کنتاکتور چیست و چگونه کار می کند؟
زندگی امروز ما با برق، وسایل برقی و الکتریکی گره خورده است. این دستگاه‌ها زندگی ما را بسیار راحت کرده‌اند. اما مسئله مهمی که در این بین وجود دارد ایجاد امنیت در حین استفاده از این دستگاه‌هاست. قطعا هر شخصی که به کنترل و امنیت در حوزه الکتریک و برق توجه دارد می‌داند کنتاکتور چیست و چه کاری انجام می‌دهد.
کنتاکتورها جز دستگاه‌های تامین کننده امنیت و کنترل در استفاده از برق و دستگاه های برقی هستند. کار آنها قطع و وصل انرژی برق در زمان مناسب است. در ادامه مقاله متوجه می‌شوید کنتاکتور چیست، و همچنین با اجزای اصلی آن، عملکرد و کاربرد آن آشنا می شوید. پس با سنا برق توان بهترین نماینده درایو آسانسور در کشور، همراه باشید.
کنتاکتور چیست؟
کنتاکتورها یک کلید الکترومکانیکی و جز دسته کنترل الکتریکی هستند که برای سوییچینگ الکتریکی بکار می‌روند. برای توضیح اینکه کنتاکتور چگونه کار می کند باید بگوییم عملکرد آنها شبیه رله است اما می‌توانند تا 12500 آمپر را حمل کنند. کنتاکتور بیشتر در جاهایی استفاده می‌شود که ظرفیت حمل جریان بیشتری وجود دارد. در‌حالی‌که رله‌ها برای مواردی که جریان کمتری بکار می‌رود، استفاده می‌شوند. رله‌ها نمی‌توانند حفاظت از اتصال کوتاه یا اضافه بار ایجاد کنند، اما می‌توانند هنگام تحریک سیم‌پیچ، تماس را قطع کنند.
کنتاکتورها برحسب کاربرد و بار، چندین نوع کنتاکت دارند که معمولا از نوع باز (NO) هستند. بنابراین با قطع شدن سیم‌پیچ کنتاکتور، بار قطع می‌شود. اما کنتاکتور می‌تواند برای برنامه‌هایی که در حالت نرمال باز یا بسته هستند طراحی شود. رایج‌ترین کاربرد کنتاکتور ها استارت است که برای روشن و خاموش شدن تجهیزاتی مثل موتور، ترانسفورماتور، اپراتورهای حرارتی، روشنایی، گرمایشی و غیره استفاده می‌شود.
کنتاکتورها می‌توانند طیف وسیعی از جریان‌ها را از چند تا هزاران آمپر و ولتاژ 25 دسی ولت تا هزاران ولت را تحت تأثیر قرار دهند. علاوه‌بر‌این، ابعاد این دستگاه‌ها در اندازه‌های مختلف، از ابعاد کوچک دستی گرفته تا اندازه‌های بزرگ به اندازه یک متر یا چندین متر هستند. کنتاکتور توسط مداری کنترل می‌شود که سطح توان بسیار کمتری نسبت به مدار سوییچ دارد. کنتاکتورها اغلب برای موتورهای 150 اسب بخار بکار می‌روند.
اجزای سازنده کنتاکتور
قبل از اینکه بررسی کنیم کنتاکتور چگونه کار می کند لازم است بدانیم اصلی‌ترین مولفه های سازنده کنتاکتور کدام هستند تا در ادامه بهتر بدانیم کاربرد کنداکتور چیست:
کویل/ الکترومگنت
این قطعه، نیروی محرکه کنتاکتوری را که کنتاکت‌ها را می‌بندد فراهم میکند. کویل به شکل یک سیم‌پیچ در اطراف یک هسته الکترومغناطیسی پیچیده است و بنابراین مثل یک آهنربای الکترومغناطیسی عمل میکند. دو قسمت دارد که یکی ثابت و دیگری متحرک است. قسمت متحرک با فنر به قسمت ثابت وصل می‌شود. این ساختار باعث ایجاد مکانیسم بازگشت فنر می‌شود.
میله‌ای به نام آرمیچر به قسمت متحرک متصل می‌شود. وقتی نیروی سیم‌پیچ بیشتر از نیروی فنر باشد، هر دو کنتاکت به هم متصل می‌شوند. وقتی نیروی فنر بیشتر از نیروی سیم پیچ باشد، کنتاکت‌ها قطع می‌شوند.
ورودی سیم پیچ کنتاکتور می‌تواند AC یا DC باشد. این جریان از یک مدار کنترل خارجی برای کنتاکتور می‌آید و کار آن تحریک هسته الکترومغناطیسی است. ماده هسته الکترومغناطیسی کنتاکتورهای AC، آهن چند لایه نرم است. این ماده به کاهش تلفات جریان گردابی کمک میکند. در کنتاکتورهای DC، فولاد جامد ماده‌ای برای هسته الکترومغناطیسی است زیرا موضوع جریان گردابی ایجاد نمی‌شود.
کنتاکت
کنتاکت‌ها کار حمل جریان در کنتاکتور را انجام می‌دهند. انواع مختلفی از کنتاکت در کنتاکتور وجود دارد که عبارتند از: کنتاکت کمکی، کنتاکت برق و فنر تماسی. کنتاکت برق دو نوع دارد که عبارتند از: تماس ثابت و متحرک.
برای ایجاد کنتاکت‌ها لازم است که مواد، دارای مقاومت جوشکاری بالا و مقاومت قوس پایدار باشد. این ماده همچنین باید مقاومت خوبی در برابر فرسایش و استرس مکانیکی داشته باشد. در حالت بکارگیری جریان بالا و DC، از اکسید قلع نقره استفاده می‌شود، در‌حالی‌که در مواقعی که جریان کم است، نیکل نقره و اکسید کادمیوم نقره بکار می‌رود.
فریم
همانطور که از نام آن پیداست، محفظه از قسمت‌های داخلی کنتاکتور محافظت میکند. کنتاکتور را در مقابل تماس با گرد و غبار، آب و هوای بد، خطرات انفجار و روغن مراقبت میکند. همچنین از تماس پرسنل با کنتاکت‌ها جلوگیری میکند.
روش کار کنتاکتور
کنتاکتور چگونه کار می کند؟ اصل کار این قطعه بسیار ساده است. جریانی که از کنتاکتور می‌گذرد به آهنربای الکتریکی انرژی می‌دهد و هسته الکترومغناطیسی را تحریک میکند. سپس مغناطیس الکتریکی پرانرژی یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند. این باعث می‌شود که هسته کنتاکتور آرمیچر را حرکت دهد.
سپس مدار بین کنتاکت‌های ثابت و متحرک توسط یک کنتاکت معمولی بسته (NC) تکمیل می‌شود که به جریان اجازه می‌دهد از کنتاکت‌ها به بار عبور کند. هنگامی که جریان از عبور قطع می‌شود، سیم‌پیچ برق گرفته و مدار را باز میکند. کنتاکت کنتاکتورها می‌توانند به سرعت باز و بسته شوند، به همین دلیل است که قادر به تحمل بارهای بزرگتر هستند.
از آنجایی که کنتاکتورها برای باز و بسته کردن سریع کنتاکت‌ها طراحی شده‌اند، کنتاکت‌های متحرک ممکن است در اثر برخورد سریع با کنتاکت‌های ثابت جهش کنند. کنتاکت دوشاخه در بسیاری از کنتاکتورها برای جلوگیری از پرش استفاده می‌شود.
درباره کنتاکتور لازم است بدانیم جریان ورودی به کنتاکتور چیست. ممکن است این جریان DC یا AC باشد (در محدوده‌های ولتاژ مختلف بین 12VAC یا 12VDC تا 690VAC یا 440VDC موجود است). مقدار کمی از برق توسط سیم پیچ کنتاکتور در طول کار آن مصرف می‌شود. برای کاهش مقدار برق تخلیه شده توسط سیم پیچ کنتاکتور در حین کار، از مدارهای اکونومایزر استفاده می‌شود.
کنتاکتورهای دارای کویل AC مجهز به کویل های سایه‌زنی هستند. در‌غیر‌این‌صورت، هر بار که AC از صفر عبور میکند، دچار مشکل می‌شوند. سیم‌پیچ‌های سایه‌زنی می‌توانند مغناطیس‌زدایی هسته مغناطیسی را به تأخیر بیندازند تا از بهم خوردن جلوگیری کنند. سیم‌پیچ‌های DC نیازی به سایه ندارند زیرا شار تولید شده همیشه ثابت است.
کاربرد کنتاکتور
کنتاکتورها کاربردهای مختلفی دارند که در ادامه به مهمترین آنها اشاره می‌کنیم.
کنترل روشنایی
کنتاکتورها اغلب برای کنترل مرکزی تاسیسات روشنایی بزرگ مانند ساختمان اداری یا فروشگاه استفاده می‌شوند. برای کاهش مصرف برق در کویل های کنتاکتور از کنتاکتورهای ضامنی استفاده می‌شود که دارای دو سیم‌پیچ عامل هستند. یک سیم‌پیچ، به‌طور لحظه‌ای با انرژی، کنتاکت‌های مدار قدرت را می‌بندد، که سپس به صورت مکانیکی بسته نگه داشته می‌شوند. سیم‌پیچ دوم مخاطبین را باز میکند.
استارت موتور الکتریکی
مهمترین کاربرد کنتاکتور در استارت موتور است. کنتاکتورها در استارت موتور به صورت Direct on-line یا Star Delta به همراه رله‌های اضافه بار حرارتی یا مدار شکن های محافظ موتور استفاده می‌شوند. کنتاکتورها می‌توانند به‌عنوان یک استارت مغناطیسی استفاده شوند. استارت مغناطیسی وسیله‌ای است که برای تامین برق موتورهای الکتریکی طراحی شده است.
این قطعه شامل یک کنتاکتور به عنوان یک جزء ضروری است، در‌حالی‌که محافظت از قطع برق، ولتاژ کمتر و اضافه بار را نیز فراهم میکند. حتی در خانه‌های ما نیز می‌توان آن را در داخل استارت پمپ پیدا کرد. معمولاً در مدار استاتر موتور، از آنها برای سوئیچینگ به همراه رله اضافه بار و تجهیزات حفاظتی اتصال کوتاه استفاده می‌شود.
سوئیچینگ بانک های خازن
در بانک‌های خازنی از کنتاکتورهای سوئیچینگ خازن برای تعویض خازن‌ها بر اساس نیاز توان راکتیو (reactive) استفاده می‌شود. آنها به طور ویژه برای کنترل جریان‌های گذرای بالا که در حین سوئیچینگ تشکیل می‌شوند طراحی شده‌اند. مقاومت‌های اضافی برای کاهش جریان‌های هجومی در حین سوئیچینگ ارائه شده است.
کار کنتاکتور چیست؟
در بخش‌های قبلی فهمیدیم که کنتاکتور چیست و حال قرارا ست که کاربرد کنتاکتور و نحوه کار آن را مورد بررسی قرار دهیم. یک کنتاکتور الکتریکی در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شود که در آن نیاز به تغییر مکرر برق به یک مدار وجود دارد؛ مانند سوئیچ‌های رله، آنها برای انجام این کار در هزاران سیکل طراحی و ساخته‌شده‌اند.
کاربرد کنتاکتورها عمدتاً برای کاربردهای توان بالاتر نسبت به رله انتخاب می‌شوند. این به دلیل توانایی آنها در اجازه دادن به ولتاژها و جریان‌های کم برای سوئیچ کردن، یا چرخه برق، یک مدار ولتاژ/جریان بسیار بالاتر است.
به‌طورمعمول، یک کنتاکتور در شرایطی استفاده می‌شود که بارهای برق باید به‌طور مکرر یا سریع خاموش و روشن شوند. بااین‌حال، می‌توان آنها را به‌گونه‌ای پیکربندی کرد که هنگام فعال شدن، مدار را روشن یا خاموش کنند.
دو کاربرد کلاسیک برای کنتاکتور به‌عنوان راه‌انداز موتور الکتریکی است، مانند مواردی که از کنتاکت‌ها و کانکتورهای کمکی برای استفاده در وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می‌کنند یا در سیستم‌های کنترل روشنایی پرقدرت نیز از آنها استفاده می‌شود و این نمونه‌ای از کاربرد کنتاکتور در عمل است.
هنگامی که یک کنتاکتور به‌عنوان راه‌انداز مغناطیسی برای موتور الکتریکی استفاده می‌شود، معمولاً طیف وسیعی از ویژگی‌های ایمنی دیگر مانند قطع برق، حفاظت از اتصال کوتاه، محافظت در برابر اضافه‌بار و حفاظت در برابر ولتاژ را نیز فراهم میکند.
کنتاکتورهایی که برای کنترل تأسیسات روشنایی پرقدرت استفاده می‌شوند، اغلب در یک پیکربندی تضمین‌شده چیده می‌شوند تا مصرف برق کلی را کاهش دهند. این آرایش شامل دو سیم‌پیچ الکترومغناطیسی است که پشت سر هم کار می‌کنند. یک سیم‌پیچ، تماس‌های مدار را در صورت روشن شدن کوتاه می‌بندد و آنها را به‌صورت مغناطیسی بسته نگه می‌دارد. سیم‌پیچ دوم با روشن شدن دوباره آنها را باز میکند.
این نوع راه‌اندازی به‌ویژه برای اتوماسیون راه‌اندازی‌های روشنایی اداری، تجاری و صنعتی در مقیاس بزرگ رایج است. این در اصل مانند نحوه کار یک رله چفت کننده است، اگرچه رله دوم بیشتر در مدارهای کوچک‌تر با بارهای کاهش‌یافته استفاده می‌شود.
ازآنجایی‌که کنتاکتورها به‌طور خاص برای این نوع کاربردهای ولتاژ بالا در نظر گرفته‌شده‌اند، ازنظر فیزیکی بزرگتر و قوی‌تر از دستگاه‌های سوئیچینگ رله استاندارد هستند و کاربرد کنتاکتور بیشتر است. همچنین بیشتر کنتاکتورهای الکتریکی هنوز به‌گونه‌ای طراحی‌شده‌اند که به‌راحتی قابل‌حمل و نصب باشند و به‌طورکلی برای استفاده بسیار مناسب در نظر گرفته می‌شوند. حال که فهمیدیم که کنتاکتور چیست و کاربرد کنتاکتور چیست نوبت به این می‌رسد که بفهمیم که کنتاکتور چگونه کار میکند؟
نحوه کار کنتاکتور
تا بدین جا فهمیدیم که کنتاکتور برق چیست و کار کنتاکتور چیست؟ اما نحوه کار کنتاکتور ممکن است هنوز برای ما یک سؤال پیچیده باشد. برای درک بهتر نحوه عملکرد یک کنتاکتور، دانستن سه جزء اصلی هر دستگاه کنتاکتور الکتریکی هنگام مونتاژ مفید است. این‌ها معمولاً سیم‌پیچ، کنتاکت ها و محفظه دستگاه هستند که در بالا به آنها اشاره کردیم.
- سیم‌پیچ یا آهنربای الکتریکی جزء کلیدی یک کنتاکتور است. بسته به نحوه راه‌اندازی دستگاه، هنگام دریافت برق، عملکرد خاصی را روی کنتاکت‌های سوئیچ انجام می‌دهد (باز یا بسته کردن آنها).
- کنتاکت ها اجزای دستگاهی هستند که برق را در مدار سوئیچینگ انتقال می‌دهند. انواع مختلفی از کنتاکت ها در اکثر کنتاکتورها ازجمله فنرها و کنتاکت های برق یافت می‌شود. هر نوع عملکرد خاصی را در انتقال جریان و ولتاژ انجام می‌دهد.
- محفظه کنتاکتور یکی دیگر از قطعات مهم دستگاه است. این محفظه‌ای است که سیم‌پیچ و کنتاکت ها را احاطه کرده و به عایق‌بندی اجزای کلیدی کنتاکتور کمک میکند. این محفظه از کاربران در برابر لمس تصادفی هر بخش رسانای سوئیچ محافظت میکند و همچنین محافظت قوی در برابر خطراتی مانند گرم شدن بیش‌ازحد، انفجار و خطرات محیطی مانند آلودگی و رطوبت ارائه می‌دهد.
اما کنتاکتور چیست و چگونه کار میکند؟ اصل عملکرد یک کنتاکتور الکتریکی ساده است. هنگامی‌که سیم‌پیچ الکترومغناطیسی جریانی از آن عبور میکند، میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود. این امر باعث می‌شود که آرمیچر داخل کنتاکتور با توجه به کنتاکت های الکتریکی به روش خاصی حرکت کند.
بسته به نحوه طراحی دستگاه خاص و نقشی که برای آن در نظر گرفته‌شده است، معمولاً باز یا بسته کردن کنتاکت ها است. اگر کنتاکتور به‌طورمعمول باز (NO) طراحی‌شده باشد، تحریک سیم‌پیچ با ولتاژ، کنتاکت ها را به هم فشار می‌دهد، مدار را برقرار میکند و اجازه می‌دهد برق در اطراف مدار جریان یابد.
هنگامی‌که سیم‌پیچ قطع می‌شود، کنتاکت ها باز می‌شوند و مدار خاموش می‌شود. بیشتر کنتاکتورها این‌گونه طراحی می‌شوند یک کنتاکتور معمولی بسته (NC) برعکس عمل میکند. کنتاکتورها می‌توانند به‌سرعت این وظیفه سوئیچینگ را در طی هزاران (درواقع میلیون‌ها) چرخه در طول عمر کاری کامل خود انجام دهند.
حال که فهمیدیم کنتاکتور چیست و چگونه کار میکند و کاربرد کنتاکتور را نیز فهمیدیم نوبت به این می‌رسد که تفاوت رله با کنتاکتور را درک کنیم که در بخش بعدی به این موضوع خواهیم پرداخت.
تفاوت بین کنتاکتور و رله
اگرچه قبلاً بیان کردیم که کنتاکتورها برای کاربردهای توان بالاتر نسبت به رله استفاده می‌شوند، درک تفاوت‌های فنی کامل بین کنتاکتور و رله کمی پیچیده‌تر است.
یک لیست کامل‌تر از تفاوت‌های بین کنتاکتور و رله شامل موارد زیر است:
ظرفیت بار
کنتاکتورها به‌گونه‌ای طراحی و ساخته‌شده‌اند که کاربردهای سوئیچینگ توان بسیار بالاتری را نسبت به رله‌های کنترلی انجام دهند. رله‌ها معمولاً برای استفاده با بارهای حدود 5A-15A رزرو می‌شوند و اغلب برای 10A یا کمتر رتبه‌بندی می‌شوند.
کنتاکت استاندارد
کنتاکتورها تقریباً همیشه در یک پیکربندی معمولی باز (NO) تنظیم می‌شوند. این بدان معنی است که مدار فقط زمانی برقرار می‌شود که آهنربای الکتریکی در کنتاکتور جریان دریافت میکند. رله‌ها با هر دو کنتاکت NO و NC به‌راحتی پیدا می‌شوند.
حفاظت و ویژگی‌های ایمنی
کنتاکتورها معمولاً طیف گسترده‌تری از بریدگی‌ها و حفاظت‌های ایمنی را ارائه می‌کنند که نشان‌دهنده این واقعیت است که آنها برای کاربردهای توان بالاتر طراحی‌شده‌اند. درواقع، نوع خاصی از کلید معروف به رله اضافه‌بار کنتاکتور به‌طور خاص برای استفاده در جلوگیری از گرم شدن بیش‌ازحد ماشین‌ها و مدارهای قدرت طراحی‌شده است.
در جاهای دیگر، نمونه‌های رایج از ویژگی‌های ایمنی کنتاکتور استاندارد عبارت‌اند از:
- کنتاکت های فنری، برای قطع یک مدار الکتریکی در صورت خاموش بودن کنتاکتور
- حفاظت اضافه‌بار که در صورت دریافت نوسان جریان برای یک دوره معین، راه‌اندازی می‌شود
- سرکوب قوس مغناطیسی که هر قوس جریانی را مجبور میکند مسافت بیشتری را نسبت به انرژی که حمل میکند طی کند.
با توجه به اینکه کاربرد کنتاکتور سنگین است و کنتاکتورها برای کاربردهای توان بالاتر در نظر گرفته‌شده‌اند، ازنظر فیزیکی بزرگتر و سنگین‌تر از رله‌ها هستند و سرعت سوئیچینگ آنها به‌طور قابل‌توجهی کندتر است. آنها همچنین در بیشتر موارد گرانتر از رله هستند و به دلیل سیم‌پیچ‌های الکترومغناطیسی بزرگتر، انرژی بیشتری مصرف می‌کنند.
شایع‌ترین دلیل خرابی کنتاکتور چیست؟
دلایل مختلفی وجود دارد که چرا یک کنتاکتور الکتریکی ممکن است دچار خرابی شود و نیاز به تعمیر یا تعویض داشته باشد. رایج‌ترین آن جوشکاری تماسی است که در آن کنتاکت های دستگاه در یک موقعیت گیرکرده یا ذوب می‌شوند.
این معمولاً نتیجه جریان‌های افزایشی بیش‌ازحد، ولتاژهای کنترل ناپایدار، زمان‌های انتقال بسیار کم بین جریان‌های پیک بالا، یا صرفاً به دلیل سایش و پارگی طبیعی است. حالت دوم معمولاً به‌صورت سوختن تدریجی آلیاژهای پوشش‌دهنده پایانه‌های تماس ظاهر می‌شود و باعث می‌شود مس در معرض زیرین به هم جوش بخورد.
یکی دیگر از دلایل کمتر رایج برای خرابی کنتاکتور، سوختن سیم‌پیچ است که اغلب به دلیل ولتاژ بیش‌ازحد (ناکافی) در دو انتهای سیم‌پیچ الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود. ورود خاک، گردوغبار یا رطوبت به شکاف هوای اطراف سیم‌پیچ نیز می‌تواند یکی از عوامل مؤثر باشد.
جمع بندی
تا به اینجا ما فهمیدیم که کنتاکتور چیست و چگونه کار میکند و همچنین با کاربرد کنتاکتور و تفاوت آن با رله نیز آشنا شدیم، همچنین ما به شایع‌ترین دلایل خرابی کنتاکتور ها نیز آشنا شدیم. امیدوارم که این مطلب ما در رابطه بایانکه کنتاکتور برق چیست و ظگونه کار میکند برای شما مفید واقع‌شده باشد.
هر مهندس برق،می‌داند که کنتاکتور چیست. اهمیت این قطعه در مدار، قابل چشم‌پوشی نیست. این قطعه در مدارهایی با جریان بالا استفاده می‌شود و کار آن قطع و وصل جریان در مواقع لازم است. اگر بپرسید اصلی‌ترین کار یک کنتاکتور چیست و کنتاکتور چگونه کار می کند؟ باید بگوییم این قطعه یک بخش کنترلی در جهت تامین امنیت سیستم است. کاربرد کنتاکتور یک ضرورت است. همچنین مصرف برق را نیز کاهش می‌دهند.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.