.15, в, поз. 1) для реле типа LRD (рис. 1.15, в, поз. 2) и LA7-D305 (рис. 1.15, в, поз. 3) для реле LRD-3 (рис. 1.15, в, поз. 4) можно осуществлять удаленное управление функцией «Возврат».

Переходное устройство для механизма блокировки двери (рис. 1.15, г, поз. 1) позволяет осуществлять удаленное управление реле типа LRD (рис. 1.15, г, поз. 2) и LRD-3 (рис. 1.15, г, поз. 3) с помощью рукоятки с пружинным возвратом для кнопки «Стоп» (рис. 1.15, г, поз. 4) и / или для кнопки «Возврат» (рис. 1.15, г, поз. 5).

Рис. 1.15. Дополнительные аксессуары для монтажа и управления реле типа LRD и LRD-3

Среднее время срабатывания в зависимости от кратности тока уставки для трехполюсного теплового реле перегрузки серии D типа LRD приведено на рисунке 1.16.

Рис. 1.16. Характеристики срабатывания защиты реле типа LRD:

1              – симметричная нагрузка, 3 фазы, из холодного состояния;

2              – симметричная нагрузка, 2 фазы, из холодного состояния;

3              – симметричная нагрузка, 3 фазы, при длительном протекании установленного тока (из горячего состояния)

Электронное реле перегрузки по току LR97 D (рис. 1.17) разработано для наиболее полного обеспечения защиты электродвигателей и дополняет ряд существующих реле типа LRD.

Применение данных электронных реле рекомендуется для обеспечения защиты электродвигателей, работающих в механизмах с повышенным моментом нагрузки, а также устройств, обладающих большой инерцией или имеющих высокую вероятность заклинивания в установившемся режиме работы:

–              конвейеры, дробилки и смесители;

–              вентиляторы, насосы и компрессоры;

–              центрифуги и сушилки;

–              прессы, подъемники, обрабатывающие станки (распилочные, строгальные, протяжные, лентошлифовальные).

Электронное реле может использоваться для обеспечения защиты электродвигателей при затянутом пуске или частых включениях.

Реле LR97 D имеет две защитные функции с предустановленными параметрами: 0,5 с при блокировке ротора электродвигателей и 3 с при пропадании фазы.

Реле LR97 D может быть использовано для обеспечения защиты механической части промышленной установки. Для реализации этой функции устанавливается минимальное значение на диске O-TIME (рис. 1.17, поз. 7), что обеспечивает отключение в течение 0,3 с.

Рис. 1.17. Установка электронного реле LR97 D на МП типа LC1-D25…D38: 1 – кнопка возврата RESET; 2 – кнопка TEST/STOP; 3 – индикатор состояния готовности / работы; 4 – индикатор срабатывания реле; 5 – установка тока LOAD; 6 – установка времени пуска D-TIME; 7 – установка задержки срабатывания O-TIME; 8 – ручная/автоматическая установка повторного взвода; 9 – установка режима: 1-фазный / 3-фазный

Функции контроля и защиты, которое обеспечивает реле LR97 D, наиболее полно соответствуют следующим применениям:

–              контроль работы электродвигателей, имеющих значительное пусковое время, с высокой вероятностью тяжелого пуска: электродвигатели с повышенным моментом нагрузки, имеющие значительную инерцию;

–              контроль работы электродвигателей в установившемся режиме работы, функция обнаружения повышенного момента нагрузки: (электродвигатели с высокой вероятностью «заедания» или блокировки движущихся частей, электродвигатели с возрастающим моментом);

–              контроль механических отказов и повреждений;

–              быстрое обнаружение перегрузки по сравнению с устройствами тепловой защиты на основе функции I2t;

–              защита электродвигателей при специальных применениях: (затянутый пуск; частые пуски: от 30 до 50 в час); электродвигатели с переменным характером нагрузки при работе в установившемся режиме, когда тепловое реле перегрузки не может быть использовано в силу своих характеристик (инерция «тепловой памяти»).

Реле LR97 D имеет два настроечных диапазона времени:

–              D-TIME (рис. 1.17, поз. 6): время пуска;

–              O-TIME: время несрабатывания (максимально допустимое время отклонений при работе в установившемся режиме).

Функция D-TIME используется только при пуске электродвигателя. В момент пуска функция обнаружения перегрузки не задействована, что позволяет запустить электродвигатель без срабатывания реле защиты, даже при значительных перегрузках. При работе в установившемся режиме, когда вследствие перегрузки или пропадания фазы ток превысит заданное значение, реле сработает по истечении времени, введенного с помощью диска O-TIME.

Светодиодный индикатор красного цвета (рис. 1.17, поз. 3) сигнализирует о произошедшем отключении.

Для настройки реле достаточно выполнить 5 простых действий:

– установить максимальные значения на всех трех дисках настройки (LOAD, D-TIME и O-TIME);

–              установить на диске D-TIME значение времени, соответствующее времени пуска электродвигателя;

–              когда электродвигатель перейдет в режим постоянной нагрузки, установить значение тока поворотом диска LOAD (рис. 1.17, поз. 5) против часовой стрелки до тех пор, пока красный светодиодный индикатор не начнет мигать;

–              медленно повернуть диск LOAD по часовой стрелке до тех пор, пока светодиодный индикатор не перестанет мигать;

–              установить пороговое время срабатывания реле, используя диск

O-TIME.

Для быстрой диагностики состояний предусмотрены два светодиодных индикатора (зеленый и красный), показывающие состояние реле и режимы работы (табл. 1.4).

Электрическая схема включения реле LR97 D, подключенного к контактору KM1 при управлении электродвигателем, приведена на рисунке 1.18.

Рис. 1.18. Схема подключения электронного реле типа LR97 D

Таблица 1.4 Определение режимов работы реле по состоянию светодиодных индикаторов

Диаграммы работы реле для трех режимов работы электродвигателя: пуска, механического заклинивания ротора и перегрузки, приведены на рисунке 1.19. В момент пуска функция обнаружения перегрузки не задействована, а время пуска, установленное на диске времени D-TIME, больше времени, при котором пусковой ток электродвигателя больше тока уставки (рис. 1.19). Как следствие, реле защиты не срабатывает. Если в процессе работы электродвигателя происходит заклинивание ротора, то по истечению времени, равном 0,5 сек с момента достижением тока в статорных обмотках двигателя значения, равного трехкратному току уставки – происходит срабатывание реле (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Диаграмма работы реле LR97 D при пуске и механическом заклинивании ротора, кратковременной и длительной перегрузки

В случае возникновения переменной нагрузки, при которой ток в статорных обмотках электродвигателя в процессе своего изменения не превышает трехкратного тока уставки, а сама длительность изменения тока меньше времени несрабатывания реле O-TIME (рис. 1.19), режим работы реле остается неизменным (защита не срабатывает). Если же время действия переменной нагрузки больше или равно времени несрабатывания реле O-TIME (рис. 1.19), реле защиты срабатывает.

Возврат реле в исходное состояние осуществляется тремя способами: 1- ручным, при помощи кнопки «Возврат» (рис. 1.17); 2 – автоматическим, реализуется с помощью кнопки повторного взвода (рис. 17) через фиксированное время, равное 120 с, за исключением

случаев, когда срабатывание защиты обусловлено пуском ротора (неправильно выбрана уставка времени на диске D-TIME), произошло заклинивание ротора и в случае срабатывания при обрыве фазы; 3 – электрическим, обеспечивается кратковременным отключением подачи питания не менее 0,1 с.

Диаграммы работы реле для случая: пропадания фазы при пуске, обрыва фазы в установившемся режиме работы электродвигателя и перегрузки приведены на рисунке 1.20. Из приведенных диаграмм видно, что при пропадании фазы или ее обрыве реле защиты срабатывает по истечении времени, равном 3 с (предустановленный параметр). В случае перегрузки диаграммы работы реле совпадают с аналогичными приведенными для соответствующих режимов на рис. 1.19.

Рис. 1.20. Диаграмма работы реле LR97 D при пропадании фазы при пуске и установившейся работе электродвигателя, кратковременной и длительной перегрузки

Диаграмма работы реле для случая защиты электродвигателя от механических перегрузок (ударов) со стороны ротора приведена на рисунке 1.21. Как отмечалось выше, для реализации реле защитной функции от механических ударов необходимо на диске O-TIME выбрать уставку, соответствующую минимальному значению, что обеспечит отключение в течение 0,3 с (рис. 1.21). 

Рис. 1.21. Диаграмма работы реле LR97 D при механических перегрузках со стороны ротора электродвигателя

Суть схемы подключения любого МП сводится к управлению питанием его катушки. Известно, что срабатывание и отключение МП (втягивание и возврат силовых контактов) происходит замыканием и размыканием цепи питания катушки.

Схема подключения магнитного пускателя с катушкой управления на напряжение 220 В приведена на рисунке 1.22.

Рис. 1.22. Принципиальная электронная схема подключения магнитного пускателя

Питание на катушку магнитного пускателя KM1 поступает через контакты последовательно включенных в ее цепь кнопки «Пуск» – SB2, «Стоп» SB1 и теплового реле P. При нажатии на кнопку «Пуск» ее контакты замыкаются и питание на катушку поступает далее через замкнутые контакты кнопки «Стоп». Сердечник МП притягивает якорь, замыкая силовые подвижные контакты, и на нагрузку подается напряжение. 

При отпускании кнопки «Пуск» цепь катушки не разрывается, так как параллельно SB2 включен блок-контакт KM1 с замкнутыми контактами (якорь магнитного пускателя втянут) – фазное напряжение L3 на катушку будет поступать через них.

Нажатием кнопки «Стоп» цепь питания катушки разрывается, происходит возврат группы подвижных контактов в исходное состояние и нагрузка, таким образом, оказывается обесточенной. То же самое происходит при токовой перегрузке электродвигателя, на нагревательных элементах теплового реле Р выделяется дополнительная тепловая энергия, которая приводит к срабатыванию размыкающего контакта теплового реле, прерывая, в данном случае ноль N, питающий катушку KM1 магнитного пускателя.

Схема подключения магнитного пускателя с катушкой на 380 В приведена на рисунке 1.23.

Различия этих двух схем подключения МП состоят лишь в питающем напряжении катушки. В первом случае, при подключении МП с рабочим напряжением катушки 220 В, для ее питания были использованы ноль и фаза L3, во втором – две питающие фазы L2 и L3.

Рис. 1.23. Схема подключения магнитного пускателя с катушкой на 380В

Реверсивная схема подключения электродвигателя к питающей сети с помощью МП приведена на рисунке 1.24. Подключение трехфазного электродвигателя по реверсивной схеме бывает востребовано в случаях, когда в процессе его эксплуатации необходимо оперативно изменять направление вращения вала. В отличие от обычной схемы подключения, данная схема содержит два магнитных пускателя, две кнопки «Пуск» и одну «Стоп». 

Изменение направления вращения вала электродвигателя происходит за счет изменения фазировки (порядка подключения фаз) в его электропитании и задается нажатием кнопки «Пуск1» или «Пуск2».

Силовые контакты магнитных пускателей KM1 и KM2 соединены таким образом, что при срабатывании одного из них очередность фаз в питании будет отличаться от фазировки при срабатывании другого.

Работает схема следующим образом: нажатием кнопки «Пуск1» (SB1) замыкается цепь питания катушки KM1, происходит втягивание и замыкание силовых контактов KM1 (на схеме выделены пунктиром) и питание с очередностью фаз L1, L2, L3 поступает на клеммы электродвигателя. Во избежание ошибочного включения кнопки «Пуск2», в цепь катушки KM1 последовательно включен нормально закрытый блок-контакт второго магнитного пускателя KM2.

Рис. 1.24. Реверсивная схема подключения электродвигателя к питающей сети с помощью МП

Остановка двигателя производится нажатием кнопки «Стоп» (SB3) – ее контакты «разрывают» питающую фазу катушки L3. Прерывание питания катушки KM1 приводит к возврату подвижных силовых контактов этого МП в исходное положение, таким образом, электродвигатель оказывается отключенным.

Нажатием кнопки «Пуск2» (SB2) по аналогии замыкается цепь питания катушки KM2, происходит втягивание и замыкание силовых контактовКМ2 (на схеме выделены синим цветом) и питание, теперь

уже с очередностью фаз L3, L2, L1, поступает на клеммы электродвигателя. Таким образом, вращаться вал электродвигателя теперь будет в противоположном направлении.

Блокировка магнитного пускателя KM1, в случае ошибочного включения кнопки «Пуск1», здесь также осуществляется последовательным включением в цепь питания катушки нормально закрытого блок-контакта другого МП. В данном случае в цепь KM2 последовательно включен нормально закрытый блок-контакт KM1.

Электрическая принципиальная схема нереверсивного МП с реле, со встроенными в оболочку кнопками управления и сигнальными лампами приведена на рисунке 1.25.

Подачей коммутационным аппаратом из распределительного щита (автоматическим выключателем, рубильником) напряжения на клеммы трехполюсного автоматического выключателя QF (светится красная сигнальная лампа HL1) осуществляется подготовка к работе схемы.

Рис. 1.25. Нереверсивная схема подключения электродвигателя к питающей сети с помощью МП

После включения автоматического выключателя (светится зеленая сигнальная лампа HL2) напряжение подается на его клеммы и на главные замыкающие контакты магнитного пускателя КМ. Катушка магнитного пускателя КМ подключается к сети через контакты теплового реле и кнопок управления «Пуск» (SB2) и «Стоп»(SB1). При нажатии кнопки «Пуск» напряжение на катушку магнитного пускателя КМ подается через замкнутые контакты кнопки «Стоп» и замкнутые контакты теплового реле КК. Электрический ток проходит по катушке КМ, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику, и тем самым замыкает главные и вспомогательные контакты магнитного пускателя КМ, шунтирующие замыкающие контакты кнопки «Пуск», которую после этого можно отпустить. Напряжение подается на обмотки электродвигателя М, и осуществляется его пуск, о чем сигнализирует лампа HL3.

Для отключения электродвигателя нажимается кнопка «Стоп». Катушка теряет питание, после чего якорь под действием возвратных пружин отходит от сердечника, и контакты размыкаются.

При токовой перегрузке электродвигателя на нагревательных элементах теплового реле КК выделяется дополнительная тепловая энергия, которая приводит к срабатыванию размыкающего контакта теплового реле КК, и цепь катушки КМ размыкается.

Электрическая принципиальная схема реверсивного МП с реле, со встроенными в оболочку кнопками управления и сигнальными лампами приведена на рисунке 1.26.

Рис. 1.26. Электрическая принципиальная схема реверсивного МП с реле, со встроенными в оболочку кнопками управления и сигнальными лампами

При нажатии кнопки «Вперед» (SB2) напряжение 380 В на катушку магнитного пускателя КМ1 подается через замкнутые контакты кнопки «Стоп» (SB1) и замкнутые контакты теплового реле КК. Электрический ток управления проходит по катушке КМ1, создает магнитное поле, которое притягивает якорь к сердечнику, и тем самым замыкает главные и вспомогательные контакты магнитного пускателя КМ1, шунтирующие замыкающие контакты кнопки «Вперед». Напряжение подается на обмотки электродвигателя М, и осуществляется его пуск, о чем сигнализирует лампа HL3. Для отключения электродвигателя нажимается кнопка «Стоп».

Изменение направления вращения ротора электродвигателя осуществляется при нажатии кнопки «Назад» SВ3). При этом электрический ток управления проходит по катушке КМ2, замыкаются главные и вспомогательные контакты магнитного пускателя КМ2, шунтирующие замыкающие контакты кнопки SB3. Напряжение подается на обмотки электродвигателя М (светится лампа HL4), но при этом меняется направление вращения магнитного поля (напряжение фазы «А» подается на клемму – «3», а напряжение фазы «С» – на клемму «1» электродвигателя), то есть изменяется порядок чередования фаз.

Во избежание ошибочного включения кнопки «Назад», в цепь катушки KM1 последовательно включен нормально закрытый блок- контакт второго магнитного пускателя KM2.

Наличие механической блокировки в конструкции реверсивного МП предотвращает возникновение короткого замыкания между фазами при одновременном замыкании главных замыкающих контактов магнитных пускателей КМ1 и КМ2. Благодаря этому появление напряжения на катушке второго контактора не приводит к его срабатыванию. Кроме того, после включения магнитного пускателя КМ1 размыкающим контактом КМ1 разрывается цепь катушки магнитного пускателя КМ2, и при нажатии кнопки SB3 не произойдет никаких аварийных режимов. Аналогичная электрическая блокировка есть в цепи катушки КМ1 (размыкающий контакт КМ2).

Следует отметить, что электрическая блокировка может быть выполнена путем использования размыкающих контактов кнопок «Вперед» и «Назад», которые включают вместо размыкающих контактов КМ1 и КМ2, например, при отсутствии размыкающих контактов в конструкции МП. Тогда при нажатии кнопки SB2 разрывается цепь питания катушки КМ2 и при нажатии на кнопку SB3 катушка КМ2 останется обесточенной. 

Высокий коэффициент возврата электромагнитов контакторов переменного тока позволяет защищать от понижения напряжения сети (электромагнит отпускает при U = (0,6-0,7)^ином). При восстановлении напряжения сети до номинального значения самопроизвольное включение МП не происходит, т.к. замыкающие блок-контакты КМ1 и КМ2 и замыкающие контакты кнопок «Вперед» и «Назад» – разомкнуты.

В схеме предусмотрено зануление – корпус электродвигателя соединен с нейтралью N. В случае пробоя изоляции электродвигателя или питающего кабеля на корпус, в схеме возникнет режим короткого замыкания (через цепь «фаза – корпус – нуль» будет протекать ток короткого замыкания), что приведет к срабатыванию электромагнитного расцепителя автоматического выключателя QF. Автоматический выключатель обесточит схему.