Все о магнитных пускателях двигателей — что это такое и как они работают
Пускатели двигателей — это устройства, которые запускают и останавливают электродвигатели с помощью ручных или автоматических выключателей и обеспечивают защиту цепей двигателя от перегрузки. Ключевые характеристики включают предполагаемое применение, тип пускателя, электрические характеристики, включая количество фаз, ток, напряжение и номинальную мощность, а также характеристики. Пускатели двигателей используются везде, где работают электродвигатели мощностью более определенной лошадиной силы. Существует несколько типов пускателей, в том числе ручные, магнитные, с плавным пуском, многоскоростные и с полным напряжением. В этой статье рассматриваются магнитные пускатели двигателей и объясняются принципы их работы, области их применения и некоторые соображения по выбору пускателей двигателей.
Как работает магнитный пускатель двигателя?
Магнитные пускатели полагаются на электромагниты для работы. Они имеют набор контактов с электромагнитным приводом, который запускает и останавливает подключенную нагрузку двигателя, а также реле перегрузки. Реле перегрузки отключает подачу управляющего напряжения на катушку пускателя, если обнаруживает перегрузку двигателя. Цепь управления с устройствами мгновенного действия, подключенными к катушке, выполняет функцию пуска и останова.
Трехполюсный магнитный пускатель полного напряжения имеет следующие рабочие части: набор неподвижных контактов, набор подвижных контактов, катушку соленоида, неподвижный электромагнит, нажимные пружины, набор катушек магнитного экранирования и подвижный якорь. В магнитных пускателях используются контрольные устройства мгновенного действия (такие как переключатели и реле), которые требуют перезапуска после потери питания или в случае отключения контактора из-за низкого напряжения. Их также можно подключить для автоматического перезапуска двигателей, если этого требует приложение.
Контактор магнитного пускателя похож на реле, но переключает большее количество электроэнергии и работает с нагрузками более высокого напряжения. Контактор имеет держатель контактов с электрическими контактами для подключения силового контакта входящей линии к контакту нагрузки. Он также состоит из электромагнита, обеспечивающего замыкание контактов, и корпуса из изоляционного материала, который скрепляет детали и защищает их. Контакторы обычно изготавливаются с контактами, которые остаются разомкнутыми, если их принудительно не закроют, что означает, что питание не поступает на нагрузку до тех пор, пока катушка не активируется, замыкая контактор.
Когда контактор замкнут, ток идет на электромагнит. Этот ток может иметь то же напряжение, что и мощность, проходящая через контакты, или может иметь более низкое «управляющее» напряжение, которое используется только для питания катушки. Когда катушка находится под напряжением, это создает магнитную связь между контактами и держателем контактов, позволяя им оставаться вместе и току течь к двигателю до тех пор, пока система не будет отключена путем обесточивания катушки. При обесточивании пружина заставляет контакты размыкаться и останавливать поток энергии через контакты, и двигатель выключается.
Некоторые общедоступные магнитные пускатели двигателей включают полное напряжение (прямое), пониженное напряжение и реверс. Как следует из названия, магнитный пускатель двигателя полного напряжения или линейный магнитный пускатель подает на двигатель полное напряжение. Это означает, что он предназначен для правильной обработки уровней пускового тока, возникающих после запуска двигателя. Пускатели пониженного напряжения предназначены для ограничения влияния пускового тока во время запуска двигателя и доступны в электромеханическом и электронном вариантах. Реверсивные пускатели переключают вращение вала трехфазного двигателя. Это действие происходит из-за перестановки любых двухлинейных проводников, питающих нагрузку двигателя. Реверсивный магнитный пускатель двигателя имеет прямой и обратный пускатели. Он также имеет электрические и механические блокировки, которые обеспечивают одновременное включение только переднего или заднего стартера.
Приложения и отрасли
Пускатели двигателей представляют собой электрические устройства специального назначения, предназначенные для управления высоким электрическим током, который потребляют двигатели на мгновение, когда они запускаются из состояния покоя, при этом защищая двигатели от чрезмерного нагрева при перегрузках во время обычной работы. Пусковой ток может быть в несколько раз больше, чем потребляет двигатель при его рабочей скорости. Если бы использовался только предохранитель или автоматический выключатель, это устройство перегорало бы или срабатывало при каждом запуске.
Вместо этого в двигателях используются магнитные реле перегрузки для введения временной задержки во время запуска, когда двигатель подвергается воздействию высокого «пускового» тока. Если бы двигатель заклинил — так называемый сценарий с заблокированным ротором — он бы непрерывно потреблял такой же пусковой ток. В этом случае реле перегрузки будут нагреваться сверх времени, отведенного для нормальных мгновенных уровней пуска, и отключат выключатель или контактор и, следовательно, двигатель.
Магнитные пускатели двигателей часто используются для двигателей мощностью несколько лошадиных сил и выше. Примеры включают деревообрабатывающие станки, такие как корпусные пилы или строгальные станки. Машины с меньшими нагрузками, включая большинство ручных инструментов, обычно используют только переключатель вместо пускателя двигателя. Магнитные пускатели являются стандартными компонентами для многих машин, а вторичные стартеры также используются в качестве запасных частей или для модернизации старых машин. Они используются в сетевых приложениях и в качестве пускателей пониженного напряжения для однофазных и трехфазных двигателей.
Пускатели двигателей доступны в виде открытых конфигураций, которые устанавливаются в панели управления, или они могут быть автономными блоками с корпусами, сертифицированными NEMA или IEC. Стандартные размеры NEMA варьируются от 00 до 9, чтобы охватить диапазон размеров двигателей, начиная с 1.5 л.с. и заканчивая 900 л.с.
Соображения
Большинство производителей стартеров предлагают продукты с рейтингами NEMA и IEC. Стартеры NEMA, как правило, больше и дороже, чем стартеры IEC, но могут быть указаны только на основе мощности и напряжения, тогда как спецификации стартеров IEC более точно настроены. Как правило, североамериканские инженеры-конструкторы указывают применимость NEMA или IEC, а для новых закупок спецификаторы могут выбирать из соответствующих предложений поставщиков в этих двух диапазонах. Производители машин в Северной Америке часто используют пускатели IEC в своих панелях управления из-за их способности более точно настраивать пускатели в соответствии с приложением, что обусловлено более сложными критериями выбора IEC.
Заключение
В этой статье представлено понимание магнитных пускателей двигателей. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.
Основы промышленного управления: пускатели управления двигателем и магнитный пускатель двигателя
Ознакомьтесь с нашей линейкой открытых и закрытых пусковых устройств для двигателей, предназначенных для обеспечения надежной и точной защиты от перегрузок и обрыва фазы.
Единый каталожный номер упрощает составление списка материалов и процесс заказа!
Введение в пускатели двигателей
Пускатели двигателей являются одним из основных изобретений для приложений управления двигателями. Как следует из названия, стартер — это электрическое устройство, которое регулирует электрическую мощность для запуска двигателя. Эти электрические устройства также используются для остановки, реверсирования и защиты электродвигателей. Ниже приведены два основных компонента стартера:
- Контактор: Основная функция контактора заключается в контроле подачи электрического тока на двигатель. Контактор может включить или отключить питание в цепи.
- Реле перегрузки: Перегрев и потребление слишком большого тока могут привести к тому, что двигатель сгорит и станет практически бесполезным. Реле перегрузки предотвращают это и защищают двигатель от любой потенциальной опасности.
Стартер представляет собой сборку этих двух компонентов, которая позволяет включать или выключать электродвигатель или электрическое оборудование, управляемое двигателем. Стартер также обеспечивает необходимую защиту цепи от перегрузки.
Типы пускателей двигателей
Существует несколько типов пускателей двигателей. Тем не менее, два самых основных типа этих электрических устройств:
Ручные пускатели
Ручные пускатели – это устройства, которые управляются вручную. Эти стартеры чрезвычайно просты и просты в эксплуатации и не требуют вмешательства специалиста. На пускателе есть кнопка (или поворотная ручка), которая позволяет пользователю включать и выключать подключенное оборудование. Кнопки имеют механические связи, которые размыкают или замыкают контакты, запуская или останавливая двигатель. Следующие особенности ручного стартера делают его предпочтительным по сравнению с другими типами:
- Эти стартеры обеспечивают безопасную и экономичную работу.
- Компактный размер этих устройств делает их пригодными для широкого спектра применений.
- Они обеспечивают защиту двигателя от перегрузок, защищая его от любого потенциального повреждения.
- Эти устройства поставляются с широким выбором корпусов.
- Первоначальная стоимость ручного стартера невысока.
Магнитные пускатели двигателей
Это другой основной тип пускателя двигателя. Он управляется электромагнитным способом. Это означает, что нагрузка двигателя, подключенная к пускателю двигателя, обычно запускается и останавливается при более низком и более безопасном напряжении, чем напряжение двигателя. Как и другие пускатели двигателей, магнитный пускатель также имеет электрический контактор и реле перегрузки для защиты устройства от слишком большого тока или перегрева.
Схема и работа стартера двигателя
В пускателе двигателя есть две цепи, а именно:
- Цепь питания: Цепь питания соединяет линию с двигателем. Он обеспечивает передачу электроэнергии через контакты пускателя, реле перегрузки и далее к двигателю. Ток двигателя проходит через силовые (главные) контакты контактора.
- Цепь управления: Это другая цепь пускателя двигателя, которая включает или выключает контактор. Главные контакты контактора отвечают за разрешение или прерывание подачи тока на двигатель. Для этого контакты в цепи управления либо размыкаются, либо замыкаются. Цепь управления подает питание на катушку контактора, которая создает электромагнитное поле. Силовые контакты притягиваются этим электромагнитным полем в замкнутое положение. Это замыкает цепь между двигателем и линией. Таким образом, дистанционные операции становятся возможными благодаря схеме управления. Схема управления может быть подключена двумя способами:
- Метод 1: Один из наиболее широко используемых методов подключения схемы управления называется «двухпроводным методом». Тип управляющего устройства с постоянным контактом, такой как датчик присутствия, термостат или поплавковый выключатель, используется в двухпроводном методе подключения цепи управления.
- Метод 2: В отличие от двухпроводного метода, «трехпроводной метод» подключения цепи управления использует удерживающий контакт цепи и пилотные устройства с мгновенным контактом.
Схема управления может получать питание одним из следующих трех способов:
- Общий контроль: Этот тип управления имеет место, когда источник питания схемы управления такой же, как у двигателя.
- Раздельное управление: Это самый популярный вид контроля. Как следует из названия, в этой схеме схема управления получает питание от отдельного источника. Как правило, получаемая мощность имеет более низкое напряжение по сравнению с источником питания двигателя.
- Управление трансформатором: Как следует из названия, схема управления получает питание от трансформатора схемы управления. Как правило, получаемая мощность имеет более низкое напряжение по сравнению с источником питания двигателя.
Типы магнитных пускателей двигателей
В зависимости от того, как они соединены в цепь, существует множество типов магнитных пускателей двигателей, например:
1. Прямой пускатель
Прямой пускатель — это простейшая форма пускателя двигателя, кроме ручного пускателя. Контроллер этого пускателя обычно представляет собой простую кнопку (но может быть селекторным переключателем, концевым выключателем, поплавковым выключателем и т. д.). Нажатие кнопки пуска замыкает контактор (путем подачи питания на катушку контактора), подключенный к основному источнику питания и двигателю. Это обеспечивает ток питания двигателя. Для выключения двигателя предусмотрена кнопка остановки. Для защиты от перегрузки по току цепь управления подключается через нормально замкнутый вспомогательный контакт реле перегрузки. При срабатывании реле перегрузки нормально замкнутый вспомогательный контакт размыкается и обесточивает катушку контактора, а главные контакты контактора размыкаются.
Преимущества использования пускателей двигателей прямого пуска:
- Имеют компактный дизайн.
- Они рентабельны.
- У них простая конструкция.
2. Стартер сопротивления ротора
В пускателе сопротивления ротора три сопротивления соединены последовательно с обмотками ротора. Это помогает значительно снизить ток ротора, а также увеличить крутящий момент двигателя.
Преимущества использования пускателей электродвигателей сопротивления ротора:
- Они рентабельны.
- У них простой метод контроля скорости.
- Они обеспечивают низкий пусковой ток, большой пусковой момент и большой пусковой момент.
3. Стартер сопротивления статора
Пускатель сопротивления статора состоит из трех резисторов, которые последовательно соединены с каждой фазой обмоток статора. На каждом резисторе возникает падение напряжения, поэтому возникает необходимость подавать низкое напряжение на каждую фазу. Эти сопротивления устанавливаются в начальное или максимальное положение на этапе пуска двигателя. Пусковой ток в этом типе пускателя поддерживается на минимальном уровне. Кроме того, необходимо поддерживать пусковой момент двигателя.
Преимущества использования пускателей электродвигателей сопротивления статора:
- Они подходят для использования в приложениях управления скоростью.
- Они имеют чрезвычайно гибкие пусковые характеристики.
- Они обеспечивают плавный разгон.
4. Автотрансформаторный стартер
В автотрансформаторном пускателе трансформатор подает определенный процент первичного напряжения на вторичную обмотку трансформатора. Автотрансформатор подключен по схеме звезда. В этом типе пускателя три вторичные катушки трансформатора с ответвлениями подключены к трем фазам двигателя. Это помогает снизить напряжение, подаваемое на клеммы двигателя.
Преимущества использования автотрансформаторных стартеров:
- Их можно использовать для ручного управления скоростью, но с ограниченными возможностями.
- Они имеют чрезвычайно гибкие пусковые характеристики.
- Имеют высокий выходной крутящий момент.
5. Звезда Дельта Стартер
По сравнению с другими типами пускателей, пускатель звезда-треугольник используется в больших масштабах. Как следует из названия, три обмотки соединены по схеме «звезда» в пускателях «звезда-треугольник». Определенное время задается таймером или любой другой схемой контроллера. По истечении этого времени обмотки соединяются треугольником. Фазное напряжение при соединении звездой снижается до 58 %, а общий потребляемый ток составляет 58 % от нормального тока. Это приводит к снижению крутящего момента.
Преимущества использования стартеров двигателя звезда-треугольник:
- Они идеально подходят для длительных разгонов.
- Они имеют более низкий входной импульсный ток по сравнению с другими пускателями.
- Они имеют более простую конструкцию по сравнению с другими стартерами.
Особенности пускателей двигателей
Сегодня пускатели двигателей используются в больших масштабах благодаря их перечню полезных функций. Ниже приведены некоторые особенности этих очень полезных электрических устройств:
- Они облегчают запуск и останов двигателя.
- Пускатели классифицируются по мощности (лошадиные силы, киловатты) и току (амперы).
- Они обеспечивают необходимую защиту двигателя от перегрузки.
- Электрическое устройство обеспечивает дистанционное управление включением/выключением.
- Эти устройства позволяют быстро включать и отключать ток (затыкание и толчковый режим).
Основные функции пускателей двигателей
Ниже перечислены основные функции, которые должен выполнять стартер:
- Контроль: Функция управления в основном выполняется контактором пускателя. Он контролирует размыкание и замыкание силовой электрической цепи. Переключение осуществляется главными контактами (полюсами) контактора. На электромагнитную катушку подается напряжение, которое размыкает или замыкает контакты. Эта электромагнитная катушка имеет номинальное управляющее напряжение и может быть напряжением переменного или постоянного тока.
- Защита от короткого замыкания: В промышленных приложениях нормальный ток нагрузки может достигать тысяч ампер. В случае короткого замыкания ток короткого замыкания может превышать 100,000 XNUMX ампер. Это может привести к серьезному повреждению оборудования. Защита от короткого замыкания отключает питание и предотвращает возможные повреждения безопасным образом. Защита от короткого замыкания обеспечивается предохранителями или автоматическими выключателями в комбинированном контроллере двигателя.
- Защита от перегрузки: Когда двигатель потребляет больше тока, чем он рассчитан, возникает состояние перегрузки. Основной задачей реле перегрузки является обнаружение избыточных токов. При обнаружении перегрузки вспомогательный контакт реле перегрузки размыкает цепь и предотвращает перегорание или перегрев двигателя. Электронные или электромеханические реле перегрузки используются в сочетании с контактором для обеспечения необходимой защиты от перегрузки.
- Отключение и разрыв: Для предотвращения непреднамеренного повторного пуска необходимо отключить двигатель от основной цепи питания. Чтобы безопасно выполнять техническое обслуживание двигателя или пускателя, двигатель должен иметь возможность отключаться и быть изолированным от источника питания. Эту функцию выполняет выключатель цепи. Отключение и размыкание обеспечивается разъединителем или автоматическим выключателем в комбинированном контроллере двигателя (или может быть установлен удаленно от пускателя).
Стандарты и рейтинги
На характеристики пускателя двигателя влияет множество факторов, таких как тепловой ток, непрерывный ток, напряжение двигателя и мощность.
Тепловой ток зависит от теплопроводности (k), которая является свойством, указывающим на способность материала проводить тепло. Это означает, что тепловой ток прямо пропорционален теплопроводности.
Непрерывный ток, который также обычно называют непрерывным амперным номиналом, является мерой способности пускателя управления двигателем выдерживать ток в течение непрерывного времени.
Номинальная мощность пускателя двигателя зависит от типа используемого двигателя. Пускатели двигателей постоянного тока имеют рейтинг мощности постоянного тока в лошадиных силах. С другой стороны, пускатели двигателей переменного тока имеют номинальную мощность однофазной и трехфазной мощности.
Характеристики пускателя двигателя основаны на размере и типе нагрузки, для которой он был разработан. Стартеры соответствуют стандартам и рейтингам Underwriters Laboratories (UL), Канадской ассоциации стандартов (CSA), Международной электротехнической комиссии (IEC) и Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA).
Рейтинг NEMA
Рейтинг NEMA стартера во многом зависит от максимальной мощности, указанной в стандарте ISCS2 Национальной ассоциации производителей электрооборудования. Выбор стартеров NEMA осуществляется на основе их размера NEMA, который варьируется от размера 00 до размера 9.
Стартер NEMA с заявленными характеристиками может использоваться для широкого спектра применений, начиная от простых приложений включения и выключения и заканчивая приложениями с подключением и толчковым режимом, которые являются более требовательными. При выборе подходящего пускателя двигателя NEMA необходимо знать напряжение и мощность двигателя. В случае значительного количества подключений и толчков, потребуется снижение номинальных характеристик устройства с рейтингом NEMA.
Рейтинг МЭК
Международная электротехническая комиссия (МЭК) определила рабочие и рабочие характеристики для устройств МЭК в публикации IEC 60947. Стандартные размеры не указаны МЭК. Типичный рабочий цикл устройств IEC определяется категориями использования. Что касается обычных приложений для пуска двигателей, AC3 и AC4 являются наиболее распространенными категориями использования.
В отличие от типоразмеров NEMA, они обычно оцениваются по максимальному рабочему току, тепловому току, номинальной мощности и/или кВт.
Существуют и другие параметры, которые важно учитывать при выборе пускателей электродвигателей, такие как ускорение с ограничением по времени, ускорение линии тока, управляющее напряжение, количество полюсов и рабочая температура. Мы рассмотрим их в будущем техническом документе.
Мы надеемся, что этот краткий информационный документ дал вам хорошее базовое представление о пускателях двигателей. Ищите другие документы от c3controls на c3controls.com/blog.
Регистрационные данные:
Содержимое, представленное в этом техническом документе, предназначено исключительно для общих информационных целей и предоставляется с пониманием того, что авторы и издатели не занимаются предоставлением инженерных или других профессиональных консультаций или услуг. Практика проектирования определяется конкретными обстоятельствами, уникальными для каждого проекта. Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может учесть все соответствующие факторы и желаемые результаты. Информация в этом техническом документе была размещена с разумной тщательностью и вниманием. Однако некоторая информация в этих официальных документах может быть неполной, неверной или неприменимой к конкретным обстоятельствам или условиям. Мы не несем ответственности за прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования, доверия или действий на основании информации, содержащейся в этом техническом документе.
