کنتاکتور چیست و چگونه کار میکند و کاربرد کنتاکتور چیست؟

کنتاکتور چیست و چگونه کار میکند؟

کنتاکتور یک کلید الکترومغناطیسی است که از اجزای مهم مدارهای قدرت و فرمان می باشد. کلیدهای الکترومغناطیس در واقع قطع و وصل کننده مدارات قدرت هستند که برای تحریک و انجام کار، از نیروی الکتریکی و مغناطیسی یا خاصیت آهنربایی استفاده می کنند.

کلیدهای مختلف در صنعت برق مدارات قدرت را توسط نیروی محرک دستی، قطع و وصل می کنند، در صورتی که کنتاکتور می تواند این کار را توسط نیروی الکتریکی یا همان مدار فرمان انجام دهد. بنابراین در واقع کنتاکتور واسطه ای بین مدار قدرت و فرمان است.

امروزه استفاده از کنتاکتورها در ماشین آلات صنعتی بسیار گسترده شده است و حتی ممکن است راه اندازی تجهیزات صنعتی و کنترل سیستم های اتوماسیون، بدون کنتاکتور امکان پذیر نباشد، در نتیجه کنتاکتورها جزء ملزومات اصلی در صنعت برق هستند.

به صورت کلی کنترل و فرمان از راه دور توسط کنتاکتور از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و ایمن تر می باشد، هم چنین کنتاکتور قابلیت قطع و وصل زیر بار را دارد و عمر مفید آن از کلیدهای دیگر بیشتر است و این کلید الکترومغناطیسی امکان قطع و وصل مصرف کننده را از چند محل ممکن می سازد. توسط کنتاکتور امکان راه اندازی به صورت اتوماتیک میسر می شود.

نکته: کنتاکتورها به تنهایی هیچ نوع حفاظتی در مقابل جریان اضافه و اتصال کوتاه ندارند. بنابراین باید برای این نوع حفاظت در مدارت از بی متال کلیدهای حفاظتی و فیوز استفاده شود.

روی ساختمان کنتاکتور پلاکی وجود دارد که شامل موارد زیر می باشد:
Ie: مقدار جریان قابل تحمل برای کنتاکت های اصلی می باشد.
Is: مقدار جریان قابل تحمل برای کنتاکت ها در زمان اتصال کوتاه می باشد.
Ue: مقدار ماکزیمم ولتاژی است که کنتاکت های کنتاکتور در شرایط کار عادی توانایی تحمل آن را دارند.
Ith: مقدار جریانی می باشد که با اتصال یک بار در هر هشت ساعت از کنتاکت های کنتاکتور عبور کرده اما تاثیری در کارکرد کنتاکتور نمی گذارد.

اجزای کنتاکتور:

براساس آنچه در تصویر قابل مشاهده است، هسته آهنی E شکل که هسته ثابت نام دارد درون یک سیم پیچ می باشد و همانطور که می دانیم وقتی سیم پیچ به دور هسته آهنی پیچیده شود و دور سر سیم پیچ را به ولتاژ 220 ولت وصل کنیم هسته آهنی به آهنربا تبدیل می شود. دو سر این سیم پیچ روی کنتاکتور با حروف A1 و A2 مشخص شده است. در بخش بالایی هسته آهنی E شکل کنتاکت های قدرت نصب شده اند، این قسمت هسته ی متحرک نامیده می شود. در شرایط عادی که ولتاژی وصل نشده است این هسته متحرک توسط فنر از هسته ثابت جدا است اما در صورت اعمال ولتاژ به دو سر سیم پیچ (بوبین) هسته ثابت آهنربا می شود و هسته متحرک را به سمت خود می کشد، بنابراین کنتاکتهای کنتاکتور هم به یکدیگر می چسبند و اتصال برقرار می شود.

توضیح اعداد و علایم روی ساختمان کنتاکتور:
A1 و A2: دو سر سیم پیچ یا همان بوبین کنتاکتور
11L و 3L2 و 5L3: سه فاز ورودی (بالای کنتاکتور)
2T1 و 4T2 و 6T3: سه فاز خروجی (پایین کنتاکتور)
NC و NO: کنتاکت های باز و بسته فرمان
اعداد 3 و 4: دو سر کنتاکت باز
اعداد 1 و 2: دو سر کنتاکت بسته

چون در بعضی مدارات احتمال استفاده از چند عدد کنتاکت باز یا بسته وجود دارد قبل از اعدادی که در بالا ذکر شد شماره دیگری نیز قرار می دهند تا بتوان در نقشه فرمان این کنتاکت ها را از هم متمایز کرد.
مانند:
13-14، 23-24، 33-34 همگی کنتاکت باز هستند.
21-22، 31-32، 41-42 همگی کنتاکت بسته می باشند.

لازم به ذکر است تمام این کنتاکت ها بر روی تمام کنتاکتورها وجود ندارند و در صورت نیاز باید از کنتاکت کمکی بهره گرفت.

اجزای داخلی کنتاکتور:

محفظه یا قاب، قاب سیم پیچ، آهنربا، کنتاکت های ثابت، پیچ ترمینال، فنر، پایه، پوشش و حامل کنتاکت ها، حلقه نگهدارنده هسته ثابت، کنتاکت های متحرک، سیم پیچ، پوشش فوقانی

کنتاکتور خازنی:

کنتاکتور خازنی کنتاکتوری می باشد که جهت تغذیه خازن های قدرت مانند بانک خازن اصلاح ضریب قدرت مورد استفاده قرار می گیرد. در ساختمان کنتاکتور خازنی سلف های کوچکی وجود دارند که توسط کنتاکت کمکی به موازات کنتاکت های اصلی قرار گرفته اند و با توجه به خاصیت سلفی که دارند در لحظه وصل از تغییرات شدید جریان هجومی جلوگیری می نمایند و این جریان را محدود می کنند.

جریان هجومی چیست؟

جریان مصرفی بار الکتریکی در هنگام اتصال بار به منبع تغذیه، جریان هجومی می باشد. مقدار این جریان در تجهیزات مختلف متفاوت می باشد. به عنوان مثال جریان هجومی یک ترانسفورماتور با هسته آهنی بین 5 تا 10 برابر جریان نامی می تواند باشد، در حالی که در وسایل الکترونیکی مدرن مانند منابع تغذیه این جریان ممکن است تا 20 برابر جریان نامی هم باشد.

جریان هجومی اغلب طول عمر کوتاهی دارد (در حد میلی ثانیه) اما در همین مدت کوتاه می تواند باعث آسیب به سیم ها یا کابل های ارتباطی شود و یا سبب عملکرد ناخواسته کلیدهای حفاظتی گردد.

جریان هجومی در یک خازن می تواند به حدود 30 برابر جریان نامی برسد و اگر از بانک خازنی استفاده شود این مقدار به حدود 180 برابر جریان نامی می تواند برسد. این مقدار جریان می تواند باعث جوش خوردن کنتاکت ها و همچنین صدمه رسیدن به کابل ها و یا تجهیزات حفاظتی شود، البته در صورت استفاده از کنتاکتور خازنی این تاثیرات می تواند تا حد زیادی کاهش پیدا کند. به طور کلی با حضور بانک های خازنی باید تمهیدات و اقدامات بیشتری جهت حفاظت و ایمنی مدار به کار برد از جمله:
- سیم ها و کابل های ارتباطی در بانک های خازنی حداقل یک پله بالاتر از جریان نامی در نظر گرفته شوند.
- از کنتاکتور خازنی مرغوب و معتبر استفاده شود.
- بانک خازن حتما سیستم تهویه و فن داشته باشد.
- به منظور حفاظت هر پله خازنی باید از کلیدهای اتوماتیک کامپکت و یا فیوزهای کندکار استفاده شود تا شاهد قطع ناگهانی و در نتیجه آن خارج شدن خازن از مدار نباشیم.

بیمتال چیست و چگونه کار میکند؟

بی متال جهت حفاظت جریان حرارتی الکتروموتورها در مدارات قدرت استفاده می شوند و بسیار پر کاربرد هستند. بی متال از دوفلز با ضرایب انبساطی طولی مختلف تشکیل شده است که این دو فلز روی هم پرس شده اند. زمانی که در اثر عبور جریان حرارت ایجاد شده بالا می رود این حرارت باعث گرم شدن و انبساط دو فلز می شود و به دلیل ضرایب انبساط طولی مختلف دو فلز خمیده شده و مدار قطع خواهد شد.

چگونگی عملکرد بی متال:

در صورت ایجاد اضافه بار، بی متال به کنتاکتور فرمان قطع می دهد یعنی بی متال مدار قدرت را مستقیما قطع نمی کند، بنابراین همیشه با کنتاکتور نصب می شود. بی متال دارای درجه تنظیم جریان می باشد که تنظیم آن برابر با جریان نامی موتور است.

نکته مهم: در صورت وجود بی متال در مدار باید حتما فیوز دیگری مانند فیوز مینیاتوری هم در مدار قرار گیرد تا از مدار در برابر جریان مغناطیسی (اتصال کوتاه) محافظت نماید زیرا بی متال می تواند تنها محافظ جریان حرارتی (اضافه جریان یا اضافه بار) باشد.

پیچ تنظیم H-A: بر روی برخی از بی متال ها این کلید وجود دارد که در آن H به معنای حالت دستی و A به معنی حالت اتوماتیک است. همانطور که گفته شد وقتی بی متال عمل کند کنتاکتهایش تغییر وضعیت می دهند، برای بازگرداندن بی متال به حالت اولیه باید دکمه ریست را فشار داد، اما اگر بخواهیم بعد از هر بار عملکرد بی متال کنتاکت های بی متال به صورت اتوماتیک به حالت نرمال بازگردند باید کلید را روی حالت A یا همان اتوماتیک قرار دهیم. در غیر این صورت بی متال بعد از هر بار عملکرد باید ریست شود. کلید stop هم برای آزمایش قطع مدار فرمان تعبیه شده تا بتوان از اتصال صحیح مدار فرمان اطمینان حاصل کرد. کلید test هم جهت تست و آزمایش کار کرد، درست و سالم بودن بی متال مورد استفاده قرار می گیرد و تست اینگونه صورت می گیرد که وقتی این کلید فشار داده می شود باید مدار قطع شود. شاخک های ورودی بی متال مستقیما به زیر کنتاکتور وصل شده و خروجی بی متال به موتور وصل می شوند.

بی متال الکترونیکی:
این مدل بی متال از نظر نوع کارکرد و ساختار و مشخصات کاملا شبیه بی متال عادی می باشد و قابلیت تنظیم جریان را هم دارد ولی ویژگی خاص بی متال الکترونیکی این است که در آن می توان تایم راه اندازی را تنظیم کرد. به این صورت که این بی متال دارای درجه ای با واحد زمان برحسب ثانیه است که به اصطلاح class نام دارد و می توان توسط آن زمان راه اندازی موتور را تعریف کرد. الکتروموتورهایی وجود دارند که در هنگام راه اندازی به دلیل توان بالایی که دارند و یا به نسبت نوع مصرف شان زمانی بیش از حد معمول نیاز دارند تا به دور نامی برسند. بنابراین در این حالت بی متال عادی و کنترل بار نمی توانند پاسخگوی این مساله باشند و احتمال اینکه در زمان استارت موتور قطع شوند زیاد است. پس در این حالت مناسب ترین گزینه استفاده از بی متال الکترونیکی می باشد. تایم (class) بی متال الکترونیکی یا به صورت ثابت می باشد و یا قابل تنظیم که با کلاس های 5 و 10 و 20 و یا 30 قابل ارائه می باشند. به عنوان یک بی متال کلاس 5 تا 30 ثانیه می تواند پیک جریان اولیه موتور را تا 30 ثانیه تحمل نماید.

رله اضافه جریان یا کنترل بار (over load relay):
این رله جهت حفاظت موتورهای الکتریکی در مقابل اضافه جریان استفاده می شود. بدین صورت که در صورت ایجاد اضافه بار روی هرکدام از فازها می تواند مدار را قطع کند پس این رله می تواند جایگزین خوبی برای بی متال نیز باشد. البته تفاوت آن با بی متال این است که بی متال توسط حرارت خط و به طور مستقیم و مکانیکی عمل می کند اما رله کنترل بار توسط ترانس جریان های کوچکی که بر روی هر خط قرار می گیرند جریان مدار را خوانده و در صورت اضافه بار مدار فرمان را قطع می کند، یعنی اساس کار رله کنترل بار الکترونیکی است. مساله دیگر این است که حرارت محیط بر روی دقت بی متال تا حدودی تاثیر دارد اما کار کرد کنترل بار بدون تاثیر حرارتی محیط است. بی متال به صورت مستقیم در مدار قدرت به سه فاز وصل می شود اما در رله کنترل بار هر سه فاز از درون سوراخ هایی که در بالای رله قرار دارند عبور کرده و با مدار قدرت اصلا ارتباط مستقیم ندارد.