Как подобрать контактор и тепловое реле для двигателя: расчёт и пример
Как подобрать контактор и тепловое реле по току двигателя: AC-3/AC-3e, диапазон и уставка, защита от КЗ. Пример 3 кВт, 400 В для Беларуси. Пошаговый разбор подбора.
Экспертный материал. Базовое объяснение разницы между аппаратами дано в статье «Контактор и магнитный пускатель: что это и как выбрать», а принцип цепи управления — в материале про «Пуск — Стоп» и самоподхват.
Какие данные нужны до выбора
Первый источник — шильдик и паспорт двигателя. Одинаковой мощности могут соответствовать разные токи, КПД, cos φ, режимы и пусковые характеристики; общие требования к номинальным данным двигателя описывает IEC 60034-1:2026.
Проверьте соединение обмоток. Для шильдика 230/400 В Δ/Y при 400 В обычно используют звезду Y, а для 400/690 В Δ/Y при 400 В — треугольник Δ. Ток берут для фактических напряжения и соединения; определяющей остаётся схема изготовителя.
Если в запросе или старом паспорте написано «двигатель 380 В», не заменяйте 380 В на 400 В автоматически. Проверяют допустимое напряжение и соединение на шильдике, документацию двигателя и фактическое напряжение сети.
| Что записать | Зачем это нужно | Где искать |
|---|---|---|
| Номинальный ток In и напряжение | по ним проверяют ток контактора и диапазон защиты от перегрузки | шильдик двигателя для нужной схемы соединения обмоток |
| Мощность P2, КПД η и cos φ | позволяют оценить ток, если паспортный ток пока неизвестен | шильдик, паспорт или каталог двигателя |
| Режим S1…S10, число пусков и время разгона | влияют на нагрев, допустимую частоту операций, электрическую износостойкость контактора и класс/тепловую модель защиты; категорию выбирают по характеру коммутации | паспорт двигателя и механизма |
| Способ пуска и остановки | прямой пуск, реверс, толчковый режим, «звезда — треугольник» и ПЧ требуют разных решений | проект и алгоритм машины |
| Напряжение цепи управления Uc | определяет исполнение катушки: AC/DC, 24/230/400 В и частоту | схема управления |
| Ожидаемый ток КЗ, кабель и условия среды | нужны для защитного аппарата, координации, оболочки и температурных поправок | расчёт цепи и проект |
Ток двигателя: шильдик важнее расчёта по кВт
Для предварительной оценки тока трёхфазного двигателя используют:
IL [А] ≈ 1000 × P2 [кВт] / (√3 × ULL [В] × η × cos φ)
Формула следует из баланса трёхфазной мощности; см. официальный технический справочник ABB.
Здесь P2 — механическая мощность на валу, а не потребляемая электрическая мощность; ULL — линейное, то есть межфазное, действующее напряжение на выводах двигателя. Для сети 400/230 В в эту формулу подставляют 400 В, а не 230 В. Например, при P2 = 3 кВт, ULL = 400 В, η = 0,85 и cos φ = 0,80:
I ≈ 3000 / (1,732 × 400 × 0,85 × 0,80) = 6,37 А ≈ 6,4 А.
Это только оценка: для выбора используют фактический номинальный ток конкретного двигателя при нужном напряжении и соединении обмоток.
Обозначения: In — номинальный ток двигателя; Ie — номинальный рабочий ток контактора в заданной категории; Ue — рабочее напряжение силовой цепи; Uc — номинальное напряжение цепи управления.
Шаг 1. Выбрать категорию применения
| Категория | Когда применяют | Что проверить |
|---|---|---|
| AC-3 | пуск двигателя с короткозамкнутым ротором и отключение после разгона | Ie и кВт именно при фактическом Ue |
| AC-2 | пуск и отключение на ходу двигателя с фазным ротором | опубликованный изготовителем рейтинг AC-2; алгоритм AC-3 не переносить |
| AC-3e | пуск и отключение на ходу короткозамкнутых двигателей с повышенным током заторможенного ротора | рейтинг AC-3e и ток заторможенного ротора; класс IE3/IE4 сам по себе категорию не определяет |
| AC-4 | толчковый режим, торможение противовключением, частое отключение до полного разгона | допустимый ток, частоту операций и электрическую износостойкость в этом режиме |
Категории применения и их условия определены IEC 60947-4-1:2023; для конкретного аппарата используют только опубликованные изготовителем рейтинги.
Класс энергоэффективности сам по себе не определяет ток заторможенного ротора: классы IE описывает IEC 60034-30-1:2025, пусковые характеристики — IEC 60034-12:2024, а применимый рейтинг AC-3e публикует изготовитель контактора.
Если реверс выполняют только после полного останова, режим может оставаться AC-3. Решение принимают по алгоритму механизма, а не по числу контакторов.
Шаг 2. Подобрать контактор
Для прямого пуска проверяют одновременно:
- Ie по нужной категории и напряжению — не ниже номинального тока двигателя; при этом учитывают поправки изготовителя на температуру, высоту, монтаж и частоту операций.
- Моторную мощность при том же Ue — как дополнительную перекрёстную проверку, а не замену тока.
- Катушку Uc — напряжение, AC/DC и частоту. Напряжение катушки не обязано совпадать с напряжением двигателя.
- Главные и вспомогательные контакты — три силовых полюса для обычного трёхфазного пуска и нужные NO/NC для самоподхвата, блокировок и сигнализации.
- Совместимость с реле и защитой от КЗ — по документации одной испытанной комбинации.
Запас по типоразмеру не исправляет неверную категорию, катушку или координацию и не даёт права завысить уставку реле.
Шаг 3. Подобрать реле перегрузки и уставку
Диапазон регулировки реле должен включать номинальный ток двигателя. Если на шильдике 6,4 А, диапазон 5,5–8 А подходит по току, а диапазон 7–10 А уже не позволяет выставить 6,4 А. При установке реле в линейной цепи исходная уставка равна номинальному току двигателя со шильдика, если изготовитель двигателя или реле прямо не предписывает иное. Пусконаладка проверяет ток и время пуска, фазные токи и отсутствие перегрузки, но сама по себе не является основанием увеличивать уставку выше допустимого паспортного значения.
Класс расцепления задаёт нормированный диапазон времени срабатывания, а не гарантированно допустимую длительность пуска. Для теплового реле в холодном состоянии при 7,2 × уставка: класс 10A — 2 < t ≤ 10 с, 10 — 4 < t ≤ 10 с, 20 — 6 < t ≤ 20 с, 30 — 9 < t ≤ 30 с. Класс выбирают по пусковому току, времени разгона, характеристике реле и тепловой нагрузке двигателя; для электронного реле используют характеристику изготовителя и классы 10E/20E/30E, если предусмотрены. Диапазоны тепловых классов приведены по руководству ABB, раздел 7/6, на основе IEC 60947-4-1.
- Защита при обрыве фазы, заклинивании, перекосе, недогрузке и слишком долгом пуске зависит от функций конкретного реле или электронного устройства.
- Автоматический сброс после остывания при сохраняющейся команде — например, в двухпроводной или автоматической цепи — может привести к неожиданному повторному пуску; режим сброса выбирают по оценке риска машины.
- В схеме «звезда — треугольник» ток через реле зависит от места установки. Универсальную уставку 0,58 × In без точной схемы применять нельзя.
Шаг 4. Проверить защиту от КЗ и координацию
Контактор и тепловое реле не заменяют защиту от КЗ. Автомат, предохранители или специализированный аппарат выбирают по кабелю, ожидаемому току КЗ, условиям отключения, пусковому току и таблице сочетаний изготовителя.
| Тип | После испытательного КЗ | Практический смысл |
|---|---|---|
| Тип 1 | опасности быть не должно, но контактору или реле может понадобиться ремонт или замена | после КЗ сборку осматривают и восстанавливают до повторного пуска |
| Тип 2 | контактор или пускатель должен оставаться пригодным к дальнейшей эксплуатации; допускается лёгкое сваривание контактов, если изготовитель предусматривает их лёгкое разделение | после реального КЗ сборку осматривают и проверяют по инструкции |
Тип координации нельзя получить совпадением номиналов. Его подтверждают таблицей изготовителя либо протоколом испытания точной комбинации защиты, контактора, реле, напряжения и ожидаемого тока КЗ. Руководство ABB, раздел 4/2, поясняет, что таблицы основаны на лабораторных испытаниях. Совпадения бренда или номиналов недостаточно.
Расчётный пример: двигатель 3 кВт, 400 В, 6,4 А
Предположим, шильдик двигателя указывает 3 кВт, 400 В, 6,4 А, режим S1; насос запускается напрямую и не имеет тяжёлого длительного разгона. В цепи управления есть 230 В AC, 50 Гц; для самоподхвата нужен один вспомогательный NO-контакт.
- Категория: AC-3. Если паспорт двигателя указывает повышенный ток заторможенного ротора, проверяют рейтинг AC-3e выбранной серии.
- Контактор: по данным TDM КМН-10910 имеет 9 А и 4 кВт при AC-3/400 В, катушку 230 В AC, 50 Гц и 1NO, поэтому проходит по этим параметрам. Рейтинг AC-3e изготовителем не опубликован: для двигателя с повышенным током заторможенного ротора нужно отдельное подтверждение.
- Реле: паспорт TDM указывает для РТН-1312 диапазон 5,5–8 А, класс 10 и совместимость с КМН-10910. Эта совместимость не подтверждает тип координации 1 или 2: его устанавливают только для конкретной комбинации с аппаратом защиты, напряжением и ожидаемым током КЗ.
- Уставка: для реле в линейной цепи отправная точка — 6,4 А, а не 8 А, если изготовитель прямо не предписывает иное. Пусконаладка проверяет фактические токи и время пуска, но не служит основанием произвольно повышать уставку.
- Защита от КЗ: в примере не названа. Её выбирают по расчёту и таблице координации для всей комбинации.
Когда этот алгоритм нельзя переносить напрямую
- Частотный преобразователь. Коммутация между ПЧ и двигателем и функции перегрузки зависят от руководства изготовителя. Выходной контактор не используют для штатного пуска и остановки и не размыкают под нагрузкой без прямо разрешённой изготовителем ПЧ последовательности.
- «Звезда — треугольник». Нужны три контактора, блокировки и расчёт положения реле; токи отдельных аппаратов зависят от схемы.
- Двигатель с фазным ротором. Для пуска и отключения применяется категория AC-2; алгоритм AC-3 из этой статьи напрямую не подходит.
- Реверс до полной остановки, толчки, торможение противовключением. Проверяют AC-4 и электрическую износостойкость.
- Долгий разгон, высокая инерция, частые пуски. Проверяют класс и тепловую модель защиты, допустимую частоту операций и нагрев двигателя.
- Взрывоопасная зона, подъёмный механизм, пожарный насос и функции безопасности. Действуют специальные требования проекта и применимых ТНПА.
Что учитывать в Беларуси
Применимый технический регламент определяют по объекту оценки. Машину, подпадающую под ТР ТС 010/2011, оценивают по этому регламенту; для отдельно выпускаемых аппаратов проверяют применимость ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011. Изменения их областей применения действуют с 11 декабря 2022 года.
Актуальный статус ТНПА проверяют для объекта, включая ГОСТ IEC 60947-4-1-2021; национальный статус редакции проверяют отдельно. Добровольное применение стандартов, включённых в соответствующий перечень ЕЭК, обеспечивает соблюдение охватываемых ими требований технического регламента; неприменение таких стандартов само по себе не означает несоответствия. ТКП 339-2022 с Изменением № 1, действующим с 01.08.2025, применяют при устройстве новых и реконструируемых электроустановок, а ТКП 427-2022 с Изменением № 1, утверждённым постановлением Минэнерго от 30.12.2024 № 47, — при эксплуатации, монтаже, наладке, ремонте, испытаниях и измерениях.
Примеры из каталога БПЛэлектро
Раздел каталога: «Контакторы, пускатели и комплектующие». Примеры не образуют готовый комплект. Определяющими остаются паспорт и маркировка исполнения.
| Товар | Что подтверждает изготовитель | Что проверить до заказа |
|---|---|---|
| TDM КМН-10910 | 9 А и 4 кВт при AC-3/400 В, катушка 230 В AC, 1NO | ток и режим двигателя, число пусков, реле и защиту по таблице |
| TDM РТН-1312 | по паспорту TDM: 5,5–8 А, класс 10, совместимость с КМН-10910 | In двигателя, сброс, защиту от КЗ и условия монтажа |
| IEK КМИ-11210 | по данным IEK: 12 А при AC-3/400 В, катушка 230 В AC, 1NO | подходящее реле именно серии IEK и испытанную комбинацию с защитой |
| IEK ПРК32-14 | по данным IEK: регулируемый ток 9–14 А, ручной пускатель/аппарат защиты двигателя | Для учебного двигателя 6,4 А не подходит: минимальная уставка 9 А. Нужен аппарат, диапазон которого охватывает 6,4 А, с проверкой отключающей способности и координации |
Частые ошибки
- взять ток AC-1 вместо AC-3 или AC-3e;
- поставить реле на максимум диапазона вместо тока двигателя;
- объявить тип 2 без таблицы испытанной комбинации;
- перенести прямой пуск на схему с ПЧ или «звездой — треугольником».
Частые вопросы
Можно ли выбрать контактор по мощности и с запасом?
Только по мощности и произвольному запасу — нет. Таблицей моторных мощностей изготовителя пользуются только для нужных Ue и категории AC-3/AC-3e; затем проверяют Ie по току шильдика, Uc, режим и поправки. Произвольный запас по кВт этих проверок не заменяет.
Как подобрать диапазон и уставку теплового реле?
Диапазон должен охватывать ток двигателя со шильдика. Для реле в линейной цепи исходная уставка равна этому току, если изготовитель не требует иного. В схеме «звезда — треугольник» значение зависит от места установки.
Подойдёт ли контактор 9 А для двигателя 3 кВт?
Может подойти, если ток двигателя не выше 9 А, изготовитель публикует нужный рейтинг AC-3 или AC-3e при фактическом напряжении, а катушка, режим, температура и координация соответствуют проекту.
Чем AC-3e отличается от AC-3?
AC-3e учитывает двигатели с повышенным током заторможенного ротора. Класс IE3/IE4 сам по себе не определяет необходимость AC-3e: проверяют паспорт двигателя и опубликованный изготовителем рейтинг контактора.
Защищает ли тепловое реле от короткого замыкания?
Тепловое реле защищает двигатель от предусмотренных перегрузок, но не от короткого замыкания. Для КЗ нужен автомат, предохранители или другой защитный аппарат; комбинацию проверяют расчётом и таблицей координации изготовителя.
Что означает координация типа 1 и типа 2?
При типе 1 КЗ не должен создавать опасность, но возможны ремонт или замена контактора либо реле. При типе 2 контактор или пускатель должен оставаться пригодным к эксплуатации; допускается лёгкое сваривание легко разделяемых контактов. После КЗ сборку проверяют по инструкции. Тип относится только к испытанной комбинации.
Нужно ли тепловое реле, если стоит автомат защиты двигателя?
Зависит от функций автомата и схемы. Если он обеспечивает требуемую регулируемую защиту от перегрузки, отдельное реле может не понадобиться. Решение подтверждают паспортом и таблицей координации.
Как подобрать аппараты для двигателя с частотным преобразователем?
По руководствам изготовителей ПЧ и двигателя. Выходной контактор не используют для штатного пуска и останова и не размыкают под нагрузкой без прямо разрешённой последовательности; отдельно проверяют тепловую модель, кабель и защиту.
Короткий итог
- Сначала берут ток, напряжение, соединение обмоток и режим со шильдика двигателя.
- Контактор проверяют по AC-3/AC-3e при фактическом напряжении, а не по AC-1.
- Диапазон реле должен охватывать ток двигателя; для линейной установки исходная уставка равна этому току, если изготовитель не требует иного.
- Защиту от КЗ и тип координации выбирают только расчётом и по испытанной комбинации аппаратов.
Источники и авторство
- ГОСТ IEC 60947-4-1-2021 — профильный межгосударственный стандарт; актуальный национальный статус и применимость редакции проверяют на дату проектирования;
- IEC 60947-4-1:2023, corrected version 2026-03, IEC 60034-1:2026, IEC 60034-12:2024 и IEC 60034-30-1:2025 — международные справочные источники;
- ЕЭК: ТР ТС 010/2011, ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011;
- ЕЭК: изменения областей применения ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011, вступившие в силу 11 декабря 2022 года;
- ABB: AC-2, AC-3 и AC-4 и руководство по реле перегрузки;
- ABB: формулы трёхфазной мощности;
- официальный издатель ТНПА: ТКП 339-2022 и ТКП 427-2022;
- IEK: контакторы КМИ и пускатели ПРК32;
- TDM: КМН-10910, паспорт КМН и паспорт РТН.
Материал подготовлен для Республики Беларусь. Применимость и актуальный статус ТНПА проверяют на дату проектирования.
Подготовлено специалистами ООО «БПЛэлектро».