Любой электрический прибор имеет устройство для его подключения к электросети, будь то чайник, кофемолка или более сложный механизм. Это может быть как простое устройство, так и более сложное. Порой, если оно вышло из строя, необходимо заменить его либо самому собрать для электроприбора.
Способы подключения
В чем может быть сложность подключения? Необходимо обеспечить безопасность пользователей от поражения электрическим током или пожара, сохранность самого прибора от полного или значительного повреждения при его неисправности. По принципам, которые используются в этих устройствах, их можно разделить на:
- электронные;
- электромеханические.
Электронные аппараты полностью состоят из приборов, в которых не используется механическая, мускульная сила. Для коммутации в них используются транзисторы и тиристоры. Такие устройства полностью автоматизированы. Они отличаются быстродействием, отсутствием шума. В них не возникают искры или электрическая дуга. По размерам они значительно меньше электромеханических. Также они выигрывают по весу и, что немаловажно, по цене.
Тем не менее электромеханические устройства еще широко используются. Пожалуй, единственным преимуществом у них является сравнительная простота. Если их классифицировать по разъединяемому току, то можно выделить три группы:
- реле;
- пускатели;
- контакторы.
Через реле
Реле — самые маломощные, работают с малым током и напряжением. В связи с этим могут работать с относительно большими частотами, чем остальные два. Используются в автоматике, телефонии, для маломощных агрегатов. Могут применяться в виде основного коммутатора либо совместно с более мощным, например, пускателем.
Реле имеет металлический или пластиковый корпус и диэлектрическую пластину, из которой выходят вывода для крепления проводов. К пластине крепится катушка и контакты. По числу контактов можно выделить:
- одноконтактные;
- много контактные.
Катушка представляет собой намотанный на каркас провод, а в центре ее находится металлический сердечник. Вблизи сердечника располагается металлическая пластина, к которой через изолирующую прокладку крепится один или несколько контактов. В некоторых конструкциях их может быть 20−30. Когда по катушке проходит ток, сердечник намагничивается и притягивает пластину с коммутирующим устройством. Чтобы коммутатор вернулся в свое первоначальное положение после снятия напряжения с обмотки катушки, к нему с противоположной стороны крепится пружина.
Те коммутирующие устройства, которые находятся в движении, называют подвижными. Другие — неподвижные, они не перемещаются во время работы реле. На каждый подвижный контакт приходится один или два неподвижных. В связи с этим их можно разделить на три группы:
- замыкающие;
- размыкающие;
- переключающие.
Замыкающими называют пару контактов, которые при срабатывании катушки замыкаются. Размыкающие, естественно, будут размыкаться при подаче на катушку напряжения. У переключающих подвижной коммутатор находится между двумя неподвижными, причем при отсутствии магнитного поля подвижные соединены с одним контактом, а при появлении магнитного поля они переключаются на другой.
Обычно на корпусе реле есть схема контактов, где показано, в каком положении при отсутствии напряжения на катушке находятся подвижные. Они пронумерованы, как и выводы на корпусе, что помогает определить, какой вывод соответствует тому или иному контакту. Отдельно показаны выводы катушки, они обозначаются буквами «А» и «Б».
На электрической схеме реле обозначается прямоугольником, а рядом ставится буква К. Если в схеме несколько реле, рядом с буквой ставится цифра — индекс. Сам прямоугольник обозначает обмотку катушки. Чтобы легче было читать схему, контакты могут располагаться отдельно от реле. Для идентификации рядом с ними ставится буква «К» и цифры (индекс), указывающие принадлежность к тому или иному реле. Если в реле несколько пар контактов, в индексе указывается их порядковый номер.
Магнитный пускатель
В быту и производстве широкое применение получил магнитный пускатель. Он используется для подключения потребителей различных мощностей. Корпус, изготовленный из электроизоляционного материала, полностью защищает человека от случайного поражения электрическим током.
Внутри корпуса крепится катушка с сердечником. Она подключается, на это необходимо обратить особое внимание, к напряжению 220 или 380 вольт. Несоблюдение этого требования приведет либо к плохой работе пускателя, либо к выходу из строя катушки. Номинальное напряжение указывается на самой катушке, а она ставится таким образом, что эту надпись можно было увидеть, не разбирая корпуса.
Как и в реле, обмотка с сердечником образует электромагнит, но гораздо большей мощности. Это позволяет увеличить скорость размыкания коммутирующего устройства за счет увеличения упругости пружины, что, в свою очередь, дает возможность подключать значительные токи к цепи.
Из-за размыкания больших токов возникает электрическая дуга. Она опасна тем, что может перекрыть соседние коммутирующие устройства, это приведет к короткому замыканию. Также увеличивается время разрыва цепи. Сами контакты под действием высокой температуры начинают плавиться и выгорать. Повышается сопротивление в них, что может плохо повлиять на работу электроприбора. Хуже всего, пожалуй, когда коммутирующие устройства слипаются, а то и вовсе привариваются, тогда цепь не сможет разомкнуться. Последствия предугадать несложно.
Для борьбы с этим нежелательным явлением существует несколько способов:
- Увеличение площади достигается засчет размера самого контакта. По сравнению с реле у пускателя она намного больше. Позднее придумали более оригинальный способ, сделали спаренный контакт. На самом подвижном контакте находится не одна, а две площадки. На неподвижном, соответственно, их тоже две.
Второй метод сводится не только к подбору материала стойкого к температуре. Необходимо обеспечить малое сопротивление в контактах, в противном случае будет происходить потеря энергии. Таким требованиям больше всего соответствует серебро.- В дугогасительных устройствах применяются разные принципы. Самый простой состоит в том, что между контактами в момент их разрыва вставляется изоляционная пластина. Она перерезает дугу. Другой способ заключается в выдувании дуги с помощью магнитного поля. Для этого к контакту подключается катушка, намотанная на ферромагнитный сердечник. К сердечнику крепятся две пластины из того же материала. Пластины же находятся возле контактов. Когда контакты размыкаются, по катушке проходит ток, создавая в сердечнике магнитное поле, а оно, в свою очередь, переходит на пластины. Между пластинами возникает мощное магнитное поле, которое разрывает электрическую дугу. Иногда пластины заменяют решеткой, которая действует аналогично. Но здесь используется еще и другой принцип. Поскольку дуга — это раскаленный ионизированный газ, то пластина или решетка выполняет роль огнетушителя, поскольку забирает тепло.
- Шунтирование контактов. При разрыве цепи, в которую включена индуктивность, а это катушки, двигатели, трансформаторы, ток не может сразу остановиться, поэтому возникает дуга. Чтобы предотвратить ее, необходимо ток направить по другому направлению. Это можно сделать двумя способами через конденсатор и резистор.
При использовании конденсатора необходимо подобрать емкость такой величины, чтобы она соответствовала индуктивности нагрузки. При малой емкости между контактами будут появляться искры, а при большой — сдвиг синуса по временной шкале, в худшем случае — срезание верхушек. Простым языком, ток будет выпрямляться, а это скажется на работе электроприборов.
Резистор устраняет эту проблему, но добавляет свою. При малом сопротивлении при разомкнутых контактах через пускатель будет идти ток. Это приведет к потере энергии и может представлять опасность для людей, находящихся, например, в сырых помещениях. При большом сопротивлении опять может возникнуть дуга.
Использование контактора
Контактор похож на магнитный пускатель, но работает со значительно большими токами. Обязательно имеет дугогасительную камеру, отличается быстрым срабатыванием. В отличие от магнитного пускателя не имеет защиты по току. В некоторых устройствах имеется не один, а два электромагнита. Для замыкания контактов используется основной, мощный, а для удержания применяется меньшей мощности.
Особенности подключения трехфазного двигателя
В домашних условиях иногда возникает необходимость подключения трехфазного двигателя через магнитный пускатель. На что необходимо обратить внимание? В магнитных пускателях предусмотрена защита по току. Она представляет собой биметаллическую пластину, по которой проходит ток. При нагревании пластина меняет форму, это используется для замыкания или размыкания контактов управления.
На корпусе пускателя имеются внешние контакты, которые также используются в цепи управления. Их обычно две пары, одни замыкающие, другие — размыкающие.
Основные контакты пускателя непосредственно подключают двигатель к трехфазной сети. Конструктивно две фазы уже проходят через биметаллические пластины, которые, в случае необходимости, разрывают цепь питания катушки пускателя.
Второй конец катушки идет по двум направлениям:
- к нормально разомкнутым контактам на корпусе;
- к кнопке «пуск».
После чего цепь вновь объединяется и идет к кнопке «Откл». После чего подсоединяется к фазе или нулю, в зависимости от типа катушки.
Если необходимо чтобы двигатель работал в двух направлениях, ставят второй пускатель по той же схеме и со своими кнопками управления. Разница будет заключаться в фазировке. Это можно будет сделать опытным путем. Двигатель пускается через один пускатель, отключается, пускается через другой. Если вращение происходит в одну и ту же сторону, две любые фазы на пускателе меняют местами.
Возможные неисправности
В процессе работы из-за износа или внешних факторов могут возникнуть неисправности:
- При включении пускателя контакты начинают дребезжать или не включаются.
- При отключении — залипают, между контактами появляются искры.
Что может быть причиной в первом случае? При замене катушки выбрали номинал большего значения. Стояла на 220 в, поставили на 380. Если не меняли, в катушке появились короткозамкнутые витки, и магнитное поле уменьшилось. Необходимо заменить катушку. При полном разборе пускателя поставили более мощную пружину на контактах.
Во втором случае либо контакты подпорчены, либо слишком большая нагрузка. Необходимо сверить ток потребителя и номинал пускателя. Если соответствуют — поменять контакты.
