Новая гамма TeSys — это расширенные возможности при меньшем количестве компонентов. Во втором номере «Полюса» мы представили целый ряд дополнительных возможностей, разнообразных опций и функций, которые могут быть реализованы при помощи гаммы TeSys. Настоящая статья посвящена расширенным возможностям при управлении постоянным током.

Еще сравнительно недавно, лет десять тому назад, цепи управления постоянного тока были предназначены только для специального применения, в первую очередь, для тех случаев, когда использовалось питание от аккумуляторов. Речь идет о цепях управления для систем обогрева или систем охлаждения, устанавливаемых на прокатном оборудовании, в двигателях погрузочно-разгрузочных устройств и во всех системах аварийной защиты. Этот тип управления использовался, когда колебания управляющего напряжения были очень значительными (например, в шахтах) или когда требовались очень высокая ударопрочность и виброустойчивость (тяговое оборудование). С тех пор применение контакторов с цепями управления постоянного тока больше не ограничивается этими типами оборудования, а становится все более распространенным для других типов промышленного оборудования.

Сейчас они применяются, например, для управления программируемыми логическими контроллерами, а также в случаях, когда требуется единое универсальное управляющее напряжение. Эта новая тенденция, в совокупности со значительными преимуществами, обеспечиваемыми цепями управления постоянного тока, является результатом технического прогресса в производстве электромагнитов и источников питания постоянного тока.

Анализируя работу контакторов на постоянном и переменном токе, следует принять во внимание их некоторые технические особенности. Так, например, в разомкнутом положении катушка контактора генерирует большую магнитодвижущую силу, тогда как в замкнутом положении требуется гораздо меньшая магнитодвижущая сила, потому что магнитный поток проходит только через сердечник. Соответственно требуется гораздо больший пусковой ток, чем ток удержания.  

В случае контакторных электромагнитов переменного тока потребляемые ток и мощность понижаются автоматически. И действительно, так как зазор между двумя магнитопроводами уменьшается, индуктивность катушки возрастает, уменьшая таким образом потребляемый ток. С электромагнитами постоянного тока этого не происходит. Чтобы компенсировать это явление, в контакторах применяются три технологии: снижения потребления при удержании, особый электромагнит и электромагнит с малым потреблением тока.

Эта оригинальная технология применяется в контакторах большой мощности. Снижение потребления обеспечивается посредством использования в контакторах двух разных обмоток: одна для замыкания, другая для удержания траверсы контактора в замкнутом положении. Достоинством этой технологии является то, что габариты контакторов остаются прежними по сравнению с эквивалентной схемой переменного тока, однако ее надежность зависит от конструкции понижающего контакта. Чтобы не допустить возможного разрушения катушки, включение должно происходить только при полном замыкании магнитопровода. Кроме того, высокий пусковой ток оказывает отрицательное влияние не только на используемые источники питания, но и на питание системы автоматизации в целом.

Ток и мощность, потребляемые при пуске такими магнитами, очень малы, порядка 10 Вт. Это достигается благодаря магнитопроводам особой формы, которая значительно снижает прохождение магнитного потока по воздуху, и применению катушки с большим количеством витков. При удержании магнитопроводы и катушка обеспечивают рассеивание большого количества тепла. В этом случае пусковая мощность равна мощности удержания. Однако следствием этого является значительное увеличение массы и размеров электромагнитов по сравнению с электромагнитами переменного тока, а также относительно высокая цена. Значения потребляемого тока и мощности часто несовместимы с непосредственным управлением контакторами через выходные модули высокой плотности и приходится учитывать температуру внутри оборудования.

В контакторе усилиям, развиваемым электромагнитом, противостоят усилия противодействия возвратной пружины и контактных пружин.  В контакторе с малым потреблением тока TeSys усилие возвратной пружины, которое требуется для того, чтобы держать контактор разомкнутым, частично замещается силой магнитного притяжения, генерированной системой постоянных магнитов. В отличие от возвратной пружины, эта магнитная сила уменьшается, когда контактор замыкается; следовательно, усилие, которое предстоит развить электромагниту контактора с малым потреблением тока, будет меньше, чем усилие электромагнита стандартного контактора. Такое решение позволяет использовать катушки с малым потреблением энергии.  

В результате использования этого нововведения в номенклатуре TeSys появились изделия с уникальными техническими возможностями. Так, для управления контакторами мощностью до 18,5 кВт (38А) достаточно 100 мА (2,4 Вт, 24 В). Это позволяет использовать их при управлении непосредственно от высокоплотных модулей ПЛК. Новые изделия гаммы TeSys не требуют промежуточных реле. Тем самым удалось существенно сократить габариты систем управления. Благодаря уменьшению габаритов размеры магнита вполне сопоставимы с размерами эквивалентного магнита переменного тока.

Новая технология позволила не только снизить потребление электроэнергии, но и уменьшить нагрев. Снизился и уровень шума, генерируемого магнитопроводами контакторов при замыкании и удержании. Решение на базе TeSys обеспечивает наилучшую защиту от сетевых помех: все контакторы на постоянном токе имеют расширенный диапазон рабочих напряжений и лучшую защищенность от кратковременных отключений. Благодаря улучшенному динамическому поведению контакторов (они ограничивают ударную нагрузку на цепи и дребезжание контактов), они имеют более высокую электрическую и механическую стойкость. Для упрощения интеграции в системы автоматизации и для защиты высокоплотных модулей, непосредственно управляющих контакторами, все контакторы TeSys на постоянном токе оборудованы встроенным ограничителем перенапряжений. В дополнение ко всем упомянутым преимуществам, контакторы с малым потреблением тока имеют исключительную ударопрочность и виброустойчивость. Немаловажным является и ценовой аспект: специалисты Shneider Electric сделали гамму изделий TeSys весьма привлекательной для покупателей.