Что такое контакторы и для чего они нужны: устройство, назначение и принцип работы

Контактор – это электромеханический коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения электрических цепей под нагрузкой дистанционным способом. Если сформулировать максимально точно и технически корректно, контактор – это дистанционно управляемый силовой выключатель, который используется для коммутации мощных потребителей электроэнергии.

Чтобы понять, что такое контактор простыми словами, достаточно представить ситуацию, когда необходимо включить промышленный электродвигатель, мощный электрический котел или систему освещения большого здания. Напрямую подключать такие нагрузки через обычный выключатель невозможно, потому что токи слишком велики, контакты обычного выключателя быстро выйдут из строя, а управление станет опасным. Именно в таких случаях используется контактор.

Современный контактор является базовым элементом систем электроснабжения, автоматизации и управления оборудованием. Он выполняет функцию силового коммутационного устройства, которое получает управляющий сигнал небольшой мощности и на его основе включает или отключает силовую цепь большой мощности.

Производством таких устройств занимается Прайд Электро, предлагая решения для управления нагрузками различных мощностей. Без контакторов невозможно представить ни одну промышленную установку, инженерную систему здания или распределительный электрический щит.

Главная особенность контактора заключается в том, что он разделяет цепь управления и силовую цепь. Это позволяет безопасно управлять мощным оборудованием с помощью слабых сигналов от кнопок, датчиков или автоматических контроллеров.

Для чего нужен контактор

Назначение контактора как коммутационного аппарата гораздо шире, чем у обычного выключателя. Его главная функция – коммутация (замыкание и размыкание) силовых цепей, но делает он это особым образом. Когда возникает вопрос, для чего нужен контактор, важно понимать, что его главная задача – выступать посредником между системой управления и силовой нагрузкой. Система управления может работать на безопасном напряжении и малом токе, в то время как контактор физически подключает или отключает мощное оборудование, через которое протекают большие токи.

Представьте, что вам нужно включать мощный компрессор в цеху, который потребляет ток в 100 Ампер. Подводить к нему толстый силовой кабель, а потом вручную включать рубильник – неудобно, небезопасно и нелогично. Что делает контактор в этом случае? Он берет коммутацию этой высокой нагрузки на себя, а управляется слабым током от кнопки «Пуск», которую можно вынести в любое удобное место.

Основное назначение контактора:

• Дистанционное управление нагрузкой: оператор может находиться на безопасном расстоянии от мощного электрооборудования.
• Коммутация мощных цепей слабыми сигналами: по тонким проводам цепи управления подается напряжение на катушку, а через мощные контакты проходит ток к двигателю или нагревателю.
• Автоматизация процессов: управление через контактор легко интегрируется с датчиками давления, уровня, температуры, реле времени или программируемыми логическими контроллерами (ПЛК).

Контакторы применяются повсеместно, где есть необходимость в частых включениях и отключениях мощного электрооборудования. Вот несколько примеров:

• Управление пуском и остановкй электродвигателей (насосы, компрессоры, станки, вентиляция).
• Централизованное управление освещением зданий, складов, парковок и архитектурной подсветкой.
• Коммутация цепей мощных нагревателей, электрокотлов и систем теплого пола.
• Работа в составе систем автоматики «Умный дом» и промышленных контроллеров.

Принцип работы контактора

Чтобы понять, как контактор выполняет свои функции, необходимо заглянуть внутрь и разобраться в его устройстве и физике процессов. Несмотря на разнообразие моделей, подавляющее большинство контакторов, используемых сегодня, являются электромагнитными. Их принцип работы контактора основан на классических законах электромагнетизма.

Электромагнитный контактор состоит из нескольких основных узлов, которые работают совместно и обеспечивают коммутацию цепи. Основным элементом является катушка управления. Внутри катушки находится неподвижный сердечник из специальной электротехнической стали. Именно при подаче напряжения на эту катушку создается магнитное поле, которое приводит весь механизм в действие.

Когда на катушку подается управляющее напряжение, через нее начинает протекать ток. В результате возникает магнитное поле, которое притягивает подвижную часть магнитной системы, называемую якорем. Якорь механически связан с контактной группой. Когда якорь притягивается, контакты замыкаются, и электрический ток начинает протекать через силовую цепь.

Система контактов, как исполнительный орган контактора, состоит из двух видов контактов:

• Силовые (главные) контакты. Предназначены для замыкания и размыкания основной силовой цепи, через которую питается нагрузка (двигатель, нагреватель). Они рассчитаны на прохождение больших токов и имеют массивную конструкцию, часто с накладками из специальных материалов (серебро, металлокерамика), устойчивых к эрозии и свариванию. Типы контактов контактора различаются по исполнению: обычно они бывают рычажного или мостикового типа.
• Вспомогательные (блокировочные) контакты. Это контакты для цепей управления и сигнализации. Они рассчитаны на малые токи и используются в логических цепях: например, для самоподхвата контактора (чтобы кнопку «Пуск» можно было отпустить), для блокировки одновременного включения двух контакторов (в реверсивных схемах) или для подачи сигнала на пульт о том, что контактор включился. Они могут быть нормально разомкнутыми и нормально замкнутыми.

В момент замыкания контактов оборудование (двигатель, нагреватель, насос или любое другое оборудование) получает питание и начинает работать. Когда управляющее напряжение снимается, магнитное поле исчезает. Пружина возвращает якорь в исходное положение, контакты размыкаются, и подача питания на нагрузку прекращается.

Этот процесс происходит очень быстро, обычно за доли секунды. Контакторы рассчитаны на многократные циклы включения и отключения и способны работать в интенсивных режимах эксплуатации.

Чем контактор отличается от обычного выключателя

Очень часто у новичков возникает вопрос: зачем нужен контактор, если есть обычный выключатель или автоматический выключатель (автомат)? Давайте проведем четкое сравнение, чтобы раз и навсегда определить отличие пускателя от контактора (пускатель, по сути, тот же контактор, но предназначенный специально для управления двигателями) и от обычной коммутационной аппаратуры.

Характеристика	Автоматический выключатель	Контактор
Способ управления	Ручное (человек физически переключает рычажок или нажимает клавишу).	Дистанционное (управляется электрическим сигналом на катушку).
Токи коммутации	Ограничены физической возможностью человека. Автоматы рассчитаны на фиксированные токи и служат больше для защиты, а не для оперативного управления.	Специально спроектированы для коммутации высоких рабочих токов (от единиц до тысяч ампер) в нормальном режиме.
Частота коммутаций	Автоматические выключатели не предназначены для частых включений-выключений – их механизм быстро износится.	Рассчитаны на большое количество циклов вкл/выкл (до миллионов срабатываний).
Наличие автоматики	Отсутствует.	Легко интегрируется в автоматические системы управления с датчиками и контроллерами.
Дугогашение	В автоматах есть дугогасительные камеры, но они предназначены для редких аварийных отключений.	Оснащены дугогасительными камерами для гашения дуги при каждом рабочем отключении под нагрузкой.
Вспомогательные контакты	Как правило, отсутствуют.	Всегда есть набор вспомогательных контактов для реализации логических цепей управления и сигнализации.

Главный вывод: Автоматический выключатель предназначен для защиты сети от коротких замыканий и перегрузок. Выключатель света – для ручной коммутации маломощных цепей. А контактор – для дистанционного и автоматического управления мощными нагрузками.

Где применяются контакторы

Область применения контакторов настолько широка, что перечислить все места, где контакторы применяются, практически невозможно. Они есть везде, где электричество используется для совершения какой-либо работы:

• Промышленность. Контакторы стоят в шкафах управления станками, конвейерами, насосами, компрессорами, прессами, лифтами, кранами. Без них не обходится ни одно производство.
• Жилые здания. В современных домах и квартирах с электрическим отоплением, мощными системами вентиляции, умным домом контакторы монтируются в этажные или квартирные щитки. Вы легко можете увидеть модульные контакторы на DIN-рейке, которые управляют, например, уличным освещением или электрокотлом.
• Коммерческая недвижимость: офисные центры, торговые комплексы, склады, спортивные сооружения. Здесь контакторы управляют освещением огромных площадей, системами вентиляции и кондиционирования, тепловыми завесами входах.
• Инфраструктурные объекты: насосные станции водоканала, очистные сооружения, объекты энергетики – везде работают мощные электродвигатели, а значит, стоят контакторы.
• Специальная техника: лифты, эскалаторы, подъемники также управляются через контакторы.

В каталоге нашего сайта представлен широкий выбор пускорегулирующей аппаратуры, подходящей для любых из перечисленных сфер.

Примеры применения контакторов

Теория теорией, но лучше всего функции контактора раскрываются на конкретных практических примерах. Именно здесь становится окончательно ясно, как и где контакторы применяются в реальной жизни.

Применение контакторов в управлении электродвигателями

Это самое распространенное и классическое применение. Практически любой асинхронный электродвигатель в промышленности и многих бытовых сферах управляется через контактор. Например:

• Насос в системе водоснабжения частного дома или на насосной станции. Как только давление в системе падает ниже заданного уровня, датчик давления подает сигнал на катушку контактора для насоса. Контактор срабатывает и запускает двигатель насоса. Когда давление достигает нормы, датчик размыкает цепь, контактор отключается, и насос останавливается.
• Компрессор. В промышленной холодильной установке или в компрессоре для покрасочных работ принцип аналогичен, только роль датчика выполняет реле давления (прессостат).
• Станок. На металлообрабатывающем станке оператор с кнопочного поста, находящегося в удобном месте, подает команду на включение шпинделя. В электрошкафу станка срабатывает контактор для двигателя шпинделя. Это намного безопаснее, чем включать рубильник, стоя рядом с вращающимися частями.
• Вентилятор. В мощной приточной вентиляции контактор может включаться по сигналу от таймера (по расписанию) или от датчика.

Во всех этих случаях подключение двигателей через контакторы является стандартом индустрии. Контакторы также используются в схемах реверса двигателя, когда необходимо менять направление вращения.

Применение контакторов в системах освещения

Использование схемы освещения через контактор позволяет реализовать как простое централизованное, так и сложное автоматическое управление светом. Примеры:

• Освещение склада или производственного цеха. В огромном помещении неудобно бегать и щелкать каждым выключателем. Гораздо проще установить в щите несколько мощных контакторов, каждый из которых управляет своей группой светильников. Включение и отключение света через контактор производится с одного небольшого пульта с кнопками или из диспетчерской через систему автоматики.
• Освещение парковки или придомовой территории. Здесь идеально работает автоматика. Сигнал на катушку контактора подается от астрономического реле времени (включает свет в зависимости от заката и рассвета) или от фотореле (датчика освещенности). Как только наступают сумерки, фотореле замыкает цепь, контактор включается, и загораются все фонари на парковке.
• Архитектурная подсветка здания. Управление декоративной подсветкой также часто осуществляется через контакторы, которые могут коммутироваться как вручную, так и по таймеру.

Применение контакторов в системах отопления

Мощные электрические нагреватели часто работают в циклическом режиме под управлением термостатов. Так, внутри современного электрокотла всегда стоит один или несколько контакторов (или более специализированных пускателей). Когда контроллер котла получает сигнал от термостата в доме о необходимости нагрева, он подает напряжение на катушку контактора для котла. Контактор включает ТЭНы. Как только температура достигает нужного уровня, цепь размыкается. Использование контакторов для котлов позволяет разгрузить слабые контакты термостата (который стоит в комнате) и коммутировать токи в десятки ампер непосредственно в самом котле.

Точно так же, по сигналу от комнатного термостата или терморегулятора теплого пола, может срабатывать контактор, включая питание греющих кабелей или матов, если их мощность превышает допустимую для самого терморегулятора (обычно более 3-3,5 кВт).

Виды контакторов

По типу тока главной цепи и цепи управления устройства бывают:

• Контакторы переменного тока. Самый распространенный тип. Используются в цепях переменного тока напряжением до 660В и выше.
• Контакторы постоянного тока. Применяются в промышленности (металлургия, электротранспорт и проч.) для коммутации цепей постоянного тока. Отличаются особенностями конструкции дугогасительной системы, так как дуга постоянного тока гасится сложнее.

По конструктивному исполнению контакторы бывают электромагнитными, модульными (на DIN-рейку), вакуумными и герметичными.

По номинальному току и назначению выделяют:

• Контакторы для управления двигателями.
• Контакторы для управления конденсаторными батареями (для компенсации реактивной мощности). Имеют специальные токоограничивающие резисторы для снижения бросков тока при включении.
• Контакторы с магнитной защелкой. Не требуют постоянного питания катушки во включенном состоянии, что экономит энергию.