В нашем нелегком пути электриков и электронщиков попадаются очень интересные задачи. Вот и мне выпала «радость» проанализировать и подобрать наилучшее решение одной, казалось бы, простой задачи запустить силовой магнитный пускатель. Вроде все просто, но нет. Проблема в том, что пускатель, предназначенный для работы в цепях переменного тока нужно запитать от постоянного напряжения.
Все мы знаем, как устроен и работает магнитный пускатель. Если коротко, то пускатель при подаче напряжения управления с помощью электромагнита управляет контактной группой для силовых цепей. А вот силовая группа контактов непосредственно коммутирует напряжение для оконечного устройства (электродвигатели, электронагреватели).
Прямая замена переменки на постоянное напряжение не даст нечего хорошего. Катушка электромагнита попросту будет греться и сгорит. Это связано с тем, что при питании постоянным током катушка электромагнита будет обладать только активным сопротивлением и как следствие ток, протекающий через обмотку будет увеличен по сравнению с номинальным. Попросту говоря у катушки для переменного тока слишком мало сопротивление, а доматывать электромагниты пускателей нерентабельно.
А при питании электромагнита пониженным напряжением достаточно сложно добиться стабильного срабатывания магнитного пускателя.
Покрутив в руках пускатель, попытавшись запитать его от постоянного тока различного напряжения и силы. Был сделан вывод, что для срабатывания нужен больший ток, чем просто для удержания силовой контактной группы в рабочем положении. Значит, есть несколько решений проблемы запуска пускателя от постоянного напряжения.
- Подбор и подключение ограничивающего резистора к катушке электромагнита, который будет ограничивать ток, протекающий через катушку до уверенного срабатывания электромагнита и удержания контактной группы.
- Использование устройства, которое обеспечивает уверенное срабатывание электромагнита, но потом понижает питание достаточное только для стабильного удержания сердечника электромагнита.
Первый способ достаточно простой и рассчитывается по общеизвестной формуле, которую я приведу ниже. Второй способ более технологичен и позволяет получить стабильность запуска и удержания электромагнита пускателя. Но второй способ требует больше затрат и базовых знаний по электрике здесь будет явно недостаточно. Хотя второй вариант можно подразделить на электромеханическую реализацию или сделать управление полностью с помощью электроники. Сразу оговорюсь, проблему можно решить, используя устройство для механической блокировки электромагнитного пускателя, типа LAEM1, которое предназначается для организации группы пускателей реверсного питания электродвигателей. Но у нас другая задача.
Способ номер один. Простой, но не универсальный
Способ трудный в плане подбора сопротивления для катушки пускателя. Так же это решение достаточно энергоемкое. Требуется достаточно мощный резистор и рассеивание тепла на нём также будет велико, что нужно и необходимо учитывать в процессе эксплуатации.
Расчет сопротивления можно произвести по формуле Rp=Up/Iн.к .
- Iн.к – это номинальный ток обмотки электромагнита.
- Up – это падение напряжения на резисторе.
- Rp – соответственно наш подбираемый резистор.
Падение напряжения на резисторе Up высчитывается по формуле Up=Uc — Iн.кrк
- Uс – это постоянное напряжение для питания пускателя.
- krk – активное сопротивление катушки электромагнита пускателя.
В этом способе есть серьезный недостаток, разные конструкции пускателей требуют своих расчетов. Невозможно, например, для питания от постоянного напряжения в 24 вольта, подобрать какой то стандартный резистор. Связано это с разной технологией изготовления электромагнитов. Зависимостей очень много, например диаметр провода, используемое железо сердечника, усилие втягивания, амплитуда хода механической части контактной группы. Так же параллельно резистору имеет смысл подключить компенсирующий падения напряжения конденсатор.
Формулы это конечно хорошо, но более тщательный подбор делается визуально, так как при недостаточном притяжении сердечника можно получить эффект зуммера, с постоянной вибрацией и соответствующим звуком. И как я уже говорил, нужно уделить достаточное внимание мощности резистора, рассеиваемое тепло будет большим. Неправильно подобранное сопротивление гарантирует его недолговременную работу. Лучше всего для этих целей подходят проволочные сопротивления.
Способ номер два. Сложный, но технологичный
Принцип этого решения в том чтобы изменить питающее напряжение катушки электромагнита пускателя. Способов реализации этого очень много. Задача состоит в том, что бы подачей напряжения питания вызвать безукоризненное срабатывания пускателя, а при переходе его в рабочий режим снизить питание только для удержания контактной группы. Преимущество такого решения в незначительном токе, отсутствие нагрева и долгосрочной работе катушки электромагнита пускателя.
Реализовать можно элементарно с помощью дополнительного трансформатора или сопротивления для получения низкого напряжения удержания. Вопрос в том, как это реализовать? А способов реализации достаточно много. Самый простой это использование выключателей с одной отпускаемой группой.
Такие выключатели применяются для запуска электродвигателей со стартовой обмоткой.
То есть основная контактная группа коммутирует пониженное напряжение питания, достаточное для удержания электромагнита. А отпускаемый контакт подает номинальное напряжение для сработки катушки только в момент нажатия на кнопку включения. При ослаблении нажатия, отпускаемый контакт размыкается, отключая напряжение сработки, оставляя только пониженное напряжение нужное для удержания электромагнита. Пример такого выключателя можно увидеть на старых стиральных машинках типа «Кама», но сегодня легко найти похожий и современный.
Добиться такого же эффекта можно и без механических контактов. Электроника предоставляет множество решений для этого. Реализаций масса, например управление пускателем через обычный симистор или силовой транзистор. Два рабочих режима запуска и удержания электромагнитного пускателя обеспечиваются схемой управления. Реализация схемы управления зависит от конкретных возможностей изготовителя.
Например, мне удобней всего было управлять с помощью микроконтроллера с ШИМ портами. Этим я реализовал программное открытие на нужный мне угол, да и была необходимость удаленного управления пускателем промышленного насоса. Если таких требований не преследуется, то смену напряжения питания легко осуществить через таймер на микросхеме 555 или разряд конденсатора, нужно только предусмотреть транзисторный ключ управления силовым транзистором или симистором. На этом заканчиваю, будьте бдительны при работе с электричеством.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.