Анализ контакторов для автоматического ввода резерва

Системы управления резервным источником питания электроэнергии выполнены с помощью автоматического ввода резерва (АВР).[1] Без данного устройства не могли функционировать потребители первой и второй категории. К данным объектам относятся потребители, в которых есть возможность причинить вред жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, из-за сложного технологического процесса, нарушение функций особо важных элементов городского хозяйства.

Сам ввод резерва выполнен с помощью контакторов (рисунок 1) и средств автоматического повторного включения (АПВ), которое в свою очередь состоит из реле времени, которое используется для задержки перед повторным включением, и автоматическими выключателями.

Рисунок 1. Контактор

Контактор выполняет простую и понятную функцию - смыкание и размыкание электрической цепи. Но использоваться этот функционал может абсолютно для разных целей - от включения освещения до управления мощными промышленными электродвигателями. Соответственно, требования к самому контактору в зависимости от назначения будут различаться. Но все же есть общие критерии, которые помогут правильно выбрать контактор.[2]

Номинальный ток и напряжение. Прежде всего, необходимо учитывать допустимую нагрузку. Для этого рассчитываются расчетные параметры тока в коммутируемой цепи. И в зависимости от них выбирается контактор для соответствующих номинальных токов. В этом случае номинальный ток исполнителя должен быть выше номинальных параметров. То есть в ситуации, когда номинальный ток близок к номинальному току контактора, необходимо выбирать контактор с характеристиками на порядок выше. Это позволит избежать сокращения числа ответов.

Также при выборе не следует забывать о способности контактора передавать пусковые токи. Особенно если контактор используется в качестве пускового органа для мощных промышленных двигателей, где пусковые токи могут превышать номинальный ток в десятки раз. Для этого подрядчики различаются по категории применения (обозначение АС и номер категории).

Что касается напряжения, нужно обратить внимание, прежде всего, на напряжение электромагнитной катушки. Как правило, оно будет меньше напряжения коммутируемой цепи, но оно может быть равно ему. Конечно, наиболее удобно использовать контакторы с напряжением катушки, равным коммутируемой нагрузке. По этой причине контакторы с катушками 220 или 380 вольт являются общими. Но если в цепях управления используются реле, датчики и другие элементы, рассчитанные на более низкое напряжение, вам придется выбирать контактор с соответствующим напряжением катушки.

Хороший контактор должен обеспечивать не только частое переключение в течение определенного периода времени, но и определенное количество отключений в течение всего периода работы. Это отвечает за такую ​​характеристику контактора, как износостойкость. С точки зрения переключения износостойкости устройство относится к одному из трех классов - A, B и B. Отношение к конкретному классу определяет гарантированное количество циклов включения / выключения. В этом случае класс «B» является самым низким, а класс «A» - самым высоким. Механическая износостойкость также гарантирует определенное количество рабочих циклов без ремонта или замены отдельных деталей. В этом случае при расчете механической износостойкости учитывается количество циклов включения и выключения без нагрузки. Поэтому лучше выбирать контактор по параметрам износостойкости с небольшим запасом. Обычно в трехфазных сетях используются контакторы с тремя рабочими полюсами и одним дополнительным. Последний используется в качестве блокирующего контакта для блокировки положения во включенном состоянии. Но в целом количество полюсов может варьироваться от одного до пяти. Все зависит от того, на какой ток (постоянный / переменный ток) и на сколько фаз (одна / три) рассчитан контактор. Также можно увеличить количество дополнительных контактов с помощью специальных префиксов. Это позволяет использовать контактор в более сложных процессах и цепях. Выбор климатической конструкции контактора во многом будет зависеть от условий эксплуатации. Если контактор необходимо поместить в защищенный корпус, уровень защиты IP20 будет достаточным или даже ниже. Но в неблагоприятных условиях контактор должен иметь степень защиты IP54 или IP65. Например, это относится к производственным помещениям с высоким уровнем пыли и влажности.

В дополнение к защите от влаги и пыли, было бы неплохо добавить защиту контактора от перегрузки. Ведь в базовой версии контактора, как правило, такой защиты нет. В этом случае вам следует рассмотреть возможность использования модуля защиты с тепловым реле. Однако это решение не является обязательным. Это в основном относится к контакторам, которые управляют активацией мощных электродвигателей.

Многие АВР выполнены механическим способом. Это означает что они используют аналоговый сигнал для считывания данных с сети. То есть они проверяют наличия электрического тока в сети, если по какой-то технической не исправности на первой, то есть основной линии, нет напряжения, то АВР с помощью контактора переключает на резервную линию питания.

У данных типов АВР есть существенные недоставки, которые влияют на надежность работы. Одним из них это залипание контактов в контакторе.  Следующая проблема, которая возникает это не долговечность самих устройств, так как возможно неправильная настройка автоматическое повторное включение, которое выполнено с помощью временных реле или из-за неверного подбора выключателя.

Но с развитием микроконтроллеров  появились и АВР, которые работают в группе с микроконтроллерами. Такое совместное применение приборов заменяют целый комплекс аппаратуры для нормального функционирования резервного ввода питания. Помимо этого микроконтроллером можно контролировать рабочую температуру, замерять напряжение на фазах и отсылать их на телефон и плюс он может заменить АПВ.

АВР под управлением микроконтроллера имеет несколько преимуществ:

1. В реальном времени можно контролировать напряжение на фазах.

2. Возможно, осуществить контроль температуры внешней окружающей среды.

3. Получать sms оповещение о переключении на резервное питание и обратно.

Такой тип АВР имеет очень большую цену по сравнению с обычными реле и контакторами.

Таким образом, в данной статье был приведен полный анализ технических особенностей контакторов для автоматического ввода резерва. Также были приведены преимущества применения микроконтроллеров для АВР.