Podczas podłączania potężnych urządzeń elektrycznych i elektromechanicznych (na przykład pomp elektrycznych, silników elektrycznych, grzejników) zwykle stosuje się rozruszniki elektromagnetyczne lub styczniki. Urządzenia te umożliwiają zdalne bezpieczne przełączanie sieci energetycznej z potężnymi odbiornikami energii elektrycznej. Umożliwiają wielokrotne rozłączanie i podłączanie urządzeń obciążeniowych w krótkim okresie, a także pozwalają na zastosowanie przekaźników termicznych i obwodów zabezpieczających, „samoblokujących”, blokujących.
Aby prawidłowo złożyć schemat połączeń, musisz zrozumieć zasady rozrusznika elektromagnetycznego.
Stycznik i elektromagnetyczne urządzenie rozruchowe
Przede wszystkim należy opisać różnice między dwoma urządzeniami tego samego typu: stycznikami i rozrusznikami. Opierają się na tej samej zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Różnica polega na stopniu ochrony i aktualnych ograniczeniach aplikacji.
Rozruszniki są produkowane w plastikowej obudowie o maksymalnym limicie prądu do 10 amperów. Są przeznaczone do włączania i wyłączania silników asynchronicznych, w których wymagane są trzy fazy zasilania napięciem. Dlatego trzy grupy styków zasilających wystają z obudowy. Ale nie przeszkadza to w stosowaniu rozruszników elektromagnetycznych, których schematy połączeń są bardzo łatwe do uruchomienia i odłączenia innych urządzeń z działającym zasilaniem 380 lub 220 woltów lub mniej. Za ich pomocą można uruchamiać różne urządzenia i jednostki aż do obwodów oświetleniowych. Często rozruszniki nazywane są małymi stycznikami.
Styczniki są zaprojektowane do pracy z urządzeniami o poborze prądu większym niż 10 amperów, co do zasady nie mają obudowy i są instalowane w wyspecjalizowanych izolowanych pojemnikach lub skrzyniach. Są wyposażone w duże komory łukowe, mają duże wymiary i wagę.
Zasada działania
Główne części rozrusznika to dwa rdzenie w kształcie litery „Ш” i cewka indukcyjna.
Jeden z rdzeni jest zamocowany na stałe na korpusie, drugi jest ruchomy i wyposażony w sprężyny. Cewka jest przymocowana do stałego rdzenia. Napięcie sterujące całego urządzenia w zakresie od 12 do 380 woltów zależy od jego typu.
W górnej części znajduje się grupa styków składająca się z ruchomego mostka stykowego i dwóch stałych zacisków przerywających. Po przyłożeniu napięcia do induktora generowane jest pole magnetyczne, które ściąga ruchomy rdzeń w dół. Zaciski przerwania są zamykane przez mostek stykowy, uruchamiając urządzenie ładujące lub jednostkę. Gdy napięcie zasilania cewki indukcyjnej zostanie wyłączone, pole magnetyczne znika, sprężyny podnoszą ruchomy rdzeń do góry i otwierają styki przerywające, odłączając obciążenie.
Możliwe jest przyłożenie zarówno napięcia stałego, jak i napięcia przemiennego do styków otwierających, ale nie może ono przekraczać wartości określonych przez producenta. Wartości te są wskazane na obudowie urządzenia. Startery są podzielone na dwa typy:
- Zamknięte, które są pozbawione napięcia po przyłożeniu napięcia, otwierają styki. Mają nieco inną budowę, są stosowane w obwodach zabezpieczających przed przeciążeniem i nie są używane do zasilania napięciem.
- Otwarty, który w stanie beznapięciowym przy podawaniu prądu zamyka grupę styków. Najpopularniejsze rozruszniki służą do zasilania napięciem.
Schematy elektryczne
Istnieje wiele opcji łączenia starterów. Ważne jest, aby określić, jakie zadania należy wykonać. Zasadniczo wymagane jest wykonanie podstawowych funkcji: uruchomienie i zatrzymanie podłączonego sprzętu, które odbywa się poprzez przełączenie za pomocą rozrusznika dwóch przycisków „Start” i „Stop”. Przyciski można łączyć lub instalować osobno. Ale mogą być również potrzebne inne funkcje, na przykład odwrócenie (jeśli podłączone obciążenie jest silnikiem indukcyjnym). W zależności od celów zestawiany jest pożądany schemat.
Klasyczne połączenie sieciowe
Schemat podłączenia rozrusznika magnetycznego 380 V pozwala jednemu przyciskowi przyłożyć napięcie do źródła zużycia, a drugi go wyłączyć. Składnik mocy obwodu zasilany jest z trójfazowego napięcia przemiennego 380 V. Fazy są oznaczone literami „A”, „B”, „C”. Jeśli energia jest dostarczana z jednofazowej sieci napięciowej, zaangażowane są tylko dwa kontakty.
Część zasilająca jest realizowana za pomocą trójfazowego wyłącznika QF 1, magnetycznego trójfazowego rozrusznika mocy, którego trzy otwarte grupy zacisków są oznaczone jako 1L1-2T1, 3L2-4T2, 5L3-6T3. Litera „M” oznacza obciążenie urządzenia lub jednostki. Obwód sterowania jest podłączony do fazy „A” na styku 1 L1. Składa się z przycisków uruchamiania SB 2 i przycisku wyzwalania SB 1, cewki rozruchowej KM 1 i jej styków pomocniczych 13 NO, 14 NO połączonych równolegle z przyciskiem Start.
Po włączeniu maszyny QF 1 napięcie doprowadzane jest do styków wejściowych rozrusznika elektrycznego 1L1, 3L2, 5L3. Od styku 1L1 napięcie jest dostarczane do obwodu sterującego za pomocą przycisku SB 1 do grupy styków 3, która składa się ze styku przycisku SB 2 i styku pomocniczego rozrusznika magnetycznego KM 1, pozostając tam w trybie gotowości do momentu naciśnięcia przycisku startu SB 2.
Gdy przycisk Start jest zamknięty, napięcie jest dostarczane do cewki, co prowadzi do uruchomienia rozrusznika i zamknięcia styków mocy 2T1, 4T2, 6T3, do których podłączone jest źródło zużycia. Gdy przycisk Start jest otwarty, styki mocy nie są rozłączane, ponieważ poprzez równoległe połączenie styku pomocniczego 13 NO-14 NO następuje samozebranie wyjścia, mocy, grupy styków.
Działa w następujący sposób : po przerwaniu zasilania napięciem przez przycisk Start, prąd nadal płynie do cewki indukcyjnej, ale przez styki 13 NO-14 NO. Pole magnetyczne pozostaje włączone, uniemożliwiając otwarcie grupy styków mocy. Bez implementacji funkcji „przechwytywania” przycisk startu musiałby być stale przytrzymywany.
Źródło obciążenia jest wyłączane przez naciśnięcie przycisku SB 1, który otworzy obwód sterujący, przerywając pracę pola magnetycznego, a sprężyna przywróci ruchomy rdzeń do pierwotnego położenia poprzez otwarcie grupy styków mocy.
Podczas instalowania obwodu ważne jest, aby dokładnie znać moc znamionową zastosowanej cewki indukcyjnej i napięcie sieciowe. Używając cewki o napięciu 220 woltów, jeden styk jest połączony z masą drugiego poprzez przyciski do jednej z dwóch faz. Jeśli robocza moc cewki wynosi 380 woltów, wówczas oba styki są podłączone do faz.
Cewki produkowane są również dla niższych napięć: 12, 24, 36 woltów. Ważne jest, aby dokładnie znać napięcie robocze i parametry techniczne zastosowanej indukcyjności.
Możliwe jest stosowanie cewek o wyższej wartości nominalnej w obwodach o niższym napięciu, ale wymiana odwrotna nie jest możliwa. Na przykład cewka 380 V może być stosowana w sieci 220 V, ale nie odwrotnie. Najczęściej jest to rozrusznik elektromagnetyczny 380 V.
Przełączanie na sieć 220 woltów
Rozważ najprostszy schemat podłączenia rozrusznika magnetycznego 220 V do normalnej sieci domowej. Napięcie dla cewki indukcyjnej jest podawane na zaciski A1 i A2.
Na zaciskach L1, L2, L3 można podłączyć dowolne napięcie dozwolone przez moc znamionową urządzenia AC lub DC. Zaciski T1, T2, T3 są wyjściem przyłożonego napięcia zasilania. Na przykład można przyłożyć prąd stały z akumulatora do zacisków wejściowych mocy. Będzie zasilać urządzenie podłączone do zacisków wyjściowych.
Jednofazowy zasilacz cewki sterującej pozwala podłączyć fazę i zero do dowolnego styku. Schemat jest prymitywny i pokazano, że rozumie procedurę podłączania rozrusznika magnetycznego do sieci domowej, ponieważ do tych celów można użyć zwykłego przełącznika.
Na przykład cewka sterująca może być podłączona do sieci domowej za pomocą czujnika światła, czujnika ruchu lub wyłącznika czasowego, napięcie wymagane do obciążenia jest doprowadzane do mocy wejściowej, a do wyjścia można podłączyć uliczny lub inny obwód oświetleniowy. Istnieje wiele aplikacji.
Odwracalny rozruch jednostek elektromechanicznych
Obwody rozruchu wstecznego służą do uruchamiania asynchronicznych silników elektrycznych z możliwością zmiany kierunku obrotu wału roboczego.
Ten obwód jest realizowany za pomocą dwóch magnetycznych rozruszników. Zmiana kierunku ruchu wału jest osiągana przez odwrócenie dwóch faz. Gdy rozrusznik KM 1 jest włączony, silnik będzie obracał wałek w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara; po włączeniu stycznika KM 2 wał będzie obracał się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Urządzenia magnetyczne KM 1 i KM 2 są włączane za pomocą różnych przycisków „Start do przodu” i „Start do tyłu”. Wyłączanie jest częstym przyciskiem.
W obwodach zwrotnych należy zapewnić ochronę przed jednoczesnym uruchomieniem funkcji „Forward Forward” i „Start Forward”. Taka ochrona może być dwojakiego rodzaju:
- Ochrona mechaniczna - przyciski jednoczesnej aktywacji są blokowane przez różne blokady mechaniczne.
- Ochronę elektryczną osiąga się poprzez włączenie do obwodu elementów blokujących jednoczesne włączenie rozruszników.
W rozważanym schemacie jednoczesne włączenie dwóch starterów jest prawie niemożliwe. Gdy stycznik KM 1 jest włączony, styk 3 KM 1.4 jest zepsuty. Jeśli omyłkowo naciśniesz dwa przyciski startu w tym samym czasie, nic się nie stanie, ale silnik elektryczny obróci się w kierunku, który został wcześniej ustawiony.
Aby zapobiec przypadkowemu, jednoczesnemu zamknięciu dwóch styczników, lepiej jest złożyć bardziej złożony obwód blokujący do synchronicznego przełączania i „samozbierania”. W tym celu wymagane jest dodatkowe blokowanie i dodatkowe „samoblokowanie”. Ale standardowe startery indukcyjne nie zapewniają piątej grupy kontaktów. Aby rozwiązać ten problem, używają specjalistycznego prefiksu PKI (przyłącza styku indukcyjnego) z cewką 380 lub 220 woltów. Wartość znamionowa cewki zależy od parametrów sieci.
Prefiks jest przymocowany za pomocą specjalistycznych mocowań do obudowy rozrusznika. Jej grupy kontaktów działają synchronicznie z grupami głównych kontaktów.
Na schematach napięcie z przycisków startowych nie idzie bezpośrednio do cewki indukcyjnej, ale przez styki innego normalnie zamkniętego (zamkniętego w stanie wyłączonym) rozrusznika. Powoduje to niemożność doprowadzenia prądu do dwóch głównych styczników jednocześnie. Jeśli drugi stycznik zostanie przypadkowo włączony, napięcie trafi do cewki normalnie zamkniętego rozrusznika i otworzy pierwszy obwód. W ten sposób realizowana jest prosta i niezawodna ochrona przeciwzwarciowa.
Podłączenie rozrusznika elektromagnetycznego jest prostym zadaniem. Najważniejsze jest staranne zamontowanie niezbędnego obwodu i nie zapomnienie o środkach bezpieczeństwa. Z reguły styczniki stosuje się do łączenia urządzeń o dużej mocy wymagających wysokiego napięcia. Wysokie napięcie jest zawsze niebezpieczne, praca z nim wymaga szczególnej ostrożności i przestrzegania wszystkich niezbędnych środków bezpieczeństwa. Oto niektóre z nich:
- Wszystkie prace instalacyjne należy wykonywać przy wyłączonym zasilaniu.
- Odizoluj wszystkie połączenia.
- Styczniki powinny być instalowane w specjalnych skrzynkach lub skrzynkach.
- Podczas montażu używaj narzędzi z izolowanymi uchwytami.
- Przed rozpoczęciem dokładnie sprawdź wszystkie zmontowane obwody elektryczne.
Schematy elektryczne urządzeń zasilających poprzez rozruszniki elektromagnetyczne są niezwykle proste. Pozwalają w wygodny, bezpieczny i długoterminowy sposób zarządzać źródłami wysokiego zużycia energii.