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:

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.

جمع بندی

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.