Когда электрик устраивается работать на любое промышленное предприятие, он должен понимать, что ему придётся иметь дело с большим количеством трехфазных электродвигателей. Уважающий себя профессионал (я не говорю о тех, кто делает проводку в квартире) должен чётко знать схему подключения трёхфазного двигателя.
Сразу приношу извинения, что в данной статье я часто контактор называю пускателем, хотя подробно объяснял уже, что пускатель и контактор — это разные вещи. Что поделать, приелось это название.
В статье пойдёт речь о схемах подключения наиболее распространенного асинхронного электродвигателя через магнитный пускатель.
Будут рассмотрены различные схемы, их плюсы и минусы. От простого к сложному. Схемы, которые могут быть использованы в реальной жизни, обозначены: ПРАКТИЧЕСКАЯ СХЕМА. Итак, начинаем.
Подключение трехфазного двигателя
Имеется ввиду асинхронный электродвигатель, соединение обмоток — звезда или треугольник, подключение к сети 380В. Для работы двигателя рабочий нулевой проводник N (Neutral) не нужен, а вот защитный (PE, Protect Earth) в целях безопасности должен быть подключен обязательно.
По принципам построения сетей 380В я уже подробно писал в статьях про трехфазный счетчик и реле напряжения.
В самом общем случае схема будет выглядеть таким образом, как показано в начале статьи. Действительно, почему бы двигатель не включить как обычную лампочку, только выключатель будет «трехклавишный»?
Но даже лампочку никто не включает просто так, сеть освещения и вообще любая нагрузка всегда включается только через защитные автоматы.
Подробнее про замену и установку автоматических выключателей, а про их параметры и выбор.
Схема подключения трехфазного двигателя в сеть через автоматический выключатель
Поэтому более подробно общий случай будет выглядеть так:
На схеме 3 показан защитный автомат, который защищает двигатель от перегрузки по току («прямоугольный» изгиб питающих линий) и от короткого замыкания («круглые» изгибы). Под защитным автоматом я подразумеваю обычный трехполюсный автомат с тепловой характеристикой нагрузки С или D.
Напомню, чтобы ориентировочно выбрать (оценить) необходимый тепловой ток уставки тепловой защиты, надо номинальную мощность трехфазного двигателя (указана на шильдике) умножить на 2.
Схема 3 имеет право на жизнь (по бедности или незнанию местных электриков).
Она прекрасно работает, так же, как и много лет может работать скрутка меди с алюминием. Но в один «прекрасный» день сгорит скрутка. Или сгорит двигатель.
Если уж использовать такую схему, надо тщательно подобрать ток автомата, чтобы он был на 10-20% больше рабочего тока двигателя. И характеристику теплового расцепителя выбирать D, чтобы при пуске автомат не срабатывал.
Например, движок 1,5 кВт. Прикидываем максимальный рабочий ток — 3А (реальный рабочий может быть меньше, надо измерять). Значит, автомат надо ставить на 3,15 или 4А. В продаже такие встречаются редко.
Плюс этой схемы — цена и простота исполнения и обслуживания. Например, там, где один двигатель, и его включают вручную на всю смену. Минусы такой схемы с включением через автомат:
- Невозможность регулировать тепловой ток срабатывания автомата. Для того, чтобы надежно защитить двигатель, ток отключения защитного автомата должен быть на 10-20% больше номинального рабочего тока двигателя. Ток двигателя надо периодически мерять клещами и при необходимости подстраивать ток срабатывания тепловой защиты. А возможности подстройки у обычного автомата нет(.
- Невозможность дистанционного и автоматического включения/выключения двигателя.
Эти недостатки можно устранить, в схемах ниже будет показано как.
Подключение трехфазного двигателя через ручной пускатель
Ручной пускатель, или мотор-автомат — более совершенное устройство. На нём есть кнопки «Пуск» и «Стоп», либо ручка «Вкл-Выкл». Его плюс — он специально разработан для пуска и защиты двигателя. Пуск по-прежнему ручной, а вот ток срабатывания можно регулировать в некоторых пределах.
Поскольку у двигателей обычно большой пусковой ток, то у автоматов защиты двигателей (мотор-автоматов), как правило, характеристика тепловой защиты типа D. Т.е. он выдерживает кратковременные (пусковые) перегрузки примерно в 10 раз больше от номинала.
Плюс схемы — можно регулировать уставку теплового тока. Минус тот же, что и в предыдущей схеме – нет дистанционного включения.
Схема подключения двигателя через магнитный пускатель
Этой схеме подключения трехфазного двигателя надо уделить самое пристальное внимание. Она наиболее распространена во всем промышленном оборудовании, выпускавшемся примерно до 2000-х годов. А в новых китайских простеньких станках используется и по сей день.
Электрик, который её не знает — как хирург, не умеющий отличить артерию от вены; как юрист, не знающий 1-ю статью Конституции РФ; так танцор, не отличающий вальс от тектоника.
Три фазы на двигатель идут в этой схеме не через автомат, а через пускатель. А включение/выключение пускателя осуществляется кнопками «Пуск» и «Стоп», которые могут быть вынесены на пульт управления через 3 провода любой длины.
Пример такой схемы — в статье про восстановление схемы гидравлического пресса, см. последнюю в статье схему, пускатель КМ0. Про выбор, устройство и характеристики электромагнитных пускателей (контакторов).
Здесь питание цепи управления поступает с фазы L1 (провод 1) через нормально замкнутую (НЗ) кнопку «Стоп» (провод 2).
Часто в таких схемах пускатель не включается из-за того, что у этой кнопки «подгорают» контакты.
Если теперь нажать на кнопку «Пуск», то цепь питания катушки электромагнитного пускателя КМ замкнется (провод 3), его контакты замкнутся, и три фазы поступят на двигатель. Но в таких схемах кроме трёх «силовых» контактов у пускателя есть ещё один дополнительный контакт. Его называют «блокировочным» или «контактом самоподхвата».
Не путать с блокировкой в реверсивных схемах, см. ниже.
Когда электромагнитный пускатель включается нажатием кнопки SB1 «Пуск», замыкается и контакт самоподхвата. А если он замкнулся, то даже если кнопка «Пуск» будет отжата, цепь питания катушки пускателя всё равно останется замкнутой. И двигатель продолжит работать, пока не будет нажата кнопка «Стоп».
Часто в таких схемах бывает, что пускатель не становится на «самоподхват». Дело в том самом четвертом контакте.
Схема подключения пускателя с тепловым реле
В 3-й схеме я упустил из виду тепловую защиту ради простоты схемы. На практике обязательно применяют тепловое реле типа РТЛ (по крайней мере, это было принято до 2000 г. у нас и до 1990 г. у «них»)
Как только ток двигателя возрастает выше установленного (из-за перегрузки, пропадания фазы) — контакты теплового реле RT1 размыкаются, и цепь питания катушки электромагнитного пускателя рвётся.
Таким образом, тепловое реле выполняет роль кнопки «Стоп», и стоит в той же цепи, последовательно. Где его поставить — не особо важно, можно на участке схемы L1 — 1, если это удобно в монтаже.
Однако, тепловое реле не спасает от КЗ на корпус и между фазами. Поэтому в таких схемах обязательно ставят защитный автомат, как показано на схеме 7:
Внимание! Цепь управления (цепь, через которую питается катушка пускателя КМ) должна обязательно быть защищена автоматом с током не более 10А. Данный защитный автомат на схеме не показан. Спасибо внимательным читателям!)
Ток защитного автомата двигателя QF не надо подбирать так тщательно, как в схеме 3, поскольку с тепловой перегрузкой справится РТЛ. Достаточно, чтобы он защищал подходящие провода от перегрева.
Пример. Двигатель 1,5кВт, ток по каждой фазе 3А, ток теплового реле — 3,5 А. Провода питания двигателя можно взять 1,5 мм2. Ток они держат до 16А. И автомат вроде можно поставить на 16А? Однако, не надо действовать топорно. Лучше поставить что-то среднее — 6 или 10А.
Схема подключения магнитного пускателя от контроллера
Последние 10 лет в новой промышленной автоматике широко применяются контроллеры. Катушки пускателей также включаются с выходов контроллера. И в данном случае для защиты от КЗ и теплового перегрева используется схема подключения двигателя номер 8:
На схеме QF — это мотор-автомат, или автомат защиты двигателя, как в схеме 4. Только изобразил я его по современному. В данном схема подключения пускателя «спрятана» в пунктире. Там находится контроллер, который всем управляет, и включает двигатель согласно программе, заложенной в нём.
При перегрузке двигателя мотор-автомат его отключает, и размыкает свой дополнительный (четвертый, сигнальный) контакт. Это необходимо только для того, чтобы «проинформировать» контроллер о аварии. Часто этот контакт просто-напросто входит в контрольную цепь, и останавливает весь станок.
Схема подключения двигателя через реверсивный пускатель
Реверсивный пускатель нужен тогда, когда необходимо, чтобы двигатель вращался поочередно в обоих направлениях.
Правое вращение (применяется чаще всего) — когда двигатель крутится по часовой стрелке, если смотреть ему «в зад». Левое вращение — против часовой.
Смена направления вращения реализуется общеизвестным способом — меняются местами любые две фазы. Посмотрите на схему реверсивного включения двигателя ниже:
Когда включен пускатель КМ1, это будет «правое» вращение. Когда включается КМ2 — первая и третья фазы меняются местами, движок будет крутиться «влево». Включение пускателей КМ1 и КМ2 реализуется разными кнопками « Пуск вперед» и «Пуск назад», выключение — одной, общей кнопкой «Стоп», как и в схемах без реверса.
Обратите пристальное внимание на треугольник между силовыми контактами КМ1 и КМ2. Он означает «защиту от дурака». Может произойти так, что по какой-то причине включатся оба пускателя сразу. Произойдёт короткое замыкание между фазами L1 и L2. Можно сказать, «Ну и что, у нас ведь есть мотор-автомат QF, он нас спасёт!» А если не спасёт? А пока он будет спасать, выгорят контакты пускателей!
Поэтому реверсивный пускатель должен иметь механическую защиту от одновременного включения двух его половин. А если он состоит из двух отдельных пускателей, между ними ставится специальный механический блокиратор.
Теперь посмотрите на контакты КМ2.4 и КМ1.4, стоящие в цепях питания катушек пускателей. Это — электрическая защита от того же дурака. Например, если включен КМ1, его НЗ контакт КМ1.4 разомкнут, и если наш дурак будет со всей своей дури жать на обе кнопки «Пуск» сразу, ничего не получится — двигатель будет слушаться той кнопки, которая нажата раньше.
Механическая и электрическая защиты в схеме подключения реверсивного пускателя должны быть всегда, они дополняют друг друга. Не ставить одну либо другую — моветон среди электриков.
Для реализации электрической блокировки одновременного включения и самоподхвата на каждый пускатель надо, кроме силовых, ещё один НЗ (блокировка) и НО (самоподхват). Но поскольку пятого контакта, как правило, в пускателях нет, приходится ставить доп. контакт. Например, для пускателя типа ПМЛ используют приставку ПКИ. А если, как в схеме 8, используется контроллер, самоподхват не нужен и достаточно одного НЗ контакта на каждое направление вращения.
Подключение трехфазного двигателя через электронные устройства
Все способы пуска двигателя, описанные выше, называются Пуск прямой подачей напряжения. Часто, в мощных приводах, такой пуск является тяжелым испытанием для оборудования — горят ремни, ломаются подшипники и крепления и т.д.
Поэтому, статья была бы неполной, если бы я не упомянул современные тенденции. Теперь всё чаще для подключения трехфазного двигателя вместо электромагнитных пускателей применяют электронные силовые устройства. Под этим я подразумеваю:
- Твердотельные реле (solid state relay) — в них силовыми элементами являются тиристоры (симисторы), которые управляются входным сигналом с кнопки либо с контроллера. Бывают как однофазные, так и трехфазные.
- Мягкие (плавные) пускатели (soft starter) — усовершенствованные твердотелки. Можно устанавливать ток защиты, время разгона/замедления, включать реверс, и др.
- Частотные преобразователи — самое совершенное устройство, что придумало человечество для подключения электродвигателя. Описывать частотники — дело не одной статьи.
Преимущества таких устройств очевидны (прежде всего — отсутствие контактов как таковых), недостаток пока один — цена. А вот как может выглядеть схема их включения:
Различие пускателей на 220В и 380В
Катушки пускателей для работы в сетях 380В могут быть на 220 и 380 Вольт без особых переделок схемы. Во всех схемах, приведённых в этой статье, электромагнитные пускатели имеют катушку на напряжение 220 В. Что же делать, если в руки попал пускатель не на 220В, а на 380В?
Всё очень просто — надо нижний (по схеме) вывод катушки пускателя на 380В подключить не к нулю (N), а к L2 или L3. Эта схема даже более предпочтительна, так как вся схема с пускателем на 380В может быть собрана вообще без нуля. Три фазы приходят, три фазы уходят на двигатель, не считая управления.
Источник: Александр/СамЭлектрик.ру