معرفی انواع کنتاکتور و کاربرد آن ها

در حالی که فناوری طی سال‌ها پیشرفت کرده است، ابزار اصلی کنترل مدارهای الکتریکی یکسان است. از این میان می توان به کنتاکتورها اشاره کرد. این مقاله به بررسی انواع کنتاکتورها و نحوه عملکرد آنها می پردازد. همچنین تفاوت بین کنتاکتور و رله، کنتاکتور AC و کنتاکتور DC را بررسی می کند.

کنتاکتور چیست و انواع آن

کنتاکتور وسیله ای الکتریکی است که برای روشن یا خاموش کردن مدار الکتریکی استفاده می شود. در واقع می توان گفت نوع خاصی از رله در نظر گرفته می شود. با این حال، تفاوت اساسی بین رله و کنتاکتور این است که کنتاکتور در برنامه هایی با ظرفیت حمل جریان بالاتر استفاده می شود، در حالی که رله برای کاربردهای جریان کمتر استفاده می شود.

کنتاکتورها را می توان به راحتی در زمین نصب کرد و اندازه آن ها جمع و جور است. به طور کلی، این دستگاه های الکتریکی دارای چندین کنتاکت هستند. این کنتاکت ها در بیشتر موارد به طور معمول باز هستند و زمانی که سیم پیچ کنتاکتور روشن می شود، توان عملیاتی را برای بار تامین می کنند. کنتاکتورها بیشتر برای کنترل موتورهای الکتریکی استفاده می شوند.

کنتاکتورها انواع مختلفی دارند و هر نوع مجموعه ای از ویژگی ها، قابلیت ها و کاربردهای خاص خود را دارد. کنتاکتورها می توانند جریان را در طیف وسیعی از جریان ها، از چند آمپر تا هزاران آمپر، و ولتاژ از 24 VDC تا هزاران ولت، بشکنند. علاوه بر این، این دستگاه های الکتریکی در اندازه های مختلف، از ابعاد دستی گرفته تا اندازه هایی به اندازه یک متر عرضه می شوند.

رایج ترین ناحیه کاربرد کنتاکتور بار جریان بالا است. کنتاکتورها به دلیل توانایی خود در کنترل جریان های بیش از 5000 آمپر و توان بالای بیش از 100 کیلو وات شناخته شده اند. جریان های سنگین موتور در هنگام قطع شدن، قوس تولید می کنند. این قوس ها را می توان با استفاده از کنتاکتور کاهش داد و کنترل کرد.

نماد کنتاکتور

در تصویر بالا، A1 و A2 ترمینال ‌هایی برای کنترل منبع تغذیه یا کویل هستند. پایانه های 1-2، 3-4 و 5-6 برای منبع تغذیه هستند. همچنین بار به پایانه های منبع تغذیه متصل می شود.

اجزای کنتاکتور

سه جزء اصلی کنتاکتور هستند:

کویل یا آهنربا: این مهمترین جزء یک کنتاکتور است. نیروی محرکه ای که برای بستن کنتاکت ها لازم است توسط سیم پیچ یا آهنربای الکتریکی کنتاکتور تامین می شود. سیم پیچ یا آهنربای الکتریکی و کنتاکت ها توسط یک محفظه محافظت می شوند.

محفظه: دقیقاً مانند محفظه های مورد استفاده در هر برنامه دیگری، کنتاکتورها نیز دارای یک محفظه هستند که عایق و محافظت در برابر تماس پرسنل با کنتاکت ها را فراهم می کند. محفظه محافظ از مواد مختلفی مانند پلی کربنات، پلی استر، نایلون 6، باکلیت، پلاستیک های ترموست و غیره ساخته شده است. به طور کلی، کنتاکتور قاب باز دارای یک محفظه اضافی است که از دستگاه در برابر آب و هوای بد، خطرات انفجار، گرد و غبار و روغن محافظت می کند.

کنتاکت ها: کنتاکت یکی دیگر از اجزای مهم این دستگاه الکتریکی است. وظیفه حمل جریان کنتاکتور توسط کنتاکت ها انجام می شود. انواع مختلفی از کنتاکت ها در کنتاکتور وجود دارد که عبارتند از فنرهای تماسی، کنتاکت های کمکی و کنتاکت های برق. هر نوع کنتاکت نقشی جداگانه دارد.

نحوه کار کنتاکتور

جریان از مدار کنترل خارجی از کنتاکتور عبور می کند و هسته الکترومغناطیسی را تحریک می کند. به نوبه خود، سیم پیچ/ الکترومغناطیس، یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که باعث می شود کنتاکتور آرمیچر را حرکت دهد. سپس یک کنتاکت معمولی بسته مدار را بین کنتاکت های ثابت و متحرک کامل می کند. پس از آن جریان می تواند از این کنتاکت ها به بار عبور کند.

با حذف جریان، سیم پیچ بدون انرژی می شود و نیروی مغناطیسی به صفر می رسد. بنابراین نیروی فنر بیشتر است و آرمیچر را که مدار را باز می کند به عقب می کشد. طراحی کنتاکتورها عملکرد سریع ON-OFF را تسهیل می کند.

معرفی انواع کنتاکتور

کنتاکتورها بر اساس سه عامل طبقه بندی می شوند:

• بار مورد استفاده
• ظرفیت جریان و
• رتبه قدرت

سوئیچ تیغه چاقو (Knife Blade)

سوئیچ تیغه چاقو قبلاً در اواخر دهه 1800 مورد استفاده قرار گرفت. احتمالاً این اولین کنتاکتوری بود که برای کنترل (راه اندازی یا توقف) موتورهای الکتریکی استفاده شد. سوئیچ از یک نوار فلزی تشکیل شده بود که روی یک کنتاکت می افتاد. این سوئیچ دارای اهرمی برای پایین کشیدن سوئیچ یا بالا بردن آن بود. در آن زمان، باید سوئیچ تیغه چاقو را با ایستادن در کنار آن در حالت بسته قرار می داد.

با این حال، مشکلی در این روش سوئیچینگ وجود داشت. این روش باعث می شد که کنتاکت ها به سرعت فرسوده شوند، زیرا باز و بسته شدن دستی سوئیچ به اندازه کافی سریع برای جلوگیری از قوس شدن مشکل بود. در نتیجه، کلیدهای مسی نرم دچار خوردگی شدند که بیشتر آن ها را در برابر رطوبت و کثیفی آسیب پذیر کرد. با گذشت سال ها، اندازه موتورها افزایش یافت که نیاز به جریان های بزرگتر برای کارکرد آن ها را ایجاد کرد.

این امر خطر فیزیکی بالقوه ای را برای راه اندازی چنین سوئیچ های حامل جریان بالا ایجاد کرد و در نتیجه منجر به یک نگرانی جدی ایمنی شد. علیرغم انجام چندین پیشرفت مکانیکی، سوئیچ تیغه چاقو به دلیل مشکلات و خطرات مربوط به عملکرد خطرناک و عمر کوتاه کنتاکت ها نمی تواند به طور کامل توسعه یابد.

کنترل کننده دستی (Manual Controller)

از آنجایی که استفاده از سوئیچ تیغه چاقو به طور بالقوه خطرناک شد، مهندسان یک دستگاه کنتاکتور دیگر را ارائه کردند که تعدادی ویژگی را ارائه می کرد که در سوئیچ تیغه چاقو وجود نداشت. از این دستگاه به عنوان کنترل کننده دستی یاد می شد. این ویژگی ها عبارت بودند از:

• ایمن برای کار کردن
• واحد به درستی محفظه شده است
• اندازه فیزیکی کوچکتر
• کنتاکت های تک بریک با کنتاکت های دوتایی جایگزین شدند

همانطور که از نام آن ها پیداست، کنتاکت های دو بریک می توانند همزمان مدار را در دو مکان باز کنند. بنابراین، حتی در فضای کوچکتر، به شما امکان می دهد با جریان بیشتری کار کنید. کنتاکت های دو بریک اتصال را به گونه ای تقسیم می کنند که دو مجموعه از کنتاکت ها را تشکیل می دهد.

سوئیچ یا دکمه کنترل دستی از راه دور کار نمی کند و به طور فیزیکی به کنترلر متصل است. هنگامی که کنترل کننده دستی توسط اپراتور فعال می شود، مدار قدرت درگیر می شود. پس از فعال شدن، الکتریسیته را به بار می برد. به زودی کنتاکتورهای دستی به طور کامل جایگزین کلیدهای تیغه چاقو شدند و حتی امروزه نیز از انواع مختلفی از این نوع کنتاکتورها استفاده می شود.

کنتاکتور مغناطیسی (Magnetic Contactor)

کنتاکتور مغناطیسی نیازی به دخالت انسان ندارد و به صورت الکترومکانیکی عمل می کند. این یکی از پیشرفته ترین طراحی های کنتاکتور است که می توان از راه دور با آن کار کرد. بنابراین، به از بین بردن خطرات ناشی از کار دستی آن و قرار دادن پرسنل عملیاتی در خطر بالقوه کمک می کند. تنها مقدار کمی جریان کنترلی توسط کنتاکتور مغناطیسی برای باز یا بسته شدن مدار مورد نیاز است. این رایج ترین نوع کنتاکتور مورد استفاده در کاربردهای کنترل صنعتی است.

جدول انواع کنتاکتور AC و DC را بر اساس تیپ آنها و همچنین کاربردشان بررسی کرده ایم.

کاربردهای کنتاکتور

کنتاکتور در کاربردهای زیر استفاده می شود.

• رایج ترین کاربرد کنتاکتور در استارت موتور است. با حفاظت اضافه بار و اتصال کوتاه برای موتور صنعتی استفاده می شود.
• کنتاکتورها به منظور اتوماسیون چراغ ها برای کاربردهای روشنایی صنعتی، تجاری و مسکونی استفاده می شوند. برای این نوع کاربرد از رله نوع لچ استفاده می شود. در این نوع رله از دو سیم پیچ استفاده می شود. یکی برای کنتاکت باز و دوم برای کنتاکت نزدیک.
• کنتاکتورهای تک قطبی برای کار با بار 12VDC، در خودرو استفاده می شود.
• استفاده از کنتاکتور با کلید مدار ایمنی کارکرد بار در صنایع را تضمین می کند. و در چنین کاربردی برای تعویض سریع یک بار استفاده می شود.
• در رله جیوه و رله جیوه مرطوب استفاده می شود.
• کنتاکتورهای دو قطبی (3 سیم، 1 فاز) برای کار با بار 240VAC مانند کولر گازی استفاده می شود.
• در بانک های خازنی از کنتاکتورهای سوئیچینگ خازن برای تعویض خازن ها بر اساس نیاز توان راکتیو استفاده می شود. آن ها به طور ویژه برای کنترل جریان های گذرا بالا که در حین سوئیچینگ تشکیل می شوند، طراحی شده اند.علاوه بر این، مقاومت های اضافی برای کاهش جریان های هجومی در حین سوئیچینگ ارائه شده است.

مزایای کنتاکتور

• کنتاکتور عملیات سوئیچینگ سریع را فراهم می کند.
• می تواند برای هر دو بار AC و DC کار کند.
• ساختار ساده.

معایب کنتاکتور

• می تواند به راحتی آسیب برساند. اضافه بار، اتصال کوتاه و غیره می تواند کنتاکتور را بسوزاند. به طور مشابه، ذرات گرد و غبار و خاک نیز می توانند رسانایی آن ها را تغییر دهند. به طور مشابه، عمل مکرر ON و OFF کنتاکتور می تواند خاصیت ارتجاعی فنر برگشتی را کاهش دهد. بنابراین، در آن صورت، ممکن است نتواند پیستون را به درستی حرکت دهد.
• حرکت مداوم کنتاکت های متحرک می تواند یک قوس در نقطه تماس ایجاد کند. این باعث افزایش دمای کنتاکت می شود. بنابراین، کنتاکت ممکن است شکست بخورد. به طور مشابه، برخی از گازهای خطرناک مانند مونو اکسیدها نیز ممکن است در داخل کنتاکتور تشکیل شوند.
• بر خلاف MCB، نمی تواند از بارها محافظت کند. فقط عمل تعویض را نشان می دهد.

استانداردهای موجود کنتاکتورها

برای کنتاکتورها دو استاندارد وجود دارد: .

NEMA (انجمن ملی تولیدکنندگان برق)

NEMA بزرگترین انجمن تجاری تولید کنندگان تجهیزات الکتریکی در ایالات متحده است. NEMA تولیدکنندگان را تشویق کرد تا اندازه‌های فریم را استاندارد کنند تا به کاربران امکان دهد قطعات الکتریکی را از تولیدکنندگان مختلف بدون دردسر و ارجاع متقابل با اطمینان مشخص، خریداری و نصب کنند. کنتاکتورهای NEMA همچنین با فاکتورهای ایمنی طراحی شده‌اند که فراتر از رتبه‌بندی‌های طراحی (با اندازه بزرگ)، تا 25٪ است. NEMA در درجه اول یک استاندارد آمریکای شمالی است.

کنتاکتورهای NEMA برای موتورهای ولتاژ پایین (کمتر از 1000 ولت) با توجه به اندازه NEMA درجه بندی می شوند که حداکثر امتیاز جریان پیوسته و امتیاز اسب بخار را برای موتورهای القایی متصل می دهد. اندازه های استاندارد کنتاکتور 00 NEMA ، 0، 1، 2، 3 تا 9 تعیین می شوند.

) IECکمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی)

IEC یک استاندارد جهانی است. کنتاکتورهای IEC بزرگ نیستند. آن ها کوچکتر از کنتاکتورهای NEMA و همچنین ارزانتر هستند. طیف اندازه های ارائه شده توسط تولید کنندگان بیش از ده استاندارد NEMA است. به این ترتیب، آن ها برای یک کاربرد معین خاص تر هستند و زمانی مشخص می شوند که شرایط عملیاتی به خوبی درک شوند. در حالی که NEMA ممکن است زمانی انتخاب شود که شرایط عملیاتی مانند بار به خوبی تعریف نشده باشد.

کنتاکتورهای IEC نیز “ایمن با انگشت” هستند. در حالی که NEMA به پوشش های ایمنی روی پایانه های کنتاکتور نیاز دارد. یکی دیگر از تفاوت های اصلی این است که کنتاکتورهای IEC سریعتر به اضافه بار واکنش نشان می دهند، کنتاکتورهای NEMA در مقاومت در برابر اتصال کوتاه بهتر هستند. مردم اغلب به اشتباه کنتاکتورهای NEMA را قوی‌تر می‌دانند. در حقیقت، این به دلیل بزرگ بودن طراحی آنها است.

مقایسه کنتاکتور و رله

از آنجایی که کنتاکتورها و رله ها اغلب با یکدیگر اشتباه گرفته می شوند، مقایسه کنتاکتور و رله به شما کمک می کند تفاوت را تشخیص دهید و بدانید کدام یک را انتخاب کنید.

• اندازه: کنتاکتورها در مقایسه با رله های کنترل نسبتا بزرگتر هستند.
• ظرفیت سوئیچینگ جریان: رله ها می توانند بارهای تا 10 آمپر یا کمتر را حمل کنند، در حالی که کنتاکتورها بارهای بالاتر از 10 آمپر را حمل می کنند.
• کاربردها: رله ها معمولاً در مدارهای کنترل تک فاز استفاده می شوند، در حالی که کنتاکتورها برای کاربردهای 3 فاز ساخته می شوند.
• ولتاژ سیستم: رله ها معمولاً فقط تا 250 ولت رتبه بندی می شوند که کمتر از کنتاکتورها است که اغلب تا 1000 ولت رتبه بندی می شوند.
• استانداردهای تماس باز/بسته: کنتاکتورها معمولاً طوری طراحی می شوند که تقریباً منحصراً با کنتاکت های معمولی باز کار کنند. از سوی دیگر، رله ها بر اساس عملکرد مورد نظر، هر دو حالت عادی باز و بسته به حالت عادی دارند.
• ویژگی‌ های ایمنی: رله ‌ها توان کمی دارند و به همین دلیل اغلب دارای ویژگی ‌های امنیتی نیستند، در حالی که کنتاکتورها دارای ویژگی‌ های امنیتی مانند مهار قوس و کنتاکت ‌های فنری هستند زیرا بارهای بیشتری را حمل می‌ کنند.
• تعمیر و نگهداری: نگهداری کنتاکتورها نسبت به رله ها که اغلب حتی تعمیر آن ها غیرممکن است، آسان است.
• در نهایت، رله ها عملکرد سوئیچینگ سریع تری نسبت به کانکتورها دارند.

تفاوت بین کنتاکتور AC و کنتاکتور DC

کنتاکتور AC از پنج جهت اصلی با کنتاکتور DC متفاوت است.

• یک هسته الکترومغناطیسی کنتاکتور AC از ورق های فولادی سیلیکونی چند لایه ساخته شده است، در حالی که یک کنتاکتور DC از فولاد نرم ساخته شده است.
• هسته الکترومغناطیسی در کنتاکتور AC اغلب شکل E دارد، در حالی که هسته یک کنتاکتور DC اغلب شکل U دارد.
• یک کنتاکتور AC دارای یک حلقه اتصال کوتاه در انتهای هسته استاتیک است. این کمک می کند تا لرزش و سر و صدا از آهنربای الکتریکی حذف شود. کنتاکتور DC دارای حلقه اتصال کوتاه نیست زیرا به آن نیاز ندارد.
• یک کنتاکتور AC دارای جریان راه اندازی بالا با حداکثر فرکانس کاری 600 بار در ساعت است. کنتاکتور DC حدود 1200 بار در ساعت است.
• کنتاکتور DC از قوس خاموش کننده مغناطیسی استفاده می کند، در حالی که کنتاکتور AC از قوس شبکه به عنوان وسیله خاموش کننده استفاده می کند.

کلام آخر

کنتاکتور نوع خاصی از رله است که برای روشن یا خاموش کردن مدار الکتریکی استفاده می شود. آن ها بیشتر برای موتورهای الکتریکی و کاربردهای روشنایی استفاده می شوند. استفاده از کنتاکتور سطحی از انزوا را به دور از جریان های الکتریکی زیاد مرتبط با آن کاربردها، فراهم می کند و از کارگران و تجهیزات محافظت می کند. کنتاکتورهای IEC کوچکتر هستند و در اندازه های مختلف ارائه می شوند، در حالی که کنتاکتورهای NEMA بزرگتر هستند و با فاکتورهای ایمنی طراحی شده اند که تا 25٪ از درجه بندی طراحی فراتر می رود.

IEC یک استاندارد جهانی است. کنتاکتورهای NEMA عمدتاً در آمریکای شمالی استفاده می‌شوند. به طور کلی می توان گفت که کنتاکتورها ابزارهای ضروری در کنترل مدار هستند و دارای ویژگی های ایمنی اضافی هستند. مانند هر دستگاه الکتریکی، اطمینان از یافتن دستگاهی که با نیازها و عملکرد شما مطابقت داشته باشد، حیاتی است.

مجتمع آموزشی برق برگزار کننده دوره های برق مانند: آموزش برق ساختمان ، آموزش برق صنعتی ، آموزش سیم پیچی موتور ، آموزش PLC ، آموزش هوشمند سازی ساختمان و … می باشد. جهت شرکت در دوره و یا سوال در مورد هر دوره میتوانید با شماره های اموزشگاه تماس بگیرید تا کارشناسان مجموعه شما را راهنمایی کنند.