Что такое контактор в электрике: для чего нужен, как подключить, принцип работы

Разное

Содержание

Электрический контактор – устройство и принцип работы

Главная страница » Электрический контактор – устройство и принцип работы

Электрический контактор (магнитный пускатель) – коммутационный прибор, по сути, представляющий собой реле больших размеров. Традиционно контактор используется для переключения тока, питающего электродвигатели либо иную нагрузку большой мощности. Нередко мощные электрические контакторы для электродвигателей и прочего оборудования, дополняются защитой от перегрузки по току и другим критериям. Для этого в конструкции прибора используются чувствительные биметаллические реле и блокировочные группы.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Исполнение электрических классических контакторов

Электрические классические контакторы – они же магнитные пускатели, обычно имеют группы контактов – основную и вспомогательную.

Контактные группы (чаще всего) находятся в нормально разомкнутом состоянии. Только при условии подачи напряжения питания на индукционную катушку прибора, контактные группы прибора изменяют своё состояние.

Три верхних клеммы основной группы служат для подключения входного трехфазного переменного тока, как правило, напряжением не менее 380 вольт. Эта контактная группа оснащена усиленными винтовыми зажимами под маркировкой «L1», «L2», «L3».

ТОСТ1 4Р 63А

Терминалы электрического контактораНазначения терминалов: 1 — подвод линейного напряжения; 2, 11 — выход под нагрузку; 3, 5 — питание катушки; 4, 6 — вспомогательный; 7 — чувствительность; 8, 9 — кнопки отключения и сброса вручную; 10 — вспомогательная группа

Вторая основная группа клемм, назначенная под питание нагрузки (электродвигателя или другой), расположена в нижней части конструкции прибора и также имеет винтовые зажимы, маркированные «T1», «T2», «T3».

Каждый прибор традиционно маркируется буквенно-цифровой комбинацией символов. Маркировка располагается на корпусе прибора и несёт базовую информацию об устройстве. Например:

А – 26 – 30 – 10

Здесь символом «А» обозначается серия устройства. Далее цифра «26» отмечает номинальный ток (26А) для нагрузки в виде асинхронного электродвигателя.

Цифра «30» обозначает число нормально открытых и нормально закрытых силовых контактов (соответственно 3 и 0). Цифра «10» указывает на число вспомогательных «NO» и «NC» контактов (1 и 0).

Назначение вспомогательной коммутации

Вспомогательные контакты часто используется в составе логической цепи реле или применяются в составе какой-либо другой части схемы управления нагрузкой. Типичное напряжение коммутации здесь 220В переменного тока.

CJX2-1810

Схема подключения контактораСхема подключения (классика): 1 — магнитный пускатель; 2 — токовое защитное реле; 3 — электродвигатель; 4 — кнопка «СТОП»; 5 — кнопка «ПУСК»; 6 — кнопка сброса аварии

Вспомогательные контактные группы могут иметь разную конфигурацию, в зависимости от модели прибора и производителя. Состояние контактов возможно как нормально закрытое, так и нормально открытое. Обычно имеет место комбинация состояний.

Терминальный набор вспомогательного интерфейса обычно рассчитан под номинальный ток существенно ниже, чем пропускают основные контакты.

Однако механизм вспомогательной группы действует в единой связке с главным механизмом коммутации электрического контактора.

Как правило, маркировка вспомогательных клемм выполняется цифровым кодом. Например, «13» и «14», «82» и «83» и т.п. К этой же категории в какой-то степени относятся и клеммы питания индуктивной катушки электромагнитной системы прибора.

Контактные клеммы питания катушки традиционно имеют маркер «А1» и «А2». На эти клеммы подводится напряжение управления электромагнитным механизмом, обычно по классической схеме (см. выше).

Дополнительный защитный модуль

Часто конструкцию электрического контактора дополняет защитный модуль. Есть конструкции электрических контакторов, где тепловое реле является неотъемлемой частью.

Правда, современные варианты электрических контакторов предусматривают, скорее, модульное наращивание.

TOCT1 2P 100A

Защитный модуль для контактораЗащитный модуль, часто используемый в паре с магнитным пускателем может иметь разную конфигурацию. Так выглядит один из классических вариантов для нагрузки относительно небольшой мощности

Биметаллическое реле перегрузки состоит из чувствительных к теплу элементов, соединенных последовательно с цепями питания двигателя.

Тепловые элементы располагаются в непосредственно близости от биметаллической полосы, которая используется в качестве рычага отключения.

Биметалл имеет плавную характеристику теплового расширения, поэтому изгибается с заданной скоростью при нагреве. В нормальных рабочих условиях выделяемого нагревательным элементом тепла недостаточно прогиба биметалла и отключения реле перегрузки.

Однако если ток в цепи питания электродвигателя повышается, биметаллический элемент прогревается больше и в конечном итоге воздействует механически на контакты реле.

Так осуществляется простейшая защита электродвигателя по току. После остывания биметалла, реле включают в рабочий режим вручную кнопкой сброса.

КОНТАКТОР АС

Схема работы защитного релеПринцип действия защиты: 1 — электромотор; 2 — тепловой элемент; 3 — биметаллическая пластина; 4 — механизм отсечки; 5 — тепловой поток; А, В — включение в схему

Реле перегрузки обычно работают по закону обратного отсчёта, когда время отключения уменьшается по мере увеличения тока. Эти защитные модули характеризуются классом отсечки.

Согласно классу отсечки определяется время, которое потребуется для срабатывания реле в состоянии перегрузки.

Наиболее распространёнными считаются контакторные релейные модули классов 5, 10, 20, 30. Соответственно значения: 5, 10, 20, 30 указывают на время срабатывания (5, 10, 20, 30 секунд). Класс 5, как правило, применяется на контакторах двигателей, требующих моментального отключения.

 

Электрические контакторы специального назначения

Управление электрическими цепями при больших значениях токов (до 5000А) осуществляется при помощи контакторов повышенной мощности. Также приборы специального исполнения используются для управления асинхронными двигателями с фазным ротором.

DIN-РЕЙКА

Контакторы специального назначенияСпециальное исполнение: 1 — верхний силовой коннектор; 2 — два основных коннектора с дугогасительной камерой; 3 — рама прибора; 4 — вывод под нагрузку; 5 — вспомогательные клеммы; 6 — рама для периферии; 7 — питание катушки; 8 — электромагнит

Параметр номинальной коммутируемой мощности для приборов такого типа достигает значения 1500 кВт. Рабочий ток может составлять 1520А при питающем напряжении 440 вольт.

Электрические контакторы серии R для управления цепями постоянного или переменного тока применяются там, где требуется:

  • распределение электрической энергии,
  • управление индукционными печами,
  • коммутация систем альтернативной энергетики,
  • поддержка работы оборудования гидроэлектростанций,
  • обслуживание объектов горнодобывающей промышленности.

Электрические специальные контакторы серий FOR, NOR, JOR, AMA, AME и другие, конечно же, уже не входят в группу магнитных пускателей. Однако работа механизмов переключения осуществляется на тех же принципах – благодаря магнитным или механическим защёлкам.

Прописные истины для магнитных пускателей на видео

Представленный ниже видеоролик подробно-визуально демонстрирует — как следует работать с такими приборами, какими являются электрические контакторы. Видеоматериал стоит рассматривать в качестве своего рода обучающего ресурса и рекомендовать к просмотру:


Для чего нужны контакторы? / Статьи и обзоры / Элек.ру

Электричество прочно вошло в нашу жизнь. Мы уже не представляем, как можно обходиться без него. Каждый день мы пользуемся электрическими приборами, включаем, отключаем их и не задумываемся, что происходит внутри приборов.

Все мы знаем, что необходимо использовать выключатель, чтобы зажегся свет. А если прибор работает в автоматическом режиме и должен самостоятельно включаться и выключаться, как, например, холодильник или кондиционер? Для дистанционного коммутирования или простым языком включения и отключения потребителей электричества, есть контакторы.

В быту контакторы мы не видим, поскольку контакторы являются составными частями различных приборов и только люди, которые профессионально занимаются электротехникой могут до них добраться. Основное использование контакторы нашли в профессиональной сфере — от тяжелого машиностроения до жилищно-коммунального хозяйства.

Все контакторы конструктивно похожи. Они состоят из подвижных и неподвижных контактов (подвижные контакты соединены с подвижной траверсой магнитной системы). Контактор управляется с помощью электромагнитной катушки. На катушку подаётся напряжение, возникает электромагнитное поле, которое преодолевая сопротивление пружины, притягивает подвижную часть магнитной системы вместе с закрепленными на ней подвижными контактами. Контакты смыкаются и потребитель подключается к электрической цепи.

Есть много серий (названий) контакторов. Каждая серия имеет свою специализацию. Среди них есть более универсальные серии, и узкоспециализированные, применяемые только в специальных случаях.

Основная последовательность номинальных токов контакторов компании EKF состоит из двух серий КМЭ PROxima и КТЭ PROxima и включает последовательность номинальных токов от 9 до 630А.

Контакторы КМЭ PROxima имеют ряд токов от 9 до 95А, управляются катушкой переменного тока, напряжением 230 или 400А — эти катушки идут в комплекте. Можно поменять катушки и получить контактор с катушками 24, 36, 110В переменного тока. Это достаточно универсальные контакторы — область их применений достаточно велика. Они могут применяться для управления трехфазными асинхронными двигателями, освещением, нагревательными установками и многим другим оборудованием, питаемым трехфазным током.

Если рассматривать массовость использования, то можно сказать, что до 90% всей вырабатываемой электрической энергией тратится в электродвигателях и 60% от этого количества в электродвигателях мощностью до 45кВт, которыми и управляют контакторы КМЭ PROxima. КМЭ PROxima — это самый массовый контактор. Технические характеристики КМЭ PROxima позволяют применять их и для освещения, где необходимо длительное время пропускать ток через контактор и использовать их для работы дискретной линии подачи в различных технологических процессах, где циклы включения-отключения могут достигать 2400 в час. Очень часто возникает необходимость в управлении единичным электрическим приводом. Это такие установки как местная вентиляция, различного вида ворота, не сложные насосы. В таких случаях кроме функции запуска и остановки необходимо защитить двигатель. Для этого используют пускатель. Пускатель — это контактор с тепловым реле. Контактор коммутирует электрическую цепь, а тепловое реле защищает электродвигатель от перегрузки, обрыва фазы и в конечном итоге от выхода из строя электродвигателя. Принцип действия теплового реле основан на разном коэффициенте расширения металлов при нагреве. Два таких металла объединяют в одну пластину. При нагреве такая пластина изгибается в строго определённую сторону и её изгиб зависит от величины нагрева. В тепловом реле через такую пластину проходит ток, и если ток выше допустимого, то биметаллическая пластина изгибается и, нажимая на рычаг отключает контакт, через который проходит питание контактора и контактор отключается.

В номенклатуре EKF имеются пускатели в корпусе КМЭ с РТЭ IP65 EKF PROxima с индикацией работы или без. Данные пускатели имеют кнопки «пуск» «стоп». Индикация необходима, когда управляемое оборудование находится далеко и визуально невозможно определить работает ли оно.

Второй по массовости контактор — это контактор КТЭ PROxima. Он рассчитан для работы с токами от 115 до 630А и катушкой управления 230, 400В. Поскольку коммутируемые токи значительно отличаются от токов КМЭ PROxima, то и КТЭ PROxima по внешнему виду массивнее и больше своего «младшего брата». Разница во внешнем виде обусловлена необходимостью применения больших поперечных сечений токоведущих частей, большей площади контакта главных контактов.

Применение контакторов КТЭ PROxima аналогично применению контакторов КМЭ, только коммутируемые токи значительно больше, однако есть и различие. КТЭ PROxima применяется в различного вида подъёмных механизмах — электрических кранах, кран-балках, тельферных подъемниках. В этих механизмах контакторы работают в особо тяжелых условиях. Пуск затруднен наличием нагрузки на подъёмном механизме, да и остановку крана зачастую производят подключением противотока, когда двигатель работает против движения груза, тем самым тормозя его. В такие моменты особая нагрузка ложиться на контактор — токи перегрузки достигают 10 — 12 номинальных токов контактора, но КТЭ PROxima рассчитан на работу в таких условиях, поэтому это вторая по массовости крупа контакторов, в силу распространённости электродвигателей мощностью свыше 45кВт.

В номенклатуре EKF есть миниконтактор МКЭ PROxima. Они рассчитаны на токи 6-16А, с катушкой управления 24, 230, 400В и дополняют собой контакторы КМЭ PROxima. Там, где есть ограничение по объему, там применяют миниконтакторы МКЭ PROxima — это такие приборы, как кондиционеры, холодильники, другие устройства с минимизированным рабочим пространством. Миниконтакторы могут быть установлены в пластиковые боксы совместно с модульным оборудованием и поэтому могут применяться в управлении теплыми полами, вентиляционными установками и многими другими трехфазными нагрузками.

Специально для применения совместно с модульным оборудованием в номенклатуре EKF имеется модульный контактор КМ PROxima. КМ PROxima рассчитан на работу с токами 16-63А и катушкой 230В переменного тока. Этот контактор отличается от других не только модульным исполнением корпуса, но и разнообразием программ коммутации. У него есть и два, и три и четыре главных контакта, которые могут быть как нормально открытыми, так и нормально закрытыми и различными смешанными вариантами.

Такое разнообразие коммутационных программ обусловило широкие возможности применения контакторов КМ PROxima. Это и управление маломощными двигателями, и управление освещением, включение различного коммунального оборудования — от электрических котлов до вентиляции. То есть их применяют и в промышленности и в домохозяйствах.

Контакторы КМЭп PROxima — это узкоспециализированный контактор с номинальными токами 9-95А. Катушка контактора рассчитана на работу с постоянным током напряжением 24, 110,220В. Его применение обусловлено наличием отдельных систем управления ответственных производственных процессов, которые используют постоянный ток и могут быть защищены от пропадания напряжения. Например, в московском метро система управления построена на постоянном токе напряжением 110В. Таким образом, в московском метро все контакторы работают на постоянном токе.

В 2015 году компания EKF ввела бюджетные линейки основных контакторов КМЭ Basic, и ПМ12 Basic. Основное их отличие в работоспособности. Контакторы серии Basic имеют работоспособность на 20% ниже, чем аналогичные контакторы PROxima, но и цена контакторов Basic ниже на 15% контакторов PROxima.

КМЭ Basic рассчитаны на токи от 9 до 95А. Имеют катушки управления 230, 400В. Они отличаются внешним видом от КМЭ PROxima — контактор выполнен в корпусе черного цвета. Здесь применён пластик прошлого поколения, тогда как КМЭ PROxima имеет серый корпус с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Применение контакторов КМЭ Basic возможно в оборудовании, которое имеет достаточно длинные циклы включения-отключения — это различные ворота, местная вентиляция и другое оборудование, не требующее частых включений.

ПМ12 Basic рассчитаны на токи от 63 до 1000А, катушки управления 230, 400В. ПМ12 Basic имеют конструктив контакторов, который разрабатывался в середине прошлого века. Коммутационной износостойкостью они значительно уступают контакторам КТЭ PROxima. Контактор полностью соответствует сопроводительной документации и находит своё применение в оборудовании, где частота коммутаций не велика.

Мы рассмотрели всё предложение контакторов компании EKF. У нас максимально расширенная линейка контакторов и любой потребитель сможет найти у нас тот продукт, который ему нужен, как по техническим характеристикам, так и по ценовому диапазону.

назначение и виды, устройство, принцип действия и схема подключения

Магнитный пускатель, или электромагнитный контактор, это коммутационный аппарат, коммутирующий мощные потоки постоянного и переменного тока. Его роль — систематическое включение и отключение источников электричества.

magnitniy-puskatel

Назначение и устройство

Магнитные пускатели встраиваются в электрические цепи для удаленного пуска, остановки и обеспечения защиты электрооборудования, электродвигателей. В основе работы лежит использование принципа действия электромагнитной индукции.

Основой конструкции являются тепловое реле и контактор, объединенные в одно устройство. Такое устройство способно работать в том числе и в трехфазной сети.

Подобные устройства постепенно вытесняются с рынка контакторами. Они по своим конструктивным и техническим характеристикам ничем не отличаются от пускателей, и различить их возможно только по названию.

Между собой они отличаются напряжением питания магнитной катушки. Оно бывает 24, 36, 42, 110, 220, 380 Вт переменного тока. Устройства выпускают с катушкой для постоянного тока. Их использование в сети переменного тока тоже возможно, для чего нужен выпрямитель.

Конструкцию пускателя принято делить на верхнюю и нижнюю часть. В верхней части находится подвижная система контактов, совмещенная с дугогасительной камерой. Также здесь размещается подвижная часть электромагнита, механически соединенная с силовыми контактами. Все это составляет подвижную контактную схему.

В нижней части находится катушка, вторая половина электромагнита и возвратная пружина. Возвратная пружина возвращает верхнюю половину в первоначальное состояние после обесточивания катушки. Так происходит разрыв контактов пускателя.

Контакторы бывают:

  1. Нормально замкнутые. Контакты замкнуты, и питание подается постоянно, отключение происходит только после срабатывания пускателя.
  2. Нормально разомкнутые. Контакты замкнуты, и питание подается, пока работает пускатель.

Наиболее часто встречается второй вариант.

Принцип работы

Принцип действия магнитного пускателя основывается на явлении электромагнитной индукции. Если через катушку ток не проходит, значит, магнитное поле в ней отсутствует. Это приводит к тому, что пружина механически отталкивает подвижные контакты. Как только питание катушки восстановлено, в ней возникают магнитные потоки, сжимающие пружину и притягивающие якорь к неподвижно закрепленной части магнитопровода.

Так как работает пускатель только под воздействием электромагнитной индукции, размыкание контактов происходит при перебоях с электричеством и при снижении напряжения в сети больше чем на 60% от номинального показателя. Когда напряжение вновь восстановлено, контактор не включается самостоятельно. Для его активации потребуется нажатие кнопки «Пуск».

При необходимости изменения направления вращения асинхронного двигателя применяются реверсивные устройства. Реверс происходит благодаря 2 контакторам, активирующимся по очереди. При одномоментном включении контакторов происходит короткое замыкание. Для исключения таких ситуаций в конструкцию входит специальная блокировка.

Разновидности и типы

Пускатели, изготавливаемые по российским стандартам, разделяют на 7 групп в зависимости от номинальной нагрузки. Нулевая группа выдерживает нагрузку в 6,3 A, седьмая группа — 160 A.

Об этом необходимо помнить при выборе магнитных пускателей.

Классификация зарубежных аналогов может отличаться от принятой в России.

Необходимо руководствоваться типом исполнения:

  1. Открытые. Подходят для установки в закрытых шкафах или местах, изолированных от пыли.
  2. Закрытые. Устанавливаются отдельно, в помещениях без пыли.
  3. Пылебрызгонепроницаемые. Возможна установка в любом месте, в том числе и вне помещений. Основное условие — установка козырька, защищающего от солнечных лучей и дождя.

kontaktoryi-i-magnitnyie-puskateli-etal

По типам пускатель электромагнитный можно подобрать по следующим параметрам:

  1. Стандартные версии, в которых подается напряжение на пускатель с дальнейшим притягиванием сердечника и активацией контактов. В этом случае в зависимости от того, нормально замкнутый или нормально разомкнутый это пускатель, происходит включение либо отключение электрооборудования.
  2. Реверсивные модификации. Такое устройство представляет собой реверс с электромагнитами. Такая конструкция позволяет исключить одновременное включение 2 устройств.

В маркировке магнитного пускателя зашифрованы его технические характеристики. Обозначение размещено на корпусе и может содержать следующие значения:

  1. Серия прибора.
  2. Номинальный ток, обозначение которого вписано диапазоном значений.
  3. Наличие и конструкция теплового реле. Существует 7 степеней.
  4. Степень защиты и кнопки управления. Всего существует 6 позиций.
  5. Наличие дополнительных контактов и их разновидности.
  6. Соответствие креплений стандартным монтажным рамкам.
  7. Климатическое соответствие.
  8. Варианты размещения
  9. Износостойкость.

Существует несколько вариантов установки магнитных контакторов в системах управления, начиная с самого простого управления электродвигателями и заканчивая установкой с удержанием кнопки контактов, или реверсов.

Схема подключения на 220 в

Любая электрическая схема подключения содержит 2 цепи, в том числе и для однофазной сети. Первая — силовая, через которую осуществляется подача питания. Вторая — сигнальная. С ее помощью происходит контроль работы устройства.

Соединенные контактор, тепловое реле и кнопки управления составляют единое устройство, которое отмечается как магнитный пускатель на схеме. Он обеспечивает надлежащее функционирование и безопасность электродвигателей при различных режимах функционирования.

Контакты для подключения питания устройства размещаются в верхней части корпуса. Они обозначаются A1 и A2. Так, для 220 В катушки подается 220 В напряжения. Порядок подключения «ноля» и «фазы» роли не играет.

На нижней части корпуса находятся несколько контактов с отметками L1, L2, L3. К ним подключается источник питания для нагрузки. Постоянный он или переменный — не важно, главное — ограничение в 220 В. Снимается напряжение с контактов T1, T2, T3.

magnitniy-puskatel shema

Схема подключения на 380 в

Стандартная схема используется в тех случаях, когда необходим запуск двигателя. Управление осуществляется при помощи кнопок «Пуск» и «Стоп». Вместо двигателя через магнитные пускатели может быть подключена любая нагрузка.

В случае питания от трехфазной сети в силовую часть входит:

  1. Трехполюсный автоматический выключатель.
  2. Три пары силовых контактов.
  3. Трехфазный асинхронный электродвигатель.

Цепь управления питается от первой фазы. В нее же включены кнопки «Пуск» и «Стоп», катушка и подключенный параллельно кнопке «Пуск» вспомогательный контакт.

При нажатии на кнопку «Пуск» на катушку попадает первая фаза. После этого пускатель срабатывает, и все контакты замыкаются. Напряжение проходит на нижние силовые контакты и по ним поступает на электродвигатель.

Схема может отличаться в зависимости от номинального напряжения катушки и напряжения используемой питающей сети.

Подключение через кнопочный пост

Схема, подключающая магнитные пускатели через кнопочный пост, предусматривает использование аналогового переходника. Блоки контактов бывают на 3 или 4 выхода. При присоединении необходимо определить направленность катода. Затем через переключатель подсоединяют контакты. Для этого используют триггер двухканального вида.

Если подключать устройство с автоматическими переключателями, то для них используют электронный регулятор. Блоки при этом могут находиться на контроллере. Чаще всего встречаются устройства с широкополосными разъемами.

Чем отличается контактор от магнитного пускателя?


Оба устройства относят к категории коммутационных. Они подходят для случаев, когда нужно дистанционно управлять силовыми цепями. Приборы помогают подключать, останавливать и отключать электрические механизмы большой мощности и некоторое бытовое оборудование. Чаще всего их используют для электрических двигателей. И пускатель, и контактор – это гаранты бесперебойной работы сети. Безопасность обеспечивается и для оборудования, и для пользователя.


Подробнее об определении.


Для начала нужно понять суть каждого из рассматриваемых устройств.


Контактор – это блок, внутри которого несколько контактных групп быстрого действия. Его можно использовать и как самостоятельное устройство, и в комплексе с другим оборудованием (системами управления и защиты электрических объектов). Контактор может использоваться для частых включений и отключений оборудования (до 6000 за один сеанс). За размыкание и замыкание цепи отвечают магнитные приводы, которые и запускают остальные элементы прибора. Нужно отметить, что разрыв цепи происходит не в одном, а в нескольких местах.


Магнитные пускатели – это так же контакторы, но усовершенствованные. Они могут работать с постоянным и переменным током больших мощностей. Их главные функции такие же, как и у контакторов – включать и отключать оборудование, работать с электрическими силовыми цепями. Но помимо этого они могут запускать двигатель, проводить реверсирование током, останавливать 3-х фазный асинхронный мотор. Устройства можно дополнить тепловым реле или дополнительными контактами, чтобы расширить функциональные возможности.


Что между ними общего?


В принципе, из описанного выше легко выделяется главное сходство – управление силовыми цепями. Оба механизма производят включение и остановку электрических двигателей (или другого мощного оборудования), а также при реостатном пуске используются для ввода/вывода ступеней сопротивлений.


Следующее сходство касается комплектации. Помимо силовых контактов есть еще дополнительные, которые предназначены для цепи управления. Пара нормально замкнутых и нормально разомкнутых контактов. И пускатель, и контактор могут применяться как самостоятельно, так и в комплексе с другими устройствами.


Основные различия.


Различаются механизмы сразу по нескольким параметрам, на которых стоит остановиться подробнее.


Габариты.


Контакторы – довольно увесистые блоки. Они занимают много места и поднять такое устройство не то, чтобы сложно, но нужно приложить усилия. В ладошке такой механизм точно не поместится. А вот магнитные пускатели – это малогабаритный вариант. Они более аккуратны и меньше весят. Это легко заметить и невооруженным глазом. Даже при одинаковом номинальном токе, например в 100 ампер (наиболее часто используемый), механизмы будут значительно отличаться.


И следует знать, что маленьких контакторов не выпускают. Если нужно коммутировать силовые цепи малой мощности, нужно приобрести пускатель. Обычно для таких целей выпускают варианты с номиналом в 10 ампер.


Комплектация.


Монтаж контактора производят в закрытом помещении на специальном щитке. Почему? Все просто: защитный кожух или другое покрытие не предусмотрено. Взглянув на устройство можно сразу заметить открытые силовые контакты и дугогасительные камеры. Конечно, любое механическое повреждение скажется на работе контактора.


Магнитный пускатель защищен пластиковым корпусом. Поэтому его можно устанавливать и в закрытом помещении, и на улице. Прибору не страшны атмосферные осадки. А если он оснащен дополнительным металлическим кожухом, то никакие повреждения не выведут его из строя. Правда есть один недостаток. У пускателей нет мощных камер дугогашения. Поэтому для частых коммутаций в силовых цепях с большим номинальным током их нельзя использовать.


Назначение.


Контактор может работать с любыми цепями переменного и постоянного тока. У него несколько полюсов (от двух до четырех), которые позволяют легко управлять мощными приборами. А вот у пускателя всего три пары контактов. А те, что предназначены для управления, только удерживают устройство во включенном состоянии. Поэтому этот механизм используют, в основном, для запуска трехфазного асинхронного мотора. Но также пускатели могут подавать питание на осветительные приборы, обогреватели, электроприемники и похожее оборудование.


Защищенность.


Выше уже упоминался этот параметр. У магнитных пускателей пластиковый или металлический корпус (а иногда оба варианта), поэтому они могут устанавливаться в любом помещении. Они переносят повышенную влажность, холод и высокие температуры. Чего нельзя сказать о контакторах, для которых место монтажа нужно выбирать тщательнее. Конечно, обычная пыль не выведет устройство из строя, а вот влажность может этому способствовать.


Есть некоторые нюансы, которые касаются непосредственно монтажа. С пускателем справиться легче, поскольку он проще в комплектации и меньше в габаритах. Для установки не нужны щиты или другие дополнительные элементы.


Вывод.


Оба оборудования прекрасно справляются со своей задачей – управлением силовыми цепями. При выборе нужно отталкиваться от того, какая у сети мощность. Кроме того, контакторы постоянно совершенствуются, поэтому могут использоваться для любых задач. А вот магнитные пускатели редко модифицируют. На современном рынке первые практически вытеснили вторые.

Контакторы и пускатели — расшифровка обозначений. Технические характеристики Шнайдер Электрик и ИЭК.

Контактор – это одна из разновидностей электромагнитного реле.

Он имеет в своей конструкции катушку, при подаче напряжения на которую, происходит втягивание сердечника, после чего собственно и замыкаются контакты.

Разница между контактором и магнитным пускателем

Многие путают контакторы с пускателями. Чем же они отличаются между собой?

Контактор по сути, это одиночное устройство, предназначенное для замыкания и размыкания электрических цепей. А пускатель представляет собой некое комплексное устройство, выполняющее ту же функцию, но с дополнительными элементами в своей схеме.

Например, различные виды защит или пусковые кнопки.

Большой проблемы нет, в том что многие применяют эти термины по-другому.

Главное понимать функциональность каждого оборудования.

Что означают сокращенные названия пускателей

Ниже приведены расшифровки условных обозначений и наименований популярных марок пускателей и контакторов ПМЛ, КМЭ, ПАЕ, ПМА.

По ним можно узнать, что означают те или иные цифробуквенные обозначения и как они расшифровываются.

Получается, что только из одного названия можно понять:

  • что это за изделие
  • какая у него функциональность
  • какие дополнительные возможности он в себе несет

Чтобы ознакомиться с каждым типом пускателя нажмите на соответствующую вкладку.

Однако помимо названия, очень много информации содержится на самом корпусе контактора.

Рассмотрим на примере двух изделий от IEK КМИ и Schneider Electric LC1D25 какие же надписи и обозначения наносят производители на корпуса, как они расшифровываются и что обозначают.

Технические характеристики на самом контакторе

Начнем с контактора от Шнайдер Электрик. На боковой грани указывается максимально возможная подключаемая к контактору мощность в лошадиных силах (HP — horsepower). Зависит данная мощность от питающего напряжения.

В ряде стран, лошадиные силы до сих пор применяются, хотя и есть рекомендации международной организации по метрологии о том, чтобы лошадиную силу исключить из употребления.

Далее указываются общие рекомендации по выбору автоматических выключателей или предохранителей.

  • надпись CB – Circuit Breaker относится к автоматам
  • Fuse – к предохранителям

Обязательно прописывается максимальное рабочее напряжение (а.с. max).

Cont. current – это длительный номинальный ток при категории нагрузки АС1.

Если говорить упрощенно, то категория АС1 – это нагрузка типа утюг или обыкновенный нагреватель.

AWG 6-14 Cu – показывает сечение проводов, которые можно подключать к контактам.

Измерение идет в западных единицах. Для того, чтобы узнать аналог нашего сечения в мм2, потребуется воспользоваться таблицей перевода AWG в мм2.Torque 20lb.in – момент усилия, с которым допускается затягивать клеммы.

Более точные цифры в привычных единицах измерения, можно также найти в технических данных на сайте производителя, либо воспользоваться вот здесь специальной программой конвертером lb-in в Nm (ньютон-метры).

Lb-in расшифровывается как фунт на квадратный дюйм.

Качественные контакторы всегда имеют надписи о наличии сертификатов, которым соответствует данный механизм.

Ith-40А – условный тепловой ток в открытом исполнении. Проще говоря, это тот ток, который может через себя пропустить контактор при нормальных условиях окружающей среды.

Ui=690V – номинальное напряжение изоляции изделия.

IEC/EN 60947-4-1 – соответствие пускателя данному стандарту. ГОСТ Р50030.4.1-2012 – это наш модифицированный аналог этого стандарта.

Uimp=6kV – допустимое импульсное перенапряжение.

В отдельной табличке указываются возможные подключаемые к контактору мощности, в зависимости от питающего напряжения. 

Мощности прописываются уже в киловаттах. У некоторых может возникнуть вопрос, почему такая разница в зависимости от напряжения.

Объясняется это просто. По большому счету, контактору все равно на какое напряжение рассчитана нагрузка. Самое главное, это величина тока, протекающего через его контакты.

Например, у вас есть напряжение 100В и ток 10А. Нагрузка в этом случае будет 1кВт.

А если напряжение будет в 2 раза больше, т.е. 200В, то при подключении той же нагрузки в 1кВт, через изделие будет течь ток в 2 раза меньше I=5А.

Поэтому, чем ниже напряжение, тем меньшей мощности нагрузку можно подключить к контактору. При этом, всегда обращайте внимание, для какого типа нагрузки указаны данные.

Например в данной случае, мощности указаны для нагрузки AC3. Образец такой нагрузки – асинхронный двигатель.

JIS C8201-4-1 – это японский промышленный стандарт. Соответственно, здесь также прописывается возможные подключаемые к контактору мощности, в зависимости от питающего напряжения по данному стандарту. 

Почему прописывается такой большой и странный набор напряжений? Потому что в различных странах разные стандарты, которые и определяют уровни силовых напряжений.

Например, в Японии в обычной розетке 100 вольт. А для мощных нагрузок применяется уже 200В.

Надписи контактов

Переходим к надписям на лицевой панели пускателя=контактора.

А1 и А2 – это точки подключения катушки управления.

Сами клеммы маркируются двумя альтернативными способами:

  • числовая последовательность 1-2-3-4-5-6
  • буквенно цифровая. Сверху L1-L2-L3. Снизу T1-T2-T3.

Вспомогательные контакты маркируются в соответствии со стандартами. Есть один нюанс, о котором не все знают.

Нормально открытые и закрытые контакты

Первая цифра обозначения – это порядковый номер контакта. А вторая цифра – это функция контакта.

Например, сверху можно увидеть надписи 13-21. Снизу 14-22.

То есть, первые цифры 1-2 это порядковый номер контакта. Слева идет один вспомогательный контакт, справа второй.

А вторая цифра – это функция. Число 1-2 – это общий провод или часть нормально закрытого контакта цепи.

Число 3-4 это часть нормально открытого контакта. То есть по номерам, не раскручивая и не прозванивая механизм, не изучая его схему в паспорте, можно сразу понять, что 13-14 является нормально открытым контактом №1 (NO – normal open).

А 21-22 – нормально закрытый контакт №2 (NC – normal closed).

Все другие привычные нам электромагнитные реле, имеют такую же маркировку, облегчающую визуальное понимание функциональности устройства. Вот пример другого реле и обозначение его контактов.

Вам не нужно искать документацию на него, чтобы понять как здесь подключаться или какую функцию несет тот или иной винтовой зажим.

На корпусе также обязательно прописывается напряжение катушки, которая управляет пускателем.

Буква М7 (или другая) – это определение типа катушки в заказном номере.

Например, если у вас в контакторе марки LC1D25 сгорит катушка, вам достаточно будет при заказе указать напряжение и ее номер М7. Вы точно будете знать, что придет именно то изделие, и того размера, которое необходимо.

Еще один важный момент, на который стоит обратить внимание – это возможность использования разных типов проводов в клеммах. Если площадки будут медными, это означает, что применять алюминиевые провода недопустимо. 

Сечение и типы подключаемых проводов указываются в технической документации.

С контактором IEK все гораздо проще. Его маркировка построена практически по такому же принципу.

Цифро-буквенное обозначение рабочих клемм:

Двойная маркировка вспомогательных контактов: 13-14

  • первая группа (первые цифры 1-1)
  • с нормально открытым контактом (вторые цифры 3-4)

Для российского рынка может быть и сокращенное обозначение “НО” – нормально открытый.

Сбоку прописывается напряжение катушки 230В (50Гц). И другие технические параметры.

КМИ – 10910 – его заказной номер

АС-3 In=9А и АС1 In=25А – возможно подключаемая нагрузка, для различных категорий.

Также указываются мощности подключаемой нагрузки в зависимости от их напряжения питания. 

Может быть изображена даже условная схема контактора со всеми его контактами (рабочими и вспомогательными).

Внизу прописывается нормативный документ, которому соответствует данное изделие – ГОСТ Р50030.4.1

Статьи по теме

Контакторы и магнитные пускатели: сходства, различия

Контакторы и магнитные пускатели — электротехнические приспособления, являющиеся немаловажными составляющими электрических сетей. Они предназначаются для связи между цепями силового типа и для цепей управления. Зачастую, специалисты по наладке оборудования, не всегда могут дать обоснованный ответ, чем отличается контактор от магнитного пускателя. Оба выполняют перечень схожих назначений, но все же различия между ними существуют, так как, каждый из них, обладает своеобразными функциями и особенностями.

Контакторы

Контактор — двухпозиционное устройство электромагнитного принципа, выполняющее дистанционное воздействие на включение и выключение электрических силовых цепей, в условиях обычного режима работы.

Контакторы

Принцип работы

Контакторы состоят из проводных катушек, в которых расположены сердечники, присоединенные к контактам замыкания (размыкания). Контакты замыкают (размыкают) цепь, которая пропускает ток. Медный (стальной) каркас упрочняет катушку и создает условия для охлаждения элементов.

Принцип работы контакторов заложен в двух действиях противоположного характера. На катушку поступает напряжение, вследствие чего, создается магнитный импульс, и подвижная часть сердечника начинает движение в сторону неподвижной части, и замыкает цепь, благодаря чему, в цепи появляется ток и включается электрооборудование. Когда подача энергии прекращается, сердечник, при помощи пружинной системы, возвращается в разомкнутое положение, что приводит к размыканию цепи и отключению оборудования.

Контакторы 2

Включаются и выключаются контакторы благодаря двум кнопкам «Пуск» и «Стоп» на панели кнопочного устройства. Замыкание контактов кнопки «Пуск» запускает процесс, описанный чуть выше, который приводит к замыканию силовых контактов и те остаются в замкнутом положении, даже после возврата кнопки в исходное положение. Такой эффект достигается, благодаря наличию, вспомогательных блок-контактов.

Системные цепи, имеют принципиальные отличия. Питание, поступающее на катушку, приходит с цепи управление, где ток не превышает 230 В. А цепь, которую замыкают контакты, называется силовой, так как она проводит ток, с силой, превышающей силу тока в цепи управления.

Область применения

Данные устройства, коммутируют цепи реактивной мощности и применяются в управлении электрическими двигателями, имеющими высокую мощность, а так же, в области инфраструктуры электрического транспорта.

Магнитные пускатели

Магнитный пускатель — низковольтный аппарат комбинированного типа и электромагнитного принципа, который производит запуск электродвигателей, обеспечивает их непрерывное вращение, отключает от электропитания, защищает, выполняет реверсивные функции.

Магнитные пускатели

Принцип работы

Данный прибор, состоит из основной части, для стационарного крепления, катушки, якоря, который передвигается по направляющим механизма, пружинного механизма, стационарных и подвижных контактов и корпуса. Самые простые пускатели, предстают в виде коробки, оборудованной кнопкой и клеммами, для присоединения к силовым цепям и стационарным контактам.

Принцип действия, заключается в том, что, когда ток попадает на катушку пускателя, он срабатывает по принципу электромагнита. Под воздействием магнитного поля, якорь притягивается к сердечнику, вследствие чего происходит замыкание контактного мостика, и запускается электрооборудование. Нижнее положение якоря, влияет на работу всего прибора. В данном положении, должно быть надежное сцепление контактов, так как данная составляющая играет роль прочного соединения входных и выходных электрических проводов, в момент срабатывания схемы.

Магнитные пускатели 2

Отсутствие тока, влечет за собой, исчезновение магнитного поля вокруг катушки. Это приводит к отбрасыванию якоря вверх за счет энергии пружин, контактный мостик, находящийся на подвижной части, обеспечивает разрыв силовой цепи, что приводит к отключению питания и оборудования. В данной системе, тоже есть наличие, вспомогательных блок-контактов.

Исправность магнитных пускателей, можно проверять вручную. Если устройство исправно, то, при нажатии на якорь, должно ощущаться сопротивление от сжатия пружин. Такое ручное управление допустимо только для проверок и не применяется во время рабочего процесса.

Область применения

Основная сфера использования магнитных пускателей — запуск, остановка и реверс электрических двигателей асинхронного типа. А, так как эти устройства достаточно неприхотливы и защищены от воздействия окружающей среды, то их устанавливают для дистанционного управления осветительным оборудованием, компрессорными установками, насосами, кранами, электропечами, конвейерами, кондиционерами.

Отличия контакторов от магнитных пускателей

Габариты, конструктивные особенности и защищенность

В состав контактора входит пара силовых контактов и объемные камеры для дугового гашения, что делает это устройство достаточно тяжелым и большим. По этим причинам, он не оборудуется корпусом, что делает его опасным для посторонних лиц и незащищенным от влаги. Поэтому, они монтируются в специальных местах, коими являются специализированные щиты или электрические шкафы. Имеют от 1 до 5 полюсов.

Магнитный пускатель, в отличие от контактора, имеет пластиковый корпус и трех — парные силовые провода, не имеет камер для дугового гашения. Корпус делает его безопасным и защищенным от влаги и позволяет использовать пускатели, даже под открытым небом, но отсутствие камер защиты от дуговых зарядов, не позволяет его использование в цепях с высокими мощностями и множественными коммутациями.

Магнитные пускатели 3

Производственный фактор

Важно знать, что слаботочные контакторы не выпускаются, а значит в слаботочных цепях, возможно, устанавливать только магнитные пускатели. Именно это обстоятельство, позволяет пускателям держаться на плаву в рыночном сегменте данной сферы.

Назначение устройств

Несмотря на то, что пускатели отлично подходят для большинства электрических приборов, основным его назначением, являются трехфазные двигатели переменного тока. Пускатель выполняет функцию их запуска и отключения, а также предотвращает непроизвольный пуск. В принципе, пускатель обладает достаточно узконаправленной значимостью. Используются в сетях с напряжением до 380 В.

Контактор, в свою очередь, коммутирует, абсолютно все виды электрических цепей и применяется в конструкции сложносоставных схем, что делает его, практически универсальным. Мощные электродвигатели, цепи компенсации реактивной мощности и иные области электротехники, где присутствуют частые запуски и большие нагрузки, вот основные сферы применения контакторов. Используются в сетях с напряжением до 660 В.

Необходимые действия при эксплуатации контакторов и магнитных пускателей

  1. Перед установкой приборов, необходимо убрать смазку с рабочих поверхностей и проверить состояние, каждого электрического соединения и проверить, правильность регулировки устройств.
  2. Необходимо регулярно проверять состояние контактной группы, периодически осматривая после 50 000 срабатываний или после каждого отключения тока в аварийном режиме. Магнитные пускатели 4
  3. Выполняя зачистку поверхности контактов, главное сохранять их первоначальную форму.
  4. Проверять расположение разрывных контактов, относительно друг друга. В помощь будет копировальная бумага.
  5. У контакторов, с несколькими полюсами, проверяется одновременное замыкание контактов всех полюсов.
  6. Необходимо проводить проверку на исправность механической блокировки.
  7. Постоянно проверять зазор между контактами. Заменяются они, когда первоначальная толщина уменьшается на 50%, а у контактов с накладками на 80%.Магнитные пускатели 5

Заново установленные контакты, должны соприкасаться по линии, длина которой по сумме, ровняется 75% и более, ширине подвижного контакта. Допускается контактное смещение, не более 1 мм по ширине.

Основные поломки контакторов и магнитных пускателей, и их причины

Выход из строя управляющей катушки

Причины:

  • было подано напряжение, от электрической сети, не соответствующее рекомендациям. То есть, была установлена катушка под напряжение 220 вольт, а напряжение подсоединяемой сети, составляло 380 вольт;
  • подача тока на катушку, у контактов которой, образовалась перемычка. Итог — короткое замыкание и сгоревшие контакты катушки;
  • межвитковое замыкание, вследствие естественного старения изоляции на медной обмотке катушки;
  • превышенные рабочие температуры.

Катушка

Сгорание главных контактов

Причины:

  • неправильный расчёт параметров нагрузки на пускатель.
  • подключение устройства, с двумя силовыми и одним дополнительным контактом, к трёхфазной нагрузке. Дополнительный контакт не рассчитан на номинальную силу тока выше 10 А, вследствие чего, происходит сгорание более слабого звена;Контакты
  • низкое напряжение на катушке, вследствие чего, возникает недостаток мощности вырабатываемой силы, необходимой для сцепления главных контактов. Причина такого недостатка, кроется в разной жесткости возвратных пружин, когда возникает дребезг и уменьшается постоянство и площадь сцепления контактов.
  • в процессе длительного срока работы, по причине воздействия, создаваемого вибрацией, ослабевает крепление проводников с контактными выводами. Уменьшение площади смыкания контактов, влечет за собой местный перегрев, что выводит контакты из строя.

Видео по теме

Хорошая реклама


 

Контактор: устройство, назначение, принцип работы

Модульный контактор – это электрический электромагнитный аппарат, в котором управление осуществляется в дистанционном режиме. По назначению это коммутационный прибор (используется для включения и выключения тока в электрической цепи). Контактор может включать от одного до четырех полюсов других контактов, а также использовать сети переменного и постоянного тока (зависит от вида: электромагнитный, электропневматический, пневматический, запираемый). Чаще всего применяют данный аппарат для управления мощными электродвигателями. Т.к. он относится к электромагнитным устройствам, то сила для смыкания и размыкания контактов создаётся электромагнитом. В этой статье мы постараемся подробно рассмотреть принцип работы, назначение и устройство контактора.

Где и зачем применяется

Чаще всего используют модульный контактор при управлении и коммутации отопительного насоса и других разных устройств (к примеру, в системах вентиляции). Популярными и востребованными они стали при сборке щитов в квартире и различных системах автоматики. Например, управление светом, скважинным насосом, схема автоматического включения резерва и так далее. Почему? Потому что контактор превосходно вписывается с другими модульными устройствами, при этом, не нарушая эргономику в щите. Убедиться в этом вы можете, просмотрев наглядный пример на фото:

Щиток в квартире фото

Стоит помнить, что сетевое напряжение должно быть не больше 380 Вольт при частоте 50 Гц. Но, не смотря на это, контактор может работать при высоких мощностях. Есть еще несколько плюсов данного прибора. Такие как практически полное отсутствие шума и вибрации, что довольно-таки положительно сказывается при их применении не только в домашнем щитке, но и в общественных местах (больница, квартира, школы, институты и так далее), так как другие коммутационные приспособления слишком восприимчивы к сильной вибрации.

Кстати, размер имеет значение. Ведь небольшой размер модульного контактора позволяет устанавливать его на din-рейку. В конструкции предусмотрены дугогасительные камеры для гашения дуги, которая возникает в процессе изменения нагрузки тока. Кроме того, бывают контакторы однофазные и трехфазные, что позволяет при этом подключиться к любой сети.

Более подробно узнать о модульных контакторах вы можете, просмотрев данное видео:

Обзор аппарата

Конструкция контактора

Чтобы понимать принцип действия контактора, необходимо изучить его строение. Ведь сам аппарат состоит из нескольких частей. Начнем с катушки. Она нужна для создания магнитного тока. Если катушка ещё и дроссель, тогда она обеспечивает движущие силы для работы приборов. Чтобы не произошло неполадок, стоит проверить напряжение новой катушки.

Конструкция

При замене следует проверить несколько важных пунктов. Такие как отсутствие касания подвижных деталей и отсутствие воздушного зазора при соприкосновении якоря и сердечника. Следующая деталь – контактная пружина. Поддерживает фиксированное натяжение контактов. После стыковки контактов происходит перекат подвижного на неподвижный. При этом случается разрушение оксидных пленок и различных химических соединений, появляющиеся на поверхности контактов. Если при передвижении контактов подвижный оказывается на неподвижном, то это называется предварительным натяжением контактной пружины. Это помогает снизить вибрацию одного контакта на другой.

Следующая часть модульного контактора – подвижная. Состоит она из контактов, которые передвигаются и создают работу. И еще одна часть аппарата – это замыкающиеся контакты. Как раз на них и перемещаются подвижные контакты с целью создания работы. Последние две части можно объединить одним словосочетанием – контактная система. Ведь, по сути, отличаются части немногим, но вместе создают определенную силу. Следует учесть, что присоединены они к якорю, но находятся в разных местах, потому что подвижные будут на траверсе, а неподвижные, на корпусе.

Когда контакты не соприкасаются и тока в них нет, то это называют «состояние покоя». При подаче напряжения на катушку создаётся электромагнитное поле, которое создаёт ЭДС, электродвижущую силу. Силовые контакты на ЭДС притягивают сердечник. В случае если подача напряжения будет прекращена, то электромагнитное поле пропадет и якоря (сердечники) не будут удерживаться. При этом с помощью пружины все контакты вернутся в исходное положение, размыкая цепи. В этом и заключается основной принцип работы контактора. Более подробно рассмотреть, как работает аппарат и из чего он состоит, вы можете на видео ниже:

Устройство и схема работы

Теперь мы можем сказать, что модульные контакты (как и другие контакторы или же пускатели) работают при подаче или отключения напряжения на электромагнитной катушке. Инструкция по подключению и эксплуатации довольно проста и не заставит вас долго возиться с ней, потому что при использовании вы легко освоите принцип действия аппарата.

Основные характеристики

На самом аппарате вы найдете несколько отметок, которые, в свою очередь означают номинальный ток, количество контактов и их тип. На данный момент можно выбирать среди 25 вариантов и моделей подобного устройства. При этом их масса будет отличаться. Выбирая подходящий вариант, стоит обращать внимание на все эти показатели, потому что номинальный ток контактов и номинальное напряжение должно соответствовать области применения. Для примера рекомендуем ознакомиться с характеристиками аппаратов в таблице:

Технические характеристики

Вот мы и рассмотрели принцип работы, назначение и устройство контакторов. Надеемся, предоставленная информация была для вас интересной и полезной!

Будет интересно прочитать:

электричества | Определение, факты и типы

Электростатика — это изучение электромагнитных явлений, возникающих при отсутствии движущихся зарядов, то есть после установления статического равновесия. Заряды быстро достигают положения равновесия, потому что электрическая сила чрезвычайно велика. Математические методы электростатики позволяют рассчитывать распределения электрического поля и электрического потенциала по известной конфигурации зарядов, проводников и изоляторов.И наоборот, имея набор проводников с известными потенциалами, можно рассчитать электрические поля в областях между проводниками и определить распределение заряда на поверхности проводников. Электрическую энергию набора зарядов в состоянии покоя можно рассматривать с точки зрения работы, необходимой для сборки зарядов; в качестве альтернативы, можно также считать, что энергия находится в электрическом поле, создаваемом этой сборкой зарядов. Наконец, энергия может храниться в конденсаторе; энергия, необходимая для зарядки такого устройства, хранится в нем как электростатическая энергия электрического поля.

Изучите, что происходит с электронами двух нейтральных объектов, тренных друг о друга в сухой среде. Объяснение статического электричества и его проявлений в повседневной жизни. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Статическое электричество — это знакомое электрическое явление, при котором заряженные частицы передаются от одного тела к другому. Например, если два предмета трутся друг о друга, особенно если они являются изоляторами, а окружающий воздух сухой, предметы приобретают одинаковые и противоположные заряды, и между ними возникает сила притяжения.Объект, теряющий электроны, становится заряженным положительно, а другой — отрицательно. Сила — это просто притяжение между зарядами противоположного знака. Свойства этой силы описаны выше; они включены в математическое соотношение, известное как закон Кулона. Электрическая сила, действующая на заряд Q 1 в этих условиях, вызванная зарядом Q 2 на расстоянии r , определяется законом Кулона

Жирным шрифтом в уравнении обозначается вектор характер силы, а единичный вектор — это вектор, размер которого равен единице, и который указывает от заряда Q 2 до заряда Q 1 .Константа пропорциональности k равна 10 −7 c 2 , где c — скорость света в вакууме; k имеет числовое значение 8,99 × 10 9 ньютонов на квадратный метр на квадратный кулон (Нм 2 / C 2 ). На рисунке 1 показано усилие на Q 1 , вызванное Q 2 . Числовой пример поможет проиллюстрировать эту силу. И Q 1 , и Q 2 выбраны произвольно в качестве положительных зарядов, каждый с величиной 10 −6 кулонов.Заряд Q 1 расположен в координатах x , y , z со значениями 0,03, 0, 0 соответственно, а Q 2 имеет координаты 0, 0,04, 0. Все координаты указаны в метрах. Таким образом, расстояние между Q 1 и Q 2 составляет 0,05 метра.

электрическая сила между двумя зарядами Рисунок 1: Электрическая сила между двумя зарядами. Предоставлено Департаментом физики и астрономии Мичиганского государственного университета
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.Подпишитесь сегодня

Величина силы F на заряде Q 1 , рассчитанная по уравнению (1), составляет 3,6 ньютона; его направление показано на рисунке 1. Сила, действующая на Q 2 из-за Q 1 , составляет — F , что также имеет величину 3,6 ньютона; его направление, однако, противоположно направлению F . Сила F может быть выражена через ее составляющие по осям x и y , поскольку вектор силы лежит в плоскости x y .Это делается с помощью элементарной тригонометрии из геометрии рисунка 1, и результаты показаны на рисунке 2. Таким образом, в ньютонах. Закон Кулона математически описывает свойства электрической силы между зарядами в состоянии покоя. Если заряды имеют противоположные знаки, сила будет притягивающей; притяжение будет обозначено в уравнении (1) отрицательным коэффициентом единичного вектора r̂. Таким образом, электрическая сила на Q 1 будет иметь направление, противоположное единичному вектору , и будет указывать от Q 1 к Q 2 .В декартовых координатах это привело бы к изменению знаков компонентов силы x и y в уравнении (2).

компоненты кулоновской силы Рисунок 2: Компоненты x и y силы F на рисунке 4 (см. Текст). Предоставлено Департаментом физики и астрономии Мичиганского государственного университета

Как можно понять эту электрическую силу на Q 1 ? По сути, сила возникает из-за наличия электрического поля в позиции Q 1 .Поле создается вторым зарядом Q 2 и имеет величину, пропорциональную размеру Q 2 . При взаимодействии с этим полем первый заряд на некотором расстоянии либо притягивается, либо отталкивается от второго заряда, в зависимости от знака первого заряда.

.

Что такое электрический ток? | Живая наука

Электрический ток — это движущийся электрический заряд. Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, например, разряда молнии или искры между вашим пальцем и пластиной выключателя заземления. Однако чаще, когда мы говорим об электрическом токе, мы имеем в виду более контролируемую форму электричества от генераторов, батарей, солнечных или топливных элементов.

Большая часть электрического заряда переносится электронами и протонами внутри атома.Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Однако протоны в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому перенос заряда из одного места в другое выполняют электроны. Электроны в проводящем материале, таком как металл, в значительной степени могут свободно перемещаться от одного атома к другому по своим зонам проводимости, которые являются высшими электронными орбитами. По словам Серифа Урана, профессора физики в Питтсбургском государственном университете, достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение создает дисбаланс заряда, который может заставить электроны перемещаться по проводнику в виде электрического тока.

Хотя сравнивать электрический ток с потоком воды в трубе немного рискованно, есть некоторые сходства, которые могут облегчить понимание. По словам Майкла Дабсона, профессора физики в Университете Колорадо Болдера, мы можем представить поток электронов в проводе как поток воды в трубе. Предостережение: в этом случае труба всегда заполнена водой. Если мы откроем клапан на одном конце, чтобы впустить воду в трубу, нам не нужно ждать, пока эта вода дойдет до конца трубы.Мы получаем воду из другого конца почти мгновенно, потому что поступающая вода выталкивает воду, которая уже находится в трубе, к концу. Это то, что происходит в случае электрического тока в проводе. Электроны проводимости уже присутствуют в проводе; нам просто нужно начать толкать электроны на одном конце, а они почти сразу же начинают течь на другом конце.

Согласно веб-сайту HyperPhysics Государственного университета Джорджии, фактическая скорость электрона в проводе составляет порядка нескольких миллионов метров в секунду, но он не движется прямо по проводу.Он подскакивает почти наугад и движется только со скоростью несколько миллиметров в секунду. Это называется дрейфовой скоростью электрона. Однако скорость передачи сигнала, когда электроны начинают выталкивать другой конец провода после того, как мы щелкаем выключателем, почти равна скорости света, которая составляет около 300 миллионов метров в секунду (186 000 миль в секунду). В случае переменного тока, когда ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду, большая часть электронов никогда не выходит из провода.

Несбалансированность начислений может быть создана несколькими способами. Первым известным способом было создание статического заряда путем трения друг о друга двух разных материалов, например, протирания кусочка янтаря мехом животного. Затем можно создать ток, прикоснувшись янтарем к телу с меньшим зарядом или к земле. Однако этот ток имел очень высокое напряжение, очень низкую силу тока и длился всего долю секунды, поэтому его нельзя было заставить выполнять какую-либо полезную работу.

Постоянный ток

Следующим известным способом создания дисбаланса зарядов была электрохимическая батарея, изобретенная в 1800 году итальянским физиком Алессандро Вольта, в честь которого названа единица измерения электродвижущей силы — вольт (В).Его «гальваническая куча» состояла из стопки чередующихся цинковых и медных пластин, разделенных слоями ткани, пропитанной соленой водой, и производила устойчивый источник постоянного тока (DC). Он и другие улучшили и усовершенствовали свое изобретение в течение следующих нескольких десятилетий. Согласно Национальному музею американской истории, «батареи привлекли внимание многих ученых и изобретателей, и к 1840-м годам они обеспечивали током новые электрические устройства, такие как электромагниты Джозефа Генри и телеграф Сэмюэля Морса.»

Другие источники постоянного тока включают топливные элементы, которые объединяют кислород и водород в воду и вырабатывают в процессе электрическую энергию. Кислород и водород можно подавать в виде чистых газов или из воздуха и химического топлива, такого как спирт. Другой источник постоянного тока ток — это фотоэлектрический или солнечный элемент. В этих устройствах фотонная энергия солнечного света поглощается электронами и преобразуется в электрическую энергию. Энергосистема.Переменный ток вырабатывается электрическими генераторами, которые работают по закону индукции Фарадея, с помощью которого изменяющееся магнитное поле может индуцировать электрический ток в проводнике. В генераторах есть вращающиеся катушки с проволокой, которые проходят через магнитные поля при вращении. Когда катушки вращаются, они открываются и закрываются относительно магнитного поля и производят электрический ток, который меняет направление на противоположное каждые пол-оборота. Ток проходит полный прямой и обратный цикл 60 раз в секунду, или 60 герц (Гц) (50 Гц в некоторых странах).Генераторы могут приводиться в действие паровыми турбинами, работающими на угле, природном газе, масле или ядерном реакторе. Они также могут приводиться в действие ветряными турбинами или водяными турбинами на плотинах гидроэлектростанций.

Из генератора ток проходит через серию трансформаторов, где он повышается до гораздо более высокого напряжения для передачи. Причина этого в том, что диаметр проводов определяет величину тока или силы тока, которую они могут проводить без перегрева и потери энергии, но напряжение ограничивается только тем, насколько хорошо линии изолированы от земли.Интересно отметить, что ток передается только по одному проводу, а не по двум. Две стороны постоянного тока обозначены как положительная и отрицательная. Однако, поскольку полярность переменного тока меняется 60 раз в секунду, две стороны переменного тока обозначаются как горячая и заземленная. В линиях электропередачи на большие расстояния провода проходят через горячую сторону, а земля проходит через землю, замыкая цепь.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на силу тока, вы можете послать больше мощности по линии при той же силе тока, используя более высокое напряжение.Затем высокое напряжение понижается по мере того, как оно распределяется по сети подстанций, пока не достигает трансформатора рядом с вашим домом, где оно наконец понижается до 110 В. (В Соединенных Штатах настенные розетки и лампы работают от 110 В. при 60 Гц. В Европе почти все работает от 230 В при 50 Гц.)

Как только ток достигает конца линии, большая часть его используется одним из двух способов: либо для обеспечения тепла и света через электрическое сопротивление. , или механическое движение за счет электрической индукции.Есть еще несколько приложений — на ум приходят люминесцентные лампы и микроволновые печи, — которые работают на разных принципах, но львиная доля энергии приходится на устройства, основанные на сопротивлении и / или индуктивности. Фен, например, использует и то, и другое одновременно.

Это подводит нас к важной особенности электрического тока: он может выполнять работу. Он может освещать ваш дом, стирать и сушить одежду и даже поднимать дверь гаража одним щелчком выключателя. Однако все более важной становится способность электрического тока передавать информацию, особенно в виде двоичных данных.Хотя для подключения к Интернету вашего компьютера требуется лишь небольшая часть электрического тока, скажем, электрического обогревателя, он становится все более и более важным для современной жизни.

Дополнительные ресурсы

.

электрического тока | Формула и определение

Электрический ток , любое движение носителей электрического заряда, таких как субатомные заряженные частицы (например, электроны с отрицательным зарядом, протоны с положительным зарядом), ионы (атомы, потерявшие или получившие один или несколько электронов), или дырки (недостаток электронов, который можно рассматривать как положительные частицы).

Подробнее по этой теме

электромагнетизм: принцип сохранения заряда

Электрический ток — это мера потока заряда, например, заряда, протекающего по проводу.Размер текущего …

Электрический ток в проводе, носителями заряда которого являются электроны, является мерой количества заряда, проходящего через любую точку провода за единицу времени. В переменном токе движение электрических зарядов периодически меняется на противоположное; в постоянном токе это не так. Во многих контекстах направление тока в электрических цепях принимается за направление потока положительного заряда, направление, противоположное фактическому дрейфу электронов. При таком определении ток называется обычным током.

Узнайте, почему низкое сопротивление меди делает ее отличным проводником электрических токов. Взаимосвязь между током и сопротивлением в электрической цепи. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Ток обычно обозначается символом I . Закон Ома связывает ток, протекающий по проводнику, с напряжением В и сопротивлением R ; то есть В = I R . Альтернативная формулировка закона Ома: I = V / R .

Ток в газах и жидкостях обычно состоит из потока положительных ионов в одном направлении вместе с потоком отрицательных ионов в противоположном направлении. Чтобы рассматривать общий эффект тока, его направление обычно принимается за направление положительного носителя заряда. Ток отрицательного заряда, движущийся в противоположном направлении, эквивалентен положительному заряду той же величины, движущемуся в обычном направлении, и должен быть включен как вклад в общий ток.Ток в полупроводниках состоит из движения дырок в обычном направлении и электронов в противоположном направлении.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Существуют токи многих других видов, такие как пучки протонов, позитронов или заряженных пионов и мюонов в ускорителях частиц.

Электрический ток создает сопутствующее магнитное поле, как в электромагнитах. Когда электрический ток течет во внешнем магнитном поле, он испытывает магнитную силу, как в электродвигателях.Потери тепла или энергия, рассеиваемая электрическим током в проводнике, пропорциональна квадрату тока.

магнитное поле, создаваемое электрическим током Магнитное поле, создаваемое небольшим отрезком провода с электрическим током i . Предоставлено факультетом физики и астрономии Мичиганского государственного университета

Распространенной единицей электрического тока является ампер, который определяется как поток заряда в один кулон в секунду, или 6,2 × 10 18 электронов в секунду.Единицы тока сантиметр – грамм – секунда — это электростатическая единица заряда (esu) в секунду. Один ампер равен 3 × 10 9 esu в секунду.

Коммерческие линии электропередач обеспечивают ток около 100 ампер в обычном доме; 60-ваттная лампочка потребляет около 0,5 ампер тока, а однокомнатный кондиционер — около 15 ампер. (Подробнее об электрическом токе: см. электричество: Постоянный электрический ток и электричество: Переменные электрические токи.)

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.